计算化学相关的免费的在线数据库及工具
计算化学相关的免费的在线数据库及工具文/Sobereva Last Update:2011-MAY-7
这些是我平时收集的和计算化学/分子模拟有关的免费的在线的库和工具，既在线又免费的实用的网站是很有价值的。其中有些对计算有直接帮助，有些则是提供计算所涉及的素材。由于笔者的研究和生物分子结构问题有关，所以列表中包含不少偏生物的内容。
下列网址在写入本文时均可访问，若无法访问可尝试代理，若确实网址已改变请告诉我。前面有√的代表比较重要。很多在线工具需要Java运行环境。如果有其它好的免费的化学相关的在线的库或工具欢迎回帖补充，我也会在日后逐渐补充。
1 在线信息数据库部分
√ ChemSpider小分子信息整合数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
简介：是当前众多的在线分子数据库的信息整合，便于用户搜索，数据来自200种数据库。根据分子俗名、系统命名、Smile/InChI字符串、注册号、分子式等方式搜索，会列出分子平面结构、实验测定的和由ACD/Labs、EPISuite、ChemAxon软件预测的理化性质（LogP、LogD(PH=5.5和7.4时)、水溶性、分子体积、密度、沸点、闪点、蒸汽压、气化焓、折光率、可极化率、表面张力、SASA等），以及毒性、分子简介、Smile/InChI/InChIKey字符串、在其它分子数据库中的编号和链接、相关文章及专利、同义词、相关蛋白质、NMR/IR 光谱图等诸多信息，某些分子还可以链入web CSD获得三维结构。点击左上角的分子图形窗口上方的3D标签，再点击下方的SAVE，可以获得由Marvin预测的分子的三维结构。
√ SDBS光谱数据库：
http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi
简介：很好的有机化合物光谱数据库，包含六类光谱：EI-MS、FT-IR、H-NMR、C13-NMR、ESR、Raman。含3万余个化合物，其中以商业化学试剂为主，约2/3的数据是6碳至16碳的化合物。数据大部分是其自行测定的，并不断添加。可以通过化合物、分子式、分子量、CAS/SDBS 注册号、元素组成、光谱峰值位置/强度方式搜索。
NIST原子光谱数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/pml/data/asd.cfm
生物核磁共振数据库：http://bmrb.protein.osaka-u.ac.jp/deposit
CRYSTAL程序的基组库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/~mdt26/crystal.html
TURBOMOLE程序的基组库：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/TURBOMOLE_BASISSET_LIBRARY/tbl.html
注：也可以从ftp://ftp.chemie.uni-karlsruhe.de/pub下面的basen和BASES目录获取完整的基组文件。
√ EMSL基组数据库：https://https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/bse/portal
Clarkson大学相对论有效势数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/~pac/reps.html
含重原子全电子STO基组数据库：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/Downloads/zorabasis/Welcome.html
Stuttgart赝势参数数据库：
http://www.theochem.uni-stuttgart.de/pseudopotentials/clickpse.en.html
Peterson课题组的赝势相关一致性基组数据库：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/~kipeters/basis.html
√ 计算化学比较和基准数据库(CCCBDB)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
简介：此数据库包括各种量子化学方法、各种基组下对不同分子的各种属性的计算结果，也包含实验数据。可用来对比不同方法计算结果优劣，此数据库内容在不断增加。
√ 量化频率计算校正因子：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/vibscale.asp
简介：实际上就是CCCBDB的一个子页面，比较重要故单独列出。
Truhlar课题组提供的量化频率校正因子：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/freqscale/version3b1.htm
IUPAC金属络合物稳定常数数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
注：需要付费，可免费下载试用版。
√ NIST化学数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/chemistry
简介：是美国国家标准与技术研究院NIST的基于Web的物性数据库。输入分子查找条件，可获得分子量、CAS登记号、各种热力学数据、红外/紫外/气象色谱/质谱等信息，部分分子包含3D结构。
RESP ESP charge DDataBase(REDDB)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/REDDB/index.php 简介：分子的RESP电荷的数据库
Uppsala Electron Density Server(EDS)：http://eds.bmc.uu.se/eds
简介：获得蛋白质结构一般通过X光衍射得到电子密度分布，然后拟合、优化得到原子坐标。RCSB蛋白质数据库只提供原子坐标，而一部分原始电子密度分布则可以通过此网站得到。
The Electron Microscopy Data Bank(EMD)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/pdbe/emdb/
简介：提供利用电子显微镜获得的电子密度分布文件，主要是亚细胞级别的生物大分子。可以直接在线观看。一些文献上写着比如EMD-1405，就是指在这个数据库中的编号。
√ 上海有机所化学专业数据库：http://202.127.145.134/scdb/default.htm
简介：十分有用的数据库，免费注册。可获得分子的红外、质谱谱图、结构、物化性质、毒性、生物活性以及相关反应等。还包括中英互译、药品名称检索等功能。
原子间势参数数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/Potentials
ChemBioFinder：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/chembiofinder/SimpleSearch.aspx
简介：根据分子质量、名称或者自行绘制结构，从几十万分子中搜索，得到二维结构、Smiles、InCHI字符串、分子量等简单信息。
Sigma-Aldrich公司产品数据库：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/Area_of_Interest/The_Americas/United_States.html
简介：主要用来获得化合物IR、NMR谱图。右上角输入化合物的名字，搜索到后进入相应条目，如果在左侧有FT-IR Raman、FT-NMR字样，就可以进入察看，没有则说明此化合物无光谱数据。也可以获得化合物的一些物性数据，但不全面。
基本物理常数数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/cuu/Constants/index.html
简介；可以查到精确的计算化学中涉及的物理常数及换算关系，如hartree->eV
百奥知识数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/html/sites/database/index.htm
简介：一个生物信息数据库的比较全的列表，每个数据库有简单官方介绍。
UniProt(universal protein resource)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
简介：整合了Swiss-Prot、TrEMBL、PIR三个数据库，可以得到蛋白质序列、相关文献、人工（有黄色五角星标识）或机器自动生成的注释、所属分类、蛋白质序列特征等丰富信息。还可以进行序列对比、BLAST搜索。
BioPath.Explore：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/biopath/index.html
简介：含上千种与生化反应相关的分子和反应的BioPath数据库的在线访问界面。输入分子结构或限定条件（如LogP、分子量、酶的EC号），可以从数据库中找到相关的分子、生化反应和相应的酶的详细信息。
PDB Wiki：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/index.php/Main_Page
简介：基于PDB数据库，对蛋白质进行了简单分类，访问者可以给每个蛋白添加注释。
MOLE db：http://michem.disat.unimib.it/mole_db/index.php?r=1
简介：分子描述符数据库，包括对20多万个分子计算的1000余种分子描述符，可以通过分子登记号、分子名称、分子化学式和各种分子描述符的数值范围进行搜索，查询到分子后可以获得它们的已计算好的各种分子描述符的数值。
DrugBank：http://www.drugbank.ca
简介：记录了5千个左右药物分子及其相应的靶标分子的详细信息，并提供结构文件。
BindingDB：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/bind/index.jsp
简介：数据库收录了标靶分子和药物小分子的结合亲和性信息，现包含3千余个标靶分子，24万个配体小分子，54万余条结合数据。既可以通过标靶分子查询能与之结合的配体小分子，也可以通过配体小分子查询它的标靶分子，同时给出delta_G、delta_H、-T*delta_S、IC/EC50、PH等信息。
PDTD(Potential Drug Target Database)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/pdtd/index.php
简介：此数据库意义不大。通过PDB ID、名称、生化类型、治疗区域查询标靶分子，给出此分子在DrugBank等数据库的链接。
