化學(xué)結(jié)構(gòu)式
有關(guān)化學(xué)結(jié)構(gòu)式編輯的軟件市面上非常之多，它們各有所長(zhǎng)。既有商品的，亦有對(duì)教育界及家用免費(fèi)的。其功能主要是描繪化合物的結(jié)構(gòu)式、化學(xué)反應(yīng)方程式、化工流程圖、簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置圖等化學(xué)常用的平面圖形的繪制。常見的這類軟件有：ChemDraw, ChemWindow, ISIS Draw, ChemSketch等。前兩個(gè)為商業(yè)軟件，有關(guān)它們的資料可以查閱各自的網(wǎng)站http:/// 和 http:///，最新版本分別為6.0和6.5。后兩個(gè)對(duì)教育界及家用為免費(fèi)軟件，可以在它們各自的網(wǎng)站http://www.mdli.com/和http://www.acdlabs.com/上下載，最新版本分別為2.2和4.0。ChemDraw為當(dāng)前最常用的結(jié)構(gòu)式編輯軟件，除了以上所述的一般功能外，其ultra版本還可以預(yù)測(cè)分子的常見物理化學(xué)性質(zhì)如：熔點(diǎn)、生成熱等；對(duì)結(jié)構(gòu)按IUPAC原則命名；預(yù)測(cè)質(zhì)子及碳13化學(xué)位移等。 ChemWindow的一個(gè)最突出的特點(diǎn)是與光譜的結(jié)合，它的6.5 Spectroscopy 版本包括了一個(gè)約五萬(wàn)張13C NMR 的數(shù)據(jù)庫(kù)(達(dá)250兆)，因而其預(yù)測(cè)更加精確；除了根據(jù)化合物的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)13C NMR化學(xué)位移外，還能預(yù)測(cè)紅外圖譜、質(zhì)譜等，更可以讀入標(biāo)準(zhǔn)格式的NMR、IR、Raman、UV及色譜圖。這些程序雖然可以畫出非常好的二維化學(xué)結(jié)構(gòu)，但除了ChemSketch外，要表現(xiàn)出三維的化學(xué)結(jié)構(gòu)則十分困難，必須依賴于一些專門的3D軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

 

比較有名的化學(xué)三維結(jié)構(gòu)顯示與描繪軟件有：Chem3D, WebLab Viewer Pro, RasWin, ChemBuilder 3D, ChemSite等，它們都能夠以線圖(wire frame), 球棍(ball and stick), CPK及絲帶(ribbon)等模式顯示化合物的三維結(jié)構(gòu)。其中的RasWin和WebLab Viewer的Lite版只能顯示而無(wú)法編輯三維分子模型，為免費(fèi)軟件，RasWin可以在幾乎所有的化學(xué)軟件站點(diǎn)找到，WebLab Viewer的下載地址為http://www.msi.com/。Chem3D同ChemDraw一樣，是ChemOffice的組成部分，它能很好地同ChemDraw一起協(xié)同工作，ChemDraw上畫出的二維結(jié)構(gòu)式可以正確地自動(dòng)轉(zhuǎn)換為三維結(jié)構(gòu)。它的ultra版本還包括了一個(gè)很好的半經(jīng)驗(yàn)量子化學(xué)計(jì)算程序MOPAC 97，并能與著名的從頭計(jì)算程序Gaussian98連接，作為它的輸入、輸出界面。能夠以三維的方式顯示量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果，如：分子軌道、電荷密度分布等。WebLab Viewer的pro版本表現(xiàn)生物分子和晶體結(jié)構(gòu)的能力比較強(qiáng)。

 

