New Development of Drawing Chemical Structure ——ACD/Chemsketch 4.5 KAN Wei, ZHANG Zhongning (Institute of Zoology The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080) Abstract ACD/Chemsketch 4.5 is a powerful chemical drawing software package. In this paper, directions of software is given in detail. Key words ACD/Chemsketch 4.5, Chemical drawing software 摘要 ACD/Chemsketch 4.5是一个化学绘图用软件，本文对其功能及如何使用作了较详细的介绍。 关键词 ACD/Chemsketch 4.5 化学绘图软件 绘制化学结构式方法的新进展 ——ACD/Chemsketch 4.5 阚炜 张钟宁** (中国科学院动物研究所 北京 100080) ACD/ChemSketch 是加拿大Advanced Chemistry Development公司设计的化学绘图用软件包，该软件包可单独或与其它软件共同使用。该软件可用于绘制分子化学结构式、化学反应方程式及与它们相关的图形等。也可用于设计与化学相关的报告和出版物。 ACD公司此前已推出了若干个版本的ACD/ChemSketch ，如1.0版和3.5版。4.5版为他们推出的最新版本。与1.0版相比，功能上已不可同日而语，而且比3.5版又新增如下功能：在原子工具栏中，增加了绘制自由基和离子自由基的新工具；支持长文件名；增加了与ISIS Add-In的兼容性：可以通过简单地点击鼠标将结构由ISIS/Draw和ISIS/Base中粘贴到ChemSketch 4.5中。 ACD/ChemSketch 4.5功能主要分为三部分：绘制分子的化学结构式；进行文本和图象编辑处理；对分子的一些物理化学常数进行估算。与ChemDraw、ChemWindows等软件相比，ACD/ChemSketch 4.5具有短小精悍，功能强大，界面友好，易于掌握等特点。这个软件不仅可以帮助化学工作者绘制高质量化学结构式用于化学论文、报告及出版物，甚至可以作为化学研究的辅助工具，而且也可以用于化学教学过程，替代常规的球棒模型，为多媒体教学、远程教育提供了一种工具[1]。 1 ACD/ChemSketch 4.5安装运行环境 ACD/Chemsketch 4.5对运行系统环境要求不高。80486个人计算机(推荐奔腾以上)；VGA彩色显示器；8M以上内存(推荐16M)；操作系统为Windows 95/98、Windows NT 3.51 或Windows NT 4.0。 2 ACD/ChemSketch 4.5功能及使用 ACD/Chemsketch 4.5分为免费版和商业版，免费版的功能要少一些，但主要功能上二者是相同的。其功能分别通过下面三种模式来实现，现分述如下。 2.1 结构模式 主要用于绘制分子化学结构和对其结构进行2D、3D的优化。启动ACD/Chemsketch 4.5后，软件即默认为结构模式(Structure)状态，界面如图1所示。 窗口的最上方为主菜单，在主菜单中除了包括一般软件中常见的文件(File)、编辑(Edit)、工具(Tools)、选项(Options)、帮助(Help)等子菜单外，还有此软件所特有的几个子菜单。主菜单下方的两排为通用工具栏，通用工具栏第一排主要是子菜单中多项常用功能的快捷按钮；第二排则是绘制化学结构式的基本工具。利用这两排基本工具不仅可以绘制出分子的基本化学结构式，还可以对分子进行缩小、放大以及作镜像、旋转、移动、删除等编辑操作，甚至可以进行分子的2D、3D的优化。 主界面的左侧为原子工具栏。点击元素周期表的快捷按钮，就可以选取所需的元素，当光标移至某一元素时，在信息显示窗口会看到选中元素的名称(元素符号、英文名称及原子序号)、原子量、密度、化合价及核外电子排布等信息。当所选的是金属或金属性强的元素时，软件就给出最常见的离子形态，非金属则给出氢化物形态，而惰性元素则以其原子形式显示。当然，如果是一些常见的元素，直接点击工具栏中的元素快捷钮就可以了。此外，在这一栏中，还有官能团编辑工具和正负离子、自由基等绘制工具。用好它们，可以绘制出更多、更好的化学结构。
| 图1
主界面右侧为有机基团表，可以从中选取常见的有机基团，每当光标移至一个基团上时，信息显示窗口就会显示其英文名称。表中共有6组基团，依次为链状结构、环状结构、含碳元素基团、杂原子基团、氨基酸和保护基团，每组中有许多现成的结构供选择使用。在绘制一些较为复杂的分子结构时，有效地使用有机基团表，可以起到事半功倍的效果。 2.2 绘图模式 主要用于化学反应方程式、反应能量图、原子和分子轨道图、实验装置图的绘制及文本的编辑处理，界面如图2所示。
