. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . Chemsketch

Disegna le molecole in 2D
Assegna il nome IUPAC
Trasforma le molecole da 2D a 3D

https://www.acdlabs.com/resources/free-chemistry-software-apps/chemsketch-freeware/

Chemsketch (distribuito gratuitamente dalla ACD Labs) è il programma più semplice ed immediato per disegnare molecole e generare il loro nome IUPAC (nella versione gratuita questa funzione si applica solo a molecole con meno di 50 atomi). Dalla versione 2024.2 è migliorata la definizione delle immagini che esporta in Word soprattutto per il testo.
Fornisce anche alcuni dati sulle molecole che disegnate come peso molecolare, composizione percentuale, formula bruta, indice di rifrazione, densità, tensione superficiale, ecc.
Ma fa anche di più...
Permette di generare il modello tridimensionale della molecola (ottimizzato in modo semplicistico) e di modificare le lunghezze e gli angoli di legame, come pure le configurazioni R/S.

Videolezioni di Chimica al Computer con Chemsketch

Videolezioni di nomenclatura IUPAC
Nomenclatura IUPAC

Provate ad usare Chemsketch in classe
Le videolezioni di Nomenclatura IUPAC e la dispensa Nomenclatura IUPAC oltre a spiegare nei dettagli la nomenclatura, sono una guida utile anche per imparare ad usare Chemsketch.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. .. . . . ISIS Draw 2.5

Disegna le molecole in 2D

Dato che ISIS Draw, da vari anni, non è più distribuito da MDL, lo potete scaricare qui:
ISIS Draw 2.5 - download

Tra i molti programmi per disegnare molecole in 2D, forse il migliore è ISIS Draw 2.5 (gratuito!).
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).
Tutte le molecole, nelle dispense di pianetachimica, sono state disegnate con ISIS Draw!!

N.B. Isis Draw può essere usato con Windows 7, 10 e 11 a patto di impostare la compatibilità con WinXP (pulsante destro - proprietà - compatibilità - Win XP)
Con Widows 7 funziona perfettamente.
Con Windows 10 e 11 funziona bene a patto di NON usare il pulsante A che serve per assegnare il tipo di atomo alle varie posizioni di una molecola.
Se si preme il pulsante A, il programma va in crash. Questo accade perchè il pulsante A di Isis Draw richiama la funzione Help che è stata abolita per motivi di sicurezza a partire da Windows 8.
Per inserire con successo un atomo diverso al posto degli atomi di carbonio che vengono inseriti di default nelle molecole, si possono usare questi due metodi.
A) Si seleziona l'atomo con un click sinistro del mouse e si digita il simbolo dell'atomo direttamente da tastiera (ad es CH3, OH, NO2, ecc).
Oppure:
B) Si seleziona l'atomo con un click destro del mouse. Nella finestra che si apre si può digitare l'atomo da inserire e schegliere se un carbonio deve essere esplicito o implicito e scegliere la posizione degli atomi di idrogeno

L'alternativa a Isis Draw è Chemsketch che viene continuamente aggiornato, ma è più complicato da gestire.

Giudicate voi stessi la qualità di questi due programmi confrontando i due documenti identici qui sotto. In uno le formule sono state disegnate con IsisDraw, nell'altro con Chemsketch (2023).

Documento disegnato con IsisDraw
Documento disegnato con Chemsketch

Dalla nuova versione 2024.2 Chemsketch ha migliorato questo difetto di bassa risoluzione del testo.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. BioviaDraw

Disegna le molecole in 2D
Assegna il nome IUPAC

https://www.3dsbiovia.com/products/collaborative-science/biovia-draw/

E' la nuova versione di ISISDraw compatibile con Windows 10 e 11. E' un buon programma, compatibile con i vecchi file di ISISDraw, ma, a mio avviso, è peggiore della vecchia versione perchè è meno immediato. E' distribuito gratuitamente per insegnanti e studenti.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . ArgusLab 4.0

Disegna le molecole in 3D
Ottimizza la loro struttura
Mostra gli orbitali molecolari
Calcola le energie di formazione

http://www.arguslab.com

Con questo ottimo programma distribuito (gratuitamente) da Mark Thompson della Planaria Software, è possibile creare molecole anche complesse per esaminarle in 3 dimensioni con un'ottima qualità grafica.
Inoltre sono disponibili delle funzioni avanzate di calcolo quantomeccanico per l'ottimizzazione tridimensionale delle molecole, per il calcolo della superficie degli orbitali HOMO e LUMO che permettono di indagare la reattività delle molecole.

Videoezioni di Chimica al Computer con ArgusLab

Videolezioni con ArgusLab
Lezioni con ArgusLab

Provate ad usare ArgusLab in classe
Le videolezioni con ArgusLab e le lezioni con ArgusLab oltre a spiegare vari aspetti della chimica organica, sono una guida per imparare ad usare ArgusLab.

. . . . . . . . . . . . . MGL Tools e AutoDock Vina

MGL - mostra la struttura 3D delle proteine
Vina - fa il docking molecolare

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

MGL Tools comprende Autodock Tools (ADT), un programma gratuito 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 gratuito 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 conformazioni del legando, ma può anche trattare come flessibili i residui degli amminoacidi del sito attivo.

Lezioni di Chimica al Computer con AutoDock Vina

Lezioni con AutoDock Vina

Provate ad usare MGL Tools e AutoDock Vina in classe
Le lezioni con AutoDock Vina oltre a spiegare vari aspetti struttura delle proteine e del docking molecolare, sono una guida per imparare ad usare AutoDock Vina.

