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yoyoh0032

木虫 (著名写手)

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[交流] 常用化学软件大全(zt)

化学结构式
有关化学结构式编辑的软件市面上非常之多，它们各有所长。既有商品的，亦有对教育界
及家用免费的。其功能主要是描绘化合物的结构式、化学反应方程式、化工流程图、简单
的实验装置图等化学常用的平面图形的绘制。常见的这类软件有：ChemDraw, ChemWindow
, ISIS Draw, ChemSketch等。前两个为商业软件，有关它们的资料可以查阅各自的网站h
ttp://www.camsoft.com/ 和 http://www.sadtlersuite.com/，最新版本分别为6.0和6.
5。后两个对教育界及家用为免费软件，可以在它们各自的网站http://www.mdli.com/和
http://www.acdlabs.com/上下载，最新版本分别为2.2和4.0。
ChemDraw为当前最常用的结构式编辑软件，除了以上所述的一般功能外，其ultra版本还可
以预测分子的常见物理化学性质如：熔点、生成热等；对结构按IUPAC原则命名；预测质子
及碳13化学位移等。
ChemWindow的一个最突出的特点是与光谱的结合，它的6.5 Spectroscopy 版本包括了一个
约五万张13C NMR 的数据库(达250兆)，因而其预测更加精确；除了根据化合物的结构预测
13C NMR化学位移外，还能预测红外图谱、质谱等，更可以读入标准格式的NMR、IR、Rama
n、UV及色谱图。
这些程序虽然可以画出非常好的二维化学结构，但除了ChemSketch外，要表现出三维的化
学结构则十分困难，必须依赖于一些专门的3D软件来实现。

三维结构
比较有名的化学三维结构显示与描绘软件有：Chem3D, WebLab Viewer Pro, RasWin, Che
mBuilder 3D, ChemSite等，它们都能够以线图(wire frame), 球棍(ball and stick), C
PK及丝带(ribbon)等模式显示化合物的三维结构。其中的RasWin和WebLab Viewer的Lite版
只能显示而无法编辑三维分子模型，为免费软件，RasWin可以在几乎所有的化学软件站点
找到，WebLab Viewer的下载地址为http://www.msi.com/。
Chem3D同ChemDraw一样，是ChemOffice的组成部分，它能很好地同ChemDraw一起协同工作
，ChemDraw上画出的二维结构式可以正确地自动转换为三维结构。它的ultra版本还包括了
一个很好的半经验量子化学计算程序MOPAC 97，并能与著名的从头计算程序Gaussian98连
接，作为它的输入、输出界面。能够以三维的方式显示量子化学计算结果，如：分子轨道
、电荷密度分布等。
WebLab Viewer的pro版本表现生物分子和晶体结构的能力比较强。可以从下图看出：

数据处理
化学中的数据处理多种多样，对不同的数据处理要求宜采用不同的软件完成。通用型的软
件如：Origin, SigmaPlot等可以根据需要对实验数据进行数学处理、统计分析、付立叶变
换、t-试验、线性及非线性拟合；绘制二维及三维图形如：散点图、条形图、折线图、饼
图、面积图、曲面图、等高线图等。Origin的最新版本为6.0，其演示版可以从http://ww
w.originlab.com/下载，SigmaPlot的最新版本为2000, 其评估版可以从http://www.spss
.com/下载。
由Origin生成的二维及三维图形：

核磁数据处理软件有：NUTS、MestRe-C、Gifa等，NUTS可以处理一维及二维核磁数据，其
功能包括付立叶变换、相位校正、差谱、模拟谱、匀场练习等几乎所有核磁仪器操作软件
的功能，安装程序不大(3M), 价格为一千美元，其演示版可以在http://www.acornnmr.co
m/下载；MestRe-C为处理一维核磁数据的免费软件，功能完善。其最新版本为2.3，有兴趣
者可以在http://qobrue.usc.es/jsgroup/MestRe-C/MestRe-C.html处查看有关信息即下载
；Gifa可以处理一至三维核磁数据，为运行在LINUX操作系统中X-Window上的免费软件，有
关信息可查看http://www.cbs.univ‑montp1.fr/GIFA/。
由Nuts生成的一维及二维NMR图谱：　　

色谱及红外、Raman等实验数据的处理可以使用GRAMS/32, 有关信息可查阅该公司的网页h
ttp://www.galactic.com/ , 亦可索取免费的trial CDROM.