| 图2
启动ACD/Chemsketch 4.5后，软件默认为结构模式(Structure)。点击通用工具栏绘图模式按钮(Draw)，就可以实现二者的转换。在绘图模式状态下，主要变化在主界面上端的通用工具栏和主界面左侧工具栏。上端工具栏主要是用来删除、对齐、移动、上下左右旋转所编辑的对象；左边工具栏变成了主要用来绘制直线、曲线、箭头和输入包括汉字在内的文字编辑工具。利用这些工具，可以任意地绘制、编辑各种图形和文本。 2.3 分子性质模式 主要对所绘制分子的一些物理化学常数进行估算。 在结构模式下，绘制一个化学结构，通过选择主菜单中工具栏(Tools)、计算(Calculate)菜单命令，对分子的摩尔质量、分子组成、摩尔折射率、摩尔体积、等张比容、折射率、表面张力、密度、介电常数、分子极性等这些物理化学常数中的一项、几项或全部进行估算。计算结果显示在弹出的对话框中。当然也可以直接在状态栏中观察到这些性质，只要点击最右下方的状态对话框，选择相应的性质即可。这一功能对预测某些新合成或未合成的化合物物理化学性质会有所帮助。 2.4 模板窗口 ACD/Chemsketch 4.5的一大特点就是提供了3个模板集，上文所述的元素周期表和基团表，实际上就是其中的2个模板集。除此外，还有模板窗口(Template Window)，它是ACD/Chemsketch 4.5中功能最强大的模板集(见图3)。 在结构模式或绘图模式下，点击主窗口右上方的快捷按钮，打开模板窗口，可以看到这是一个集多种模板于一身的模板集。无论是在那种模式下，模板窗口都可以得到广泛的应用。在这个模板中不仅提供各种萜烯、甾类、生物碱、糖、DNA/RNA等化合物结构式模板，还提供了分子立体构像、路易式结构式、三维晶体结构、原子分子轨道等模板，甚至还有化学实验室玻璃仪器、实验室警示标志等模板。这3个模板集在功能上各有侧重，互为补充，用好这些模板，可为化学工作者撰写研究论文和报告提供了极大的便利。 2.5 ACD/Chemsketch 4.5的附件 以ACD/Chemsketch为主界面，ACD公司还推出了一系列的附件：ACD/CNMR Viewer、ACD/HNMR Viewer、ACD/2D NMR Predictor、ACD/ChemBasic、ACD/3D Viewer等等。这些附件，有些是收费，有些则是免费的。 2.5.1 ACD/3D Viewer 的应用 ACD/3D Viewer是比较有特点的免费附件。它能进行化学分子的2D、3D结构的动态显示；还能给出分子的键长、键角、扭转角等参数。
| 图3
启动ACD/3D Viewer，首先在ACD/Chemsketch 4.5的结构模式下绘制一个化学结构式，然后点击主界面下方的Copy to 3D按钮，在3D窗口就可以看到一个的简明二维线状分子结构图，再分别点击工具栏右边的二个按钮，以不同的线形、球棍、斯陶特等模型方式进行二维的动态显示。如果要观察其三维结构，只需点击3D Optimize按钮，将二维结构转化为三维结构。再作如上操作，就可以看到分子的三维动态效果(见图4)。
| 图4
除此以外，还可以利用ACD/3D Viewer对分子的键长、键角和扭转角等参数进行计算，其计算结果于实测值非常接近[2]。这些功能对研究化学结构、反应机理等方面有着一定的作用。 2.5.2 ACD/ChemBasic的应用 ACD/ChemBasic是一种简单、方便、功能强大的程序语言，主要用于表示和处理分子结构，及其相关的对象。ACD/ChemBasic由BASIC衍生出来并作了一些扩展，它具有所有程序语言所具有的特点：数字和字符串变量、数列、流向控制和条件操作、输入、输出过程等。 ACD/ChemBasic安装完毕以后，打开ACD/Chemsketch 4.5，会发现通用工具栏中新增了一批功能按钮。软件不仅新增了编辑页面、表格的新功能；而且增加了批量原子取代，溶解度计算、氨基酸构造器，碳水化合物构造器、核酸构造器等更为有用的工具。当然也可以自己编写程序，增加更多的功能。 ACD/Chemsketch 4.5的功能强大,易于上手，适宜处次接触化学绘图软件的读者。有兴趣的可以登录到ACD公司主页(http：//www.acdlabs.com)直接下载免费版的ACD/Chemsketch 4.5，并且在那里还可以得到更多的在线帮助。 3 参考文献 [1] 苏跃增，刘萍. 计算机与应用化学，2000,17(2):175-176. [2] 潘道皑，赵成大，郑载新. 物质结构(第二版)，北京：高等教育出版社，1994. 阚炜 男，29岁，博士生，从事昆虫信息化学的研究。 **联系人 中国科学院知识创新工程项目(KSCX2-1-02)资助。 2000-11-24收稿