Hyper Guide Tieng Viet

H−íng dÉn sö dông HyperChem 7.04

1

Bμi 1 B¾t ®Çu sö dông phÇn mÒm NhÊp chuét vμo biÓu t−îng HyperChem, mμn h×nh lμm viÖc hiÖn lªn nh− sau:

Thanh tiªu ®Ò (title bar)

BiÓu diÔn tªn file ®ang biÓu diÔn trªn cöa sæ. NÕu ch−a l−u file th× tªn sÏ lμ untitled

Thanh c«ng cô lùa chän (menu bar) Chøa çc c«ng cô tÝnh to¸n kh¸c: File, Edit (hiÖu chØnh), Build (x©y dùng),

Databases (d÷ liÖu), Setup (®Æt ph−¬ng ph¸p tÝnh), Compute (tÝnh to¸n), Annotations (ghi chó, diÔn gi¶i), cancel (tho¸t), Script, vμ Help (trî gióp).

Thanh biÓu t−îng c«ng cô (tool bar)

Chøa çc c«ng cô cho phÐp ta vÏ, chän, biÓu diÔn, vμ di chuyÓn çc nguyªn

tö, ph©n tö. PhÇn bªn ph¶i thanh c«ng cô cã chøa çc c«ng cô gióp ta ghi chó thªm, l−u nhanh, c¾t, d¸n, in, trî gióp.

Mμn lμm viÖc (workspace) Lμ n¬i biÓu diÔn hÖ ph©n tö hiÖn t¹i.


2

Dßng hiÖn tr¹ng tÝnh to¸n (status line)

Cho ta biÕt th«ng tin nh− lμ sè nguyªn tö trong mét ph©n tö, hiÖn tr¹ng tÝnh to¸n, gi¸ trÞ tÝnh to¸n�

Trî gióp (help)

Chøa çc h−íng dÉn thªm cho ng−êi sö dông.

Çch sö dông chuét: Muèn thao t¸c trªn c«ng cô nμo ta chØ viÖc nhÊp tr¸i chuét (L-Click) vμo biÓu t−îng c«ng cô ®ã. VÝ dô muèn sö dông c«ng cô vÏ, ta di chuyÓn biÓu t−îng chuét ®Õn biÓu t−îng ®ã vμ nhÊp chuét:

Sö dông bμn phÝm Thay v× ph¶i dïng chuét ta cã thÓ dïng bμn phÝm ®Ó di chuyÓn ®Õn nh÷ng lùa chän cÇn thiÕt. VÝ dô ®Ó më select menu ta nhÊn ®ång thêi hai phÝm [Alt] + [S] ([Alt] vμ [S]). §Ó chän çc lùa chän kh¸c trong hép tho¹i ta nhÊp tiÕp vμo ký tù t¾t ®−îc g¹ch d−íi trong mçi lùa chän. VÝ dô ®Ó chän tiÕp select all ta nhÊp ch÷ e trªn bμn phÝm.


3

C¸c phÝm t¾t kh¸c: Ctrl + N T¹o trang lμm viÖc míi Ctrl + O Më file Ctrl + S L−u file (save) trong File menu Ctrl + X C¾t (cut) trong File menu Ctrl + C Copy (copy) trong Edit menu Ctrl + V D¸n (paste) trong Edit menu Alt + F4 Tho¸t khái HyperChem Ctrl + D Xo¸ (delete) trong Annotations menu Ctrl + K Lùa chän tiÕp (select next) trong Annotations menu Ctrl + L Lùa chän phÇn tr−íc (select previous) trong Annotations

menu Ctrl + F Di chuyÓn tiÕp (move forward) trong Annotations menu Ctrl + B Di chuyÓn trë l¹i (move backward) trong Annotations

menu Spacebar Di chuyÓn hÖ ph©n tö vμo trung t©m vμ biÓu diÔn theo tû

lÖ mμn lμm viÖc. F2 Tr¶ l¹i kiÓu biÓu diÔn lóc tr−íc (last rendering) trong

Display menu F9 Copy h×nh ¶nh (copy image) trong Edit menu Esc Nh− môc tho¸t (cancel) trªn thanh c«ng cô

C¸c c«ng cô quan träng trªn thanh céng cô


4

C¸c thao t¸c trªn HyperChem

Më mét file vÝ dô: VÝ dô më file cã ®u«i HIN. 1. Di chuyÓn con trá chuét ®Õn File trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp tr¸i chuét (L-click) vμo File mμn h×nh sÏ hiÖn ra nh− sau:

3. NhÊp tr¸i chuét vμo Open. Mμn h×nh sÏ hiÖn ra nh− sau:


5

4. NÕu mμn h×nh list vÉn cßn c¸c chÊt kh¸c, cã thÓ kÐo thanh tr−ît ®Ó t×m

kiÕm.

§Ó kÐo thanh tr−ît ta nhÊp tr¸i biÓu t−îng chuét vμo thanh tr−ît, gi÷ nguyªn nh− thÕ vμ rª chuét theo chiÒu muèn kÐo.

5. Muèn më file nμo ta chØ cÇn nhÊp tr¸i (L-click) chuét vμo file ®ã råi nhÊn tiÕp vμo nót Open trªn list

Trªn mμn h×nh sÏ hiÖn ra ph©n tö chøa trong file


6

C¸ch sö dông Display Settings

Display settings chøa c¸c lùa chän ®Ó biÓu diÔn hÖ ph©n tö trªn trang lμm viÖc §Ó më Display menu ta thùc hiÖn nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét vμo biÓu t−îng Display trªn thanh c«ng cô. Mμn h×nh khi

®ã hiÖn ra nh− sau:

Sö dông nh·n (Labels)


7

NhÊp tr¸i chuét vμo Labels trong Display. Hép tho¹i Labels hiÖn ra víi çc lùa chän kh¸c nhau, ta cã thÓ lùa chän h×nh thøc nh·n biÓu hiÖn cña çc nguyªn tö trong hÖ.

Atoms

None Bá tÊt c¶ çc nh·n. Symbol BiÓu t−îng nguyªn tö, vÝ dô C, O, N..

Name Tªn cña nguyªn tö theo ng©n hμng d÷ liÖu, vÝ dô CA, CB ®èi víi cacbon alpha vμ beta.

Number Sè thø tù t¹o nguyªn tö. Type KiÓu nguyªn tö, theo t¸c ®éng cña tr−êng lùc, vÝ

dô CT ®èi víi cacbon tø diÖn trong tr−êng lùc AMBER.

Charge §iÖn tÝch thùc cña nguyªn tö. Spin

Poputation Tæng spin thùc (alpha-beta) cña mét nguyªn tö

Mass Khèi l−îng nguyªn tö Basis set TËp hîp hμm c¬ b¶n ¸p dông cho nguyªn tö

Chirality R hoÆc S RMS Gradient GÝa trÞ v« h−íng cña vect¬ biÕn thiªn m« t¶ tr−êng

lùc trªn mét nguyªn tö. Custom §Æt tuú chän.

Residues None Bá tÊt c¶ çc nh·n.

Name Tªn hîp phÇn, vÝ dô: TRP, ILE. Sequence Thø tù hîp phÇn tõ hîp phÇn ®u«i N (N-

teminus).1,2,3� Name+Seq C¶ tªn lÉn thø tù.

Bonds


8

None Bá tÊt c¶ çc nh·n Bond Length §é dμi liªn kÕt gi÷a çc nguyªn tö Bond Order Thø tù liªn kÕt tÝnh to¸n theo c¬ häc l−îng tö.

H×nh thøc biÓu diÔn ph©n tö:

Ta hoμn toμn cã thÓ biÓu diÔn çc ph©n tö kh¸c nhau trong hÖ. Thay ®æi h×nh thøc biÓu diÔn: 1. NhÊp tr¸i chuét vμo Rendering trong Display menu

Hép tho¹i lùa chän hiÖn ra nh− sau:

NhÊp tr¸i chuét vμo mét trong nh÷ng h×nh thøc biÓu diÔn, vÝ dô chän Balls and Cylinders (kiÓu h×nh cÇu vμ h×nh trô) th× trªn mμ h×nh çc nguyªn tö cña hÖ ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng h×nh cÇu, liªn kÕt d¹ng h×nh trô nh− sau:


9

Chó ý: HyperChem cßn cã c¸c kiÓu biÓu diÔn kh¸c:

- Sticks: KiÓu que. - Balls : KiÓu h×nh cÇu. - Overlapping Spheres: KiÓu h×nh cÇu chång lªn nhau. - Dots: KiÓu chÊm. - Sticks & Dots: KiÓu chÊm - g¹ch.

§Æt mÇu nÒn trang lμm viÖc §Ó ®Æt mμu nÒn trang lμm viÖc ta lμm nh− sau:

1. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Preferences trong File menu. 2. TÝch chän môc Window Color trong hép tho¹i Preferences. Mμu ngÇm

®Þnh cho trang lμm viÖc cña HyperChem lμ mμu ®en:


10

3. TÝch chän White råi nhÊp OK ®Ó xem biÓu diÔn mμu nÒn cña mμn lμm viÖc. Mμu nÒn lóc nμy lμ mμu tr¾ng:

Chó ý: NÕu ta ®Æt mμu kh¸c th× nÒn sÏ cã mμu kh¸c: - Black: Mμu ®en. - Blue: Mμu xanh n−íc biÓn. - Green: Mμu xanh da trêi. - Cyan: Mμu lôc lam. - Red: Mμu ®á. - Violet: Mμu tÝa. - Yellow: Mμu vμng. - White: Mμu tr¾ng.

§Æt mμu s¾c liªn kÕt trong ph©n tö 1. TÝch chän Preferences trong File menu.


11

2. Chän môc Bond Color trong hép tho¹i Preferences. TÝch chän mμu mμ ta muèn ®Æt cho liªn kÕt. VÝ dô ta chän mμu ®en (Black). H×nh ¶nh biÓu diÔn trªn mμn lμm viÖc sÏ nh− sau:

Chó ý: Tuú theo ta chän mμu nμo, liªn kÕt sÏ ®−îc biÓu diÔn theo mμu Êy. HyperChem ngÇm ®Þnh mμu cho liªn kÕt theo çc nguyªn tè, nhê ®ã ta cã thÓ quan s¸t dÔ dμng çc liªn kÕt kh¸c nhau, tuy nhiªn ®iÒu ®ã kh«ng cã lîi trong khi ta ph¶i in ®en tr¾ng.

Mμu s¾c cña nguyªn tè HyperChem ngÇm ®Þnh mμu s¾c cña çc nguyªn tè ®Æc tr−ng nh− sau:

Nguyªn tè Mμu ngÇm ®Þnh


12

Cacbon Lôc lam Nit¬ Xanh Oxy §á Flo Vμng L−u huúnh Vμng Natri TÝa Kali Týa S¾t §á Coban Xanh §ång Xanh l¸ c©y Brom Vμng Iot §á Vμng Vμng TÊt c¶ çc nguyªn tè cßn l¹i

Mμu tr¾ng

Ta cã thÓ ®Æt l¹i mμu s¾c biÓu diÔn çc nguyªn tè theo s¸u mμu chuÈn, céng víi mμu tr¾ng vμ mμu ®en. HyperChem sö dông mét tËp hîp mμu ngÇm ®Þnh. NÕu ta thay ®æi mμu s¾c cña mét nguyªn tè, ta vÉn cã thÓ trë l¹i víi mμu ngÇm ®Þnh b»ng çch nhÊp vμo Revert trong hép tho¹i sau:

§Ó ®Æt mμu míi cho nguyªn tè ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét chän Element color trong Display menu. 2. NhÊp tr¸i chuét vμo tªn nguyªn tè muèn ®æi mμu. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo mμu muèn ®æi. 4. NhÊp OK ®Ó chän. 5. §Ó trë l¹i mμu ngÇm ®Þnh nhÊp Revert.

§Æt chÕ ®é Copy h×nh ¶nh


13

§©y lμ phÇn kh¸ thó vÞ nÕu ta muèn lÊy h×nh ¶nh cña HyperChem chuyÓn qua tr×nh øng dông kh¸c, vÝ dô nh− tr×nh Word cña Microsoft. 1. NhÊp tr¸i chuét chän Preferences trong File menu. Chän môc Setup

Image. H×nh ¶nh hép tho¹i lóc nμy nh− sau:

2. §Æt c¸c lùa chän nh− trªn h×nh vÏ. NhÊp OK ®Ó chän. 3. NhÊp F9 hoÆc nhÊp tr¸i chuét chän Copy Image trong Edit menu. 4. NhÊp OK nÕu HyperChem ®Æt ra c©u c¶nh b¸o nμo.

C¶ cña sæ mμn lμm viÖc cña HyperChem sÏ ®−îc Copy. NÕu ta d¸n qua Word th× sÏ thÊy nh− sau:


14

Chó ý: HyperChem cho ta nhiÒu lùa chän ®Ó copy h×nh ¶nh. Top leve Copy c¶ çc hép tho¹i vμ menu kÐo

xuèng nÕu ta nhÊp vμo Copy image thay v× nhÊp F9.

Workspace ChØ Copy phÇn mμn lμm viÖc. HyperChem Copy c¶ cöa sæ lμm viÖc HyperChem

Window

(Cöa sæ)

Full screen Copy c¶ mμn h×nh, kÓ c¶ çc cöa sæ kh¸c.

Bitmap L−u kiÓu file cã ®u«i .bmp. Dïng mμu chuÈn. ThÝch hîp l−u cho biÓu diÔn ph©n tö kiÓu h×nh cÇu, çc biÓu ®å cña tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n, tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm.

RGB Bitmap Gièng nh− .bmp, dïng ®ñ 24 mμu. Kh¸ h¹n chÕ trong çc øng dông kh¸c kh«ng cã chÕ ®é 24 mμu.

File format (KiÓu file)

Metafile File ®u«i më réng lμ .wmf. ThÝch hîp ®Ó l−u víi çc kiÓu biÓu diÔn ph©n tö nh− Sticks, Ball and Cylinder, Dots vμ Stick & Dots.

File HyperChem l−u ¶nh cã phÇn ®u«i lμ .bmp hay .wmf vμo trong file.

Detination(N¬i ®Æt file)

Clipboard L−u ¶nh vμo bé nhí t¹m thêi, mçi lÇn ®−îc mét ¶nh.

Color TÝch chän ®Ó l−u h×nh ¶nh víi mμu s¾c ®Çy ®ñ, nÕu kh«ng nã chØ cã


15

d¹ng ®en tr¾ng. Cursor TÝch chän ®Ó ®iÓm trá chuét cã

trong ¶nh. Filename Dïng ®Ó ®Æt tªn vμ vÞ trÝ file ®Æt ¶nh.

Tho¸t khái HyperChem

Cã nhiÒu c¸ch ®Ó tho¸t khái ch−¬ng tr×nh lμm viÖc 1. NhÊp tr¸i chuét vμo Exit trong Menu file 2. NhÊp Alt + F4 §äc thªm: Ch−¬ng 1 trong HyperChem for Windows Reference Manual.


16

Bμi 2. VÏ vμ hiÖu chØnh

VÏ nguyªn tö vμ liªn kÕt §Ó vÏ nguyªn tö ta cÇn cã b¶ng lùa chän çc nguyªn tè. Cã hai çch ®Ó thùc hiÖn ®iÒu nμy 1. NhÊp tr¸i chuét vμo Default Element trong Menu Build. 1. NhÊp liªn tôc hai lÇn chuét tr¸i (Double-click) vμo c«ng cô Vï

B¶ng lùa chän çc nguyªn tè hiÖn ra nh− sau: §Ó lùa chän nguyªn tè nμo ta chØ viÖc nhÊp tr¸i chuét vμo nguyªn tè ®ã. 2. Muèn biÕt thuéc tÝnh cña tõng nguyªn tè ta chØ viÖc nhÊp vμo biÓu t−îng

thuéc tÝnh (Properties) trong tho¹i, b¶ng çc thuéc tÝnh cña nguyªn tè sÏ xuÊt hiÖn.

Sau khi ®· lùa chän nguyªn tè muèn vÏ, nhÊp tr¸i chuét lªn mμn lμm viÖc ta sÏ ®−îc nguyªn tè muèn vÏ. Mμn h×nh hiÖn ra cã d¹ng nh− sau:


17

3. Muèn vÏ liªn kÕt ta chØ viÖc nhÊn nót tr¸i chuét vμ rª tõ vÞ trÝ nμy ®Õn vÞ

trÝ kh¸c muèn vÏ. NÕu ®Çu kia lμ mét nguyªn tè kh¸c th× ta ph¶i lùa chän nguyªn tè l¹i sau ®ã còng nhÊn nót tr¸i chuét vμ rª tõ vÞ trÝ nguyªn tè ban ®Çu ®Õn vÞ trÝ mμ nguyªn tè thø hai muèn biÓu diÔn.

4. §Ó vÏ ph©n tö d¹ng vßng ta nhÊn vμ rª chuét nèi c¸c nguyªn tè víi nhau.


