Kimyoviy kompyuter modellash




Download 14.25 Mb.
bet14/23
Sana23.12.2019
Hajmi14.25 Mb.
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   23


Foydalanilgan adabiyotlar:

  1. J.C.Cramer, Essentials ofcomputational chemistry. Theories and Models. Second Edition. John Wiley.2004.

  2. A.G.Eshimbetov, A.X.Xayitboyev, S.A.Maulyanov, H.S.Toshev. Kompyuter kimyosi. O’zMU. 2015. 112 b.

  3. Кларк Т. Компьютерная химия, М., Мир, 1990.

11-MA’RUZA

Struktura asosida turli hil parametrlarni hisoblash

Reja:


1. Termodinamik parametrlarni hisoblash usullari.

2. Struktura asosida turli hil parametrlarni hisoblovchi majmualar

Ayrim olimlar tomonidan ultrabinafsha (UB)-, infraqizil (IQ)- va yadro magnit rezonansi (YaMR) spektroskopiya usullari kvant-kimyoning “eksperimental” usullari qatoriga kiritilgan. Bu qatorga birikmalarning ionlanish potensialini (Kupmans teoremasiga ko’ra EYuBMO) aniqlab beruvchi fotoelektron spektroskopiya (Photoelectron spectroscopy-PES) usuli kiritilgan. Yana shuningdek , oksidlanish va qaytarilish potensialini aniqlovchi polyarografiya hamda electron transmission spektroskopiya (ETS) usullari kiritilgan. ETS spektroskopiyasi birikmalarning elektronga moyilligini’ ya’ni quyi bo’sh MO energiyalari haqida ma’lumotlar bergan (usul juda kam ishlatiladi). UB-spektroskopiyasi band va bo’sh MO-lar orasidagi energetik farqni aniqlab beradi. IQ-spektroskopiya usuli birikmalarning tebranish sathlari va ulardagi o’tishlar haqida ma’lumotlar beradi. YaMR yadrolardagi atomlarning nisbiy zichligi haqida ma’lumot beradi. Yuqorida qayd

qilingan usullar hamda roentgen tuzilish tahlili (RTT) usuli hisoblash usullarini

baholashda mezon vazifasini o’taydi.

Ma’lumki, 1Н va 13С ЯМР signallari mos ravishda 0-10 hamda 0-250 m.u.

oralig’ida kuzatilishi ko’pgina omillarga bog’liq:

 Atomlardagi electron zichlik (Qo’shni guruhlar ta’siri)

 Fazoviy holat

 Anizatropiya effekti

 Erituvchi tabiati

 Н –bog’

 Molekulalararo ta’sirlar

 Harorat va boshqa omillar.

Bu omillar orasida yadro atrofidagi electron zichlik asosiy ro’l o’ynaydi. Buni

quyidagi misolda ko’rishimiz mumkin:



-Rasm. Metil 2-bromo-2-metil-3-oksobutanoatning PMR spektri.

Uchta metil guruhi protonlarining electron zichligi qo’shni guruhlar ta’sirida o’zgargan va shuning natijasida signallari uchta joyda kuzatiladi. Spektrdagi 1.96 million ulushida (m.u.) joylashgan signal 5-uglerod atomi protonlariga, 2.6 m.u.-da joylashgan signal 4-uglerod atomidagi protonlarga va 3.78 m.u.-dagi signal 7-uglerod atomi protonlariga mos keladi.

Adabiyotlarda, kichik molekulali va ion tipdagi birikmalarning YaMR 13C-spektrlari va atomlardagi zaryad zichligi yaxshi korrelyasi qilishi ta’kidlangan (R2≥0.7). Qo’shbog’ tutgan va aromatik birikmalar atom zaryadlarining YaMR signallari bilan taqqoslash ancha murakkab. Sababi, qo’shbog’ning anizatropiya effekti tufayli 13C signallari nisbatan kuchsiz magnit maydonga siljigan. Misol tariqasida, 6-asetil-7-gidroksi-4-metilkumarin 13C spektri va Malliken, Louvdin hamda NPA bo’yicha zaryad taqsimoti korrelyasiyasi qaraldi (-Jadval). 6-Asetil-7-gidroksi-4-metilkumarin 13C signallarining Mallikenga zaryad hisoblash usuliga nisbatan Lauvdin va NPA zaryad taqsimoti usullari bilan yaxshi korrelyasiya qilishi aniqlandi (-Jadval). Olingan natijalar Lauvdin bo’yicha zaryad hisobi Mallikenga nisbatan yaxshiroq korrelyasi qilishi aniqlandi.

