分子图形软件——结构可视
-
化学结构可采用多种表示方法。
分子的二维平面结构、
< br>三维空间结构和分子表面结构等表示
法都属于化学结构的可视化表示方法，
它们使用计算机图形技术直观、
形象地表示分子结构。
化学结构的可视化表示采用了大量计算机图形学的技术，
现已发展成为一门新兴
的边缘学科
——
分子图形学。
分子图形
学采用计算机图形技术处理分子结构的显示和操作。
分子建模技
术是分子图形学的一个重要的分支，
它包括三维分子结构的构建、
操作及其物理化学性质的
表示，
任何一个分子建模软件都需要
以分子图形作为交互界面。
分子图形学为化学工作者的
研究工作
提供了很大的方便，
也对深入认识化合物的结构和化学反应的本质带来了可能，
尤
其对于复杂的生物大分子更是如此。
分子图形
学是物理化学、
有机化学、
生物化学和医药化
< br>学等基础研究及技术开发的常用研究工具。
现今许多公司开发了速度快、
图形质量高、
功能
强、价格低且具有友好用户界
面的分子图形软件。
化学结构的表示
任何一门科学都具有
自己的表述语言，
化学学科也不例外。
原子和分子是化学研究的
主要对
象，而原子和分子又是不可见的微观物体，目前人类发现的化学物质已经超过
2300
万种以
上，科学和有效的化学结构
表示是化学家面临的重要的问题。化学结构的表示有：命名法、
线型编码法、二维结构、
三维结构、
表面结构等方法。化合物结构的可视化表示具有表示
简
单、
直观和容易记忆的优点，
因此化
学物质结构图
（结构式）
常作为化学家的共同表述语言。
随着化学研究的深入，
大多数化学物质的结构已经清楚，
描述分子最好、
最准确的方法就是
绘制分子结构式。
分子结构的绘制即是化学教育的重要内容，也是化学研究的重要工具。
化学结构的表示要具体说明组成分子的原子数目、
原子种类、
各原子间的相对位置和连接性，
这些化
学结构信息可以使用图形方式表示，
也可使用结构代码的命名法表示。
< br>化学结构的表
示应该是准确、简洁和单义的，并且可以方便地进行计算机的存储、
检索和显示。
由于化合物有很多同
分异构体，
使用分子式无法准确地表示其结构。
无机和有机化合
物采用
系统的命名法是
IUPAC<
/p>
（
International Union of Pure
and Applied Chemistry
）法，它给化合物
定义唯一的名称，但其表达冗长、复杂且难以记忆。为了适应计算机检索的要求，
有关
科学
工作者正在大力研究和设计化学结构信息的表示方法。
化合
物结构线性代码是采用线性顺序
数字、
字母的字符串表示化学物
结构，
对线型编码已开展了大量研究工作，
制定了许多线型
编码方法，例如
WLN
（
< br>Wiswesser
Line
Nation
）法、
ROSDAL
（
Representation
of
Organic
Structure
）
、
< br>SLN
（
Sybyl
Line
Notation
）法、
SMILES
（
Simplified
Molecular
Input
Line
Entry
Specif
ication
）法等。目前
WLN
命名法已近于过时。
SMILES
是一
种应用广泛的相当重要的
表示法，它可以将复杂的有机结构以字符串方式表示，已经广泛
使用于结构数据库搜索中。
许多著名的化学结构检索数据库都可使用
SMILES
字符串进行检索。
虽然线型编码可用于化学数据库的输入、
存储和检索，
但线性结构代码缺少直观性，
需要专
门学习其编
码规则。许多用户进行化学结构检索时，更愿意使用二维化学结构的输入方式。
使用二维
图形表示化学结构是化学家最常用的方式之一，
这些结构图形形象地代表了分子模
型，使得分子表示更直观。在二维结构图形中，原子以元素符号表示，以线条表示化学键，
然而二维化学结构只能简单地表示分子中化学键的拓扑结构。
三维化
学结构的表示还需要分
子中原子在三维空间的位置信息，
它可形
象、
逼真地表示分子的真正结构。
如果在分子的表
面增加了更复杂的分子性质信息（例如静电势等）
，则化学结构可以使用分子
三维表面结构
图形表示。图
8-1
是苯基丙氨酸（
phenylalanine
< br>）的各种化学结构表示。
表面结构
三维结构
二维结构
WLN: VQYZ1R
ROSDAL: 1
O
-2=3
O
