1 / 28

Vhled do praxe I I

Vhled do praxe I I. Kdy: 17 .1 2 . 2003 1. skupina (příjmení N - Z ): 16:00 - 17:40 2. skupina (příjmení A - M ): 18:00 - 19:40. Kde: Přírodovědecká fakulta, Kotlářská 2 Učebna COMPC (budova děkanátu, přízemí, vlevo ). Počítačová chemie (12. přednáška). Úvod ( 1. přednáška )

xannon
Download Presentation

Vhled do praxe I I

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. Vhled do praxe II • Kdy: 17.12. 2003 • 1. skupina (příjmení N - Z): 16:00 - 17:40 • 2. skupina (příjmení A - M): 18:00 - 19:40 • Kde: • Přírodovědecká fakulta, Kotlářská 2 • Učebna COMPC (budova děkanátu, přízemí, vlevo)

  2. Počítačová chemie (12. přednáška) • Úvod (1. přednáška) • Molekula • Struktura molekuly (2., 3. a 4. přednáška) • Geometrie molekuly (5. přednáška) • Vhled do praxe (6. přednáška) • Molekulové modelování • Molekulová mechanika (7. a 8. přednáška) • Kvantová mechanika (9. a 10. přednáška) • Molekulová dynamika (11. přednáška) • Vhled do praxe II (12. přednáška)

  3. Osnova • MM: • souhrn teorie • software pro MM • praxe • QM • souhrn teorie • software pro MM • praxe • MD • souhrn teorie • software pro MM • praxe

  4. Molekulová mechanika • Model molekuly: Koule spojené pružinami:

  5. Molekulová mechanika • Výpočet energie molekuly: Potenciálová funkce: + silové pole (= soubor parametrů, využitých v potenciálové funkci)

  6. Molekulová mechanika Silová pole: • AMBER • CHARMM • MM • MacroModel Software: • Komerční: softwarové balíky, vytvořené pro daná silová pole • Volně šiřitelné: Hyperchem a další

  7. Molekulová mechanika Obecné cíle MM: • Studium konformačního chování molekuly v definoveném chemickém prostředí. Konkrétní problémy MM: • Single point: Výpočet energie určité konformace studované molekuly. • Minimalizace: Sestup do lokálního minima.

  8. Molekulová mechanika

  9. Molekulová mechanika- AMBER Ukázky práce s Amberem: AMBER je přístupný pro informatiky na strojích Grond, Eru, Dior, Skirit atd. Nejdříve je nutno přidat modul AMBER: module add amber{verze} Pro výpočet single pointů a minimalizaci slouží program SANDER.

  10. Molekulová mechanika- AMBER II Program SANDER se volá následovně: sander -c molekula.crd -t molekula.top -i molekula.ini -o molekula.out Kde: molekula.crd obsahuje souřadnice* molekuly a molekula.top topologii* molekuly. V souboru molekula.ini se nacházejí vstupní parametry výpočtu a do souboru molekula.out se zapisuje výstup výpočtu. * Soubory jsou ve formátu, definovaném speciálně pro softwarový balík AMBER.

  11. Molekulová mechanika- AMBER III Soubor molekula.ini obsahuje: • Parametry výpočtu: počet kroků, typ výpočtu (MM x MD) atd. • Nastavení chemických a fyzikálních podmínek: dielektrická konstanta, parametry pro výpočet van der Waalsovských interakcí atd.

  12. Molekulová mechanika- AMBER IV Příklad souboru molekula.ini: &cntrl imin = 1, ntx = 1, ntxo = 1, ntb = 0, iftres = 1, nrun = 0, ntnb = 1, nsnb = 25, idiel = 0, imgslt = 0, cut = 9.0, scnb = 2.0, scee = 1.2, dielc = 4.0, ntpr = 20, maxcyc = 2200, ncyc = 50, ntmin = 1, dx0 = 0.01, dxm = 0.5, dele = 0.0001, drms = 0.3, &end

  13. Molekulová mechanika- AMBER V Ukázka souboru molekula.out.

  14. Molekulová mechanika- Hyperchem Hyperchem je komerční software, ale jeho demonstrační verze (která umí vše potřebné :-) je volně dostupná jako shareware. Ukázky práce s Hyperchemem: Nastavení MM Otevření molekuly glycinu Single point glycinu Minimalizace glycinu různými metodami

