Di seguito sono illustrati alcuni programmi di chimica che rappresentano una piccola panoramica del software disponibile sul mercato. Li possiamo considerare gli indispensabili per lo studente che si avvicina alla chimica. Sono tutti semplici da usare e di ottima qualità. Alcuini, come AutoDock Vina, sono dei veri e propri programmi professionali usati da migliaia di ricercatori nel mondo.

Ma questo è solo il primo passo...
Permette di generare il modello tridimensionale ottimizzato della molecola (vedi foto qui a lato) e di modificare lunghezze e angoli di legame, come pure angoli di torsione e configurazioni R/S!

http://www.acdlabs.com/download/

Provate ad usare Chemsketch in classe!
(Lezione di Chimica al Computer con Chemsketch)
La dispensa Nomenclatura IUPAC oltre a spiegare nei dettagli la nomenclatura, è una guida per imparare ad usare Chemsketch per imparare meglio la nomenclatura.

Nomenclatura IUPAC

ISIS Draw 2.5 ServicePack4 (compatibile con Win7)
Disegna molecole in 2D
Tra i molti programmi per disegnare molecole in 2D, forse il migliore è ISIS Draw 2.5 (gratuito!) distribuito da MDL. Si tratta di un programma completo ed efficace che permette in pochi secondi di disegnare molecole anche complesse dall'aspetto professionale per inserirle in dispense o appunti personali. (vedi foto qui a lato). Tutti le molecole nelle dispense di pianetachimica sono state disegnate con ISIS Draw
Dato che non è più distribuito da MD, lo potete scaricare qui

ISIS Draw 2.5

N.B. Può essere usato anche con Windows 7 e Windows 10 a patto di impostare la compatibilità con WinXP (pulsante destro - proprietà - compatibilità - Win XP)

ArgusLab 4.0
Disegna e ottimizza molecole in 3D,
mostra gli orbitali molecolari, calcola le energie di formazione
Con questo ottimo programma distribuito (gratuitamente) da Mark Thompson della Planaria Software, è possibile sia creare sia importare molecole per esaminarle in 3 dimensioni con un'ottima qualità grafica.

http://www.arguslab.com

Inoltre sono disponibili delle funzioni avanzate di calcolo per l'ottimizzazione tridimensionale delle molecole, per il calcolo della superficie degli orbitali HOMO e LUMO che permettono di indagare la reattività della molecola (vedi foto qui a lato).

Chimica al Computer con ArgusLab
Per la sua grande qualità e versatilità, questo programma si presta ad essere usato in classe per meglio comprendere la struttura e la reattività delle molecole. Le seguenti lezioni sono degli esempi di unità didattiche da svolgere in aula informatica con ArgusLab:

1-butene e 2-butene
Carbocatione 1° e 2°
Acetone e tautomeria cheto enolica
Dieni coniugati e carbocatione allilico - (pdf)
Benzene e aromaticità - (pdf)
Legame covalente
Conformazioni degli alcani
Ponte Cloronio
Cicloaddizioni di Diels-Alder

MGL Tools e AutoDock Vina
MGL Tools http://mgltools.scripps.edu/downloads
AutoDock Vina http://vina.scripps.edu/download.html

MGL Tools è un programma di modellistica molecolare ideale per le proteine. E' anche ideale per elaborare le proteine e i legandi prima di eseguire il docking molecolare con AutoDock Vina. Permette inoltre di valutare i risultati del docking. E' stato sviluppato al MGL Molecular Graphic Laboratory dello Scripps Research Institute

AutoDock Vina è il programma di docking molecolare più usato al mondo. E' stato sviluppato dal
Dr. Oleg Trott del The Scripps Research Institute. E' un programma molto avanzato che sfrutta al massimo la potenza di calcolo delle macchine multiprocessore e consente non solo di esplorare le varie configurazioni del legando, ma può anche trattare come flessibili i residui degli amminoacidi del sito attivo.

Chimica al Computer con MGL Tools e AutoDock Vina

Struttura delle Proteine
Proteine e Legandi
Docking Molecolare su COX2
Progettare Nuovi Farmaci

gNMR 4.1
Realizza spettri NMR simulati
Questa è la versione più vecchia del programma gNMR, ma è più semplice ed immediato da usare rispetto alla nuova versione 5.06 (vedi qui sotto).
L'autore del programma, il prof. Budzelaa, mi ha autorizzato a distribuirlo direttamente precisando che lui NON intende più sostenerlo o fornire assistenza per questa vecchia versione.
Il programma è scaricabile direttamente dal link qui sotto
Per generare lo spettro, è necessario disegnare prima la molecola con Isis Draw e poi importare il file generato (.skc) in gNMR. (File / Import / MDL-SKC). L'unica funzione che non è inclusa nell versione demo è il copia e incolla degli spettri che così non si possono esportare direttamente in altri programmi (per esempio Word).
Questo problema si supera facilmente premendo il pulsante "stampa schermo" sulla tastiera del computer. L'immagine dello schermo si può incollare in programmi di grafica come l'ottimo Irfanview (free) che consente di ritagliare lo spettro con la funzione Edit \ Crop selection.

