化学结构式编辑软件ChemDraw课程.docx
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化学结构式编辑软件ChemDraw课程
第一章chemdraw基础知识
计算机作为一种化学学习和研究的工具有着不可替代的作用。
它不仅能够帮助我们进行文字及图形处理等文书工作,而且可以在化学学习与研究的各个方面协助我们更快、更好的工作。
本章介绍一些常用的能在PC机上使用的化学类软件,以期能帮助读者在自己的学习和研究中做出有效、快速的选择。
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,ISISDraw,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和
ChemDraw是世界上使用最多的大型软件包ChemOffice中的一个组件,其它两个组件为Chem3D(分子结构模型)和ChemFinder(化学数据库信息),其最新版本是ChemOffice2004(ChemDrawPro8.0、Chem3DUltra8.0、ChemFinderUltra8.0)。
ChemDraw是国内外最流行、最受欢迎的化学绘图软件,它可以建立和编辑与化学有关的一切图形。
例如,建立和编辑各类化学式、方程式、结构式、立体图形、对称图形、轨道等,并能对图形进行翻转、旋转、缩放、存储、复制、粘贴等多种操作。
基于国际互联网技术开发的智能型数据管理系统,包含的多种化学通用数据库共四十多万个化合物的性质、结构、反应式、文献等检索条目的分析和利用,可为化学家的目标化合物设计、反应路线选择和物化性质预测以及文献的调用提供极大的方便。
该软件可以运行于Windows平台下,使得其资料可方便地共享于各软件之间。
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化学位移动等。
1.1、工作环境
1.1.1工作环境综述
类似Office的多文档界面,主要包括以下几个部分:
1、菜单栏:
含有操作chemdraw应用文件和内容的命令设置。
2、工具栏:
含有常用命令图标,单击图标时,效果与选择菜单中相应的命令一样。
3、编辑区:
供绘制图形结构的工作区。
4、滚动栏:
含有滚动框、滚动按钮和滚动条。
5、状态栏:
标出当前的工作内容以及鼠标指到某些菜单按钮时的说明
图1.1chemdraw软件的操作界面
1.1.2图形工具板
图形工具板含有所有能够在文件窗口绘制结构图形的工具,选择了这些工具的图标后,光标将随之改变成为相应
的工具形状。
工具板见图1-2。
选择工具时,一次只能选择一个。
在图标右下角有小黑三角工具图标里,含有进一步的子工具图标板。
用鼠标按下含三角的图标时,子工具图标将显示出来。
工具板上的工具如下。
图1-2chemdraw软件的工具图板
图1-3工具栏中的子工具类型
键工具:
用于绘制单、双和三键
箭头工具:
用于绘制各种箭头。
轨道工具:
用于绘制各种轨道。
画图工具:
用于绘制常见几何形状。
基元工具:
用于绘制化学中常用符号。
符号工具:
用于绘制各种重要化学符号。
反应查询:
用于建立原子间在不同结构中的联系。
模板工具:
用于绘制模板库存的图形和结构。
图1-4工具栏中的模板工具
1.2chemdraw的基本操作
1.1.1chemdraw文件的建立
在file菜单中选择NEW或openspecial即可以建立一个新文件。
1.1.2打开chemdraw文件
1、打开chendraw文件:
通过菜单【File>Open】打开相应的chemdraw文件。
图1-5file文件及下拉菜单
2、打开不同格式的chemdraw文件
在open对话框下面的下拉菜单中选择需要的文件格式。
图1-6chemdraw中open菜单下的对话框。
3、变换两个打开文件的窗口
每次打开一个文件,就出现一个文件窗口。
如果打开多个文件,尽管文件名都列在窗口菜单中,但文件窗口只显示最后打开的文件。
把现有文件窗口变换成其他打开文件的窗口(激活其他文件窗日),可按下列方法进行:
(1)在窗口菜单中选择要转换的文件。
(2)单击所要文件窗口的任何暴露区域。
(3)按ctrl十Tab键变换两个打开文件的窗口。
1.1.3chemdraw文件的存储
1、存储一个文件的方法
(1)在File菜单中选择save,此时出现一个存储对话框,所用的平台不同,对话框也不同。
(2)在【文件名】框中输入要存储文件的名:
(3)单击OK或save.
2、以不同的文件名和位置存储文件副本
可以用SaveAs命令以不同的文件名、不同的位置或不同的格式存储文件副本。
以这种形式存储文件副本,对保持原文件或把原文件的信息输入到其他应用都是很有用的。
(1)在File菜单中选择SaveAs..