6-Asetil-7-gidroksi-4-metilkumarin 13C signallari va B3LYP1/6-31G



usulida hisoblangan atom zaryadlari

*Atom zaryadlari yaqro sonini ayirmasdan keltirildi.

Birikmalarning YaMR-spektrlarini o’rganish

ChemOffice, ACDlabs, PortableMestReNova va boshqa programmalarda empirik usullarda va juda qisqa vaqt oralig’ida birikmalarning YaMR spektrlarini hisoblash mumkin. Bu programmalar ichida ACDlabs keng imkoniyatga ega ekanligi bilan ajralib turadi. Unda birikmalarning ikki o’lchamli spektrlarini olish imkoniyati mavjud. Yana shuningdek, steroid tipdagi birikmalarda bitta C atomiga birikkan ikkita metil guruhi C atomlarining signali xuddi tajribadagidek ikkita joyda kuzatiladi. Ammo, bu programmalar faqat keng o’rganilgan yadrolar (asosan 1H, 13C) uchun YaMR spektrlarini bera oladi. Gaussian programmasida birikmaning kimyobiy siljishlarini (ekranlanish kattaligini - magnetic shielding tensor) o’rganish uchun NMR (Nucleir Magnetic Resonanse) kalit so’zi kiritiladi. Undan tashqari, YaMR spektrni hisoblash usuli sifatida GIAO, CSGT, IGAIM yoki SingleOrigin usullaridan birini tanlash mumkin (#NMR=GIAO B3LYP/6-31G). #NMR=all belgilansa SingleOrigin, IGAIM va CSGT usullari bilan ekranlanish kattaligi hisoblanadi. Olingan natijalar Gaussveiw programmasida standart birikma (1H va 13C uchun TMS) ekranlanish kattaligi bilan solishtirish orqali YaMR spektrlar vizualizatsiya qilinishi mumkin.

HyperChem programmasida yarim empirik TNDO usuli yordamida YaMR spektrlarini olish imkoniyati mavjud.

IQ-spektrlar hisobi



Tebranish turlarini mukammal o‘rganish va animatsion holatda ko‘rish uchun kvant-kimyoviy hisoblashlardan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Hyperchem - tebranishlarni vizual ko‘rsatib bera oladigan, eng qulay programmalar majmuasi hisoblanadi. Lekin, shuni takidlab o‘tish kerakki, eksperimental va nazariy IQ-spektrlar intensivliklari faqat ayrim DFT (Density Functional Theory- funksional zichlik nazariyasi) usullari bilan hisoblangandagina mos tushushi mumkin. Ammo, eksperimental va nazariy IQ-spektrlardagi to‘lqin soni (ν, cm-1) qiymatlari yarim empirik, noempirik (ab initio) va funksional zichlik nazariyasi (DFT) usullari bilan hisoblaganda ham 200 cm-1 - gacha farq qilishi mumkin. Shuning uchun ham IQ-hisoblashlarda ko‘paytiriluvchi koeffitsientlardan (weiting factors) foydalaniladi. Instrumentlar panelidan chizish (Draw) tugmasini bir marta bosib, bir nuqtadan uch tomonga chiziq chizamiz:

Chizish (Draw) tugmasini ikki marta bosib, elementlar jadvali ochiladi va undan kislorod atomi belgilab olinadi. Bu amalni instrumentlar panelidagi kislorod atomini (O) belgilash orqali ham amalga oshirsa bo‘ladi. Undan keyin, kursorni chizilgan chiziqlardan birining uchiga bosiladi. Elementlar jadvalidan uglerod atomi belgilab olinib, qolgan ikkita chiziq uchiga va chiziqlar birlashgan nuqtaga bosiladi.