化學(xué)中的數(shù)據(jù)處理多種多樣，對(duì)不同的數(shù)據(jù)處理要求宜采用不同的軟件完成。通用型的軟件如：Origin, SigmaPlot等可以根據(jù)需要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理、統(tǒng)計(jì)分析、付立葉變換、t-試驗(yàn)、線性及非線性擬合；繪制二維及三維圖形如：散點(diǎn)圖、條形圖、折線圖、餅圖、面積圖、曲面圖、等高線圖等。Origin的最新版本為6.0，其演示版可以從http://www.originlab.com/下載，SigmaPlot的最新版本為2000, 其評(píng)估版可以從http://www.spss.com/下載。由Origin生成的二維及三維圖形： 核磁數(shù)據(jù)處理軟件有：NUTS、MestRe-C、Gifa等，NUTS可以處理一維及二維核磁數(shù)據(jù)，其功能包括付立葉變換、相位校正、差譜、模擬譜、勻場(chǎng)練習(xí)等幾乎所有核磁儀器操作軟件的功能，安裝程序不大(3M), 價(jià)格為一千美元，其演示版可以在http://www.acornnmr.com/下載；MestRe-C為處理一維核磁數(shù)據(jù)的免費(fèi)軟件，功能完善。其最新版本為2.3，有興趣者可以在http://qobrue.usc.es/jsgroup/MestRe-C/MestRe-C.html處查看有關(guān)信息即下載；Gifa可以處理一至三維核磁數(shù)據(jù)，為運(yùn)行在LINUX操作系統(tǒng)中X-Window上的免費(fèi)軟件，有關(guān)信息可查看http://www.cbs.univ?montp1.fr/GIFA/。由Nuts生成的一維及二維NMR圖譜：色譜及紅外、Raman等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理可以使用GRAMS/32, 有關(guān)信息可查閱該公司的網(wǎng)頁(yè)http://www.galactic.com/ , 亦可索取免費(fèi)的trial CDROM.

 

在收集參考文獻(xiàn)過程中，文獻(xiàn)管理程序可以幫助你整理、排列所收集的內(nèi)容；撰寫研究論文的過程中，這類程序允許你直接在文字處理過程中插入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)，并按要求自動(dòng)生成規(guī)定格式的參考文獻(xiàn)列表。這類程序中有代表性的有：EndNote 4, Reference Manager和ProCite等，它們都能對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行整理，能在文字處理程序中直接插入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)并生成一定雜志規(guī)定格式的參考文獻(xiàn)列表。所不同的是EndNote 4對(duì)中文版的文字處理程序如Word的兼容性有問題，導(dǎo)致Word不能正常啟動(dòng)。其它兩個(gè)程序則無(wú)此類煩惱。有關(guān)程序的演示版或測(cè)試版可以在http://www.niles.com/(EndNote)和http://www.risinc.com/(Reference Manager 9.5, ProCite 5.0)找到。

 

解析有機(jī)化合物的紅外、核磁及質(zhì)譜有時(shí)是一件非常困難的工作，特別是復(fù)雜化合物的圖譜解析更是這樣。核磁圖譜的解析可以先利用ChemNMR, C13 Module for ChemWindow, gNMR等軟件對(duì)目標(biāo)化合物的化學(xué)位移進(jìn)行估算或作出模擬譜，用以協(xié)助對(duì)該化合物圖譜的指認(rèn)。ChemNMR為ChemDraw Ultra版本的一個(gè)插件，可以用來(lái)估算大多數(shù)有機(jī)物的1H、13C化學(xué)位移及用線圖表示的相應(yīng)圖譜，C13 Module for ChemWindow為ChemWindow的一個(gè)插件，可以用來(lái)估算大多數(shù)有機(jī)物的13C化學(xué)位移，gNMR則可用來(lái)估算任何NMR活性核的化學(xué)位移，并能畫出非常逼真的圖譜，該軟件包所帶的幾個(gè)工具(gSPG, gCVT)亦可用來(lái)處理一維核磁圖譜數(shù)據(jù)，并能與模擬譜進(jìn)行比較，有關(guān)該程序的信息及演示版可以查閱http://www.cherwell.com/，二維核磁的解析可以使用Sparky程序， 特別是對(duì)復(fù)雜2D NMR的解析非常有用。

 

IR Mentor Pro，及IR SearchMaster為專門用來(lái)輔助紅外圖譜解析的工具，它們能對(duì)給定的紅外圖譜數(shù)據(jù)自動(dòng)分析與處理，或?qū)�給定的振動(dòng)譜帶給出可能存在的功能團(tuán)，有關(guān)的演示版可以在ftp://ftp.softshell.com/pub/上下載。MassSpectra Simulator為質(zhì)譜模擬程序，其有關(guān)信息可以查閱以下網(wǎng)址http://members.aol.com/gjlinker.此外， 在ChemWindow 6.0 Spectroscopy版本中也有豐富的質(zhì)譜分析輔助工具。

 