, 2-4-5 N,4-6-7=-12-7
线型编码法
SMILES: NC(Cc1ccccc1)C(O)=O
SLN:
C[1]H:CH:CH:CH:CH:C(:@1)CH2CH(NH2)C(=O)OH
IUPAC:
2-amino-3-phenylpropanoic acid
Formula:
C9H11NO2, C6H5CH2CH(NH2)CO2H
命名法
Systematic
name: phenylalanine
图
8-1
苯基丙氨酸（
phenylalanine
）的各种化学结构表
示
二维化学结构的表示和可视化
化学家
绘制化学结构已经有近百年的历史。
现今化学结构图不仅可在纸张上绘制，
也可使用
计算机软件绘制。二维结构是典型的图形方式：以节点代表原子，<
/p>
以边代表化学键。由于二
进制的计算机无法直接处理由计算机软件
绘制的结构图形，需要对化学结构图形进行转换，
建立与分子结构对应的计算机内部表达
方式。
分子图形常以矩阵方式表示，
分子中不同的原
子和成键类型可使用不同形式的矩阵表示：连接矩阵、距离矩阵、关联矩阵、成键矩阵、键
-
电子矩阵。
例如，
苯
基丙氨酸的二维结构图
（见图
8-2
）
的成键可使用连接矩阵表示，
表
8-1
是苯基丙氨酸成键连接表，
成键连接表可表示分子中原子连接成键的方式，
其中第一行和第
一列代表分子中原子（带编号）
，表中数值
“0”
代表行原子与列原子不成键，数值
“1”
代表行
原子与列原子成单键，数值
“2”
代表行原子与列原子成双键。使用连接矩阵表示分子结构的
优点是其结构信息
的表示容易在计算机上实现。
图
8-2
苯基丙氨酸（
phenylalanine
）的二维化学结构表
示
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
O10
O11
O12
C1
0
1
0
0
0
2
0
0
0
0
0
0
C2
1
0
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
C3
0
2
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
C4
0
0
1
0
2
0
0
0
0
0
0
0
C5
0
0
0
2
0
1
0
0
0
0
0
0
C6
2
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
C7
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
C8
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
C9
0
0
0
0
0
0
0
1
0
2
0
0
O10
0
0
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
O11
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
O12
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
表
8-1
苯基丙氨酸成键连接表
二维化学结构图形除了可以在化学数据库检索中使用外，
还大量地使用在科
技论文编印和专
业幻灯片的制作中。最常用的绘制二维化学结构的软件有：
ChemDraw
、
ChemWindows
、
ChemSketch
、
< br>ISIS/Draw
等。这些软件具有各自的特色，
Ch
emDraw
是
ChemOffice
的重要组
件之一，功能强大。
ISIS/Draw
是免费且通用很强的二维分子图形绘制软件。
三维化学结构的表示和可视化
二维化学结构描述了分子中原子的连接，
三维化学结构则是描述分子
中原子在三维空间的排
列位置。
因而，
三维化学结构表示明显地比二维结构表示更接近分子的真实情况。
在不同的
条件上，
分子常具有完全不同的几何构型，
这些同分
异构体表现出不同的性质。
不同几何构
型的三维分子结构对深入
的化学研究可能产生很大的影响。
在计算分子性质、
分子可视化
和
定量构效研究等方面，三维化学结构表示就更为有用。
使用
X
射线
晶体学、电子衍射、
NMR
、
IR
和微波光谱等实验方法可在一定的化学或物理条
