Tiểu luận ứng dụng phần mềm hyperchem 8 08

Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM HYPERCHEM 8.08
1. Giới thiệu phần mềm
HyperChem là phần mềm tính toán lượng tử với giao diện thân thiện được sử dụng để
mô tả phân tử 3D, tối ưu cấu trúc hình học phân tử, tính toán các thông số hóa lý: độ dài liên kết,
mật độ e, góc liên kết… và dự đoán phổ IR, UV, NMR…
Phần mềm Hyperchem phiên bản 8.08 với nhiều tính năng mới như: khả năng tương
thích Microsoft Vista, tính toán entropies và năng lượng tự do, đặc biệt ra đời phương pháp bán
kinh nghiệm mới RM1cho kết quả tính chính xác hơn rất nhiều,…
Phần mềm HyperChem dùng cho hệ điều hành Windows.
Yêu cầu hệ thống cài đặt trên máy tính như sau:
• Hệ điều hành Windows 98, Me, NT4 SP4, 2000 or XP
• Bộ nhớ 32 Mb RAM
• Card màn hình VGA
Nhấp chuột vào biểu tượng HyperChem trên màn hình:
Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
2. Các ứng dụng của HyperChem
a. Vẽ cấu trúc nguyên tử:
Xây dựng các phân tử với HyperChem rất đơn giản: chỉ cần chọn một phần tử từ bảng
tuần hoàn, click và kéo chuột để phác họa một cấu trúc như trên giấy, trước khi áp dụng xây
dựng mô hình để chuyển đổi phác thảo 2D của bạn vào một cấu trúc 3D.
Bước 1: Nhấp hai lần liên tiếp trái chuột (Double-click) vào công cụ vẽ. Hộp thoại lựa
chọn nguyên tố sẽ hiện ra. Hoặc vào Menu Build/ Default Element. Chọn nguyên tố muốn vẽ, ở
đây lấy ví dụ chọn Carbon
 Allow Arbitrary : vẽ số liên kết lớn hơn hoá trị của nguyên tố của nó.
 Explicit Hydrogens: tự động thêm H liên kết vào nguyên tử cho đến bão hoà hoá
trị.
Properties: Cho biết thuộc tính nguyên tố
Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung

GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
Bước 2: Nhấp trái chuột, giữ và rê để vẽ các liên kết đến các điểm theo công thức phân
tử muốn vẽ.
Tạo vòng benzen bằng cách nhấp liên tiếp hai lần chuột trái vào mạch vòng sáu cạnh.
Bước 3. Để vẽ liên kết đơn, ba ta nhấp chuột trái vào liên kết đơn một lần, hai lần.
Chọn manu Build/ Add H and Model build.

Bước 4. Bổ sung H và tối ưu cấu trúc gần đúng của phân tử .
Chọn manu Build/ Add H and Model build.
Để hiện thị nguyên tử chọn Display/Label. Cửa sổ xuật hiện tích chọn Symbol.
Nếu vẫn không thấy hydro xuất hiện thì hãy tích chọn Show Hydrogens trong Display
menu.
Nếu chọn Build/ Add H thì chỉ bổ sung H, cấu trúc phân tử giữ nguyên như lúc vẽ.
Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng

b. Chỉnh sửa các nguyên tử
Nhấp hai lần trái chuột vào công cụ vẽ trên thanh công cụ. Bảng các nguyên tố sẽ hiện ra.
Chọn nguyên tố muốn thay thế. Ví dụ chọn oxi.
Nhấp trái chuột vào nguyên tử muốn thay thế trong phân tử đã vẽ. Ví dụ H. Nguyên tử H
sẽ được thay thế bằng nguyên tử oxi
Chọn nguyên tố O để vẽ CTCT
Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
Lựa chọn, xoay, dịch thuật, và thay đổi kích thước các cấu trúc với các công cụ điều
khiển chuột thuận tiện
Xác định loại nguyên tử, nguyên tử, khối lượng nguyên tử.
Xây dựng các phân tử phức tạp, di chuyển từng nguyên tử và phân tử dễ dàng như di
chuyển các nhóm;
Xây dựng chuỗi axit amin và axit nucleic từ acid amin và nucleotide

