Учебный сайт Фоменко Елены

Главная Семестры Проекты Заметки

1. Аннотацию порфирина в виде SMILES записали в файл 1.smi. Командой obgen 1.smi > 1.mol строим его структуру и сохраняем формате pdb.
Командой babel -ipdb porphyrin.pdb -omop 1_opt.mop -xk "PM6" создаем входной файл для MORAC. Запускаем MORAC:
MOPAC2009.exe 1_opt.mop
babel -imopout 1_opt.out -opdb 1_opt.pdb
Сравним исходную структуру и полученную Morac (Рис.1).


Рис.1 Исходная структура (окрашена оранжевым цветом) и полученная после MORAC (циановая).

Видим, что структура стала плоской (в отличие от немного погнутой исходной).

Входной файл для Mopac: 1_opt.mop
Файл вывода Morac: 1_opt.out
После оптимизации с параметризацией AM1: 2_opt.out/2_opt.pdb

Сравним результаты, полученные при разных параметрах параметризации (Рис.2).


Рис.2 Структуры, полученные разными методами: PM6 (циановая) и AM1 (розовая).

Видим, что при использовании метода AM1 струткура получилась "плотнее", более сжатой (выделена розовым цветом). Метод PM6 считается, однако, более точным, дающим меньше ошибок.

2. Рассчитаем возбужденные состояния порфирина и на основе этих данных прикинем спектр поглощения молекулы.
Для расчёта возбуждённых состояний сделаем копию mop файла из предыдущего задания (1_opt_spectr.mop). Для указания Mopac о необходимости расчёта возбуждённого состояния добавляем в конец файла:
cis c.i.=4 meci oldgeo
some description

Запускаем Morac:
MOPAC2009.exe 1_opt_spectr.mop

Полученный файл: h1_opt_spectr.out

Находим в конце файла значения энергий для электронных переходов: 

STATE       ENERGY (EV)        Q.N.  SPIN   SYMMETRY     POLARIZATION        
       ABSOLUTE     RELATIVE                            X       Y       Z    
                                                                             
  1+    0.000000    0.000000     1+  SINGLET     ????                        
  2     1.914365    1.914365     1   TRIPLET     ????                        
  3     2.266802    2.266802     2   SINGLET     ????                        
  4     2.464145    2.464145     2   TRIPLET     ????                        
  5     2.825784    2.825784     3   TRIPLET     ????                        
  6     3.364386    3.364386     4   TRIPLET     ????                        
  7     3.391571    3.391571     3   SINGLET     ????  0.2025  0.2370  0.0011
  8     3.669145    3.669145     4   SINGLET     ????  2.3963  2.0275  0.0128
  9     3.871984    3.871984     5   SINGLET     ????  1.5412  1.7957  0.0079

На основании этих значений рассчитаем длину волн, при которых происходят эти переходы (count.xls): 

 ENERGY (EV)    wavelength (nm)
                
  1.914365       647,6449933
  2.266802       546,9506855
  2.464145       503,1477075
  2.825784       438,755725
  3.364386       368,5156542
  3.391571       365,5618319
  3.669145       337,9067624
  3.871984       320,20507

3. Для молекулы хинона O=C1C=CC(=O)C=C1 определим геометрию как с помощью obgen, так и Мopac (рис.3).


Рис.3 Структура, полученная obgen (зеленая) и Morac (циановая).

Структура, полученная Morac, оказалась немного более "растянутой".

Определим геометрию дианиона этой молекулы. Для начала в первую строчку mop файла добавим слово "CHARGE=-2". Потом укажем, на каких атомах находится отрицательный заряд (два кислорода). Получаем новый mop файл, проделываем с ним то же самое. Сравним результаты Morac c параметризацией PM6 для исходного и модифицированного mop файла (рис.4).


Рис.4 Структура, полученная Morac, исходная (циановая) и из модифицированного mop файла (желтая).

Кажется, что структура дианиона более "сжата" (т.е., уменьшились расстояния между углеродами), но при этом расстояния между кислородами и связанными с ними углеродами увеличились. На самом деле, оказалось, то в исходной структуре это расстояние равно 1,2 Å, в дианионе - 1,3 Å.

4. Известно, что ультрафиолет может превращать тимины в тиминовые димеры, также известно, что ДНК фотолиаза при облучении ультрафиолетом востанавливает основания тиминов до нормальных.
Нам дан тиминовый димер. Цель - увидеть переход из димера в тимины при возбуждении системы.
Так как вычесления вобуждённых состояний в MOPAC затруденены, мы имитируем возбуждение, ионизируя оба кольца, т.е. указывая заряд системы +2. И полученое возбуждённое состояние снова оптимизируем при заряде 0.
Результаты оптимизации представлены ниже (рис. 5-7).


Рис.5 Исходный димер и результат оптимизации его геометрии при заряде системы 0 (окрашены синим и зеленым, соответственно).


Рис.6 Первая оптимизированная структура и результат ее оптимизации при заряде системы +2 (окрашены зеленым и розовым, соответственно).


Рис.7 Вторая оптимизированная структура и результат ее оптимизации при заряде системы 0 (окрашены розовым и оранжевым, соответственно).

Сравним энергии этих трех состояний (из out-файлов):
1) -3273.58217 EV
2) -3253.90834 EV
3) -3273.69661 EV

Видим, что при возбуждении энергия поысилась, но при добавлении электронов снова понизилась, при этом не до исходного уровня, а до более низкого. Вероятно, такой переход оказался для системы более энергетически выгодным.

Все файлы лежат в рабочей директории H:\Term8\Practice2

© Фоменко Елена.