Abinitio вычисления для нафталина и азулена

Оптимизация в Mopac

Была сделана оптимизация молекул нафталина и азулена. SMILES представления:

Azulene : C1=CC=C2C=CC=C2C=C1 
Naphthalene: c1ccc2ccccc2c1

Чтоб молекула азулена была плоской, было подобрано силовое поле UFF в obgen.

Нафталин	Азулен

С помощью babel конвертируем выходные файлы Mopac в формат gamin (например, с расшрением *.inp) и меняем заголовок на следующий:

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

Оптимизация в GAMESS

Запускаем программу следующим образом:

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

Второй шаг Оптимизации в GAMESS

С помощью babel переформатируем log файл gamout в gamin.

Для расчёта по Хартри-Фоку надо составить 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

Получаем файлы:
Нафталин - Хартри-Фок
Нафталин - DFT
Азулен - Хартри-Фок
Азулен - DFT

Оценка методов

Вещество	Хартри-Фок	DFT
Naphthalene	-383.3546611998	-385.6400108661
Azulene	-383.2824690384	-385.5857491497
Δ, Hartree	0.0722	0.0543
Δ, kCal/mol	45.31	34.07

Из эксперимента известно, что энергия изомеризации нафталина в азулен составляет 35.3±2.2 kCal/mol, что очень близко к значению, полученному методом DFT, то есть он лучше.

Работа с molden

С помощью программы X-ming была запущена из-под Windows программа molden. Она способна визуализировать выходные файлы программы GAMESS.

Открываем файл с результатом DFT (кнопка Read) и переходим в режим плотности ("Dens. Mode"). Поочерёдно выбираем HOMO (highest occupied molecular orbital) и LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) и выполняем последующую процедуру. Переходим в режим OpenGL и сохраняем файл .ogl. Он окажется в директории программы X-ming. Перемещаем его в директорию программы molden и запускаем mogl, подавая на вход файл .ogl. Сохранить изображение можно из контекстного меню (правый клик мышью).

Получаем картинки:

	Нафталин	Азулен
HOMO
LUMO