常用化学软件新版本简介课件

1、北京宏剑科迅计算机技术中心Beijing Hong-cam Computer Technologies Center常用化学软件新版本简介北京宏剑科迅计算机技术中心 北京宏剑科迅计算机技术中心创立于1997年3月，总部位于加拿大温哥华，在北京设此公司负责在华的有关业务。面向有关化学、材料科学和生命科学领域的用户，提供系统集成服务的专业计算机公司。 目前，公司同Gaussian Inc，Cambridgesoft Inc， Fujitsu Inc， Hypercube Inc， Molpro Birmingham University等世界30余家著名化学软件供应商签署了中国总代理业务协议，并为

2、用户提供了技术支持、培训中心。销售相关领域软件200多种产品及版本。软件Gaussian03ChemOffice2004HyperChem7.1Cache work system Pro 6.0 Molpro 2002.6Jaguar4.4高精度能量计算 Gaussian03 MOLPRO2002 DFT计算 Wien2K ADF 量化程序 Gaussian03 HyperChem7.5 MOLPRO2002 Jaguar Spartan Q-Chem GAMESS PQS Turbomol Orient Embed01 CAMO ADF Wien2K Crystals DGauss VASP

3、(VAMP) deMon MacroModel 教学软件:HyperChem ModelChemlab Scivision Spartan 半经验程序 : Cache MOPAC AMPAC PCMODEL Alchemy ZINDO MicroAVS 软件分类软件分类分子力学动力学程序 Amber BioMedCache GROMOS Materials Explorer 药物设计 Cache MFLineDataBase VisualCloning 图形界面软件 Chem3D GaussView3.0 AIM2000 NBO5.0 WebMO DLVisualizeLenCrystal O

4、rbdraw Molsuite 数据库搜索ChemDinder MFLineDataBase TAPP 质谱软件NIST/EPA/NIH Mass Spectral Database 其它.COSMOtherm HASL NLREG Cenehubter EQs4win PRO-II icroModel 用户群北京大学北京工业大学北京航空航天大学北京化工大学北京化工研究院北京科技大学北京理工大学化学院广西大学哈尔滨工业大学 衡阳师范学院化学院湖北大学湖北师范大学化学系华中师范大学化学系吉林大学 辽宁大学化学系辽宁大连理工大学新疆大学兰州大学化学化工学院 南京大学化学系南京东南大学南京航空航天大

5、学南京理工大学化工学院青岛海洋大学清化大学物理系原子分子测控中心清华大学核能技术研究院 山东大学化学系山东大学物理系山西大学分子科学研究所山西理工大学上海复旦大学上海交通大学上海同济大学上海医科大学四川大学原子与分子物理所天津南开大学中心实验室西安交通大学 武汉大学化学系武汉理工大学湘潭大学化学化工学院 云南大学化学系云南大学生化公司昆明医学院基础医学部 浙江大学化学系玉泉校区浙江工程学院浙江化工研究院浙江绍兴文理学院理学院化学系福州大学化学化工学院大连理工大学化工学河北工业大学理学院 安徽工业大学中山大学理工学院用户群北京微量化学所北京药物研究所解放军防化指挥工程学院军事医学科学院西安核技术

6、物理研究所山西煤化所天津药物所上海有机化学院研究所上海通用电气（中国）四川抗菌素工业研究所武汉物理数学研究所沈阳中科院金属所浙江工程式学院福建物质结构研究所大连化学物理研究所安徽光机所中国工程物理研究院化工材料所中国科技大学中科院化学研究所中科院研究生院 中科院金属所（沈阳）中科院长春光学物理研究所中科院兰州化学物理研究所中科院武汉物理与数学所中科院福建物质结构研究所 中科院上海技术物理所中科院昆明植物所 中国药品生物制品检定所中国中医药大学中南工业大学冶金系唐都医院百汇电脑医院 ChemDraw Ultra 8.0 功能简介 ChemDraw Ultra 8.0 的新增功能 Floating