18

5. T¹o liªn kÕt ®«i, ba b»ng çch nhÊp tr¸i chuét vμo chÝnh liªn kÕt ®ã. 6. T¹o vßng liªn hîp b»ng çch nhÊp liªn tiÕp hai lÇn chuét tr¸i vμo liªn kÕt

vßng ®· ®−îc vÏ. 7. Thªm nhanh nh÷ng nguyªn tö Hydro cßn thiÕu trong ph©n tö, nÕu cã

b»ng çch nhÊp liªn tiÕp hai lÇn chuét tr¸i vμo biÓu t−îng c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô.

Chän nguyªn tö (Selecting Atoms)

Trong phÇn nμy ta häc nh÷ng kü thuËt c¬ b¶n ®Ó lùa chän mét nguyªn tö, nhãm nguyªn tö hay mét tËp hîp nμo ®ã ®ang biÓu diÔn trªn trang lμm viÖc. §Ó ®Æt çc h×nh thøc chän cã mét sè b−íc sau: 1. NhÊp tr¸i chuét vμo Select menu. Trªn mμn h×nh hiÖn ra nh− sau:


19

2. NÕu çc nguyªn tö ch−a ®−îc chän th× h·y nhÊp chuét tr¸i vμo Atoms ®Ó chän.

TiÕp theo t¾t chän nhiÒu (Multiple Selections) b»ng çch nhÊp chuét tr¸i bá dÊu tÝch (√). Khi ta tÝch chän Atoms, ®¬n vÞ lùa chän nhá nhÊt ®Ó chän nguyªn tö, víi c«ng cô lùa chän, khi ®ã ta cã thÓ lùa chän çc nguyªn tö, liªn kÕt vμ gãc riªng. Giíi h¹n nμy vÉn ho¹t ®éng cho ®Õn khi ta chän Residures hoÆc Molecules. Chó ý: Sö dông lùa chän Atoms nÕu ta kh«ng muèn chän çc hîp phÇn hay çc ph©n tö.


20

Chän nguyªn tö

1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän (select) trªn thanh c«ng cô, sau ®ã di chuyÓn con trá xuèng mμn lμm viÖc.

2. §Æt con trá chuét vμo nguyªn tö muèn chän vμ nhÊp tr¸i chuét. Nguyªn tö ®−îc chän sÏ ®−îc khoanh vïng s¸ng h¬n çc nguyªn tö kh¸c.

3. Muèn chän liªn kÕt nμo ta nhÊp tr¸i chuét vμo liªn kÕt ®ã. 4. Muèn chän tÊt c¶ çc nguyªn tö trong mμn lμm viÖc, ta thùc hiÖn b»ng

çch di chuyÓn chuét ®Õn kho¶ng trèng cña trang lμm viÖc vμ nhÊp ph¶i chuét (R-click)

Chó ý: nguyªn tö ®−îc lùa chän ®−îc m« t¶ trªn dßng hiÖn tr¹ng: Atom number

Sè chØ thø tù t¹o ra nguyªn tö trong ph©n tö

Element name

Tªn nguyªn tè.

Atom name Tªn nguyªn tö, xuÊt hiÖn khi chän nguyªn tö trong protein hoÆc amino axit.

Force Field Tr−êng lùc ¸p dông cho kiÓu nguyªn tö (amber, mm+, bio+ hoÆc opls).

Atom type KiÓu nguyªn tö Charge §iÖn tÝch nguyªn tö Atomic coordinates

To¹ ®é cña nguyªn tö theo hÖ to¹ ®é cña ph©n tö.


21

Chän nhãm nguyªn tö

§Ó chän mét nhãm nguyªn tö ta dïng kiÓu chän h×nh ch÷ nhËt 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp ®ång thêi tr¸i vμ ph¶i chuét, gi÷a nh− vËy vμ rª t¹o h×nh ch÷ nhËt

chøa çc nguyªn tö muèn chän. 3. Nh¶ chuét th× tÊt c¶ çc nguyªn tö trong h×nh ch÷ nhËt ®−îc chän

Chän thªm mét nhãm nguyªn tö 1. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Multiple select trong Select menu 2. Rª chuét chän nhãm nguyªn tö míi theo h×nh ch÷ nhËt nh− trªn.

Chän çc hîp phÇn (Residures)

Khi ta tÝch chän Residures, ®¬n vÞ lùa chän nhá nhÊt ®Ó chän çc hîp phÇn. Hîp phÇn ph¶i cã nguån gèc tõ Databases menu hoÆc tõ ng©n hμng d÷ liÖu Protein. HyperChem kh«ng nhËn ra nh÷ng hîp phÇn do ta vÏ tõ çc nguyªn tö. Chó ý: NÕu kh«ng cã hîp phÇn nμo trong ph©n tö th× Residures ho¹t ®éng nh− Atoms.


22

§Ó chän hîp phÇn ta cã çc çch sau:

1. NhÊp tr¸i chuét vμo hîp phÇn ta muèn chän. NÕu c«ng cô lùa chän chän lªn mét ph©n tö, nã sÏ chän hîp phÇn gÇn nhÊt víi nã.

2. NhÊp ph¶i chuét vμo hîp phÇn ®Ó bá lùa chän nã. 3. Chän Muiltiple trong Select menu ®Ó chän nhiÒu mμ kh«ng ph¶i lo¹i bá

bÊt kú lùa chän nμo tr−íc ®ã. 4. NhÊp tr¸i chuét vμo vïng trèng trªn mμn lμm viÖc ®Ó chän tÊt c¶ çc

nguyªn tö trong hÖ ph©n tö. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng mμn lμm viÖc ®Ó lo¹i bá tÊt c¶ çc lùa chän.

Hîp phÇn lùa chän ®−îc m« t¶ trªn dßng hiÖn tr¹ng:

Number of residures selected

Sè thø tù t¹o hîp phÇn cã thÓ sÏ lμ 0 cho tÊt c¶ çc hîp phÇn.

Residure name and number

§©y lμ tªn vμ thø tù nèi tiÕp cña hîp phÇn ta chän.

Chän c¶ ph©n tö (Molecules)

Khi ta tÝch chän Molecules, ®¬n vÞ lùa chän nhá nhÊt ®Ó chän ph©n tö riªng. H×nh thøc lùa chän nμy ho¹t ®éng cho ®Õn khi ta tÝch chän kiÓu chän kh¸c. Çc kiÓu lùa chän ph©n tö gièng nh− ®èi víi lùa chän hîp phÇn vμ lùa chän nguyªn tö: 1. NhÊp tr¸i chuét lªn mét ph©n tö ®Ó chän nã. NÕu c«ng cô lùa chän ë gÇn

hai ph©n tö th× nã sÏ chän ph©n tö gÇn nhÊt.


23

Lo¹i bá lùa chän

1. NhÊp ph¶i chuét vμo nguyªn tö ®· chän, nÕu kh«ng muèn chän nguyªn tö ®ã n÷a.

2. NhÊp ph¶i chuét vμo gi÷a liªn kÕt nÕu muèn kh«ng chän liªn kÕt ®ã. 3. NhÊp ph¶i chuét vμo kho¶ng trèng trong trang lμm viÖc ®Ó lo¹i bá tÊt c¶

çc nguyªn tö ®· chän. Mμu s¾c biÓu diÔn khi lùa chän

TÝch chän môc Select Color trong hép tho¹i Preferences. TÝch chän Thick line (§−êng ®Ëm) th× khi lùa chän çc ®−êng biÓu diÔn sù lùa chän sÏ ®Ëm h¬n:

Chó ý: Khi ta chän çc mμu kh¸c th× khi lùa chän phÇn lùa chän sÏ cã


24

kiÓu mμu t−¬ng øng. Chän phÇn bï (Complement Selection)

Ta thùc hiÖn chän phÇn bï ®Ó chän tÊt c¶ nh÷ng phÇn ch−a ®−îc chän vμ bá lùa chän ®èi víi phÇn ®· chän. C¸ch thùc hiÖn lμ nhÊp vμo Complement Selection trong Select menu.

Hép tho¹i lùa chän (Select Dialog Box) Ta th−êng quan t©m ®Õn hép tho¹i lùa chän khi cã sù lùa chän ®Æc biªt, vÝ dô nh− chØ chän nguyªn tö nμo ®ã hoÆc chØ chän mét hîp phÇn nμo ®ã.

By string Chän nguyªn tö víi gi¸ trÞ x¸c ®Þnh theo mét

chuçi gi¸ trÞ kh¸c nhau. NhÊp tr¸i chuét vμo mét nót ®Ó xem chuçi gi¸ trÞ thÝch hîp trong « bªn ph¶i. Chuçi gi¸ trÞ kh¸c nhau m« t¶ tËp hîp c¸c nguyªn tö cã thÓ chän ®−îc nh− sau:

Atom Symbol BiÓu t−îng nguyªn tè quy −íc cho mçi nguyªn tö,


25

nh− lμ C, N, O, F� Atom Name Tªn quy −íc cho mét nguyªn tö trong amino axit

hoÆc nucleic axit. ChØ ¸p dông cho cho tªn ®Þnh nghÜa trong çc mÉu ®èi víi çc thμnh phÇn cña ph©n tö lín. VÝ dô lμ CA, 1HA, 2HA ®èi víi cacbon alpha nèi víi hydro.

Atom Type KiÓu nguyªn tö trong c¬ häc ph©n tö nh− lμ CT, HC�

Residue Name Tªn cña mét hîp phÇn amino axit hoÆc nucleic axit, nh− lμ GLY, ALA, �

Basis Set TËp hîp hμm c¬ b¶n tÝnh theo Ab initio hoÆc DFT quy cho nguyªn tö. VÝ dô: 6-31G*.

Chirality Sù bÊt ®èi xøng, R hoÆc S, quy cho nguyªn tö bÊt ®èi.

Named Selection D·y çc phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn tr−íc ®ã. D·y nμy gåm cã çc lùa chän ®Þnh tr−íc nh− lμ LINE, POINT vμ PLANE, cã c¶ çc tªn theo biÓu t−îng nguyªn tè quy −íc nh− lμ C, N, O, F�

Remove Lo¹i bá phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn nμo ®ã khái list.

By Number Chän mét nguyªn tö theo mét gi¸ trÞ x¸c ®Þnh

tõ mét d·y çc gi¸ trÞ sè kh¸c nhau. NhÊp tr¸i chuét vμo mét nót ®Ó chän kiÓu sè muèn chän sau ®ã ®¸nh gi¸ trÞ sè vμo çc « thÝch hîp ë bªn ph¶i.

Atome Number Chän nguyªn tö theo sè thø tù t¹o ra nã trong ph©n tö.

Residue Number Chän hîp phÇn theo sè thø tù nèi tiÕp trong ph©n tö.

Molecule Number Theo thø tù t¹o ph©n tö. Atomic Mass Theo khèi l−îng nguyªn tö

Atomic Number Theo sè thø tù nguyªn tö trong b¶ng hÖ thèng tuÇn hoμn.

Electric Charge Theo ®iÖn tÝch nguyªn tö tÝnh trong c¬ häc l−îng tö.

RMS gradient Chän theo c¨n bËc hai b×nh ph−¬ng trung b×nh cña gradient.

Spin Population Chän theo mËt ®é spin, dùa theo l−îng electron alpha (h−íng lªn) vμ electrong beta(h−íng xuèng)


26

Value Gi¸ trÞ sè dïng ®Ó ®Æt cho kiÓu lùa chän thÝch hîp.

For Molecule(s) Chän tÊt c¶ çc ph©n tö, nÕu kh«ng tÝch th× sÏ giíi h¹n theo list.

Chän theo chuçi (String)

1. Chän Select trong Select menu. 2. NhÊp tr¸i chuét chän By String trong hép tho¹i. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo mét trong çc nót thÝch hîp. 4. NhÊp tr¸i chuét vμo mét trong çc gi¸ trÞ biÓu diÔn ë « bªn ph¶i. 5. NhÊp OK ®Ó chän.

Chän theo sè

1. Chän Select trong Select menu. 2. Chän By Number trong hép tho¹i. 3. TÝch chän vμo nót thÝch hîp ®Ó chän. 4. §¸nh gi¸ trÞ phï hîp theo kho¶ng hoÆc x¸c ®Þnh. 5. NÕu tÝch chän For Molecule (s) ®Ó x¸c ®Þnh mét tËp hîp hoÆc giíi h¹n

çc ph©n tö. NÕu kh«ng tÝch chän tÊt c¶ çc ph©n tö lμ ngÇm ®Þnh. 6. NhÊp OK ®Ó chän.

Tªn phÇn lùa chän (Name Selection)

§Æt tªn phÇn lùa chän gióp ta dÔ dμng chän l¹i chóng vμo lÇn sau. Tªn phÇn lùa chän cã thÓ lμ: POINT, LINE, PLANE, REACTANT, PRODUCT, PLOT1, PLOT2, GHOST ATOMS, NMR ATOMS, QUANTUM ATOMS hoÆc tªn do ta ®Æt (tèi ®a 19 ký tù)

POINT T©m khèi cña çc nguyªn tö ®· chän. LINE §−êng th¼ng gi÷a hai hay nhiÒu nguyªn tö, hoÆc lμ


27

trôc qu¸n tÝnh thø nhÊt. PLANE MÆt ph¼ng t¹o bëi trôc thø nhÊt vμ trôc qu¸n tÝnh thø

hai cña çc nguyªn tö ®· chän REACTANT Tªn phÇn çc nguyªn tö chÊt ph¶n øng. Dïng ®Ó t×m

tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp trong ph¶n øng. ChØ ho¹t ®éng khi ta chän mét nöa sè nguyªn tö trªn mμn lμm viÖc.

PRODUCT Tªn çc nguyªn tö cña s¶n phÈm. Dïng ®Ó t×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp. Ho¹t ®éng ®ång thêi víi Reactant.

PLOT1 Tªn chøa mét tËp hîp cña 2, 3 hay 4 nguyªn tö cïng x¸c ®Þnh mét ®é dμi liªn kÕt, mét gãc liªn kÕt hay mét xo¾n liªn kÕt ®Ó x¸c ®Þnh sù biÕn thiªn thÕ n¨ng trong kh«ng gian mét chiÒu hoÆc hai chiÒu.

PLOT2 Dïng ®Ó x¸c ®Þnh sù biÕt thiªn thÕ n¨ng trong kh«ng gian hai chiÒu.

GHOST ATOMS

Chøa tËp hîp çc nguyªn tö ®−îc coi lμ çc nguyªn tö mê (ma) khi tÝnh to¸n Ab initio hoÆc DFT.

NMR ATOMS Chøa çc nguyªn tö ®−îc quy cho spin nh©n vμ sö dông trong tÝnh to¸n HyperNMR.

QUANTUM ATOMS

Chøa tËp hîp çc nguyªn tö ®−îc x¸c ®Þnh lμ çc nguyªn tö l−îng tö trong sù pha tréng gi÷a tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö vμ c¬ häc ph©n tö (MM/QM).

Other Tªn do ta ®Æt

Xo¸ nguyªn tö

Xo¸ mét nguyªn tö ®¬n hoÆc mét liªn kÕt ®¬n 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp ph¶i chuét vμo nguyªn tö hoÆc vμo gi÷a liªn kÕt muèn xo¸. Khi ®ã

nguyªn tö hoÆc liªn kÕt sÏ biÕn mÊt. Xo¸ nhiÒu nguyªn tö 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô chän trªn thanh c«ng cô. 2. Rª chuét chän nh÷ng nguyªn tö muèn xo¸. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo Clear (xo¸ s¹ch) trong Edit menu.

Hép tho¹i xuÊt hiÖn hái cã thùc sù muèn xo¸ phÇn lùa chän kh«ng. 4. Chän Yes nÕu muèn xo¸. 5. Chän No nÕu kh«ng muèn xo¸.


28

Copy nguyªn tö vμo bé nhí t¹m thêi (Clipboard)

1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp tr¸i chuét vμo liªn kÕt hoÆc nguyªn tö muèn chän. 3. Chän Copy trong Edit menu. 4. Chän Paste trong Edit menu.

Mét b¶n copy cña çc nguyªn tö ®· chän sÏ ®−îc d¸n vμo trong mμn lμm viÖc.

§Æt ®iÖn tÝch h×nh thøc cho nguyªn tö trong hÖ

Ta hoμn toμn cã thÓ ®Æt ®iÖn tÝch h×nh thøc cho mét nguyªn tö nμo ®ã trong ph©n tö. §iÖn tÝch h×nh thøc trong HyperChem ®Þnh s½n lμ çc gi¸ trÞ nguyªn. Nªó ta muèn ®Æt ®iÖn tÝch h×nh thøc cho nguyªn tö nμo ®ã th× çch lμm nh− sau: 1. Chän nguyªn tö muèn ®Æt ®iÖn tÝch h×nh thøc. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Set Formal Charge trong Build menu.

