Cеми-эмпирические вычисления: Mopac

I. Cтруктуры молекулы после обработки obgen и оптимизация ее с помощью Mopac.

На основе описания порфирина (c1cc2cc3ccc(cc4ccc(cc5ccc(cc1n2)[nH]5)n4)[nH]3) c помощью программы из babel можно построить 3D структуру:

obgen 1.smi > 1.mol

С помощью PyMol удаляем ненужные водороды и сохраняем результат с расширением pdb. С помощью babel переформатируем координаты в mol формате во входной файл для Mopac.

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

MOPAC2009.exe 1_opt.mop 

Для последующего сравнение переформатируем результат 1_opt.out в pdb:

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

Аналогично проведем оптимизацию с параметризацией AM1:

babel -ipdb 1.pdb -omop  1_opt2.mop -xk "AM1"

Для последующего сравнения переформатируем результат 1_opt2.out в pdb:

babel -imopout 1_opt2.out -opdb 1_opt2.pdb


Сравнение структур полученные obgen и Mopac (выводы, картинки и наблюдения):

obgen	Mopac (PM6)	Mopac (AM1)
Структура не плоская	Структура почти плоская, однако, присмотревшись, можно увидеть небольшой угол между соседними кольцами	Структура совсем плоская

Записи "1_opt.mop" и "1_opt2.mop" отличаются энергиями. При оптимизации с параметром "PM6" энергия (FINAL HEAT OF FORMATION) меньше, а также есть различия в других энергиях. Получается, что с параметром "AM1" оптимизация проходит лучше.

II. Рассчет возбужденных состояний порфирина и спектр его поглощения.

Для указания Mopac о необходимости расчета возбужденного состояния добавим в конец файла:
пустую строку
cis c.i.=4 meci oldgeo
some description

MOPAC2009.exe 1_opt_spect.mop

В конце файла увидим значения энергий для электронных переходов. Можно рассчитать длину волн при которых происходят эти переходы (wave length = h*c/ENERGY):

STATE	ENERGY	SPIN	wave length
1+	0	SINGLET
2	1,91	TRIPLET	647,66
3	2,27	SINGLET	546,97
4	2,46	TRIPLET	503,16
5	2,83	TRIPLET	438,78
6	3,36	TRIPLET	368,53
7	3,39	SINGLET	365,58
8	3,67	SINGLET	337,91
9	3,87	SINGLET	320,21

III. Определение геометрии молекулы и ее дианиона O=C1C=CC(=O)C=C1 с помощью obgen и Мopac.

Определим геометрию молекулы с помощью obgen и Мopac (оптимизацию проведем с параметром "AM1"):

Структуры полученные с помощью: зеленые углероды - obgen, голубые - Mopac.

Видно, что атомы углерода, которые связаны с кислородами, в структуре obgen находятся ближе к центру цикла.

IV. Тиминовый димер.

тиминовый димер, заряд системы 0	тиминовый димер, заряд системы +2	два тимина, заряд системы 0

Энергии состояний:
I состояние: TOTAL ENERGY = -3273.58217 EV
II состояние: TOTAL ENERGY = -3253.90755 EV
III состояние: TOTAL ENERGY = -3273.69464 EV
Переход в начальное состояние не произошел, так как он энергетически менее выгоден.


Шестой семестр

---

© Чернецова Даша