TIỂU LUẬN HÓA - TIN Sử dụng phần mềm ChemDraw (ChemOffice)

Hiện nay có rất nhiều phần mềm hóa học hỗ trợ cho việc đó, đồng thời có thể tính toán được góc liên kết, độ dài liên kết, năng lượng liên kết… Chemoffice là một trong những phần mềm có ứ

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

PHẦN MỞ ĐẦU 2

1 Lí do chọn đề tài 2

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 3

5 Phạm vi nghiên cứu 3

PHẦN NỘI DUNG 4

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CHEMOFFICE 4

Chương 2 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM 8

2.1 Cài đặt phần mềm ChemOffice vào máy tính 8

2.2 Phần mền ChemDraw Ultra 11.0 11

2.2.1 Khởi động chương trình 11

2.2.2 Giới thiệu và cách sử dụng thanh menu 12

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG 23

3.1 Vẽ mô hình lai hóa 23

3.2 Vẽ cấu trúc phân tử 25

3.3 Chuyển đổi qua lại giữa tên và cấu trúc 31

3.3.1 Chuyển đổi từ cấu trúc sang tên 31

3.3.2 Chuyển đổi từ công thức phân tử sang công thức cấu tạo 33

3.4 Chuyển 2D sang 3D 34

3.5 Thiết kế mô hình thí nghiệm 36

3.6 Thay đổi kích cỡ cho cấu trúc 38

3.7 Quay phân tử hoặc liên kết 38

3.8 Xem phổ phân tử 38

3.9 Hiển thị số phân tử trong phân tử 40

3.10 Định dạng cấu trúc 41

3.11 Xem thuộc tính vật lí 41

3.12 Xem cấu trúc không gian 42

3.13 Sắp xếp các cấu trúc thẳng hàng 43

3.14 Xem công thức phân tử 44

3.15 Vẽ các liên kết hợp nhau gốc cho trước 44

PHẦN KẾT LUẬN 46

PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lí do chọn đề tài Hiện nay, công nghệ thông tin ngày càng phát triển, nó có mặt trong hầu hết các ngành nghề Dạy học cũng không phải là ngoại lệ Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy giúp giáo viên linh hoạt hơn trong việc soạn giáo án và thiết kế bài giảng sinh động hơn, từ đó sẽ gây được hứng thú cho học sinh Hơn nữa, sẽ tiết kiệm nhiều thời gian Đặc biệt trong môn Hóa học việc vẽ công thức cấu tạo của các chất và viết phương trình phản ứng là công việc thường xuyên và không thể thiếu Để làm được việc này cần sử dụng các phần mềm chuyên biệt, đồng thời cũng phải biết cách sử dụng nó Trong khi đó hiện nay có rất ít tài liệu hướng dẫn cách sử dụng các phần mềm Hóa học Hiện nay có rất nhiều phần mềm hóa học hỗ trợ cho việc đó, đồng thời có thể tính toán được góc liên kết, độ dài liên kết, năng lượng liên kết… Chemoffice là một trong những phần mềm có ứng dụng đó, nó rất cần thiết trong việc trình bày công thức phân tử trong không gian 2 chiều và 3 chiều, viết chuỗi phản ứng, phương trình hóa học, và những công thức phân tử phức tạp

2 Mục đích nghiên cứu

Biểu diễn công thức hóa học các chất, viết phương trình phản ứng…để phục vụ

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Tìm hiểu và khai thác những tính năng của chương trình ChemDraw để vẽ cấutrúc các chất…

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

- Đối tượng: phần mềm chemDraw

- Khách thể: quá trình dạy và học hóa học

5 Phạm vi nghiên cứu

- Vẽ cấu trúc các hợp chất hữu cơ phức tạp, cơ chế phản ứng hóa học…

- Vẽ mô hình lai hóa

- Thiết kế mô hình thí nghiệm

- …

PHẦN NỘI DUNG Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CHEMOFFICE

ChemOffice Ultra Ultra 2008 (version 11.0)

ChemOffice Ultra 2008 (version 11.0) là bộ tiện ích hóa học và sinh học tuyệt đỉnh được

thiết kế để đáp ứng những nhu cầu của các nhà hóa học ChemOffice Ultra cho phép các nhànghiên cứu theo dõi công việc hiệu quả, hiểu sâu hơn các công trình, các cấu trúc hóa học tương quan, và cho hoàn thành các bản báo cáo chuyên nghiệp và hiệu quả hơn bao giờ hết