TTD(Therapeutic Target Database)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,.sg/group/cjttd/TTD_HOME.asp 简介：既可以通过标靶分子查询能与之结合的配体小分子，也可以通过配体小分子查询它的标靶分子，同时给出参考文献、它在其它各个数据库的登记号及链接、相关的疾病、同义词、药物分子是否被推荐等信息，并提供分子结构文件。搜索标靶分子时不仅可以通过它的名称和所属分类，还可以输入残基序列来搜索相似蛋白，搜索配体分子时可以上传结构文件用相似性算法搜索相关配体分子。
CLiBE(Computed Ligand Binding Energy)：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,.sg/group/CLiBE/CLiBE.asp
简介：包含六万多个计算的配体-受体结合自由能数据，包括各个分量能量项以及配体特征。此网站还有其它几个数据库：
KDBI(Kinetic Data of Bio-molecular Interaction)包含了生物分子反应动力学数据。TCM-ID(the Traditional Chinese Medicine Database Information Database)传统中国药物数据库。
等等
pKa在线数据库：http://lisa.chem.ut.ee/~ivo/HA.html
简介：包含好几个酸度/碱度在线数据库的连接和简要介绍。
明尼苏达大学非共价相互作用数据库
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/database_noncov/noncovalent.htm
简介：包含了一些非共价相互作用体系的结构、相互作用精确值和一些DFT泛函下的计算值。数据不多。
PDBsum：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/pdbsum
简介：输入PDB ID或者序列，显示蛋白质信息、基本结构特征、结构出处的文献摘要，可调用PROCHECK分析结构，可在线观看3D结构。
DisProt：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/index.php
简介：蛋白无序度数据库，包含很多蛋白的无序区域信息，在主页面左边Disorder Predictors提供了不少在线预测无序度的网站。
PK/DB：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,p.br/pkdb
简介：药物分子性质数据库，包含一千多个分子。可以获得药物功能、药代动力学属性（人体小肠吸收、口服药物生物利用度、血浆蛋白结合度、血脑屏障、分布容积、半衰期、肾清除率）。并且免费提供药物分子属性预测服务（不是实时在线的）。
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2 结构数据库部分
Yoshida的富勒烯结构库：http://www.cochem2.tutkie.tut.ac.jp/Fuller/Fuller.html
简介：提供很多富勒烯、碳纳米管等结构的图片，可在线观看三维结构。可以下载到C60~C100的富勒烯结构文件。这些cc1后缀的结构可以直接在Nanotube Modeler里打开。
纳米管、纳米锥、富勒烯的VRML库：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/steffenweber/gallery/NanoTubes/NanoTubes.html
简介：可以下载到一些纳米管、纳米锥、富勒烯、超导化合物晶胞结构的VRML文件(.wrl)，可以下载到C20~C720的富勒烯结构的cc1文件（其中多数也可以在Yoshida的库里下载到）。
GLYCAM寡糖数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/CCRC/Library/index.jsp
√ ICSD无机晶体数据库：http://icsd.ill.fr/icsd/index.php
简介：免费在线提供部分晶体结构信息及cif文件。
√ NDB核酸数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
简介：根据NDB ID，获得核酸坐标文件、出处等信息，类似RCSB蛋白质数据库。
PDBbind-CN：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/index.asp
简介：收集了pdb数据库中的生物分子复合物。给出受体、配体名称、亲和性、序列等信息，可在线观看或下载结构，可根据配体名称、结构搜索含有此配体的复合物。
Binding MOAD：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
简介：是PDB数据库的子集，专门收录蛋白-配体复合物的信息。可以根据配体，或者根据蛋白酶的EC分类、功能查询。
MDB（金属蛋白数据库）：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
简介：用来从PDB数据库中搜索含有某种金属的蛋白。可以将所含金属、解析度、配体数、金属-配体距离、作者等信息作为检索条件。结果会给出PDB ID等信息，可以下载其Mini-PDB 文件，也就是PDB结构文件中只包含金属与配体的那一小段结构，可以直接在线浏览其3D 结构。
sc-PDB：http://bioinfo-pharma.u-strasbg.fr/scPDB
简介：收集了PDB数据库中含有可以为药物结合的位点的蛋白。可根据配体、蛋白、结合方式为特征进行搜索。
√ RCSB PDB数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/pdb/home/home.do
简介：十分重要的数据库，汇集了X-ray衍射、NMR以及少数由模拟预测方法获得的蛋白质/核酸结构，可下载或在线观看。且可以通过给定的氨基酸序列对库内结构做BLAST/FASTA 搜索。
HPDB蛋白质数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
简介：河北大学的蛋白质数据库，可通过此库间接下载到RCSB蛋白质数据库的文件。有中文PDB文件格式的介绍，比较有用，还有另外一介绍蛋白质的些文章。
√ ZINC化合物虚拟筛选数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/index.shtml
简介：根据自定义的化合物的性质，在800万种以上可买到的产品中进行筛选。可以下载到结构文件。
√ Pub Chem：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
简介：NCBI下属的小分子数据库，包括化合物、物质、生物活性三大数据库，含上千万条目并不断增加。可通过分子结构、名称、分子式、分子量、XLogP、氢键信息方式查询。可
以得到分子的简介、化学结构、XLogP（自动计算）、同义词、生物活性、毒性、药理学信息及分类、SMILE和InChI/key字符串、相似化合物、2D的SDF文件。一些结构还有3D SDF 结构文件，进入条目后可在页面最下面点SDF按钮保存，可被一些软件直接读取，如ChemBio3D。是一个很有用的获得小分子三维结构的方法。
SuperNature天然产物数据库：http://bioinformatics.charite.de/supernatural
简介：几万种天然产物数据库，可通过名称、结构、相似度、LogP、分子量、分子式等信息搜索，也可以绘制结构或根据结构模版搜索，可在线观看结构，并获得净电荷、偶极矩、手形中心数目、可旋转键数目、氢键受/配体等信息。
蛋白质pKa数据库(PPD)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/PPD
蛋白质分类数据库(CATH)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
简介：其中结构来自PDB数据库，半自动地对每个结构根据二级结构、形状、拓扑、同源性进行了分类，可以根据这些特点进行分类查询。
蛋白质结构分类数据库(SCOP)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/scop
简介：和CATH的功能类似，包含几万个蛋白质结构。但是是人工对每个蛋白结构进行分类，比CATH的分类更为合理。结构分类基于四个层次：class、fold、superfamily、family。
结构相似蛋白质家族数据库(FSSP)：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/srsbin/cgi-bin/wgetz?-page+LibInfo+-id+5Ti2u1RffMj+-lib+FS SP
简介：此数据库对pdb数据库中的结构使用Dali算法进行了相似度计算，用以找到相似蛋白质。
VIPERdb二十面体病毒衣壳结构数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
简介：包含X光衍射和低温电子显微镜测得的病毒衣壳分子结构文件，不仅可以下载对称唯一部分的pdb文件（这从RCSB数据库也能得到），还可以获得由其组成的半个或整个衣壳的pdb文件（根据单体的对称信息构建的）。同时还可以得到描述衣壳对称特征的格子的pdb文件，可以在VMD里用DynamicBond方式在调大成键判断阈值后显示出来。也会给出子单元数、T数、半径、SASA、表面净电荷等信息、二级结构、各残基SASA、单体间连接方式等。
http://pdbtm.enzim.hu
简介：收集了RCSB蛋白质数据库中所有跨膜蛋白，可以下载结构文件或在线观看结构。
Nucleic Acids Research分子生物学数据库专题：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/content/39/suppl_1
简介：包含近200种分子生物学数据库介绍，免费访问。
Protein-RNA Interface Database (PRIDB)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,
简介：蛋白质-RNA界面数据库，是RCSB蛋白质数据库的子集，指出了蛋白质与RNA存在相互作用的残基，用户也可以自行上传pdb文件进行预测。另外还提供了一些其它的预测蛋白质与核酸相互作用的残基的在线工具的链接。
PDBIdb：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/pdidb/web/content/home
简介：蛋白质-DNA界面数据库，可以下载完整pdb文件或只下载相互作用界面的pdb文件，可直接调用NUCPLOT绘制出DNA与蛋白质残基相互作用的拓扑关系图。还给出了各个相互作用位点的所属类型（氢键、疏水、离子键等）、接触方式（核酸骨架、大凹槽、小凹槽），可以直接在网页内嵌的JMol里用图形表示出来。
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3 在线工具部分
