Abinitio вычисления для нафталина и азулена.

Суть задания состоит в поэтапном освоении возможностей GAMESS как стандартного квантово-химического пакета.

С его помощью найдём:

1) оптимальную геометрию для нафталена и азулена;

2) рассчитаем теплоты образования этих молекул разными подходами квантовой механики.

1.Построим и оптимизируем с помощью MOPAC структуры нафталена и азулена по соответствующим записям SMILES:

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

Полученная структура азулена оказалось неплоской.

Чтобы устранить этот дефект применим силовое поле UFF в OBGEN.

 obgen azu.smi -ff UFF > azu.mol

Полученные структуры азулена (1) и нафталина (2) представлены в визуализации PYMOL:

(1)

(2)

Получили два файла:nap_opt.out и azu_opt.out.

С помощью babel переформатируем координаты в gamin формат,

и имена соответствующих файлов: nap_opt.inp и azu_opt.inp.

Отредактируем файл так, чтобы заголовок выглядел следующим образом:

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

Полученные файлы: nap_opt.inp и azu_opt.inp являются входными для расчетов с помощью пакета GAMESS.

И следующий шаг: проведение оптимизации геометрии для обоих молекул.

Для запуска GAMESS пропишем следующие команды:

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

Полученные файлы с обсчётом: nap_opt.log и azu_opt.log.

Следующим шагом будет создание на основе полученных координат новых входных файлов для расчёта энергии.

Расчет будем проводить двумя способами:

1) методом Хартри-Фока;

2) используя теория функционала плотности.

Поэтому построим по два файла на каждую молекулу.

Для исползования babel переформатируем log файлы gamout в gamin.

Для расчёта по Хартри-Фоку составим файлы с таким заголовком:

$CONTRL COORD=CART UNITS=ANGS   SCFTYP=RHF RUNTYP=ENERGY $END   
$SCF DIRSCF=.true. $end

$BASIS  GBASIS=N31 NGAUSS=6      
POLAR=POPN31 NDFUNC=1 $END   
$GUESS  GUESS=HUCKEL $END   
$system mwords=2 $end   
$DATA

В случае с использованием теории функционала файлы должны содержать следующий заголовок:

$CONTRL COORD=CART UNITS=ANGS   dfttyp=b3lyp RUNTYP=ENERGY $END   
$SCF DIRSCF=.true. $end

$BASIS  GBASIS=N31 NGAUSS=6   
POLAR=POPN31 NDFUNC=1 $END   
$GUESS  GUESS=HUCKEL $END   
$system mwords=2 $end   
$DATA  

Рассчитаем четыре системы: два способа на каждую молекулу. Файлы, подаваемые на вход GAMESS:

Полученные файлы: nap_hf.log , nap_tf.log , azu_hf.log , azu_tf.log .

Оценим полученные значения энергий:

(для этого в файлах log найдём строчку с "TOTAL ENERGY = " и выпишем значения этой энергии в таблицу)

Чтобы оценить качество методов, сравним полученные данные с экспериментальными.

Известно, что энергия изомеризации нафталина в азулен составляет 35.3±2.2 kCal/mol.

Поэтому делаем вывод, что метод теории функционала плотности даёт более достоверный результат.