Spartan (kimya yazılımı)

Spartan, Wavefunction'ın moleküler modelleme ve bilgisayarlı kimya uygulamasıdır.^[2] Moleküler mekanik, yarı-ampirik yöntemler, ab initio modeller,^[3] yoğunluklu fonksiyonel modeller, post Hartree-Fock modeller,^[4] G3 (MP2) ve T1 içeren termokimyasal tarifler için kodlar içerir.

Spartan

Geliştirici(ler)	Wavefunction, Inc.[1] & Q-Chem
İlk yayınlanma	1991
Güncel sürüm	Spartan'18 v.1.4.4 / 2019
Programlama dili	C, C++, Fortran, Qt
İşletim sistemi	Windows, Mac OS X, Linux
Platform	x86-64
Erişilebilirlik	İngilizce
Tür	Moleküler modelleme, Bilgisayarlı kimya
Resmî sitesi	wavefun.com

Birincil fonksiyonlar yapılar, bağıl kararlılıklar ve izole edilmiş moleküllerin diğer özellikleri hakkında bilgi sağlamaktır. Karmaşık moleküller üzerinde moleküler mekanik hesaplamaları yaygındır. Hartree-Fock yöntemi moleküler orbital hesaplamalarını içeren kuantum kimyasal hesaplamaları, özellikle de elektronik korelasyonu içeren hesaplamalar moleküler mekanikle karşılaştırıldığında daha fazla zaman alır.

Kuantum kimyasal hesaplamalar, kimyasal reaksiyonların mekanizmaları ve ürün dağılımları hakkında bilgi edinmek (doğrudan geçiş durumları üzerindeki hesaplamalarla ya da Hammond'ın varsayımına dayanarak, reaktiflerin sterik ve elektronik taleplerini modelleyerek) için de kullanılabilirler. Doğrudan geçiş durumlarının geometrileri ve genel olarak reaksiyon mekanizmaları hakkında bilgi veren nicel hesaplamalar giderek yaygınlaşırken, daha sıkı işlemlere tabi tutulacak çok büyük sistemler için nitel modellere hala ihtiyaç duyulmaktadır. Kuantum kimyasal hesaplamalar, mevcut deneysel verileri tamamlamak veya bunları tamamen değiştirmek için bilgi sağlayabilir, örneğin, nicel yapı-aktivite ilişkisi (quantitative structure-activity relationship/QSAR) için atomik yüklerin^[5] ve moleküller arası potansiyellerin analizleri için moleküler mekanik ve moleküler dinamik hesaplamalarından faydalanılır.

Spartan, moleküler şekil konformasyonu, yapı (denge ve geçiş durumu geometrisi), NMR, IR, Raman ve UV-VIS spektrumu, moleküler (ve atomik) özellikler, reaktivite ve seçiciliğin belirlenmesi için kullanılabilecek bilgisayarlı kimya metodlarını içerir.

Yazılımsal vasıflar

Bu yazılım, moleküler mekanik, Merck Moleküler Kuvvet Alanı (Merck Molecular Force Field/MMFF), uzantılı MMFF ve SYBYL, kuvvet alanı hesaplamaları, Yarı ampirik hesaplamalara [MNDO / MNDO (D), Austin Model 1 (AM1), PM3, Recife Model 1 (RM1) ve PM6] erişim sağlar.

• Örtük çözücü (SM8) ile kullanılabilen Hartree-Fock, kendi kendine tutarlı alan (self-consistent field /SCF) yöntemleri:
  • Sınırlı, sınırsız ve kısıtlı açık kabuk Hartree – Fock
• Örtük çözücü (SM8) ile kullanılabilen fonksiyonel yoğunluk teorisi (DFT) yöntemleri:
  • Standart fonksiyoneller: BP, BLYP, B3LYP, EDF1, EDF2, M06, ω97B97X-D
  • Değişim İşlevselleri : HF, Slater-Dirac, Becke88, Gill96, GG99, B (EDF1), PW91
  • Korelasyon fonksiyonları : VWN, LYP, PW91, P86, PZ81, PBE
  • Kombinasyon veya hibrit fonksiyoneller: B3PW91, B3LYP, B3LYP5, EDF1, EDF2, BMK
    • Truhlar grubu^[6] fonksiyonelleri: M05, M05-2X, M06, M06-L M06-2X, M06-HF
    • Head-Gordon grubu fonksiyonları:^[7] 97B97, ωB97X, 97B97X-D
• Eşleşmiş küme yöntemleri:
  • CCSD, CCSD (T), CCSD (2), OD, OD (T), OD (2), QCCD, VOD, VOD (2), VQCCD
• Møller - Plesset yöntemleri:
  • MP2, MP3, MP4, RI-MP2
• Uyarılmış hâl yöntemleri:
  • Zamana bağlı yoğunluk fonksiyonel teorisi (Time-dependent density functional theory/TDDFT)
  • Konfigürasyon etkileşimi: CIS, CIS (D), QCIS (D), kuadratik konfigürasyon etkileşimi (QCISD (T)), RI-CIS (D)
• Kuantum kimyası bileşik yöntemleri, termokimyasal tarifler:
  • T1, G2, G3, G3 (MP2)

Görevler

Mevcut yazılım modelleri moleküler, termodinamik, QSAR, atomik, grafiksel ve spektral özellikler sunar.

