- parametry geometryczne badanego związku: współrzędne i typy atomów, ich masy, ładunki, prędkości początkowe itp. (w NAMD plik.

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "- parametry geometryczne badanego związku: współrzędne i typy atomów, ich masy, ładunki, prędkości początkowe itp. (w NAMD plik."

Bronisław Nowacki
6 lat temu
Przeglądów:

1 Avogadro Tworzenie i manipulacja modelami związków chemicznych. W symulacjach dynamiki molekularnej kluczowych elementem jest przygotowanie układu do symulacji tzn. stworzyć pliki wejściowe zawierające takie informacje jak: - parametry geometryczne badanego związku: współrzędne i typy atomów, ich masy, ładunki, prędkości początkowe itp. (w NAMD plik.pdb) - parametry topologiczne związku: który atom z którym tworzy wiązanie, pod jakim kątem itp. (w NAMD plik.psf) - jaki są rozmiary układu symulacyjnego (w NAMD plik.xsc) - jakie siły działają pomiędzy atomami tzw. Forcefield (w NAMD plik.pdb) Do tworzenia plików geometrycznych służą różne programy dostępne na licencjach darmowych jak i płatnych (RasMol, PyMol, Materials Studio, Avogadro, ArgusLab). Program Avogadro jest darmową platformą do tworzenia modeli chemicznych, ich wstępnej analizy i modyfikacji. 1. Otwórz program Avogadro. 2. Na górnym panelu znajdują się główne narzędzie do modyfikacji: a) Draw rysowanie obiektów chemicznych b) Navigation Tool - obroty i przesunięcia c) Bond Centric Manipulation Tool - obroty i przesunięcia względem wiązań d) Manipulation Tool - przesuwanie atomów e) Selection Tool - wybieranie atomów bądź grupy atomów f) Auto Rotation Tool - obroty molekuły g) Auto Optimization Tool -optymalizacja w locie h) Measure Tool - pomiary dłuości wiązań oraz kątów

2 Cząsteczka dwutlenku węgla CO2 1. Wybierz narzędzie Draw (F8) 2. Po lewej stronie pojawi się okno Other Settings. Wybierz Bond Order: Double oraz odznacz pole Adjust Hydrogen (w przeciwnym wypadku program automatycznie terminowałby atomy atomami wodoru.

3 3. Narysuj cząsteczkę CO2 wybierając odpowiednie pierwiastki z lisy element (lewy przycisk myszy tworzy atom, prawy usuwa go). Zmierz długość wiązań i kąt pomiędzy nimi, wybierając narzędzie Measure i klikając lewym przyciskiem myszy na odpowiednie atomy. 4. Aby cząsteczka była bliższa oczekiwanej należy ją zoptymalizować energetycznie. Program Avogadro posiada wiele pól siłowych oraz algorytmów minimalizacji energetycznej pozwalającej na wstępną optymalizację geometryczną związków. Z listy Extensions wybierz Optimize Geometry i zatwierdź.

4 5. Powinieneś otrzymać cząsteczkę jak na rysunku poniżej. Ponownie zmierz kąt i długości wiązań. Jakie są różnice pomiędzy wartością zmierzoną a eksperymentalną?

Kulki na rysunku są tylko reprezentacją atomów i nie odpowiadają rzeczywistym rozmiarom cząsteczki.

5 Cząsteczka wody H2O 1. Metodami z poprzedniego podpunktu stwórz cząsteczkę wody. Tym razem możesz wybrać Tlen z zaznaczoną opcją Adjust Hydrogens program automatycznie dobierze wodory do tlenu. 2. Kulki na rysunku są tylko reprezentacją atomów i nie odpowiadają rzeczywistym rozmiarom cząsteczki. Rozmiary cząsteczki są definiowane przez oddziaływania pomiędzy molekułami. W związku z tym wprowadzono umowne określenie granicy oddziaływań (0,002 C/A 3 ) tzw. Promień Van der Waalsa. Wyznacz powierzchnię Van der Waalsa wybierając z listy Extensions pole Create Surface.

6 3. Dodatkowo możemy wyznaczyć wstępny rozkład ładunku (Color By Electrostatic Potential). 4. Otrzymany obraz udowadnia jak dalece większa jest cząsteczka od rozmiarów intuicyjnie wprowadzonych przez długość wiązań. 5. Przetetstuj każde z narzędzi na otrzymanej cząsteczce.

7 Bifenyl C6H12 1. Cząsteczka Bifenylu składa się z dwóch pierścieni aromatycznych. Wybierz narzędzie Draw (Bond Order Single, odznaczone Adjust Hydrogens) i narysuj oba pierścienie połączone pojedynczym wiązaniem. Położenia nie musza być dokładne zostaną później zoptymalizowane.

8 2. Zmień Bond Order na Double a następnie kliknij lewym przyciskiem myszy na co drugie wiązanie wiązanie zmieni się z pojedynczego na podwójne. Na koniec dodaj wodory lista Build opcja Add Hydrogen. 3. Zoptymalizuj cząsteczkę.

9 4. Prawdziwa cząsteczka Bifenylu składa się z dwóch pierścieni aromatycznych obróconych względem siebie o 44,4 stopnia. Wybierz narzędzie Bond Centric Manipulation wiązanie wokół którego będziemy obracać pierścień (środkowe). Wybierz 5. Wybierz narzędzie Measure i zmierz kąt dwuścienny pomiędzy dwoma pierścieniami. Będziesz mógł teraz na bieżąco śledzić wartość tego kąta. Kliknij prawym przyciskiem na atom tworząc płaszczyznę którą będziemy obracać a następnie porusz myszką celem dokonania obrotu.

10 6. Ponownie zoptymalizuj cząsteczkę. Zmierz kąt dwuścienny pomiędzy dwoma pierścieniami. Jedną z możliwych reprezentacji atomów jest właśnie poprzez powierzchnie Van der Waalsa gdzie poszczególnym pierwiastkom nadano domyślne wartości. Wybierz opcję Display Settings a następnie zaznacz pole Van der Waals Spheres.

11 Witamina A - C20H30O 1. Wybierz narzędzie Draw a następnie narysuj szkic cząsteczki.

12 2. Dodaj wodory

13 3. i zoptymalizuj. Cząsteczkę możesz zapisać do pliku. Ponieważ do symulacji w NAMD będziemy potrzebowali cząsteczki zapisanej w formacie pdb w opcji Save As wybierz odpowiedni format i zapisz. 4. Tak przygotowaną cząsteczkę możesz obejrzeć i zanalizować w VMD. Otwórz program VMD i wczytaj cząsteczkę.

14 ATP C10H16N5O13P3 Stwórz cząsteczkę ATP, zoptymalizuj ją, zapisz współrzędne a następnie transferuj do VDM.

Podobne dokumenty

Wprowadzenie do ChemSketch 10.0

1 Wprowadzenie do ChemSketch 10.0 Mateusz Drach drach (at) vega.umcs.lublin.pl Niniejszy dokument jest wprowadzeniem do Chemsketcha, przeznaczony jest dla osób, które stykają się z tym programem po raz