计算机化学与分子设计

　　1 Numeric Analysis
　　1.1 Linear Algebraic Equations and Matrix
　　1.1.1 Square Matrix
　　1.1.2 Elementary Operations on Matrices
　　1.1.3 Inverse Matrices
　　1.2 Differential Equations
　　1.2.1 Cauchy Problem
　　1.2.2 Discrete One-Step Methods for Equations of First Order
　　Principles
　　1.2.3 Discrete Methods with Multiple Steps for Differential
　　Equations of Order 1
　　Problems
　　2 Minimization
　　2.1 One-dimensional Minimization
　　2.1.1 Golden Section Search
　　2.1.2 Parabolic Interpolation： Brents Method
　　2.2 Multidimensional Minimization
　　2.2.1 Downhill Simplex （Nelder et Mead, 1965）
　　2.2.2 Direction Set Method （Powells Method）
　　2.2.3 Conjugate Directions
　　2.2.4 Powells Quadratically Convergent Method： Find N
　　Conjugate Directions
　　2.2.5 Gradient and the Steepest Descent Method
　　2.2.6 Newton-Raphson Method
　　Problems
　　3 Ab Initio
　　3.1 SchrSdinger Equation
　　3.2 Haxtree-Fock Theory
　　3.3 Post-SCF Methods
　　3.3.1 Configuration Interaction
　　3.3.2 Moller-Plesset Perturbation Theory
　　3.4 Gaussian
　　3.4.1 Capabilities
　　3.4.2 Overview of Geometry Optimizations
　　3.4.3 Model Chemistries
　　3.4.4 Basis Sets
　　3.4.5 Limitations
　　3.5 Example of Applications
　　Problem
　　4 Density Functional Theory and Applications
　　4.1 Theoretical Aspects
　　4.1.1 Hohenberg-Kohn Theorems
　　4.1.2 Kohn-Sham Theory
　　4.1.3 Exchange-Correlation Functionals
　　4.2 Comparison with Traditional Ab Initio Methods...
　　4.3 Applications
　　4.3.1 Atoms
　　4.3.2 Clusters
　　4.3.3 Carbonyl Complexes
　　4.3.4 Other Applications
　　Problems
　　5 Semi-Empirical Models
　　5.1 Extended Hiickel Theory （EHT）
　　5.2 CNDO Method
　　5.3 INDO Method
　　5.4 MINDO Method
　　5.5 MNDO Method
　　5.6 AM1 and PM3 Methods
　　5.7 Example of Applications
　　5.7.1 Proposed Problem
　　5.7.2 Calculations
　　5.7.3 Conclusion
　　6 Molecular Mechanics
　　6.1 Stereochemistry
　　6.1.1 Constitution Isomers and Tautomers
　　6.1.2 Stereoisomers
　　6.2 Principle of Molecular Mechanics
　　6.3 Mathematical Expressions of Energy Terms
　　6.3.1 Bond Stretching Energy
　　6.3.2 Angle Bending Energy
　　6.3.3 Torsion Energy
　　6.3.4 Improper Torsions and Out-of-plane Bending Motions.
　　6.3.5 Cross Terms： Class 1, 2 and 3 Force Fields
　　6.3.6 Energy of Non-binding Interactions
　　6.4 Force Fields
　　6.4.1 Parameterization Methods
　　6.4.2 SYBYL and TRIPOS Force Field
　　6.4.3 KOLLMAN Force Field
　　6.4.4 JUMNA and FLEX Force Field
　　6.5 Application Example
　　6.5.1 Problem to be Solved
　　Problems
　　7 Molecular Dynamics
　　7.1 Molecular Dynamics with Simple Models
　　7.2 Molecular Dynamics with Continuous Potentials
　　7.3 Verlet Algorithm
　　7.4 Variations of Verlet Algorithm
　　7.5 Predictor-Corrector Integration Methods
　　7.6 Choosing the Time Step
　　7.7 Multiple Time Step Dynamics
　　7.8 Constraint Dynamics
　　7.9 Steps of Molecular Dynamics Simulation
　　7.10 Time-dependent Properties
　　7.11 Example of Applications
　　Problems
　　8 Monte Carlo and Conformational Analysis
　　8.1 Monte Carlo
　　8.1.1 Calculations of Properties
　　8.1.2 Theory of Metropolis MC（MMC）
　　8.1.3 Implementation of MMC
　　8.1.4 Simulation of Molecules
　　8.2 Conformational Analysis
　　8.2.1 Conformational Search
　　8.2.2 Model-building Approaches
　　8.2.3 Random Search Methods
　　8.2.4 Distance Geometry
　　8.2.5 Other Approaches
　　Problems
　　9 Molecular Graph and Presentation
　　9.1 Generality in Molecular Graph
　　9.2 Molecular Description