(2)在save对话框中输入新的名或新地址名。
(3)单击OK或save.
1.1.4关闭chemdraw文件
结束文件操作、关闭活动文件窗口的方法:
(1)在File菜羊中选择close
(2)单击close即可。
在关闭之前,记住储存文件,否则将出现对话框提问操作者。
1.1.5退出chemdraw
在file菜单中选择Exitchemdraw,即可把文件退出。
及时关闭结束的文件,可以给正在应用的文件倒出更多的内存空间。
在退出结束文件之前,需要先存储已有的文件。
第二章实例指导
本章提供5个典型通俗的指导性实例,设计的目的是使使用者熟悉第一章中的基本术语和基础知识,掌握一些基础的绘图技能,便于在以后的学习中举一反三,运用自如。
2.1指导实例1反应方程式
2.1.1绘制前的操作准备
在本实例中,将学习如何绘制反应方程式(图2-1),绘制实例前先进行以下操作:
图2-1实例指导1(反应方程)
(1)开始启动chemdraw。
(2)从File菜单,选择SaveAs命令。
(3)在文本对话框的底部输入tut1.cdx。
(4)在指南中存储文件。
(5)单击OK按钮。
(6)打开Object菜单,确认在Fixedlengths
和Fixedangles命令的左边有对号,如果没有
对号,再选择一遍,如图2-2。
图2-2Object菜单的操作
2.1.1绘制实例
1、绘制第一个键
(1)在工具板上选择实键工具,见图2-3左。
(2)把鼠标(当选中单键工具时,鼠标在屏幕上显示为十字形)放在文件窗口的任意合适的位置(定位),同时单击鼠标,见图2-3中。
(3)向右上角拖动鼠标,见图2-3右。
(4)当放开鼠标时,键与X轴成30度角,伸展的键长为固定键长。
见文件窗口左下角的【信息区域】框。
【注意】当利用键工具绘制化学结构时,总是要建立结构的第一个键,如图2-3所示。
不能用键工具单击出结构来,如果用环工具,可用单击开始第一个结构。
2、加一个键
(1)用鼠标指向键右面的原子(放在点位),见图2-4左。
(2)单击原子加一个键,见图2-4右。
形成的键与第一个键成120度角。
图2-3绘制第一个键图2-4加一个键
3、加第二个键
(1)用鼠标指向C2原子(加键的位置就是C2),见图2-5左。
(2)单击原子加一个键,见图2-5右。
4、建立一个双键
(1)用鼠标指向C2并按下鼠标,见图2-6左。
(2)选中鼠标沿单键从C2移动到C4,然后放开鼠标,即可建立一个双键,见图2-6右。
5、在结构上加原子标记
加原子标记的方法很多,将在指导实例中逐步说明。
(1)用鼠标指向原子,见图2-7左。
(2)双击原子,见图2-7中。
(3)在文本框中输入字母O,见图2-7右。
如果关闭文本框,可单击窗口其他区域或选择其他工具。
6、复制结构
(1)选择套索图标,最后绘制的结构自动被选中。
(2)把鼠标放在选择方框中,鼠标变成一只手。
(3)按下Ctrl键,手上出现一个加号,表示选择工具的复制模式,见图2-8左。
(4)向右按动选择框,当开始移动时,结构的复制图被建立,原结构保持在原位置,见图2-8右。
7、修改复制的结构
(1)在工具板上选择实键工具,见图2-9左。
(2)用鼠标指向原子,见图2-9中。
(3)单击原子加键,见图2-9右。
8、加一个以上的键
(1)用鼠标指向原子,见图2-10左。
(2)单击原子三次,每次间隔停顿一下,见图2-10右。
【注意】这里所用的角度是基于DrawingSetting对话框中的ChainAnglesSetting所决定。
如果想改变到任意角度,可以由Shift再加上按动操作实现。
9、改变某一个键的角度
(1)按下Shift键,指向向下的垂直线,见图2-11左。
(2)按动键到指定的方位,见图2-11右。
(3)放开鼠标和Shift键。
10、用快捷键建立原子标记
在键盘上的许多键可以作为设置原子标记的快捷键。
(1)用鼠标指向原子,见图2-12左。
(2)用键盘输入字母O,见图2-12右。
11、把两个靠近的结构分开
到目前为止,反应的反应物和产出物的结构已绘制完毕,见图2-13。
用checkStructure命令来检查结构图形的正确性的步骤:
选择选择工具,最后绘制的图形自动被选中;如选择不同
的结构,双击结构的任意一个键;从Structure莱单选择
checkStructure命令,其错误信息将在相应处出现。
重复此步骤检查另外的结构。
