1 / 26

Ефект на разтворителя

Ефект на разтворителя. Тестови молекули. формалдехид. вода. фенхон. метан. сферична кухина. кухината заема формата на молекулата. непрекъсната диелектрична среда. Модел на Онзагер. Модел на Томази. Модели включени в G03W. conductor reaction field (COSMO) модел.

ryann
Download Presentation

Ефект на разтворителя

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Ефект на разтворителя

  2. Тестови молекули формалдехид вода фенхон метан

  3. сферична кухина кухината заема формата на молекулата непрекъсната диелектрична среда Модел на Онзагер Модел на Томази Модели включени в G03W conductor reaction field (COSMO) модел

  4. Радиус на молекулата Задава модел на Онзагер Диелектрична константа на разтворителя Задава разтворителя или #p rhf/sto-3g scrf=(dipole,a0=1.6,solvent=water) или Изчислява се отделно #p uhf/3-21g scrf=dipolegeom=check ............ 0 3 1.70 80.0 ............  #rhf/sto-3g volume Входни данни • Модел на Онзагер #p rhf/sto-3g scrf=(dipole,dielectric=80.0,a0=1.6)

  5. Определя разтворителя PCM модел ‘поляризиран проводник’ Задава стандартен PCM модел или #p B1LYP/6-31G(d,p) SCRF=(CPCM,READ,SOLVENT=WATER) PCM модел със статична изоплътностна повърхност или #p rhf/sto-3g scrf=(ipcm,solvent=water) или Кухината се определя самосъгласувано от изоплътностната повърхност #p HF/6-31G* scrf=dpcm scf=tight или #P RHF/6-311G** opt=tight scrf=scipcm Входни данни • Модел на Томази #p rhf/6-31g* opt freqscrf=(pcm,solvent=water)

  6. Задава COSMO модел за симулиране на разтворителя Изисква допълнителен файл с параметри Входни данни • COSMO модел #p B3LYP/6-311+G(2d,2p) scrf=cosmors guess=read Gaussian Test Job 571 (Part 3): aspirin cosmo/rs input using new compensation and other defaults 0 1 C -1.837269588 -2.304917575 0.064188871 C -2.747884004 -1.284334788 -0.229222146 C -2.326453301 0.043603872 -0.229072148 ............... test571c.cosmo

  7. Изходни данни Onsager SCF Done: E(RHF) = -76.0274169737 A.U. after 5 cycles Convg = 0.2661D-04 -V/T = 2.0038 S**2 = 0.0000 Final SCRF E-Field is: Dipole : 0.00000000 0.00000000 0.02466273 Quadrupole : 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 Octapole : 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 Hexadecapole: 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 Polarization energy = -0.123356442304E-01 Total energy of solute = -76.0397526180 Total energy (include solvent energy) = -76.0274169737 Total energy (without reaction field) = -76.0150813295 KE= 7.574277399123D+01 PE=-1.982156830506D+02 EE= 3.764515011621D+01

  8. фенхон Изходни данни PCM Polarizable Continuum Model (PCM) ================================= Model : PCM. Atomic radii : UA0 (Simple United Atom Topological Model) Polarization charges : Total charges. Charge compensation : None. Solution method : Matrix inversion. Cavity : GePol (RMin=0.200 OFac=0.890). Default sphere list used, NSphG= 11. Tesserae with average area of 0.200 Ang**2. 1st derivatives : Analytical V*U(x)*V algorithm Cavity 1st derivative terms included. Solvent : Water, Eps= 78.390000. --------------------------------------------------------- GePol: Number of tesserae being generated = 1552 GePol: Average area of tesserae = 0.14 Ang**2 GePol: Minimum area of tessera = 0.10D-02 Ang**2 GePol: Maximum area of tessera = 0.32312 Ang**2 GePol: Number of small tesserae = 10 GePol: Fraction of small tesserae (<1% of avg) = 0.64% GePol: Total count of vertices = 5286 GePol: Maximum number of vertices in a tessera = 8 GePol: Cavity surface area = 217.915 Ang**2 GePol: Cavity volume = 261.123 Ang**3 GePol: Maximum number of non-zero 1st derivatives = 451

  9. фенхон Изходни данни PCM Error on total polarization charges = 0.00795 SCF Done: E(RHF) = -462.871298260 A.U. after 15 cycles Convg = 0.2094D-08 -V/T = 2.0000 S**2 = 0.0000 KE= 4.628538160505D+02 PE=-2.443339744048D+03 EE= 8.361887762283D+02 -------------------------------------------------------------------- Variational PCM results ======================= <psi(f)| H |psi(f)> (a.u.) = -462.861430 <psi(f)|H+V(f)/2|psi(f)> (a.u.) = -462.871298 Total free energy in solution: with all non electrostatic terms (a.u.) = -462.854918 -------------------------------------------------------------------- (Polarized solute)-Solvent (kcal/mol) = -6.19 -------------------------------------------------------------------- Cavitation energy (kcal/mol) = 24.78 Dispersion energy (kcal/mol) = -15.13 Repulsion energy (kcal/mol) = 0.63 Total non electrostatic (kcal/mol) = 10.28 -------------------------------------------------------------------- Partition over spheres: Sphere on Atom Surface Charge GEl GCav GDR 1 C1 0.00 0.000 0.00 0.00 0.00 2 C2 17.56 -0.037 -0.22 2.45 -1.61 3 C3 20.29 -0.017 -0.16 2.60 -1.83