Hép tho¹i lùa chän xuÊt hiÖn nh− sau:

Ta cã thÓ ®Æt ®iÖn tÝch h×nh thøc thÝch hîp cho nguyªn tö ®· chän.

0-Neutral Trung tÝnh +1-Singly Positive D−¬ng mét -1-Singly Negative ¢m mét +2-Doubly Positive D−¬ng hai -2-Doubly Negative ¢m hai +3-Triply Positive D−¬ng ba -3-Triply Negative ¢m ba


29

NÕu nh− nhiÒu nguyªn tö ®−îc chän th× Set Formal Charge kh«ng ho¹t ®éng, khi ®ã ta cã kiÓu ®Æt ®iÖn tÝch kh¸c. Chó ý: §iÖn tÝch h×nh thøc chØ cã ý nghÜa biÓu diÔn, kh«ng cã gi¸ trÞ tÝnh to¸n.

§Æt ®iÖn tÝch thùc

HyperChem cã thÓ tÝnh to¸n ®iÖn tÝch cña tõng nguyªn tö riªng biÖt trong ph©n tö, nh−ng ta còng cã thÓ ®Æt ®iÖn tÝch theo ý muèn. Çch lμm nh− sau: 1. Chän nguyªn tö hay nhãm nguyªn tö muèn ®Æt ®iÖn tÝch.

Hép tho¹i ®Æt ®iÖn tÝch xuÊt hiÖn:

§¸nh gi¸ trÞ ®iÖn tÝch thÝch hîp mμ ta muèn. NhÊp OK ®Ó chän. Khi ®ã çc nguyªn tö ®· chän sÏ cã cïng ®iÖn tÝch mμ ta ®¸nh vμo. §Æt khèi l−îng nguyªn tö

Çch lμm t−¬ng tù nh− ®Æt ®iÖn tÝch nguyªn tö ë trªn, b»ng çch nhÊp tr¸i chuét vμo Set mass�trong Build menu.

§Æt ®é dμi liªn kÕt §Æt ®é dμi liªn kÕt cho phÐp ta ®Æt ®é dμi liªn kÕt ®· chän theo ý muèn.

1. NhÊp chän liªn kÕt muèn ®Æt l¹i ®é dμi. 2. NhÊp chän Set Bond Length trong Edit menu. §¸nh gi¸ trÞ muèn ®Æt vμo

hép tho¹i lùa chän.

NhÊp OK ®Ó thùc hiÖn thay ®æi ®é dμi liªn kÕt ®· chän.


30

Chó ý: Liªn kÕt chän ®Ó thay ®æi kh«ng ®−îc lμ liªn kÕt trong vßng.

§Æt gãc liªn kÕt

Çch lμm t−¬ng tù nh− ®Æt ®é dμi liªn kÕt trªn, nh−ng ta ph¶i chän gãc liªn kÕt vμ tÝch chän Set Bond Angle trong Edit menu ®Ó më hép tho¹i lùa chän.

§Æt xo¾n liªn kÕt

Ta còng thùc hiÖn nh− çch ®Æt ®é dμi liªn kÕt trªn, nh−ng ta ph¶i chän bèn nguyªn tö liªn tiÕp t¹o gãc xo¾n muèn thay ®æi, tÝch chän Set Bond Torsion trong Edit menu.

§Æt nh·n riªng

Ta cã thÓ ghi chó nh·n tuú ý cho nguyªn tö lùa chän, çch lμm t−¬ng tù nh− ®Æt ®iÖn tÝch nguyªn tö trªn. Ta tÝch chän Set Custom Label trong Build menu ®Ó më hép tho¹i vμ ®¸nh nh·n mμ m×nh muèn vμo ®ã.

§Æt kiÓu nguyªn tö (Atom Type)

KiÓu nguyªn tö chØ cã ý nghÜa khi ta thùc hiÖn tÝnh to¸n theo c¬ häc ph©n tö, kh«ng cã gi¸ trÞ g× khi ta tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm. KiÓu nguyªn tö còng ®−îc ngÇm ®Þnh theo çc thiÕt lËp ®Þnh s½n nÕu ta kh«ng thay ®æi g×. Ta kh«ng nªn ®Æt l¹i kiÓu nguyªn tö nÕu kh«ng râ vÒ nã. Çch ®Æt kiÓu nguyªn tö nh− çch ®Æt ®iÖn tÝch ë trªn, ta chän nguyªn tö muèn ®Æt l¹i kiÓu, tÝch chän Compile Type Rules trong Build menu. Hép tho¹i lùa chän xuÊt hiÖn vμ ta chän kiÓu nguyªn tö mμ m×nh mong muèn. §äc thªm: Atom types trang 177- ch−¬ng 11-quyÓn Computational Chemistry.

Thay ®æi çc thuéc tÝnh h×nh häc C−ìng bøc h×nh häc

Víi çc kiÓu c−ìng bøc trong HyperChem gióp ta uèn, thay ®æi gãc, ®é dμi liªn kÕt theo mong muèn. ViÖc c−ìng bøc nh− vËy lu«n ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh to¸n vμ kÕt qu¶ cuèi cïng. Tuy nhiªn HyperChem kh«ng ph¶i lóc nμo còng


31

cho ta ®−îc ngay h×nh häc mong muèn, v× vËy ®©y lμ mét trong nh÷ng c«ng cô h÷u Ých. Chó ý: C−ìng bøc h×nh häc chØ ho¹t ®éng khi mét nguyªn tö ®−îc chän.

§Ó c−ìng bøc h×nh häc ta lμm nh− sau: 1. Chän mét nguyªn tö trong hÖ. 2. TÝch chän Constrain Geometry trong Build menu.

Hép tho¹i lùa chän xuÊt hiÖn:

3. TÝch chän h×nh thøc c−ìng bøc mμ ta muèn, nhÊp OK ®Ó chän. 4. Lo¹i bá lùa chän nguyªn tö. 5. NhÊp vμo Model Build ®Ó thùc hiÖn c−ìng bøc ®· chän.

TÊt c¶ c¸c gãc liªn kÕt nèi víi nguyªn tö ®−îc chän sÏ chÞu c−ìng bøc. Chó ý: Ta còng cã thÓ bá nh÷ng c−ìng bøc võa thùc hiÖn b»ng c¸ch tÝch chän Computed trong hép tho¹i c−ìng bøc vμ nhÊp vμo Model Build trong Build Menu ®Ó x©y dùng l¹i cÊu tróc theo tr×nh x©y dùng.

Computed Kh«ng c−ìng bøc. Tr×nh x©y dùng quyÕt ®Þnh

h×nh häc. Linear C−ìng bøc hai liªn kÕt t¹o gãc 1800.. Trigonal C−ìng bøc t¹o mÆt ph¼ng tam gi¸c, mçi cÆp

liªn kÕt t¹o gãc 1200. Tetrahedral C−ìng bøc t¹o tø diÖn, mçi cÆp liªn kÕt t¹o

gãc 109.470. Square Planar C−ìng bøc t¹o mÆt ph¼ng, mçi cÆp liªn kÕt

liÒn nhau t¹o t¹o gãc 900. Bipyramidal T¹o hai chãp tam gi¸c chång lªn nhau. Octahedral T¹o b¸t diÖn.


32

C−ìng bøc ®é dμi liªn kÕt Ta cã thÓ giíi h¹n ®é dμi liªn kÕt theo ý muèn.

C¸ch lμm nh− sau: 1. Chän liªn kÕt muèn thay ®æi ®é dμi. 2. NhÊp chän Constrain Bond Length trong Build menu.


3. TÝch chän Other vμ ®¸nh gi¸ trÞ ®é dμi mong muèn vμo. NhÊp OK ®Ó chän.

4. Bá chän liªn kÕt. 5. NhÊp chän Model Build trong Build menu ®Ó thùc hiÖn c−ìng bøc liªn

kÕt.

Chó ý: ViÖc c−ìng bøc liªn kÕt lu«n ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh to¸n, ta chØ nªn ®Æt khi thÊy cÇn thiÕt. §Ó lo¹i bá c−ìng bøc ta chän l¹i liªn kÕt, tÝch chän Computed trong hép tho¹i c−ìng bøc vμ thùc hiÖn nh− víi c¸ch c−ìng bøc trªn.

C−ìng bøc gãc liªn kÕt §Ó c−ìng bøc gãc liªn kÕt nμo ®ã ta lμm nh− sau:

1. Chän gãc liªn kÕt muèn thay ®æi. 2. Chän Constrain Bond Angle trong Build menu.


33


3. TÝch chän kiÓu gãc muèn thay ®æi. NhÊp OK ®Ó chän. 4. Bá chän gãc liªn kÕt. 5. NhÊp chän Model Build ®Ó thùc hiÖn c−ìng bøc. Chó ý: ViÖc c−ìng bøc gãc liªn kÕt cã ¶nh h−ëng ®Õn gi¸ trÞ tÝnh to¸n. §Ó lo¹i bá c−ìng bøc ta lμm t−¬ng tù nh− khi c−ìng bøc nh−ng tÝch chän Computed trong hép tho¹i lùa chän. C¸c kiÓu lùa chän gãc nh− sau: Computed Kh«ng c−ìng bøc Linear 1800 Trigonal 1200 Tetrahedral 109.470 Orthogonal 900 Other Tuú ®Æt gi¸ trÞ tõ –3600 ®Õn +3600

C−ìng bøc liªn kÕt xo¾n

C¸ch lμm t−¬ng tù nh− kiÓu c−ìng bøc gãc liªn kÕt trªn. Tuy nhiªn ë ®©y ta ph¶i chän liªn kÕt xo¾n gåm Ýt nhÊt bèn nguyªn tö. Hép tho¹i lùa chän c−ìng bøc nh− sau:


34

C¸c kiÓu lùa chän:

Computed Kh«ng c−ìng bøc Trans C−ìng bøc 1800 Cis 00 Gauche+ 600 Gauche- -600 Other Tuú gi¸ trÞ ®Æt vμo tõ –1800 ®Õn

+1800


35

Bμi 3. T¹o nh÷ng ph©n tö nhá trong kh«ng gian hai chiÒu (2D) vμ ba chiÒu (3D).

• Çch vÏ ph©n tö trong kh«ng gian hai chiÒu. • HiÖu chØnh liªn kÕt vμ çc nguyªn tö. • BiÓu diÔn ph©n tö trªn kh«ng gian ba chiÒu. • L−u cÊu tróc ph©n tö.

VÏ ph©n tö trªn kh«ng gian hai chiÒu

1. NhÊp hai lÇn liªn tiÕp tr¸i chuét (Double-click) vμo c«ng cô vÏ.

Hép tho¹i lùa chän nguyªn tè sÏ hiÖn ra. 2. TÝch (4) trong phÇn Allow Arbitrary Valence, vμ bá tÝch trong ph©n

Explicit Hydrogens. NÕu ta kh«ng bá tÝch Explicit Hydrogens, th× hydro lu«n tù ®éng thªm vμo.

3. Chän nguyªn tè muèn vÏ, ë ®©y lÊy vÝ dô chän Carbon.

4. NhÊp tr¸i chuét, gi÷ vμ rª ®Õn çc ®iÓm theo c«ng thøc ph©n tö muèn vÏ.


36

L−u bøc vÏ vμo trong mét File Tr−íc khi thùc hiÖn söa ®æi bøc vÏ, ta h·y l−u bøc vÏ l¹i. §iÒu nμy gióp ta kh«ng ph¶i vÏ l¹i bøc vÏ ban ®Çu nÕu trong qu¸ tr×nh chØnh söa bÞ háng. C¸ch l−u nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét vμo Save (l−u) trong File menu.

HyperChem sÏ hiÖn lªn hép tho¹i cã d¹ng nh− sau: 2. §¸nh tªn file mμ b¹n muèn ®Æt vμo môc File name. 3. §Æt kiÓu ®u«i HIN ®Ó l−u d¹ng ¶nh trong phÇn Save as type. 4. NhÊp tr¸i chuét vμo nót Save ®Ó l−u file.

Lóc nμy hép tho¹i l−u tù ®éng tho¸t vμ ta ®· cã ®−îc h×nh ¶nh ph©n tö hiÖn t¹i ®· l−u.

5. Nh÷ng thao t¸c lóc sau trªn ph©n tö ®· vÏ, muèn l−u ta chØ viÖc nhÊp vμo Save. NÕu muèn l−u vμo tªn file kh¸c th× ta nhÊp vμo Save as trong File menu.

Thay ®æi h×nh thøc liªn kÕt

ViÖc söa ®æi gióp ta cã thÓ biÓu diÔn ph©n tö cã chøa c¸c liªn kÕt ®«i, ba hay lμ t¹o vßng benzen.

1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ. 2. §Ó t¹o liªn kÕt ®«i ta chØ viÖc nhÊp tr¸i chuét vμo gi÷a liªn kÕt ®¬n ®· t¹o ra

tr−íc ®ã.


37

3. T¹o liªn kÕt ba b»ng c¸ch nhÊp tiÕp tr¸i chuét vμo liªn kÕt ®«i ®· t¹o ra.

4. Chó ý: Muèn söa trë l¹i thμnh liªn kÕt ®¬n ta chØ viÖc lÇn l−ît nhÊp ph¶i chuét vμo gi÷a liªn kÕt ®«i, ba ®· t¹o ra.T¹o vßng benzen b»ng c¸ch nhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo m¹ch vßng.


38

BiÓu diÔn nguyªn tö d−íi çc d¹ng nh·n kh¸c nhau Ta hoμn toμn cã thÓ biÓu diÔn çc nguyªn tö trªn trang lμm viÖc d−íi d¹ng biÓu t−îng, tªn, ®iÖn tÝch, khèi l−îng� cña nã. Çch biÓu diÔn nh·n nguyªn tö 1.NhÊp tr¸i chuét vμo Labels�trong Display menu.

Hép tho¹i nh·n (label) hiÖn ra nh− sau:


39

2. TÝch vμo kiÓu nh·n mμ ta muèn biÓu diÔn. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo OK ®Ó chän.

NÕu ta chän kiÓu biÓu t−îng (symbol) th× trªn mμn lμm viÖc çc nguyªn tö sÏ ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng biÓu t−îng.

ChØnh söa çc nguyªn tö NÕu trong ph©n tö ®· vÏ, ta muèn thay ®æi nguyªn tè nμy thμnh nguyªn tè kh¸c th× çch lμm nh− sau. 1. NhÊp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô.

B¶ng çc nguyªn tè sÏ hiÖn ra. 2. Chän nguyªn tè muèn thay thÕ. VÝ dô chän oxi. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo nguyªn tö muèn thay thÕ trong ph©n tö ®· vÏ. VÝ dô

nh− cacbon.


40

Nguyªn tö cacbon sÏ ®−îc thay thÕ b»ng nguyªn tö oxi.

Thªm nhanh hydro cßn thiÕu §Ó nhanh chãng thªm nh÷ng hydro cßn thiÕu trong ph©n tö ta cã thÓ thùc hiÖn dÔ dμng, cÊu tróc sau khi thªm hydro nhanh sÏ ë d¹ng kh«ng gian ba chiÒu. C¸ch lμm nh− sau. 1. NhÊp tr¸i chuét chän Add H & Model Build trong Build menu.

HyperChem sÏ thùc hiÖn biÓu diÔn ph©n tö ta vÏ trªn kh«ng gian ba chiÒu vμ tù ®éng thªm nh÷ng hydro cßn thiÕu.


41

NÕu vÉn kh«ng thÊy hydro xuÊt hiÖn th× h·y tÝch (4) chän Show Hydrogens trong Display menu.


42

Bμi 4. DÞch chuyÓn, quay vμ biÓu diÔn hÖ ph©n tö theo tû lÖ mμn lμm viÖc.

• DÞch chuyÓn ph©n tö theo çc trôc. • Quay ph©n tö theo çc trôc. • Phãng to, thu nhá. • ChuyÓn ph©n tö thμnh nh÷ng l¸t nhá theo trôc z.

HÖ to¹ ®é trong HyperChem

HyperChem cã hai hÖ to¹ ®é ®Ó biÓu diÔn ph©n tö: HÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t vμ hÖ to¹ ®é ph©n tö. Mçi hÖ to¹ ®é ®Òu cã çc trôc to¹ ®é Decac x, y vμ z.

HÖ to¹ ®é ph©n tö tuú thuéc vμo ph©n tö , do ®ã khi dÞch chuyÓn ph©n tö th× hÖ to¹ ®é còng thay ®æi theo. Cßn hÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t lμ kh«ng ®æi trong HyperChem, nã ®−îc biÓu diÔn nh− h×nh trªn. Trong HyperChem khi ta sö dông çc c«ng cô ta dïng nhÊp tr¸i chuét ®Ó dÞch chuyÓn, quay� lμ thùc hiÖn theo hÖ to¹ ®é ng−êi quan s¸t, viÖc dÞch chuyÓn nμy x¶y ra cho toμn bé hÖ ph©n tö. Ta dïng ph¶i chuét ®Ó dÞch chuyÓn, quay�theo hÖ to¹ ®é ph©n tö. ViÖc dÞch chuyÓn nμy chØ x¶y ra ®èi víi çc nguyªn tö, hîp phÇn, ph©n tö ®−îc chän.


