分子模拟实验--Expt-2
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画CO分子, 并使键轴与Z轴一致
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤1: 分子轨道图
轨道名称
轨道能量
选择, 点击
红: 正 兰: 负
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
不同显示方式
实心球
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
不同显示方式
网格线
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
SA面用网 格表示
Connolly面用 兰色表示
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤6: 溶剂(水)面图
问题2-8. 做出HIV蛋白酶(HIV-1 PROTEASE, PDB ID 1AAQ)的SA图, 并用于分析亲水和疏水的部分.
实验二 — 分子轨道计算和分析
如果你看到此页, 恭喜你已经 可以用计算化学解决一些实 际的化学科学问题了!
问题2-2. 用Gamess程序优化NO和NO+的平衡构型, 比较键长和能量的高低, 借此验证问题2-1的结论.
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤1: 分子轨道图 问题2-2中Gamess程序优化NO和NO+的设置:
NO
NO+
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤2: 总电子密度图
默认isovalue=0.002 au
不同显示方式
电子云点
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
不同显示方式
透明球
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
σ2s-2s 成键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
σ*2s-2s 反键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
π2px-2px 成键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
π2py-2py 成键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
σ2pz-2pz 成键轨道 最高占有轨道 (HOMO)
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤5: 电子自旋密度图
问题2-7. 做出丙酸自由基的电子自旋密度图并 分析电子的分布情况.
-H
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤6: 溶剂(水)面图 对于研究生物大分子特别有用
探测半径
细胞色素c 1HRC
SA面
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤6: 溶剂(水)面图 不同显示模式
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤3: 静电势图
问题2-4. 做出C2H6, C2H4, C2H2分子的静电势图.
问题2-5. 做出glycine 和asparagine分子的静电势图.
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤4: 电荷分布图
结果
右键
实验二 — 分子轨道来自百度文库算和分析 步骤4: 电荷分布图
σ*
轨道形状与排列
基态为Σ电子态
π* π
σ σ*
↑↓↑↑↓↓↑↓
σ ↑↓
0 非常稳定
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
设置等值面值 0.05
0.001 默认0.01
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤1: 分子轨道图
问题2-1. 仿照CO的例子, 做出NO分子和NO+离 子的分子轨道和能级图, 并比较二者的异同, 分 析对NO和NO+稳定性的影响.
Mopac优化
单电子
单电子在哪儿?
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤5: 电子自旋密度图 Mopac计算设置
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤5: 电子自旋密度图
单电子离域化
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤5: 电子自旋密度图
电子自旋密度 / 总电子密度 单电子离域化
isovalue=0.1
轨道形状与排列
π*2px-2px 反键轨道 最低空轨道 (LUMO)
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
π*2py-2py 反键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
σ*2pz-2pz 反键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤1: 分子轨道图
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤2: 总电子密度图
可以采用不同 的颜色标记
静电势图 分子轨道图
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤2: 总电子密度图
总电子密度的静电势mapping
C端正电 O断负电
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤2: 总电子密度图
总电子密度的分子轨道mapping
当CO与富电子基反应时, 总是C端反应, 因为C端更 正些, 比如M(CO)n.
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤4: 电荷分布图
问题2-6. 做出苯酚分子的电荷分布图.
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤5: 电子自旋密度图 价键完全饱和的分子, 总自旋=0, 没有自旋密度
自由基
丙烯
选中, 删除
丙烯基自由基
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤5: 电子自旋密度图 丙烯基自由基
不同配色模式
疏水
亲水
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤6: 溶剂(水)面图
可以只计算并显示选中部分结构的溶剂面
CDK2-ATP(Mg) 1HCK
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤6: 溶剂(水)面图
可以只计算并显示选中部分结构的溶剂面
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤6: 溶剂(水)面图 Connolly分子面, 基本上与SA面类似
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤2: 总电子密度图
问题2-3. 做出甲醛分子的总电子密度图, 并用静电 势和分子轨道标记颜色.
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤3: 静电势图
用一个单位正电荷 探测分子周围的静 电相互作用力
isovalue=0.1
C端正电 O断负电
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤3: 静电势图
实验二 — 分子轨道计算和分析
要求: 1. 掌握各种分子面的绘制和分析方法 2. 掌握绘制分子面的技巧 3. 了解分子面和分子性质的关系
实验二 — 分子轨道计算和分析
内容提要:
1. 分子轨道图 2. 总电子密度图 3. 静电势图 4. 电荷分布图 5. 电子自旋密度图 6. 溶剂面图
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤1: 分子轨道图
轨道名称
轨道能量
选择, 点击
红: 正 兰: 负
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
不同显示方式
实心球
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
不同显示方式
网格线
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
SA面用网 格表示
Connolly面用 兰色表示
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤6: 溶剂(水)面图
问题2-8. 做出HIV蛋白酶(HIV-1 PROTEASE, PDB ID 1AAQ)的SA图, 并用于分析亲水和疏水的部分.