TPACM4电荷计算：http://www.scfbio-iitd.res.in/software/drugdesign/charge.jsp
简介：TPACM4是一种通过查表方式迅速获得近似RESP电荷的方法，比AM1-BCC更快，结果比较可靠。只需提交pdb文件就能很快获得近似的RESP电荷。支持的元素有C, H, O, N, S, P, F, Cl, Br。
PDB文件加氢工具：http://www.scfbio-iitd.res.in/software/drugdesign/addh.jsp BAPPL：http://www.scfbio-iitd.res.in/software/drugdesign/bappl.jsp
简介：计算蛋白和配体（非金属）间的结合自由能，需上传含有受、配体的pdb文件。BAPPL-Z：http://www.scfbio-iitd.res.in/software/drugdesign/bapplz.jsp
简介：同BAPPL，但是专门计算含锌的金属蛋白。
PreDDICTA：http://www.scfbio-iitd.res.in/software/drugdesign/preddicta.jsp
简介：预测DNA-药物相互作用强度。
ParDOCK：http://www.scfbio-iitd.res.in/dock/pardock.jsp
简介：基于蒙特卡罗方法的蛋白质-配体刚性对接服务器。
DnaDOCK：http://www.scfbio-iitd.res.in/dock/dnadock.jsp
简介：基于蒙特卡罗方法的DNA-配体对接服务器，输入DNA的序列、小分子的pdb及其总电荷即可。
预测蛋白质结构中的活性位点：
http://www.scfbio-iitd.res.in/dock/ActiveSite_new.jsp
输入序列和参数生成DNA三维结构：
http://www.scfbio-iitd.res.in/software/drugdesign/bdna.jsp
提交pdb结构计算分子体积：
http://www.scfbio-iitd.res.in/utility/VolumeCalculator.jsp
简单分子力学优化蛋白质结构：
http://www.scfbio-iitd.res.in/software/proteomics/promin.jsp
计算Wiener指数：
http://www.scfbio-iitd.res.in/software/drugdesign/wienerindex.jsp
PROSECSC预测蛋白序列二级结构：
http://www.scfbio-iitd.res.in/software/proteomics/secstr/index.jsp
√ Dali server：http://ekhidna.biocenter.helsinki.fi/dali_server
简介：输入PDB ID或者上传PDB，服务器会对此结构与PDB数据库中的结构用dali算法计算，将其中有一定结构相似度的PDB列出。通过复选框选择几个结构，可以对比序列，以及在线观看它们重叠后的3D结构。Dali
Database(http://ekhidna.biocenter.helsinki.fi/dali/start)每年更新两次，如果是在
更新日期以前发布的pdb，可以直接在Dali Database里面查询之前已算好的结果，而不必在Dali server里面重新计算。
√ Xemistry Web Sketcher：http://85.214.71.72/edit/frame.html
简介：非常好的在线绘制平面分子结构的工具，它的一大好处是不需要安装java运行环境或其它插件，也不必等待缓慢的载入过程，打开网页直接就可以用。绘制结构方便，界面简洁，还可以进入模版页面直接调用基团。在绘制过程中可以实时生成SMILE、InChI等字符串，可以自动将当前绘制的结构在化学结构数据库中检索，立刻得到它的比如CAS编号、PubChem CID编号、名称等信息。绘制的结构可以导出为mol、ChemDraw的CDX、Sybyl的sln等格式，还可以导出png/gif等图形、pdf文件、swf文件等。也可以直接输入Smile 字符串，或者上传分子结构文件来导入此编辑器。
POLCH：http://84.113.253.84/~polch/index.php
简介：基于PB方法计算蛋白质溶解自由能，输出文件中会被分解为极性、色散、孔径部分的贡献，还会输出分子表面积、分子体积。除了水还支持甲醇、乙醇、辛醇、环己烷溶剂，还可以设为以膜环境为“溶剂”，可设定溶剂的温度。POLCH计算方法的特点是基于GPU加速（CUDA），所以速度很快。将鼠标移到Jobs并在下拉框中选择Submit a job（如果没出现下拉框，重新点击Jobs标签，页面被刷新后再移到Jobs上就会出现下拉框），然后上传pdb文件并进行简单设定即可。
VADAR：http://redpoll.pharmacy.ualberta.ca/vadar/index.html
简介：上传pdb文件或提供pdb ID，可以对蛋白质结构质量进行检验，例如显示氢键，显示残基的ASA、品质指数、体积、所属二级结构、phi/psi值，做Rama图，显示氢键列表等。
Molsoft：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/mprop
简介：此网站提供了几个在线工具，在页面左侧Online Tools选择。PDB Viewer可以输入pdb id观察直接调用jmol在线观看蛋白。2D to 3D Converter可以绘制二维结构，直接生成smile字符串，并且观看三维结构。Chemical Search可以搜索与输入的分子相似的分子以及其销售商。Drug LIkeness可以绘制分子二维结构，然后预测LogP、LogS(水溶性)、分子极性部分面积、计算分子体积，预测这种分子是否有可能作为药物。ODA可以在线进行Optimal Docking Areas方法计算蛋白表面的相互作用位点，结果可以以免费的ICM-browser 打开。
生成分子的3D pdf文件：http://85.214.71.72/pdf3d
简介：acrobat从8.0开始就支持内嵌3D对象的pdf文件，可以直接在pdf文档中旋转这些3D对象。此网站只要输入分子的PubChem中的CID号（可从PubChem网站搜分子名得到），就可以得到内嵌了这个分子3D对象的pdf文件，还可以设定显示方式。免得用acrobat 3D 从可视化软件中捕捉3D对象的麻烦。
分析分子的片断：http://85.214.71.72/fragment
简介：可以上传结构或者绘制结构，程序会通过UNIFAC或Sedlbauer-Majer算法分析分子是由哪些片断构成的，以及数目分别是多少，以此帮助确定分子的物理和化学性质。例如异戊二烯，程序会分析出CH3、CH2=CH、CH2=C三种片断各有1个。
分子标识符转换：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/chemical/structure
简介：以Smile/InchI字符串、分子名称等标识符输入分子，然后转换为其它分子标识符或者分子平面图形，比如输入aspirin转化为CAS注册号。也可以通过网址方式直接转换，网址格式是https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/chemical/structure/"输入标示符"/"输出方式"，例如要将2-丁烯转化为分子平面图形，可以在浏览器输入
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/chemical/structure/2-butene/image。
另外还可以输出通用的或某些软件特有格式的文件，例如将CAS注册号为119-65-3的分子转化为pdb格式，只需输入
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/chemical/structure/119-65-3/file?format=pdb。还支持输出cif、gjf、gromacs、mol2、sdf等格式的文件，把format=后面改成这些名字即可。
在线生成金刚石结构（包括同晶体结构的硅、锗）：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/research/diamondonline.html
在线生成石墨结构：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/research/graphiteonline.html
在线生成碳纳米管结构：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/research/tubegenonline.html
ADIT蛋白质检查工具：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/adit
简介：可以自行上传pdb文件，通过Validate操作，自动通过PROCHECK程序绘制出各种图表用以检查蛋白质。包括ramachandran图，chi1-chi2图，主链/侧链信息图（解析度标准偏差、不合理接触等）、二级结构图、扭转角分布、键长距离分布、侧链上平面结构偏差分布、主链键长键角扭曲情况。
webPIPSA(Protein Interaction Property Similarity Analysis)：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/pipsa
简介：上传pdb/pqr或输入pdb ID，自动调用APBS/UHBD计算它们的静电势，根据一定规则绘制成距离矩阵，并做簇分析。可以分析不同蛋白质在相互作用上的相似性。可以下载到运行期间的中间文件，包括转化后的pqr和计算得到的grid格点文件，可被vmd等软件读取。
CASTp：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/castp/calculation.php
简介：找出某蛋白所有口袋或孔洞，并得到它们的容积和表面积，有助于研究潜在的配体结合位点。
Q-SiteFinder：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/qsitefinder
简介：以甲基为疏水探针，找出蛋白质上配体可能结合的位点，结果以Jmol在线显示。号称成功率和速度都比Pocket-Finder要好。
Pocket-Finder：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/pocketfinder/
简介：基于几何结构寻找蛋白质中的口袋，直接在线图形化显示结果。
PPI-Pred：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/ppi_pred
简介：通过上传pdb文件或指定PDB ID，预测蛋白质（或DNA）之间的结合位点。
