【正文】 ）分子力場(chǎng)方法的 能量?jī)?yōu)化和分子性質(zhì)計(jì)算，也可以運(yùn)行一個(gè)已有輸入文件，或可運(yùn)行先前存儲(chǔ)的作業(yè)文件。 （ 7 ） MOPAC ： MOPAC 是著名的半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算程序， Chem3D 可進(jìn)行 MINDO 、 MINDO/3 、 MINDOd 、 AM1 和 PM3 等方法的 分子構(gòu)型的能量?jī)?yōu)化、分子性質(zhì)計(jì)算（ 計(jì)算焓變、溶劑能、偶極矩、點(diǎn)電荷、軌道密度等 ）、過渡態(tài)優(yōu)化和光譜分析，也可以創(chuàng)建一個(gè) MOPAC 程序的輸入文件，或運(yùn)行一個(gè)已有 MOPAC 輸入文件，或可運(yùn)行先前存儲(chǔ)的作業(yè)文件。 Chem3D 程序只提供 Gaussian 和 Games 計(jì)算的接口，數(shù)據(jù)通過該接口轉(zhuǎn)到 Gaussian 和 Games 程序進(jìn)行真正的計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果返回 Chem3D 程序。因此用戶需要在相同的計(jì)算機(jī)上另行安裝 Gaussian for Windows （例如 Gaussian 03W ）和 Games for Windows 程序，并指定程序所在目錄位置。而 MM2 、 MM3 、 Extended Huckel 、 MOPAC 方法是 Chem3D 自帶的，不需要另外安裝，但程序不帶有 MM3 （ Protein ）力場(chǎng)參數(shù)。 分子模型的幾何構(gòu)型優(yōu)化是分子模型設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分，它 可使分子模型 更接近于真實(shí)的三維空間分子。用戶可根據(jù)具體情況，選擇 Chem3D 所提供的某一種計(jì)算方法進(jìn)行 幾何構(gòu)型優(yōu)化。 MM2 和 MOPAC 是最常用的幾何構(gòu)型 優(yōu)化方法。量子化學(xué)計(jì)算可得到分子的電子性質(zhì)，半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法速度比從頭計(jì)算方法快，但精度較差，用戶可根據(jù)具體情況選擇不同的計(jì)算方法。在使用菜單 Surface （表面）的許多命令時(shí)，先要進(jìn)行某種量子化學(xué)方法的計(jì)算。如果要在 PC 機(jī)上進(jìn)行較大分子的從頭算，其硬件配置要很好（高速 CPU 、大內(nèi)存和高速硬盤等）。 當(dāng)進(jìn)行 Chem3D 計(jì)算時(shí)，程序會(huì)將計(jì)算結(jié)果顯示在 Output 窗口上，該窗口也可設(shè)定為自動(dòng)隱藏方式。 1 ．分子表面圖形的顯示 Chem3D 可以顯示多種分子表面圖形： Solvent Accessible （溶劑可及）、 Connoly Molecular （ Connoly 分子）、 Total Charge Density （總電荷密度）、 Total Spin Density （總自旋密度）和 Molecular Electrostatic Potential （分子靜電勢(shì)）。分子表面圖形的顯示模式有： Solid （實(shí)心）、 Wire Mesh （網(wǎng)格）、 Dots （點(diǎn)狀）、 Translucent （透明）。 Chem3D 還有以下 Color Mapping 的選項(xiàng)： Atom Color （原子顏色）、 Element Color （元素顏色）、 Group Color （組顏色）、 Hydrophobicity （疏水性）、 Partial Charges （局部電荷）、 Potential （勢(shì)能）、 Spin Density （自旋密度）、 Molecular Orbital （分子軌道）。 Chem3D 對(duì)分子表面和分子軌道圖形的顯示具有可調(diào)性，它可自行設(shè)置： Radius （半徑）、 Resolution （分辯率）、 Isocontour （等高線） \Positive Color （正電荷顏色）和 Negative Color （負(fù)電荷顏色）等。 