Cắt và dán các đoạn protein cho mô hình tương đồng; protein mô hình với hơn. Gọi tên,
xây dựng polyme mạch thẳng hoặc mạch nhánh polyme từ các monome, xác định tất cả các các
thông số cấu trúc cho các mối liên kết monomer hoặc tùy chọn ngẫu nhiên liên kết 100.000
nguyên tử. Đọc chuỗi protein và tạo ra cấu trúc thứ cấp cụ thể như là đầu vào để tính toán mô
hình.
Xây dựng tinh thể phân tử, thiết lập loại tinh thể và tế bào đơn vị. Tạo ra các tinh thể
nguyên tử với một loạt các tế bào đơn vị mẫu, có hoặc không có điều kiện biên định kỳ.
c. Hiển thị phân tử
Add H and Model build
- Sticks: Kiểu que.
-
Balls : Kiểu hình cầu.
-
Balls and Cyclinders: kiểu hình cầu và hình que
-
Overlapping Spheres: Kiểu hình cầu chồng lên nhau.
-
Tubes: kiểu ống
-
No Change: giữ nguyên
-
Add Dots:bổ sung chấm
Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
Balls Balls and cyclinders Tubes
Hiển thị phân tử bằng các mô hình kiểu que, cầu, ống, cầu và que, kiểu hình cầu chồng
lên nhau. Và cũng có thể điều chỉnh chiều rộng của thanh, bán kính có que, của ống, của hình
cầu sao cho phù hợp. Ngoài ra còn có thể thay đổi màu sắc cho các nguyên tử bằng cách chọn bất
kì trong 16 triệu màu
Sử dụng nhiều màu sắc lựa chọn cho người sử dụng phông nền cửa sổ, nguyên tử, lựa

chọn, quỹ đạo; phần màu sắc của một hệ thống theo nhu cầu và thị hiếu của riêng bạn.
Chỉnh sửa cơ phân tử hoặc các thông số bán thực nghiệm cho các nguyên tử được lựa
chọn
Bản sao hiển thị hình ảnh thành file hoặc clipboard để đưa vào một chương trình khác
như Microsoft PowerPoint hoặc cho hiển thị trên một trang web.
Nắm bắt cấu trúc, quỹ đạo, hoặc phổ và ngay lập tức tạo ra một trang web cho phép hoạt
động quay của phân tử, kiểm tra quỹ đạo, hoặc hình ảnh động của chế độ bình thường; tự do
phân phối điều khiển web cho phép người khác xem nội dung hoạt động của bạn. Phổ hiển thị
bao gồm tần số, cường độ
d. Chú thích
Tạo chú thích biểu tượng như văn bản trong một phông chữ và kích thước cụ thể.
Ẩn lớp chú thích hoặc đặt nó ở phía trước hoặc phía sau phân tử. Lưu các chú thích trong
cùng một tập tin như hệ thống phân tử để lưu / khôi phục lại một bản vẽ
Lựa chọn và zoom / dịch chú thích với nguyên tử hoặc phân tử.
e. Cơ sở dữ liệu
HyperChem cung cấp cho các phân tử mô hình tính toán và lưu trữ kết quả của những
tính toán. Tạo ra một cơ sở dữ liệu mới của bản vẽ phân tử 2D với cấu trúc 3D liên kết dữ liệu
phân tử.
Mở một cơ sở dữ liệu hiện tại mặc định của hơn 10.000 phân tử chung.
Tạo một bản ghi cơ sở dữ liệu mới từ HyperChem với một nút nhấn.
Truy vấn cơ sở dữ liệu cho cấu trúc 2D và giá trị của các lĩnh vực cơ sở dữ liệu.
Tạo ra một truy vấn 3D có mục đích chung nhưng liên kết với truy vấn (đúng, sai) kết
quả của bất kỳ kịch bản HyperChem.
Tạo ra một cơ sở dữ liệu của các phân tử mang theo trên điện thoại hoặc máy tính bỏ túi.
Sử dụng tiêu chuẩn Microsoft Access
f. Khảo sát phân tử
Bước 1: Vẽ cấu trúc phân tử
Bước 2: Tối ưu hình học phân tử: chọn phương pháp tối ưu (PP AM1 hoặc PM3)
Bước 3: Xác định một số đặc trưng hình học: độ dài liên kết, mật độ e trên nguyên tử, góc
liên kết (có trong file log tối ưu hoặc dùng công cụ select ).

