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Programme zum Zeichnen von Strukturformeln

Die hier vorgestellten Programme sind kostenlos. Das ist mit dem Nachteil verbunden, dass diese mehr oder weniger mit Bedienungsoptionen ausgestattet sind, die man für das Zeichnen von Formeln und Reaktionsgleichungen gar nicht braucht, weil sie nämlich eigentlich Eingabewerkzeuge für Datenbanken oder Spektrensimulationsprogramme der jeweiligen Hersteller sind. Das Aufpeppen der Eingabewerkzeuge zu brauchbaren Formeleditoren und die kostenlose Bereitstellung ist für die Firmen eine Werbemaßnahme.

Alle Programme beherrschen auch Gleichungen, können die unterschiedlichsten Reaktionspfeile darstellen, aus einer gezeichneten Struktur den Substanznamen ableiten oder eine frei drehbare 3D-Darstellung des Moleküls erzeugen. Ferner können beliebige Template erzeugt werden, die nützlich sind, wenn Sie oft mit gleichen Strukturelementen arbeiten. Natürlich können alle Zeichnungen in die Texte gängiger Textprogramme eingebunden und skaliert werden.

Wichtig: In der Regel sind die kostenfreien Programme nach der Installation noch nicht optimal eingestellt, weshalb Sie intensiv mit den "Einstellungen" oder "Optionen" des Programms vertraut machen sollten. Auch das Arbeiten mit den Programmen braucht Einübung bis es so weit ist, dass die Strukturen nicht nur schöner aussehen, als von Hand gemalt, sondern auch genauso schnell oder sogar schneller erzeugt werden können.

 


 

BIOVIA-Draw (Accelrys-Draw; Symyx-Draw)

Es treten aktuell leider ständig neue Firmen auf den Plan, die diese Software jeweils übernommen haben und dann unter eigenem Namen vertreiben. Der aktuelle Name ist BIOVIA-Draw. Die Basisfunktionen des Programms sind vergleichsweise leicht erlernbar, weshalb es DER TIPP für Windows-Rechner ist. Nomenklaturhilfe ist in beiden Richtungen integriert, das heißt, dass nicht nur zu einer gezeichneten Formel der Name generiert wird, sondern auch umgekehrt zu einem Namen die Formel erzeugt wird. Letzteres funktioniert in der Praxis meist nur bei einfachen Trivialnamen (z.B. "Indigo"), weil jede kleinste Abweichung in einer IUPAC-Bezeichnung den Erfolg vereitelt.

Empfehlung: Installieren Sie die 32-Bit-Version - auch wenn Sie einen 64-Bit-Betriebssystem haben! Mit der 64-Bit-Version funktioniert nämlich die 3D-Darstellung nicht!

Der 3D-Viewer muss gesondert heruntergeladen und installiert werden. Er hat eine etwas unübersichtliche Menüstruktur, die nur mit der rechten Maustaste zugänglich ist. Zu den Vorteilen gehört die Option einer stereochemischen Darstellung. Die Energieminimierung kann mitunter wenig glaubhaft sein und Sie werden deshalb eventuell das Gefühl haben, dass es für eine gegebene Struktur viel besser wäre, wenn man z.B. die Substituenten einer Einfachbindung noch ein wenig verdreht. Dargestellte Moleküle können nicht mehr verändert werden. (Z.B. Erzeugung von Konformeren durch Drehung um Einfachbindungen)

Tipps:

  • An den Kettenenden sowie an Heteroatomen können die Wasserstoffatome automatisch hinzugefügt werden (Options -> Settings -> Atoms: Show hydrogen labels: "Terminal + Hetero"). Das spart Arbeit, wenn man 'fertige' stabile Strukturen zeichnen will. Will man aber z.B. Reaktionszwischenschritte formulieren, bei denen nicht immer alle Bindungen abgesättigt sind, werden Sie es vielleicht schätzen, dass Sie mit abgeschalteter Automatik mehr Freiheiten haben. Alternativ können auch immer alle Wasserstoffatome automatisch ergänzt werden. Diese Darstellung ist hilfreich, wenn das Verständnis dafür, was z.B. so eine "Kohlenstoffzickzack-Kette" eigentlich bedeutet, noch nicht so gefestigt ist.
  • Die Sichtbarkeit von Atomen müssen Sie manchmal mit einem Kniff einstellen. Wenn Sie z. B. eine Nitril-funktion als -C≡N darstellen wollen und nicht als -≡N, so markieren Sie das unsichtbare C-Atom mit dem Lasso-Tool, klicken mit der rechten Maustaste und wählen ,Create Template/Abbreviation'. In das Eingabefeld geben Sie "C" ein und bestätigen mit OK.
  • Man kann auch Linien nachträglich zu Pfeilen umfunktionieren. Mit "Draw spline" erhält man so fast beliebig mäandernde Pfeile, die man zur Darstellung von Reaktionsmechanismen nutzen kann.
Marvin-Sketch

MarvinSketch ist eine Java-Anwendung und deshalb auch auf Apple-Rechnern lauffähig. Auf dem Rechner muss also auch JAVA installiert sein. Die Versionen müssen zueinander passen, also entweder jeweils die 32-Bit-Version oder bei beiden die 64-Bit-Version. Die beiden JAVA-Versionen können auch parallel installiert werden.