43

HÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t

HÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t (Viewer’s Coordinate System) ®Þnh râ vÞ trÝ cña çc nguyªn tö liªn hÖ víi ta, ng−êi quan s¸t. HÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t g¾n víi d¹ng h×nh häc mμn h×nh. Trôc y th¼ng ®øng, trôc x n»m ngang, trôc z th¼ng gãc víi mÆt ph¼ng mμn h×nh. Trong hÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t, ta cã thÓ di chuyÓn ph©n tö mμ kh«ng lμm thay ®æi çc to¹ ®é nguyªn tö. Víi çc c«ng cô trong HyperChem, ta dïng tr¸i chuét ®Ó dÞch chuyÓn çc ph©n tö theo hÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t. Çc ph©n tö dÞch chuyÓn nh− ta ®nag thay ®æi vÞ trÝ quan s¸t cña m×nh. Sù dÞch chuyÓn ¶nh h−ëng lªn toμn bé hÖ ph©n tö. Víi mét sè hép tho¹i lùc chän cña HyperChem, nh− lμ Align Viewer (§Æt th¼ng ng−êi quan s¸t), sù dÞch chuyÓn lμ tù ®éng theo to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t nÕu kh«ng cã nguyªn tö nμo ®−îc chän. Khi ta t¹o mét ph©n tö ®Çu tiªn, HyperChem ®Æt th¼ng hÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t vμ hÖ to¹ ®é cña ph©n tö do ®ã çc trôc x, y vμ z lμ t−¬ng ®−¬ng nhau. Khi ta dÞch chuyÓn ph©n tö, çc hÖ to¹ ®é kh«ng cßn t−¬ng ®−¬ng nhau n÷a. Dïng Align Viewer trong Edit menu ®Ó dÞch chuyÓn hÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t ®Ó nã t−¬ng øng víi hÖ to¹ ®é cña ph©n tö. Khi ta l−u hÖ ph©n tö vμo file HIN, HyperChem còng l−u c¶ hÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t. Khi më l¹i file nμy ta sÏ cã ®óng hÖ to¹ ®é ®· l−u.

HÖ to¹ ®é cña ph©n tö

HÖ to¹ ®é cña ph©n tö g¾n liÒn víi hÖ ph©n tö vμ ®Þnh râ to¹ ®é cña çc nguyªn tö, çc täa ®é nμy ®−îc sö dông trong tÊt c¶ çc tÝnh to¸n ho¸ häc cña HyperChem. Ta cã thÓ x¸c ®Þnh to¹ ®é ph©n tö cña bÊt kú nguyªn tö nμo b»ng çch lùa chän nguyªn tö ®ã. To¹ ®é cña nguyªn tö ®−îc chän xuÊt hiÖn trªn dßng hiÖn tr¹ng (status line). Víi çc c«ng cô cña HyperChem, ta dÞch chuyÓn çc nguyªn tö theo hÖ to¹ ®é ph©n tö b»ng çch sö dông nót ph¶i chuét. ViÖc dÞch chuyÓn nμy chØ t¸c ®éng lªn çc nguyªn tö, hîp phÇn, vμ çc ph©n tö ®−îc chän. C«ng cô (Tool) Chøc n¨ng cña nót ph¶i chuét


44

Quay theo XY ChØ quay khi c¶ ph©n tö ®−îc chän. Quay theo Z ChØ quay c¶ ph©n tö hay nh¸nh cã thÓ quay ®−îc.DÞch chuyÓn theo XY DÞch chuyÓn çc nguyªn tö hay ph©n tö ®·

chän.(a) DÞch chuyÓn theo Z DÞch chuyÓn çc nguyªn tö hay ph©n tö ®·

chän.(a) a. Chøc n¨ng cña nót ph¶i ®−îc giíi h¹n cho toμn bé ph©n tö nÕu Whole

molecule translation trong môc Tool cña hép tho¹i Preferences (trong File menu) ®−îc tÝch chän.

Víi çc hép tho¹i cña HyperChem, nh− lμ Align Molecules, sù dÞch chuyÓn tù ®éng theo hÖ to¹ ®é cña ph©n tö.

Trôc qu¸n tÝnh

§èi víi çc nguyªn tö hay c¶ hÖ ph©n tö ®−îc chän, HyperChem cã thÓ tÝnh to¸n sù chuyÓn ®éng theo qu¸n tÝnh vμ c¶ çc trôc qu¸n tÝnh. HyperChem b¸o sù chuyÓn ®éng theo qu¸n tÝnh trªn dßng hiÖn tr¹ng vμ biÓu diÔn çc trôc qu¸n tÝnh lμ çc ®−êng nÐt ®øt, cè ®Þnh trong hÖ to¹ ®é cña ph©n tö. Cã ba sù chuyÓn ®éng vμ ba trôc (trôc thø nhÊt, thø hai vμ thø ba) thùc hiÖn chøc n¨ng theo vÞ trÝ vμ khèi l−îng cña çc nguyªn tö. Çc trôc qu¸n tÝnh phô thuéc vμo hÖ ph©n tö vμ kh«ng phô thuéc vμo hÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t lÉn hÖ to¹ ®é cña ph©n tö. TÝch chän Show inertial Axes trong Display menu ®Ó biÓu diÔn çc trôc qu¸n tÝnh. Cã sù trùc dao (vu«ng gãc) vμ ®−îc ®¸nh sè thø tù 1, 2 vμ 3 cho çc trôc thø nhÊt, thø hai vμ thø ba riªng. Çc trôc vÉn hiÖn trªn mμn lμm viÖc cho ®Õn khi ta bá tÝch Show inertial Axes trong Display menu. Trôc qu¸n tÝnh thø nhÊt th−êng biÓu thÞ kho¶ng çch dμi nhÊt qua hÖ ph©n tö, vμ trôc qu¸n tÝnh thø ba biÓu thÞ kho¶ng çch ng¾n nhÊt.


45

HyperChem dïng çc trôc qu¸n tÝnh ®Ó bè trÝ çc ph©n tö (Xem “§Æt ph©n tö th¼ng trôc: Align Molecules”) trªn mμn lμm viÖc vμ khi ®Þnh râ POINT, LINE vμ PLANE (xem phÇn chän: Select). Nh÷ng sù ®Þnh râ nμy lμ trong çc sè h¹ng cña çc trôc qu¸n tÝnh. POINT §iÓn giao nhau cña çc trôc qu¸n tÝnh t¹i t©m khèi cña çc

nguyªn tö ®· chän. LINE Trôc thø hai cña çc nguyªn tö ®· chän. (1) PLANE MÆt ph¼ng h×nh thμnh tõ trôc thø nhÊt vμ trôc thø hai,

vu«ng gãc (trùc giao) víi trôc thø ba cña çc nguyªn tö ®· chän.

(1) Trôc thø nhÊt øng víi gi¸ trÞ ®Æc tr−ng nhá nhÊt trong sù chuyÓn ®éng cña ma trËn qu¸n tÝnh.


46

§Æt chÕ ®é lμm viÖc cho çc c«ng cô

TÝch chän Preferences trong File menu. TÝch chän môc Tool trong hép tho¹i Preferences. H×nh ¶nh hép tho¹i lóc nμy cã d¹ng nh− sau:

Çc lùa chän gióp ta trong qu¸ tr×nh sö dông çc c«ng cô quay, phãng to, dÞch chuyÓn trªn mμn lμm viÖc. Gi¸ trÞ ®Æt cho viÖc di chuyÓn chuét tõ mÐp nμy ®Õn mÐp ®èi diÖn trong mμn lμm viÖc. XY rotation NÕu ta ®Æt lμ 360 th× khi dÞch chuyÓn tõ mÐp nμy ®Õn

mÐp ®èi diÖn ph©n tö sÏ quay ®−îc 3600. Môc nμy ®Æt ®−îc gi¸ trÞ tõ > 0 ®Õn 36000.

Z rotation §Æt ®−îc gi¸ trÞ tõ > 0 ®Õn 36000. Z translation §Æt ®−îc gi¸ trÞ tõ > 0 ®Õn 1000A0. Zoom §Æt ®−îc tû lÖ tõ > 0 ®Õn 1000 lÇn. Clip §Æt ®−îc ®é dμi dÞch chuyÓn mÆt c¾t tõ > 0 ®Õn

1000A0. Fast translation

Khi tÝch chän, gióp ta chuyÓn dÞch nhanh h×nh ¶nh hÖ ph©n tö.

Whole molecule translation

NÕu ta tÝch chän môc nμy th× khi dïng c«ng cô hay hép tho¹i ®Òu dÞch chuyÓn ®−îc c¶ ph©n tö. NÕu kh«ng tÝch chän thi khi dÞch chuyÓn theo to¹ ®é cña ph©n tö sÏ chØ dÞch chuyÓn ®−îc phÇn lùa chän trong ph©n tö. (DÞch chuyÓn ®Ó quan s¸t lμ nh− nhau khi ta tÝch hay kh«ng tÝch, chØ cã sù kh¸c nhau khi dÞch chuyÓn theo to¹ ®é ph©n tö)


47

Chó ý: T−¬ng tù ta còng ®Æt ®−îc chÕ ®é cho çc c«ng cô khi sö dông bμn phÝm b»ng çch ®Æt çc lùa chän trong môc Key cña hép tho¹i Preferences.

NghÞch chuyÓn (Invert: chuyÓn (ho¸) thμnh)

NghÞch chuyÓn tiÕn hμnh chuyÓn ho¸ h×nh häc ph©n tö (nghÞch chuyÓn) qua mét ®iÓm (POINT). POINT lμ t©m khèi cña mét hay nhiÒu nguyªn tö ®· chän. Sö dông hép tho¹i Name Selection trong Select menu ®Ó x¸c ®Þnh POINT. NÕu to¹ ®é cña mét nguyªn tö lμ x, y vμ z (liªn hÖ víi POINT), Invert chuyÓn chóng thμnh –x, -y vμ -z. Khi ta thiÕt lËp mét POINT, ta cã thÓ nghÞch chuyÓn bÊt kú nguyªn tö nμo ®· chän, hoÆc nÕu kh«ng cã lùa chän th× sÏ nghÞch chuyÓn c¶ hÖ ph©n tö. Chó ý: Invert chuyÓn qua mμu x¸m ho¹t ®éng ®−îc khi hÖ ®· chän POINT trong Name Selection.

§Ó nghÞch chuyÓn çc nguyªn tö vμ ph©n tö ta lμm nh− sau: 1. Chän mét hoÆc nhiÒu nguyªn tö ®Þnh nghÞch chuyÓn POINT. 2. Chän Name Selection trong Select menu. Sau ®ã tÝch chän POINT trong

hép tho¹i nμy vμ nhÊp OK ®Ó chän. 3. Bá chän tÊt c¶ çc nguyªn tö. 4. Chän Invert trong Edit menu. Chó ý: NÕu ta nghÞch chuyÓn çc nguyªn tö chän trong mét ph©n tö HyperChem chØ nghÞch chuyÓn çc nguyªn tö nμy vμ cã thÓ bãp mÐo çc liªn kÕt nèi víi çc nguyªn tö ®ã tõ phÇn ®øng yªn cña ph©n tö. Ta nªn ®Æt Chirality trong hép tho¹i Labels ®Ó dÔ dμng quan s¸t sù nghÞch chuyÓn. VÝ dô: nghÞch chuyÓn amino axit alanine. Khi ®ã carbon alpha lμ mét t©m bÊt ®èi, sù nghÞch chuyÓn thay ®æi sù bÊt ®èi cña nguyªn tö nμy.


48

Ta còng cã thÓ dïng sù nghÞch chuyÓn ®Ó nghÞch chuyÓn cÊu h×nh d¹ng ghÕ vÒ d¹ng thuyÒn.

Ph¶n chiÕu (Reflect)

Ph¶n chiÕu tiÕn hμnh chuyÓn ho¸ h×nh häc ph©n tö (sù ph¶n chiÕu) qua mét mÆt ph¼ng (PLANE). Sù chuyÓn ho¸ ph©n tö nμy cã thÓ t¹o ra mét h×nh ¶nh qua g−¬ng çc nguyªn tö hoÆc toμn bé ph©n tö ®· chän. NÕu PLANE lμ mÆt ph¼ng XY, khi ®ã Reflect chuyÓn to¹ ®é cña nguyªn tö tõ x, y vμ z (liªn hÖ víi PLANE) thμnh x, y vμ -z. Sö dông hép tho¹i Name Selection ®Ó ®Þnh râ PLANE. PLANE lμ mÆt ph¼ng ®−îc x¸c ®Þnh theo trôc qu¸n tÝnh thø nhÊt vμ thø hai cña çc nguyªn tö. Ph¶n chiÕu t¸c ®éng lªn çc ph©n tö ®−îc chän, hoÆc nÕu kh«ng chän th× nã t¸c ®éng lªn toμn bé hÖ ph©n tö. NÕu çc nguyªn tö ®−îc ph¶n chiÕu cã mét hay nhiÒu t©m bÊt ®èi, HyperChem lμm thay ®æi sù bÊt ®èi cña chóng. Chó ý: Ph¶n chiÕu chuyÓn qua mμu x¸m ho¹t ®éng ®−îc khi hÖ ph©n tö cã phÇn lùa chän víi tªn lμ PLANE. Ta nªn ®Æt Chirality trong hép tho¹i Labels ®Ó dÔ quan s¸t sù thay ®æi. §Ó ph¶n chiÕu çc nguyªn tö vμ ph©n tö ta lμm nh− sau: 1. Chän Ýt nhÊt ba nguyªn tö ®Ó ph¶n chiÕu PLANE. 2. Chän Name Selection trong Select menu. TÝch chän PLANE trong hép

tho¹i vμ nhÊp OK ®Ó chän. 3. Bá lùa chän çc nguyªn tö. 4. Chän Reflect trong Edit menu.


49

VÝ dô: Ph¶n chiÕu mét nhãm bªn cña cyclohexane:

DÞch chuyÓn ph©n tö theo trôc xy

Ta cã thÓ dïng c«ng cô dÞch chuyÓn ®Ó dÞch chuyÓn ph©n tö ®Õn çc vÞ trÝ trªn mμn h×nh theo çc trôc X vμ Y.

Çch tiÕn hμnh nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô dÞch chuyÓn. 2. Di chuyÓn con trá lªn mμn lμm viÖc. 3. NhÊp tr¸i chuét, gi÷ vμ rª ph©n tö ®Õn vÞ trÝ míi.

4. NÕu muèn dÞch chuyÓn ®Õn to¹ ®é cô thÓ ta cã thÓ dïng hép tho¹i ®Ó lùa

chän. Cã hai çch ®Ó lμm xuÊt hiÖn hép tho¹i nμy:


50

- NhÊp tr¸i chuét chän Translation trong Edit menu. - NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô dÞch chuyÓn.

Hép tho¹i xuÊt hiÖn nh− sau:

5. NhÊp tr¸i chuét vμo tõng lùa chän dx, dy, dz vμ ®¸nh sè thÝch hîp vμo ®ã.

Cã thÓ dÞch chuyÓn gi÷a çc phÇn lùa chän kh¸c nhau ®Ó ®¸nh sè b»ng çc nhÊp phÝm Tab trªn bμn phÝm.

6. NhÊp OK ®Ó chän sau khi ®· ®¸nh çc sè theo ý muèn.

Çc môc trong hép tho¹i dÞch chuyÓn:

Translate Viewer (chuyÓn dÞch quan s¸t)

DÞch chuyÓn toμn bé ph©n tö trong mμn lμm viÖc, nh−ng cho phÐp to¹ ®é çc nguyªn tö kh«ng thay ®æi. §©y gièng nh− dïng nót tr¸i chuét víi c«ng cô dÞch chuyÓn trªn mμn lμm viÖc.

dx L−îng chuyÓn sang ph¶i, A0. dy L−îng chuyÓn lªn trªn, A0. dz L−îng chuyÓn ra phÝa ng−êi quan s¸t, A0.

Translate Selection (ChuyÓn phÇn lùa chän)

ChuyÓn t©m khèi cña çc nguyªn tö ®−îc chän ®Õn mét ®iÓm míi, lμm thay ®æi to¹ ®é nguyªn tö. §©y gi«ng nh− dïng ph¶i chuét víi c«ng cô dÞch chuyÓn trªn mμn lμm viÖc. NÕu chØ mét phÇn ph©n tö ®−îc chän, vμ kh«ng cã tÝch chän Whole Molecule translation (trong môc Tool cña hép tho¹i Preferences) th× HyperChem sÏ chØ dÞch chuyÓn phÇn lùa chän.

POINT DÞch chuyÓn ph©n tö hoÆc çc nguyªn tö ®· chän ®Õn POINT (®iÓm) x¸c ®Þnh trong hép tho¹i Name Selection.

