Что программа умеет считать 3 страница

Пункты меню Build позволяют установить необходимый Вам Set Atom Type ( тип атома), Set Charge ( заряд), и Constrain Geometry (ограниченную геометрию), отличные от тех, которые устанавливаются программой по умолчанию.

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Измерение длины связи<o:p></o:p>

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Если Вы выбираете связь, а не атом, информация о ней появляется в строке состояния. HyperChem имеет библиотеку длин связей между атомами конкретного типа и гибридизации, что устанавливается по умолчанию

Когда информация о длине связи в библиотеке отсутствует, то HyperChem использует среднее значение ковалентных радиусов двух атомов.

Для измерения расстояния нужно изменить форму курсора на ; (Select) и выделить эту связь. В строке состояния появляется значение длины связи между двумя атомами, выраженное в ангстремах (Ả)

При этом в меню Build становиться активным пункт Constrain bond length, который позволяет Вам установить желаемую длину связи, отличную от той, которую устанавливает Разработчик моделей программы по умолчанию.

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Измерение углов связей<o:p></o:p>

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Для того чтобы измерить угол между двумя связями нужно последовательно выделить первый, второй и третий атомы, связи между которыми и образуют угол. При этом второй атом должен находиться в вершине этого угла. Величина угла появится в строке состояния.

В меню Build становится активным пункт Constrain Bond Angle, что позволяет Вам изменить величину данного угла.

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Измерение торсионных углов<o:p></o:p>

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Последовательно выделите первый, второй (вершина угла) атомы и третий атом, который расположен вне плоскости молекулы. В строке стояния появиться величина торсионного угла между плоскостями, в которых лежат два первых атома, и плоскостью третьего атома.

Пункт Constrain Bond Torsion в меню Build становится активным, что позволяет Вам изменить по желанию эту величину.

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Измерение расстояния между двумя несвязанными атомами<o:p></o:p>

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Прежде, чем Вы приступите к измерению, нужно в меню Select отметить Ц пункт Multiple Selections (Множественные выборы). Это позволяет выделить более одного атома в рабочем окне. L-щелчком ; выделите два любых атома, при этом строка состояния показывает расстояние между ними.

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Водородные связи<o:p></o:p>

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Чтобы подтвердить благоприятные условия для образования водородных связей, HyperChem вычисляет их и выводит на дисплей.

Водородные связи формируются, если расстояние до водородного донора - менее чем 3.2 Е и угол ковалентной связи донора и акцептора - менее чем 120 градусов.

Чтобы подтвердить условия для водородной связи:

<![if!supportLists]>1. <![endif]>В меню Display отметьте Ц пункт Show Hydrogen Bonds  (Показать водородные связи)

<![if!supportLists]>2. <![endif]>Там же выберите Recompute H Bonds  (Вычислить заново водородные связи)

HyperChem отображает водородные связи пунктирной линией.

Водородные связи не вычисляются автоматически в каждой конфигурации, поэтому, когда Вы изменяете геометрию молекулы, водородные связи приходится вычислять заново.

5.<o:p></o:p>Создание небольших молекул в 2D и 3D (Упражнение)<o:p></o:p>

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p> Теперь, когда Вы научились строить атомы и связи между ними можно приступать к построению молекулы. Хотя HyperChem позволяет Вам делать молекулы любого размера, по практическим соображениям мы рекомендуем Вам ограничиться построением небольших и средних молекул.

В этом упражнении, Вы будите строить молекулу 1-гидрокси-3-фенил-2 пропена.

<![if!supportLists]>1. <![endif]>Откройте в меню Build в Default elements периодическую таблицу элементов

<![if!supportLists]>2. <![endif]>Отметьте (Ц) Allow ions (Допустимы ионы) и Explicit hydrogens (Добавить водороды). Если Explicit hydrogens не выключить, то они в процессе рисования не будут автоматически добавляться к углеродному остову.

<![if!supportLists]>3. <![endif]>Выберите углерод (С) и закройте диалоговый ящик. Углерод устанавливается как встроенный элемент для построения

<![if!supportLists]>4. <![endif]>Теперь нарисуйте следующую структуру:

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>У Вас при построении могла получиться неверная геометрия, но прежде чем модифицировали эту структуру, сохраните вашу работу. Этот путь позволит Вам не рисовать все заново, а лишь вносить необходимые исправления в первоначальный вариант построенной молекулы.

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Чтобы сохранить Вашу работу:<o:p></o:p>

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

<![if!supportLists]>1. <![endif]>Выберите в файловом меню Save … (Сохранить).

<![if!supportLists]>2. <![endif]>Появляется диалоговое окно сохранения файла. Убедитесь, что файл будет сохранен в нужную папку. В File name введите желаемое имя файла (лучше, чтобы оно наиболее полно отражало содержание файла и параметры расчета)

<![if!supportLists]>3. <![endif]>Убедитесь, что Save as type  (Тип файла) это HIN.

<![if!supportLists]>4. <![endif]>L-щелчком выберите OK.