7、 Periodic Table Floating Character Map Mass Fragmentation Tool Structure Perspective Tool Enhanced Graphics TLC Plate Tool Struct=Name Enhanced ChemNMR Enhanced Floating Periodic Table Mass Fragmentation Tool Structure Perspective Tool TLC Plate Tool Struct=Name Enhanced命名 Struct=Name Enhanced1-(4-(

8、2,3-dihydro-2-hydroxy-1H-inden-1-ylcarbamoyl)-2-hydroxy-5-phenylpentyl)-N-tert-butyl-4-(pyridin-3-yl)methyl)piperazine-2-carboxamide命名Name=Structure3-methylbenzoic acid结构Name=Structure3-methylbenzoic acid结构 ChemNMR Enhanced Chem3D Ultra 8.0 图形显示功能Molecule Enhanced GraphicsSpin about X(Y,Z) axis Enha

9、nced GraphicsMolecular OrbitalsHOMOBenzeneLUMO Enhanced GraphicsSolvent Accessible Surface Enhanced GraphicsDepth Fading Enhanced GraphicsPerspective Gaussian Interface Gaussian InterfaceJob TypeComputer PropertiesMinimize EnergySpectral AnalysisHartree-Fock B3LYPB3PW91B3P86B1B96B1LYPMP2MP4MPW1PW91Q

10、CISDCASSCFExcited StateMolecular MechanicsSemi-EmpiricalZINDOG1G2G961LYPBHandHBhandHLYPCBS-4CBS-QTheory Gaussian InterfacePropertiesSCF EnergyRMS ForceDipoleChargesElectron DensityMolecular SurfacesSpin DensityHyperfine Coupling ConstantsPolarizabilitiesIonization PotentialSolvent ModelGas PhaseDipo

11、le & SpherePCM ModelI-PCM ModelSCI-PCM Model优化过程模拟以动画形式连续显示优化过程显示Gaussian计算结果GaussView界面Chem3D界面 输出格式Chem3d *.c3dChem3d 3.2 *.c3dAlchemy *.alcCart Coords 1 * cc1Cart Coords 2 * cc2ChemDraw * cdxConn Table *.ctGamess Input *.inpGaussian Input *.gjcInt Coords *.intMacroModel *.mcmMDL MolFile *.mol mmC

12、IF *.cifMSI ChemNote *.msmMOPAC Input *.mopProtein DB *.pdbROSDAL *.rdlSMDFile *.smdSYBYL *.sm1SYBYL2 *.sm2Tinker MM2 Input *.xyzTinker MM3 *.xyzTinker MM3 (Proterins) Inputs *.xyzBitmap *.bmpEnhanced MetaFile *.emfGIF Compressed Picture *.gifJPEG Compressed Picture *.jpgPNG *.pngPostScript *.epsQui

13、ckDraw3D Metafile *.3dmTIFF *.tifWindows AVI Movie *.avi ChemFinder Ultra 8.0 功能简介ChemDraw/Excel ChemFinder ChemFinderChemFinderReactant ChemFinderProduct ChemFinderReaction Type 自定义数据库界面 自定义数据库 查询Gaussian03计算化学面临的挑战是艰巨的，但也正在取得很大的进展，年轻化学家若对计算机有兴趣的话，那末计算化学是具有令人兴奋前景的研究领域。 美国化学会会长 R.布里斯罗 Gaussian输入界面NH

14、3的几何构型优化输入窗口NH3的振动频率计算输入窗口（作为优化的后继作业） Gaussian应用范围 Gaussian是做半经验计算和从头计算使用最广泛的量子化学软件，可以研究：分子能量和结构过渡态的能量和结构化学键以及反应能量分子轨道偶极矩和多极矩原子电荷和电势振动频率，红外和拉曼光谱，NMR极化率和超极化率热力学性质，反应路径计算可以模拟在气相和溶液中的体系,模拟基态和激发态 Gaussian03的新增功能 -Enhanced ONIOM MethodQM区：发生强相互作用或反应发生区域MM区：无相互作用区域QM/MM区：由QM区向MM区过渡区域ONIOM简介EONIOM2=E3-E1+E

