Семи-эмпирические вычисления: MOPAC
- Babel BABEL – программа, позволяющая осуществлять конвертирование химических структур из одного формата в другие. Общий запрос к программе строится следующим образом:
- Возбужденное состояние порфина В файле 1_opt_spectr.out приведены значения энергии возбужденных состояний порфирина (в конце файла) или здесь (с рассчитанными длинами волн возбуждения):
- Геометрия молекулы пара-бензохинон
- Тиминовый димер
babel input spec output spec [options]
Порфирины – большая группа азотсодержащих органических соединений, производные порфина (простейшего представителя порфиринов). Способны хелатировать ионны металлов. В таком виде часто выступают в качестве кофакторов ферментов.
Ниже приведена структура порфина:
ниже приведена его аннотация в виде Smiles:
c1cc2cc3ccc(cc4ccc(cc5ccc(cc1n2)[nH]5)n4)[nH]3
Создал файл 1.smi (содержащий данную аннотацию и через несколько пробелов porphyrin)
Базируясь на данном файле сгенерировал структуру порфина (при помощи программы из openbabel) (удалил лишние водороды, расположенные на двух азотах):
Видно, что молекула не плоская, следовательно программа obgen не оптимально вычисляет геометрию молекул. PDB файл можно скачать здесь
После этого попробовал доработать структуру при помощи программы MOPAC c двумя типами параметризации PM6 и AM1 (скачать pdb-файлы можно по выше приведенным ссылкам).
| PM6 тип параметризации | АM1 тип параметризации |
 |
 |
 |
 |
При различных типах параметризации получаем одинаковый результат.
STATE ENERGY (EV)
ABSOLUTE RELATIVE WAVELENGTH (nm)
1+ 0.000000 0.000000
2 1.913312 1.913312 648,3522
3 2.266014 2.266014 547,437
4 2.463186 2.463186 503,616
5 2.823915 2.823915 439,2838
6 3.362161 3.362161 368,9591
7 3.389757 3.389757 365,9554
8 3.669242 3.669242 338,0807
9 3.871323 3.871323 320,4331
SMILES: O=C1C=CC(=O)C=C1
Для молекулы пара-бензохинона была проведена оптимизация при помощи obgen и mopac mopac (параметризация pm6)
Ниже приведен результат данных операций:
(зеленые шары - атомы углерода бензольного кольца, соответствующие п-бензохинону, оптимизированного с помощью obgen, синие - mopac)
а также, была проведена оптимизация дианиона ( dianion.mop):
(голубые атомы углерода - obgen, зеленые - mopac)
нетрудно заметить, что произошло удлиннение связей С-О (что логично, т.к. одинарная связь С-О (реализуемая, анпример в составе аниона) длиннее двойной С=О)
также произошли незначительные изменения в геометрии ьензольного кольца.
| Заряд системы 0 | Заряд системы 2 | Заряд системы 0 |
 |
 |
 |
 |
 |