• Enerji - Belirli bir geometri için, bir molekül veya sistemin enerji ve ilgili özellikleri hakkında bilgi sağlar. Kuantum kimyasal modeller kullanılıyorsa, dalga fonksiyonu hesaplanır.
• Denge moleküler geometrisi^[8] - En yakın yerel minimumun yerini belirler ve enerji ve ilgili özellikler hakkında bilgi sağlar.
• Geçiş durumu geometrisi - En yakın birinci dereceden eyer noktasını (tek boyutta bir maksimum ve diğer boyutlarda minimum) tespit eder ve enerji ve ilgili özellikler hakkında bilgi sağlar.
• Denge konformer - En düşük enerji konformasyonunu bulur. Çoğunlukla bir kuantum kimyasal model kullanılarak yapı hesaplanmadan önce gerçekleştirilir.
• Konformer dağılımı - Düşük enerjili konformerler seçimi elde eder. Belirli bir molekülün şekillerini tanımlamak ve ortalama moleküler özelliklerin hesaplanması için bir Boltzmann dağılımı belirlemek amacıyla yaygın olarak kullanılır.
• Konformer kütüphanesi - En düşük enerjili konformeri bulur ve bunu enerjiden bağımsız olarak moleküle erişilebilen tüm şekilleri kapsayan bir dizi konformer ile ilişkilendirir. Benzerlik analizi için kütüphaneler oluşturmak için kullanılır.
• Enerji profili - Bir molekülü veya sistemi, her basamak için denge geometrileri sağlayan (kullanıcı tarafından belirlenen kısıtlamalara tabi) kullanıcı tanımlı bir koordinat seti boyunca basamaklandırır.
• Benzerlik analizi - yapı veya kimyasal fonksiyona (Hidrojen bağı alıcılar-donörler, pozitif-negatif iyonlaştırıcılar, hidrofoblar, aromatikler) dayalı olarak moleküllerin (ve isteğe bağlı olarak onların konformerlerinin) benzerliğini ölçmektedir. Bir molekülün (ve isteğe bağlı olarak konformerlerinin) bir farmakoforla benzerliğini belirler.

Grafiksel kullanıcı arayüzü

Yazılım entegre bir Grafiksel kullanıcı arayüzü içerir. Windows 7 ve 8 aygıtlarında dokunmatik ekran işlemleri destekleniyor. Moleküllerin 3D olarak oluşturulması, molekül inşa edicileri ile kolaylaştırılmıştır (organik, inorganik, peptid, nükleotit ve sübstitüent inşa edicileri dahil). 2D yapı, 2D çizim paleti bulunan organik moleküller için desteklenir. Windows sürüm arayüzü ChemDraw'a erişebilir; 9.0 ve sonraki sürümleri 2D olarak molekül oluşturmak için de kullanılabilir. Hesaplama diyalogu, görevin ve hesaplama yönteminin belirtilmesi için kullanılır. Hesaplamalardan gelen veriler diyaloglarda veya metin çıktısı olarak görüntülenir. Doğrusal regresyon dahil ek veri analizi, dahili bir elektronik tablodan mümkündür.

Ana sürüm geçmişi

• 1991 Spartan sürüm 1 Unix
• 1993 Spartan sürüm 2 Unix
• 1994 Mac Spartan Macintosh
• 1995 Spartan sürüm 3 Unix
• 1995 PC Spartan Windows
• 1996 Mac Spartan Plus Macintosh
• 1997 Spartan sürüm 4 Unix
• 1997 PC Spartan Plus, Windows
• 1999 Spartan sürüm 5 Unix
• 1999 PC Spartan Pro Windows
• 2000 Mac Spartan Pro Macintosh
• 2002 Spartan'02 Unix, Linux, Windows, Mac

Windows, Macintosh, Linux sürümleri

• 2004 Spartan'04
• 2006 Spartan'06
• 2008 Spartan'08
• 2010 Spartan'10
• 2013 Spartan'14
• 2016 Spartan'16
• 2018 Spartan'18

Ayrıca bakınız

• Moleküler tasarım yazılımı
• Molekül editörü
• Moleküler mekanik modelleme yazılımları karşılaştırması
• Monte Carlo moleküler modelleme yazılımları listesi
• Kuantum kimyası bileşik yöntemler
• Kuantum kimyası ve katı hal fiziği yazılımları listesi

Kaynakça

1. "Wavefunction, Inc". 11 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Kasım 2019.
2. Computational Chemistry, David Young, Wiley-Interscience, 2001. Appendix A. A.1.6 pg 330, Spartan
3. Warren J.. Hehre; Warren J. Hehre; Leo Radom; Paul von R. Schleyer; John Pople (24 Mart 1986). AB INITIO Molecular Orbital Theory (İngilizce). Wiley-Interscience. ISBN 0-471-81241-2.
4. Christopher J. Cramer (15 Kasım 2004). Essentials of Computational Chemistry (İngilizce). Wiley-Blackwell. ISBN 978-0-470-09182-1.
5. Andrew R. Leach; Leach AR. (2001). Molecular Modelling (İngilizce). Pearson Education. ISBN 0-582-38210-6.
6. "Truhlar Group". 20 Temmuz 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Kasım 2019.
7. "Head-Gordon Group". 19 Aralık 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Kasım 2019.
8. 6 Mart 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. An assessment of most computational models is available. Warren J. Hehre; Alan J. Shusterman; Janet E. Nelson (1998). The Molecular Modeling Workbook for Organic Chemistry (İngilizce). ISBN 1-890661-06-6.

Dış bağlantılar

• Resmî site, Wavefunction, Inc