Die Basisfunktionen sind sehr einfach und intuitiv erlernbar. Einfache Moleküle gehen flott von der Hand. Hinter den Menüs verbergen sich unzählige weitere Funktionen, die von 3d-Darstellungen, Berechnung von Molmassen und erwarteten physikalischen Eigenschaften, Benennung der Verbindungen bis hin zur Veränderung der Oberfläche reichen. Dass die 3d-Kalottenarstellung ein bisschen sehr nach 'Murmeln' aussieht, ist für Ausbildungszwecke relativ unerheblich, allerdings reicht die Qualität erzeugter Reaktionsschemata nicht an die von Biovia-Draw heran, was vor allem an den relativ unflexiblen gebogenen Pfeilen liegt, die die Elektronenbewegung deutlich machen sollen.

Tipps: Passen Sie die Schriftgröße für die Atomsymbole zweckdienlich an, z. B. von 12 auf 14 Punkt (Edit -> Preferences -> Display -> Font) Wenn Sie wollen, können Sie sich unter 'Look & Feel' eine für Windows typische Oberfläche einstellen.

ACD/ChemSketch

Bei diesem Programm wird es an den überbordenden Menüoptionen und Schaltflächen am deutlichsten, dass es nicht einfach nur dazu da ist, Formeln zu zeichnen. Die vielen Möglichkeiten muss man mit einer längeren Einarbeitungszeit bezahlen.

In der Default-Einstellung werden Moleküle "quick and dirty" hingekritzelt und müssen dann vom Programm in ihrer Darstellung optimiert werden. Nicht immer sind die gezeichneten Strukturen danach so ausgerichtet und positioniert wie gewünscht, müssen ev. also auch noch gedreht und an die richtige Stelle gerückt werden. Wenn Sie wollen, das die Strukturen gleich beim Zeichnen brauchbar sind, müssen Sie unter "Options" -> "Preferences" -> "Structure" folgende Einstellungen vornehmen:

  • Bond Angle: Häkchen setzen
  • Bond Length: Häkchen setzen und Bindungslänge auf 7 mm einstellen

Zu den Stärken von ChemSkech zählt, dass gezeichnete Strukturen einigen öffentlichen Datenbanken (z.B. "PubChem") übergeben werden können und man so recht bequem an diverse Substanzdaten kommt. ChemSketch berechnet auch diverse Werte wie Brechungsindex oder Dichte (was freilich die Lektüre echter erhältlicher Messwerte nicht ersetzt!). Außerdem ist ein leistungsfähiger 3D-Viewer integriert, mit dem man z.B. Torsionswinkel verändern kann, so dass man z.B. Konformere betrachten und deren unterschiedlichen Energiegehalt nachvollziehen kann.

Mit ChemSketch kann man auch Laborapparaturen zeichnen. Von Hause aus bringt ChemSketch da zwar nur wenig brauchbares mit, aber es können Bibliotheken von Drittanbietern, darunter auch die "LaboBib"-Geräte des Programms C-Design eingebunden werden, so dass mit ChemSketch anschließend einigermaßen komfortabel Laborapparaturen gezeichnet werden können, wobei aber z.B. das passgenaue Zusammenfügen von Schliffverbindungen weitgehend freihändig erfolgen muss. Vielnutzer sollten überlegen, sich dann doch lieber mit C-Design anzufreunden, was zwar etwas archaisch bedient werden muss, aber entscheidende Vorteile beim Zusammenbau von Apparaturen hat.

 


Empfehlungen

Jedes Programm, mit dem Sie gut zurechtkommen, ist OK! Für die Apple-Welt bleibt es bei "MarvinSketch". Auf einem Windows-Rechner spielt "Biovia-Draw" Stärken beim Zeichnen von Reaktionssequenzen aus. Geht es hingegen nur um ein einzelnes Molekül und geht es dabei insbesondere um dessen 3D-Darstellung, kann ChemSketch die bessere Wahl sein. Niemand hindert Sie, "Biovia-Draw" und "ChemSketch" nebeneinander zu benutzen!