Origin DÞch chuyÓn ph©n tö hoÆc çc nguyªn tö ®· chän ®Õn hÖ to¹ ®é ban ®Çu.


51

Other DÞch chuyÓn ph©n tö hoÆc çc nguyªn tö ®· chän ®Õn to¹ ®é míi do ta ®Æt.

DÞch chuyÓn theo trôc Z

Trong HyperChem thiÕt kÕ c«ng cô ®Ó ta dÞch chuyÓn nhanh ph©n tö theo trôc XY riªng vμ trôc Z riªng. Tuy nhiªn çch lμm ®Òu gièng nhau. Nh−ng hép tho¹i ®Ó lùa chän cô thÓ to¹ ®é muèn dÞch chuyÓn lμ nh− nhau. C«ng cô dÞch chuyÓn nhanh theo trôc Z cã d¹ng sau:

Chó ý: §Ó ®−a ph©n tö ®· dÞch chuyÓn trë l¹i trung t©m mμn lμm viÖc ta chØ cÇn nhÊp vμo phÝm trªn bμn phÝm. Sù dÞch chuyÓn chØ cã t¸c dông khi ta dÞch chuyÓn c«ng cô sao cho ph−¬ng däc theo c«ng cô lu«n song song víi trôc z ngÇm ®Þnh cña HyperChem, ®iÒu ®ã cã nghÜa lμ ta ph¶i dÞch chuyÓn c«ng cô lªn xuèng theo trôc th¼ng ®øng (trôc Y).

Sö dông c«ng cô phãng to

§«i khi ph¶i xem chi tiÕt vÞ trÝ nμo ®ã trªn ph©n tö ta cÇn phãng to vÞ trÝ ®ã, còng cã khi ta muèn xem toμn bé hÖ th× l¹i ph¶i thu nhá võa ph¶i. Do ®ã viÖc sö dông c«ng cô phãng to, thu nhá lμ cÇn thiÕt. Çch sö dông c«ng cô phãng to (zoom tool)


52

1. NhÊn phÝm Shift ®ång thêi nhÊp tr¸i chuét vμo gÇn ®Ønh ph¶i cña biÓu t−îng phãng to, gi÷ nh− vËy cho ®Õn khi ph©n tö trªn mμn h×nh nhá nh− mong muèn.

2. §Ó phãng to ta còng lμm t−¬ng tù nh−ng lóc nμy nhÊp tr¸i chuét vμo gãc

d−íi bªn tr¸i cña biÓu t−îng phãng to. Ph©n tö ®−îc phãng to cã d¹ng nh−:

Chó ý: chØ sö dông ®−îc víi phÝm Shift khi HyperChem trªn m¸y lμ cμi ®Æt. §èi víi phÇn mÒm chØ ®−îc copy gi÷a çc m¸y th× kh«ng thùc hiÖn ®−îc nh− vËy mμ ta ph¶i dïng çc ph−¬ng ph¸p kh¸c.

Ta còng cã thÓ phãng to hay thu nhá b»ng çch ®iÒu khiÓn trùc tiÕp chuét hoÆc sö dông hép tho¹i ®Ó chän kÝch cì cô thÓ. 1. Thao t¸c b»ng chuét

- NhÊp tr¸i chuét vμo biÓu t−îng phãng to. - Di chuyÓn con trá xuèng mμn lμm viÖc. - NhÊp tr¸i chuét vμ rª theo ph−¬ng to-nhá cña biÓu t−îng ®Ó phãng

to hay thu nhá ph©n tö. 2. Sö dông hép tho¹i - Ta nhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo biÓu t−îng phãng to trªn thanh c«ng cô hoÆc nhÊp vμo Zoom trong Edit menu.

Hép tho¹i lùa chän hiÖn ra. - §¸nh vμo kÝch cì mμ ta muèn phãng to hay thu nhá. - NhÊp OK ®Ó chän.


53

+Zoom Factor: hÖ sè phãng to. §Æt ph©n tö trë l¹i t©m vμ biÓu diÔn theo tû lÖ

Khi mét hÖ ph©n tö ®−îc më tõ File, nã ®−îc biÓu diÔn ë t©m mμn lμm viÖc theo kÝch cì chuÈn ®Þnh s½n. Nh−ng do qu¸ tr×nh thao t¸c lμm lÖch vÞ trÝ ban ®Çu cña nã ®i. Nh−ng ta hoμn toμn cã thÓ ®−a nã trë l¹i t©m mμn lμm viÖc víi tû lÖ chuÈn ®Þnh s½n.

Çch lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét chän Scale to Fit trong Display menu, hoÆc nhÊp nót

Spacebar trªn bμn phÝm. Ph©n tö sÏ ®−îc ®−a trë l¹i kÝch cì ban ®Çu vμ nã ®−îc ®Æt vμo t©m mμn lμm viÖc.

Chó ý: Ta cã thÓ ®−a ph©n tö trë l¹i t©m víi kÝch cì chuÈn ban ®Çu b»ng çch chän gi¸ trÞ 1 trong hép tho¹i cña c«ng cô phãng to.

Quay ph©n tö theo ph−¬ng XY §Ó quay ph©n tö theo çc trôc x, y ta dïng c«ng cô quay. Çch lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô quay theo trôc XY. 2. Di chuyÓn con trá xuèng mμn lμm viÖc. 3. NhÊp tr¸i chuét, gi÷ vμ rª theo ph−¬ng x, y mμ ta muèn xoay ph©n tö.

H×nh ¶nh trªn mμn h×nh cã d¹ng nh− sau:


54

Quay ph©n tö theo trôc Z

§Ó quay ph©n tö theo trôc z ta sö dông c«ng cô quay theo trôc z. C¸ch lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô quay theo trôc z. 2. §−a con trá xuèng mμn h×nh. 3. NhÊp tr¸i chuét vμ rª qua tr¸i hay ph¶i ®Ó xoay ph©n tö theo ý muèn.


55

Chó ý: Rª chuét theo chiÒu lªn xuèng kh«ng cã t¸c dông g× trong çch quay nμy. Ta còng cã thÓ sö dông hép tho¹i lùa chän ®Ó quay. ViÖc nμy thùc hiÖn b»ng çch nhÊp chän Rotate trong Edit menu hoÆc nhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô quay trªn thanh c«ng cô ®Ó hép tho¹i lùa chän xuÊt hiÖn. Hép tho¹i lùa chän quay:

Rotate About Ta cã thÓ quay çc nguyªn tö lùa chän, hoÆc kh«ng

lùa chän, hoÆc c¶ hÖ ph©n tö quanh mét trôc theo hÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t hay hÖ to¹ ®é ph©n tö, hoÆc quanh mét LINE (®−êng). LINE lμ phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn phô thuéc vμo hÖ ph©n tö. NÕu ta kh«ng thÓ quay çc nguyªn tö ®· chän, HyperChem biÓu diÔn mét dßng th«ng tin trªn thanh hiÖn tr¹ng.

X Axis Lμ trôc trong mÆt ph¼ng n»m ngang cña mμn h×nh Y A xis Trôc trong mÆt ph¼ng th¼ng ®øng cña mμn h×nh Z Axis Trôc vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng mμn h×nh LINE Lμ tªn cña phÇn lùa chän. Ta dïng Name Selection ®Ó

®Æt LINE chon hÖ ph©n tö. Angle §Æt gãc quay. Gi¸ trÞ thay ®æi tõ –360 ®Õn +3600 Apply to Quay çc nguyªn tö ®· chän hay toμn bé hÖ ph©n tö

theo çc çch: Molecules Quay theo hÖ to¹ ®é cña ph©n tö, lμm thay ®æi to¹ ®é

cña çc nguyªn tö. Viewer Quay theo hÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t, to¹ ®é cña

çc nguyªn tö kh«ng ®æi.

C¾t ph©n tö thμnh tõng l¸t nhá theo trôc Z


56

Víi c«ng cô c¾t ph©n tö theo trôc z sÏ gióp cho ta quan s¸t kü h¬n bªn trong ph©n tö tõ nh÷ng l¸t c¾t nhá

C¸ch lμm nh− sau

1. Xoay ph©n tö b»ng c«ng cô xoay sao cho khi c¾t ta dÔ quan s¸t.

2. NhÊp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô c¾t theo trôc Z, hoÆc nhÊp tr¸i chuét

vμo Z Clip trong Edit menu.


3. Ta cã thÓ kÐo thanh cuén hoÆc chän chØ sè thÝch hîp ®Ó c¾t ph©n tö theo ý

muèn. Sau khi chän c¾t xong ta nhÊp OK ®Ó thùc hiÖn. H×nh ¶nh ph©n tö bÞ c¾t vÝ dô nh− sau:


57

4. Muèn c¾t tiÕp ta thùc hiÖn nhÊp l¹i vμo c«ng cô c¾t vμ thùc hiÖn nh− trªn. Chó ý: Ta còng cã thÓ thùc hiÖn c¾t ph©n tö b»ng chuét trªn mμn lμm viÖc. C¸ch lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét chän c«ng cô c¾t theo trôc Z trªn thanh c«ng cô vμ di

chuyÓn c«ng cô c¾t lªn mμn lμm viÖc. 2. NhÊp tr¸i chuét gi÷ vμ rª th¼ng ®øng ®Ó ®iÒu chØnh vÞ trÝ c¾t mÆt ph¼ng

phÝa tr−íc cña ph©n tö. 3. NhÊp Ph¶i chuét, gi÷ vμ rª th¼ng ®øng ®Ó ®iÒu chØnh vÞ trÝ c¾t mÆt sau cña

ph©n tö.


58

4. Di chuyÓn chuét tõ mÐp trªn xuèng mÐp d−íi mμn lμm viÖc ta sÏ dÞch chuyÓn mÆt ph¼ng c¾t ®−îc kho¶ng 10A0 (NgÇm ®Þnh). Ta cã thÓ xem ®é dÞch chuyÓn trªn dßng hiÖn tr¹ng bªn d−íi cña sæ HyperChem.

Chó ý: §Ó ®−a ph©n tö trë l¹i tr¹ng th¸i ban ®Çu ta chØ viÖc nhÊp vμo nót Spacebar trªn bμn phÝm. Chó thÝch hép tho¹i Z Clip

System VÞ trÝ xa nhÊt ë ®»ng tr−íc vμ ®»ng sau cña toμn bé ph©n tö trªn mμn lμm viÖc.

Slab VÞ trÝ mÆt ph¼ng c¾t tr−íc vμ sau g¾n víi ng−êi quan s¸t.

Dïng çc d¹ng nªm (Wedge) ®Ó biÓu diÔn liªn kÕt trong kh«ng gian

HyperChem cho phÐp ta biÓu diÔn çc liªn kÕt trong kh«ng gian b»ng çch biÓu diÔn liªn kÕt d−íi d¹ng çc h×nh nªm. Çc h×nh nªm ®−îc sö dông víi quy −íc nh− sau:


59

C¸ch thùc hiÖn nh− sau:

1. NhÊp chän Rendering trong Display menu, sau ®ã chän môc Sticks vμ tÝch chän Wedges, nhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i.

2. NhÊp tr¸i chuét chän c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô. 3. NhÊn phÝm Shift trªn bμn phÝm ®ång thêi nhÊp tr¸i chuét vμo liªn kÕt

muèn biÓu diÔn cho ®Õn khi cã d¹ng mong muèn. 4. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng

cô ®Ó dïng tr×nh x©y dùng biÓu diÔn l¹i cÊu tróc trong kh«ng gian, nÕu muèn.


60

Bμi 5. Xem thuéc tÝnh cÊu tróc ph©n tö

Trong bμi nμy ta häc çch ®Ó ®o çc thuéc tÝnh cÊu tróc cña ph©n tö nh− lμ gãc liªn kÕt, ®é dμi liªn kÕt, gãc vÆn�

Xem thuéc tÝnh cña nguyªn tö

Çch lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét tÝch vμo Atoms vμ bá tÝch ë Multiple Selections trong

Select menu. 2. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo nguyªn tö muèn biÕt ®Æc tÝnh.

Nguyªn tö ®−îc lùa chän sÏ s¸ng h¬n vμ ®Æc tÝnh cña ph©n tö hiÖn ra ë thanh hiÖn tr¹ng bªn d−íi.

Dßng hiÖn tr¹ng cho ta biÕt sè nguyªn tö, tªn nguyªn tö, ®iÖn tÝch nguyªn tö theo tr−êng c¬ häc ph©n tö hiÖn t¹i, to¹ ®é theo çc ph−¬ng x, y vμ z.

§o ®é dμi liªn kÕt

Ta hoμn toμn cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc ®é dμi çc liªn kÕt trong ph©n tö. Gi¸ trÞ ®é dμi nμy tr×nh bμy trong dßng hiÖn tr¹ng bªn d−íi. Çch ®o nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô.


61

2. NhÊp tr¸i chuét vμo nguyªn tö thø nhÊt muèn ®o kÐo ®Õn nguyªn tö thø hai råi nh¶ chuét ra. Liªn kÕt gi÷a hai nguyªn tö sÏ s¸ng h¬n, ®é dμi ®o ®−îc biÓu diÔn ë dßng hiÖn tr¹ng.

Chó ý: Sau khi thùc hiÖn tÝnh to¸n tèi −u hÖ ph©n tö ta cã thÓ biÕt ®−îc gi¸ trÞ thuéc tÝnh kh¸c cña hÖ b»ng çch nhÊp chän phÇn muèn xem hoÆc xem thuéc tÝnh c¶ hÖ (kh«ng cÇn chän phÇn nμo) tiÕp theo chän Propeties trong Computer menu. Mét hép tho¹i thuéc tÝnh h×nh häc xuÊt hiÖn trªn mμn lμm viÖc, víi c¶ hÖ cã thÓ cã c¶ çc gi¸ trÞ vÒ n¨ng l−îng toμn phÇn, nhiÖt h×nh thμnh, momen l−ìng cùc...

§o gãc liªn kÕt

§Ó ®o gãc liªn kÕt ta nhÊp tr¸i chuét vμo nguyªn tö thø nhÊt vμ rª ®Õn nguyªn tö thø ba (theo thø tù lËp thμnh gãc).

Çch ®o gãc liªn kÕt 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp tr¸i chuét vμo nguyªn tö thø nhÊt rª ®Õn nguyªn tö thø ba (theo thø

tù t¹o nªn gãc) råi nh¶ chuét.


62

§o gãc vÆn Ta cã thÓ ®o gãc vÆn b»ng c¸ch rª chuét chän hai ph©n tö ®Çu vμ cuèi trong bèn ph©n tö t¹o nªn gãc vÆn.

C¸ch lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp tr¸i chuét vμo ph©n tö ®Çu rª ®Õn ph©n tö thø t− trong bèn ph©n tö

t¹o nªn gãc vÆn råi gi¶i phãng chuét. H×nh ¶nh vÝ dô nh− sau:

3. Gi¸ trÞ gãc vÆn hiÓn thÞ trong dßng t×nh tr¹ng ë d−íi.


63

§o kho¶ng çch kh«ng liªn kÕt

§Ó ®o kho¶ng çch kh«ng liªn kÕt ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét tÝch vμo Multiple Selections trong Select menu.

ViÖc bËt Multiple Selections cho phÐp ta chän nhiÒu nhãm, ngoμi ra khi ta lùa chän nhãm thø hai th× nhãm thø nhÊt vÉn ®−îc chän.

2. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 3. NhÊp ph¶i chuét vμo phÇn trèng trªn mμn lμm viÖc.

ViÖc nμy gióp ta huû bá tÊt c¶ çc lùa chän tr−íc ®ã. 4. NhÊp tr¸i chuét lÇn l−ît vμo hai nguyªn tö kh«ng liªn kÕt.

Kho¶ng çch gi÷a chóng hiÖn thÞ trªn dßng hiÖn tr¹ng. Liªn kÕt Hydro

§Ó gióp ta x¸c nhËn ®iÒu kiÖn t¹o liªn kÕt hydro, HyperChem cho phÐp ta tÝnh to¸n vμ biÓu diÔn liªn kÕt nμy. Liªn kÕt hydro ®−îc h×nh thμnh khi kho¶ng çch tõ hydro cho ®Õn nguyªn tö nhËn bÐ h¬n 3,2 A0.

§Ó biÓu diÔn liªn kÕt hydro ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn trang lμm viÖc. 3. NhÊp tr¸i chuét tÝch vμo Show Hydrogen Bonds trong Display menu. 4. NhÊp tr¸i chuét chän Recompute H Bonds trong Display menu.

HyperChem sÏ biÓu diÔn çc liªn kÕt hydro nÕu cã d−íi d¹ng ®−êng nÐt ®øt nh− sau:


64

Liªn kÕt hydro kh«ng tù ®éng tÝnh to¸n ®ång thêi víi qu¸ tr×nh tèi −u h×nh häc ph©n tö. Do ®ã ta ph¶i tÝnh liªn kÕt hydro l¹i mçi khi cÇn thiÕt.

