ChemDraw在化学中的应用

Chemdraw在化学中的应用姓名：肖伟学号：1231410025摘要有机化学是一门研究有机化合物的组成、结构、性质及其变化规律的科学，在教学中涉及较多的分子结构、化学反应和抽象理论。近年来随着多媒体技术的迅速发展，多媒体技术越来越多地应用在教学中。利用多媒体教学，文字、声音、图形、图像、影像等多种媒体信息组合起来，学生可以在课堂上获得更多的信息，抽象的理论也变得更为直观，充分调动学生的学习积极性。结合有机化学的教学特点，本文介绍如何应用ChemDraw来绘制分子结构、化学反应式和实验装置的方法，将在有机化学的教学中提供一定的帮助，进一步提高多媒体教学的成果。关键词ChenDraw有机化学计算机绘制技巧ChemDraw是由美国剑桥公司制作的桌面化学软件ChemOffice组成之一，是目前国内外最流行、最受欢迎的化学绘图软件,是绘制化学结构最快速、最精确的工具，是各期刊指定的化学结构绘图格式软件。它的功能十分强大，可以编辑、绘制与化学有关的一切图形，如建立和编辑各类分子式、方程式、结构式、立体图形、对称图形、轨道等，并能对图形进行编辑、翻转、旋转、缩放、存储、复制、粘贴等多种操作。1、ChemDraw在制作化学课件应用中的实例1.1绘制分子结构图形ChemDraw存贮了大量的分子结构图形,有些化合物可以直接输入化合物的俗名即可获得其相应的结构。如绘制杀鼠灵(warfarin)和色氨酸(tryptophan)的分子结构时,只需在ChemDraw的绘图区域中输入warfarin和tryptophan,然后在structure菜单中选择convertnametostructure(根据命名创建结构),即得该化合物的结构。对于已经绘制出的化合物,只要选定化合物的结构,在structure菜单中选择convertstructuretoname(根据结构创建命名)左键单击,即得该化合物的系统命名(见图1)。对一个有机物也可以通过绘制其化学结构。阿司匹林（Aspirin），化学学名乙酰水杨酸（acetylsalicylicacid），为白色结晶或结晶性粉末，是常用的解热镇痛药物，由水杨酸与酸酐经酰化制得。阿司匹林的结构式如图1绘制方法：先用鼠标单击工具图标板最下端的Benzene(苯环)工具，在绘图区中适当位置，单击鼠标左键，在窗口将出现一个苯环；选择SolidBond(单键)工具和MultipleBonds(多重键)工具，在连接点上拉出单键和双键；然后将鼠标移到应该出现羟基或氧原子的位置，出现连接点后，单击键盘上的O键，即可绘制出阿司匹林分子结构式，如图2。至此绘制完成了阿司匹林结构式的主要工作，但还有一点重要的工作要做，即手工绘制时，化学键角难以精确掌握，且拖拉化学键或连接点过程中难免造成键长的变化和图形的扭曲，因此需要对图形进行整理。除可以通过拖动连接点的方法进行整理外，ChemDraw提供了更精确和更有效率的方法：单击选取框工具，选中结构式，执行【Structure】/【CleanUpStructure】菜单,自动整理图形，得到图1所示的阿司匹林结构式。1.2绘制化学反应式制备乙酰水杨酸，最常用的方法是将水杨酸与乙酐作用，生成乙酰水杨酸。反应方程式如图3所示1.3原子轨道、分子轨道和电子云图结构图的绘制原子轨道、分子轨道和电子云图在结构化学的教学过程中,不可避免的要涉及到原子轨道、分子轨道和电子云图的绘制,手工绘制不仅费时费力,而且效果欠佳。ChemDraw提供了s轨道、p-轨道、d-轨道和dz2轨道的模板图形,用轨道模板绘制轨道图非常方便。如要绘制轨道图,只需选择轨道工具(Orbitaltool)面板中的相应轨道,在需要添加原子的位置单击即可,如图2所示1.3绘制实验装置ChemDraw可以用磨口玻璃仪器接插件迅速搭建化学反应装置。下面我们搭建一个简单的蒸馏装置。执行【View】/【OtherToolbars】/【Clipware,part1】菜单命令，将Clipware,part1模板窗口打开；在Clipware,part1和Clipware,part2中依次选择合适的铁架台、铁夹、加热器、单口烧瓶、蒸馏头、温度计、直形冷凝管、接收器等模板，并将其绘制出来。将玻璃仪器在磨口处拼接好。安装完成的简单蒸馏装置如图4所示。如果器件前后排列的次序不对，可在器件上击右键，在弹出的快捷菜单中选择【Bringtofront】或【sendtoback】命令，将器件提到前面或置于后面，即的所需的装置图。1.4核磁共振图谱核磁共振图谱ChemDraw还可预测许多化合物的1H-NMR和13C-NMR谱。如要预测阿司匹林(aspirin)的1H-NMR图谱,首先在ChemDraw中绘制出阿司匹林的分子结构,其次选定其分子结构,再在structure菜单中选择Predict1H-NMRShifts,即生成阿司匹林的1H-NMR图谱(见图4)2ChemDraw的绘制技巧1）流程图。在流程图中，往往需要绘制各种箭头和直线，可以使用ArrowTools(箭头工具)和PenTools(钢笔工具)进行绘制。2)键方向的调整。对于使用HashedWedgedBond工具、WedgedBond工具或HollowWedgedBond工具绘制出来的不对称键，将鼠标放在键的中间，出现加亮框，单击即可更改键的取向3)根据结构得出化合物命名：选中结构式，单击【Structure】/【ConvertStructuretoName】菜单命令，即可在结构式下面出现系统命名4）根据化合物名称得到结构式：单击【Structure】/【ConvertNametoStructure】菜单命令，在对话框中输入化合物名称或缩写，即可得到相应的结构5）ChemDraw可以检查绘制的结构式是否有问题。选中结构式后，执行【Structure】/【CheckStructure】菜单命令，ChemDraw就会将一个红色方框罩在有问题的原子或官能团上，便于检查。3将绘制的分子结构式、反应式、反应机理、实验装置等进行保存和输出4结语利用ChemDraw软件绘制出的分子结构、反应式等以图形格式保存，不会受其他内容的变化的影响。同时，Chem-Draw软件应用到有机化学多媒体课件的制作中，会使复杂抽象的有机合成变得生动直观，有助于学生对有关知识的理解和掌握，教学效果更佳，也促进了教育教学思想、教学理念和新教学理论的发展，为探索新的教学模式提供了有益的机会，并且对教学方法的改革有重要的参考价值。参考文献1）韩秋萍.有机化学多媒体课件在教学中的应用。2）许妙琼.分子结构绘制软件———ChemDraw。3）百度、中国知网等。