Il problema dell'interfaccia: MGL Tools vs UCSF Chimera
Sebbene MGL Tools (ADT) sia stato per anni l'interfaccia standard per preparare i file per AutoDock Vina, oggi è considerato obsoleto.
Per scopi didattici e per una maggiore facilità d'uso, oggi si preferisce utilizzare UCSF Chimera (descritto più sotto). Questo software di visualizzazione molecolare include un modulo integrato (AutoDock Vina Interface) che permette di:
- Preparare la proteina e il legando (Dock Prep) automaticamente.
- Definire la scatola di ricerca (Grid Box) visivamente.
- Eseguire il docking e visualizzare i risultati senza uscire dal programma.

. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. Avogadro

Disegna le molecole in 3D
Ottimizza la loro struttura

https://avogadro.cc/

Avogadro è un programma di modellistica molecolare che permette di costruire molecole organiche anche complesse, di calcolarne la struttura più stabile con tecniche di meccanica molecolare come UFF e MMFF94 e fornisce anche immagini di ottima qualità grafica. Permette inoltre di aggiungere idrogeni alle molecole ottenendo diversi gradi di protonazione in funzione del pH scelto.

Avogadro + ORCA

Disegna le molecole in 3D
Ottimizza la loro struttura con metodi quantomeccanici avanzati
Calcola l'energia di formazione
Calcola e rappresenta gli orbitali molecolari
Calcola gli spettri IR
Mostra un'animazione dei movimenti della molecola per ogni frequenza IR

Avogadro può essere usato come interfaccia grafica per programmi di chimica computazionale di alto livello come ORCA (free) (o Gaussian, a pagamento). Davvero notevole!

. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . .. ORCA

Fa calcoli quantomeccanici sulle molecole
Non ha un'interfaccia grafica propria, si appoggia ad Avogadro

https://www.faccts.de/orca/

È un pacchetto software (gratuito per uso accademico) progettato per eseguire calcoli avanzati di chimica quantistica.
A differenza di altri software (come ArgusLab) che ottimizzano le strutture utilizzando la meccanica molecolare o metodi semi-empirici (come PM3 e AM1), ORCA sfrutta tecniche più rigorose, basate su metodi ab initio e sulla Teoria del Funzionale della Densità (DFT).
Principali funzionalità:
Ottimizzazione della geometria molecolare (minimizzazione dell'energia).
Calcolo degli orbitali molecolari e delle densità elettroniche.
Calcolo dell'energia totale e di formazione.
Simulazione di spettri IR e visualizzazione dei relativi modi normali di vibrazione (i movimenti degli atomi a specifiche frequenze).
Interfaccia e Utilizzo:
Non possiede una propria interfaccia grafica integrata; l'interfaccia di riferimento per costruire le molecole e generare i file di input è Avogadro.
Attualmente, l'accoppiata Avogadro 2 + ORCA 6.1 risulta particolarmente stabile ed efficace.
Note Tecniche:
Sviluppato e distribuito gratuitamente per scopi accademici dal Max Planck Institute (gruppo del Prof. Frank Neese).
Livello di difficoltà: Alto. È uno strumento di ricerca professionale, complesso da configurare e utilizzare, non adatto alla didattica di base o alle scuole superiori.
Requisiti: Il file di installazione pesa circa 6 GB, ma una volta installato il software occupa oltre 10 GB di spazio su disco.

. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . gNMR 4.1

Realizza spettri NMR simulati

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

Questa è la versione più vecchia del programma gNMR, ma è più semplice ed immediata da usare rispetto alla nuova versione 5.06 mostrata 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.
Per generare lo spettro, è necessario disegnare prima la molecola (ad es. 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 in 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 e poi di salvarlo.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . .. . . . . . . . gNMR 5.06

Realizza spettri NMR simulati

Potete esercitarvi 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 (ad es. 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 andate qui: Spettroscopia NMR.

. . . . . . . . . . . . . .. . . .. . HyperChem

Programma professionale di modellistica molecolare

Hyperchem era a pagamento, ma dato che non viene più aggiornato dal 2007 e da qualche anno non è più distribuito, si può ottenere una copia gratuita perfettamente funzionante qui:
Hyperchem - download

Ottimo programma della Hypercube, disegna le molecole in 3D, ottimizza la loro struttura tridimensionale, calcola 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 gli orbitali molecolari, 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.
Queto è un programma facile da usare ed immediato come ArgusLab, ma in più ha tecniche di ottimizzazione più avanzate ab-initio e inoltre simula spettri IR.
Dato che Hyperchem non è più stato aggiornato da 18 anni, se si vogliono elaborare le molecole con tecniche quantomeccaniche più recenti bisogna passare ad ORCA e Avogadro che, però, sono molto più complessi da usare.

. . . . . . . . . .. . . . ChemOffice Professional

Disegna le molecole in 2D
Assegna il nome IUPAC
Calcola costanti chimico-fisiche
Genera spettri NMR

E' un programma professionale che può essere provato gratuitamente solo per 15 giorni scaricandolo al sito:
http://www.cambridgesoft.com/Ensemble_for_Chemistry/ChemOffice/

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

. . . . . .. . . . . .. . . . . Biovia Discovery Studio Visualizer

Visualizza le molecole in 3D

https://www.3dsbiovia.com/products/collaborative-science/biovia-discovery-studio/visualization.html

Tra i programmi che permettono di vedere e manipolare le molecole in tre dimensioni, va segnalato anche Biovia DS Visualizer (gratuito!!) che oltre alle molecole normali è particolarmente adatto a manipolare proteine, DNA e RNA.
DS Visualizer 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.
(Secondo me Chimera è da preferire)

. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . Orbital Viewer

Mostra gli orbitali di atomi e molecole

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

Con questo programma gratuito 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.

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