ChemOffice 11.0 là bộ phần mềm mạnh mẽ, bao gồm ChemDraw, Chem3D, ChemFinder vàChemACX cho các nhà hóa học; BioOffice, BioAssay, BioViz, và BioDraw cho các nhà sinh học; Inventory, E-Notebook và The Merck Index cho các nhà nghiên cứu khoa học

ChemOffice và BioOffice tương thích với mọi Windows

Bộ phần mềm hóa học tuyệt vời bao gồm ChemBioDraw Ultra 11.0, MestReC Std,

ChemScript Pro 11.0, ChemBio3D Ultra 11.0, giao diện Chem3D cho tới Schrưdinger’s Jaguar và Gaussian, GAMESS Pro 11.0, ChemFinder Ultra 11.0, E-Notebook Ultra 11.0, ChemDraw/Excel và CombiChem/Excel, các điều khiển và plugin ActiveX Pro cho

ChemDraw và Chem3D, cũng như cơ sở dữ liệu ChemINDEX (Index, RXN, NCI & AIDS) vàmột đăng kí 1 năm dịch vụ ePub ChemOffice Ultra bổ sung các giao diện ChemFinder Ultra,CombiChem/Excel, Chem3D cho Schrưdinger’s Jaguar và Gaussian, GAMESS, và một năm đăng kí dịch vụ ePub vào bộ phần mềm ChemOffice Pro 2008

NMR với các đánh dấu và phân chia đỉnh, các công cụ amino acid và chuỗi ADN, công cụ vẽ bản TLC, Struct=Name, và công cụ phân tích cân bằng hóa học

• •Kết nối tực tiếp đến cơ sở dữ liệu

Tiến hành tra cứu cơ sở dữ liệu bằng công cụ Database Gateway HotLink Các kết quả tìm kiếm bao gồm liên kết đến các nguồn thông tin trong cơ sở dữ liệu, các thuộc tính cấu trúc, tên gọi và từ đồng nghĩa của các kí hiệu hóa học như số nhận dạng ACXvà các thông số CAS

• ChemBio3D Ultra 11.0

Trình diễn các mô hình protein đỉnh cao, đồ họa Open GL và các kính lập thể Các mô hình phân tử và các tính toán bán kinh nghiệm với giao diện liên kết MOPAC, Jaguar, GAMESS và Gaussian Bao gồm liên kết trực tiếp để xem các các mô hình 2D trực tiếp trong môi trường 3D

• MestReC Std

Cung cấp các trang thiết bị định cao cho việc xử lí dữ liệu, vẽ đồ thị và phân tích dữ liệu NMR (2D) độ phân giải cao, kết hợp với giao diện đồ họa thân thiện và tự động để khám phá toàn bộ sức mạnh và sự linh hoạt của nền Windows

• ChemDraw/Excel Pro 11.0

Cung cấp các bảng số liệu hóa học với các cấu trúc và tìm kiếm các cấu trúc hóa học trong tài liệu, thư mục hay ổ đĩa

• ChemDraw ActiveX/Plugin Pro 11.0

Truy vấn cơ sở dữ liệu trực tuyến, xem và in các mô hình trực tuyến Bộ cài đặt này tự động cài các plugin và các điều khiển ActiveX cần thiết cho trình duyệt web Bao gồm cả chức năng in ấn và lưu trữ

• ChemNMR Pro 11.0

Dự đoán các quang phổ NMR của proton carbon-13 từ các mô hình ChemDraw Độ dịch chuyển hóa học và cơ chế phân li được hiện thị rõ ràng và liên kết trực tiếp đến các mô hình đối với cả proton và các dự đoán quang phổ NMR của carbon-13

• Struct=Name Pro 11.0

Cung cấp tên nhiều loại hợp chất, bao gồm các hạt muối và các hợp chất dẫn điện, các mô hình đối xứng hoàn hảo, nhiều loại hợp chất hữu cơ và vô cơ cùng nhiều thứ khác

