计算机化学.ppt

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计算机化学许旋09级硕士研究生主要内容主要内容一、二维化学分子结构、化学反应方程式和反应装置的制作二、三维分子结构的制作、几何参数和物理化学参数的获取三、量子化学计算四、原子轨道图、分子轨道图、静电势图、电荷密度图等图形的制作四、分子性质和光谱性质的模拟介绍软件介绍软件Chemoffice程序ChemDrawChem3DHyperChem量子化学的程序包Gaussview程序Gaussian程序Origin程序SPSS程序参考书参考书

（1）量子化学计算方法与应用，林梦海，科学出版社

（2）计算化学实验，胡红智，马思渝，北京师范大学出版社Chemoffice-化学结构和实验装化学结构和实验装置设计程序包置设计程序包ChemDraw软件的使用Chem3D软件的使用ChemFinderChemDraw软件的使用软件的使用主要功能:

二维化学结构绘图和简单仪器制作:

（1）二维分子结构

（2）化学反应式（3）反应装置ChemDraw软件的使用软件的使用启动开始所有程序ChemofficeChemdrawUltra窗口简介:

命令菜单栏、作图区命令菜单栏工具栏二维分子结构的制作二维分子结构的制作1.乙烷分子结构重叠式交叉式部分交叉式2.非共轭的环状分子二维分子结构的制作二维分子结构的制作二维分子结构的制作二维分子结构的制作单环化合物苯、吡喃、吡啶并（稠）环化合物联环化合物显示分子性质显示分子性质ViewShowChemicalPropertiesWindow如如文件保存和打开文件文件保存和打开文件保存文件，文件类型打开文件复制粘贴化学反应方程式化学反应方程式分子式、符号、文字标注对象的旋转：

“选择对象”“Objet”“Rotate”化学反应装置化学反应装置1.Tools”工具栏选择结构与仪器模板按钮，按住鼠标左键，选取“Clipware,part1”或“Clipware,part2”中所需要的仪器；2将所要的仪器进行组装3存盘原子轨道图原子轨道图可直接选取工具栏“Tool”中的图形选用图形进行组装练习Chem3D软件软件主要功能：

构建三维化学结构分子物理化学参数量子化学计算构建化学结构构建化学结构简单分子可直接输入分子式选工具栏中的“A”，在编辑区中单击左键，输入分子式，按回车键结束。

复杂分子可用ChemDraw构建分子结构，再由Chem3D读取输入分子式构建分子结构输入分子式构建分子结构CH4C2H6CH3COOHC2H4CH2ClCOOHC6H6C5H5N2-CH3C6H4COOH无机物的结构无机物的结构H2OH2SO4Fe（CO）5读取读取chemDraw结构结构在chemDraw中画有甲苯结构，存成C6H6CH3.MOL文件，则Chem3D可打开。

设置结构的显示方式设置结构的显示方式选取View/Setting/ModelDispaly菜单或F6键，共有五种不同的显示方式（ModelType）：

（1）WireFrame，用线表示化学键;

（2）Sticks，用棍表示化学键;（3）Ballandstick;（4）CylindricalBonds;（5）SpaceFilling设置其他参数AtomFill:

选ShadowedcolorColor其他可用默认值设置结构的显示方式设置结构的显示方式量取键长、键角、二面角量取键长、键角、二面角选择对象：

EditSlectselectatom量取键长、键角、二面角键长和键级：

用鼠标指向相应的键键角：

选择三个原子，单击第一个原子，按住Alt键，再单击其他原子。

二面角：

选择四个原子。

改改变键长、键角、二面角角、二面角选择对象objectsetbondlengthobjectsetbondangleobjectsetDehedralangle在右边窗口出现其数值，进行修改即可分子力学和量子化学计算分子力学和量子化学计算分子力学计算1.几何优化MM2力场:

MM2MinimizeEnergyRun或MechanicsMinimizeEnergyForceFieldMM2MinimizeEnergyRunMM3力场：

MechanicsMinimizeEnergyForceFieldMM3MinimizeEnergyRun显示几何参数：

显示几何参数：

Analyze/showmeasurements2.分子动力学模拟MM2MoleculardynamicsRun3.性质计算（键级、空间能）MM2ComputepropertiesPi键级：