Fpocket、MDPocket、HPocket：http://bioserv.rpbs.univ-paris-diderot.fr/fpocket/简介：FPocket用来找蛋白质中的口袋，可以在线观图形化显示结果，类似Q-SiteFinder；MDPocket用来分析动力学过程中各个口袋的保守性，结果以等值面显示；HPocket用来考察同源蛋白中保守的口袋。
SFoldRate预测蛋白质折叠速率：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/lab/tools/foldingrate/fr0.html
XLOGP3：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/software/xlogp3
简介：上传MOL、SDF等格式的文件在线计算LogP，由上海有机所提供。
CORINA：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/online_demos/corina_demo.html
简介：通过SMILE字符串得到分子的结构文件
MN.CONVERT：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/online_demos/convert_demo
简介：功能类似Babel的不同格式的结构文件转换。但这只是demo版，所以支持的格式没正式版的多。
MN.IMAGE：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/online_demos/image_demo
简介：输入2D的SDF文件，生成gif、bmp、png等几种格式的分子平面图像。
MN.TAUTOMER：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/online_demos/tautomer_demo
简介：输入SDF文件或SMILE字符串生成异构体结构文件（描述拓扑关系）。
一些有用的晶体学工具：http://www.cryst.ehu.es
GETAREA：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/getarea.html
简介：计算分子SASA和溶解能，服务器不太稳健
DockingServer：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/web/?
简介：在线分子对接，须注册，对免费用户功能有限制
GLYCAM在线构建糖、糖蛋白结构：
https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/ccrc/biombuilder/biomb_index.jsp
MolEdit：http://159.149.163.21/moledit.htm
简介：在线绘制2D结构，自动转化为三维坐标文件，支持格式很多。
√ E-Babel：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/lab/babel
简介：相当于在线版的Babel，可以支持几十种结构文件格式的转换。注意不要打开浏览器弹出窗口过滤功能。
ALOGPS：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/lab/alogps
简介：在线上传分子结构，计算LogP、LogS(水溶性)、PKa、SMILE字符串等信息。支持分子结构格式十分多。
E-DRAGON：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/lab/edragon
简介：DRAGON的在线版本，可以计算20类1600多种分子描述符，用于研究分子结构与活性或属性的关系、分子相似性和高通量筛选。首先点击upload data，上传smile、mol2或sdf文件（如果只含2D信息应当选择一种转换为3D的方法），然后关闭此页面，点submit your task，之后开始计算，算完后会出现“--- downloaded”字样，此时在红色底色的VCCLAB字样右边选Results as text，点inspect "results.txt"就能看到结果。
√ Parameter Client：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/lab/pclient/
简介：是DRAGON、ETState等程序的整合的接口，可以方便地计算3000多种分子描述符，比如拓扑指数、LogP、LogD、密度、极性表面积、不饱和指数等等。
√ Opal Dashboard：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/opal2/GetServicesList.do
简介：一大批软件的在线计算工具，包括MEME（搜索一组DNA/蛋白序列中的基序），APBS （解PB方程得到静电势分布、溶解自由能），PDB2PQR（往pdb格式中添加原子半径信息，转为apbs等软件所需的pqr文件），Prepare receptor/GPF（创建pdbqt、GPF文件），Autogrid （计算autodock所需的格点文件），Autodock（分子对接），FIMO，GLAM2，GLAM，GOMO。
在线版PDB2PQR：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/pdb2pqr
Prodrg 2.5：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/cgi-bin/prodrg_beta
简介：输入结构或者在线绘制结构，生成gromacs等软件的拓扑文件，以及加过氢的pdb、gro、mol结构文件。支持gromos87/96力场，支持结构优化。
Karlsberg+：http://agknapp.chemie.fu-berlin.de/karlsberg/index.php
简介：基于线性PB方程在线计算蛋白质Pka
PROPKA：http://propka.ki.ku.dk
简介：输入PDB ID或者上传pdb文件，计算pKa。输出结果包括每个残基的pka，不同PH 下的蛋白去折叠化能、最稳定时的PH值，折叠与去折叠时在不同PH下所带电荷、等电点PH、缓冲能力。虽然独立状态的氨基酸的pKa是已知的，但在蛋白中由于受到周围其它氨基酸的影响pKa会发生改变，故此程序有助于正确判断在不同PH环境下模拟蛋白质时氨基酸所应处的质子化态。
H++：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/H++/
简介：通过隐式溶剂(GB/PB)和分子力学模型计算pK_1/2（滴定曲线的Y=0.5的PH位置，与pKa含义不完全相同）、滴定曲线，并根据指定PH自动将结构质子化
PCE-pKa：http://bioserv.rpbs.jussieu.fr/cgi-bin/PCE-pKa
简介：基于MEAD程序数值求解PB方程，计算蛋白质残基的pK_1/2、滴定曲线。
PCE-pot：http://bioserv.rpbs.jussieu.fr/cgi-bin/PCE-Pot
简介：输入pdb id或pdb文件，绘制蛋白表面的填色静电势图。如果输出格式选择为.gjf，将得到蛋白旋转的动画，能更好展现静电势。
ProBuilder：http://159.149.163.21/probuilder.htm
简介：输入蛋白质序列和预期的二级结构生成蛋白结构文件
√ PLATINUM：http://model.nmr.ru/platinum
简介：此程序基于分子疏水势的概念。上传受体/配体结构文件后计算，会显示分子总面积、极性面积、非极性面积的大小。得到的疏水势格点文件可保存也可以在线自动调用Jmol观看，以不同颜色描述分子的疏水/亲水性质，可以直观了解受、配体不同方式的的结合能力。对于脂体系可以显示2D疏水图。
√√ MarvinSketch：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/marvin/sketch/index.jsp
简介：一款功能强大的绘制分子结构、反应式并计算相关性质的软件的在线版，需要java 运行环境，载入较慢。可自行绘制也可以直接通过名字生成结构(edit-import name)，可以直接从模版库/基团库中插入结构(insert-template library/group)，可以保存结构文件到本地。可以显示周期表(view-periodic table)，获得smile字符串(选中分子，edit-save as smile，然后随便找个文本框paste)，显示3D结构(view-Open MarvinView3D/Space)，给出结构的名字(tools-Naming)，得到分子式、分子量、元素组成(tools-Elemental analysis)，绘制滴定曲线、计算PKa、等电点、获得指定PH环境下的被质子化/去质子化后的结构(tools-Protonation)，计算LogP、LogD(tools-partitioning)，计算原子电荷、极化率、轨道电负性(tools-charge)，获得互变异构体、立体异构体(tools-isomers)，计算各个异构体的能量、做简单分子动力学(tools-conformation)，结构拓扑分析、优化并计算能量、计算SASA(tools-geometry)，显示氢键供体/受体原子数目、Huckel分析、计算折射率、显示共振结构、获得结构框架(tools-other)。在程序下方文本框中可以使用Chemical term语言编写表达式来通过性质筛选分子、计算属性。亦可免费下载此软件的单机版。
MarvinSpace：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/marvinspace/applet.html
简介：在线的基于java的分子可视化程序，使用Opengl库，支持pdb、mol和cub格点文件。可用NewCartoon等方式显示蛋白质骨架结构，可以用几种方式显示分子表面，并在上面用颜色显示包括静电势在内的几种信息。缺点是程序载入很慢。
REDS(RESP ESP charge Derive Server)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/REDS
简介：在线计算RESP电荷，注册十分麻烦。
1计算化学概述
