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
量子化学对分子结构与性质的解释与预测是任何其它工具所不能替代的。但对大部分的化学工作者来说,不可能、也没有必要去弄清楚量子化学计算的每一个细节,我们关心的只是其结果。与分子结构和性质的计算有关的程序逐渐成为化学研究中一个必不可少的工具: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.ameslab.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.schrodinger.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。