gNMR 4.1 si può scaricare QUI premendo il pulsante destro del mouse sul seguente link:

gNMR 4.1 download

gNMR 5.06
Realizza spettri NMR simulati
La spettroscopia NMR è una tecnica molto potente per l'indagine strutturale di molecole organiche. Purtroppo però uno strumento NMR ha un costo così elevato che è fuori dalla portata di una scuola superiore.
Gli studenti possono esercitarsi con la spettroscopia NMR usando gNMR 5.06 (gratuito!), di P.H.M. Budzelaar e distribuito dalla Ivorysoft, un programma che calcola lo spettro NMR di una molecola assegnata. Nella foto qui a lato si può vedere lo spettro del 2-butanolo. Rispetto alla precedente versione 4.1 il programma è ora utilizzabile gratuitamente per la didattica nella sua versione completa. E' stata migliorata l'accuratezza di previsione dei chemical shift.

http://home.cc.umanitoba.ca/~budzelaa/gNMR/gNMR.html

http://home.cc.umanitoba.ca/~budzelaa/gNMR/gNMR-license.html

Durante l'installazione del programma viene chiesto il numero di serie, utilizzare N500-011292-715.
Per generare lo spettro, è necessario disegnare prima la molecola con Isis Draw e poi importare il file generato (.skc) in gNMR. (File / Import / MDL-SKC).
N.B. : i gruppi ossidrili non vanno disegnati come OH ma come O-H con il legame esplicitato. Così pure per i gruppi amminici, ecc.
Per vedere una raccolta di spettri NMR generati con gNMR vai a Spettroscopia NMR.

Orbital Viewer
Mostra gli orbitali di atomi e molecole
Con questo programma si possono rappresentare tutti gli orbitali atomici per meglio comprenderne la forma e anche la struttura interna compresi i nodi. Si possono inoltre avvicinare due o più atomi fino ad ottenere molecole.
Il programma è disponibile gratuitamente al sito:

http://www.orbitals.com/orb/ov.htm

Accelrys DS Visualizer 2.01
Visualizza le molecole in 3D
Tra i programmi che permettono di vedere e manipolare le molecole in tre dimensioni, va segnalato anche DS Visualizer 2.01 (gratuito!!) che oltre alle molecole normali è particolarmente adatto a manipolare proteine, DNA e RNA.
DS Visualizer 2.01 si rivela potente e flessibile nello scegliere ed evidenziare ogni parte della molecola, offre molte opzioni di visualizzazione e produce immagini di buona qualità grafica. Vedi immagine qui a fianco del fattore di allungamento 1ttt.pdb (molecola del mese di settembre 2006).

http://www.accelrys.com/products/dstudio/index.html

Svolge le funzioni di più programmi gratuiti insieme: disegna come ISIS Draw, calcola le costanti chimico fisiche come Chemsketch (è più completo), assegna il nome IUPAC come Chemsketch, traccia lo spettro NMR come gNMR (è più preciso nella previsione dei corretti chemical shift).
Inoltre calcola la struttura 3D delle molecole, mostra gli orbitali molecolari, esegue calcoli quantomeccanici come ArgusLab.

HyperChem 8.0.10
Programma professionale di modellistica molecolare.
Ottimo programma della Hypercube, disegna le molecole in 3D, ottimizza la loro struttura tridimensionale calcolandone l'energia minima utilizzando metodi di meccanica quantistica, ricava lo spettro IR delle molecole e per ogni frequenza assorbita mostra un'animazione delle vibrazioni molecolari. Mostra tutti gli orbitali di una molecola, sia quelli di legame che di antilegame e in particolare consente di valutare la struttura degli orbitali HOMO e LUMO per meglio comprendere la reattività delle molecole. Fa anche calcoli di termodinamica e di cinetica delle reazioni. Disegna in pochi istanti sequenze di amminoacidi, di nucleotidi o di zuccheri. Ha ottime capacità di rendering e offre immagini di qualità fotografica.

Si può ottenere una copia gratuita del programma valida per 10 giorni collegandosi al sito:
http://www.hyper.com

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