件下观察分子。
使用计算机程序也可将二维分子的拓扑信息表示转换成三维结构信息。
基本
的分子三维表示法有坐标表和距离矩阵。分子的原子空间排列可使用直角坐标和内
坐标（
Z-
矩阵）来描述。表
8-2
是苯基丙氨酸原子直角坐标表（不带氢原子）
。表
8-3
是苯基
丙氨
酸距离矩阵表，
它与成键矩阵表类似，
但表中数值是两个原子间的距离，
包括成键和非成键
原子对
。
C1
C2
C3
C4
X
-3.7325
-3.7325
-2.4855
-1.2384
Y
0.0038
-1.4362
-2.1563
-1.4362
Z
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
C5
C6
C7
C8
C9
O10
O11
N12
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
O10
O11
N12
C1
0.00
1.44
2.49
2.88
2.49
1.44
3.81
4.98
6.26
6.58
7.47
5.18
-1.2384
-2.4855
0.0043
1.2470
2.4898
2.4898
3.7325
1.2470
C2
0.00
1.44
2.49
2.88
2.49
4.32
5.18
6.59
7.19
7.60
4.98
C3
0.00
1.44
2.49
2.88
3.81
4.31
5.75
6.58
6.58
3.80
C4
0.00
1.44
2.49
2.49
2.87
4.31
5.18
5.18
2.49
C5
0.00
1.44
1.44
2.49
3.80
4.31
4.97
2.87
0.0038
0.7239
0.7212
0.0038
0.7212
2.1563
0.0038
-1.4311
C6
0.00
2.49
3.80
4.98
5.18
6.26
4.31
C7
0.00
1.43
2.49
2.87
3.80
2.49
C8
0.00
1.44
2.49
2.49
1.44
C9
0.00
1.44
1.43
2.49
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
O10
0.00
2.49
3.80
O11
0.00
2.87
N12
0.00
表
8-2
不带氢原子的苯基丙氨酸原子直角坐标表
表
8-3
苯基丙氨酸距离矩阵表
三维化学结构的文件中存储了分子中各原子的坐标、
成键连接表等信息。<
/p>
三维化学结构文件
的格式很多。
MOL<
/p>
是一种典型的化学
MIME
文件格式，<
/p>
最先是由
MDL
公司
（
MDL Information
Systems I
nc.
）定义使用，现已成为化学绘图软件和网络化学分子结构出版的标准文件格式，<
/p>
支持
MOL
文
件格式的化学软件很多。
MOL
文件记录了分子结构的原子坐标
、
成键原子连接
和其他结构化学信息，
它以
ASCII
文本格式保存。图
8-3
苯基丙氨酸
（不带氢原子）的
MDL
MOL
格式文件。图的第
1
列为行编号。第
1~3
行为标题部分。第
4
行为计数部分，第一个
数值
< br>“12”
代表原子数目，第二个数值
“12”
代表成键数目。第
5~16
行为原子坐标和原子种
类
部分。第
17~28
行为成键部分，
第
1
、
2
列代
表原子编号，第
3
列代表键级，例如在第
27
行中，
“10”
代表编号为
10
的氧原子，
“9”
代表编号为
9
的碳原子，
“2”<
/p>
代表
C-O
键的键级为
< br>2
（双键）
。第
29~30
行为性质部分。
图
8-3
苯基丙氨酸（不带氢原子）的
MDL MOL
文件
三维
化学结构能真实、
有效地表示分子空间结构，
它具有多种显示模
式，
其显示图形可参见
第九章的
DS
ViewerPro
的分子模型的显示部分。以下是常用的显示模式：
< br>
（
1
）线状表示法（
Line
）是三维分子结构显示最简单的一种
，用定长的直线表示化学键，
直线的交点为原子。
这种显示方法
只突出了分子的骨架，
类似于二维化学结构的空间连接关
系，缺
少立体感。
（
2
）棒状表示法（
Stick
）是
从线状表示方法发展而来的，它使用较粗的圆棒表示化学键，