15、2Journal of Molecular Structure(TheoChem) 461-462(1999) 1-21ONIOM:our own n-layer integrated molecular orbital and molecular mechanics 应用范围酶反应有机体系的反应机理表面和表面反应的簇模型有机物种的光化学反应有机物和金属有机物的取代基效应和反应性均相催化Application of ONIOM to cluster modeling of the metal surface Hai-Rong Tang, Kang-Nian FanDepartment of C

16、hemistry, Fudan University, Shanghai 200433 应用实例“Investigation of the S0-S1 excitation in bacteriorhodopsin with the ONIOM(MO:MM) hybrid method,” T. Vreven and K. Morokuma, Theor. Chem. Acc. (2003). Gaussian 03的新增功能-PBC(Periodic Boundary Conditions)polymerssurfaces crystals NaCl型晶体结构 PCM(Polarizable

17、 Continuum Model)体系在溶液中的激发态能量以及激发态的相关性质NMR 谱和磁性质通过分析能量的二阶导数来计算振动频率、IR和Roman光谱以及相关的性质极化率和超极化率运算方面的改进 Molecular Properties自旋-自旋耦合常数 g张量以及其它的超精细光谱张量 谐性振-转耦合常数 非谐性振动及振-转耦合 预共振Raman光谱 旋光性以及旋光色散 电子圆二色性(ECD) 含频极化和超极化 用量度无关原子轨道(GIAO)方法计算磁化率 ONIOM预测电、磁特性 预测气相和在溶剂中的电、磁特性和光谱 GaussView 3.0 ONIOM图形界面MM区QM区 PBC图形

18、界面Visualizing Gaussian Results分子轨道 原子电荷 由电子密度、静电势场、NMR屏蔽以及其他性质得到的表面。可以用实体、半透明和网格三种方式显示。使用不同的颜色来标记不同部分表面的性质用动画的方式来演示振动频率用动画的方式来演示几何优化过程、势能面扫描、IRC反应路径 以及采用BOMD和ADMP动力学计算的轨迹 Displaying SurfacesThe NMR shielding densities for the methine proton (surface 1) and the phenyl proton (surface 2) in in- 3(4,10

19、) 7 metacyclophaneSurface1Surface2 Viewing Spectra855.9 1857IR Vibration for Ammonia Viewing SpectraVCD spectra for two conformations of spiropentyl acetate, a chiral derivative of spiropentane Visualizing and Manipulating Molecular Orbitals Animating Optimizations and Reaction PathsSteps from a geo

20、metry optimization of benzeneThis sequence displays a series structures from an Intrinsic Reaction Path (IRC) calculation of the 1,2 hydrogen shift reaction in which formaldehyde transforms into trans hydroxycarbeneFujistu Cache6.01新增功能简介Computer-aided Chemistry Modeling Software on Windows新的QSAR（构效

21、关系研究） 分子设计的意义主要是提高寻找具有特定性分子的命中率,即节省人力财力,提高效率 运行CAChe中的Gaussian计算，加入了强大的”从头算分子轨道算法” Gaussian接口2维3维批量转换 由MDL SD文件的平面结构转换为三维立体结构,为下一步目标前体提供模型. 通过对简单的蛋白质分子外观的显示和分析 ,使化学家对蛋白质有一个直观的了解,并能够根据经验来进行下一步处理.条带状和卷曲状渲染采用Needleman-Wunsch算法来进行蛋白质参基序列鉴定自动残基序列校准可以绘制势能原子位移曲线反应路径图用于比较柔性或刚性配位体与柔性或刚性蛋白质侧链 自动配位体对接以彩色方式显示了氢

22、键的供体和受体的亲水、亲油区域可靠近表面（图像） 通过新的配位体在蛋白质键包围中的简单图样显示其化学性质和形状配位体口袋状表面（图像）优 势4倍精确度支持所有的主族元素AM1支持更多过渡金属大型分子蛋白质和生物分子Windows桌面操作Fujistu BioMedCache 6.0功能简介Protein-to-Drug Discover Modeling Software on Windows 采用Needleman-Wunsch算法来进行蛋白质参基序列鉴定自动残基序列校准鉴定活性位采用自动的同类体序列匹配方式搜索活性位氢键和相互作用点程序会自动为氢建和相互作用点进行标示,以利于对比不同配位体