1计算化学概述 计算化学在最近十年中可以说是发展最快的化学研究领域之一。究竟什么是计算化学呢?由于其目前在各种化学研究中广泛的应用, 我们并不容易给它一个很明确的定义。简单的来说, 计算化学是根据基本的物理化学理论通常指量子化学、统计热力学及经典力学及大量的数值运算方式研究分子、团簇的性质及化学反应的一门科学。最常见到的例子是以量子化学理论和计算、分子反应动力学理论和计算、分子力学及分子动力学理论和计算等等来解释实验中各种化学现象,帮助化学家以较具体的概念来了解、分析观察到的结果。对于未知或不易观测的化学系统, 计算化学还常扮演着预测的角色, 提供进一步研究的方向。除此之外, 计算化学也常被用来验证、测试、修正、或发展较高层次的化学理论。同时准确或有效率计算方法的开发创新也是计算化学领域中非常重要的一部分。简言之, 计算化学是一门应用计算机技术, 通过理论计算研究化学反应的机制和速率, 总结和预见化学物质结构和性能关系的规律的学科。如果说物理化学是化学和物理学相互交叉融合的产物, 那么计算化学则是化学、计算机科学、物理学、生命科学、材料科学以及药学等多学科交叉融合的产物, 而化学则是其中的核心学科。近二十年来, 计算机技术的飞速发展和理论方法的进步使理论与计算化学逐渐成为一门新兴的学科。今天、理论化学计算和实验研究的紧密结合大大改变了化学作为纯实验科学的传统印象, 有力地推动了化学各个分支学科的发展。而且, 理论与计算化学的发展也对相关的学科如纳米科学和分子生物学的发展起到了巨大的推动作用。 2计算化学的产生、发展、现状和未来 2.1计算化学的产生 计算化学是随着量子化学理论的产生而发展起来的, 有着悠久历史的一门新兴学科。自上个世纪年代量子力学理论建立以来, 许多科学家曾尝试以各种数值计算方法来深人了解原子与分子之各种化学性质。然而在数值计算机广泛使用之前, 此类的计算由于其复杂性而只能应用在简单的系统与高度简化的理论模型之中, 所以, 即使是在此后的数十年里, 计算化学仍是一门需具有高度量子力学与数值分析素养的人从事的研究, 而且由于其庞大的计算量, 绝大部分的
计算化学学习指南
计算化学学习指南 计算化学学习基本要求： 在学习了化学系列基础课程之后，通过本课程的学习，掌握化学中常用的数值计算方法，并能利用计算方法来解决化学中和部分工程实践中的实际问题，学习中坚持理论与实践相结合，才能更深刻的理解与运用理论，并在解决实际问题中，掌握理论和方法，培养学习能力、实践能力和创新能力。 计算化学学习的难点： 学生学习计算化学时由于受原有化学、数学、计算机基础的制约，感到课程涉及知识面广，入门较慢。尤其是对各种化学、化工知识的综合应用及编程需要有一个熟悉的过程。 计算化学的研究方法： 传统意义上的计算化学要完成的任务一般包括以下几个方面： 1．量子结构计算，分子从头计算（Schrodinger方程的精确解）、半经验计算（Schrodinger方程的估计解）和分子力学计算（根据分子参数计算），属于量子化学和结构化学范畴； 2．物理化学参数的计算，包括反应焓、偶极矩、振动频率、反应自由能、反应速率等的理论计算，一般属于统计热力学范畴； 3．化学过程模拟和化工过程计算等。 但是随着科学的发展，要界定计算化学的范围是很困难的，因为它是化学学科现代化过程中新的生长点，它与迅速崛起的高科技关系密切，深受当今计算机及其网络技术飞速发展的影响，正处在迅速发展和不断演变之中，研究的侧重点也因研究者及其所处的学术环境、原有基础和人员的知识背景而异。在今后的一段时期内，计算机辅助结构解析、分子设计和合成路线设计将是计算化学的主题。尽管实际上计算化学覆盖的面还要广得多，比较公认的研究领域至少有：1．化学数据挖掘(Data mining)；
2．化学结构与化学反应的计算机处理技术； 3．计算机辅助分子设计； 4．计算机辅助合成路线设计； 5．计算机辅助化学过程综合与开发； 6．化学中的人工智能方法等。 无论计算化学涉及的内容多么广泛，其核心依然是数值计算问题。 本课程主要学习利用用计算机解化学中的数值计算问题，一般包括以下几个步骤： 1．对所要解决的问题进行分析，将化学问题转变为数学模型，选择所需的计算方法； 问题分析是完成计算任务的基础，包括对问题所含物理化学意义的清楚认识。在进行数值计算时要量纲明确，保证计算步骤分解准确。采用的数学理论正确、计算方法合理有效。 2．写出解决问题的程序框图 根据分析结果给出程序框图是编写程序的基础和关键。写出清晰、流畅、准确的程序框图是任何计算机语言编写程序的必要步骤。程序框图的绘制要根据计算机运算的特点和编写代码程序的需要。 3．代码程序的编写 选择一种合适的计算机语言，运用该种语言将上述程序框图写成计算机程序（高级程序）。由于一种计算机语言往往有不同版本，适合于不同的编译平台，彩的程序代码要符合该编译平台的规范。 4．程序的调试和编译 一个计算机程序编写完成后，一般需要通过编译、调试和修改步骤，构成计算机可以识别的代码集，并找出问题，加以完善。编译和高度的方法依据不同的程序编译平台会略有不同。 5．试算分析，输出结果 调试得到执行程序后，用已知的算例去试算检查，分析结果正确无误码，才能用于未知的算例。
计算化学学习指南
《计算化学》课程学习指南 计算化学学习基本要求： 在学习了化学系列基础课程之后，通过本课程的学习，掌握化学中常用的数值计算方法，并能利用计算方法来解决化学中和部分工程实践中的实际问题，学习中坚持理论与实践相结合，才能更深刻的理解与运用理论，并在解决实际问题中，掌握理论和方法，培养学习能力、实践能力和创新能力。 计算化学学习的难点： 学生学习计算化学时由于受原有化学、数学、计算机基础的制约，感到课程涉及知识面广，入门较慢。尤其是对各种化学、化工知识的综合应用及编程需要有一个熟悉的过程。坚持一定会有收获！ 计算化学的研究方法： 传统意义上的计算化学要完成的任务一般包括以下几个方面： 1．量子结构计算，分子从头计算（Schrodinger方程的精确解）、半经验计算（Schrodinger方程的估计解）和分子力学计算（根据分子参数计算），属于量子化学和结构化学范畴； 2．物理化学参数的计算，包括反应焓、偶极矩、振动频率、反应自由能、反应速率等的理论计算，一般属于统计热力学范畴； 3．化学过程模拟和化工过程计算等。 但是随着科学的发展，要界定计算化学的范围是很困难的，因为它是化学学科现代化过程中新的生长点，它与迅速崛起的高科技关系密切，深受当今计算机及其网络技术飞速发展的影响，正处在迅速发展和不断演变之中，研究的侧重点也因研究者及其所处的学术环境、原有基础和人员的知识背景而异。在今后的一段时期内，计算机辅助结构解析、分子设计和合成路线设计将是计算化学的主题。尽管实际上计算化学覆盖的面还要广得多，比较公认的研究领域至少有：1．化学数据挖掘(Data mining)；
2．化学结构与化学反应的计算机处理技术； 3．计算机辅助分子设计； 4．计算机辅助合成路线设计； 5．计算机辅助化学过程综合与开发； 6．化学中的人工智能方法等。 无论计算化学涉及的内容多么广泛，其核心依然是数值计算问题。 本课程主要学习利用计算机解化学中的数值计算问题，一般包括以下几个步骤： 1．对所要解决的问题进行分析，将化学问题转变为数学模型，选择所需的计算方法； 问题分析是完成计算任务的基础，包括对问题所含物理化学意义的清楚认识。在进行数值计算时要量纲明确，保证计算步骤分解准确。采用的数学理论正确、计算方法合理有效。 2．写出解决问题的程序框图 根据分析结果给出程序框图是编写程序的基础和关键。写出清晰、流畅、准确的程序框图是任何计算机语言编写程序的必要步骤。程序框图的绘制要根据计算机运算的特点和编写代码程序的需要。 3．代码程序的编写 选择一种合适的计算机语言，运用该种语言将上述程序框图写成计算机程序（高级程序）。由于一种计算机语言往往有不同版本，适合于不同的编译平台，彩的程序代码要符合该编译平台的规范。 4．程序的调试和编译 一个计算机程序编写完成后，一般需要通过编译、调试和修改步骤，构成计算机可以识别的代码集，并找出问题，加以完善。编译和高度的方法依据不同的程序编译平台会略有不同。 5．试算分析，输出结果 调试得到执行程序后，用已知的算例去试算检查，分析结果正确无误码，才能用于未知的算例。
现代分子理论与计算化学导论作业
《现代分子理论与计算化学导论》 ——课程大作业班级：xxxxxxx 姓名：小签牛学号：xxxxxxxxxx 题目：在T*=1.5条件下，分别用分子模拟方法和微扰理论方法计算ρ*=0.02和0.85的体系的压力，并比较两种方法计算 的结果。 Ⅰ.当T*=1.5、ρ*=0.02时的情况 ①由Monte Carlo模拟获得体系的内能、径向分布函数和压力，流 体参数及模拟条件见contrifile文件； 此时的contrifile文件为： ---------------ENTER THE FOLLOWING IN LENNARD-JONES UNITS-------------------- 0.02 # Enter The Density 1.5 # Enter The Temperature 8.0 # Enter The Potential Cutoff Distance 108 # Enter The Intial Molecular Number ---------------ENTER THE SIMULATION STEP CONTROLLING PARAMETES--------------- 200000 # Enter Number Of Cycles 400 # Enter Number Of Steps Between Output Lines 400 # Enter Number Of Steps Between Data Saves 400 # Enter Interval For Update Of Max. Displ. .False. # Whether Read config. From Old Simulation Run config.dat # Enter The Configuration File Name ---------------ENTER THE RADIAL DISTRIBUTION FUNCTION PARAMETES-------------- .True. # Whether Calculate The Radial Distribution Function 0.01 # Enter The Radial Distribution Distance 100000 # Enter Number Of Cycles Of Start Calculating The Radial Distribution gr0.02.dat # Enter The Radial Distribution File Name （运行程序见附件1） 所得“result.dat”文件中的结果为： A VERAGES = 0.028542 化学计算与技巧专题 考点1 守恒法 守恒法就是化学变化过程中存在的某些守恒关系，如： 1.化学反应前后质量守恒、元素守恒、得失电子守恒、能量守恒、电荷守恒。 2.化合物中元素正负化合价总数绝对值相等(化合价守恒)、电解质溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数守恒。 方法点击 化学计算中，“守恒”无处不在，运用守恒法可以提高解题的速率，又可以提高解题的准确性，所以只要看到化学计算，就想到守恒。例： 1.质量守恒法 例：0.1 mol 某烃与1 mol 过量氧气混合，充分燃烧后通过足量的Na 2O 2固体，固体增重15 g ，从Na 2O 2中逸出的全部气体在标准状况下为16.8 L 。求烃的化学式。 解析：设烃的化学式为C x H y ,摩尔质量为a g·mol -1,因为最后逸出的气体不仅包括反应剩余的O 2，也包括烃燃烧产物CO 2和水蒸气与Na 2O 2反应放出的O 2。 烃的质量+m(O 2)=Na 2O 2的增重+m(逸出气体) 0.1 mol×a g·mol -1+32 g·mol -1×1 mol=15 g+32 g·mol -1×16.8 L/22.4 L·mol -1 解得a=70，烃的式量为70， 1270=5余10，烃的化学式为C 5H 10。 2.