Recompute Hydrogen Bonds

TÝnh to¸n l¹i liªn kÕt hydro x¸c ®Þnh çc liªn kÕt hydro gi÷a çc ph©n tö ®· chän hoÆc nÕu kh«ng cã sù lùa chän, th× nã x¸c ®Þnh liªn kÕt hydro gi÷a tÊt c¶ çc nguyªn tö trong hÖ ph©n tö. HyperChem t¹o ra çc liªn kÕt hydro nÕu kho¶ng çch gi÷a çc hydro cho vμ nguyªn tö nhËn bÐ h¬n 3.2A0 vμ gãc t¹o bëi liªn kÕt céng ho¸ trÞ tõ hydro cho ®Õn çc nguyªn tö nhËn lín h¬n 1500. Tuy nhiªn ta còng cã thÓ thay ®æi çc tiªu chuÈn nμy.

BiÓu diÔn momen l−ìng cùc

Khi ta tÝch chän Show Dipole Moment, HyperChem sÏ biÓu diÔn momen l−ìng cùc ®· tÝnh to¸n cho çc nguyªn tö ®−îc chän hoÆc cho c¶ hÖ ph©n tö. Show Dipole Moment chØ ho¹t ®éng sau khi ta thùc hiÖn tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n. Momen l−ìng cùc biÓu diÔn trªn mμn h×nh d¹ng ®−êng nÐt ®øt ë t©m khèi cña çc nguyªn tö ®· chän. Dßng hiÖn tr¹ng cho biÕt tæng gi¸ trÞ cña momen l−ìng cùc vμ gi¸ trÞ momen theo çc trôc kh¸c nhau theo ®¬n vÞ Debye.


65


66

Bμi 6. Databases Menu T¹o chuçi Polypeptide

Nèi çc hîp phÇn l¹i víi nhau Thªm phÇn cßn thiÕu cho chuçi Thay ®æi hîp phÇn ë vÞ trÝ ®Æc biÖt

Sö dông hép tho¹i lùa chän çc Amino Axit

Hép tho¹i lùa chän chøa çc hîp phÇn amino axit cã cÊu tróc ho¸ häc chuÈn. Trong hép tho¹i ta chän çc cÊu h×nh bËc hai cña polypeptit (Xo¾n apha, m¶ng beta hay çc kiÓu gãc kh¸c ta ®Æt: gãc Phi, Psi vμ Omega). Ta chän ®Ó x©y dùng chuçi b¾t ®Çu tõ amino axit cã ®iÓm N cuèi (N-Terminus: §u«i nit¬). Trong hép tho¹i gåm cã:

- 20 amino axit chuÈn. - Hai kiÓu trung tÝnh vμ mét kiÓu proton ho¸ cña histidine (Hid, Hie vμ His). ë

®é pH sinh lý, histidine cã thÓ mang ®iÖn tÝch d−¬ng hoÆc trung hoμ tuú thuéc vμo m«i tr−êng.

- Half-Cyx (b¸n Cystine) dïng ®Ó t¹o liªn kÕt ngang ®i sunfua. - Mét nhãm cã ®iÓm N cuèi (N-teminal: Ace). Nã chØ ®−îc dïng ®Ó lμm hîp

phÇn khëi ®Çu cho chuçi. - Mét nhãm cã ®iÓm C cuèi (C-teminal: Nme). Nã chØ ®−îc dïng ®Ó kÕt thóc

chuçi.

§Ó më hép tho¹i çch lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét vμo Amino Acids trong Databases menu.

Hép tho¹i Amino axit xuÊt hiÖn nh− sau:


67

Hép tho¹i Amino axit hiÖn cho tíi khi nμo ta nhÊp vμo nót t¾t trªn gãc ph¶i. - Ala Alanine, thuéc chÊt bÐo trung tÝnh, kh«ng cùc. - Gly Glycine, trung tÝnh, cã cùc. - Ser Serine, trung tÝnh, cã cùc. - Thr Threorine, trung tÝnh, cã cùc. - Leu Leucine, trung tÝnh, thuéc chÊt bÐo, kh«ng cùc. - Ile Isoleucine, trung tÝnh, thuéc chÊt bÐo, kh«ng cùc. - Val Valine, trung tÝnh, thuéc chÊt bÐo, kh«ng cùc. - Asn Asparagine, trung tÝnh, cã cùc. - Gln Glutamine, trung tÝnh, cã cùc. - Arg Arginine, tÝch ®iÖn d−¬ng. - Hid Histidine, trung tÝnh, cã hydro ë nit¬ delta. - Hie Histidine, trung tÝnh, cã hydro ë nit¬ epsilon. - Hip, His Histidine, tÝch ®iÖn d−¬ng, cã hydro ë c¶ nit¬ delta vμ

epsilon. - Trp Tryptophan, vßng th¬m trung tÝnh, kh«ng cùc. - Phe Phenylalanine, vßng th¬m trung tÝnh, kh«ng cùc. - Tyr Tyrosine, vßng th¬m trung tÝnh, cã cùc. - Glu Axit Glutamic, tÝch ®iÖn ©m. - Asp Axit Aspartic, tÝch ®iÖn ©m. - Lys Lysine, tÝch ®iÖn d−¬ng. - Pro Proline, trung tÝnh, kh«ng cùc. - Cys Cysteine, trung tÝnh, cã cùc. - Cyx B¸n Cystine, trung tÝnh, cã cùc. NÕu lÊy tõ file PDB ta sÏ

cã hîp phÇn Cystine ®Çy ®ñ. - Met Methionine, trung tÝnh, kh«ng cùc. - Ace Acetyl, Nhãm cã ®iÓm N cuèi (N-teminal). - Nme N-Methyl amino, Nhãm cã ®iÓm C cuèi (C-teminal).

T¹o dùng vμ biÓu diÔn chuçi Polypeptide

Çc chuçi Polypeptide th−êng cã h×nh d¸ng rÊt phøc t¹p. §Ó dÔ dμng trong viÖc t¹o dùng vμ quan s¸t ta ph¶i lùa chän h×nh d¸ng biÓu diÔn thÝch hîp c¶ vÒ mÆt ho¸ häc lÉn kh¶ n¨ng quan s¸t. Trong phÇn nμy ta häc çch dùng cÊu tróc bËc hai cña polypeptide. Chó ý: Ta kh«ng thªm bít hay söa ®æi g× çc hîp phÇn b»ng çch dïng c«ng cô vÏ. §Ó söa ®æi ta sÏ häc ë çc b−íc sau (xem Thay thÕ monome trong hîp phÇn b»ng amino axit kh¸c; T¹o ion l−ìng cùc).


68

HyperChem nèi kÕt çc hîp phÇn l¹i víi nhau theo thø tù ta chän chóng. Khi nhÊp chän hîp phÇn cã C-teminal (cßn gäi lμ n¾p bÞt: cap), nã sÏ ng¨n c¶n kh«ng cho nèi thªm çc hîp phÇn kh¸c vμo chuçi. NÕu ta chän tiÕp th× mét chuçi kh¸c sÏ ®−îc h×nh thμnh. Khi kÐo dμi chuçi, ta cã thÓ thay ®æi çc thuéc tÝnh cña çc hîp phÇn tiÕp theo:

- CÊu tróc bËc hai(xo¾n alpha, m¶ng beta, hay çc gi¸ trÞ do ta ®Æt -Other)

- CÊu h×nh cña liªn kÕt peptit (Omega) - §ång ph©n L hoÆc D cña mçi hîp phÇn.

Çch lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét chän Amino Acids trong Databaes menu. 2. TÝch chän Beta sheet trong hép tho¹i Amino Acids.

§iÒu nμy gióp biÓu diÔn çc gãc vÆn phi vμ psi ë 1800. 3. §Æt gãc vÆn omega lμ 1800.

T¹o chuçi 1. NhÊp tr¸i chuét lÇn l−ît vμo çc amino axit mμ ta muèn nèi thªm vμo. VÝ

dô nh− sau: Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg. Chó ý: Ta kh«ng sö dông tr×nh x©y dùng (Model Builder) ®Ó dùng l¹i toμn bé cÊu tróc chuçi. Tr×nh x©y dùng sÏ lμm háng cÊu tróc tèi −u cña ph©n tö vμ kh«ng thÓ lÊy l¹i chÝnh x¸c cÊu tróc ban ®Çu. Tuy nhiªn ta cã thÓ dïng tr×nh x©y dùng ®èi víi çc nguyªn tö ®−îc chän nμo ®ã. NÕu chuçi polypeptide kh«ng cã n¾p bÞt, ta cã thÓ thªm tiÕp çc hîp phÇn ®Õn hîp phÇn cã C-teminus. NÕu ta thùc hiÖn t¹o ion l−ìng cùc (Make Zwitterion), ta còng kh«ng thÓ thªm çc hîp phÇn ®−îc n÷a, khi chän thªm hîp phÇn th× mét chuçi kh¸c sÏ ®−îc x©y dùng.

Hîp phÇn cña chuçi cã thÓ cã cÊu h×nh bËc hai kh¸c nhau. Chuçi polypeptide cã thÓ c¨ng ®−îc cÊu tróc xo¾n alpha, cÊu tróc gÊp beta còng nh− çc cÊu h×nh chuyÓn ho¸ kh¸c.


69

Xo¾n Alpha (Alpha helix:

xo¾n èc alpha)

§Æt chuÈn çc gãc vÆn Phi vμ Psi lμ -58 vμ -470 cho xo¾n alpha, cïng víi liªn kÕt peptit chuyÓn tiÕp (transpeptide) (Omega = 1800).

M¶ng beta (Beta sheet)

§Æt chuÈn çc gãc Phi vμ Psi cïng lμ 1800 vμ còng ®Æt tÊm gÊp khóc tÊm beta lμ 1800, cïng víi mçi liªn kÕt peptit chuyÓn tiÕp (Omega = 1800).

Other ChÊp nhËn gi¸ trÞ kh«ng chuÈn cho çc gãc vÆn Phi, Psi

vμ Omega. Phi Gãc vÆn (φ) cña C-N-Cα-C: Thay ®æi tõ –360 ®Õn

+3600 Psi Gãc vÆn (ψ) cña N-Cα-C-N. Thay ®æ tõ –360 ®Õn

+3600. Omega Gãc vÆn liªn kÕt peptit (ω),th−êng thay ®æi tö 170 ®Õn


70

1800. ¸p dông cho hîp phÇn amino axit tiÕp theo. Thay ®æi tõ –360 ®Õn +3600.

Isomer Cho phÐp ta chän ®ång ph©n lËp thÓ L th«ng th−êng (Kh«ng ®èi xøng S) hoÆc ®ång ph©n lËp thÓ D (kh«ng ®èi xøng R).

Chó ý: Ta cã thÓ dÞch chuyÓn hép tho¹i amino axit trªn mμn h×nh vμ sö dông ®−îc çc c«ng cô kh¸c (vÝ dô nh− ®Æt nh·n trong Display menu).

T¹o ion l−ìng cùc (Make Zwitterion)

Trong dung dÞch cã ®é pH trung tÝnh, çc polypeptide tån t¹i d−íi d¹ng çc ion l−ìng cùc, chøa çc nhãm ®u«i lμ -NH3

+ vμ -COO-. Thùc hiÖn t¹o ion l−ìng tÝnh cho ph©n tö polypeptide ®· chän nh»m chuyÓn cÊu tróc theo file d÷ liÖu thμnh ion l−ìng tÝnh. NÕu kh«ng cã polypeptide nμo ®−îc chän th× Make Zwitterion sÏ thùc hiÖn cho tÊt c¶ çc polypeptide trong hÖ. Çc polypeptide thùc hiÖn ®−îc Make Zwitterion ph¶i cã nhãm ®u«i th«ng th−êng (-NH vμ -CO) chø kh«ng ph¶i lμ çc nhãm n¾p bÞt (cap: Ace vμ Nme). Khi ta dùng chuçi peptit víi HyperChem, çc phÇn ®u«i ch−a ®Çy ®ñ (cßn lμ -N-H vμ -C-O). Make Zwitterion chuyÓn ®æi çc phÇn ®u«i thμnh –NH3

+ vμ -COO-.


1. Chän none (ë phÇn Atoms) trong hép tho¹i Labels ®Ó dÔ nh×n. 2. DÞch chuyÓn vμ quay ph©n tö polypeptide gióp ta dÔ quan s¸t.


71

3. NhÊp tr¸i chuét chän Make Zwitterion trong Databases menu.

HyperChem sÏ thªm vμo oxi cßn thiÕu trªn nguyªn tö C.

HyperChem còng thªm c¶ c¸c proton cßn thiÕu vμo nguyªn tö N.


72

Chó ý: Çc hîp phÇn amino axit trong file d÷ liÖu (Trong Database hay File PDB) bao gåm çc nguyªn tö víi phÇn diÖn tÝch riªng. Khi thùc hiÖn Make Zwitterion sÏ lμm thay ®æi ®iÖn tÝch ë nhãm nguyªn tö ®u«i (Teminal). Nã kh«ng lμm thay ®æi ®iÖn tÝch cña çc nhãm biªn cña çc amino axit (vÝ dô xem çc nhãm biªn axit, baz¬ hay çc nhãm imi®o C3H4N2).

Bá Ion çc ®u«i (Remove Ionic Ends)

Bá ion ®u«i ng−îc l¹i víi kÕt qu¶ Make Zwitterion. §iÒu nμy tøc lμ chuyÓn çc nhãm –NH3

+ vμ -COO- trong polypeptide thμnh –NH vμ -CO.

Thay thÕ mét monome trong hîp phÇn b»ng mét amino axit kh¸c

Thø tù cña çc amino axit trong chuçi ®ãng mét vai trß quan träng trong cÊu tróc chuçi. Mçi sù thay ®æi thø tù hay thay thÕ mét monome nμy b»ng mét monome kh¸c ®Òu dÉn thay ®æi cÊu tróc vμ thuéc tÝnh cña protein, do ®ã còng thay ®æi chøc n¨ng cña nã.


73

C¸ch lμm nh− sau Tr−íc tiªn cÇn ph¶i biÕt tªn vμ vÞ trÝ amino axit hîp phÇn cÇn thay thÕ. 1. NhÊp tr¸i chuét vμo Labels trong Display menu. 2. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Name + seq trong hép tho¹i Labels. NhÊp OK

mμn h×nh sÏ hiÖn ra nh− sau.

3. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Residues trong Select menu. 4. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 5. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng mμn lμm viÖc ®Ó lo¹i bá tÊt c¶ c¸c lùa

chän cã thÓ cã tr−íc ®ã. 6. NhÊp tr¸i chuét vμo PHE 5.

Hîp phÇn nμy sÏ s¸ng h¬n lªn. 7. NhÊp tr¸i chuét chän Mutate� trong Databases menu.


74

Chó ý: Mutate� sÏ kh«ng ho¹t ®éng nÕu ta ch−a tÝch chän Residues trong

Select menu. 8. Trong hép tho¹i Mutate, kÐo thanh cuén chän amino axit muèn thay thÕ.

VÝ dô chän Thr.

§iÒu nμy cã nghÜa lμ phenylalanine ®· ®−îc thay thÕ b»ng threonine:

Chó ý: Nhí l−u tªn ph©n tö mμ b¹n míi t¹o b»ng mét tªn thÝch hîp. §èi víi nucleic axit ta còng lμm t−¬ng tù.

Çc Axit Nucleic

VÒ c¬ b¶n çch x©y dùng chuçi polycucleotide t−¬ng tù nh− çch x©y dùng polypeptide ë trªn. Ta sö dông çc Axit Nucleic ®Ó x©y dùng chuçi polynucleotide (AND vμ ARN). Çc hîp phÇn nμy cã cÊu tróc ho¸ häc chuÈn.


75

Trong hép tho¹i Nucleic Acids, ta cã thÓ chän çc cÊu tróc bËc hai cho çc hîp phÇn thªm vμo (A, B, Z hoÆc çc kiÓu gãc cÊu h×nh kh¸c mμ ta ®Æt). Ta cã thÓ t¹o chuçi polynucleotide b¾t ®Çu tõ çc ®u«i 5’ hoÆc 3’ b»ng çch nhÊp chän çc hîp phÇn axit nucleic nμy:

- Bèn deoxyribonucleotide (monophosphat) - Bèn ribonucleotide (monophosphat) - N¾p bÞt (Cap) A 3’ ®Ó c¶n trë kÐo dμi chuçi thªm. - N¾p bÞt A 5’ ®Ó c¶n trë kÐo dμi chuçi thªm.