• ChemScript Pro 11.0

Mở rông ngôn ngữ lập trình Python và nhiều thuật toán hóa học thông minh của CambridgeSoft bao gồm trong các sản phẩm, đồng thời đem lại cho người dùng dưới dạng một đoạn mã mô hình mẫu dễ chèn vào ngôn ngữ lập trình ChemScript cho phép mở rộng các qui ước hóa học riêng và áp dụng các qui ước này trên hàng loạt dữliệu

• Gamess Pro 11.0

GAMESS là ứng dụng cho hóa học lượng tử phân tử cơ bản GAMESS có khả năng tính toán các hàm số sóng SCF từ các hàm RHF, ROHF, UHF, GVB, và MCSCF Sửa đổi mối tương quan giữa các hàm số sóng SCF bao gồm tương tác điều chỉnh, thuyết hỗn mang bậc hai, và các phương thức bó cặp (Coupled-Cluster), cũng như thuyết tínhxấp xỉ hàm phân bố

Chương 2 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM

( CHEMOFFICE )2.1 Cài đặt phần mềm ChemOffice vào máy tính

Bước 1 Nhắp đúp vào biểu tượng để bắt đầu cài đặt Khi đó xuất hiện cửa sổ,sau đó chọn Next

Bước 2 Chọn next để tiếp tục:

Bước 3 Chọn Begin để bắt đầu cài đặt

Bước 4 Chọn Next

Xuất hiện cửa sổ, chọn Next để tiếp tục.

Bước 6 Chọn Finish để tiếp tục cài đặt

2.2 Phần mền ChemDraw Ultra 11.0

2.2.1 Khởi động chương trình

Chọn: Star/Program/ChemOffice 2008/Chem Draw Ultra 11.0 hoặc nhấp đúp vào

Màn hình làm việc của chương trình sẽ xuất hiện:

2.2.2 Giới thiệu và cách sử dụng thanh menu

2.2.2.1 File menu

Ngoài các lệnh thông thường, còn có:

Open Special : Chứa các cấu trúc hóa

học của amino acids, aromatics

cycloalkanes, …và các dụng cụ thí nghiệm

hóa học

 List nicknames: Liệt kê tên thông

thường của một số chất, liệt kê tên riêng

của cấu trúc và cho phép đưa cấu trúc vào

văn bản hiện hành

Ví dụ:

- Chọn lệnh File/List

Nicknames, hộp thoại List

Nicknames xuất hiện

- Chọn tên cấu trúc trong hộp

thoại List Nicknames rồi

Click Paste, tên cấu trúc xuất

hiện

- Click chuột phải vào tên cấu trúc, chọn lệnh Expand Label (hoặc chọn lệnh Expand

Label từ menu Structure), cấu trúc xuất hiện

 Get 3D Model : Chuyển cấu trúc hóa học dạng 2D sang cấu trúc hóa học dạng 3D

(mặc nhiên là dạng que)

 Insert Graphic… : Chèn hình từ các file của ChemDraw hoặc các file hình

 Insert Object… : Chèn đối tượng từ các chương trình khác như Word, Excel, Equation,…

2.2.2.3 View menu

Chứa các lệnh hiện hoặc ẩn các cửa sổ thông tin về cấu trúc và các thanh công cụ

Ví dụ: chọn lệnh view/show Periodic Table Window, bảng hệ thống tuần hoàn xuất

hiện:

- Click chọn nguyên tố bất kì, sẽ xuất hiện tên nguyên tố và số thứ tự:

