Занятие 2

Cеми-эмпирические вычисления: Mopac.

Занятие заключается в поэтапном освоении возможностей Mopac как пакета для оптимизации структуры молекул и расчёта некоторых свойств.
Информацию о Mopac можно прочитать здесь. Помощь к программе babel с помощью putty: babel -h.
Сначала необходимо установить переменные:

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

Задание 1.

Я узнала аннотацию порфирина в виде SMILES на этом сайте. Создала файл 1.smi, в нем сначала идут строки SMILES порфирина, а через несколько пробелов просто porphyrin.
На основе этого описания c помощью программы из babel построила 3D структуру порфирина:

obgen 1.smi > 1.mol

Затем я рассмотрела полученную структуру в PyMol:

Удалила ненужные водороды и получила следующий файл.
Полученное изображение:

С помощью babel переформатировала координаты в mol формате во входной файл для Mopac:

babel -ipdb 1.pdb -omop  1_opt.mop -xk "PM6"

С помощью -xk мы задала параметризацию типа pm6.

Далее запустила Mopac для файла:

MOPAC2009.exe 1_opt.mop

Затем изучила файл вывода out. Для сравнения переформатировала результат в pdb:

babel -imopout 1_opt.out -opdb 1_opt.pdb

Получила следующее изображение:

Так же мне было необходимо провести оптимизацию с параметризацией AM1, в ходе нее получить структуру.

Можно увидеть, что с помощью obgen и Mopac получились разные структуры:

Вывод на основе наблюдения: Mopac строит структуру такой, какой она является на самом деле.

Задание 2.

Мне нужно было рассчитать возбужденные состояния порфирина и на основе этих данных оценить спектр поглощения молекулы.
Для расчёта возбуждённых состояний я использовала файл из предыдущего задания.
Для того, чтобы указать Mopac о необходимости расчёта возбуждённого состояния, необходимо добавить в конец файла:

пустую строку
cis c.i.=4 meci oldgeo
some description

Для запуска Mopac ввела команду:

MOPAC2009.exe 1_opt_spectr.mop

В конце файла находятся 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

Можно рассчитать длины волн, при которых происходят эти переходы ( Е=h*c/длина волны ):

Энергия (эВ) Длина волны (нм) 1,913312 648,913002 2,266014 547,910575 2,463186 504,0516769 2,823915 439,6637412 3,362161 369,2782808 3,389757 366,2719876 3,669242 338,3731664 3,871323 320,7102672

Задание 3.

Для молекулы O=C1C=CC(=O)C=C1 необходимо было определить геометрию как с помощью obgen, так и Мopac.
Нужно было определить геометрию дианиона этой молекулы.

Я работала с mop-файлом для Mopac, получила файл-pdb.

Полученные структуры, наложенные друг на друга (зеленым цветом представлены атомы углерода из файла
для Мopac, а голубым - для obgen):

Видно, что молекулы идентичны.

В первую строчку mop файла добавила слово CHARGE=-2.
Потом указала на каких атомов должен находиться отрицательный заряд.

Полученный файл.

Проведем сравнение полученнх структур, наложенных друг на друга (атомы углерода для первой структуры зеленые, а для второй - голубые):

Заметно, что структуры немного отличаются по расположению связей, и молекула дианиона вытянута вдоль оси, соединяющей кислороды. Это можно объяснить тем, что происходит взаимное отталкиванием двух отрицательно заряженных атомов.

<<Обратно на шестой семестр
<<Обратно на главную страницу
©Лелекова Мария,2011