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VAMP模块计算过渡态

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VAMP模块计算过渡态nullnull使用VAMP软件进行结构优化和过渡态计算目的: 使用 VAMP 软件研究分子的结构、性质和化学反应的过渡态 模块: Materials Visualizer, VAMP背景: VAMP 是一款半经验分子轨道计算软件,运行稳定快速,可在PC机与工作站之间进行交互式计算。与通常的结构优化方法相比,此软件有许多改进,可优化一些不易计算的结构。VAMP还可以优化过渡态,计算溶液,以及许多电子性质。 引言:本课程将介绍如何使用VAMP 来优化分子,分析结果,计算分子性质,确定化学反应的过渡态。 ...

VAMP模块计算过渡态
nullnull使用VAMP软件进行结构优化和过渡态计算目的: 使用 VAMP 软件研究分子的结构、性质和化学反应的过渡态 模块: Materials Visualizer, VAMP背景: VAMP 是一款半经验分子轨道计算软件,运行稳定快速,可在PC机与工作站之间进行交互式计算。与通常的结构优化方法相比,此软件有许多改进,可优化一些不易计算的结构。VAMP还可以优化过渡态,计算溶液,以及许多电子性质。 引言:本课程将介绍如何使用VAMP 来优化分子, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 结果,计算分子性质,确定化学反应的过渡态。 在第一部分,优化溶靛素的结构,这是一种天然色素。由计算出的波函数分析它的几个性质。 在第二部分,计算产生杂环有机物的过渡态。 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 : 1. 开始 2. 优化溶靛素的分子结构 * 绘制待优化的结构 * 优化溶靛素的分子结构 * 分析VAMP 的输出文件,显示电子性质 3. 寻找硝酮、乙烯反应形成1,3氧氮杂环戊烷的过渡态 * 绘制将要计算的几个结构 * 计算并确定过渡态null1. 开始新建D:\class 10, 运行 Materials Studio , 选择 creating a new project, 按确定。找到建立Project的D:\class 10, 写入indigo_VAMP 作为 project 名称, 单击 OK 按钮null如右图,名为indigo_VAMP 的新 project 出现在 Project Explorer中.在indigo_VAMP下产生两个新文件夹 如右图,在 Project Explorer中, 鼠标移至indigo_VAMP根目录上,单击右键,选择 New \ Folder 。重复一次,建立两个New Folder。null在New Folder 上单击右键,选择 Rename,分别将两个新文件夹改名为 Indigo和 TS。2. 优化 indigo分子的结构 (1). 由Materials Studio数据库输入indigo分子的结构 选择 File \ Import ,打开 Import 文件对话框。 在 Project Explorer中, 选中 Indigo 文件夹。null依此由Structures/molecular-crystals/pigments / indigo_1.msi,找到indigo晶体结构文件indigo_1.msi。选中indigo_1.msi文件,左键单击“打开”,则在Indigo文件夹中输入了indigo_1.xsd晶体结构。null现在已经输入了一个 indigo多形体晶体结构。null(2). 优化 indigo 结构 使用半经验 VAMP 软件优化分子的结构。null 在 Setup 栏上, 将 Task 由 Energy 改为 Geometry Optimization。 Hamiltonian 设置为 AM1. 现在已经指定了计算任务,使用半经验Hamiltonian 。在Job Control中将Gateway location 设为My computer,使用本地机计算。其它设置保持默认值。单击Run运行,关闭对话框。 Project Explorer中打开了一个新文件夹indigo_1 VAMP GeomOpt. 软件以chart 和 text 文件记录了计算的进程。null(3) 分析VAMP 的输出文件,显示电子性质 新文件夹中的indigo_1.xsd 是结构优化过的 indigo 分子结构。indigo_1.out 是VAMP 计算结果的文本输出文件。这一部分我们看看文本输出文件的内容,使用 VAMP 分析工具显示等值面。 VAMP 计算了分子的许多性质。默认情况下,文本输出文件包含了生成热、偶极矩、静态极化率、13C的化学位移。 双击 indigo_1 VAMP GeomOpt 文件夹中的indigo_1.out文件。按住 CTRL,再按 F ,出现搜索对话框。null写入Heat,单击 Find Next按钮,搜索 Heat,直到找到如下部分文件:nullMulliken atomic charges这行下面显示了Mulliken 分析得到的原子净电荷。继续往下看输出文件,你会找到其它性质,如偶极矩 dipole moments, 极化率static polarizabilities, 键级bond orders, 电子布局electron populations, 和13C 化学位移chemical shifts. 下面利用VAMP的分析工具在屏幕上显示分子的几个性质。按住 CTRL,再按 F ,出现搜索对话框。写入Mulliken,单击Find Next按钮,直到找到Mulliken atomic charges。null 选Modules\ VAMP\ Analysis ,打开VAMP Analysis 对话框。 可以用 VAMP Analysis 工具显示几种不同的性质。先看电子密度的等值面。单击 Import 按钮。