На главную

Abinitio вычисления для нафталина и азулена

  1. Оптимизировать с помощью MOPAC структуры нафталена и азулена
    2. ниже приведены результаты оптимизации структур азулена(azulene.smi) и нафталина (napthalene.smi) при помощи obgen:
    Азулен a.pdb(azulene.mol) Нафталин n.pdb(napthalene.mol)

    нафталин вполне плоский, а вот структура азулена далеко не плоская, поэтому попробуем различные поля для азулена:
    MMFF94 (94.pdb 94.mol) MMFF94s (94s.pdb 94s.mol) UFF (uff.pdb uff.mol)
    только в случае поля UFF молекула азулена плоская. для того чтобы для двух молекул (нафталин и азулен) было сделано все одинаково получим нафталин, действуя полем UFF uff_n.mol, uff_n.pdb
  2. Оптимизация с помощью GAMESS

    3. Затем файл uff.mol и uff_n.mol перекодировали в mop: babel -imol x.mol -omop x_opt.mop -xk PM6 (где х=azu (получен из uff.mol) или nap (получен из uff_n.mol)) Затем запускали мопак: export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/bin export MOPAC_LICENSE=/home/preps/golovin/progs/bin MOPAC2009.exe x_opt.mop
    Затем файл x_opt.out перекодировали в inp: babel -imopout x_opt.out -ogamin x_opt.inp
    Их можно скачать здесь azu_opt.inp и nap_opt.inp (заголовки уже заменены)
    запускаем оптимизацию для этих молекул при помощи GAMESS. На выходе получаем файлы:
    azu_opt.log и nap_opt.log
    использованный базис - N31
  3. Расчёт энергии методом Хатри-Фока и методом теории функционала плотности

    4. Для рассчета энергии методом Хатри-Фока в начало файлов *.int добавляем такие строчки: 
    $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

    получаем такие файлы azu_hf.inp (азулен) и nap_hf.inp (нафталин)
    После gms получаются файлы azu_hf.log (азулен) и nap_hf.log (нафталин)
    Для метода теории функционала плотности добавить в начало *.int такие строчки. 
    $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

    получаем такие файлы azu_tf.inp (азулен) и nap_tf.inp (нафталин)
    После gms получаются файлы azu_tf.log (азулен) и nap_tf.log (нафталин)
  4. Сравнение энергий, полученных методом Хатри-Фока и методом теории функционала плотности

    5. Нашел в log файлах расчёта энергии строчку с "TOTAL ENERGY = " и заполнил таблицу:
    Вещество Хартри-Фок DFT
    Naphthalene -383.3546611998 -385.6400108661
    Azulene -383.2824690219 -385.5857491456
    Δ, Hartree 0,0721921779 0,0542617205
    Δ, kCal/mol 45,3 34,05

    Из эксперимента известно, что энергия изомеризации нафталина в азулен составляет 35.3±2.2 kCal/mol. К этому значению приближаются результаты DFT, следовательно, этот метод лучше.
  5. MOLDEN

    6. Запускаем X-ming->X-launch через список программ windows. Выбираем удобное расположение окон. В поле Display number установливаем значение 9999. В следующем экране wizard оставляем отметку напротив no client, Next->Next->Finish Запускаем molden.exe. Загружаем файл с результатом DFT, кнопка Read. Переходим в режим плотности ("Dens. Mode"). Выбираем HOMO орбиталь (HOMO-highest occupied molecular orbital ). Строим поверхность для этой орбитали (кнопка Space) со значением контура 0.05. Появляются красно-желтые контуры, переходим в режим OpenGL с помощью кнопки с квадратиками правее кнопки Euclid. Выбираем расположение молекулы и сохраняем изображение. Делаем тоже самое для LUMO (lowest unoccupied molecular orbital)
      HOMO LOMO
    Азулен
    Нафталин

    из выше приведенных схем видно, что в случае HOMO для азулена и нафталина картины очень похожи, плотность в основном распределена между двумя соседними атомами углерода. В случае LOMO, плотность в основном сконцентрирована на единичных атомах. Стоит отметить, что ни в HOMO, ни в LOMO для нафталина нет плотности, распределенной между атомами С, которые объединяют два бензольных кольца (С-С мостик), в азулене - она есть.
    ©Анисенко Андрей