Chó ý: Ta kh«ng chØnh söa çc hîp phÇn b»ng c«ng cô vÏ. Ta cã thÓ thªm bít hay chØnh söa çc hîp phÇn nh− tr−êng hîp Amino axit trªn. HyperChem nèi kÕt çc hîp phÇn l¹i víi nhau theo thø tù ta chän çc hîp phÇn, b¾t ®Çu tõ phÇn ®u«i 5’. §©y lμ trËt tù tù nhiªn cña qu¸ tr×nh tæng hîp AND vμ ARN. NÕu ta muèn x©y dùng chuçi b¾t ®Çu tõ ®u«i 3’ th× ph¶i tÝch chän Backward (ng−îc) trong hép tho¹i. Çc ®Çu bÞt (cap) ng¨n c¶n viÖc thªm tiÕp çc hîp phÇn kÓ c¶ çc hîp phÇn ®u«i 5’ vμ 3’. Sau khi thªm mét ®Çu bÞt, viÖc chän thªm hîp phÇn míi sÏ t¹o mét chuçi kh¸c. NÕu chuçi ch−a cã ®Çu bÞt, ta cã thÓ thªm ®−îc nhiÒu hîp phÇn n÷a cho ®Õn khi cã ®Çu bÞt. Khi kÐo dμi chuçi, ta cã thÓ thay ®æi thuéc tÝnh cña çc hîp phÇn tiÕp theo mμ ta thªm vμo:

- CÊu h×nh bËc hai (A, B, Z hay çc kiÓu kh¸c). - KÓ c¶ kiÓu gÊp 2’ Endo (gÊp néi) hay 3’ Endo cho vßng ®−êng. KiÓu

A cña AND th−êng chøa ®−êng deoxyribose d¹ng C3’-endo bÒn v÷ng h¬n. KiÓu B cña AND chøa ®−êng C2’-endo.

- Double-Stranded (KÕt ®«i thμnh phÇn). TÝch chän phÇn nμy th× khi nhÊp chän axit, ngoμi axit ta chän cßn cã thªm baz¬ liªn hîp cña chÝnh nã, gi÷a chóng cã cÇu nèi hydro víi nhau (TÝch chän Recompute H Bonds trong Display menu ®Ó xem liªn kÕt hydro). HyperChem quan t©m chñ yÕu ®Õn cÆp baz¬; mét sè liªn kÕt trong hîp phÇn liªn hîp cã ®é dμi liªn kÕt kh«ng ®óng vμ mét sè cÆp baz¬ còng kh«ng cã çc gãc cuén chÝnh x¸c. Ta cÇn ph¶i tèi −u h×nh häc l¹i ®Ó söa çc lçi ®ã trong cÊu tróc.


76

Chó ý: Kh«ng sö dông tr×nh x©y dùng (Model Builder) ®èi víi polynucleotide ®· x©y dùng. Tr×nh x©y dùng sÏ lμm háng h×nh häc cña ph©n tö vμ kh«ng thÓ x©y dùng l¹i chÝnh x¸c ®−îc. Çc lùa chän ta ®Æt cã ¶nh h−ëng ®Õn çc hîp phÇn sau cho ®Õn khi ta thay ®æi kiÓu lùa chän kh¸c. Ta kh«ng thÓ thay ®æi thuéc tÝnh sau khi ®· tÝch chän hîp phÇn ®ã. Hép tho¹i Nucleic Acids cã d¹ng nh− sau:

Çc kiÓu hîp phÇn trong hép tho¹i nh− sau:

- dA Deoxyadenosine 5’ – monophosphate, hîp phÇn cña AND.

- dT Deoxythymindine 5’ – monophosphate, hîp phÇn cña AND.

- dC Deoxycytidine 5’ – monophosphate, hîp phÇn cña AND.

- dG Deoxyguanosine 5’ – monophosphate, hîp phÇn cña DNA.

- rA Adenosine 5’ – monophosphate, hîp phÇn cña ARN. - rU Uridine 5’ – monophosphate, hîp phÇn cña ARN. - rG Guanosine 5’- monophosphate, hîp phÇn cña ARN. - rC Cytidine 5’ – monophosphate, hîp phÇn cña ARN. - 5CAP §Çu bÞt kiÓu A (-OH) ®Ó kÕt thóc chuçi ë ®u«i 5’. - 3CAP §Çu bÞt kiÓu A (-OH) ®Ó kÕt thóc chuçi ë ®u«i 3’.

Çc lùa chän cho hîp phÇn nh− sau: Helix Form

(KiÓu xo¾n èc) §Æt cÊu h×nh bËc hai cho çc hîp phÇn cña chuçi. Mçi d¹ng xo¾n èc cã gãc vÆn, cuén (sè vßng quay cña mçi phÇn) vμ ®é cao (ChiÒu cao cña mét vßng) ®Æc tr−ng riªng.

A Form (KiÓu A)

CÊu h×nh xo¾n ph¶i trong AND kÕt ®«i, khö n−íc, cã kho¶ng 11 hîp phÇn mçi vßng.


77

B Form (KiÓu B)

CÊu h×nh xo¾n ph¶i trong AND kÕt ®«i, khö n−íc, víi kho¶ng 10 hîp phÇn mçi vßng.

Z Form (KiÓu Z)

CÊu h×nh xo¾n ph¶i cña AND kÕt ®«i, víi kho¶ng 12 hîp phÇn mçi vßng. Xen kÏ çc hîp phÇn (®−îc ®¸nh sè ch½n lÎ: odd, even) trong mçi phÇn cña Z AND cã çc gãc vÆn kh¸c nhau.

Other (KiÓu kh¸c)

NhËn çc gi¸ trÞ ta ®Æt cho gãc vÆn trong liªn kÕt khung chuçi polynuleotide.

- Alpha (α) Gãc vÆn. NhËn gi¸ trÞ tõ –360 ®Õn +3600. - Beta (β) Gãc vÆn. NhËn gi¸ trÞ tõ –360 ®Õn +3600. - Gama (γ) Gãc vÆn. NhËn gi¸ trÞ tõ –360 ®Õn +3600. - Chi (χ) Gãc vÆn. NhËn gi¸ trÞ tõ –360 ®Õn +3600. - Delta (δ) Gãc vÆn. NhËn gi¸ trÞ tõ –360 ®Õn +3600. - Epsilon (ε) Gãc vÆn. NhËn gi¸ trÞ tõ –360 ®Õn +3600. - Zeta (ξ) Gãc vÆn. NhËn gi¸ trÞ tõ –360 ®Õn +3600.


78

- Sugar Form CÊu h×nh cña vßng ribo. 2’ Endo C2’ lμ ngoμi mÆt ph¼ng vßng, trªn cïng mÆt ph¼ng

nh− C5’. 3’ Endo C3’ lμ ngoμi mÆt ph¼ng vßng, trªn cïng mÆt ph¼ng

nh− C5’. - Double Strand Khi phÇn nμy ®−îc tÝch chän, HyperChem thªm

hîp phÇn liªn hîp cña chÝnh nã, theo quy t¾c cÆp baz¬ cña Watson-Crick, vμ dùng lªn mét polynucleotide kh«ng song song. Ta cã thÓ tÝch hoÆc kh«ng tÝch ®Ó dùng çc ph©n tö cã baz¬ kÕt ®«i mét phÇn.

- Backward Khi tÝch chän phÇn nμy, HyperChem b¾t ®Çu x©y dùng chuçi tõ phÇn ®u«i 3’, thªm dÇn çc hîp phÇn ®Õn phÇn ®u«i 5’. §iÒu nμy ng−îc l¹i víi qu¸ tr×nh tæng hîp AND vμ ARN th«ng th−êng. ViÖc ®Æt nh− vËy ¶nh h−ëng ®Õn toμn bé chuçi, do ®ã ta ph¶i ®Æt nã tr−íc khi b¾t ®Çu x©y dùng chuçi.

Chó ý: Ta vÉn cã thÓ sö dông çc c«ng cô kh¸c khi hép tho¹i Nucleic Acids cßn trªn mμn h×nh.

Thªm çc ion tr¸i dÊu (Add Counter Ions)


79

Add Counter Ions ®Æt mét ion natri gÇn mét nhãm photphat trªn khung liªn kÕt cña chuçi polynucleotide. Ion Na+ çch ®Òu mçi oxy cña nhãm photphat mét kho¶ng 1.688A0.

NÕu ta chän Add Counter Ions vμ sau ®ã thªm çc hîp phÇn kh¸c, th× chØ çc hîp phÇn ®Çu míi cã ion tr¸i dÊu. Ta ph¶i chän l¹i Add Counter Ions l¹i ®Ó thªm çc ion Na+ cho çc hîp phÇn míi. Chó ý: §Ó lo¹i bá çc ion Na+ ta sö dông chän çc ion muèn lo¹i bá vμ dïng Clear hoÆc Cut trong Edit menu. NÕu ta l−u hÖ vμo file HIN th× çc ion tr¸i dÊu còng ®−îc l−u.

Dùng tinh thÓ (Crystal Builder)

Crystal Builder lμ mét modun dïng ®Ó ®äc, t¹o vμ quan s¸t cÊu tróc tinh thÓ trong HyperChem. Çc cÊu tróc tinh thÓ cã thÓ ®−îc l−u, chØnh söa hoÆc tÝnh to¸n nh− bÊt kú hÖ nμo kh¸c. Crystal Builder cã çc tÝnh n¨ng nh− sau: - DÔ dμng ®Ó x©y dùng çc tinh thÓ nguyªn tö dùa trªn çc kiÓu tinh thÓ c¬

b¶n: lËp ph−¬ng, tø diÖn, trùc thoi (orthorhombic), h×nh l¨ng diÖn (rhombohedral:cã çc mÆt h×nh thoi), s¸u c¹nh, ®¬n tμ (monoclinic) vμ tam tμ (triclinic)�

- Çc cÊu tróc mÉu nh− lμ NaCl, CsCl, CaF2, PbS, MgO, ZnS� - Cã thÓ hiÖu chØnh d÷ liÖu nguyªn tö nh− lμ vi to¹ ®é cña chóng tr−íc khi

t¹o tinh thÓ. - Cã kh¶ n¨ng quan s¸t çc mÆt kh¸c nhau cña tinh thÓ, x¸c ®Þnh chØ sè

Miller.


80

- Cã kh¶ n¨ng ®äc vμ viÕt çc file trong nguån d÷ liÖu bæ trî bªn ngoμi. Çc lÖnh sö dông trong x©y dùng tinh thÓ

File/new Xo¸ tr¾ng mμn lμm viÖc

File/Open Më file ®· l−u tr−íc ®ã

File/save L−u kÕt qu¶ trªn mμn lμm viÖc

None BËt Stick trong Rendering

Xem d¹ng ®Üa BËt Disk trong Rendering

Xem d¹ng cÇu BËt Sphere trong Rendering

Xem bÒ mÆt tinh thÓ

HyperChem/Get §Æt tÕ bμo ®¬n vÞ tõ HyperChem

HyperChem/Put Göi tinh thÓ ®Õn HyperChem

T×m trî gióp

T¹o tinh thÓ kim lo¹i Natri PhÇn nμy minh ho¹ cho ta çch t¹o cÊu tróc tinh thÓ Natri

1. Khëi ®éng HyperChem, tiÕp theo tÝch chän Crystal� trong Databases menu.

2. Trong môc Crystal Type, tÝch vμo Cubic (lËp ph−¬ng) ®Ó chän tÕ bμo ®¬n vÞ d¹ng lËp ph−¬ng.


81

3. NhËp sè tÕ bμo ®¬n vÞ: 3x3x3 b»ng çch ®¸nh gi¸ trÞ 3 vμo trong ba « t−¬ng øng.

4. Trong môc Unit Cell Parameters, nhËp kÝch th−íc cña tÕ bμo cho Na: 4.225 cho « ®Çu tiªn ®Ó ®Æt “a, b, c =”. Gi¸ trÞ cña b vμ c sÏ ®−îc tù ®éng ®Æt lμ 4.225.

5. §¸nh sè thø tù cña çc nguyªn tö trong tÕ bμo ®¬n vÞ Na (bcc): 2 cho « thÝch hîp.

6. NhÊp tr¸i chuét vμo Edit Atom Date.. ®Ó më hép tho¹i d÷ liÖu nguyªn tö (Atom Data).

7. Trong hép tho¹i nªn biÓu diÔn sè thø tù nguyªn tö lμ 1. Thay ®æi tªn nguyªn tö tõ “-“ thμnh “NA1”. §æi nguyªn tè thμnh “Na”.

8. NhÊn lªn dßng trªn trong nót spin hoÆc nhËp sè 2 cho sè thø tù nguyªn tö, d÷ liÖu cña 2 nguyªn tö sÏ ®−îc biÓu diÔn. Thay ®æi a, b vμ c tõ 0 ®Õn 0.5. ChuyÓn tªn nguyªn tö tõ “- “ thμnh “NA2”. NhÊp vμo nót Close.

9. NhÊp chän nót lÖnh: HyperChem/Put ®Ó chuyÓn cÊu tróc t¹o ®−îc vμo cho HyperChem, hoÆc lÇn l−ît nhÊn nót Toolbar ®îi ®Õn khi cèc chÊt láng mμu xanh xuÊt hiÖn.

10. Tinh thÓ natri 3x3x3 sÏ xuÊt hiÖn trªn mμn lμm viÖc cña HyperChem. 11. §Ó quan s¸t mÆt ph¼ng tinh thÓ [111], chän lÖnh View/Crystal Face trong

Crystal Builder hoÆc nhÊp vμo nót View trªn thanh c«ng cô. Mét hép tho¹i sÏ xuÊt hiÖn. NhËp gi¸ trÞ 1 cho çc « h, k vμ l, nhÊp OK, vμ HyperChem sÏ quay tinh thÓ vμ ®Æt c¾t mÆt ph¼ng nh»m biÓu diÔn cho ta mÆt [111]. Dïng lÖnh Display/Rendering trong HyperChem ®Ó chuyÓn d¹ng biÓu diÔn nguyªn tö sang d¹ng cÇu.

12. L−u tÕ bμo ®¬n vÞ b»ng çch nhÊp lÖnh File/Save as� (NhÊp Save as trong File menu). §¸nh tªn muèn l−u vμo mét file míi: NA.CSD. NhÊp OK, vμ tÕ bμo ®¬n vÞ ®· ®−îc l−u vμo kiÓu D÷ liÖu tinh thÓ Cambridge.


82

13. L−u toμn bé tinh thÓ b»ng çch nhÊp vμo cöa sè HyperChem vμ chän lÖnh File/Save as... L−u file víi tªn míi lμ: NA.HIN.

T¹o tinh thÓ NaCl PhÇn nμy ta sÏ häc çch t¹o tinh thÓ cña natri clorua.

1. TÝch chän Crystal Builder b»ng çch nhÊp Crystals.. trong Database menu.

2. NhÊn nót Samples..®Ó vμo hép tho¹i cÊu tróc tinh thÓ mÉu (Sample Crystal Structure)

3. Chän kiÓu tinh thÓ NaCl b»ng çch nhÊp vμo nót thÝch hîp vμ nhÊn OK ®Ó chän.

4. NhËp sè tÕ bμo ®¬n vÞ lμ: 3x3x3 b»ng çch nhÊp gi¸ trÞ 3 vμo trong ba « hiÖu chØnh. Kh«ng nªn hiÖu chØnh g× ®Õn tham sè tÕ bμo ®¬n vÞ: Tr×nh x©y dùng tinh thÓ (Crystal Builder) ®· ®Æt çc gi¸ trÞ thÝch hîp cho NaCl.

5. Chän lÖnh: HyperChem/Put ®Ó göi cÊu tróc cho HyperChem, hoÆc nhÊn nót Toolbar ®îi khi cã dung dÞch mμu xanh xuÊt hiÖn.

6. Tinh thÓ NaCl 3x3x3 sÏ xuÊt hiÖn trªn mμn lμm viÖc. 7. §Ó quan s¸t mÆt ph¼ng tinh thÓ [111], chän lÖnh View/Crystal Face trong

Crystal Builder hoÆc nhÊp vμo nót View trªn thanh c«ng cô. Mét hép tho¹i sÏ xuÊt hiÖn. NhËp gi¸ trÞ 1 cho çc « h, k vμ l, nhÊp OK, vμ HyperChem sÏ quay tinh thÓ vμ ®Æt c¾t mÆt ph¼ng nh»m biÓu diÔn cho ta mÆt [111]. Dïng lÖnh Display/Rendering trong HyperChem ®Ó chuyÓn d¹ng biÓu diÔn nguyªn tö sang d¹ng cÇu(nÕu muèn).

D¹ng mÆt c¾t [111].