<![if!supportLists]>5. <![endif]>Диалоговое окно закрывается и в верхнем левом углу экрана над панелью инструментов появляется название файла

Теперь Вы можете модифицировать структуру, и все изменения будут сохранены в этом файле (для сохранения можно выбрать Save в меню File или использовать соответствующий значок на панели инструментов). Вы всегда сможете вернуться к последнему сохраненному варианту.

Добавьте, где это необходимо двойные связи L-щелчком. Полуторные связи ароматического кольца обозначаются пунктирной линией. Их можно нарисовать при помощи двойного L-щелчка вблизи одной из внутренних сторон кольца.

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Маркирование атомов<o:p></o:p>

<![if!supportLists]>1. <![endif]>В меню Display нужно выбрать Labels (Этикетки).

<![if!supportEmptyParas]><![endif]><o:p></o:p><![if!supportLists]>2. <![endif]>В появившимся блоке опции Атом автоматически отмечено None. Можно выбрать Symbol, Name, Number и пр., отметив нужное L-щелчком, и нажать на OK.

<![if!supportLists]>3. <![endif]>Блок закрывается и все атомы помечаются.

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Редактирование индивидуальных атомов<o:p></o:p>

Вся структура в рабочем окне построена из атомов углерода, но чтобы структура была верной, необходимо заменить один из углеродов на атом кислорода.

Для этого:

<![if!supportLists]>1. <![endif]>Откройте таблицу элементов и одним L-щелчком выберите кислород и закройте ящик. Кислород устанавливается как встроенный элемент.

<![if!supportLists]>2. <![endif]>Наведите курсор на атом углерода в конце алифатической цепи и щелкните по нему однократно левой кнопкой мыши. Углерод C (атом голубого цвета) заменится на кислород O (атом красного цвета). Теперь основная углеродная цепь выстроена.

<![if!supportLists]>3. <![endif]>Для того чтобы построенная схема приобрела правильную геометрию, в меню Build выберите Model Build  (Разработчик моделей). Схема 2D (двумерная) преобразуется в трехмерную структуру 3D.

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p><![if!supportLists]>4. <![endif]>Если в процессе преобразования геометрии молекула была повернута или смещена на периферию экрана, то ее можно вернуть в первоначальное положение, используя соответствующие кнопки панели инструментов <!--[if gte vml 1]><v:shape id=_x0000_i1031

style="WIDTH: 15pt; HEIGHT: 14.25pt" type="#_x0000_t75"><v:imagedata

o:title="Рисунок26"

src="./chapter_05.files/image010.png"></v:imagedata></v:shape><![endif]--><![if!vml]><![endif]> (Rotate out-of plane, <!--[if gte vml 1]><v:shape id=_x0000_i1032

style="WIDTH: 14.25pt; HEIGHT: 15pt" type="#_x0000_t75"><v:imagedata

o:title="Рисунок27"

src="./chapter_05.files/image012.png"></v:imagedata></v:shape><![endif]--><![if!vml]><![endif]> Translate).

<![if!supportLists]>5. <![endif]>Для того чтобы автоматически добавить необходимое количество атомов водорода необходимо в меню Build выбрать пункт Add Hydrogens  (Добавить водороды)

<![if!supportLists]>6. <![endif]>Если водороды не отображаются, то в меню Display отметьте Show Hydrogens (Показать водороды) и повторите команду Add Hydrogens.

<![if!supportLists]>7. <![endif]>Построенную таким образом структуру сохраните.

6. <o:p></o:p><![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>Расчеты в HyperChem<o:p></o:p>

Setup (Меню установки)<o:p></o:p>

Меню Setup задает метод расчета. Это может быть: молекулярная механика, полуэмпирические квантово-химические методы (10 вариантов, от расширенного метода Хюккеля до метода РМ3) и неэмпирический метод Хартри-Фока (ab initio) в различных базисах.

Меню Setup содержит опции для проведения молекулярно-механических и квантово-химических расчетов энергетических, геометрических и электронных параметров молекулярных систем. После того, как Вы выбрали нужную опцию в меню Setup, используйте меню Compute, для проведения расчетов необходимых характеристик.

Программа HyperChem может выполнять расчеты энергии систем и их равновесной геометрии методом молекулярной механики с использованием четырех модельных потенциалов (MM+, AMBER, BIO+ и OPLS), девятью полуэмпирическими квантово-химическими методами (Расширенный метод Хюккеля, CNDO, INDO, MINDO3, MNDO, AM1, PM3, ZINDO/1 и ZINDO/S), или неэмпирическим (ab initio) методом квантовой химии в различных базисах.

