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本文产生原因及过程如下，某天在公众号后台收到如图1所示留言。 ▲图1 首次收到问题 随后该网友通过中间人添加笔者微信，并将相关文献的支持信息文件发了过来，如图2所示。 ▲图2 收到文献支持信息 不过笔者拿到支持信息，并从期刊主页下载到了论文的CIF[1]文件，然而对于该问题还是一头雾水，完全没有任何头绪，用什么软件都不知道，于是干脆给论文作者发邮件询问一下，如图3所示。 ▲图3 求助邮件 然后，当天就收到回复，并给了另一位作者的联系方式，如图4所示。 ▲图4 答复邮件 于是将相同问题发给另一位老师，也是当天得到了回复，并附上附件介绍详细计算步骤，如图5所示。 ▲图5 答复邮件 最终征求了作者同意，可以将该方法通过笔者平台分享给大家，如图6所示。 ▲图6 答复邮件 附件内容如下： 计算π-π重叠面积采用PhotoShop软件更为方便。 （1）用Mercury或者MaterialsStudio软件，将二聚体（用Styles:Wireframe线条形式表示，后处理效果更好）调整为垂直于平面的角度观察，保存为图片（tif、png、jpg等格式都可以） （2）比如蒽二聚体重叠比例计算： 将图片导入PhotoShop中，选择“多边形套索工具”，沿着分子骨架描绘（需要最终绘成闭合多边形） 描绘出两个蒽的重叠部分， 然后选择“图像”——“分析”——“记录测量”，在页面下面出现所选重叠部分的信息 记录面积值； 再描绘一个蒽环部分，测量相应面积； 用重叠面积除以一个蒽环面积，得到重叠比例。 以下是实践步骤： 案例来源：J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1153−1158. (DOI: 10.1021/jacs.9b11080) CCDC1967703[2] 首先是要得到垂直于平面视角的重叠结构图。 Mercury[3]操作步骤 打开该CIF文件后，将其π-π堆积的邻近分子显示出来（参阅视频“Mercury基操-邻近分子的显示和隐藏：https://www.bilibili.com/video/BV1dr421p7NL”），如图7所示。 ▲图7 显示π-π堆积的邻近分子 然后以蒽环为基础创建一个平面（参阅视频“Mercury基操-创建平面：https://www.bilibili.com/video/BV1dA4m1L7Lf”），如图8所示。 ▲图8 创建平面 然后将鼠标放在平面上并单击鼠标右键，点击“Viewperpendicular to plane”得到垂直于平面视角的重叠结构图，如图9所示。 ▲图9 垂直于平面视角的重叠结构图 调整视角，按住Shift键不放的同时按住鼠标左键并拖拽鼠标可使结构在屏幕平面内旋转，按住Crtl键不放的同时按住鼠标左键并拖拽鼠标可使结构在屏幕平面内移动，调整后如图10所示。 ▲图10 调整视角 然后隐藏所创建的平面（参阅视频“Mercury基操-创建平面：https://www.bilibili.com/video/BV1dA4m1L7Lf”），隐藏氢原子，并将结构模型更改为线框图，如图11所示。 ▲图11 更改结构模型 随后在File>>SaveAs中输出图片，例如tif格式，如图12所示。 ▲图12 输出图片 得到的图片如图13所示。 ▲图13 Mercury得到的图片 Olex2[4]操作步骤 在Olex2中打开CIF文件后，鼠标放在蒽环某个碳原子上，右键单击并从菜单中点击BANG>>Explore（参阅视频“Olex2基操-查看原子周围环境(B级警报PLAT417-氢原子距离过近)：https://www.bilibili.com/video/BV1ye411B7Kd”），如图14所示。 ▲图14 查看原子周围环境 该原子周围环境虚线如图15所示。 ▲图15 所选原子周围环境虚线 点击上图中红色箭头所示虚线，得到其π-π堆积的邻近分子，如图16所示。 ▲图16 π-π堆积的邻近分子 按下Ctrl+H隐藏氢原子，然后选中整个蒽环，并输入指令“mpln -n”（注意“mpln”和“-n”之间有一个空格），如图17所示。 ▲图17 选择蒽环并输入指令“mpln -n” 回车后，得到垂直于平面视角的重叠结构图，如图18所示。 ▲图18 垂直于平面视角的重叠结构图 调整视角，按住Crtl键不放的同时按住鼠标左键并拖拽鼠标可使结构在屏幕平面内旋转，同时按下鼠标左键和右键并拖拽鼠标可使结构在屏幕平面内移动，调整后如图19所示。 ▲图19 调整视角 在屏幕空白处单击鼠标右键，选择Drawstyle>>Wireframe将结构模型更改为线框式，按F2将将背景颜色改为白色，结果如图20所示。 ▲图20 更改结构模型 然后在Work>>Draw>>BitmapImages中输出图片，如图21所示。 ▲图21 输出图片 得到的图片如图22所示。 ▲图22 Olex2得到的图片 PhotoShop计算相关面积 在PhotoShop中打开前述方法创建的图片，然后选择多边形套索工具，如图23所示。 ▲图23 多边形套索工具 然后绘制重叠部分的闭合图形（逐个点击折点直至形成闭合图形，如果点歪，则按delete键撤回一步），随后选择图像>>分析>>记录测量，则在界面下方可以看到所绘制闭合图形的面积，如图24所示。 ▲图24 重叠面积计算 然后再以同样的方法计算一个蒽环的面积，如图25所示。 ▲图25 蒽环面积计算 则所需要的π-π重叠面积比例为16968/45730= 0.37104745243822436037612070850645 ≈ 37%。 根据绘制闭合图形的精细程度，该比值可能存在误差。 视频操作请参阅： π-π堆积中重叠面积比例计算：https://www.bilibili.com/video/BV1SS421w7qo 参考文献 [1](a) Hall, S. R.; Allen, F. H. Brown, I. D. The Crystallographic InformationFile (CIF): a New Standard Archive File for Crystallography. Acta Cryst. 1991, A47, 655–685. (b)Hall, S. R. The STAR File: A New Format for Electronic Data Transfer andArchiving. J. Chem. Inf. Comput. Sci.1991, 31, 326–333. (c) Hall, S. R.; Spadaccini, N. The STAR File:Detailed Specifications. J. Chem. Inf.Comput. Sci. 1994, 34, 505–508. [2] (a) Allen, F. H. The Cambridge Structural Database: aquarter of a million crystal structures and rising. Acta Cryst. 2002, B58, 380–388. (b) Allen, F. H. The CambridgeStructural Database: a quarter of a million crystal structures and rising. Acta Cryst. 2016, B72, 171–179. [3]Macrae, C. F., Edgington, P. R., McCabe, P., Pidcock, E., Shields, G. P.,Taylor, R., Towler, M. & van de Streek, J. J. Appl. Cryst. 2006, 39, 453-457. [4]Dolomanov, O. V.; Bourhis, L. J.; Gildea, R. J.; Howard, J. A. K.; Puschmann,H. OLEX2: A complete structure solution,refinement and analysis program. J. Appl. Cryst. 2009, 42, 339–341.
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