棒与棒的交接处表示原子，
已经具有空间立体感。
（
3
）球棒表示法（
Ball and Stic
k
）使用圆球表示原子，连接圆球的化学键用圆棒表示。这是
最
常用的分子结构表示方法之一。
不同元素的原子以不同颜色区分，
圆球大小可按原子半径
的比例显示。
（
4
）电子
云空间填充表示法（
Space
Fill
）使用原子范德华半径的圆球来表示原子，它可体
现分子中原子的拥挤程度和分子体
积，
更接近分子的实际形状，
更容易理解分子的空间结构。
该表示法首次由
Corey
，
Pauling
和
Koltun
使用，故又称为
CPK
表示法。
三维化学结构显示的软件很多。
有的
只具有显示功能，
例如：
ACD/
3D
Viewer
、
RasMol
、
Chime
等。但大部分的分子图形软件除了显示功能外，还可以进行
分子结构绘制和与建模，例如，
Chem3D
、
HyperChem
、
DS
ViewerPro
、
Alchemy 2000
等。这些软件都是功能强大的优秀分子
图形软件，还能实现绘制的
2D
结构与
3D
结构的互相转换。其中以
DS
ViewerPro
的显示
功能最佳，
Chem3D
的综合功能最全面，
Hy
perChem
的建模和计算功能最强。
本书第九章将
介绍基于
Windows
平台的
DS ViewerPro
、<
/p>
Chem3D
、
HyperChem
软件的使用。
大分子化学结构的表示和可视化
大分
子一般指带有数千个以上原子的分子。例如，蛋白质、多肽、核苷、多糖。大分子通常
是
由一系列的小基元构建而成的。
在生物体内蛋白质由一个或多个链状氨基酸构成。
蛋白质
信息由原子、
一级结构、
二级结构和三级结构等四部分组成，
它们需要使用特别的方法表示。
（
1
）
原子信息
标准的三维坐
标信息，
它与小分子的表示相同，
使用坐标表和距离矩阵存储<
/p>
信息。
（<
/p>
2
）
一级结构信息
也称为顺序信息，
蛋白质是由于多个氨基酸按一定顺序串接
生成了链状
结构。顺序信息以一列的标准的氨基酸缩写表示，例如以三个字母缩写氨基酸
顺序：
Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-
Gly-Lys
，这些一维信息能以字符串的形式存储在计算机
中。
（
3
）
二级结构信息
表示多个氨基酸串接的三维空间构型，
主要有：
alpha
-helices
（
α
螺旋）
、
Beta sheets
（
< br>β
折叠）
、
Turns
（翻转）几种形式。
（
4
）
三级结构信息
表示氨基酸的可塑长链在三维空间的折叠方式，
它通
常来源于坐标信息，
但受多种性质的影响。
蛋白质分子或复杂的生命大分子体系所含原子数目很多，
除了采用与简单分子相同的线状显
示模式外，也常用带状（
Ribbon
）和管状（
Tube
）显示模式。尽管省略分子结构的许多细节
信息，
但
带状显示可充分表现分子中的螺旋、
折叠、无规律卷曲及三级结构的信息。带状显
示又可分为线性带状（
Ribbon
Lines
）
、薄带状（
Thin
Ribbons
）和厚带状（
Thick
Ribbons
）等。
图
8-4
是
HIV-1 Protea
se
（蛋白酶）的带状（
Ribbon
）显示图。图
8-5
是
HIV-1 Protease
（蛋
白酶）的管状（
Tube
）显示图。图
8-6
是
HIV-1 Protease
（蛋
白酶）的示意（
Schematic
）显
示图，它将
α
螺旋表示成实心圆柱体（
Cylinder
）的螺旋，
β
折叠
表示成实体箭头，有时也
将其称为动画（
Cartoon
）显示。这些显示模式对识别如蛋白质中折叠的模式和三级结构信
息都
是十分有用的。
图
8-4 HIV-1 Prote
ase
（蛋白酶）的带状（
Ribbon
）显示图
图
8-5 HIV-1 Prote
ase
（蛋白酶）的管状（
Tube
）
显示图
图
8-6 HIV-1 Prote
ase
（蛋白酶）的示意（
Schematic
）显示图
最通用的蛋白质
文件格式是
PDB
文件，
PDB
是蛋白质结构数据库（
Brookhaven
Protein
Data
Bank
）专用设计存储蛋白质的各种性质的文件格式。图
8-7
是
HIV-1 Protea
se
（蛋白酶）的
PDF
