Spartan '14 for Windows és
Spartan '14 for Linux
A Wavefunction, Inc. vezető terméke. Az elméleti kémiai számítások teljes választékát kínáló, átfogó tudású molekulamodellező programcsomag, amely kiváló munkaeszköz az akadémiai és ipari kutatási ágazatok számára. A molekulamechanikától a magasszintű ab initio kvantumkémiai számításokig bármely módszer használható az adott probléma jellegének megfelelően. Az új NMR, UV/Vis, Solvation és Database modulok a kémiai problémák még szélesebb körének elméleti vizsgálatát teszik lehetővé a Spartan programmal.
Fontosabb jellemzők
Grafikus felhasználói felület
A Spartan egységes és átgondolt, könnyen kezelhető grafikus felhasználói felülettel rendelkezik. Csekély idő alatt felépíthetők a szerves és szervetlen molekulák, paraméterezhetők a molekulamechanikai és kvantumkémiai számítások, megjeleníthetők a grafikus eredmények, táblázatok, spektrumok, grafikonok és szöveges adatok.
- Molekulaépítés és kapcsolódó műveletek, spektrumkezelés
- Alapszintű molekulaépítő. Egyszerű szerves vegyületek építésére, sablonokkal (sp3 szén, benzolgyűrű…)
- Emeltszintű molekulaépítő. Segítségével a periódusos rendszer bármely eleme használható a molekulák építéséhez. Csoportok, gyűrűk és ligandumok gazdag gyűjteménye áll rendelkezésre.
- Peptidépítő. Aminosav egységekből fehérjéket épít. Előírható a másodlagos szerkezet. PDB-fájlokból kiválasztható a ligandum és az aktív centrum. Fehérjék és nukleinsavak kinyerése az RCSB Protein Data Bank-ból.
- Nukleotidépítő. DNS és RNS építése.
- Egyéni építő. További csoportok, gyűrűk és ligandumok könyvtára.
- Kísérleti spektrumok on-line adatbázisból. On-line módon kísérleti IR- és UV/Vis spektrumok érhetők el a NIST adatbázisból, s kísérleti NMR-spektrumok a University of Cologne adatbázisából.
- Clipboard. Rajta keresztül bármely korábban épített molekula vagy molekularészlet hozzáférhető.
- Spartan molekula-adatbázis. Több mint 140 000 optimalizált szerkezetű molekula gyűjteménye. (Az optimalizálás HF/3-21G, HF/6-31G*, EDF1/6-31G*, B3LYP/6-31G* és MP2/6-31G* számításokkal történt.) Egy bejegyzés tartalmazza a molekula nevét, geometriáját, a gázfázisú molekulaenergiát, a becsült szolvatációs energiát, a HOMO és LUMO energiákat, dipólusmomentumot, atomi töltéseket, a molekulafelszínhez rendelt területet és az általa körbezárt molekulatérfogatot, a molekula tömegét és szimmetriacsoportját. Az adatbázist folyamatosan bővítik. Az adatbázis molekulái között számos szempont alapján végezhető keresés.
- Spartan reakció-adatbázis. Több mint 1500 reakciótípus, amely molekulaszerkezet alapján kereshető.
- Felhasználói molekula-adatbázis. A Spartan adatbázishoz hasonló felépítésű, a felhasználó által meghatározható új számítási szintekkel és molekulákkal kibővítve.
- Szerkezetfinomítás. Gyors lefutású előzetes optimálás az MMFF94 módszerrel a molekulaépítés befejező lépéseként.
- Átmeneti állapot. Reakciók átmeneti komplexének becslése. A felhasználónak csak a reaktánsokat kell megadnia. Első közelítésben a program előre kiszámított reakciókkal való összehasonlítás alapján próbál közelítést adni. Ha a kérdéses reakcióhoz nem talál támpontot adatbázisában, akkor a becslés a lineáris szinkron átmenet eljárással történik.