  10. Експлицитни модели Молекули на разтворителя се добавят около тази на разтвореното вещество и цялата система се третира с избрания квантово-химичен метод – подход на ‘супермолекулата’

  11. Модел на супермолекулата Не изисква специални входни данни; изходните данни са стандартни. • Предимства: • възможност за отчитане на специфични взаимодействия с молекулите на разтворителя, напр. Н-връзки; • получават се и МО на разтворителя; • по-точна структура. • Недостатъци: • по-трудно се разграничават приносите на разтворителя и на разтвореното вещество; • изисква огромни компютърни ресурси; • обикновено се работи с методи от ниско ниво.

  12. Периодични гранични условия (PBC) Елементарна клетка (EU) се мултиплицира по трите координатни оси – симулация на непрекъсната система.

  13. Изборът на елементарна клетка е определящ за качеството на резултатите! EU трябва да бъде достатъчно голяма!!!  Периодични гранични условия Кога са необходими? • при симулация на кристали, полимери или разтвори; • при нужда от избягване на краеви ефекти; • при моделиране на периодични дефекти.

  14. Входни и изходни данни  ........... Input orientation: --------------------------------------------------------------------- Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms) Number Number Type X Y Z --------------------------------------------------------------------- 1 6 0 -0.616974 0.324465 0.000000 ........... 5 -2 0 2.454985 0.000000 0.000000 --------------------------------------------------------------------- Lengths of translation vectors: 2.454985 ............ • #LSDA 3-21G* PВС(NkPoint=16,NCellMin=3,NCellMax=40) ........... -2,0,2.454985259,0.0000001788,0. Periodicity: 1 0 0 Max integer dimensions: 22 0 0 PBC vector 1 X= 4.6392 Y= 0.0000 Z= 0.0000 Recp vector 1 X= 0.2156 Y= 0.0000 Z= 0.0000 Generated k point mesh (from -Pi to Pi): K space mesh: X= 16 Y= 0 Z= 0 ..............

  15. ONIOM изчисления

  16. ‘Висок’ слой (топки и черти) ‘Нисък’ слой (черти) Какво е ONIOM? Системата се разделя на части (слоеве) и всеки слой се пресмята на различно ниво на теорията

  17. Входни данни #ONIOM(BP86/3-21G*:AMBER=softfirst) opt dicaprine + 60 Waters, 2-layer ONIOM model 0 1 O-OH--0.331 -1.863295 -2.223929 0.223738 H C-CT--0.030 -1.863295 -0.806629 0.223738 H O-OS--0.296 1.624080 -0.302200 -1.016160 H ............... O-OW--0.383 -1.457251 -0.128744 6.594449 L H-Hw-0.191 -0.596069 -0.285797 6.207487 L H-Hw-0.191 -1.979203 -0.887671 6.334378 L ............... HrmStr1 CT O 650.0 1.23 HrmBnd1 OS CT O 80.0 120.0 HrmBnd1 CT CT O 75.0 111.0 Двуслоен ONIOM модел

  18. Входни данни #p opt freqoniom(b3lyp/lanl2dz:mp2/lanl2dz:hf/lanl2mb) 3-layer ONIOM optimization 0 1 0 1 0 1 C O,1,B1 H,1,B2,2,A1 C,1,B3,2,A2,3,180.000,0,Medium,H C,4,B4,1,A3,2,180.000,0,Low,H H,4,B5,1,A4,5,D1,0,Medium H,4,B5,1,A4,5,-D1,0,Medium H,5,B6,4,A5,1,180.000,0,Low ............... Трислоен ONIOM модел

  19. Изходни данни Charge=0 Mult=1 for low level calculation on real system Charge=0 Mult=1 for high level calculation on model system Charge=0 Mult=1 for low level calculation on model system ............... Read MM parameter file: Include all MM classes ............... AMBER calculation of energy and first derivatives. ............... ONIOM: saving gridpoint 3 ONIOM: restoring gridpoint 17 ONIOM: generating point 2 -- high level on model system. ............... ONIOM: calculating energy. ONIOM: gridpoint 1 method: low system: model energy: 0.221415300507

  20. Изходни данни ONIOM: gridpoint 2 method: high system: model energy: -1803.908947680672 ONIOM: gridpoint 3 method: low system: real energy: 0.268364343939 ONIOM: extrapolated energy = -1803.861998637241 ONIOM: calculating first derivatives. ONIOM: calculating electric field derivatives. ONIOM: Dipole=2.43096163D+00 5.91325103D-01 -4.31437269D-01 ONIOM: Dipole moment (Debye): X= 6.1789 Y= 1.5030 Z= -1.0966 Tot= 6.4529 ONIOM: Integrating ONIOM file 5 number 695 Item Value Threshold Converged? Maximum Force 0.031907 0.000450 NO RMS Force 0.003229 0.000300 NO Maximum Displacement 1.560092 0.001800 NO RMS Displacement 0.166285 0.001200 NO Maximum MM Force 0.000044 0.000045 YES RMS MM Force 0.000011 0.000030 YES Predicted change in Energy=-2.789808D-03