【注意】如果发现错误,在信息窗口单击Stop按钮,此时在结构有问题的部分出现光标。
利用选择工具可以把图2-13的两个靠近的结构分开,以便在中间加反应箭头。
(1)在工具板上单击【选择】工具,见图2-14
(1)、
(2)用套索工具或按下Ctrl键选用选择工具,见图2-14
(2)。
(3)对角方向拖曳鼠标以完全罩住结构。
放开鼠标和快捷键便选中了结构,见图2-14(4)。
(4)移动选择了的结构,以便把两个靠近的结构分开,中间添加反应箭头。
(5)选中Alt键限制被选结构的移动,见图2-14(3)。
12、在反应式中加箭头
(1)选中工具板上的【箭头】工具,此时箭头工具箱显示出各种箭头。
(2)用鼠标指向第一列、第三行的正常小【箭头】工具,见图2-15
(2)。
一旦选中后,就可以放开鼠标键。
(3)把箭头定位在反应物的末端,并选中鼠标键。
(4)把箭头按动到所需要的长度,见图2-15(3)
绘制后,变换箭头的长度(或与X轴成的角度)的方法:
选中Shift键,并用鼠标指向箭头,此时光标块出现;按箭头直到所要的长度(或角度)。
13、用文本添加反应条件
(1)在工具板上选择【文本】工具。
(2)用鼠标在箭头上面定位。
(3)单击建立文本输入框,图2-16左。
(4)输入OH,图2-16右。
【注意】有角标数字的文字说明和线性分子式,可以用Text菜单中的Formula命令建立。
另外,分子式类型的计算信息可由AnalyzeStructure命令获得。
14、添加电荷符号
(1)选中工具板上的化学符号工具,此时子工具板显示出来。
(2)用鼠标指向子工具板上的负电荷(工具板第二列、第四行),见图2-17左,然后放开鼠标键。
(3)把鼠标放在OH符号的右面,见图2-17中。
(4)单击建立负电荷符号,见图2-17右。
15、符号相互集中
(1)在工具板上单击选择工具。
(2)按下Shift键,然后分别单击箭头、OH和负电荷,见图2-18。
(3)用Object菜单的Group命令把符号相互集中在一起。
16、在结构下建立含有名字、反应物数量及其他信息
(1)在工具板上选择文本工具。
(2)在第一个结构下面建立文本框,见图2-19左。
(3)在Text菜单中选择Centered命令,使文本居中,见图2-19中。
(4)输入2-propanone,按回车键后,再输入2mole,见图2-19右。
用同样方法,在产物结构下面建立名字、反应物数量。
如果在结构下的文本说明位置不合适,用选择工具和左右箭头键来调整。
17、用方框把反应方程式框起来
(1)用鼠标按下图形基元工具。
(2)选择工具箱中的阴影框,见图2-20左。
(3)把鼠标放在左上角,向对角线下方按动阴影框,直到把反应过程式全部罩上,见图2-20右。
18、存储文件
从File菜单选择Save命令,存储完整的图形(图2-21),然后选择close命令,关闭操作。
至此,全部结束实例指导1。
2.2指导实例2绘制中间体结构
在本实例指导中,将学习如何用笔工具进行在环的中间体结构上加曲线箭的形状定型操作(见图2-22)。
绘制实例之前先进行以下操作:
(1)从File菜单选择Newdocument。
(2)从file菜单选择Saveas,出现存储对话框。
(3)在对话框的文件名框中,输入tul2.cdx。
(4)选择存储格式,在其中存储文件。
(5)单击OK按钮。
以下是实例指导2的操作步骤。
1、建立一个环已烷环
(1)在工具板上选择环己烷环工具,见图2-23左。
(2)在文件窗口定位。
(3)单击建立一个环,见图2-23右。
2、去掉环的某一部分键
(1)在工具板上选择橡皮工具,见图2-24左。
(2)在环的顶部定位,出现选择块,见图2-24中。
(3)单击消除该原子及其两个键,见图2-24右。
【注意】也可分别在两个键的中间定位而分别消除。
3、添加一个键
(1)在工具板上选择实键工具,见图2-25左。
(2)在C2原子上定位,见图2-25中(图中加键位为C2)。
(3)单击加键,见图2-25右。
4、添加第二个键
(1)在C4原子上定位,见图2-26左。
(2)单击加另外一个键,见图2-26右。
5.按动添加第三个键
(1)继续把鼠标放在C4原子上。
(2)确定方位(向右上方)按动鼠标即可添加第三个键,见图2-27左。
6、添加一个双键
(1)在C2原子上定位。
(2)在键上面从C2按动到C3,即可建立一个双键,见图2-27右。
7、变化双键中单键的位置
(1)在双键的中心上定位,见图2-28左。
