Cеми-эмпирические вычисления: Mopac 

Работу нужно начинать с установки переменных:

	export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/bin 
	export MOPAC_LICENSE=/home/preps/golovin/progs/bin  



1. Найдем в интернете порфирин и его аннотацию в виде SMILES (например здесь ). Создадим текстовый файл 1.smi где сначала строки SMILES порфирина а через несколько пробелов просто porphyrin. На основе такого опсания можно построить 3D структуру порфирина с помощью программы babel:
   
   obgen 1.smi > 1.mol
   
   Удалим ненужные водороды и посмотрим результат в PyMol:
   
   Теперь переформатируем координаты в mol формате во входной файл для Mopac:
   babel -ipdb myfile.pdb -omop 1_opt.mop -xk "PM6"
   *c помощью -xk мы задали параметризацию типа pm6
   Запустим Mopac :
   MOPAC2009.exe 1_opt.mop
   Теперь сравним результаты obgen и mopac. Для этого переформатируем выходной файл Mopac в pdb:
   babel -imopout 1_opt.out -opdb 1_opt.pdb
   Сравним:
   
   
   Как мы видим, MOPAC, в отличие от babel, построил плоскую структуру.
2. Рассчитаем возбужденные состояния порфирина и на основе этих данных прикинем спектр поглощения молекулы. Для расчёта возбуждённых состояний копируем mop файл из предыдущего занятия. Для указания Mopac о необходимости расчёта возбуждённого состояния добавим в конец файла: пустую строку и строки:
   
   cis c.i.=4 meci oldgeo
   some description
   
   Запустим Mopac:
   
   MOPAC2009.exe 1_opt_spectr.mop
   
   На выходе получаем файл 1_opt_spectr.out. В конце файла 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
        The "+" symbol indicates the root used.                                       
                   

   На основании этих значений и простой формулы E = h*v рассчитаем длину волн при которых происходят эти переходы:
   
   

   Энергия (эВ)	Длина волны (нм)
   1,913312	648
   2,266014	546
   2,463186	504
   2,823915	439
   3,362161	369
   3,389757	365
   3,669242	338
   3,871323	320

3. Для молекулы O=C1C=CC(=O)C=C1 определите геометрию как с помощью obgen так и Мopac (см. выше). Получаем:
   
   
   Как мы видим, молекулы получились абсолютно идентичные.
   Теперь определим геометрию дианиона этой молекулы. Для этого в первую строчку mop файла добавляем слово CHARGE=-2. Потом явным способом указываем на каких атомах должен находиться отрицательный заряд. Пример:
   

   PM6 CHARGE=-2  gg    O(-)   0.98570 1  0.00130 1 -0.43680 1  C   2.16830 1  0.00680 1 -0.12400 1  ...........  
   

   Рассмотрим наложение получившихся структур:
   
   *белым - незаряженная молекула; оранжевым - заряженная
   Структуры отличаются по расположению связей. Заряженная структура незначительно сжата к оси кислородов, связи C-O вытянулись у заряженной молекулы из-за появления ароматичности.