Начнём работу с установки переменных:
export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/bin
export MOPAC_LICENSE=/home/preps/golovin/progs/bin
Задание 1
На основе аннотации SMILES порфирина был создан файл 1.smi.На основе этого описания c помощью программы из babel можно построить 3D структуру порфирина:
obgen 1.smi > 1.mol
Полученный файл 1.mol.
Изображение:
Просмотрим полученную структуру в PyMol и удалим ненужные водороды (а их, как нетрудно заметить, всего 2 атома, которые нарушают ароматичность). Сохраним результат как pdb. Полученный файл 1.pdb
С помощью babel переформатируем координаты в mol формате во входной файл для Mopac.
babel -ipdb myfile.pdb -omop 1_opt.mop -xk "PM6"
Получили файл 1_opt.mop. Затем запустили Mopac:
MOPAC2009.exe 1_opt.mop
Файл вывода out 1_opt.out переформатировали в pdb:
babel -imopout 1_opt.out -opdb 1_opt.pdb
После открытия полученого pdb файла в PyMOL обнаружилось, что молекула порфирина стала плоской, что и понятно (ароматичность восстановилась после удаления двух водородов).
Изображение:
Задание 2
Необходимо рассчитать возбужденные состояния порфирина, а потом на основе этих данных прикинуть спектр поглощения молекулы.Для расчёта возбуждённых состояний была сделана копия mop файла из предыдущего задания 1_opt_spectr.mop.
Для указания Mopac о необходимости расчёта возбуждённого состояния добавим в конец файла:
пустую строку
cis c.i.=4 meci oldgeo
some description
Запустим Mopac:
MOPAC2009.exe 1_opt_spectr.mop
Полученный файл 1_opt_spectr.out.
Рассмотрим этот выходной файл (1_opt_spectr.out) и найдем в нем значения энергий для электронных переходов:
STATE ENERGY (EV) Q.N. SPIN SYMMETRY POLARIZATION
ABSOLUTE RELATIVE X Y Z
1+ 0.000000 0.000000 1+ SINGLET ????
2 1.913312 1.913312 1 TRIPLET ????
3 2.266014 2.266014 2 SINGLET ????
4 2.463186 2.463186 2 TRIPLET ????
5 2.823915 2.823915 3 TRIPLET ????
6 3.362161 3.362161 4 TRIPLET ????
7 3.389757 3.389757 3 SINGLET ???? 0.2031 0.2347 0.0010
8 3.669242 3.669242 4 SINGLET ???? 2.3899 2.0438 0.0085
9 3.871323 3.871323 5 SINGLET ???? 1.5461 1.7992 0.0084
Далее эти значения энергий для электронных переходов были
пересчитаны в длину волн, при которых происходят эти переходы:
| Энергия (eV) | Длина волны (nm) |
| 1.913312 | 649 |
| 2.266014 | 548 |
| 2.463186 | 504 |
| 2.823915 | 440 |
| 3.362161 | 369 |
| 3.389757 | 366 |
| 3.669242 | 338 |
| 3.871323 | 321 |
Задание 3
Для молекулы O=C1C=CC(=O)C=C1 была определена геометрия с помощью obgen и с помощью Мopac (см. задание 1).Файл strange.smi был подан на вход программе obgen, получен файл strange.mol.
C помощью babel он был преобразован во входной для MOPAC формат (файл strange_opt.mop).
После запуска MOPAC был получен файл strange_opt.out, который был преобразован в формат pdb (strange_opt.pdb).
Изображение полученных структур, наложенных друг на друга, зеленым цветом представлены атомы углерода из strange.mop, голубым - из strange_opt.mop:
Затем был преобразован файл strange_opt.mop: были добалена строка CHARGE=-2, а также явным способом указаны атомы, на которых должен находиться отрицательный заряд.
PM6 CHARGE=-2 gg O(-) 0.98570 1 0.00130 1 -0.43680 1 C 2.16830 1 0.00680 1 -0.12400 1 ...........
Полученный файл strange_opt_negative.mop.
С помощью MOPAC был получен файл strange_opt_negative.out, который затем был преобразован в pdb файл strange_opt_negative.pdb.
Изображения структур strange_opt.pdb и strange_opt_negative.pdb, наложенные друг на друга, показаны ниже. Атомы углерода для первой структуры зеленые, для второй - голубые:
Заметно, что молекула дианиона вытянута вдоль оси, соединяющей кислороды, что можно объяснить взаимным отталкиванием двух отрицательно заряженных атомов.