PiBondOrder总空间能：

StericEnergySummary空间能细项：

StericEnergyDetail或MechanicsComputeproperties:

总空间能：

StericEnergySummary空间能细项：

StericEnergyDetail量子化学计算量子化学计算可进行几何优化、分子电子结构、过渡态、振动光谱、电子光谱等性质的计算。

（1）MOPAC：

半经验量子化学计算AM1，MINDO/3,MNDO,PM3

（2）从头算量子化学方法GamessGaussian性质计算性质计算选择菜单“Analyze/Computeproperties”选择“Available”中要计算的性质单击“add”按钮单击“OK”，即算出分子的性质。

例如甲苯的沸点为399.895K2HyperChem量子化学的程序包量子化学的程序包功能：

包括分子三维结构的构建与显示多种分子力学、量子化学方法的计算计算结果的图形化显示等功能。

2.1建立、显示分子骨架模型建立、显示分子骨架模型程序包含有实验数据构成的数据库（键长、键角、二面角等），可迅速构成分子体系骨架，建立起3D、2D分子模型。

可打开的如Chemoffice等程序建立的分子结构，文件类型有：

Hin,ent,skc,yz,hdf,mol,zmt,ml2,chm一、画原子及原子的性质一、画原子及原子的性质1.打开ElementTable对话框：

在Build菜单中选择DefaultElement，或者双击Drawing工具。

2.单击Properties.按钮，或者按下Shift键同时单击元素按钮，将显示当前选择元素的物理属性。

左键单击Drawing工具，把指针移到工作区。

左键单击工作区，将出现一个小圈，代表未成键的碳原子。

画价键画价键单键双键叁键共轭键画二维草图画二维草图三维结构的显示方式的选择三维结构的显示方式的选择1选择“Display”菜单中的“Rendering”命令；2选对话框中其中一种方法。

共有六种：

（1）Stick（棍模型）；

（2）Balls（球模型）；（3）BallandCylinders（球棍模型）；（4）OverlappingSpheres（重叠球模型）；（5）Dot（点模型）；（6）Sticks&Dot（棍和点模型）3对Sticks、Balls、或Cylinders的大小或粗细进行选择。

三、选择原子、分子或基团三、选择原子、分子或基团1设置选择的级别

（1）原子（atoms），

（2）基（residues），（3）分子（molecules）例如设置为原子（atoms）的操作步骤：

SelectAtoms。

2关闭MultipleSelections的操作：

（1）左键单击Select菜单。

（2）如果MultipleSelections打开，左键单击来关闭它。

选择对象选择对象选择一个原子选择化学键选择多个原子删除原子删除原子

（1）左键单击Drawing工具进入绘图模式。

（2）右键单击想要删除的原子，或者想要删除的价键中部。

原子或价键就会消失。

删除多个原子或价键删除多个原子或价键1.左键单击Selection工具进入选择模式。

2.用左右键在工作区拖出选择的目标。

3.在Edit菜单选择Clear。

4.在提示框中选择Yes。

键长、键角或二面角的设置键长、键角或二面角的设置键长的设置：

（1）选择化学键；

（2）选择“Build”菜单中的“ConstrainBondLength”命令；（3）输入所需的键长；（4）单击“OK”。

键角的设置键角的设置

（1）选择化学键角涉及的三个原子；

（2）选择“Build”菜单中的“ConstrainBondangle”命令；（3）输入所需的键角；（4）单击“OK”二面角的设置二面角的设置

（1）选择二面角涉及的四个原子；

（2）选择“Build”菜单中的“ConstrainTorsion”命令；（3）输入所需的二面角角度；（4）单击“OK”。

量子化学计算方法选择计算（几何优化和单点计算）性质计算计算结果的显示计算结果的显示文本图形分子轨道图静电势图电荷密度图光谱性质的模拟光谱性质的模拟振动及振动光谱定量构效关系定量构效关系（QSAR）结构描述符的计算定量构效关系的建立根据定量构效关系预测分子的性质根据定量构效关系进行分子设计