- Cambridge Database. Hozzáférés a Cambridge Structural Database 290 000 röntgendiffrakciós szerkezetéhez, irodalmi hivatkozásaikkal együtt. A Spartan program a hidrogéneket is hozzáadja a molekulához, és finomítja azok helyzetét.
- Tautomer. Automatikusan felismeri a molekulák lehetséges tautomer szerkezeteit.
- Kémiai deszkriptorok. A különböző kémiai deszkriptorok (hidrogén donor, hidrogén akceptor, pozitív és negatív ionizációs centrum, aromás gyűrű, hidrofób molekularész) grafikusan megjeleníthetők. Lehetőség van a deszkriptorok definíciójának módosítására is.
- Grafikus megjelenítés
- Molekulamodellek. Számos molekulaábrázolási mód választható: drótváz, drótváz és golyó, pálcás, pálca és golyó, térkitöltő. Megjeleníthetők előre definiált pontok és síkok, geometriai paraméterek (kötéstávolságok, kötésszögek, torziós szögek), s a dipólusmomentum irányát jelző nyíl. A térkitöltő modellek felülete és térfogata mérhető.
- Biopolimer modellek. Fehérjék és polinukleotidok népszerű ábrázolási módjai, például „szalagos” megjelenítés. Színezés a másodlagos szerkezet és a felépítő egység típusa szerint.
- Hidrogénkötések. A hidrogénkötések grafikus megjelenítése.
- Felületek és térképek. Elektronsűrűség, spinsűrűség, elektrosztatikus potenciál és lokális ionizációs potenciál szintfelületek készíthetők, illetve ezeken a szintfelületeken színkódolással ábrázolhatók valamely másik jellemző értékei (térképek). Mérhető a felületekre vetített fizikai mennyiségek számszerű értéke a felszín egy adott pontján. A molekulapályák is megjeleníthetők.
- Metszetek. Egy, a molekulát tetszőleges helyzetben metsző síkon szintvonalas kontúrrajzként megjeleníthetők az elektronsűrűség, spinsűrűség, elektrosztatikus potenciál és lokális elektrosztatikus potenciál térképei.
- Animációk. Az egy listába foglalt molekulamodellek és a hozzájuk kapcsolódó grafikus elemek (szintfelületek, térképek, metszetek) gyors egymásutánban megjeleníthetők – lejátszhatók. Így rendkívül szemléletessé válnak a molekulatulajdonságok változásai egy kémiai reakció vagy konformációs átmenet során. Kitüntetett szerepű a normálrezgésekhez tartozó molekulageometriák egymás utáni megjelenítése, amely eljárás segítségével könnyen megállapítható, hogy a feltételezett átmeneti komplex folyamatos átmenettel kapcsolja-e össze a kiindulási anyagokat és végtermékeket. Az animációk AVI formátumban rögzíthetők.
- Sztereo 3D. A molekulák és grafikai elemek színszűrési technikán alapuló térbeli megjelenítése.
- Többszörös molekulák. Tetszőleges számú molekula helyezhető el egyidejűleg a munkaterületen, a hozzátársított grafikával együtt. A molekulák közös szerkezeti elemük alapján egymáshoz igazíthatók.
- Dialógusablakok
- Számítások. Az összes számítási feladat minden jellemző értéke egyetlen jól áttekinthető ablakban állítható be. A meghatározandó grafikai elemek (szintfelületek, térképek) megadására egy másik, hasonló dialógusablak szolgál.
- Output. Választható az adatok teljes körű vagy a szűkített megjelenítése.
- Molekuláris tulajdonságok. A számítási eredmények (energiák, dipólusmomentumok, atomi töltések...) összefoglalása, amelyek így a szöveges output vizsgálata nélkül is megtekinthetőek.
- Táblázatok. Molekulalisták tagjainak kiszámított jellemzői táblázatos formában is összefoglalhatók. A táblázatbeli értékek felhasználhatók 2D és 3D grafikonok készítéséhez. 2D molekulaszerkezetek megjelenítése a cellákban.