Bước 4: Tính các thông số lượng tử: Mômen lưỡng cực (AM1 hoặc PM3), Nhiệt hình
thành (AM1 hoặc PM3), Năng lượng toàn phần (Zindo/s), phổ dao động-Vibration (AM1 hoặc
PM3).
g. Hóa học tính toán
Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
Các quan điểm và lý thuyết gần đúng nhằm đơn giản hóa phương trình Schroedinger áp
dụng cho hệ nghiên cứu là phân tử nhiều electron. Trên cơ sở đó người ta xây dựng các phương
pháp tính gần đúng lượng tử.
Hầu hết các phương pháp gần đúng đều dựa trên tư tưởng của phương pháp MO áp dụng
vào lý thuyết trường tự hợp. Các phương pháp lượng tử gần đúng bao gồm các phương pháp
không kinh nghiệm ( phương pháp Ab-initio ) và các phương pháp bán kinh ngiệm : CNDO,
INDO, MINDO/d, MNDO, AM1, PM3, RM1, TNDO
Bước 1: Tối ưu cấu trúc hình học
Vào manu setup\semi-emperical. Cửa sổ xuất hiện, Click chuột trái chọn phương pháp tối
ưu. Click vào nút OK.
V
ào manu file\chọn start log để tạo file ghi kết quả tối ưu
Vào manu compute \Geometry Optimization để thực hiện quá trình tối ưu.
Vào manu file\chọn stop log để đóng file kết quả.
Bước 2: Mở file log để ghi kết quả
Nếu không tạo file log để ghi kết quả, chương trình sẽ ghi vào file log ngầm định có tên
là chem.log
Nếu dòng start log chìm xuống và dòng stop log nổi lên, thì có một file log đã mở sẵn,
chọn stop log để đóng file này. Sau đó chọn start log để tạo file mới. Nếu không đóng file log
đang mở, chương trình tính sẽ ghi tiếp kết quả vào file đó.
Bước 3: Thực hiện quá trình tối ưu
Vào manu Compute, chọn Geometry optimization. Cửa sổ xuất hiện
Covergence limit: 0,01
Iteration: 50

Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
Click vào OK để thực hiện quá trình tối ưu
Bước 4: Đóng file ghi kết quả
Vào menu File chọn stop log để đóng file ghi kết quả đã tạo ra ở bước 2
Xem kết quả của quá trình tối ưu:
Hiện thị thuộc tính trên nguyên tử
Đo độ dài liên kết
Đo góc liên kết
Đo góc vặn
Đo khoảng cách giữa hai nguyên tử không liên kết
Hiện thị thuộc tính trên nguyên tử
Hiện thị thuộc tính trên nguyên tử
Vào manu Display trên thanh công cụ chọn Labels. Hộp thoại Labels hiện ra với các lựa
chọn khác nhau:
Điều kiện biên: Temination Condition
- RMS: 0,01
- Số vòng lặp tối đa: 195
Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
Đo độ dài liên kết
Nhấp trái chuột vào công cụ lựa chọn trên thanh công cụ.
Nhấp trái chuột vào nguyên tử thứ nhất kéo đến nguyên tử thứ hai rồi nhả chuột ra.
Liên kết giữa hai nguyên tử sẽ sáng hơn, độ dài liên kết hiện thị ở thanh trạng thái bên
dưới
Đo góc liên kết
Nhấp chuột trái vào công cụ lựa chọn trên thanh công cụ.
Nhấp trái chuột vào nguyên tử thứ nhất rê đến nguyên tử thứ ba (theo thứ tự tạo nên góc)
rồi nhả chuột.
Góc liên kết xuất hiện ở thanh trạng thái.