在 indigo_1 VAMP GeomOpt 文件夹中双击indigo_1.xsd。可以改变Grid中的设置来提高等值面的显示质量,但同时影响图形操作的速度null 选择 Isosurface 栏, 将透明滑块拖向右侧,等值面变得越来越透明,逐渐显露出分子的结构。 Display Style 对话框中有不同的工具,控制如何显示观察目标。 其中一个工具是控制等值面的透明度。 在 3D Viewer 上右击,选择 Display Style,打开 Display Style 对话框。null 分子的原子和键都显示出来了。作出等值面后,便可以在上面绘制其它性质,如静电势。为了显示静电势,需将静电势场的数据加到3D Atomistic 文件上。 选择 Atom 栏,将分子的显示方式改为 Ball and stick.null 选择Display Style 对话框的等值面栏, 在 mapped field的下拉菜单中选择 VAMP electrostatic potential of indigo_1. 这样静电势就被绘制到总电荷密度的等值面上,电势大小由不同的颜色 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示。颜色代表的数值可由Color Maps 显示。静电势图有助于了解分子中的电荷分布。null参考 帮助文件中的Working with isosurfaces and slices tutorial,可以知道等值面和切片的更多知识。由切片可以得到分子不同部分的静电势数值。由View \ Toolbars \ Volume Visualization,在工具栏中显示Color Maps等工具。3D Viewer为当前文件时,这些工具的显示处于活动状态。null 等值面从3D Viewer上移除后,电荷密度分布的数据仍然保留着。可以继续用此数据研究indigo 分子的轨道。有两种方法将等值面从分子结构上删除。1. 选中等值面,按delete 键;2. 在Volume Visualization工具栏上单击 Volumetric Selection 按钮      ,展开 VAMP total electron density 节点,选中 Isosurface1, 按 Delete 键,关闭对话框。在 VAMP Analysis 对话框中选择 Orbitals。 表格中出现计算出的轨道和相应的能量。null将 Filter 中的 All 改为 Minimal. 这样表格中只出现最临近HOMO轨道的三个轨道。 HOMO是分子的最高占据轨道。 如果在Setup中选择了自旋极化计算,即Spin:UHF,则表格中还会列出自旋朝上和自旋朝下的轨道。Indigo_1.xsd为当前文件。 在表格中选择 HOMO ,单击 Import 按钮。 则 indigo 的HOMO 轨道出现在屏幕上。null在分子上单击轨道,选中,按 Delete 键,删除。在VAMP 计算出的 3D Atomistic document上显示电荷。VAMP优化的结构indigo_1.xsd为当前文件。 在VAMP Analysis 对话筐中选择Population analysis 。 单击 Assign Coulson charges to structure 按钮。null这样分子上就出现了由Coulson 方法计算出的 partial atomic charges 。在 3D Viewer 上按右键,选择Label ,打开 Label 对话框。在 Object Type 中选择 Atom, 在 Properties中选择Charge, 单击 Apply 按钮。null可以选择显示Mulliken 电荷。在VAMP Analysis 对话框中将电荷类型改为 Mulliken,再单击左侧的 Assign 按钮。在 Label 对话框中,单击 Remove 按钮,去处3D Viewer上的Coulson电荷。 null同前,在Label对话框中选择atom和Charge,再按Apply按钮,这样分子上就出现了由Mulliken 方法计算出的 partial atomic charges 。 在 Label 对话框中,单击 Remove 按钮,去处3D Viewer上的Coulson电荷。null在 Label 对话框中,将 Object Type 设为 Bond 。在Properties 中选择 Bond Order 。 单击 Apply 按钮,关闭对话框。单击 Assign Mayer bond orders to structure 按钮,关闭对话框。 这样依据VAMP 的计算,更新了分子中的键。继续下面任务之前,保存并关闭所有的文件。 操作: File | Save Project, 再 Window | Close Allnull1. 准备计算所需的分子结构 这部分将从产物1,3-氧氮杂环戊烷开始,准备分子结构,用于过渡态结构的优化。第二部分:硝酮(nitrone)和乙烯(ethylene)的1,3偶极环加成反应,生成1,3-氧氮杂环戊烷,这部分内容是寻找这个反应的过渡态。 1,3-氧氮杂环戊烷分子结构单击 Sketch Ring 的下拉箭头,选择 5 Member。 1,3-偶极环加成反应是合成功能化5节杂环系统及其它天然产物的重要途径。 对过渡态的详细了解有助于预测产物的regiochemistry 。在 Project 中, 在TS 文件夹上按右键, 选择 New | 3D Atomistic Document 。将鼠标移到3D Viewer上,单击左键。这样在3D Atomistic document上出现一个5节C环。null重新设置鼠标为3D Viewer Selection Mode鼠标移到3D Viewer上,按右键,选择再选择 按照前面1,3-氧氮杂环戊烷分子的结构,将两个C原子分别改为O、N。 如右图,选中一个C原子(呈黄色)。在菜单栏中选择Modify/Modify Element/Oxygen,将选中的C原子改为O原子。null同样,将另一C原子改为N原子。鼠标移到3D Viewer上,按右键,选择再选择null优化结束后, Project 中出现一个新文件夹isoxazolidine VAMP GeomOpt。