Меню Setup  имеет следующие пункты:<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

<TBODY><SPAN lang=EN-US style="mso-bidi-font-size: 10.0pt; mso-ansi-language: EN-US">Molecular mechanics<o:p></o:p></SPAN> <SPAN lang=EN-US style="mso-bidi-font-size: 10.0pt; mso-ansi-language: EN-US">(</SPAN><SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Молекулярная</SPAN><SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt; mso-ansi-language: EN-US"> </SPAN><SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">механика</SPAN><SPAN lang=EN-US style="mso-bidi-font-size: 10.0pt; mso-ansi-language: EN-US">)</SPAN><SPAN lang=EN-US style="mso-ansi-language: EN-US"><o:p></o:p></SPAN>	<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Выберите опцию Molecular mechanics (Молекулярная Механика), чтобы использовать ньютоновский (а не квантово-химический) метод расчетов молекулярных потенциалов<o:p></o:p></SPAN>
<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Semi-empirical<o:p></o:p></SPAN> <SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">(Полуэмпирический)</SPAN><o:p></o:p>	<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Выбор полуэмпирического метода (Semi-empirical) позволит использовать один из квантово-химических методов расчета параметров молекулярных систем вместо молекулярной механики или ab initio<o:p></o:p></SPAN>
Ab Initio<o:p></o:p>	<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Выбор Ab Initio (неэмпирический метод Хартри-Фока) позволит использовать этот метод квантовой химии вместо молекулярной механики или одного из полуэмпирических методов. <o:p></o:p></SPAN>
Periodic box<o:p></o:p> (Периодический ящик)<o:p></o:p>	<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Периодический ящик (Periodic Box) Выбор этого пункта позволит поместить молекулярную систему в периодический ящик, содержащий молекулы воды<o:p></o:p></SPAN>
<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Restraints (Ограничения)<o:p></o:p></SPAN>	<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Ограничения (Restraints)Выбор этого пункта позволяет добавлять граничные условия (действующие силы) для 1, 2, 3 и 4 выделенных типов атомов для молекулярной механики и квантовой химии. Этот пункт меню остается неактивным в случае, если такого выделения сделано не было.<o:p></o:p></SPAN>
Set velocity<o:p></o:p> (Присвоение скорости)<o:p></o:p>	<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Присвоение скорости (Set Velocity). Выбор этого пункта позволяет устанавливать скорости атомам, входящим в систему. Этот пункт используется в некоторых видах молекулярно-динамических расчетов.<o:p></o:p></SPAN>
<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Вычисления с использованием сети (Network)<o:p></o:p></SPAN>	<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Выбор этого пункта (Network) позволяет проводить расчеты с использованием удаленного сервера для молекулярно-механических, полуэмпирических и неэмпирических расчетов</SPAN><o:p></o:p>
<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Select paprameter set<o:p></o:p></SPAN><SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">(Выбор набора параметров)<o:p></o:p></SPAN>	<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Выбор этого пункта позволяет устанавливать альтернативный набор параметров для молекулярной механики</SPAN><o:p></o:p>
<SPAN lang=EN-US style="mso-bidi-font-size: 10.0pt; mso-ansi-language: EN-US">Compile parameter file <o:p></o:p></SPAN><SPAN lang=EN-US style="mso-bidi-font-size: 10.0pt; mso-ansi-language: EN-US">(</SPAN><SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Компиляция</SPAN><SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt; mso-ansi-language: EN-US"> </SPAN><SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">файла</SPAN><SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt; mso-ansi-language: EN-US"> </SPAN><SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">параметров</SPAN><SPAN lang=EN-US style="mso-bidi-font-size: 10.0pt; mso-ansi-language: EN-US">)<o:p></o:p></SPAN>	<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Выбор этого пункта позволяет преобразовать новый файл параметров из текстового вида или файла базы данных в двоичный код, используемый программой HyperChem<o:p></o:p></SPAN>
<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Reaction map<o:p></o:p></SPAN> <SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">(Карта реакции)</SPAN><o:p></o:p>	<SPAN style="mso-bidi-font-size: 10.0pt">Выбор этого пункта позволяет строить карту реакции, т.е. путь от реагентов к продуктам реакции и синхронного поиска переходного состояния. Этот пункт остается неактивным до тех пор, пока не сделан выбор реагентов и продуктов реакции</SPAN><o:p></o:p> </TBODY>

6.1.<o:p></o:p>Молекулярная механика (ММ)<o:p></o:p>

<![if!supportEmptyParas]><![endif]> <o:p></o:p>

Выбор в меню Setup пункта, соответствующего молекулярной механики, позволяет использовать классический Ньютоновский метод вычислений энергии одной точки, равновесной геометрии и молекулярной динамики объектов вместо квантово-механического подхода (одного из полуэмпирических методов или неэмпирического метода Хартри-Фока (ab initio)).

В методе молекулярной механики атомы рассматриваются как ньютоновские частицы, которые взаимодействуют друг с другом посредством неких потенциальных полей, задаваемых эмпирически. Потенциальная энергия взаимодействия зависит от длины связей, углов связи, торсионных углов и нековалентных взаимодействий (в т.ч. сил Ван-дер-Ваальса, электростатических взаимодействий и водородных связей). В этих расчетах силы, действующие на атомы, представляются в виде функций координат атомов.