文件的示意图
，
为了减少版面省略了部分相同的类型。
PDB
文件记录的信息详细且周全，
它包括标题、一级结构、二级结构、坐标、连接表
等。
HEADER
表示标题（包括
PD
B
ID
）
；
COMPND
表示蛋白质名；
AUTHOR
表示作者姓名；
REVDAT
表示发表日期；
JRNL
表示发表数
据的文献期刊；
REMARK
表示注释，它带有参考文献和实验条件的说明；
< br>SEQRES
表示一级
结构的残基序列信息；二级结构信
息以关键词
HELIX
、
SHEET<
/p>
、
TURN
表示；
ATOM
表示原子
坐标，它通过标准格式进行排序；
HETATM
则是表示
“
非标准
”
原子的坐标；
FORMUL
表示分
子式；
CRYST
、
ORIGX
、
SCALE
分别表示晶胞参数和坐标转换；
CONECT
< br>表示原子连接关系；
TER
表示链状结构的结束；
MASTER
表示则表示控制整个文件特殊记录；
END
表示结束标记。
图
8-7
HIV-1 Protease
（蛋白酶）的
PDF
文件的示意图
分子表面的显示
< br>分子的三维化学结构是描述化合物的化学和物理性质的基础，
但是它只能表示分子
的三维骨
架，而无法表示分子真实的空间状况。在量子化学中，构成分子的原子是原子核
（质子和中
子）和电子组成的，电子在空间以
“
电子云
”
形式分布，电子的分布对分子的相互作用和分
子
的性质具有显著的影响。
分子表面的表示源于扫描隧道电子显
微镜对分子外形的观察，
基本
上代表分子的真实形状。
分子表面的表示和计算对于分子的稳定性、
分子间的相互作用、
化
学反应、
分子性质以及分子三维结构的预测都
起着十分重要的作用。
在蛋白质三维结构预测
中，
二级结构或三级结构的结合方式，
对于建立具有蛋白质天然构象的合理模型是
至关重要
的。目前，
科学家已提出了不同的模型和算法用来表示
、
计算和分析分子表面和形状，
进而
表
示蛋白质分子疏水表面，计算分子表面静电势，并广泛地应用于对接（
Docking<
/p>
）问题和
蛋白质折叠（
Folding<
/p>
）问题的处理，再结合相应的计算可显示表面的静电荷。
分子表面显示可用于表示分子轨道、
电子密度、
范德华半径等。
分子表面的图形显示模式主
要有网格状、
立体状和半透明等三种。
目前已经
提出多种分子表面的定义，
最主要的定义类
型有：
范德华表面
（
van der Waals Sur
face
）
、
Connolly
表面和溶剂可及表面
（
Solvent-
Accessible
Surface
）等。范德华表面是表
示原子的范德华半径堆积形成的表面。
Connolly
表面是
一个通
过优化得到的平滑的表面。溶剂可及表面则是表示假想的溶剂分子球沿范德华表面
运动时，
其球心的运动轨迹所得到的表面。图
8-8
是苯基丙氨酸的溶剂可及表面网格图。图
8-9
是
苯基丙氨酸的溶剂可及表面
的立体图。
图
8-10
是苯基丙氨酸的范德华表面立体图。
以不同
颜色表
示静电荷。图
8-1
是苯基丙氨酸的
范德华表面半透明图。
图
8-8
苯基丙氨酸的溶剂可及表面网格图
图
8-9
苯基丙氨酸的溶剂可及表面立体图
图
8-10
苯基丙氨酸的范德华表面立体图
化学结构的网络表示
随着
Internet
普及和
Web
的广泛应用，人们对网络的要求也不断提高，化学结构的网络
表示就显现出其重要性
。基于
Web
的分子结构模拟技术
，主要包括虚拟语言和插件技术，
在浏览器界面描述和显示物质的三维化学结构，
它们具有生动、
形象、
直观和可操作等优点，
可将复杂的化学结构以
“
虚拟现实
”
的形式表示出来。
接近于
“
虚拟实景
”
的分子结构模拟
具有
可操纵和交互性强的特点，
能改变分子结构的形状和颜色的
表现形式，
也可以进行旋转、
缩
放、平
移和变动视角等实时操作，在化学的教学和科研中可发挥重要的帮助作用。
目前，许
多三维分子模型设计软件的功能不断地改进和提高，
不少公司推出其
支持
Web
浏览器的三
维分子模型插件。
1
．
VRML
虚拟现实（
Virtual Rea
lity
）技术使用计算机逼真地模拟人的视、听、触等行为，它已在工程
设计、
军事仿真、
医学技术和电子游戏等领域得到广
泛应用。
虚拟现实技术不仅可真实地显
示物体的图像，