实验二 — 分子轨道计算和分析
如果你看到此页, 恭喜你已经 可以用计算化学解决一些实 际的化学科学问题了!
问题2-2. 用Gamess程序优化NO和NO+的平衡构型, 比较键长和能量的高低, 借此验证问题2-1的结论.
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤1: 分子轨道图 问题2-2中Gamess程序优化NO和NO+的设置:
NO
NO+
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤2: 总电子密度图
默认isovalue=0.002 au
不同显示方式
电子云点
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
不同显示方式
透明球
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
σ2s-2s 成键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
σ*2s-2s 反键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
π2px-2px 成键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
π2py-2py 成键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
σ2pz-2pz 成键轨道 最高占有轨道 (HOMO)
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤5: 电子自旋密度图
问题2-7. 做出丙酸自由基的电子自旋密度图并 分析电子的分布情况.
-H
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤6: 溶剂(水)面图 对于研究生物大分子特别有用
探测半径
细胞色素c 1HRC
SA面
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤6: 溶剂(水)面图 不同显示模式
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤3: 静电势图
问题2-4. 做出C2H6, C2H4, C2H2分子的静电势图.
问题2-5. 做出glycine 和asparagine分子的静电势图.
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤4: 电荷分布图
结果
右键
实验二 — 分子轨道来自百度文库算和分析 步骤4: 电荷分布图
σ*
轨道形状与排列
基态为Σ电子态
π* π
σ σ*
↑↓↑↑↓↓↑↓
σ ↑↓
0 非常稳定
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
设置等值面值 0.05
0.001 默认0.01
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤1: 分子轨道图
问题2-1. 仿照CO的例子, 做出NO分子和NO+离 子的分子轨道和能级图, 并比较二者的异同, 分 析对NO和NO+稳定性的影响.
Mopac优化
单电子
单电子在哪儿?
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤5: 电子自旋密度图 Mopac计算设置
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤5: 电子自旋密度图
单电子离域化
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤5: 电子自旋密度图
电子自旋密度 / 总电子密度 单电子离域化
isovalue=0.1
轨道形状与排列
π*2px-2px 反键轨道 最低空轨道 (LUMO)
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
π*2py-2py 反键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道形状与排列
σ*2pz-2pz 反键轨道
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤1: 分子轨道图
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤2: 总电子密度图
可以采用不同 的颜色标记
静电势图 分子轨道图
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤2: 总电子密度图
总电子密度的静电势mapping
C端正电 O断负电
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤2: 总电子密度图
总电子密度的分子轨道mapping
当CO与富电子基反应时, 总是C端反应, 因为C端更 正些, 比如M(CO)n.
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤4: 电荷分布图
问题2-6. 做出苯酚分子的电荷分布图.
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤5: 电子自旋密度图 价键完全饱和的分子, 总自旋=0, 没有自旋密度
自由基
丙烯
选中, 删除
丙烯基自由基
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤5: 电子自旋密度图 丙烯基自由基
不同配色模式
疏水
亲水
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤6: 溶剂(水)面图
可以只计算并显示选中部分结构的溶剂面
CDK2-ATP(Mg) 1HCK
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤6: 溶剂(水)面图
可以只计算并显示选中部分结构的溶剂面
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤6: 溶剂(水)面图 Connolly分子面, 基本上与SA面类似
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤2: 总电子密度图
问题2-3. 做出甲醛分子的总电子密度图, 并用静电 势和分子轨道标记颜色.
实验二 — 分子轨道计算和分析
步骤3: 静电势图
用一个单位正电荷 探测分子周围的静 电相互作用力
isovalue=0.1
C端正电 O断负电
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤3: 静电势图
实验二 — 分子轨道计算和分析
要求: 1. 掌握各种分子面的绘制和分析方法 2. 掌握绘制分子面的技巧 3. 了解分子面和分子性质的关系
实验二 — 分子轨道计算和分析
内容提要:
1. 分子轨道图 2. 总电子密度图 3. 静电势图 4. 电荷分布图 5. 电子自旋密度图 6. 溶剂面图
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图