- Szintfelületek. A szintfelületek és az összes egyéb grafikus elemek megjelenítésére szolgáló egységes ablak.
- A grafikus felület egyéb jellemzői
- Import és export. PDF, SYBYL Mol és Mol2, Macromodel, SDF, TGF és MOL, JCAMP fájlok, importja és exportja. 2D CXD és 3D CIF fájlok importja.
- Grafikus objektumok exportja. A grafikák és animációk BMP, JPEG, PNG és AVI formátumban menthetők el.
- Clipboard. A szokványos műveletekkel az objektumok a Spartanból más programokba vihetők át.
Számolható molekuláris jellemzők
A molekulaenergia, egyensúlyi és átmeneti állapotbeli molekulageometria és a rezgési frekvenciák mellett a Spartan a vegyületek számos egyéb fizikai-kémiai jellemzőjének kiszámítására is alkalmas.
- Atomi töltések. Mulliken-töltések, Natural Bond Orbital töltések és a molekula elektrosztatikus potenciáltere alapján számított töltések.
- Termodinamikai tulajdonságok. Entalpia, entrópia, szabadenergia, izotópeffektus a molekulageometria és rezgési frekvenciák alapján.
- Elektronikus tulajdonságok. Dipólusmomentum, kvadropólus és magasabb momentumok, polarizálhatóság és hiperpolarizálhatóság (csak szemiempirikus módszerekkel).
- Oldószerhatás. Szolvatációs energia az SS(V)PE kontinuummodell alapján, továbbá az SM6, SM5.4, SM50R modell alapján számolva.
- MR-számítások. Kémiai eltolódások számíthatók a Hartree-Fock és DFT- módszer alapján.
- UV-Vis spektroszkópia. Spektrumszámítás a CIS vagy a TDDFT modell alapján.
Elvégezhető számítások
- Energia. Teljes molekulaenergia (Hartree-Fock, sűrűségfunkcionál, MP2, Advanced Correlated), képződéshő (szemiempirikus), molekulamechanikai energia. A program új eljárásokat is tartalmaz: Az RM1 szemiempirikus módszer az AM1-módszer javított változata, módosított paraméterkészlettel. Az Image MP2 (RI-MP2) pontosságában majdnem megközelíti az MP2-eljárást, azonban igen jelentős mértékben gyorsabb, így megfelelő alternatívája a sűrűségfunkcionál számításoknak.
- Egyensúlyi molekulageometria. Átmeneti állapot geometriája.
- Belső reakciókoordináta. A reaktánsok útjának végigkövetése a termékekig, az átmeneti állapoton keresztül.
- IR-spektrum számítása és megjelenítése. Bármely módszer használható az MP3, MP4 és Advanced Correlated kivételével. A molekula normálrezgéseinek segítségével megítélhető az átmeneti állapot szerkezetére adott feltételezés jósága.
- MR-spektrum számítása és megjelenítése. Kémiai eltolódások számíthatók a Hartree-Fock és DFT módszer alapján. COSY és TOSY grafikus kép. Empírikus módszer alapján csatolási állandók meghatározása.
- UV/Vis-spektrum számítása és megjelenítése. A Hartree-Fock/CIS és sűrűségfunkcionál/időfüggetlen sűrűségfunkcionál módszerek használhatók.
- Konformerek. A konformációs tér feltérképezése. Meghatározható a molekula legalacsonyabb energiájú konformere, vagy alacsony energiájú konformerek egy diverz sorozata. Új algoritmus segítségével létrehozható konformereknek az a minimális számú halmaza, amelyek már megfelelően leírják a molekula konformációs terét.
- Hasonlóságanalízis. Molekulák hasonlóságának kvantitatív jellemzése.
- Energiaprofil. A molekulaenergia változása egy vagy több geometriai koordináta függvényében. Vizsgálata hasznos segédeszköz az átmeneti állapot azonosításához a reakciókoordináta mentén, továbbá a konformációs energiaváltozások elemzéséhez.