原子(或离子)守恒 例：用含1.0 mol NaOH 的溶液吸收0.8 mol CO 2，所得溶液中的-23CO 和-3HCO 的物质的量之比为( ) A.1∶3 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2 解析：设生成Na 2CO 3、NaHCO 3物质的量为x 、y ，由反应前后C 原子和Na +守恒可知，可得方程组： [???=+=+mol y x mol y x 8.028.0 解得???==mol y mol x 6.02.0 即所得溶液中-23CO 和-3HCO 的物质的量之比为1∶3。 3.电子守恒 例：在一定条件下，PbO 2与Cr 3+反应，产物为-272O Cr 和Pb 2+，则与1.0 mol Cr 3+反应所需的PbO 2物质的 量为____________。 解析：考查氧化还原反应。解题的关键是抓住电子守恒进行计算：1.0 mol×(6－3)=x×(4－2)，得x=1.5 mol 。 4.电荷守恒 例如：在硫酸铝和硫酸钾、明矾的混合物中，若c(-24SO )=0.2 mol·L -1,当加入等体积的0.2 mol· L -1 KOH 溶液时，生成的沉淀又恰好溶解为止，则原溶液中K +的物质的量浓度(mol·L -1)是( ) A.0.2 B.0.25 C.0.3 D.0.45 解析：方法1：原混合液中含有的阳离子是K +、Al 3+，阴离子是-24SO ，加入KOH 溶液后发生的反应是Al 3++4OH -====-2AlO +2H 2O ，所以原溶液中c(Al 3+)=c(K +)= 41×0.2 mol·L -1=0.05 mol·L -1 方法2：根据电荷守恒有：3c(Al 3+)+c(K +)=2c(-24SO ) 推出：c(K +)=2c(-24SO )-3c(Al 3+)=0.25 mol·L -1 考点2 差量法 差量法是根据化学反应前后物质的某些物理量发生的变化，这个差量可以是质量、气体物质的体积、压强、物质的量、反应过程中热量的变化等。该差量的大小与参与反应的物质的量成正比。差量法就是借 2012年秋季学期《计算化学》综述 分子模拟在化学领域的应用进展 班号：10907401 学号：1090740112 姓名：贺绍飞 2012年哈尔滨工业大学 分子模拟在化学领域的应用进展 摘要:分子模拟作为一种全新的研究手段已经在化学、化工、材料、生物等领域受到了广泛的关注。本文首先对分子模拟进行了简单的介绍，然后举例详细阐述了分子模拟在石油化工领域、超临界流体领域、分子筛吸附、高分子领域以及气体膜分离领域的应用发展，最后展望了分子模拟技术的发展方向。 关键词：分子模拟、问题及发展趋势、应用发展 1.引言 分子模拟技术是随着计算机在科研中的应用而发展起来的一门新的科学，是计算机科学和基础科学相结合的产物。 20世纪80年代以来，随着计算机性能的提高以及各种计算化学方法的改进，分子模拟技术日渐成熟，并逐步发展成为人们进行科学研究的一项新的有效的工具，在化学、制药、材料等相关的工业上发挥着越来越重要的作用。 分子模拟之所以受到这样的重视，与它自身的特点和相关学科的发展是密不可分的。以前，采取的都是实验室人工合成一种新型化合物，但是有一些化合物的合成繁琐而复杂，例如具有多种旋光性的药物，每一种新的药物合成都是一个工作量巨大的实验过程，以往只能采用实验手段研究时，新药的实验过程经常持续数十年，其间经历了许多失败的实验，耗费大量的人力物力。但是，在采用分子模拟的方法后，可以通过计算机模拟的手段对实验进行大量的预先筛选，大大加快了这一研究的进程。又如在对超临界流体的研究中，分子模拟和传统的实验相比有着巨大的经济优势。 2.分子模拟简介 2.1 分子模拟的定义 分子模拟是一个广泛的概念，其包括基于量子力学的模拟和基于统计力学的模拟。前者为计算量子化学(computational quantum chemistry，简称CQC)，后者主要分为两个方法，分别是分子动力学模拟(molecular dynamics，MD)和蒙特卡洛模拟(Monte Carlo，MC)[1]。三者中以计算量子化学的结果最为可靠，但是其计算量也是最大的，通常处理的体系也是比较小的.MC和MD都是基于位能函数的模拟，不同之处在于MD模拟过程与时间相关，除了和MC一样可以处理平衡性质以外，在处理传递性质等与时间相关的问题时有天然的优势，当然MD 和MC相比程序的复杂程度要高，计算的难度要大一些。 2.2 分子模拟的方法[2-7] 分子模拟的方法主要有四种：分子力学方法，分子动力学方法、蒙特卡洛方法、量子力学方法。 2.2.1 分子力学方法 分子力学法又称Force Field方法，是在分子水平上解决问题的非量子力学技术。其原理是，分子内部应力在一定程度上反映被计算分子结构的相对位能大小。分子力学法是依据经典力学的计算方法，即依据Born-Oppenheimer原理，计算中将电子的运动忽略，而将系统的能量视为原子核种类和位置的函数，这些势能函数被称为力场。分子的力场含有许多参数，这些参数可由量子力学计算或实验方法得到。该法可用来确定分子结构的相对稳定性，广泛地用于计算各类化合物的分子构象、热力学参数和谱学参数。 2.2.2 分子动力学方法 分子动力学模拟是一种用来计算一个经典多体系的平衡和传递性质的方法。 《计算化学》教学大纲 一、课程基本信息 二、课程教育目标 本课程的教育目标在于在计算化学多学科交叉（化学、数学、计算机科学）内容的优化与整合上，突出课程内容的基础性与前沿性；充分利用现代信息技术，用现代化教学理念指导教学全过程，使学生全面 掌握应用计算机解决化学、化工相关问题的基本思路、基本原理、基本方法和基本技能，培养学生学习能力、实践能力与创新能力。 通过本课程的学习，使学生达到： ——掌握如下计算方法及其在化学中的应用： ?Newton-Raphson迭代法、二分法求解一元N次（N>2）方程； ?消去法、Gauss-Seidel迭代法解线性方程组； ?线性回归分析方法； ?Lagrange插值法和差商； ?Simpson法求数值积分； ?Euler法解常微分方程。 ——理解如下计算方法及其在化学中的应用： ?非线性回归分析，多项式回归分析； ?Gauss 法求数值积分； ?Runge-Kutta法解常微分方程。 ——了解如下计算方法及其在化学中的应用： ?样条函数插值法； ?Jacobi方法、QL方法求本征值； ?单纯形优化； ?化工调优； ?化学化工中常用的计算机软件与网络资源； ?分子动力学模拟；Monte Carlo模拟法。 三、理论教学内容与要求 1．前言（1学时）什么计算化学；计算机在化学中的应用；计算化学的过去、现在和将来；学习方法。 2．代数方程及代数方程组的求解在化学中的应用（5学时）二分法；Newton-Raphson迭代法；Gauss消去法；Gauss-Seidel迭代法。 3．插值法和回归分析——实验数据的拟合及模型参数的确定（5学时）线性插值；Lagrange插值；中心差商；一元线性回归分析；一元非线性回归；多元回归；多项式回归分析（自学）。 4．数值积分与常微分方程的数值解法（4学时）梯形法；Simpson法；离散点数据的求积；Gauss法（自学）；Euler法及其改进；Runge-Kutta法。 5．本征值和本征向量（1.5学时）Jacobi方法；QL方法（自学）。 6．化学化工中常用的软件及网络资源简介（1.5学时）结构式绘图软件；科学数据处理软件；化学化工重要网站；化工信息源。 7．化学化工中的最优化方法简介（1.5学时）单纯形法优化；化工调优。 8．化学化工过程计算机模拟简介（1.5学时）分子动力学模拟；Monte Carlo法；化工过程模拟；课程小结。 9．拓展课堂（1学时）上机实践主讲教师作计算化学相关的研究报告。 或外请专家作计算化学相关的专题报告。 10．学生讨论课（2学时）学生根据自查资料，写出课程报告并进行课堂讨论。 计算化学在化学方面的应用 摘要：计算化学在最近十年中是发展最快的化学研究领域之一，通过对具体的分子系统进行理论分析和计算，能比较准确地回答有关稳定性、反应机理等基本化学问题。如今计算化学已被广泛用于材料、催化和生物化学等研究领域。本文主要就计算化学的背景、计算化学常用的方法及其在化学化工中的应用等几个方面作一简单介绍。 关键词计算化学材料催化应用 Abstract: Computational chemistry is one of the fastest growing areas of chemical research in the last decade.Through theoretical analysis and calculations to a specific molecular system, one can accurately answer the basic chemical problems, for example, the stability and the reaction mechanism, etc. Today, computational chemistry has been widely used in materials, catalysis and biochemistry research. In this paper, the background of computational chemistry, the commonly used methods in computational chemistry and its application in chemistry and chemical industry have been briefed respectively. Key words:Computational chemistry; Materials; Catalysis; Application 1、计算化学的背景介绍 计算化学（Computational Chemistry）在最近10年是发展最快的化学研究领域之一。它是根据基本的物理化学理论（通常是量子化学）以大量的数值运算方式来探讨化学系统的性质。最常见的例子是以量子化学计算来解释实验上的各种化学现象，帮助化学家以较具体的概念来了解、分析观察到的结果。除此之外，对于未知或不易观测的化学系统，计算化学还常扮演着预测的角色，提供进一步研究的方向。另外，计算化学也常被用来验证、测试、修正或发展较高层次的化学理论。同时，更为准确或高效的计算方法的开发创新也是计算化学领域中非常重要的一部分。 量子化学，作为量子力学的一个分支，是将量子力学的基本原理和方法，应用于研究化学问题的一门基础科学，其核心问题就是通过一系列近似，求解薛 计算化学实验三异构体和构象的计算 一、实验目的 1.掌握异构体的计算 2.掌握过渡态的优化 3.学会计算单分子反应速度常数 二、实验原理 1.在有机化学当中，很多的同分异构体可以进行构型之间的相互转化，例如电子互变异构体，烯醇和酮式结构就可以进行互变异构，在结构比较简单的情况下，酮式结构能量更低，更加稳定，是主要构型。但是，很多构象异构在较高的温度（例如室温）当中可以很快的自由转换，主要是它们之间的能量差别不大，室温足以提供这种异构体相互转化的能量。虽然他们在室温下可以相互转化，但是我们依然可以通过计算化学方法模拟得到他们的能量差，并且比较他们之间的相同和不同点。 2.过渡态的形象表示方法（马鞍点）：过渡态的力常数矩阵有且仅有一个小于0 的本征值（即将矩阵完成对角化之后，其对角线上的所有数值当中只有一个为负）。势能等值线曲线上，势能值是相等的。此图很像一幅山区地图，在两边陡峭的山间有一条小路，称为最小能途径，因为它是能量最低点的连线。