Авдеева, Сидоров. ChemOffice (2012)_copy

4). Меню/Вид/Свойства вещества – создайте структу-

ру, откройте пункт Свойства вещества и вставьте в доку-

мент полученную информацию.

5). Меню/Вид/Другие инструменты содержит много раз-

личных пунктов, в том числе пункт Цвет дает возможность изменить цвет структуры или её фрагмента, пункт Amino Acids выдает таблицу заготовок.

6). Меню/Вид/Периодическая система Д.И.Менделеева.

Выберите элемент, нажмите кнопку «Далее» и вы получите полную информацию о выбранном элементе.

На рисунке представлена молекулярная структура,

построенная в ChemDraw.

11

Построить

Упорядочить структуру

Конвертировать название в

структуру

Назвать структуру

структуру, назвать структуру

а).

CH3

H2

H3C

O

C

HC

CH2

CH

COOH

OH

CH3

CH3 COOH

3-methylbutanoic acid	3-methylbutanoic acid

3. Визуализация молекулярных структур с использованием программы Chem3D.

В отличие от двумерного редактора химических формул

ChemDraw программа Chem3D позволяет осуществлять полное трехмерное моделирование и визуализацию химических со-

единений.

3.1 Графический интерфейс программы

Chem3D Ultra 9.0

Графический интерфейс программы представлен на рис.3.1.

Рис.3.1

12

Интерфейс состоит из окна для изображения модели,

Строки меню и команд, набора рабочих инструментов.

Окно модели – это рабочее пространство, где выво-

дится изображение модели, процесс ее построения и пре-

образования. Точка отсчета в системе декартовых коорди-

нат (0,0,0) помещается в центре окна, не зависит от того, как развернута модель и каков ее масштаб. Оси де-

картовых координат остаются неподвижными по отношению к окну модели.

Основные элементы пользовательского интерфейса мож-

но разделить следующим образом: o главное меню;

o главная панель;

o контрольная панель.

В центре экрана располагается рабочее окно, в кото-

ром отображается процесс создания и редактирования трехмерных моделей молекул.

3.2 Основные функции Главного меню и Главной панели

Главное меню:

Главная панель инструментов:

Как и в любом стандартном		приложении Windows,
Chem3D	Ultra 9.0 имеет Главное меню, расположенное
вверху	экрана. Под ним расположена	Главная панель ин-
		13

струментов. С помощью этих инструментов осуществляется доступ к основным функциям пакета.

Программный модуль Chem3D в данной работе использу-

ется только как графический редактор трехмерных моделей химических соединений, поэтому далее будут рассмотрены лишь некоторые функции главного меню и главной панели.

Пункт меню File (Файл) содержит стандартный набор возможностей для открытия, сохранения и печати файлов.

Пункт меню Edit (Правка) предоставляет обычный набор функций копирования, вставки, отмены последнего

действия и выбора.

Пункт меню View (Вид) предоставляет широкий ассор-

тимент настроек вида молекул/связей/панелей и т.д.

Практически в этом пункте полностью присутствуют все функции главной панели.

(Главная панель)- отображает панели: стан-

дартную, построения, модели, поверхности, вычисления,

статус-строка;

- обзор панели инструментов;

- показать панель ChemDraw,

в открывшемся окне ChemDraw контекстным меню можно вы-

звать редактор ChemDraw и отредактировать модель.

- декартова таблица координат модели;

- Таблица Z- матрицы;

Таблица измерений;

- результаты расчетов:

- блок комментариев;

- диаграмма двугранного угла;

14

- модель молекулы в плоскостях X-Y,X-Z,Y-Z;

- способы изображения модели:

- структура в пространстве,

- стержневая модель;

- шаростержневая модель;

- цилиндрические связи;

- объемная модель;

- отображает символы атомов;

- отображает номера атомов;

- показать точечные поверхности атомов;

- показать атомы H и лиганды;

- красный и синий цвета атомов;

- различные оттенки;

- стерео пары;

- перспектива;

- исчезновение с ростом глубины;

;

.

Контекстное меню в любой точке панелей окна откры-

вает выкидное меню с основными пунктами меню/Вид и пунктом Настройка… , при выборе которого открывается окно Настройка, позволяющее настроить панели инструмен-

тов и вывести на панели необходимые команды.

15

Пункт меню Structure (Структура) предлагает инстру-

менты настройки отображения различных параметров моле-

кулы, а также измерения длин связей, межатомных рассто-

яний и углов.

Пункт меню Measurement (Измерения)содержит выкидное подменю с пунктами: Bond Lengths (определить длины свя-

зей), Bond Angles (определить углы между связями), Dihedral Angles (определить двугранные углы), Close Contacts (определить ближайшие связи), Clear (Очистить весь список).

