С помощью программы из babel построим 3D структуру порфирина:
obgen 1.smi > 1.mol
И удалим ненужные водороды. Сохраним в файле: 1.pdb. В результате получим изображение:
Изображение сбоку:
Видим, что структура не является плоской. C помощью babel переформатируем координаты в mol формате во входной файл для Mopac.
babel -ipdb 1.pdb -omop 1_opt.mop -xk "PM6"
Получили файл: 1_opt.mop.
Теперь запустим Mopac :
MOPAC2009.exe 1_opt.mop
Для того, чтобы просмотреть результат оптимизации в PyMol, переформатируем файл 1_opt.out в pdb:
babel -imopout 1_opt2.out -opdb 1_opt2.pdb
Полученный файл: 1_opt.pdb.
Оптимизированная структура выглядит так:
На это раз наблюдаем плоскую молекулу.
Проведем оптимизацию с параметризацией AM1:
babel -ipdb 1.pdb -omop 1_opt2.mop -xk "AM1"
Также запустим Mopac и переформатируем полученный файл в pdb. В результате получим файл:
1_opt2.pdb.
Полученное изображение:
Видим, что молекула, оптимизированная с параметризацией AM1, тоже является плоской.
Расчет возбужденных состояний порфирина и спектра поглощения молекулы
Для расчета возбужденных состояний сделаем копию mop-файла из предыдущего занятия и назовем его 1_opt_spectr.mop. Для указания Mopac о необходимости расчета возбужденного состояния добавим в конец файла пустую строку и строку:
cis c.i.=4 meci oldgeo
Перезапустили MOPAC. В выходе получили следующую таблицу:
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.
По формуле
находим частоты и длины волн:
E (eV) Wave Length (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
Определение геометрии молекулы пара-бензохинона
Определим геометрию молекулы O=C1C=CC(=O)C=C1 (пара-бензохинон) как с помощью obgen, так и с помощью Мopac (для Mopac будем использовать параметризацию pm6).
В результате были получены следующие файлы: benz.pdb (результат программы obgen) и benz_opt.pdb(результат программы Mopac).
Изображение выдачи программы obgen:
Программы mopac:
Наложение структур:
Видно, что структуры различаются незначительно.
Теперь определим теперь геометрию дианиона этой молекулы.
Для этого добавим в первую строчку mop-файла слово CHARGE=-2 и явным способом укажем, на каких атомах должен находиться отрицательный заряд (допишем после символов O "(-)"). Сохраним изменения в файле benz_opt2.mop.
Запустим Mopac. Переформатируем файл в pdb и получим: benz_opt2.pdb
Структура дианиона:
Сравнение со структурой незаряженной молекулы, полученной с помощью Mopac:
Связи незаряженной молекулы окрашены голубым, заряженной - сиреневым. Видно, что в молекуле дианиона связи С-O более вытянуты (из-за отталкивания отрицательно заряженных атомов кислорода).