　　9.2.1 Computer Representation of Two-dimensional
　　Chemical Structures
　　9.2.2 Connection Table
　　9.3 Sub-Structures and FREL
　　9.3.1 Extraction of FREL
　　9.3.2 Correlation of FREL with Properties
　　9.4 Canonical Numbering
　　9.5 Three-dimensional Representation of Molecular Structures ...
　　9.6 XML Representation
　　9.6.1 Principles of XML
　　9.6.2 XML for Structuring the Information
　　Problem
　　10 Ring Perception
　　10.1 Graphs and Searching Methods
　　10.1.1 Graphs and Molecular Graphs
　　10.1.2 Depth-First Search
　　10.1.3 Breadth-First Search
　　10.2 Complete Ring Systems
　　10.2.1 Defined Terms
　　10.2.2 Number of Rings in SSSR
　　10.3 Zamoras Algorithm
　　10.4 Elimination Technique
　　Problems
　　11 Constitutional Equivalence
　　11.1 Morgan Algorithm
　　11.2 Munk Algorithm
　　11.3 Riicker Algorithm
　　11.4 Varmuza Algorithm
　　11.5 Fans Method
　　11.6 Application to Canonical Numbering
　　Problem
　　12 Molecular Relative Symmetry
　　12.1 Relative Symmetry
　　12.2 Determination of Dissimilarity
　　12.3 Calculations
　　12.4 Examples
　　12.5 Application Examples： Empirical Rules
　　Problem
　　13 Isomorphism and 3D CSS Searches
　　13.1 Ullmans Algorithm
　　13.2 Crandell and Smiths Algorithm
　　13.3 Clique-Detection Algorithm
　　13.4 Lesks Algorithm
　　13.5 Set-Reduction Algorithm
　　Problems
　　14 Chemical Information Management and Exploration
　　14.1 Concept
　　14.2 Source of Chemical Information
　　14.3 Management of Chemical Information
　　14.4 Data Mining and Spectral Simulation
　　Problems
　　15 Molecular Similarity and Diversity
　　15.1 Approaches on Molecular Similarity and Diversity
　　15.2 Selection, Classification and Validation Methods
　　15.3 Comparative Analysis of Approaches/Descriptors-Models Comparison
　　15.4 Applications in Chemo- and Bio- Informatics
　　Problems
　　16 Artificial Neural Networks： Biological Fundamental and Modeling
　　16.1 Introduction
　　16.2 Biological Fundamental
　　16.3 Modeling
　　16.4 Structure of Connections
　　Problems
　　17 Layered Network
　　17.1 Mono-Layered Associative Network
　　17.2 Back-Propagation Learning Algorithm
　　17.3 Radial Basis Function Networks
　　Problems
　　18 Hopfield Network
　　18.1 Modeling
　　18.2 Application to Optimization Procedures
　　18.3 Boltzmann Machine
　　Problems
　　19 Kohonen Network
　　19.1 Structure of SOM
　　19.2 The Learning Process
　　19.3 Examples and Applications
　　Problem
　　20 Genetic Algorithms and Their Applications in Chemistry
　　20.1 Optimization and Techniques
　　20.2 Simple Genetic Algorithm
　　20.3 Mathematical Fundamental
　　20.4 Application of SGA to QSAR Problem
　　20.5 Other Application of GA to Chemistry Problems
　　Problems
　　21 Support Vector Machine （SVM）
　　21.1 SVM in Classification
　　21.2 Regression SVM
　　21.3 Applications
　　Problems

　　    This book covers two parts： Computer Chemistry and Molecular Design. It presented several approaches employed in molecular design step by step. Molecular graph and presentation as the start point， it introduced several methods of Computer Chemistry concerned with molecular design： property recognition of chemical structure， artificial neural network and data analysis.
　　    Computer-aided molecular design has the relationship with drug discovery， pesticide design， food chemistry， environment chemistry and so on. This book can be a reference for the people who is engaged or interested in computer-aided molecular design.