  21. Диполен момент  Класическа дефиниция (молекулна механика)  Квантова дефиниция (квантова химия) Електрични свойства Диполен момент се изчислява при всички квантово-химични задачи – не се изискват специални входни данни. Пресмятат се и по-високи (до хексадека-) мултиполи.

  22. RHF/3-21G ............... Dipole moment (field-independent basis, Debye): X= 4.2013 Y= 0.4773 Z= 0.4693 Tot= 4.2543 RHF/6-31G ............... Dipole moment (field-independent basis, Debye): X= 4.2570 Y= 0.5142 Z= 0.4342 Tot= 4.3099 Quadrupole moment (field-independent basis, Debye-Ang): XX= -70.1767 YY= -64.4824 ZZ= -67.3288 XY= -16.7438 XZ= 1.9382 YZ= -2.1216 Traceless Quadrupole moment (field-independent basis, Debye-Ang): XX= -2.8474 YY= 2.8469 ZZ= 0.0005 XY= -16.7438 XZ= 1.9382 YZ= -2.1216 Octapole moment (field-independent basis, Debye-Ang**2): XXX= 105.1283 YYY= 7.5056 ZZZ= 0.2532 XYY= 18.8203 XXY= 8.7875 XXZ= 9.1942 XZZ= 1.8221 YZZ= 3.1093 YYZ= 1.5558 XYZ= -0.0920 Hexadecapole moment (field-independent basis, Debye-Ang**3): XXXX= -1451.3374 YYYY= -780.9086 ZZZZ= -137.3943 XXXY= -200.4047 XXXZ= 29.9122 YYYX= -45.9047 YYYZ= -15.4346 ZZZX= 1.5051 ZZZY= -0.1234 XXYY= -452.6645 XXZZ= -277.5538 YYZZ= -159.8235 XXYZ= -8.5972 YYXZ= 1.3931 ZZXY= 1.9139 Изходни данни

  23. поляризуемост (линеен отговор) втора хиперполяризуемост (THG) първа хиперполяризуемост (SHG) Мерни единици 1 a.u.  = 1.481x10-25 esu = 1.649x10-41 C2m2J-1=0.5293x10-24cm3=1.481x10-1Å3 1 a.u.  = 8.639x10-33 esu = 3.206x10-53 C3m3J-2=8.641 x 10-33 cm5=8.641x107Å5 1 a.u.  = 5.037x10-40 esu = 6.235x10-65 C4m4J-3 =5.037x10-40cm7=5.037x1016Å3 Оптични свойства  - обща енергия; E – външно електрично поле

  24. Входни данни за пресмятане на статични и : #RHF 3-21G* POLAR Изходни данни от пресмятане на статични и : ........... SCF Done: E(RHF) = -638.208949700 A.U. after 17 cycles Convg = 0.6898D-08 -V/T = 2.0024 S**2 = 0.0000 Range of M.O.s used for correlation: 1 142 NBasis= 142 NAE= 49 NBE= 49 NFC= 0 NFV= 0 NROrb= 142 NOA= 49 NOB= 49 NVA= 93 NVB= 93 Differentiating once with respect to electric field. with respect to dipole field. Electric field/nuclear overlap derivatives assumed to be zero. ............ Данните са в горно-диагонална форма на тензора Входни и изходни данни Exact polarizability: 159.693 10.414 143.621 0.000 0.000 26.606 Approx polarizability: 148.970 13.025 149.753 0.000 0.000 26.963 .............. |HyperPolar=548.2252317,198.3817603,29.6346879,-255.897294,0.,0.,0., -0.9622357,-0.3302715,0. ..............

  25. Входни данни за пресмятане на динамични и : #RHF 3-21G* POLAR CPHF=RdFreq ........... 0.1 Изходни данни от пресмятане на динамични и : ........... SCF Polarizability for W= 0.000000: 1 2 3 1 0.482729D+01 2 0.000000D+00 0.112001D+02 3 0.000000D+00 0.000000D+00 0.165696D+02 Isotropic polarizability for W= 0.000000 10.87 Bohr**3. SCF Polarizability for W= 0.100000: 1 2 3 1 0.491893D+01 2 0.000000D+00 0.115663D+02 3 0.000000D+00 0.000000D+00 0.171826D+02 Isotropic polarizability for W= 0.100000 11.22 Bohr**3. ............ Честотата се задава в a.u. Входни и изходни данни

  26. RHF/3-21G  = 159.817 а.u.  = 1.667 a.u.  = 159.693 а.u.  = 548.225 a.u. Хиперполяризуемости

More Related