23、的对接相互作用.以彩色方式显示了氢键的供体和受体的亲水、亲油区域可靠近表面（图像）裂隙图采用势能面显示独特的联结位表面拓扑 通过对简单的蛋白质分子外观的显示和分析 ,使化学家对蛋白质有一个直观的了解,并能够根据经验来进行下一步处理.条带状和卷曲状渲染 通过新的配位体在蛋白质键包围中的简单图样显示其化学性质和形状配位体口袋状表面（图像）蛋白质表面可以采用不同的颜色来区别性质、残基和序列其余特色自动使用PDB数据库改造HET群针对蛋白质和生物分子的分子力学和分子动力学参数用户自定义的氨基酸库状态显示可以列出原子数、网格电荷以及分子式等参数算法的改进优 势蛋白质 药物发现可视的化合物数据库新的缎带模

24、型蛋白质序列编辑器活性位表面鉴定对生成热和金属的计算是普通方法精度的4倍晶体的生成和装配新的MM2和MM3方法选择和互动操作是以前版本的10倍应用实例为何UV光谱可以破坏DNA？胸腺嘧啶的紫外吸收峰为270nm，是DNA在270nm波长处发生紫外吸收的主要原因。应用实例 量化Cache中采用ZINDO方法，计算了胸腺嘧啶的紫外光谱，并且分析了当发生光吸收时候的轨道变化。 在270nm时，胸腺嘧啶吸收光子，同时一个电子由最高占据分子轨道（HOMO)跳跃到分子的最低空轨道（LUMO)。 图例如下：应用实例 自由基是非常活泼的，为了显示一个激发态的胸腺嘧啶分子是如何与另一个胸腺嘧啶分子反应的，在下图

25、中用不同的颜色标记出了胸腺嘧啶分子表面对自由基攻击的敏感程度。其中黄色靶心的位置更容易被攻击。应用实例 如果两个胸腺嘧啶分子堆叠到一起，那么激发态胸腺嘧啶分子的LUMO分子轨道就处在靶心的上方，然后胸腺嘧啶的紫外吸收就可以导致二聚作用的发生。为了观察是否有这种可能，采用绿色标记出DNA中的胸腺嘧啶，在下图可以看到两个胸腺嘧啶分子出得非常近。应用实例 由此，我们可以得出结论：在270nm时，DNA中的胸腺嘧啶分子发生紫外吸收，并且相邻的两个胸腺嘧啶分子发生二聚反应，从而导致整个DNA分子的失活。 在这个例子中，我们用到了Cache中的以下功能：几何优化紫外可见光谱分子重叠活性表面分子轨道基团标色

26、Multi-purpose Molecular Dynamics Package for Windows Materials Explorer 2.0Materials Explorer适用的领域有机、聚合物、生物分子、金属、陶瓷、半导体等。晶体、非晶质固体、液体和气体（周期边界）。相变、膨胀、压缩抗张强度、缺陷等建模能力Crystal Builder 允许研究无机固态或者是分子晶体体系。 Solution Modeler能够通过简单的设定构造多组分液体或气相体系Layer Cell Modeler用于研究多相体系（例如气固相互作用，有机双分子膜， 固态颗粒边界等）用Cache或者WinMop

27、ac编辑器建立的结构可以直接输入到Materials Explorer中。很容易设定分子束用于研究晶体或晶体外延生长，表面吸附和表面损坏。拷贝、剪切和粘贴操作使得建立有缺陷或者掺杂的体系变得更加容易。可选的终端服务器模块使得在矢量机或者对称多处理UNIX服务器上的高性能 计算成为可能。Potential Editor管理势场数据库中势能的形式和参数的读入和编辑。含时的温度和压力控制允许研究相的转换和模拟退火。Adsorption of methane on zeolite实例 分子筛是具有均匀的微孔、其孔径与一般分子大小相当为一类吸附剂或薄膜类物质。在化学化工中经常被用作催化剂或者催化剂的载体

