Abinitio вычисления для нафталина и азулена

1. Оптимизация структур азулена и нафталина с помощью программы Mopac

   Построим и оптимизируем с помощью MOPAC структуры нафталена и азулена.
   SMILES представления этих молекул сохранены в файлах az.smi и nap.smi.
   Чтобы молекула азулена стала плоской, применим в obgen силовое поле UFF:

   obgen az.smi -ff UFF > az.mol 
   

   Структура азулена:
   
   
   
   
   Структура нафталина:
   
   
   Видно, что обе структуры плоские.
   
   С помощью babel переформатируем координаты в gamin формат и сохраним в файлах nap_opt.inp и azu_opt.inp. Оформим заголовки следующим образом:

    $CONTRL COORD=CART UNITS=ANGS   SCFTYP=RHF RUNTYP=OPTIMIZE $END
    $BASIS  GBASIS=N31 NGAUSS=6  $end
    $system mwords=2 $end
    $DATA

2. Оптимизация геометрии с помощью GAMESS

   Проведем оптимизацию геометрии для обеих молекул. Для этого запустим GAMESS:

   gms nap_opt.inp  1 >& nap_opt.log 
   gms azu_opt.inp  1 >& azu_opt.log
   

   Оптимизированные файлы: nap_opt.log и azu_opt.log.
   
   Базис: 6 гауссовых функций для невалентных электронов и 4 гауссовые функции (2 блока: 3 и 1) для валентных электронов.

3. Расчет энергии методами Хартри-Фока и теории функционала плотности

   На основе полученных координат составим новые входные файлы для расчёта энергии.
   
   Переформатируем log файл gamout в gamin.
   Полученные файлы: nap_opt2.inp и azu_opt2.inp.
   
   Для расчёта по Хартри-Фоку составим файл с таким заголовком:

    $CONTRL COORD=CART UNITS=ANGS SCFTYP=RHF RUNTYP=ENERGY $END  
    $BASIS  GBASIS=N31 NGAUSS=6  
    POLAR=POPN31 NDFUNC=1 $END  
    $GUESS  GUESS=HUCKEL
    $END   
    $system mwords=2
    $end  
    $DATA   
   

   В случае теории функционала плотности заголовок будет таким:

    $CONTRL COORD=CART UNITS=ANGS   dfttyp=b3lyp RUNTYP=ENERGY $END
    $BASIS  GBASIS=N31 NGAUSS=6
    POLAR=POPN31 NDFUNC=1 $END
    $GUESS  GUESS=HUCKEL $END
    $system mwords=2 $end
    $DATA

   В результате получаем файлы:
   
   Naftalin - HF
   Naftalin - DFT
   Azulen - HF
   Azulen - DFT
   

4. Расчет энергии изомеризации

   Метод	Нафталин	Азулен	Δ, Hartree	Δ, kCal/mol
   Хартри-Фок	-383.355	-383.282	0.072	45.301
   DFT	-385.64	-385.586	0.054	34.05

   
   Оказалось, что метод DFT лучше, так как его результат лучше согласуется с экспериментальным значением энергии изомеризации нафталина в азулен.