(2)单击(不要拖),把在上面的单键变换到下面,见图2-28右。
8、添加一个氧负离子
(1)在原子上定位。
(2)双击原子打开文本框,见图2-29左。
(3)输入O,在Text菜单的style子菜一单中选上角标并输入“-”符号,见图2-29右。
9、添加一个OH原子标记
(1)在最右面原子上定位。
(2)双击原子打开文本框,见图2-30左。
(3)输入OH,见图2-30右。
10、建立一条表示电子的倾向曲线箭
以上结构图形结束,下一步需要用箭头来表示电子的倾向正规,因而需要用笔工具来定型箭:
(1)在工具板上选择笔工具,见图2-31左一。
(2)在Curves菜单中选择ArrowatEnd命令。
(3)在双键附近定位,此点是电子开始指向的起点;
(4)向右下拖曳,然后放开鼠标,此时出现笔工具虚线,但在工具板上的箭工具太见图2-31。
(5)把光标定位在箭头停止的位置。
(6)单击建立一条曲线箭,见图2-31右起第二个。
(7)按Esc键退出绘制模式,曲箭旁的笔工具虚线消失。
11、对曲线箭的形状进行调整
(1)在曲线箭的中心定位(出现选择块),见图2-32左一。
(2)单击曲线箭进入编辑状态,此时出现笔工具虚线,见图2-32左二。
(3)用小手形光标选中箭头尖移动,放开鼠标,出现另一条笔工具虚线,见图2-32右二
(4)按动两下端虚线柄,此时曲线箭随移动方向变化,见图2-32右一。
(5)当达到理想形状时,按Ese键,退出绘制模式。
用相同的方法在结构上添加其余的两条曲线箭,并加上电子标记
【注意】可以用Tools菜单中的Magnify命令放大图形。
12、最后的工作
(1)用阴影框框起图形,见图2-33a
(2)从File菜单选择Save命令。
(3)从File菜单选择Close命令。
2.3指导实例3复杂环化合物
在本实例指导中,将学习如何用环工具绘制较复杂的结构(见图2-34)。
绘制实例之前先进行以下操作:
(1)从File菜单选择Newdocument。
(2)从file菜单选择Saveas,出现存储对话框。
(3)在对话框的文件名框中,输入tul3.cdx。
(4)选择存储格式,在其中存储文件。
(5)单击OK按钮。
以下是实例指导3的操作步骤。
1、在环己烷上添加一个环
(1)在工具板上选择环己烷环工具。
(2)在环右下键的中心定位,见图2-35左
(3)单击合并一个环,见图2-35右。
2、合并第二个和第三个环
(1)在第一个环的左下键的中心定位,此时出现选择块,单击合并第二个环,见图2-36中。
(2)在第一个环的右上键的中心定位,此时出现选择块,单击合并第三个环,见图2-36。
3、用橡皮工具去掉结构中的部分键
(1)选择【橡皮】工具。
(2)选择原子点位定位,此原子点出现光标块,见图2-37左二。
(3)单击光标块消除该原子及与其相连的三个键,见图2-37中。
(4)以上述方法继续消除原子和键,结果见图2-37右二和图2-37右一。
4、在结构中加双键
(1)在工具板上选择【实键】工具。
(2)在图2-38左面结构的原子点位处定位。
(3)向上移动建立双键,见图2-38左。
同样,可在右面结构建立第二个双键,见图2-38右。
5、加碳原子标记
(1)在工具板上选择【文本】工具。
(2)在原子点位定位,见图2-39左。
(3)按快捷键C,原子标记C随着合适数目的氢原子出现,见图2-39右。
6、加氧原子标记
(1)在原子点位定位,以便加氧原子标记,见图2-40左。
(2)输入O键,原子标记氧原子出现,图2-40右。
7、最后的工作
(1)用阴影框框起图形,见图2-41。
(2)从File菜单选择Save命令。
(3)从File菜单选择close命令。
2.4指导实例4Fischer葡萄糖结构图
在本实例指导中,将学习如何用绘制费希尔(Fisher)葡萄糖线性结构图(见图2-42)。
绘制实例之前先进行以下操作:
(1)从File菜单的openspecial子菜单中选择ACS-1996.cds。
(2)从file菜单选择Saveas,出现存储对话框。
(3)在对话框的文件名框中,输入tul4.cdx。
(4)选择存储格式,在其中存储文件。
(5)单击OK按钮。
以下是实例指导4的操作步骤。
1、建立一条五连健
(1)在工具板上选择【实键】工具,并在文件窗口定位。
(2)在Tools菜单中选择Fixedlengths命令。
(3)垂直向下按动鼠标建立第一个键,见图2-43.