还可制造一组虚拟物体的环境，
人们可在想象的虚拟世界中通过触觉、<
/p>
感觉
和听觉感受到大量仿真信息，
并及时
做出响应和反馈。
虚拟现实技术能够逼真地描述微观世
界，
它具有身临其境的感觉，
增加了对复杂问题的理解的直观性和洞察力
。
虚拟现实技术为
进一步研究化学物质的本质提供了极为重要的
工具，也将成为网络多媒体发展的主流之一。
分子图形学的最新发展是可视化技术与虚拟
现实技术的结合。
虚拟现实技术与传统的图形学
技术最大的不同
在于：
它是动态地传递信息，
使人十分清楚地感受到所处的环境
，
具有身临
其境的感觉。
在化学方面应用虚拟现实技术的时间不长，
< br>但已经展现出巨大的活力。
VRML
（
< br>Virtual Reality
Modeling
Language
）是一种基于
Web
的虚拟现实建模语言，它可描述三维物体及其行为，<
/p>
以构建出三维虚拟空间。
VRML
文件通
过超链接指向新的
VRML
文件，将
普通的三维世界扩
展到动态的
“
虚拟现
实
”
空间。
化学结构的
VRML
表达是虚拟现实技术在化学中的主要应用之
一
。观看
VRML
格式的分子结构，
可在屏幕上以不同角度观察对象，也能以其中的分子中
某一个原子为观察出发点。
VRML
可以用于创建原子轨道、
分子轨道
、
分子结构、
晶体结构、
实验设备、虚
拟实验室和模拟反应过程等。
VR
ML
语言类似于
HTML
语言，但比较
费解。使用文本编辑器编写
VRML
文件，十分麻烦，
使用
VRML
的专用工具可使编写更容易些。<
/p>
最常用方法是使用格式转换程序将已有图形文件
转换成
VRML
文件。在
Internet
上有专门网站（
VRML Creator for Chemical S
tructures
）
，提供
三维化学
结构
VRML
创建和转换的在线服务。使用
ViewerPro
程序可方便地将多数三维分
子模型格式另存为
VRML
World
文件格式（以
wrl
为扩展名）
。与其他三维分子图形文件相
比
较，
VRML
三维分子图形文件具有文件小、适合于在网络传输的优点。
要显示
VRML
文件必须安装浏览器插件或使用专用的浏览器，
常用的浏览器插件有
Microsoft
VRML 2.0
Viewer
，它是基于
Intervista
Software
的
WorldView
2.0
开发的。
Cosmo
Player
是另
一个著名的
VRML
浏览器插件。
图
8-11
是
MS VRML
Viewer
插件显示苯基丙氨酸的分子结
构，在浏览器显示
窗口的左部垂直工具栏上有
6
个工
具图标，
“Walk”
可以缩放分子模型并
使分子沿左、
右方向连续转动，
“Pan”
可实现分子模型在各个方向平移，
“Turn”
可实现
分子模
沿各个方向旋转，
“Roll”
可使分子沿
Z
轴方向旋转。
“Goto
”
可以将分子模型某些特殊部分
（如
原
子或键）
放大显示，
“Study”
可
在
“Goto”
选择部分的各个方向进行研究。
在浏览器的下部水
平工具栏带有
4
个工具图标，用来实现特定的行动及从以前定义的位置观看
空间，
“Zoom
Out”
可显示整
个模型的全貌，
“Straighten
Up”
可设置垂直向上的重新定位，
“View”
可观看各
个观察点，
“Restore”
可恢复
模型的原先位置。在
VRML
显示
窗口点击鼠标右键可弹出功能
菜单，它具有
Viewpoint
s
、
Graphics
、
Speed
、
Movement
、
Show Navigation Bar
和
Options
等
选项。
图
8-11 MS VRML Viewer
插件显示苯基丙氨酸的分子模型
2
．
Chime
Pro
插件
Chime
是由
MDL
公司开发的功能强大的优秀浏览器插件，
目前其最高版本是
Chime26 SP5
。
Chime
能直接在
Web
页面上模拟三维分子模型结构，
显示分子表面图形、
分子性质图形
（如
静电势等）
和分子轨道图等，
还可显示各种光谱图形。
Chime
的使用十分简便，
只要在
HTML
文件中插入有关
“embed”
语句，就可实时地在
Web
页面中显示的分子结构，进行旋转、平
移和缩放等交互操作，并将分子模型存
储供其它程序使用。
在
Chime
显示窗口点击鼠标右键，