2.2.2.4 Object menu

Ngoài các lệnh đã biết như Align,

Group, Ungroup, …, đặc biệt có thêm

lệnh

Add Frame: Bao bên ngoài cấu trúc các cặp

ngoặc hoặc hình chữ nhật, rất hữu ích trong

việc vẽ các phức chất

2.2.2.5 Structure menu

 Check Structure: kiểm tra cấu trúc

được chọn Nếu cấu trúc đúng, sẽ hiển thị

hộp thoại thông báo không tìm thấy lỗi; nếu

cấu trúc sai, sẽ hiển thị hộp thoại thông báo

chỗ sai

 Contract Label: Thay thế (“nén”) phần

cấu trúc được chọn bằng tên do người dùng

tự đặt Lưu ý đây không phải là lệnh ngược

với lệnh Expand Label, vì lệnh này không

cho phép nén phần cấu trúc chứa các

nguyên tố gốc hữu cơ

Define Nickname: Cho phép người

dùng định nghĩa tên riêng cho phần cấu

trúc được chọn để có thể sử dụng lại

 Convert Name to Structure: Vẽ cấu

trúc hóa học từ tên hóa học

 Convert Structure to Name: gọi tên

hóa học của cấu trúc hóa học được chọn

2.2.2.6 Text menu

Gồm các lệnh liên quan đến định dạng văn bản

2.2.2.7 Curves menu

Thay đổi kiểu đường vẽ cho các loại hình

không thuộc cấu trúc hóa học, như các

dụng cụ phòng thí nghiệm,…

Liên kết (vách liên tục)Liên kết đôi

Liên kết (vách đứt đoạn)Liên kết không xác định Liên kết có hướng ra phía sau Liên kết đám

Liên kết có hướng ra phía trước

Liên kết có hướng trống Liên kết không xác định (có dạng sóng)

Drawing Element:

Công cụ vẽ, dùng để vẽ những

hình sau:

Templates: Các mẫu (công

thức)

Mẫu Aromatics:

Mẫu Bicyclics:

Mẫu Clipsware phần 1:

Mẫu Clipsware phần 2:

 Cách vẽ liên kết trong phân tử

- Có thể sử dụng bảng MultiBond để tạo ra những liên kết đa dưới đây:

Liên hết đôi: Có 3 cách vẽ một liên kết đôi:

- Dùng công cụ Double Bond

- Click chuột thêm một lần lên liên kết đơn

- Click chuột phải một lần lên liên kết đơn rồi chọn

Double rồi Plain trong bảng dưới

Liên kết ba, bốn: Để vẽ một liên kết ba, bốn, có thể click chuột thêm một lần lên liên kết

đôi, ba Hoặc làm tương tự như cách ba rồi chọn Tripble hay Quadrupble

Liên kết có hướng và liên kết cho nhận:

Để vẽ liên kết cho nhận hoặc liên kết có hướng, bạn click chuột vào liên kết tương ứng

Để thay đổi chiều của liên kết bạn click chuột vào giữa liên kết, chiều của liên kết sẽ thayđổi

Vẽ công thức các hợp chất

- Click chuột vào công thức tương ứng

- Đưa chuột 1 lần lên vùng vẽ Xuất hiện công thức

- Khi di chuyển chuột trong vòng vừa vẽ, sẽ xuất hiện ô vuông màu xanh chỉ vị trí cácnguyên tố trong vòng, cũng như các liên kết

- Sau khi vẽ 1 vòng, bạn click chuột liên tiếp lên một liên kết của vòng thì một vòngkhác có chung cạnh tạo ra

Decahidronaphthalene

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG Giới thiệu một vài ứng dụng cơ bản của ChemDraw

3.1 Vẽ mô hình lai hóa

Ví dụ: Trình bày mô hình lai hóa của phân tử CH2 = CH2

Bước 1: Vẽ 3 orbital p lai hóa

Dùng công cụ vẽ orbital, dùng công cụ chọn toàn phần để di chuyển và xoay cácorbital

Bước 2: Vẽ orbital p chưa lai hóa

Dùng công cụ vẽ orbital, sau đó dùng lệnh Object/Bring to front để di chuyểnorbital chưa lai hóa lên trên

Bước 3: Vẽ 2 orbital s

Dùng công cụ vẽ orbital, sau đó dùng công cụ chọn toàn phần để di chuyển 2orbital đến xen phủ, tiếp tục dùng lệnh Object/Bring to front để di chuyển orbital s lêntrên.

Bước 4: Vẽ hình đối xứng Dùng lệnh Copy và Paste, sau đó dùng lệnh Object/FlipHorizontal để tạo đối xứng qua mặt phẳng dọc đối với hình vừa nhận được

Bước 5: Di chuyển 2 hình xen phủ nhau: dùng công cụ chọn toàn phần, sau đó dùng công

cụ vẽ liên kết dợn sóng để liên kết 2orbital p chưa liên kết

Bước 2: Vẽ liên kết đơn

- Click chuột vào biểu tượng liên kết đơn sau đó đưa trỏ vào vị trí cần liên kết(thấy xuất hiện một ô vuông nhỏ bao quanh vị trí cần liên kết) và click chuột

Bước 3: Vẽ nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử

- Click chuột vào biểu tượng text sau đó đưa trỏ vào vị trí cần liên kết và clickchuột, gõ vào tên nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử (cần chú ý chữ hoa và chữ thường)

Sau khi vẽ xong, nên chọn font và size phù hợp Nếu các liên kết dài quá, nhìnkhông đẹp thì có thể co ngắn bằng cách chọn cụm chữ ở đầu liên kết và di ngắn lại làđược.