(4)在第一个键的下端原子点定位。
(5)垂直向下按动鼠标建立第二个键。
(6)重复3、4、5操作三次,建立一条五连键,见图2-43
2、建立与五连键垂直的水平键
(1)用鼠标在C2处定位,出现正方形选择块。
(2)【单击+向右水平按动】建立一个与五连
键垂直的水平键,见图2-44左。
(3)继续在C2处定位,向左建立一个水平键,
见图2-44中。
(4)依此类推,在五连键两侧可建立10个与其垂直的水平键,见图2-44右。
3、在骨架上加标记
(1)存C1处定位,见图2-45
(1)。
(2)双击C1建立文本框,见图2-45
(2)。
(3)输入CHO,见图2-45(5)。
(4)在框外单击关闭文本框。
(5)同样,在C6处定位,双击C6建立文本框,输入CH2OH(见图2-45(6))。
4、加H和OH标记
(1)在左水平C1键端定位,见图2-46左。
(2)在C1处输入H原子标记,见图2-46中,依次在图中箭头指向的原子点位加H原子标记。
(3)在左水平C2键端定位,图2-46右,依次在图中箭头指向的原子点位加OH标记。
5、检查结构
(1)在工具板上选择【选择】工具,最后绘制的图形自动被选择。
如果结构未被选择,双击结构图形。
(2)从Structure菜单选择AnalyzeStructure命令。
如果绘制正确,将出现来自结构的计算信息;如果绘制不正确,将提供问题所在。
(3)在AnalyzeStructure对话框中,关闭所有的项目,只留下Formula和MolecularWeight检查框。
(4)把Formula和MolecularWeight信息拷贝到结构式下。
6、最后的工作
(1)用阴影框框起图形,见图2-47。
(2)从File莱单选择Save命令。
(3)从File菜单选择Close命令。
2.5指导实例5绘制透视图形
在本实例指导中,将学习如何用绘制霍沃思(Haworth)D-葡萄糖结构透视图(见图2-48)。
绘制实例之前先进行以下操作:
(1)从File菜单选择Newdocument。
(2)从file菜单选择Saveas,出现存储对话框。
(3)在对话框的文件名框中,输入tul5.cdx。
(4)选择存储格式,在其中存储文件。
(5)单击OK按钮。
以下是实例指导5的操作步骤。
1、建立和定位一个环己烷环
(1)在工具板上选择环己烷环工具。
(2)在文件窗口单击建立一个环。
(3)按Ctrl+Alt+Tab键,将自动选择最后绘制的结构图,见图2-49左。
(4)在选择方框的右上角出现弯曲双箭头光标(称旋转柄),表明选择工具在进行旋转模式的操作,见图2-49中。
(5)按动旋转柄向右下方旋转30度(在Messagesarea中检查),见图2-49右。
(6)在虚框外单击,使虚框消失。
【注意】尽管FixedAngles命令是打开的,但角度是不受限制的。
此命令仅仅在建立时起作用。
2.定位环上的氧原子
(1)在环己烷环右上角原子点处定位,见图2-50左。
(2)按快捷键O,见图2-50右。
3、添加垂直键
(1)在氧下面的C1定位,见图2-51左。
(2)向上按动建立一个向上的键,见图2-51左二。
(3)在C1再次定位,向下按动建立一个向下的键,见图2-51中。
(4)重复以上操作,在图2-51右二中的箭头处建立上、下垂直键。
见图2-51右。
【注意】在C5处进行Alt+向下按动操作,在C3键端距C5一半处停止。
当不用fixedlength命令而利用快捷键时,不需要关闭FixedLengths命令。
4、把结构图形转变成沿Z轴的透视图形
(1)在工具板上选择套索工具。
(2)在右下角的调整柄处,按Alt键,见图
2-5
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