Độ dài lk giữa C5-C6 là 1.3905 
Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
Đo góc vặn
Nhấp trái chuột vào công cụ lựa chọn trên thanh công cụ.
Nhấp trái chuột vào nguyên tử đầu rê đến nguyên tử thứ tư trong bốn phân tử tạo nên
góc vặn rồi giải phóng chuột.
Giá trị góc vặn hiển thị trong dòng tình trạng ở dưới.
Các kiểu tính toán
Tối ưu cấu trúc hình học phân tử (Geometry Optimization ): xác định mật độ e, độ dài
liên kết, góc liên kết.
Tính điểm đơn (Single Point): Tính các thông số lượng tử như mômen lưỡng cực (AM1
hoặc PM3), Nhiệt hình thành (AM1 hoặc PM3), Năng lượng toàn phần (Zindo/s).
Phân tích phổ dao động (Vibration, rotation Analysis): xác định tần số dao động.
Một số phép tính khác
Tính momen lưỡng cực và nhiệt hình thành
Bước 1: Vào Manu Setup\ semi-emperical. Click chọn PM3.
Bước 2: Mở file log để ghi kết quả
Bước 3: Vào Menu Compute, chọn Singpoint
Bước 5: Đóng file log. Vào manu file\chọn Stop log.
Mở file log để xem kết quả. (vào word chọn mở file .log hoặc nhấp đúp chuột trái vào tên
file để mở trong Notepad)
Mở file log để xem kết quả
Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
Loại tính toán
Tính toán điểm duy nhất xác định năng lượng phân tử và các thuộc tính cho một hình học
cố định nhất định; SCF, tương tác cấu hình, hoặc MP2.
Tính toán tối ưu hóa hình học sử dụng thuật toán giảm thiểu năng lượng để xác định vị trí
cấu trúc ổn định. Sáu các thuật toán giảm thiểu được cung cấp. Thậm chí tính toán hình học với

MP2 hoặc trạng thái kích thích.
Tính toán tần số rung động tìm các phương thức rung động bình thường của một cấu trúc
tối ưu hóa. Các phổ dao động có thể được hiển thị (với cường độ IR) và các chuyển động rung
động liên quan đến quá trình chuyển đổi cụ thể có thể được hoạt hình.
Phổ điện tử với hình ảnh hiển thị tần số và cường độ.
Động học phân tử (MD) mô phỏng tính toán quỹ đạo điển cho các hệ thống phân tử. Lực
lượng lượng tử có thể được sử dụng để mô hình va chạm phản ứng. Thời gian làm nóng, cân
bằng, và làm mát có thể được sử dụng để mô phỏng luyện kim và cho nghiên cứu khác quá trình
phụ thuộc nhiệt độ. Cả năng lượng liên tục và mô phỏng nhiệt độ không đổi có sẵn.
Tính toán năng lượng và dữ liệu ngẫu nhiên ở nhiệt độ T. Sau đó có được năng lượng tự
do như A = E-TS.
Tính hằng số cân bằng cho bất kỳ phản ứng.
Tính toán hằng số tốc độ phản ứng từ HyperChem
Tính toán khả năng nhiệt cho các phân tử ở nhiệt độ T
Áp dụng một điện trường tác dụng lên bất kỳ hệ thống phân tử. Xem những gì thay đổi
này cho bất kỳ mô hình phân tử kết quả như cấu trúc, năng lượng học, và phản ứng.
Áp dụng một từ trường tác dụng lên một hệ thống phân tử của một tập hợp các phương
pháp bán thực nghiệm.
Xác định rằng kết quả của bạn được mô tả bởi một trong ba hệ thống của các đơn vị - kJ,
kCal, hoặc đơn vị nguyên tử (Hartrees.).
Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
Tính toán thường áp dụng cho bất kỳ phương pháp áp dụng, ví dụ như ab initio MD hoặc
phổ rung động với DFT, vv
Tính QSAR (phí Gasteiger, diện tích bề mặt (2 phương pháp), khối lượng, năng lượng
hydrat hóa, đăng nhập P, refractivity, tổng
polarizabilities trái phiếu, khối lượng).
NMR che chắn và khớp nối với các hằng số tùy chọn tính toán sau và màn hình hiển thị
của phổ 1-D, công nghệ TNDO đặc biệt cho tính toán nhanh chóng của các thông số NMR với
cải thiện độ chính xác hơn các phương pháp bán thực nghiệm khác.