分子表面圖形除了 Solvent Accessible （溶劑可及）、 Connoly Molecular （ Connoly 分子）外，其余的表面圖形的顯示都涉及到分子的電子性質(zhì)，都先要進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算。先在 Calculation 菜單中選擇某種量子化學(xué)（半經(jīng)驗(yàn)方法或從頭計(jì)算 ），并在其 Compute Properties （計(jì)算性質(zhì)）中選擇所需要的分子性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算，然后再顯示分子表面圖形。例如，要顯示 丁二烯 分子的靜電勢(shì)表面，先進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算，選擇 Calculation ／ MOPAC ／ Computer Properties ／ Properties ／ Electrostatic Potential （ Molecular Surface ）命令，再使用 Surface ／ Choose Surface ／ Molecular Electrostatic Potential 命令，然后使用 Surface ／ Display Mode ／ Wire Mesh 命令，選擇顯示模式，并適用調(diào)整分辨率（ Resolution ）和等高線的網(wǎng)格（ Isocontour ）。圖 932 是丁二烯的 靜電勢(shì)網(wǎng)格顯示圖形。 圖 933 是丁二烯 的 溶劑可及 表面顯示圖形。 圖 932 丁二烯的 靜電勢(shì)網(wǎng)格顯示圖形 圖 933 丁二烯 的 溶劑可及 表面顯示圖形 2 ．分子軌道圖形的顯示 分子軌道圖形的顯示也要先進(jìn)行量子化學(xué)的計(jì)算。以丁二烯為例來說明，首先畫出丁二烯分子 ，旋轉(zhuǎn)分子使其分子平面通過 Z 軸， 然后使用 Calculations ／ Extended Huckel ／ Calculate Surfaces 命令進(jìn)行表面計(jì)算，然后使用 Surfaces ／ Choose Surfaces ／ Molecular Orbital 命令，顯示該分子的 HOMO 分子軌道圖（默認(rèn)值 N=11 ），如圖 934 所示。如果要顯示其它的分子軌道圖，可使用 Surfaces ／ Molecular Orbital 命令，在分子軌道列表中選擇所需要的編號(hào)。圖 935 是丁二烯的 LUMO （ N=12 ）分子軌道圖。 圖 934 丁二烯的 HOMO （ N=11 ）分子軌道圖 圖 935 丁二烯的 LUMO （ N=12 ）分子軌道圖 HyperChemHyperChem 的最新版本是 版， 由于使用了 OpenGL 圖形庫(kù)，圖形顯示模式增多，圖形顯示明顯質(zhì)量高。 HyperChem 的 30 天試用版可在其網(wǎng)站免費(fèi)下載。 本節(jié)介紹 HyperChem 的使用。 圖 936 HyperChem 的工作界面 圖 936 是 HyperChem 的圖形界面。界面的最上方是菜單欄。菜單命令是 HyperChem 的主要操作方式，在菜單下面是常用工具檔，最下部是工作狀態(tài)欄 在工具檔從左開始有 12 個(gè)工具圖標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)圖標(biāo)之后，鼠標(biāo)在工作區(qū)的形狀也改變?yōu)樵搱D標(biāo)的形狀： （ 1 ） Draw （繪圖），光標(biāo)形狀為 ，鼠標(biāo)雙擊該圖標(biāo)可直接進(jìn)入默認(rèn)元素周期表，選擇所要繪制元素。 （ 2 ） Select （選擇）光標(biāo)形狀為 ，鼠標(biāo)雙擊該圖標(biāo)可直接進(jìn)入加氫建模。 （ 3 ） Rotate outofplane （旋轉(zhuǎn)），光標(biāo)形狀為 ，也可使用鍵盤的上下左右光標(biāo)鍵進(jìn)行相同的操作。 （ 4 ） Rotate inplane （ Z 軸旋轉(zhuǎn)），光標(biāo)形狀為 ，也可使用鍵盤的“ Home ”和“ End ”鍵進(jìn)行順、反時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)。 （ 5 ） Translate （平移），光標(biāo)形狀為 ，也可使用鍵盤的“ Shift ”鍵 + 上下左右光標(biāo)鍵進(jìn)行相同的操作。 （ 6 ） ZTranslate （ Z 軸平移），光標(biāo)開頭為 。 （ 7 ） Magnify/Shrink （縮放），光標(biāo)形狀為 ，也可使用鍵盤的“ PgUp ”和“ PgDn ”鍵進(jìn)行相同的操作 。 （ 8 ） ZClipping planes （ Z 軸截片），光標(biāo)形狀為 。 （ 9 ） Text Annotation （文本注釋） 。 （ 10 ） Line Annotation （直線注釋） 。 （ 11 ） Circle Annotation （圓形注釋） 。 （ 12 ） Rectangle Annotation （矩形注釋） 。 HyperChem 的操作可以使用鼠標(biāo)和鍵盤兩種。 鼠標(biāo)操作較為多樣 ：左點(diǎn)擊、右點(diǎn)擊、左拖拉、右拖拉、左右拖拉、“ Shift ”鍵 + 左點(diǎn)擊、“ Shift ”鍵 + 右點(diǎn)擊、左雙擊等。一般的旋轉(zhuǎn)和平移操作是使用鼠標(biāo)的左鍵進(jìn)行，當(dāng)完成了某個(gè)基團(tuán)、分子的選擇之后，可以使用右鍵對(duì)所選部分進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移操作。 HyperChem 的菜單命令很多，以下通過對(duì) HyperChem 的菜單命令的介紹并結(jié)合某些具體的操作，說明程序的程序的主要功能和使用方法。 1 ． File （文件） （ 1 ） New （新建） 創(chuàng)建一個(gè)新文件，此時(shí)的工作區(qū)是空白。 （ 2 ） Open （打開） 打開一個(gè)已有的分子結(jié)構(gòu)文件。 HyperChem 可打開的文件格式有 HyperChem （ *.HIN ）、 Brookhaven PDB （ *PDB ， *ENT ）、 ISIS Sketch （ *SKC ）、 Cartesian （ *.XYZ ）、 HCdata （ *.HDF ）、 MDL MOL （ *.MOL ）、 MOLPAC ZMatrix （ *.ZMT ）、 Tripos MOL2 （ *.ML2 ）和 CS ChemDraw （ *.CHM ）等。 （ 3 ） Merge （合并） 將另一個(gè)存盤文件合并到工作區(qū)里。 HyperChem 工作區(qū)是單窗口，它只能打開一個(gè)文件，若要同時(shí)調(diào)入多個(gè)分子文件，則必須使用合并文件的命令。 （ 4 ） Save （存盤） 將工作區(qū)里的分子結(jié)構(gòu)存盤，如是新文件要輸入文件名并選擇文件格式。存盤文件格式與打開文件格式相同。 （ 5 ） Save As （另存為） 將工作區(qū)里的分子結(jié)構(gòu)另外存儲(chǔ)為一個(gè)文件。通過這一命令可給文件改名或增加文件的注釋。文件存儲(chǔ)的格式同上。 （ 6 ） Save As HTML （另存為 HTML 文件） 將工作區(qū)里的分子結(jié)構(gòu)以 HTML 格式存盤。該文件使用瀏覽器調(diào)用，并在網(wǎng)頁上對(duì)分子模型進(jìn)行交互式操作（旋轉(zhuǎn)、平移、縮放等）。 （ 7 ） Start Log （開始輸出文件） 將 HyperChem 的輸出信息存儲(chǔ)在 log 文件中，輸入文件以 log 為擴(kuò)展名，它可以記錄計(jì)算輸出的詳細(xì)信息。 （ 8 ） Stop Log （停止輸出文件） 停止將輸出信息存儲(chǔ)在 log 文件。 （ 9 ） Log Comment （注釋輸出文件） 對(duì)輸出 log 文件加人注釋內(nèi)容。 （ 10 ） Import （導(dǎo)入） 導(dǎo)入由 HyperChem 或其它量子化學(xué)計(jì)算程序得到分子軌道、偶力矩、紫外可見光譜和紅外光譜數(shù)據(jù)。 （ 11 ） Export （導(dǎo)出） 導(dǎo)出由 HyperChem 計(jì)算得出分子軌道、偶力矩、紫外可見光譜和紅外光譜數(shù)據(jù)。 （ 12 ） Print （打印） 打印工作區(qū)中的分子圖形。 （ 13 ） Preferences （參數(shù)選擇） 設(shè)置 HyperChem 的使用參數(shù)。當(dāng)退出 HyperChem 時(shí)，系統(tǒng)會(huì)保存當(dāng)前的設(shè)置供下次啟動(dòng)時(shí)調(diào)用。當(dāng)前窗口的設(shè)置不會(huì)影響同時(shí)打開的其它窗口。當(dāng)使用 Preferences 命令后，會(huì)彈出一個(gè)設(shè)置窗口，如圖 937 所示。該窗口共九個(gè)可設(shè)置按鈕，點(diǎn)擊每一按鈕都可進(jìn)行各種選項(xiàng)的參數(shù)的設(shè)置。參數(shù)設(shè)置有以下內(nèi)容：工具圖標(biāo)（ Tool ）、鍵盤操作（ Key ）、圖形的設(shè)置（ Setup Image ）、第二級(jí)結(jié)構(gòu)顏色（ Secondary Structure Colors ）、應(yīng)用文件路徑（ Paths ）、網(wǎng)絡(luò)許可（ Network License ）、窗口顏色（ Window Color ）、化學(xué)鍵顏色（ Bond Color ）、被選定對(duì)象顏色（ Selection Color ）、等值面顏色（ Isosurface Color ）。 （ 14 ） Exit （退出） 退出 HyperChem ，退出前要選擇保存，或者放棄工作區(qū)里的分子圖形。 圖 937 參數(shù)設(shè)置窗口 2 ． Edit （編輯）（ 1 ） Clear （刪除） 刪除工作區(qū)里選定的原子、殘基、分子和二級(jí)結(jié)構(gòu)。刪除前 HyperChem 會(huì)顯示確認(rèn)信息。鍵盤上“ Delete ”鍵也具有相同的功能。 （ 2 ） Cut （剪切） 將工作區(qū)里選定的圖形剪切到剪貼板。 （ 3 ） Copy （拷貝） 將工作區(qū)選擇的圖形復(fù)制到剪貼板。 （ 4 ） Copy ISIS Sketch （拷貝成 ISIS Sketch 格式的圖形） 將工作區(qū)里選定的分子以 ISIS/Draw 的 Sketch 的格式拷貝到剪貼板，以后可以粘貼到其它可接受該格式的程序中（如 ISIS/Draw 、 ChemDraw 和 Chem3D ）。 （ 5 ） Paste （粘貼） 將剪貼板里的圖形粘貼到工作區(qū)。 （ 6 ） Copy Image （拷貝圖像） 將工作區(qū)分子圖形拷貝到剪貼板上。圖形文件的設(shè)置可使用 File ／ Preferences ／ Setup Image 命令。 F9 功能鍵也具有相同的功能。 （ 7 ） Invert （倒置） 以選定的原子為中心對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行倒置。某原子的坐標(biāo)為（ x 、 y 、 z ），倒置后的坐標(biāo)就變?yōu)椋?x 、 y 、 z ）。倒置操作可用來改變手性分子的手性。倒置操作前要選定一個(gè)或多個(gè)原子作為倒置的中心，再使用 Select ／ Name Selection ／ POINT 命令，去掉所有選擇后，使用 Edit ／ Invert 命令。 （ 8 ） Reflect （鏡像） 通過指定的平面對(duì)分子結(jié)構(gòu)或選擇的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行鏡像操作。在鏡像操作前要先選擇三個(gè)原子作為鏡像平面，再使用 Select ／ Name Selection ／ PLANE 命令，選擇需要鏡像的原子和分子，最后使用 Edit ／ Reflect 命令。 （ 9 ） Rotate （旋轉(zhuǎn)） 對(duì)分子結(jié)構(gòu)或被選擇的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。圖 938 是旋轉(zhuǎn)操作窗口。 Rotate About 部分設(shè)定旋轉(zhuǎn)軸，除了可以 X 、 Y 、 Z 軸為旋轉(zhuǎn)軸外，也可指定一條直線為旋