28、。Layer-Cell Modeler easily createssimulation of water-benzene interface实例 相：在体系内部物理性质和化学性质完全均一的一部分称为“相”（Phase)。相与相之间在指定的条件下有明显的界面，在界面上，从宏观的角度看，性质的改变是飞跃式的。科研性能灵活的模拟性能包括：使用Parrinello-Rahman-Nose方法的NEV，NTV, NPH and NTP对于键的限制的SHAKE和MATRIX算法周期边界条件统一的原子模型对相互作用计算的高级算法可以显著改进计算的效率。外部电场的应用。由大量高质量、已发表的势场组成的势场数

29、据库， 包括双体、三体和 嵌入的原子模型。MgO Substrate Sputtered by Ar Plasma实例 物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)技术是指在真空条件下，用物理的方法，将材料汽化成原子、分子或使其电离成离子，并通过气相过程，在材料或工件表面沉积一层具有某些特殊性能的薄膜的技术。 适用于物理气相沉积的基体材料和膜层材料非常广泛。金属、玻璃、陶瓷、塑料等均可以做为基体材料。膜层材料可以是纯金属、合金或者是化合物。而且可以获得单晶、多晶、微晶、或者非晶结构的薄膜。 分析能力Materials Explorer 可以计算以下性质：针对于

30、X-ray和中子衍射的干扰函数电子对相关和半径分布函数均方位移和扰动常数运行中的积分数和Vorono分析对无定形固体进行描述Monitoring Module显示关于随着时间改变，温度、压力、内能和其它性质的 2D图像的变化情况 3D Atomic Configuration Module显示体系的快照、轨迹和动力学体系的动画。MSD Module可以计算输出文件数据的均方位移（MSD）。然后，显示MSD的2D图像，每一种元素的自扩散系数，以及每一个分子的重心。 PCF Module计算电子对相关函数，半径分布函数、运行中的积分数，并且显示相应的2D图像 包括随时间变化的所有原子坐标和速率的原

31、始数据可以存成ASCII格式文件以便于二次处理 Pressure-induced phase transition in AlPO4实例Aqueous LiBr subject to external electric field优势易用性采用鼠标直接操作，具有直观的图形界面可以很容易构建模型，在界面内进行设定并直接开始计算，计算结果可在图形界面中直接显示。优势完全的MD引擎基于Parrinello-Rahman和Nose方法，由温度、压力的分子动力学方法。由速率的比例来确定控制的温度。同时Shake算法和刚体处理都可以应用于分子体系。优势适应于高性能计算系统 Materials Explor

32、er有面向于向量机、大型的SPPUNIX机器以执行高性能计算的界面。对这些机器，程序具有向量化、并行的分子动力学模块。ACDLabsclarity, efficiency, accuracy, and seamless communication Spectral LaboratoryChemical Name LaboratoryPhysico-Chemical LaboratoryChromatography LaboratoryDrawing and DatabasingEnterprise-Wide SolutionsProductsSpectral LaboratoryWork wi

33、th Experimental Spectra Process and create databases of NMR, mass, IR, UV-vis and Raman experimental spectra. Predict NMR Spectra Predict 1H, 13C, 15N, 19F, 31P and 2D NMR spectra and purchase or create your own databases. Predict Mass Spectral Fragmentation Predict likely fragments and rearrangemen

34、ts as well as fragmentation branches and pathways.Solve Complex Spectroscopy Tasks Group process, analyze, and quantitate auto-sampled data. Verify a proposed structure. Determine the structure from the experimental spectra. ACD/SpecManager1D NMR 2D NMR MS UV-vis, IR & Raman Chrom Data Other Analyti

35、cal Data ACD/FNMRPredict the 19F NMR chemical shifts and coupling constants with the click of a mouse.ACD/HNMRAccurately perform a 1H NMR prediction.ACD/CNMRAccurately perform a 13C NMR prediction.ACD/NNMRPredict the 15N chemical shifts and coupling constants with the click of a mouse.ACD/PNMRPredict t