Shundan keyin, belgilash (Select) tugmasini ikki marta bosiladi, natijada kerakli joyga vodorod atomi qo‘shilgan, propanol-2 strukturasi hosil bo‘ladi:



Chizilgan geometriyani yarim empirik (semi-empirical) hisoblash usuli yordamida optimizatsiya qilish uchun menyular satridagi Setup–ga kiriladi va RM3 metodi belgilab olinib, hisoblash (Compute) qicmidan Geometry Optimization yozuvi bosiladi







Muqobillash (optimizatsiya) algoritmi sifatida Polak-Ribiere algoritmi belgilanadi. OK tugmasini bosish bilanoq geometriya optimal holatga keltiriladi.



Shundan keyin molekulaning IQ-spektrini hisoblash mumkin.

Foydalanilgan adabiyotlar:


  1. J.C.Cramer, Essentials ofcomputational chemistry. Theories and Models. Second Edition. John Wiley.2004.

  2. A.G.Eshimbetov, A.X.Xayitboyev, S.A.Maulyanov, H.S.Toshev. Kompyuter kimyosi. O’zMU. 2015. 112 b.

  3. Кларк Т. Компьютерная химия, М., Мир, 1990.

12-MA’RUZA

ZAMONAVIY INTEGRALLANGAN HISOBLASH DASTURLARI PAKETI

Reja:


  1. Kimyoda qo’llaniladigan hisoblash majmualari

  2. ChemDraw, ChemWindow va IsisDraw programmalarida ishlash

Ta’kidlab o’tilganidek, informasion texnologiyalar rivojlanishi bilan kimyoda ishlatiladigan programma majmualari sifat va miqdor jihatdan rivojlandi va rivojlanmoqda. Ularning asosiy turlari www. internet saytida tavsiflangan. Biz faqat ayrimlari xaqida to’xtalamiz xolos. Eng birinchi yaratilgan va mashhur hisoblash majmualaridan biri J. Popl tomonidan yaratilgan GAUSSIAN hisoblash majmuasidir. Bugungi kunda ushbu usulning shaxsiy kompyuterlarga mo’ljallangan Windows va Linux operatsion sistemalarida ishlaydigan variantlari yaratilgan. GAUSSIAN hisoblash majmuasi keng imkoniyatga ega bo’lib, kimyoning deyarli barcha sohalaridagi muammolarni yechishga mo’ljallangan va o’z ichiga ayrim yarim empirik hamda juda ko’p noempirik hisoblash usullarini qamrab olgan.



GAMESS (General Atomic and Molecular Electronic Structure System) Gordon guruhi tomonidan yaratilgan kvant-kimyoviy hisoblash majmuasi sanaladi. Uning PC/GAMESS varianti A. Granovskiy tomonidan Windows uchun modifikasiya qilingan. Ushbu variant 2009 yildan boshlab Firefly deb nomlanmoqda. U bir necha yarim empirik va noempirik hisoblash usullarini o’z ichiga olgan. Yana shuningdek, DFT, MP2-4 hisoblashlarini amalga oshirish mumkin. UB- va IQ-spektrlarini DFT va noempirik usullarda hisoblash mumkin.

Ham yarim empirik ham noempirik, yana shuningdek molekulyar mexanika usullarida hisob-kitob o’tqazishimkoniyatini beruvchi majmualardan biri HyperChem hisoblanadi. GAUSSIAN va GAMESS programmalaridan farqli ravishda hisoblanishi kerak bo’lgan birikmaning geometriyasi xuddi qalam bilan chizilgandek hosil qilinadi va hisoblashlarni bevosita kuzatib turish imkoniyati mavjud, yani vizualizatsiya qilingan. HyperChem programmasiga MM+, AMBER, BIO+ va OPLS MM usullari kiritilgan. Yarim empirik usullarining qariyb hammasi kirgan:



No empirik usullar minimal bazis to’plamidan boshlab kichik, o’rta va katta bazis to’plamlari kiritilgan. Undan tashqari, keng turdagi DFT usullari yordamida hisoblashlar olib boorish mumkin.



Download 14.25 Mb.
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   23




Download 14.25 Mb.

Bosh sahifa
Aloqalar

    Bosh sahifa



Kimyoviy kompyuter modellash

Download 14.25 Mb.