文献管理
在收集参考文献过程中，文献管理程序可以帮助你整理、排列所收集的内容；撰写研究论
文的过程中，这类程序允许你直接在文字处理过程中插入参考文献，并按要求自动生成规
定格式的参考文献列表。这类程序中有代表性的有：EndNote 4, Reference Manager和Pr
oCite等，它们都能对文献进行整理，能在文字处理程序中直接插入参考文献并生成一定杂
志规定格式的参考文献列表。所不同的是EndNote 4对中文版的文字处理程序如Word的兼容
性有问题，导致Word不能正常启动。其它两个程序则无此类烦恼。有关程序的演示版或测
试版可以在http://www.niles.com/(EndNote)和http://www.risinc.com/(Reference M
anager 9.5, ProCite 5.0)找到。

图谱解析
解析有机化合物的红外、核磁及质谱有时是一件非常困难的工作，特别是复杂化合物的图
谱解析更是这样。
核磁图谱的解析可以先利用ChemNMR, C13 Module for ChemWindow, gNMR等软件对目标化
合物的化学位移进行估算或作出模拟谱，用以协助对该化合物图谱的指认。ChemNMR为Che
mDraw Ultra版本的一个插件，可以用来估算大多数有机物的1H、13C化学位移及用线图表
示的相应图谱，C13 Module for ChemWindow为ChemWindow的一个插件，可以用来估算大多
数有机物的13C化学位移，gNMR则可用来估算任何NMR活性核的化学位移，并能画出非常逼
真的图谱，该软件包所带的几个工具(gSPG, gCVT)亦可用来处理一维核磁图谱数据，并能
与模拟谱进行比较，有关该程序的信息及演示版可以查阅http://www.cherwell.com/，二
维核磁的解析可以使用Sparky程序，特别是对复杂2D NMR的解析非常有用。IR Mentor P
ro，及IR SearchMaster为专门用来辅助红外图谱解析的工具，它们能对给定的红外图谱数
据自动分析与处理，或对给定的振动谱带给出可能存在的功能团，有关的演示版可以在ft
p://ftp.softshell.com/pub/上下载。MassSpectra Simulator为质谱模拟程序，其有关信
息可以查阅以下网址http://members.aol.com/gjlinker.此外，在ChemWindow 6.0 Spe
ctroscopy版本中也有丰富的质谱分析辅助工具。

计算机辅助教学
利用计算机动画、多媒体等功能协助学习一些比较抽象是一种非常有用的工具。这类的软
件市面上非常多，不胜枚举。这里只介绍两个有关有机合成路线设计和有机化合物命名的
工具。
CHAOS程序的出现比较早，是随一本《Organic Chemistry in Action》书一起上市的，这
个短小精悍的程序可以使用“逆序法”自动寻找目标物的合成原料，非常好用。
前面已经介绍了ChemDraw的ultra版本包括了有机物的IUPAC命名功能，那是因为其中包括
了一个Beilstein公司的AutoNom 2.0命名软件；实际上，今年该公司推出了AutoNom 4.0版
，其功能更强大，除了给出IUPAC名称外，还给出CAS名称，更增加了对立体化学的支持。
该软件的演示版可以在http://www.beilstein.com/站点下载。

量子化学计算
WinMOPAC为著名的半经验分子轨道(AM1, PM3, MINDO, MNDO/3等)计算程序MOPAC的商业版
本，同共享版相比，界面更友好，方法更多。计算出的分子轨道及电荷密度等可以用三维
图形表示出来。最新版本的2000。有关信息可查阅http://www.winmopac.com/站点。
PC Spartan为WaveFunction公司的产品，分为标准版、Plus版及Pro版，功能依次增加，其
计算方法包括：MM2, AM1, AM1 with Solvent, PM3, 从头计算等，亦可将分子轨道及电荷
密度等用三维图形表示。有关信息请查阅http://www.winmopac.com/站点此外，该公司
还有一个Titan程序，在本文的后面有所介绍。
HyperChem等功能比PC Spartan更强，包括常用的几乎所有分子力学及半经验分子轨道方法
及多种基集的从头计算等，并能计算振动光谱、电子光谱、分子动态学等，所得结果可以
非常漂亮的三维图形表示出来。其网站在http://www.hyper.com/ 可以下载测试版。
Gamess为一免费的从头计算程序，其速度快，并提供源程序。但其界面为DOS界面，必须用
手工输入分子结构及计算相关的命令，比较繁琐。有关信息可查阅http://www.msg.amesl
ab.gov/GAMESS/GAMESS.html。另外，有一个专门为Gamess设计的用户界面Visualize，使
得结构与命令的输入更简单，计算的结果可以三维图形方式表现出来。该软件亦为免费程
序，可以在http://www.compbio.net/上下载。
Gaussian在量子化学界非常有名，支持常用半经验方法、从头计算法及密度泛函理论，其
用户界面不够友好。但可以在Chem3D加入CS Gaussian Client插件后简化用户的操作。其
站点在http://www.gaussianinc.com/。
Jaguar为Schrodinger公司给使用工作站(如SGI, HP, DEC)及LINUX操作系统的PC所设计的
从头计算及密度泛函计算程序，其速度特快，用户界面一般。其站点为http://www.schro
dinger.com/。
Titan为设计PC Spartan的WaveFunction公司与设计Jaguar的Schrodinger公司合作的结晶
，该产品支持半经验方法、从头计算法及密度泛函计算，用户界面友好。但功能相对较薄
弱。
另外，由原Oxford Molecular Ltd开发，现被日本的Fujitsu公司收购的CAChe程序时专为
实验化学家所设计，使用简单的量子化学程序，功能强大。但价格相对较贵。

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