Muốn copy sang word hoặc powerpoint ta thực hiện theo các bước sau:

- Click chuột vào một trong hai biểu tượng trên thanh công cụ để lựa chọnphân tử

- Sau khi chọn phân tử cần copy, vào menu Edit chọn lệnh copy hoặc sử dụng tổ hợp phím Ctrl + C

- Sau đó mở chương trình word hoặc

powerpoint, đặt con trỏ vào vị trí cần dán trên màn

hình soạn thảo, sau đó vào menu Edit chọn lệnh paste

hoặc sử dụng tổ hợp phím Ctrl + V hoặc R-click rồi

chọn paste

Ví dụ 2: Vẽ cấu trúc phân tử theo cách biểu diễn Fischer

- Chọn File/ Open special/ ACS Document 1996

- Chọn công cụ đưa vào màn hình làm việc kéo thẳng xuống vẽ liên kết thứ nhất vàcác liên kết tiếp theo bằng cách đưa trỏ vào cuối nguyên tử kéo thẳng xuống (tổng cộng 5

- Thêm liên kết nằm ngang của nguyên tử thứ hai trong mạch phân tử vừa tạo ra, click lầnnữa để tạo liên kết đôi diện nằm ngang Lặp lại các bước như ban đầu để vẽ các liên kếtnằm ngang

- Gán thêm các nhóm vào đầu và cuối của chuỗi mạch phân tử

Chọn công cụ click chọn nguyên tử cacbon ở dòng đầu tiên, text box xuất hiện và gõvào CHO

CHO

CH2OH

H H H

CHO

CH2OH

H H H HClick vào nguyên tử còn lại, sau đó gõ OH

H HO H H

CHO

CH2OH

OH H

H HO

OH H

H

CHO

CH2OH

OH H

H HO

OH H

H HO

- Để xem thông tin cấu trúc cơ bản và đưa thong tin vào tài liệu , ta thực hiện các bướcsau:

Click chọn cấu trúc vừa vẽ xong, chọn View/ show Analysis Window, click paste để đưa

thông tin chú thích vào cấu trúc

Ví dụ 3: Vẽ cấu trúc phân tử theo cách biểu diễn Newman

- Click chọn công cụ vẽ liên kết thứ nhất, thứ hai và thứ ba theo hình sau:

- Thực hiện lệnh copy và paste để có thêm một cấu trúc tương tự, sau đó vẽ thêm mộtliên kết nối giữa hai cấu trúc

- Vẽ cấu trúc theo cách biểu diễn Newman

Chọn cấu trúc phía sau và xoay 1800

Click chọn cấu trúc phía sau chọn lệnh Object/ Bring to front, click chuột vào khung

chữ nhật dến khi có hình bàn tay sau đó rê vào chỗ cacbon được chọn ở trung tâm orbital

Ví dụ 4: Vẽ phân tử Stiren

HC CH2

Bước 1: Vẽ vòng benzen (như ví dụ 1)

Bước 2: Vẽ liên kết đơn (như ví dụ 1)

Bước 3: Vẽ nhóm nguyên tử CH-chữ hoa, không dùng chữ thường (như ví dụ 1)

Bước 4: Vẽ liên kết đôi

Click chuột vào biểu tượng liên kết đôi trên thanh công cu , khi đó chương trình sẽ tựđộng báo lỗi hóa trị (nhóm nguyên tử CH được bao quanh bởi một hình vuông màu đỏ)

Đưa con trỏ vào vị trí cần liên kết và vẽ liên kết đôi

Bước 5: Vẽ nhóm nguyên tử CH 2

3.3 Chuyển đổi qua lại giữa tên và cấu trúc

3.3.1 Chuyển đổi từ cấu trúc sang tên

Ví dụ: Chuyển cấu trúc thành tên

- Vẽ công thức cấu tạo chất trên

- Chọn phân tử trên

- Chọn đường dẫn: Structure/ Convert structure to name Hoặc Nhấn tổ hợp phím tắt: Alt + Shif t+ Ctrl + N