在反应物区和产物区的最小能途径之间有一小的凸起区，称为势垒，势垒的顶点称为鞍点，此处的势能图呈马鞍形。沿最小能途径走向反应物区和产物区，势能均急剧下降；沿着最小能途径的垂直方向，则势能急剧上升。过渡态则处于马鞍的中心，如图： 3.过渡态的寻找方法： 可以使用逐点优化法或者估计一个可能接近的几何构型，进行优化。 4.反应速率常数的计算 当n=1 的时候，这个公式代表的结果表示单分子反应速率常数； 当n=2 的时候，这个公式代表的结果表示双分子反应速率常数。 5.单分子反应速率常数 如上述公式所示，取n=1， 式中， k B为波尔兹曼常数，其值为1.381*10?23 J/K ；h为普朗克常数，其值为6.626*10-34 J·s。 三、实验内容 1.打开电脑当中的G09W 软件，新建任务。 2.建设任务，进行计算方法（route section）、标题、分子所带电荷及自旋多重度、分子坐标的输入，然后保存为输入文件。 3.从本次实验开始，分子的左边逐渐比较难以书写，可以使用CHEMCRAFT 软件将几何构型画出，使用此软件获得该分子的坐标。 4.选择RUN 并保存输出文件的位置。 5.等待计算完成后，打开输出文件，分析所得到的数据。 6.可以使用CHEMCRAFT 软件读取OUT 文件，获得相关数据。 四、实验结果 1. 反式1,3-丁二烯和顺式1,3-丁二烯结构的优化 （1）反式1,3-丁二烯 输入信息： % Section: %MEM = 300MB Route section: #p b3lyp/6-31G** freq opt=z-matrix scfcon=7 optcyc=200 标题: fanshi 静电荷&自旋度: 0 1 分子坐标 6 6 1 R12 6 2 R23 1 A123 6 3 R34 2 A234 1 D1234 0 1 1 R15 2 A215 3 D3215 0 1 1 R16 2 A216 3 D3216 0 计算化学复习题 第一章 1.请列举计算化学的基本任务 答：几何结构优化，电子结构分析，频率计算，蛋白质的计算，电子和电荷分布的计算，势能面搜索，化学反应速率常数的计算，热力学计算。 2.量子力学、量子化学、分子力学、分子动力学模拟的英文 答：Quantum Mechanics Quantum Chemistry Molecular Mechanics Molecular Dynamics Modelling 3.计算化学的基本方法有哪些 答：（1）ab initio methods从头算方法：是量子力学非参数化分子轨道处理方法。它建立在非相对论近似、Born-oppenheimer近似、轨道近似的基础上，采用原子轨道线性组合和Hartree-Fock自洽场方法，方法中的全部积分均做精确的计算，不使用任何计算方法的任何实验资料。包括HF,MP2(MPX),DFT。 (2)Semi-empirical techniques半经验方法：应用来自于实验或半经验的近似值作为数学计算 模型的初始参数。 (3)Molecular mechanics 分子力学方法：是应用经典物理去解释和说明原子和分子的行为 （4）QM和MM的混合方法—QM/MM：QM/MM方法是将系统分成两个区域，对需了解详细化学过程的区域用量子力学（QM）方法处理，其他区域用分子力学（MM）方法处理。 4.简要描述计算化学的基本过程 答：构建分子结构模型，选择计算方法，几何结构优化，性质计算，结果分析。 第二章和第三章 5.分子力场方法中，请写出分子体系的势能的一般表达方式。 答：E FF=E str+E bend+E tor+E vdw+E el+E cross 6.分子力学的基本思想 答：在分子内部，化学键都有“自然”的键长值和键角值。分子要调整它的几何形状（构像），以使其键长值键角值尽可能接近自然值，同时也使非键作用处于最小的状态吗，给出原子核位置的最佳排布。 7.分子力学的基本假设 答：(1)Born-oppenheimer近似：原子核的运动和电子的运动可以看成是独立的。 (2)体系中原子和分子的运动服从经典力学，即服从牛顿运动定律而不是薛定谔方程。8.力场是什么？ 答：势能函数以及它的有关参数、常数和表达式通常称为力场。由于分子内部的作用力比较复杂，作用类型也较多；对于不同类型的体系作用力的情况也有差别。力场的完备与否决定计算的正确程度。 9.了解分子力学的主要应用和局限性。 答：应用：分子力学宜用于对大分子进行构象分析、研究与空间效应密切相关的有机反应机理、反应活性、有机物的稳定性及生物活性分子的构象与活性的关系。 局限性：当研究对象与所用的分子力学力场参数化基于的分子集合相差甚远时不宜使用，当然也不能用于人们感兴趣但没有足够多的实验数据的新类型的分子。对于化合物的电子结构、光谱性质、反应能力等涉及电子运动的研究，不能用分子力学的计算方法。 10.了解分子动力学的方法原理。了解常用的系综及应用： 一些计算化学相关的免费的在线数据库、分子结构库及工具 1 在线信息数据库部分 √ SDBS光谱数据库：http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi 简介：很好的有机化合物光谱数据库，包含六类光谱：EI-MS、FT-IR、H-NMR、C13-NMR、ESR、Raman。含3万余个化合物，其中以商业化学试剂为主，约2/3是6碳至16碳的化合物。数据大部分是其自行测定的，并不断添加。可以通过化合物、分子式、分子量、CAS/SDBS 注册号、元素组成、光谱峰值位置/强度方式搜索。 生物核磁共振数据库：http://bmrb.protein.osaka-u.ac.jp/deposit CRYSTAL程序基组数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/~mdt26/crystal.html √ 计算化学比较和基准数据库(CCCBDB)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html, 简介：此数据库包括各种量子化学方法、各种基组下对不同分子的各种属性的计算结果，也包含实验数据。可用来对比不同方法计算结果优劣，此数据库内容在不断增加。 √ 量化频率计算校正因子：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/vibscale.asp 简介：实际上就是CCCBDB的一个子页面，比较重要故单独列出。 IUPAC金属络合物稳定常数数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html, 注：需要付费，可免费下载试用版。 √ NIST化学数据库：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/chemistry 简介：是美国国家标准与技术研究院NIST的基于Web的物性数据库。输入分子查找条件，可获得分子量、CAS登记号、各种热力学数据、谱图等信息，部分分子包含3D结构。 RESP ESP charge DDataBase(REDDB)：https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/REDDB/index.php 简介：分子的RESP电荷的数据库 Uppsala Electron Density Server：http://eds.bmc.uu.se/eds 简介：用于评价蛋白质数据库中晶体结构电子密度。输入pdb ID（比如1cbs）进入后可以对各种内容做图。点击EDS Summary下面的Go按钮可以自动启动基于java的电子密度图可视化程序观看电子密度图，注意不要开启浏览器的弹出窗口过滤。 √ 上海有机所化学专业数据库：http://202.127.145.134/scdb/default.htm 简介：十分有用的数据库，免费注册。可获得分子的红外、质谱谱图、结构、物化性质、毒性、生物活性以及相关反应等。还包括中英互译、药品名称检索等功能。 √ EMSL基组数据库：https://https://www.360docs.net/doc/9815644771.html,/bse/portal 计算化学和计算机化学的区别在于计算化学是基于第一原理（first principle）为基本方法，通过计算来解决化学问题的一门学科。这里第一原理包括：量子力学，经典力学，统计力学等。 瑞典皇家科学院将1998年度诺贝尔化学奖予英国科学家波普尔（John A Pople）和美国科学家科恩（Walter Kohn）。其中John A Pople发展了量子化学计算方法，其中最著名的就是高斯（Gaussian）软件；Walter Kohn建立密度泛函理论。 从头算的三个基本近似是：非相对论近似、波恩-奥本海默（Born-Oppenheimer）近似、单电子近似或轨道近似。非相对论近似和单电子近似使得计算出的能量比体系的真实能量偏高，而波恩-奥本海默近似则使得计算出的能量比体系的真实能量偏低。随着原子序数增大，非相对论效应在总能量中占的比重上升，而相关效应（由单电子近似产生）的比例则相对下降。 计算方法：半经验方法am1，pm3；从头算方法HF；密度泛函方法DFT，包括b3lyp方法等；微扰方法mp2、mp3、mp4等；组态相关方法cis，cisd，casscf，fci。 在Hartree-Fock计算中，随着基组的增大最后计算的能量趋向一个极限值，该极限值称作Hatree-Fock极限或H-F极限。 密度泛函理论的概念起源于Thomas-Fermi模型，但直到Hohenberg-Kohn定理提出之后才有了坚实的理论依据。Hohenberg-Kohn第一定理指出体系的基态能量仅仅是电子密度的泛函。Hohenberg-Kohn第二定理证明了以基态密度为变量，将体系能量最小化之后就得到了基态能量。在Kohn-Sham DFT的框架中，最难处理的多体问题被简化成了一个没有相互作用的电子在有效势场中运动的问题。目前并没有精确求解混合交换－相关泛函（E XC）的方法。最简单的近似求解方法为局域密度近似(LDA)。LDA近似使用均匀电子气来计算体系的交换能（均匀电子气的交换能是可以精确求解的），而相关能部分则采用对自由电子气进行拟合的方法来处理。 相关能：微观粒子分为费米子和玻色子，其中费米子的波函数服从反对称条件，玻色子的波函数不服从反对称条件，电子属于费米子。在Hartree-Fock方程中，受保里原理限制，自旋相同电子不可能在空间的同一点出现，反映出每个电子周围有一个费米孔，但没有考虑到独立运动的两个自旋相反的电子也不可能在空间的同一点出现，这称作库仑孔，电子间的这种相互关系称为电子运动的瞬时相关性或动态相关作用。 MP一级微扰能对应Hartree-Fock能。因此，采用MP法校正相关能时，相关能校正起码应从MP2做起，而MP1不能修正相关能。 在HF模型下，通过组态相关（CI）的方法计算相关能。CIS仅包括单激发态的CI，CISD包含单激发和双激发的CI，FCI指全CI，包含全部激发。计算量按HF 高中化学计算题基本计算方法 当反应前后固体或液体的质量发生变化时或反应前后气体的压强、密度、物质的量、体积等发生变化时可用差量法计算。（1）体积差 [练习1] 常温下盛有20mL的NO2和NO组成的混合气体的大试管倒立在水中，充分反应后，剩余气体的体积为16mL气体，则原混合气体中，NO2和NO的体积分别是多少？ 若在上述大试管中缓缓通入O2，一段时间后，试管内残留2mL气体，则通入O2体积可能为多少mL？ 