可弹出功能菜
单，
它具有
File
、
Edit
、
2D
（
3D
）
Renderi
ng
、
Animation
、
Rotation
、
Display
、
Options
、
Co
lor
、
Sculpt Mode
、<
/p>
Select
和
Mouse
选项，通过功
能菜单可以改变分子显示特性。如果想通过
HTML
交互地触发事件或动作，可使用
Chime
和
JavaScript
结合的技术。使用鼠
标的左右键和功能键（
Alt
、
Ctr
l
和
Shift
键）相结合可控制
分子模型的旋转、平移和缩放等。图
8-
12
是
Chime
插件的显示的氨卡青
霉素的三维分子结
构模型。
图
8-12
Chime
插件显示的氨卡青霉素分子模型
Chime
的另一个突出优点是可以
直接显示多种光谱图。
许多光谱数据处理软件可将其数据以
JC
AMP
的文件格式存储，
使用
“emb
ed”
语句将
JCAMP
格式的文件名
插入
HTML
文件，
就可在
网页上浏览各类光谱图。
另外，
用户还可以直接对
显示的谱图进行某些操作，例如，使用鼠
标在窗口的显示区选择适当的范围，
可对该范围的谱图进行放大。
这种高兼容性、
高分
辨率
且文件容量很小的谱图显示方式比传统的以图形方式显示具有明显的优点。图
8-13
是
Ch
ime
插件显示的嘧啶的
NMR
谱图。
图
8-13 Chime
插件的显示的嘧啶
NMR
谱图
< br>
3
．
ChemOffice
插件
ChemOffice
中的
Chem3D
和
ChemDraw
都带有插件，用户安装程序时可根据需要选
择安
装。这些插件除了具有其他分子模型的可操作性外，还具有对分子模型的几何参数（
键长、
键角和扭角）进行分析和计算功能。图
8-14
是
ChemDraw
插件显示苯分子模型的网页，
点击
Chem
Draw
插件的工作区（页面中间显示苯环部分）
，
ChemDraw
的绘图工具栏会自动
弹出，
用户可直接在网页上编辑分子的二维结构。
图
8-14 ChemDraw
插件显示苯分子模型的网页
图
8-15
是
Chem3D
插件显示的分子模型
样例。在显示窗口点击鼠标右键时，会弹出功能
菜单，它带有以下选项：
Export
、
Full
Screen
（
Restore Window
）
、
Zoom
、
Edit
、
Model
Type
、
Background
Color
、
Color
By
、
Show Atom
Labels
、
Show Serial
Numbers
、
Show Atom
Dots
、
Show
H’s and
Lp’s
、
Red & Blue
Glasses
、
Chromatek
Glasses
、
Stereo Pairs
< br>、
Perspective
、
D
epth Fading
、
Movies
、
Model Settings
，在菜单选项还带有子菜单
。使用鼠标的左右键和功能键（
Alt
、
Ctrl
键）结合可进行分子模型旋转、
平移、缩放等操作。
鼠标左键点击某个原子可显示该原子的
信息，
< br>鼠标左键和功能键的配合使用可显示出键长、
键角和二面角。
Chem3D
插件也可显示
溶剂可及表面图和分子轨道图
。另外可将分子模型沿
X
、
Y
、
Z
轴方向旋转，具有类似电影的
效果。
图
8-15
Chem3D
插件显示的分子模型样例
4
．
Hyp
erChem
插件
HyperChem
是
Hypercube
公司开发的著名的分子模型设计与计算软
件。
HyperChem 6.0
以
上的版本带有
WebViwer
插件，它可在浏览器上显示三维分子模型、
分子轨道、振动频率
等。在
HyperChem
文件菜单选择
“Save As HTML
文件
”
选项后，会成一个扩展名
h
tm
和
tow
的同名文件。
tow
文件是
WebViwer
< br>插件的数据文件，
htm
文件内带有调用同名
tow
文件的
embed
语句。这样就可方便地将
HyperChem
显示窗口的图形转
换成供浏览器浏览的文件。
在
WebViwer
插件的显示窗口点击鼠标右键，可弹出功能菜单，
该菜单具有
Style
、
Ribbon
s
、
Orbitals
、
Vibrations
、
Dynamics
、