利用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、多媒體等功能協(xié)助學(xué)習(xí)一些比較抽象是一種非常有用的工具。這類的軟件市面上非常多，不勝枚舉。這里只介紹兩個(gè)有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)和有機(jī)化合物命名的工具。CHAOS程序的出現(xiàn)比較早，是隨一本《Organic Chemistry in Action》書一起上市的，這個(gè)短小精悍的程序可以使用“逆序法”自動(dòng)尋找目標(biāo)物的合成原料，非常好用。前面已經(jīng)介紹了ChemDraw的ultra版本包括了有機(jī)物的IUPAC命名功能，那是因?yàn)槠渲邪�括了一個(gè)Beilstein公司的AutoNom 2.0命名軟件；實(shí)際上，今年該公司推出了AutoNom 4.0版，其功能更強(qiáng)大，除了給出IUPAC名稱外，還給出CAS名稱，更增加了對(duì)立體化學(xué)的支持。該軟件的演示版可以在http://www.beilstein.com/站點(diǎn)下載。

 

WinMOPAC為著名的半經(jīng)驗(yàn)分子軌道(AM1, PM3, MINDO, MNDO/3等)計(jì)算程序MOPAC的商業(yè)版本，同共享版相比，界面更友好，方法更多。計(jì)算出的分子軌道及電荷密度等可以用三維圖形表示出來(lái)。最新版本的2000。有關(guān)信息可查閱http:///站點(diǎn)。

 

PC Spartan為WaveFunction公司的產(chǎn)品，分為標(biāo)準(zhǔn)版、Plus版及Pro版，功能依次增加，其計(jì)算方法包括：MM2, AM1, AM1 with Solvent, PM3, 從頭計(jì)算等，亦可將分子軌道及電荷密度等用三維圖形表示。有關(guān)信息請(qǐng)查閱http:///站點(diǎn)。此外，該公司還有一個(gè)Titan程序，在本文的后面有所介紹。HyperChem等功能比PC Spartan更強(qiáng)，包括常用的幾乎所有分子力學(xué)及半經(jīng)驗(yàn)分子軌道方法及多種基集的從頭計(jì)算等，并能計(jì)算振動(dòng)光譜、電子光譜、分子動(dòng)態(tài)學(xué)等，所得結(jié)果可以非常漂亮的三維圖形表示出來(lái)。其網(wǎng)站在http://www.hyper.com/ 可以下載測(cè)試版。

 

Gamess為一免費(fèi)的從頭計(jì)算程序，其速度快，并提供源程序。但其界面為DOS界面，必須用手工輸入分子結(jié)構(gòu)及計(jì)算相關(guān)的命令，比較繁瑣。有關(guān)信息可查閱http://www.msg.ameslab.gov/GAMESS/GAMESS.html。另外，有一個(gè)專門為Gamess設(shè)計(jì)的用戶界面Visualize，使得結(jié)構(gòu)與命令的輸入更簡(jiǎn)單，計(jì)算的結(jié)果可以三維圖形方式表現(xiàn)出來(lái)。該軟件亦為免費(fèi)程
序，可以在http:///上下載。

 

Gaussian在量子化學(xué)界非常有名，支持常用半經(jīng)驗(yàn)方法、從頭計(jì)算法及密度泛函理論，其用戶界面不夠友好。但可以在Chem3D加入CS Gaussian Client插件后簡(jiǎn)化用戶的操作。其站點(diǎn)在http:///。

 

Jaguar為Schrodinger公司給使用工作站(如SGI, HP, DEC)及LINUX操作系統(tǒng)的PC所設(shè)計(jì)的從頭計(jì)算及密度泛函計(jì)算程序，其速度特快，用戶界面一般。其站點(diǎn)為http://www.schrodinger.com/。

Titan為設(shè)計(jì)PC Spartan的WaveFunction公司與設(shè)計(jì)Jaguar的Schrodinger公司合作的結(jié)晶，該產(chǎn)品支持半經(jīng)驗(yàn)方法、從頭計(jì)算法及密度泛函計(jì)算，用戶界面友好。但功能相對(duì)較薄弱。

 

另外，由原Oxford Molecular Ltd開發(fā)，現(xiàn)被日本的Fujitsu公司收購(gòu)的CAChe程序時(shí)專為實(shí)驗(yàn)化學(xué)家所設(shè)計(jì)，使用簡(jiǎn)單的量子化學(xué)程序，功能強(qiáng)大。但價(jià)格相對(duì)較貴。