Функции определения длины связей, углов между свя-

зями и двугранных углов позволяют измерить и при необ-

ходимости изменить соответствующие расстояния и углы в модели молекулы. Для того чтобы воспользоваться ими,

необходимо выделить с помощью мыши атомы, образующие нужную связь или формирующие нужный угол, и выбрать со-

ответствующую функцию. Результат измерения будет отоб-

ражен в открывшемся окне Измерения в поле Текущий. Кро-

ме того, в поле Оптимальный будет отображено значение данной величины, принятое в качестве стандартного для выбранной связи или угла. Если выбрать по очереди все функции для определения связей и углов, то все резуль-

таты измерений отобразятся в одном окне Измерения.

При необходимости изменить выделенное расстояние между атомами или угол, следует набрать требуемое зна-

чение в поле Текущий и нажать клавишу ввода или щелк-

нуть мышкой в окне редактора.

При нажатии клавишей мыши в какой-либо строке поля

Оптимальный на фигуре цветом выделится та часть модели,

16

к которой относится данное измерение (длины связи, углы и т.д.).

Если изменить, например, значение длины связи в по-

ле Текущий, затем щелкнуть мышью в поле Оптимальный, то можно увидеть как отразится на модели внесенное измене-

ние длины связи.

Два клика мышкой по строке заголовка Измерения сво-

рачивает окно, при этом появляются полосы прокрутки.

Окно Измерения можно очистить, изменить его разме-

ры, закрыть.

В окне рис.3.2 представлена молекула Ацетона, для которой показаны названия атомов, их номера, точечные поверхности (электронное облако), открыта панель

ChemDraw, в окне Измерения показаны результаты измере-

ния величин связей и углов.

3.3 Контрольная панель

По умолчанию контрольная панель инструментов распо-

лагается в левой части окна, и имеет небольшой набор необходимых средств. При желании её можно перетащить в любую часть окна.

Кнопка (Select Tool)позволяет выбрать индивиду-

альные атомы или связи. С помощью нажатой кнопки Shift

можно выбрать группы атомов или связей.
Кнопка	(Trackball Tool)	вращает целую модель
вокруг осей X или Y.
Кнопка	изменяет масштаб	изображения молекулы.

Нажмите кнопку, в рабочем окне нажатой левой клавишей

мыши перемещайте значок	вверх (увеличение)		– вниз
(уменьшение).
Кнопки	(Bond)	создают	одинар-

ную/двойную/тройную химическую связь. Это инструмент создания связей.

Кнопка (Text) используется для создания типа атомов и записи брутто-формул.

Кнопка (Eraser) - ластик, позволяющий удалить лишние атомы и связи.

18

3.4 Редактирование и анализ геометрии трехмерных моде-

лей молекул

Существует несколько способов создания трехмерной

молекулы химического соединения.

3.4.1 Использование двумерной модели, созданной в редакторе

ChemDrraw

Двумерная модель в виде структурной формулы соот-

ветствующего химического соединения может быть создана

в приложении ChemDraw или в любом другом «химическом редакторе», а затем скопирована через буфер обмена Windows при помощи операций «копировать» и «вставить».

При вставке в окно Chem3D структурная формула авто-

матически преобразуется в трехмерную модель, при этом соответствующим длинам валентных связей и углов между атомами присваиваются стандартные для данных элементов значения.

3.4.2 Построение модели по брутто-формуле соединения,

записанной в рабочем поле окна

После нажатия кнопки на контрольной панели ин-

струментов курсор приобретает вид перекрестья с буквой

«А» в центре. Если щелкнуть мышкой в любом месте рабо-

чего окна, появляется поле ввода текста, в котором мож-

но заглавными латинскими буквами набрать брутто-формулу соответствующего соединения. После нажатия клавиши вво-

да в рабочем окне будет создана трехмерная модель соот-

ветствующего соединения.

Следует помнить, что одной и той же брутто-формуле могут отвечать различные структурные изомеры, поэтому

19

возможно, что созданная модель потребует затем дальней-

шего редактирования.

3.4.3 Непосредственное редактирование с использованием кнопок на панели инструментов

Этот способ позволяет создать трехмерную модель лю-

бой сложной конфигурации. В качестве примера приведем процедуру построения молекулы ацетона.

Построение начинается с создания углеродного остова модели. Для того, чтобы создать связь, необходимо ис-

пользовать инструмент создания связей. При использова-

нии этого инструмента создаются только углерод - угле-

родные связи.

Для этого надо щелкнуть по инструменту одинарной связи , нарисовать связь в окне, вытянув ее в жела-

емом направлении (щелчок по полю окна и, удерживая ле-

вую клавишу мыши, протянуть и отпустить клавишу).

Для того, чтобы добавить связи к модели, необходимо выбрать соответствующий инструмент связей на контроль-

ной панели (одинарная или двойная связь), затем на поле модели щелкнуть по атому, к которому следует добавить связь и, удерживая левую клавишу мыши, протянуть её в нужную точку и отпустить клавишу.

При стандартных настройках при появлении атомов уг-

лерода автоматически будет добавлено нужное количество атомов водорода, соответствующее выбранному типу связи.

После того, как углеродный остов молекулы создан

(шаги 1,2,3,4), добавляя гетероатомы, необходимо преоб-

разовать модель.

20