[发明专利]一种有机化合物分子模型的原子组件

说明书

本发明公开了一种有机化合物分子模型的原子组件，原子组件是依据有机化合物实际状态下的主族原子的八隅体电子稳定结构及杂化轨道理论相结合推演出的已知形态的形状为基础，按照实际原子及轨道尺寸放大设计而制成宏观具象实体形态的组件结构；原子组件包括原子实和化学键；化学键以分子组联化学键的键长参数为基准，再分配到各原子上的距离位置处切断，通过宏观具象设计而制作形成；原子实用于示意性表现荷正电的强弱；本发明除了能够展示单键、双键、三键之外，还能够展示原子中孤对电子、多中心多电子离域键的形态，还可直观展现原子间、分子间的相互作用，整个分子的位阻、能垒及官能团分布的情况，更加便于应用者理解，提升了模型的指导性。

技术领域

本发明涉及有机化合物的分子模型技术领域，特别涉及一种有机化合物分子模型的原子组件。

背景技术

分子模型结构可以根据应用形式和目的的不同，被设计为各种形式，目前最常见的包括两种：

第一种是球棍模型，即通过球代表分子中的原子，棍代表化学键，将棍根据原子价角相匹配的角度与球相连接，形成分子结构的球棍模型。球棍模型主要用于表现分子的空间结构和成键类型，以及化学分子的三维空间分布。在实际应用中，使用不同颜色和大小的球体表示分子结构中的不同原子，使用不同长度、颜色、粗细的棍体，表示分子结构中的各原子间的化学键，再使用棍体插接球体等方式将球棍相连接，形成分子结构的球棍模型。

第二种是空间填充模型，又叫比例模型，即根据键角和范德瓦尔斯半径量度的原子间的距离形成的能够表示每个原子的大小和分子实际形状的致密结合的分子模型。比例模型主要用于表现组成该分子的原子间的大小关系，而不表示化学键。实际应用中，使用不同颜色、大小、形状的模型，代表分子结构中的原子比例大小，各原子模型之间通过插接等方式形成分子结构的空间填充模型。

以上两种模型在组合和应用过程中主要存在以下问题：

球棍模型和空间填充模型的原子体现均匀中性，不能表现出非键合原子之间的相互作用，且不能表现分子间的原子相互作用效果，也不能表现大分子中相隔较远的原子间的相互作用。

以上两种模型对分子内部的空间位阻表现不明确，不能直观判断所组合成的分子结构是否合理，是否符合微观实际。

有机化合物分子在实际的分子结构中，很多化学键在是不能转动的，以上两种模型不能很好、很形象地展现。

以上两种模型无法展示离域键；对于有特定功能的有机物高分子结构，无法有效展现其功能；对于表面化学而言，以上两种模型无法展现孤对电子、离域键的化学或物理的吸附作用。

并且，以上两种模型均不能表示分子结构中的荷正电区域；在使用时，各组成分子结构的原子模型独立存在或整体存在，使用时一般根据分子结构实现模型的制造或组合，难以实现科研求证过程中的预测化组合，难以为化学领域的科学研究起到预测性的分子结构模型的指导作用。

以上两种模型在使用过程中，针对一些复杂的有机大分子，若需要以单个原子结构组合成分子结构时，对单元原子结构和单元化学键的挑选和组合工作则异常繁杂，组合的错误率也会成倍增加，组合错误一个单元，可能导致所有单元必须重新组合，浪费时间成本和人力成本，并增加了模型指示作用的错误率。

虽然目前可以通过特定的软件模拟有机化合物分子模型，但视图和分析效果仍不如实物直观，且不能实现通盘考虑整个分子的位阻、能垒及官能团分布情况的效果。

此外，在有机化学的合成反应中，官能团的空间位置、朝向，反应官能团间的碰撞、接触机率等直接影响反应结果及材料性能；由于有机化合物分子中的单键可以转动，但空间位阻会阻止其转动，限定了具体结构的转动角度，因此，同样的分子结构可能存在不同的空间构型，也即可能存在不同的性能，但此效果通过上述两种模型均难以表现。

因此，设计一种有机化合物分子模型，能更准确体现分子结构，并且能够简单方便地进行组合，实现上述问题所包含的效果，是内业亟待克服的难题。