Cеми-эмпирические вычисления: Mopac

 

1. Оптимизация порфирина

Аннотация порфирина в виде SMILES: 1.smi

obgen 1.smi > 1.mol

Структура 1.mol:

Структура не является плоской.

С помощью babel переформатируем координаты в mol формате во входной файл для Mopac.

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

С помощью -xk мы задали параметризацию типа pm6.
Запускаем Mopac :

MOPAC2009.exe 1_opt.mop  

Переформатируем выходной файл в pdb:

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

Посмотрим на его структуру:

Видно, что данная структура является плоской, что правильно.

Проведем оптимизацию с параметризацией AM1:

babel -ipdb myfile.pdb -omop  1_opt.mop -xk "AM1"

Структура, оптимизированная с параметризацией AM1 так же является плоской. В обоих случаях MOPAC строит правильную структуру.

2. Расчет возбужденных состояний порфирина и спектра поглощения молекулы

После добавления в входной файл пустой строки и строк

cis c.i.=4 meci oldgeo
some description

была произведена команда

MOPAC2009.exe 1_opt_spectr.mop 

Получили файл с таблицей:

    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.

Затем были подсчитаны длины волн при которых происходят переходы:

ENERGY (EV)	WAVE LENGTH(nm)        
 1.913312		648
 2.266014		547
 2.463186		504
 2.823915		439
 3.362161		369
 3.389757		366
 3.669242		338
 3.871323		320

3. Оптимизация парабензохинона

Для молекулы O=C1C=CC(=O)C=C1 была определене геометрия как с помощью obgen (файл 2norm.pdb) так и Мopac (файл 2norm_opt.pdb).

Сравним структуры

углероды MOPAC - зеленые, а obgen - голубые

Как видно структуры практически не различаются.

Оптимизация дианиона этой молекулы. В первую строчку mop файла добавим слово CHARGE=-2. Потом явным способом укажем отрицательный заряд на кислородах. В итоге получим файл: 2.mop. После чего запустим MOPAC. В итоге получили pdb файл: 2_opt.pdb

Сравним полученную структуру с построенной ранее незаряженной молекулой:

углероды незаряженного парабензохинона зеленые и молекулы кислорода - розовые, а у дианиона желтые и шоколадного цвета соответственно.

Молекула дианиона немного сплющилась, а С-О связи стали длинее, что является правильным тк одинарная связь длиннее чем двойная.