在 Project 中, 鼠标移至3D Atomistic.xsd 上,按右键,选择 Rename ,写入 isoxazolidine。这就是刚绘制出的分子(即产物)的名称。现在用 VAMP 来优化 isoxazolidine 的结构。 打开 VAMP 计算对话框,在 Setup 栏,将 Task 改为 Geometry Optimization ,所用的 Hamiltonian 是 AM1。按 Run 按钮开始计算,关闭对话框。优化null在新文件夹中查看输出的文本文件。 在 isoxazolidine VAMP GeomOpt 文件夹中,双击isoxazolidine.out 文件,此文件为当前文件。用 CTRL + F 打开搜索对话框,输入关键字 Heat。单击 Find Next 按钮,直到找到如右图所示的部分文件。电子能量 核排斥能 分子总能量null选中临近CH2-N 键的 CH2-CH2 键。现在已经建立一个产物 isoxazolidine 的结构。将此结构的两个键断开,形成两个反应物。按住 SHIFT 键,选中 C-O 键。这时一共选中两个键。按 Delete 键,删除选中的两个键。用 Measure/Change 工具 ,测量刚刚删除的两个键的键长。如右图,选择Distance。null如右图,将鼠标移到乙烯的左边一个C原子上,此原子变为放大的绿色,点击鼠标左键,该原子上出现一个十字叉丝。将鼠标移至C-N的C原子上,此原子变为放大的绿色,点击鼠标左键,则显示出两个C原子之间的距离。同样,测量出乙烯右边的C原子与O原子之间的距离。 两个键的距离约 1.5 Å。为了构造反应物的初始结构,用于计算,需要将键断开的两部分分开。 null同时按住 SHIFT 和 ALT 键,用鼠标右键向上平移硝酮,直至距乙烯约2.2 Å 。打开 VAMP Calculation 对话框,将Task 设为 TS Optimization , Hamiltonian设为 AM1。2. 计算并确定过渡态 内容:使用 VAMP Calculation 对话框,优化所建结构的过渡态和振动模式。当前文件null单击 More... 按钮,打开 VAMP TS Optimization 对话框,将Method改为Powell。关闭对话框。在 Properties 栏中选上 Frequency。按Run运行,关闭对话框。 这里已经指定了近似的 Hamiltonian量进行计算,本例中用 Powell算法搜索过渡态。在 Properties栏中选择了 Frequency, 可以进行简正模分析。后面将看到与反应坐标相关的虚频简正模,证实了过渡态的存在。设定当前文件null单击 Calculate 按钮。 在Analysis 栏中出现一系列频率值, 其中一个是负的。这个负频率对应一个过渡态。在菜单栏中选择Tools | Vibrational Analysis ,打开 Vibrational Analysis 对话框。null工作窗口显示负频率简正模的振动,这就是reaction mode。可以设置动画播放方式。选中负频率简正模,单击Animation 按钮,关闭对话框。保存计算结果: File | Save Project , Window | Close All. 本部分教学介绍。nullAustin Model 1 (AM1) Next came AM1, due to Dewar et al. (1985).AM1 was designed to eliminate the problems from MNDO caused by a tendency to overestimate repulsions between atoms separated by the sum of their van der Waals radii. The strategy adopted was to modify the core–core terms by multiplication of the Coulomb term with sums of Gaussian functions. In the original AM1 paper, there are four terms in the Gaussian expansion. Each Gaussian is characterized by its position along the A–B vector and by its width. This significantly increased the number of parameters for each atom. 18.15 PM3MNDO MINDO/3 proved very successful but it had a number of limitations; enthalpies of formation of conjugated molecules were generally too positive, bond angles were not well predicted, and so on. Dewar and Thiel (1977) introduced the modified neglect of differential overlap (MNDO) model, which they based onNDDOwhilst retaining the philosophy of MINDO/3. The core–core repulsions were further modified:with a different formula for OH and NH bonds.(18.16)
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分类:工学
上传时间:2012-02-11
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