Scripts
、
S
elections
、
Background
color
、
Redraw
window
和
Scale to f
it
等选项，用户可在菜单中选择显示模式和背景颜色等。拖拉鼠标左、右键也可进
行分子的旋转和缩放等。图
8-16
是
HyperChem
WebViwer
插件显示苯基丙氨酸的棒状图。
图
8-16 HyperChem
显示苯基丙氨酸棒状分子模型
ISIS Draw
操作界面
ISIS/Draw 2.5
是标准
Windows
应用软件，它具有
Windows
软件的特征、使用方法和界面，
如图
8-17
所示。其界面主要分为
4
个区域：菜单选项、模板和绘图栏、工具栏、工作区。
最上方是菜单选项共有
9
项：
File
（文件）
、<
/p>
Edit
（编辑）
、
Options
（选项）
、
Obj
ect
（对象）
、
Text
（文本）
、
Templates
< br>（模板）
、
Chemistry
（化学）
、
Window
（窗口）
、
Help
（帮助）
。
图
8-17 ISIS/Draw
2.5
的界面
< br>在菜单选项下方是模板菜单和模板工具栏，它提供了常用的官能团与分子模板的
13
个图
标，主要用来加快分子结构
的绘制。它们分别是
Run
Chem
Inspector
（运行
化学式检验）
、
Open
Last
Template
Page
（打开模
板页面）
、
Draw
Previews
Template
（绘制前一个模板）
、
Cyclohexane
（环己烷）
、
Cyclopentane
（环戊烷）
、
Cycloheptane
（环庚烷）
、
Benzene
（苯环）
、
Cyclopentadiene
（环戊二烯）
、
Cyclobutane
（环丁烷）
、
Cyclopropane
（环丙烷）
。点击后面十
种基本的有机分子的图
标，
就可以直接在编辑窗口绘制出相应的分子结构，
如果按住鼠
标再
拖动，
可以旋转分子结构图形。
用
户可将这些有机分子结构作为结构碎片，
进行多次选取和
叠加，
组成复杂的有机大分子。如果绘制的分子结构有错误，软件还可给出提醒警告。
在屏幕左边的工具栏有
15
个图标，分别是
Lasso
Select
（绳索选取
）
)
、
2D
Rotate
（
2D
旋
转）
、
Eraser
（橡皮擦
）
、
Atom
（绘制原子）
、
Single
Bond
（单键）
、
Up
Wedge
（向上楔入）
、
Chain
< br>（链）
、
Plus
（加号）
、
Arrow
（箭头）
、
Atom-Atom Map
（原子
-
原子图示）
、
Sequence
（序
列）
、
B
racket
（括号）
、
Text
（文本）
、
Straight
Line
（直线）
、
Re
ctangle
（矩形）
。鼠标左键点
击图标并按住不动，
在图标的右方会弹出操作方法和工具图标的作用的提示信息框，
可很方
便地得到快速的提示和帮助，
用户如
果需要详细信息可在帮助文件中查找。
有些图标的右下
角有
“?”
小符号，表示该图标有多重选项，在鼠标左键点击图标并按住
不动时，在帮助信息
上方还会出现多重选项的全部图标，
按住鼠
标向右边拖动，
选择所需要的图标，
再放松鼠标，
此时选中的图标显示在工具栏上。
选中的工具图标是以黑色背景显示，
用户在绘图工作区域
内的操作就是选中工具的操作。
< br>
ISIS/Draw 2.5
带有丰富的常用分子结构、
子结构、
官能团等模板和化学符
号素材，
通过这些
模板和素材的调用，用户可快速地绘制复杂的
大分子结构。在菜单
Templates
中提供了
21
种常用的模板供用户快速调用。使用
open
选项可将磁盘上的模板文件调入。
ISIS/Draw
提
供了约
279
个存盘模板文件，在
Templates
菜单中提供了
23
种模板菜单选项。用户可以
根据
需要，
自行定义常用的模板菜单和模板工具，
使用
Templates
／
C
ustomize Menu and
Tools
／
Templates
M
enu
，点击
“Insert”
按钮，
可将磁盘上模板文件添加到模板菜单中，点击
“Rename”
按钮可更改模板名称，点击
“Remove”
可删除选定的模板
，在
“Templates Tools”
选项