Учебный сайт Шиндяпиной А.В.
Cеми-эмпирические вычисления: Mopac
Для начала установила переменные через Putty:
export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/bin
export MOPAC_LICENSE=/home/preps/golovin/progs/bin
1. Для освоения возможностей Mopac нам было предложено работать с порфирином, SMILES: c1cc2cc3ccc(cc4ccc(cc5ccc(cc1n2)[nH]5)n4)[nH]3
Для этого созадала файл 1.smi , на его основе для дальнейшей работы с помощью программы Babel перевела в
3D структуру:
obgen 1.smi > 1.mol
Полученную 3D стурктуру в pdb-формате (с удаленными ненужными водородами при 2 азотах) можно посмотреть здесь .
С помощью babel переформатировала координаты в mol формате во входной файл для Mopac.
babel -ipdb myfile.pdb -omop 1_opt.mop -xk "PM6"
-xk задает параметризацию типа pm6.
После запуска Mopac (MOPAC2009.exe 1_opt.mop) изучила выходной файл и переформатировала его в pdb, чтобы сравнить с оптимизированной
структурой с помощью obgen:
babel -imopout 1_opt.out -opdb 1_opt.pdb
Тоже самое сделала, задав параметризацию AM1:
babel -ipdb myfile.pdb -omop 1_opt.mop -xk "AM1"
Чтобы сравнить две структуры, полученные obgen и mopac, получила pdb файл и изобраение с их наложением.
Зеленым показана структура, построенная с помощью obgen, голубым - с помощью mopac.
Видно, что после оптимизации с помощью пакета mopac порфирин имеет намного более плоскую структуру.
На изображении ниже представлены структуры порфирина с параметризацией pm6 (голубым) и am1 (зеленым):
Видно, что при изменении параметризации струткура меняется, но не сильно.
2. Далее надо было рассчитать возбужденные состояния порфирина и на основе этих данных прикинуть спектр поглощения молекулы.
Для этого в конец файла из предыдущего задания 1_opt.mop добавила следующие строки:
cis c.i.=4 meci oldgeo
*yo
Теперь Mopac сможет рассчитать возбуденное состояние молекулы (MOPAC2009.exe 1_opt_spectr.mop). На выходе получила файл
1_opt_spectr.out, где в конце указаны энергии электронных переходов:
STATE ENERGY (EV) Q.N. SPIN SYMMETRY POLARIZATION
ABSOLUTE RELATIVE X Y Z
1+ 0.000000 0.000000 1+ SINGLET ????
2 1.913686 1.913686 1 TRIPLET ????
3 2.266217 2.266217 2 SINGLET ????
4 2.462868 2.462868 2 TRIPLET ????
5 2.824367 2.824367 3 TRIPLET ????
6 3.362519 3.362519 4 TRIPLET ????
7 3.390031 3.390031 3 SINGLET ???? 0.2370 0.2007 0.0008
8 3.669386 3.669386 4 SINGLET ???? 2.0549 2.3786 0.0112
9 3.871186 3.871186 5 SINGLET ???? 1.8008 1.5425 0.0065
C помощью простейших формул рассчитала длину волн, при которых происходят эти переходы:
? Длины волн, nm
2 649
3 548
4 504
5 440
6 369
7 366
8 338
9 321
3. Проделав то же самое для соединения со SMILES O=C1C=CC(=O)C=C1, получила изображение с наложением оптимизированной Mopac и obgen структур:
2.pdb 2_opt.pdb
Так же надо было определить геометрию дианиона данной молекулы - в начало файла mop добавила строку CHARGE=-2 и возле
двух атомов кислорода поставила (-), т.к. на них скорее всего и будет отрицательный заряд, если молекула перейдет в состоянии
дианиона. Далее получила pdb файл для такого иона и сравнила его структуру со структурой незаряженной молекулы.
2-_opt.pdb
Видно, что связи С-O стали длиннее, так как двойная связь короче, чем одинарная, а в заряженной форме данной молекулы обе связи С-O
становятся одинарными. Помимо этого укорачиваются связи в кольце, видимо из-за появления ароматики.
©, "ООО Шиндяпина 2008"