  15. Molekulová mechanika - úkol Minimalizace propenu různými minimalizačními metodami (+ vyplnění tabulky) Porovnání energií židličkové (chair), vaničkové (boat) a zkřížené židličkové (twisted chair) konformace: Energie vypočtěte pro každou konformaci pomocí AMBERu a MM+. Před výpočtem vždy proveďte minimalizaci konformeru v daném silovém poli pomocí Newton-Raphsonovy metody. Vyzkoušej minimalizovat poloviční židličkovou konformaci (half chair) konformaci cyklohexanu. Co se stane a proč? Židličková Zkřížená židličková Vaničková Poloviční židličková

  16. Konformace: Potenciální energie cyklohexanu (pro různé konformace) Židličková Zkřížená židličková Vaničková Poloviční židličková Strukturní vzorec: • Pravděpodobnost výskytu konformací (25°C): • židličková: 85,5%, zkřížená židličková: 14,4%, další konformace: 0,1%

  17. Kvantová mechanika • Výpočet energie molekuly: Schrodingerova rovnice - přesněji řečeno její numerické formy: Hartree-Fockovy rovnice: Roothaan-Hallovy rovnice: FC = SCE

  18. Kvantová mechanika Metody: Ab-initio x semiempirické Báze pro ab initio metody: STO-3G, 3-21G, 6-31G*, 6-31G**, atd. Semiempirické metody: CNDO, INDO, MNDO, AM1, PM3, atd. Software: • Komerční: GAMESS, GAUSSIAN • Volně šiřitelné: Hyperchem a další

  19. Kvantová mechanika Obecné cíle QM jsou stejné jako u MM: • Studium konformačního chování molekuly v definoveném chemickém prostředí. + některé navíc: výpočet náboje atomů atd. Konkrétní problémy QM = také nadmnožina MM. My si vyzkoušíme řešit tyto problémy: single point a minimalizace

  20. Kvantová mechanika- GAUSSIAN Ukázky práce s GAUSSIANem: GAUSSIAN je přístupný pro informatiky na strojích Grond, Eru, Dior, Skirit atd. Nejdříve je nutno přidat modul GAUSSIAN: module add gaussian{verze} GAUSSIAN (verze 98) se volá následovně: g98 < (vstupní soubor) > (výstupní soubor) Ukázka vstupního & výstupnho souboru.

  21. Kvantová mechanika- Hyperchem Ukázky práce s Hyperchemem: Nastavení QM Otevření molekuly propan Nastavení semiempiriky a INDO Single point a minimalizace Nastavení ab initio metody a báze Single point a minimalizace

  22. Kvantová mechanika- Hyperchem II Minimalizujte ethan: semiempirikou (INDO)* ab initio (STO-3G)* * použijte metodu konjugovaných gradientů (P-R) Pokud budete mít čas, zkuste si další metody & báze :-).

  23. Molekulová dynamika • Účel: Prohledávání PES (nalezení lokálních a globálních minim) • Popis: • Každý atom molekuly nechť se pohybuje jistou rychlostí • Pro atomy studované molekuly řešíme Newtonovy pohybové rovnice: Z poloh a rychlostí atomů a sil působících v rámci systému v čase t určíme polohy atomů v čase t +dt (a samozřejmě i rychlosti atomů a síly a tomto čase).

  24. Molekulová dynamika Celková energie molekuly je tvořena dvěma složkami: kinetickou energií (závisí na pohybovém stavu molekuly) a potenciální energií (závisí na uspořádání molekuly) Tyto složky se mohou vzájemně přeměňovat: V důsledku pohybu atomů dochází ke změně polohy souřadnic a tedy i změně potenciální energie. Přeměna kinetické energie na potenciální umožňuje molekule překonat energetickou bariéru, dělící dvě různé geometrie této molekuly.

  25. Molekulová dynamika • Snímek MD: Souřadnice molekuly v jistém čase. • Krok MD: začíná v čase t se souřadnicemi S využívá Newtonovy pohybové rovnice končí v čase t+dt se souřadnicemi S´ • MD trajektorie: Posloupnost snímků MD.

  26. Molekulová dynamika Software: • Komerční: MD je většinou součástí komerčního software pro MM (AMBER, MM, ...). • Volně šiřitelný: Hyperchem, VMD

  27. Molekulová dynamika- VMD & Hyperchem Vizualizace MD dekameru alaninu. Vytvořit methan, zminimalizovat, MD MD pro dipeptid, chytnout snímek, RMS Úkoly: Vytvořit ethan, zminimalizovat, MD MD (AMBER) na APA, chytnout snímek, RMS

More Related