【解答】 （2）质量差 [练习2] 将10.000g氯化钠、溴化钾和氯化钙的混合物溶于水中，通入氯气充分反应，然后把溶液蒸干并灼烧（高温高压），灼烧后残留物的质量为9.813g。若将此残留物再溶于水并加入足量的碳酸钠溶液，所得的沉淀经干燥后质量为0.721g，求原混合物中各化合物的质量。 【解答】 【练习3】将一定量的Na投入246gt℃时的水中，得到t℃时312g饱和NaOH溶液，计算t℃时NaOH的溶解度。 【解答】 （3）其他差值 [练习4] 在一定条件下，NO跟NH3可以发生反应生成N2和H2O。现有NO和NH3的混合物1.2mol，充分反应后所得产物中，若经还原得到的N2比经氧化得到的N2多1.4g。（1）写出反应的化学方程式. （2）若以上反应进行完全，试计算原反应混合物中NO与NH3的物质的量各是多少？ 【解答】 2．守恒法 （1）质量守恒包含两项内容：①质量守恒定律，②反应前后某原子的质量不变。 [练习1] 密度为1.1g/cm3的盐酸溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，直到沉淀完全为止。已知沉淀的质量和原盐酸的质量相等，求原盐酸的物质的量浓度。 【解答】本题的分析方法如下，即可将AgCl的式量看做原盐酸的质量。 计算化学及其应用 摘要：随着计算化学方法不断完善和计算机技术迅猛发展，计算化学在化学研究中占有越来越重要的地位。本文着重介绍了从头算方法，MΦller Plemet{MP)方法，密度泛函理论等计算方法的特点，并论述了计算化学的应用和前景，以及由计算化学带来的深远影响。 关键词：计算化学；量子化学，计算方法，应用 计算化学（computational chemistry）是理论化学的一个分支。计算化学的主要目标是利用有效的数学近似以及电脑程序计算分子的性质（例如总能量，偶极矩，四极矩，振动频率，反应活性等）并用以解释一些具体的化学问题。 理论化学泛指采用数学方法来表述化学问题，而计算化学作为理论化学的一个分支，常特指那些可以用电脑程序实现的数学方法。计算化学并不追求完美无缺或者分毫不差，因为只有很少的化学体系可以进行精确计算。不过，几乎所有种类的化学问题都可以并且已经采用近似的算法来表述。理论上讲，对任何分子都可以采用相当精确的理论方法进行计算。很多计算软件中也已经包括了这些精确的方法，但由于这些方法的计算量随电子数的增加成指数或更快的速度增长，所以他们只能应用于很小的分子。对更大的体系，往往需要采取其他一些更大程度近似的方法，以在计算量和结果的精确度之间寻求平衡。 计算化学的主要有从头算方法，MΦller Plemet{MP)方法，密度泛函理论等。 从头算方法(Ab initio methods)[1]，是指基于量子力学理论的，完全由理论推导而得，不使用基本物理常数和原子量以外的实验数据、以及经验或者半经验参数的求解薛定谔方程的方法。大多数情况下这些第一原理方法包括一定的近似，而这些近似常由基本数学推导产生，例如换用更简单的函数形式或采用近似的积分方法。大多数从头算方法都使用波恩-奥本海默近似，将电子运动和原子核运动分离以简化薛定谔方程。计算经常分两个步骤进行：(1)电子结构计算，(2)化学动力学计算。 MΦller Plemet{MP)方法[2]，是一种以Hartree-Fock波函数为微扰波函数的处理原子和分子体系的微扰理论方法，亦称对称性匹配的微扰方法。所谓对称性匹配是指在微扰展开中要考虑波函数的反对称化，也就是考虑了Pauli原理。由于考虑了电子相关作用，可以准确地计算分子聚集体中的弱相互作用能，因此，MP方法常被用于研究含氢键的复合体系和稀有气体元素小分子复合体系。对于一些生物分子复合物现在也已能够得到比较精确的稳定化能，尤其是一些小的超 计算化学及其在生物大分子研究中的应用 摘要：生物分子动态模拟技术是运用计算机对生物大分子的结构、功能、质子 运动轨迹以及生物分子间的相互作用进行预测,是研究生物分子结构和功能的重要手段。本文综述了近年来报道的研究生物大分子体系的量子化学计算方法(HF、MP、DFT等),简单介绍分子动态模拟技术在生物大分子研究中的应用和研究进展,分析了目前存在的问题,并展望了该领域的研究前景。 关键词：生物大分子；计算化学；分子动态模拟 引言 理论与计算化学是一门应用量子力学和统计力学研究化学问题的化学分支学科。以1998年沃尔特·库恩(Walter Kohn)和约翰·波普尔(John Pople)获得诺贝尔化学奖为标志,化学这一传统实验科学进一步走向严密科学的趋势越加明朗。理论与计算化学在其中的重要作用,也愈加为人们所重视。作为一门独立的学科，它和物理化学、化学物理、分子物理、生物物理、计算科学等相关学科有很强的交叉和渗透。理论化学的重要性在于，它研究的是化学学科最核心和普遍的规律。 大分子体系的理论计算一直是具有挑战性的研究领域,尤其是生物大分子体系的理论研究具有重要意义。由于量子化学可以在分子、电子水平上对体系进行精细的理论研究,是其它理论研究方法所难以替代的。因此要深入理解有关酶的催化作用、基因的复制与突变、药物与受体之间的识别与结合过程及作用方式等,都很有必要运用量子化学的方法对这些生物大分子体系进行研究。毫无疑问,这种研究可以帮助人们有目的地调控酶的催化作用,甚至可以有目的地修饰酶的结构、设计并合成人工酶；可以揭示遗传与变异的奥秘,进而调控基因的复制与突变,使之造福于人类；可以根据药物与受体的结合过程和作用特点设计高效低毒的新药,等等。可见运用量子化学的手段来研究生命现象是十分有意义的。 随着理论的发展与计算机技术的提高,目前量子化学计算方法和计算程序已能对由几个甚至几十个原子组成的中小分子的性质进行十分精确的理论研究。特别是分子的总能量,许多计算方法(如MP、DFT、QCISD等方法)的计算结果都能与精确实验结果很好地吻合。J.A.Pople小组创建的Gaussian-1(G1)、Gaussian-2(G2)、G2(MP2)和G2(MP3)理论,其能量方面的计算值与精确实验结果的差异在2kcal/mol范围以内,而所需的计算机资源相对较小,计算结果甚至可以用来评判有关实验测定结果的可靠性。然而,到目前为止,还没有一种成熟的理论和普遍可接受的计算程序用于对由数以千计乃至数以万计个原子组成的大分子体系(如核酸、蛋白质和固体材料等)进行量子化学计算研究。这主要是由于计算量与分子大小呈指数(电子数的3次方或更高)关系。因此,大分子体系的量子化学计算方法的研究便成为当今计算化学领域中极具挑战性的研究热点之一。 1.计算化学方法与应用 1.1 Abinitio Hartree-Fock (HF) SCF方法 从头算法在上个世纪70年代被逐渐开展,是求解多电子体系问题的量子理论 1计算化学概念及发展 对于计算化学这门学科包括哪些内容，国内外不同的 学者有着不同的理解和说法，但从相关的刊物，丛书内容可以看出他们一致显示了计算化学的主线，就是用第一性原理为基本方法，通过计算来解决化学学科的核心问题. 1998年，诺贝尔化学奖颁给了美国科学家Kohn 和英 国科学家Pople.他们的成果及其获奖对整个化学学科是一个标志性的事件.瑞典皇家科学院在颁奖公报中说:量子化学已经发展成为广大化学家使用的工具，他将化学带入一个新时代，化学不再是纯实验科学.20世纪90年代快结束是我们看到化学理论和计算的研究有了很大的发展，其结果使整个化学正经历着一场革命性的变化，这一变化的核心是化学界对计算化学学科地位的重新认识，宣告了化学的三大支柱(实验，形式理论和计算)的时代已经来临，计算化学融形式与计算于一身，成为创造科学概念的新途径. 随着化学理论的发展，化学计算(大型程序化)的发展，特别是计算机性能的迅猛发展，计算化学实验作为集理论与计算化学于一身的一门新课程，其应运而生的时机已经成熟，它不需要传统化学实验的仪器，设备，试剂和药品，是纯粹的电脑模拟，建立在理论的演绎思维的基础上，通过对涵盖若干公理的一个系统方程的求解，解决化学的所有问题，它不仅可以独立地促进化学学科的发展，其对传统化学实验的指导与结合，更会起到事半功倍的作用. 我们凭什么相信计算?什么是计算所依据的”第一原理”呢?尽管人们依然认定科学理论最后肯定离不开实验的检验，但是，当今人们已经不再把实验当作科学新思想，新概念的唯一来源.第一原理具有公理结构，从很少几条公理假设出发，经过数学和逻辑演绎而得到关于物质的形式理论体系，再从形式理论出发利用物理假设出发，利用物理模型近似，二次形式化和计算，得到理论预计值，最后在再去 与实验结果核对.结果，以量子力学，统计力学为核心的第一原理已经在最近100年来经受了各种领域实验事实的检验.量子力学，统计学所经受实验检验的程度之深，领域之广是任何自然科学学科中其他理论所远远不能相比的，所以，以物质世界为对象的计算化学必然要尽可能地依据第一原理，凭第一原理来处理物理模型，这样的计算结果人们才会相信. 计算化学的目的在于理解，预言和发现新的化学现象及其物理本质.世界上无论哪个化学物质都是由电子和不同电荷的原子核组成的.物质世界的”统一性”就在于此，所以科学家对”统一性”的追求并不是主观的臆想，而是在实践中不断修正，不断接近和符合客观实际的结果.20世纪物理学和化学的最大成功之处就在于此.理论化学就是化学领域的第一原理.科学理论具有强大的预见能力，它能动地启发我们获得科学的新思想，新概念，这种强大的预见能力远远超出人们的想象. 2Gaussian 程序 化学计算的宗旨是，在运用第一原理的时候，选用适当 的模型才能执行计算.这里必须强调，物理模型比数学模型重要得多，只有在暂时无法构筑物理模型的场合才不得已采用数学模型.目前有许多很好的计算化学的程序，Gaussian 程序是一个最普及的程序，它最早的版本是1970年的 Gaussian70，最新的版本是Gaussian09，它可以进行各种类 型的从头算，半经验和密度泛函(DFT)计算，而且有PC 机的版本，很容易使用. Gaussian 程序可以预言分子和化学反应的许多性质，如 分子能量和结构，电子密度分布，热力学性质，振动频率，红外和拉曼光谱，NMR 化学位移，极化率和静电势等. 3GaussianView GaussianView 是专为Gaussian 用户开发，帮助建立输 浅议计算化学的发展、优势及应用 石 磊 （贵州大学 化学与化工学院，贵州贵阳 550025） 摘要：随着计算机科学及量子化学计算的迅猛发展，计算机已成为所有分支领域化学家的必备工具，量子化学已经发 展成为广大化学家的使用工具，它将化学带入一个新时代，化学不再是纯实验科学.本文对计算化学发展的历程，宗旨和目的，以及所用计算软件与分子模型计算应用，做一简要论述，希望能为对计算化学感兴趣的朋友提供帮助，同时希望不了解计算化学的朋友对此方法有重新的认识. 关键词：计算化学；第一性原理；Gaussian 程序；GaussianView 程序；模型构建；几何优化中图分类号：O6-1 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－２６０Ｘ（2012）01-0085-02 Vol.28No.1 Jan.2012 第28卷第1期（下） 2012年1月赤峰学院学报（自然科学版）Journal of Chifeng University （Natural Science Edition ）８５－－化学计算方法与技巧
计算化学论文综述上交版
《计算化学》教学大纲
计算化学在化学中的应用
计算化学
计算化学复习题
一些计算化学相关的免费的在线数据库、分子结构库及工具
计算化学
(完整版)高中化学计算题基本计算方法
计算化学及其应用
计算化学在生物大分子研究中的应用
计算化学的发展、优势及应用