Cơ học lượng tử ab Initio
Lựa chọn từ nhiều bộ cơ sở thường được sử dụng (STO-1G đến 6-311 + + g2d2p) bao
gồm các tiêu chuẩn STO-3G, 3-21G,6-31g *, và 6-31g ** bộ cơ sở
Hàm cơ sở thêm (s, p, d, sp, SPD) có thể được thêm vào các nguyên tử cá nhân hoặc
nhóm nguyên tử.
Người dùng có thể xác định bộ cơ sở của mình hoặc sửa đổi bộ cơ sở hiện dễ dàng bằng
cách sử dụng tài liệu thiết lập cơ sở HyperChem của định dạng tập tin.
Bộ cơ sở khác nhau có thể được sử dụng trên các nguyên tử khác nhau, sử dụng quỹ đạo
ma để loại bỏ phần mở rộng tập hợp cơ sở.
Sử dụng điện trường, tương tác cấu hình, MP2, SCF trực tiếp và RHF hoặc UHF.
Mật độ chức năng lý thuyết (DFT)
Tất cả các khả năng của Ab Initio mô-đun của HyperChem, ví dụ như động học phân tử,
…
Bất kỳ sự kết hợp của bảy tiềm năng trao đổi (Slater, Hartree-Fock, Becke 88, Perdew-
Wang 91, Gill 96, PBE 96, HCTH 98) và 7 tiềm năng tương quan (VWN, Perdew-Zunger 81,
Perdew 86, Lee-Yang-Parr, Perdew-Wang 91, PBE 96, HCTH 98).
Lai hay kết hợp tiềm năng B3-LYP, B3-PW91, EDF1, Becke 97.
Cơ học lượng tử bán thực nghiệm
HyperChem cung cấp mười một phương pháp quỹ đạo phân tử bán thực nghiệm, với các
tùy chọn cho các hợp chất hữu cơ và chính nhóm, cho phức kim loại chuyển tiếp, và để mô
phỏng quang phổ.
Lựa chọn mở rộng Huckel, CNDO, INDO, Mindo / 3, MNDO, AM1, RM1, PM3,
ZINDO / 1, ZINDO / S, và TNDO.
Cơ phân tử
Bốn lĩnh vực hiệu quả cung cấp các phương pháp tính toán thuận tiện để khám phá sự ổn
định và năng động của các hệ thống phân tử. Sự linh hoạt của các loại nguyên tử người dùng
định nghĩa và các thông số. Lựa chọn MM +, một trường lực có mục đích chung, và ba trường
lực phân tử sinh học chuyên ngành: Amber, BIO + (Charmm), và OPLS.
Kiểm tra thuận tiện và chỉnh sửa tất cả các thông số.
Tính toán chế độ hỗn hợp

HyperChem cho phép bạn thực hiện các tính toán lượng tử trên một phần của một hệ
thống phân tử. Kỹ thuật ranh giới này hiện có sẵn cho các phương pháp bán thực nghiệm, và với
một số giới hạn, cho ab initio và DFT calcula- vận hành.
Các tính năng khác
Tùy biến và mở rộng HyperChem với Developer Kit của Nhà hóa học
Sắp xếp menu của HyperChem. Thêm các tính năng đồ họa và tính toán mới, tạo các
menu tùy chỉnh cho các ứng dụng cụ thể.
Họ và tên: Trần Thị Hồng Nhung
GVHD: TS. Nguyễn Xuân Dũng
Giao diện Visual Basic, C, C + + và các chương trình FORTRAN. Thêm hộp thoại cũng
như các mục trình đơn. Ví dụ, bạn có thể sử dụng HyperChem để hiển thị các cấu trúc và kết quả
từ các chương trình hóa học lượng tử phi đồ họa.
Thủ tục liên kết HyperChem các chương trình khác của Windows như MS Word và
Excel, kết quả lựa chọn trực tiếp đến các ứng dụng để phân tích thuận tiện và báo cáo.
Dự đoán
Sự ổn định tương đối của các đồng phân
Nhiệt hình thành
Năng lượng kích thích
Chi phí nguyên tử
Khoảng cách năng lượng HOMO-LUMO
Năng lượng ion hóa
Ái lực điện tử
Mô men lưỡng cực
Mức năng lượng điện tử
Năng lượng tương quan MP2 điện tử
CI năng lượng trạng thái kích thích
UV-VIS hấp thụ quang phổ
Phổ hấp thụ hồng ngoại
Hiệu ứng đồng vị
Tác động va chạm trên thuộc tính cấu trúc

Sự ổn định của các nhóm
Protein tương đồng
3. Kết luận
HyperChem 8.08 là phần mềm dễ sử dụng, có hiệu quả cao. Ngoài những ứng dụng của
phần mềm HyperChem, nó còn mang những ứng dụng mới rất phong phú. Vì vậy, trong Hóa học
HyperChem 8.08 được sử dụng rất phổ biến