Занятие 3.

1. Как и в прошлом задании постройте и оптимизируйте с помощью MOPAC структуры нафталена и азулена, если это удобно, то можно сделать на кодомо. SMILES представления ваших молекул представлены ниже:

   Azulene : C1=CC=C2C=CC=C2C=C1 
   Napthalene: c1ccc2ccccc2c1

   Просмотрите полученную структуры в PyMol. Проверьте плоскость геометрии ароматических систем, если оказалось, что молекула не плоская, то попробуйте разные силовые поля MMFF94, MMFF94s, UFF в obgen. Например:
   

    obgen myfile.smi -ff MMFF94 > my.mol 

   В результате у Вас должно получиться два файла: nap.out и azu.out. С помощью babel переформатируем координаты в gamin формат и имя файла например nap_opt.inp . И сделаем так, что бы заголовок выглядел так:

    $CONTRL COORD=CART UNITS=ANGS   SCFTYP=RHF RUNTYP=OPTIMIZE $END
    $BASIS  GBASIS=N31 NGAUSS=6  $end
    $system mwords=2 $end
    $DATA
   

   Это и будут входные файлы для оптимизации геометрии средствами GAMESS.

2. Проведите оптимизацию геометрии для обоих молекул. Для этого запустите GAMESS следующим образом:

    gms nap_opt.inp  1 >& nap_opt.log 
    gms azu_opt.inp  1 >& azu_opt.log
   
   

   Где 1 это количество ядер для расчёта, на текущий момент на kodomo параллельное использование GAMESS не реализовано. Внимание это длительный расчёт, он может занять до 5 минут на каждую задачу. В отчёт занесите информацию с каким базисом вы проводили оптимизацию геометрии.

3. На основе полученных координат составьте новые входные файлы для расчёта энергии. Теперь Вам надо будет построить по два файла на каждую молекулу, в первом случае Вы будете вести расчёт методом Хартри-Фока, а во втором используя теорию функционала плотности. Для исползования babel вам надо будет переформатировать log файл gamout в gamin. Для расчёта по Хартри-Фоку надо составить файл с таким заголовком:

    $CONTRL COORD=CART UNITS=ANGS   SCFTYP=RHF RUNTYP=ENERGY $END
    $BASIS  GBASIS=N31 NGAUSS=6
    POLAR=POPN31 NDFUNC=1 $END
    $GUESS  GUESS=HUCKEL $END
    $system mwords=2 $end
    $DATA
   

   В случае теории функционала плотности заголовок будет таким:

    $CONTRL COORD=CART UNITS=ANGS   dfttyp=b3lyp RUNTYP=ENERGY $END
    $BASIS  GBASIS=N31 NGAUSS=6
    POLAR=POPN31 NDFUNC=1 $END
    $GUESS  GUESS=HUCKEL $END
    $system mwords=2 $end
    $DATA
   

   Рассчитайте четыре системы: два способа на каждую молекулу.

4. Найдите в log файлах расчёта энергии строчку с "TOTAL ENERGY = " и выпишите значения этой энергии в таблицу:

   Вещество	Хартри-Фок	DFT	Δ, Hartree	Δ, kCal/mol
   Naptdalene	...	...	...	...
   Azulene	...	...	...	...

   Определите какой метод лучше если из эксперимента известно, что энергия изомеризации нафталина в азулен составляет 35.3±2.2 kCal/mol

5. * Запустите molden. Архив программы можно взять отсюда. Распакуйте архив в любое место, желательно диск Z. Запустите X-ming->X-launch через список программ windows. Выберите удобное вам расположение окон. В поле Display number установите значение 9999. В следующем экране wizard оставьте отметку напротив no client, Next->Next->Finish.
   Запустите molden.exe. Считайте файл с результатом DFT, кнопка Read. Перейдите в режим плотности ("Dens. Mode"). Выберите HOMO орбиталь (HOMO-highest occupied molecular orbital ). Постройте поверхность для этой орбитали (кнопка Space) со значением контура 0.05. Появятся красно-желтые контуры, перейдите в режим OpenGL с помощью кнопки с квадратиками правее кнопки Euclid. Выберите расположение молекулы и сохраните изображение. Сделаете тоже самое для LUMO (lowest unoccupied molecular orbital). Добавьте изображения в отчёт. Сделайте выводы о разнице между изомерами на основе полученных изображений. Здесь находиться сайт с документацией к Molden.