Главная
Учебные материалы

Ab initio вычисления для нафталина и азулена

1.Подготовка структур

SMILES записи нафталина и азулена:

C1=CC=C2C=CC=C2C=C1 Azulene 
C1CCC2CCCCC2C1 Naphtalene
          

Плоские структуры были получены при использования поля UFF для obgen и оптимизации в Mopac на уровне PM6

НафталинАзулен

2.Оптимизация геометрии в GAMESS

Из out файлов Mopac были получены входные файлы GAMESS для нафталина и азулена с модифицированными заголовками следующего содержания:
 $CONTRL COORD=CART UNITS=ANGS SCFTYP=RHF RUNTYP=OPTIMIZE $END
 $BASIS  GBASIS=N31 NGAUSS=6  $END
 $SYSTEM MWORDS=2 $END
 $DATA
	  
Результаты вычислений для нафталина и азулена

3.Расчет энергии методами Хартри-Фока и DFT в GAMESS

Для расчета энергии на основе выходных данных предыдущего пункта подготовлены файлы для расчета энергии двумя методами для каждой молекулы.
Для метода Хартри-Фока нафталин, азулен c 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
Результаты вычислений для нафталина и азулена

Для метода DFT нафталин, азулен с заголовком:

 $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
	  
Результаты вычислений для нафталина и азулена

4.Сравнение методов расчета энергии

Метод / Вещество Хартри-Фок DFT
Naphtalene -383.3545956094 -385.6398088621
Azulene -383.2824744536 -385.5856055047
Δ, Hartree 0.0721211559 0.0542033574
Δ, kCal/mol 45.3 34.0

Согласно экспериментальным данным, энергия изомеризации нафталина в азулен составляет 35.3±2.2 kCal/mol, что очень хорошо соответствует значению, полученному методу DFT. Метод Хартри-Фока, в данном случае, дает слишком большую ошибку.

5.HOMO/LUMO

С помощью gabedit получены изображения HOMO и LUMO для обеих рассматриваемых молекул.
Орбиталь / ВеществоHOMOLUMO
Нафталин
Азулен
©Залевский, Артур, 2012