83

X©y dùng ph©n tö ®−êng (Sugar Builder)

Tr×nh x©y dùng ®−êng (Sugar Builder) cho phÐp ta x©y dùng cÊu tróc polysaccharite t−¬ng tù nh− x©y dùng chuçi amino axi hay chuçi axit nucleic. Ta cã thÓ t¹o çc hîp phÇn theo ý muèn chø kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i lμ saccharite (sacarit), vμ dïng Sugar Builder ®Ó nèi kÕt çc hîp phÇn l¹i víi nhau. Çc tÝnh n¨ng cña Sugar Builder - Cã 32 mÉu monosaccharite th«ng th−êng, bao gåm c¶ aldose vμ ketose,

kÓ c¶ d¹ng D, L, alpha, beta vμ d¹ng xÕp xo¾n (acyclic). - Cã kh¶ n¨ng thªm çc nhãm th«ng th−êng, kÓ c¶ OAc vμ Nac. - Cã kh¶ n¨ng t¹o chuçi tõ çc mono ®Ó h×nh thμnh nªn chuçi

polysaccharite. - Tham sè ho¸ tr−êng lùc AMBER cho chuçi (aldose). - Cã kh¶ n¨ng nèi kÕt çc chuçi t¹o çc nh¸nh. - Cã kh¶ n¨ng thªm lªn ®Õn 21 hîp phÇn cña ng−êi sö dông vμo file d÷

liÖu. T¹o chuçi PhÇn nμy minh ho¹ cho ta çch t¹o poly(1-4)-α-D-Glucose

1. NhÊp tr¸i chuét chän Saccharides trong Database menu. 2. Dïng lÖnh Add/Aldoses ®Ó më hép tho¹i Aldoses. 3. Chän D vμ α ®Ó chän Dång ph©n D vμ anome α. 4. Chän Glucoses ®Ó t¹o ra hîp phÇn glucose trong HyperChem. 5. Chän kiÓu nèi kÕt 1-4 b»ng çch chän nã tõ list. 6. §Æt φ vμ ψ lÇn l−ît lμ 48.05 vμ -20. 7. NhÊp tr¸i chuét lËp ®i lËp l¹i vμo Glucose cho ®Õn khi nhËn ®−îc chuçi

mong muèn. 8. ChuyÓn ra mμn h×nh HyperChem vμ quan s¸t chuçi míi t¹o.


84

Dùng chuçi polymer §Ó dùng mét chuçi polyme, h·y chó ý ®Õn kh¶ n¨ng xem ph©n tö ®¬n trªn mμn lμm viÖc cã kh¶ n¨ng t¹o chuçi kh«ng. Nh÷ng viÖc cÇn lμm lμ x¸c ®Þnh phÇn ®Çu vμ phÇn ®u«i cña ph©n tö, ®ång thêi x¸c ®Þnh gãc vÆn, gãc liªn kÕt sÏ ®−îc dïng ®Ó nèi kÕt lËp ®i lËp l¹i ®Çu víi ®u«i cho ®Õn khi t¹o thμnh chuçi víi ®é dμi mong muèn. Tr×nh x©y dùng polyme chØ x©y dùng cÊu tróc cña polyme, nã kh«ng ph©n tÝch thuéc tÝnh nh− HyperChem thùc hiÖn ®èi víi çc ph©n tö kh¸c. Khi cÊu tróc polyme víi kÝch th−íc ®Þnh s½n ®· x©y dùng ®−îc, nã t¹o nªn mét ph©n tö b×nh th−êng nh− HyperChem quan t©m. §Þnh râ monome. §Çu vμ ®u«i

çc monome cã thÓ dïng ®Ó x©y dùng chuçi ph¶i cã mét ®Çu, xem nh− lμ “a” vμ mét ®u«i “b”. §iÒu ®ã cã nghÜa lμ monome ph¶i cã kiÓu, b-R-a. BÊt kú ph©n tö nμo cã Ýt nhÊt ba nguyªn tö ®Òu cã thÓ lμ mét monome. Polyme ho¸ b»ng sù t¸ch Ph¶n øng polyme ho¸ lμ ph¶n øng t¹o ra �R-R-R-R�b»ng çch lÆp ®i lÆp l¹i sù t¸ch (ng−ng tô) cña a-b. §ã lμ:


85

NÕu gãc vÆn R-R ®−îc xem lμ ngÉu nhiªn, khi ®ã ®Çu (a) vμ ®u«i (b) ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh ®Ó x©y dùng chuçi. X¸c ®Þnh gãc vÆn Khi t¸ch “a” vμ “b”, h×nh häc bªn trong cña R ®−îc xem nh− kh«ng ®æi. Tuy nhiªn, vÉn cã sù quay quanh liªn kÕt R-R. Cã mét lùa chän cho qu¸ tr×nh polyme ho¸ ngÉu nhiªn, nót n»m ngay bªn ph¶i. Kh¶ n¨ng kh¸c n÷a ®ã lμ gãc ®−îc x¸c ®Þnh theo ng−êi sö dông nh− mét gi¸ trÞ h»ng cho qu¸ tr×nh nèi kÕt. Trong tr−êng hîp nμy ta cÇn xem xÐt thªm ®Õn h×nh häc cña liªn kÕt R-R. Thõa nhËn lμ “a” ®−îc nèi víi nguyªn tö “x” lÇn l−ît nèi víi “x’”. T−¬ng tù, nguyªn tö “b” nèi víi “y” vμ “y” nèi víi “y’”. Cô thÓ, sù ng−ng tô monome ®ã lμ:

Trong tr−êng hîp, gãc vÆn ®−îc x¸c ®Þnh lμ xo¾n x’-x-y-y’. Mçi nguyªn tö nμy, a, b, x, x’, y, y’, ®−îc x¸c ®Þnh trong monome b»ng c¸c phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn. NÕu chóng kh«ng ®−îc ®Æt tªn, khi ®ã ta sÏ thÊy dßng b¸o lçi sau xuÊt hiÖn: VÝ dô:

Ta sÏ x©y dùng mét polyme tõ monome 1-3 butadien. Ph©n tö monome tr«ng nh− sau, ë ®©y ta ®· dïng custom labels vμ chó thÝch ®Ó chØ ra c¸c phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn


86

NÕu phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn phï hîp ®· ®−îc thùc hiÖn, khi ®ã nhÊp chän Polymers trong Databases menu. Hép tho¹i lùa chän nh− sau xuÊt hiÖn:

Nh÷ng lùa chän ph¶i ®−îc thùc hiÖn ®Ó ®Æt ngÉu nhiªn çc gãc x-x’-y’-y hoÆc ®Æt çc gi¸ trÞ h»ng x¸c ®Þnh. H¬n n÷a ta ph¶i chän ®é dμi cña chuçi polyme muèn x©y dùng. Chó ý: TÝch chän Branching Enabled chØ khi çc nguyªn tö kh¸c còng ®−îc ®Æt tªn t−¬ng øng. VÝ dô c¹nh “b” ta ®Æt b’ c¹nh “a” ®Æt a’� NÕu ta chän 300 cho gãc xo¾n vμ x©y dùng chuçi b»ng 20 ®¬n vÞ. Ta sÏ thu ®−îc cÊu tróc nh− sau:


87

T¹o polyme cho çc monome kh¸c Trong kiÓu mÉu trªn ta cã thÓ sö dông bÊt kú monome nμo kh¸c mμ ta muèn víi ®iÒu kiÖn ta x¸c ®Þnh chÝnh x¸c çc nguyªn tö cÇn cã, a, b, x, x’, y vμ y’. Víi çc phÇn ®Çu vμ ®u«i ng¾n, viÖc x¸c ®Þnh x vμ x’ cã thÓ trïng víi viÖc x¸c ®Þnh y vμ y’ nh−ng ®iÒu ®ã kh«ng thμnh vÊn ®Ò víi ®iÒu kiÖn a, x vμ x’ (hoÆc b, y vμ y’) xem nh− lμ çc nguyªn tö liªn kÕt nèi tiÕp nhau. Do ®ã, vÝ dô, x’ vμ y hoÆc x’ vμ b cã thÓ lμ cïng mét nguyªn tö. Çc phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn a (hoÆc b) cã thÓ xem nh− lμ mét nhãm çc nguyªn tö, chø kh«ng ph¶i lμ mét nguyªn tö ®¬n, víi ®iÒu kiÖn çc nguyªn tö nμy liªn kÕt víi x (hoÆc y) b»ng mét liªn kÕt.

Çc b−íc tuÇn tù t¹o Polyme nh− sau (vÝ dô cho butadien) 1. VÏ ph©n tö Butadien lªn mμn lμm viÖc.


88

2. Chän c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 3. Chän nguyªn tö hydro ®Çu tiªn, tiÕp theo chän Name Selection trong

Select menu. 4. Chän môc Other, råi ®¸nh “b” vμo ®ã. TiÕp theo lÇn l−ît chän çc nguyªn

tö kh¸c vμ ®¸nh tªn theo thø tù nh− ®· h−íng dÉn ë trªn. 5. NhÊp chän Polymer.. trong Database menu, hép tho¹i lùa chän xuÊt hiÖn,

h·y nhËp çc gi¸ trÞ nh− gãc vÆn, sè monome ®¬n vÞ.. thÝch hîp:

6. NhÊp OK ®Ó thùc hiÖn t¹o chuçi polyme. Chó ý: Ta hoμn toμn cã thÓ thùc hiÖn çc tÝnh to¸n ®Ó kh¶o s¸t hÖ polyme mμ m×nh võa t¹o ra. Tuy nhiªn do polyme lμ ph©n tö lín nªn th−êng ng−êi ta chØ kh¶o s¸t mét phÇn nμo ®ã cña hÖ b»ng çch chän phÇn ®ã vμ thùc hiÖn tÝnh to¸n nh− ®èi víi çc ph©n tö nhá kh¸c.


89

Bμi 7. Lùa chän vμ biÓu diÔn mét nhãm çc nguyªn tö trªn mμn lμm viÖc

• T¹o vßng xo¾n èc. • Chän nhãm nguyªn tö. • §Æt nh·n vμ t« mμu nhãm nguyªn tö.

T¹o vßng xo¾n èc alpha.

Ta häc çch t¹o vßng xo¾n cho chuçi polypeptide. Çch lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Amino Acids trong Databases menu. Hép tho¹i amino axit xuÊt hiÖn.

2. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Alpha helix ë môc Conformation (h×nh d¹ng) 3. §Æt gãc Omega lμ 1800. 4. NhÊp lÇn l−ît s¸u lÇn tr¸i chuét vμo Phe. 5. NhÊp vμo nót t¾t hép tho¹i.

CÊu tróc cña chuçi xuÊt hiÖn nh− sau:

(CÊu tróc nμy ®· ®−îc t¾t Show Hydrogens trong Display menu vμ ®· ®−îc xoay ®Õn nh− vËy cho dÔ nh×n, víi çc b−íc trªn ta sÏ thu ®−îc


90

c«ng thøc ph©n tö nh− vËy nh−ng ch−a ®−îc xoay theo gãc nh×n thÝch hîp).

6. NÕu cÊu tróc xuÊt hiÖn vÉn cßn biÓu diÔn çc nguyªn tö hydro th× h·y nhÊp tr¸i chuét bá tÝch Show Hydrogens trong Display menu.

7. Xoay ph©n tö ®Õn gãc nh×n thÝch hîp.

§Æt nh·n cho ®Çu vμ ®u«i chuçi

§Ó nh×n ®−îc râ h¬n ta nªn ®Æt nh·n cho çc nguyªn tö N vμ C ë çc ®u«i cña chuçi.

Çch lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét ®Ó tÝch vμo Atoms vμ Multiple Selections trong Select

menu. 2. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 3. NhÊp tr¸i chuét nguyªn tö nit¬ ®u«i.

4. NhÊp tr¸i chuét vμo C ®u«i cßn l¹i.


91

5. NhÊp tr¸i chuét chän Labels trong Display menu. Hép tho¹i Labels xuÊt hiÖn.

6. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Symbol trong môc Atom cña hép tho¹i Labels vμ nhÊp OK ®Ó lùa chän.

C¸c nguyªn tö N-®u«i vμ C-®u«i sÏ ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng nh·n biÓu t−îng (symbol) nh− sau:

Chän liªn kÕt khung §Ó nghiªn cøu vßng xo¾n èc alpha tù nhiªn cña chuçi polypeptide, viÖc chän nμy gióp ta h×nh dung dÔ dμng h¬n.


92

B−íc ®Çu tiªn ®Ó chän liªn kÕt khung, ta cã thÓ thùc hiÖn mét trong hai c¸ch sau: - Chän ®−êng ng¾n nhÊt gi÷a hai ®iÓm ®· chän lμm ®u«i. - Sö dông Select Backbone (chän liªn kÕt khung) trong Select menu.

Chän ®−êng ng¾n nhÊt gi÷a hai ®u«i ®· chän. 1. NÕu cÇn thiÕt nhÊp bá tÝch Show hydrogÐn trong Display menu. 2. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo nguyªn tö C-®u«i ®· chän vμ rª ®Õn nguyªn tö N-

®u«i ®· chän råi nh¶ chuét.

Sö dông lÖnh Select Backbone: 1. §Çu tiªn, nhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn mμn lμm viÖc. ViÖc lμm nμy gióp

lo¹i bá nh÷ng lùa chän tr−íc ®ã. 3. NhÊp tr¸i chuét chän Select Backbone trong Select menu.

H×nh ¶nh liªn kÕt khung sÏ xuÊt hiÖn nh− sau:


93

T« mμu liªn kÕt khung §Ó t« mμu liªn kÕt khung ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Color trong Display menu. Hép tho¹i lùa chän mμu sÏ xuÊt hiÖn.

2. NhÊp tr¸i chuét chän mμu mμ ta muèn biÓu diÔn, vÝ dô chän mμu vμng (Yellow) vμ nhÊp OK ®Ó chän.

3. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng mμn lμm viÖc. HyperChem sÏ biÓu diÔn khung liªn kÕt ë d¹ng mμu vμng.

ChØ biÓu diÔn liªn kÕt khung trªn mμn lμm viÖc

§Ó biÓu diÔn mçi liªn kÕt khung ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Show Selection Only (chØ biÓu diÔn phÇn ®−îc chän) trong Display menu. Khi ®ã chØ cã phÇn liªn kÕt khung vμ nh·n cña nã ®−îc biÓu diÔn.

2. NÕu muèn kh«ng xuÊt hiÖn c¶ phÇn nh·n th× ta vμo hép tho¹i Labels trong Display menu vμ chän none ë môc Atom råi nhÊp OK ®Ó chän. Lóc nμy chØ cã liªn kÕt khung ®−îc biÓu diÔn trªn mμn lμm viÖc. Chó ý: NÕu nh− ta thö thùc hiÖn vÝ dô nμy ngay cho liªn kÕt khung ®−îc

t« mμu ë trªn th× sÏ kh«ng cßn g× xuÊt hiÖn trªn mμn h×nh, së dÜ nh− vËy v× trong phÇn trªn ®Ó hiÓn thÞ mμu ta ®· nhÊp ph¶i chuét ®ång nghÜa víi viÖc bá tÊt c¶ c¸c lùa chän.

BiÓu diÔn liªn kÕt nh¸nh (liªn kÕt biªn)


94

§Ó biÓu diÔn liªn kÕt nh¸nh ta lμm nh− sau 1. Quay vμ chuyÓn liªn kÕt khung sao cho trôc vßng xo¾n èc liªn kÕt khung

h−íng ra ngoμi mÆt ph¼ng mμn h×nh.

2. NhÊp tr¸i chuét chän Show All trong Display menu. Mμn h×nh sÏ hiÖn ra nh− sau:

BiÓu diÔn c¸c nhãm nguyªn tö kh«ng chän

§«i khi ta muèn chän vμ biÓu diÔn c¸c phÇn cßn l¹i cña hÖ ph©n tö chø kh«ng ph¶i lμ phÇn lùa chän hiÖn t¹i. Ta cã thÓ sö dông Complement Selection (lùu chän bæ xung) trong Select menu.



95

1. NhÊp tr¸i chuét chän Complement Selection trong Select menu. HyperChem sÏ chän biÓu diÔn tÊt c¶ c¸c phÇn trõ nh÷ng phÇn ®· ®−îc

chän tr−íc ®ã sÏ ë d¹ng b×nh th−êng.

2. NÕu ta nhÊp tiÕp tr¸i chuét chän Show Selection Only trong Display menu th× HyperChem sÏ dÊu lu«n phÇn liªn kÕt ®· chän tr−íc.

Chó ý: §Ó ®−a ph©n tö vÒ tr¹ng th¸i b×nh th−êng ta nhÊp tr¸i chuét chän Show All trong Display menu.

Chän theo h×nh ch÷ nhËt

§Ó chän c¸c nguyªn tö theo h×nh ch÷ nhËt ba chiÒu ta lμm nh− sau 1. Chän Show Hydrogens vμ chän Show All trong Display menu. 2. Bá tÝch nÕu cã ë Select Sphere trong Select menu. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 4. NhÊp ®ång thêi tr¸i vμ ph¶i chuét gi÷ nh− vËy vμ rª ®Ó phñ hÕt nh÷ng

nguyªn tö muèn chän vμo h×nh ch÷ nhËt.


96

5. Nh¶ chuét ë vÞ trÝ thÝch hîp th× tÊt c¶ çc nguyªn tö trong h×nh ch÷ nhËt ®−îc chän sÏ s¸ng h¬n

Chän theo h×nh cÇu §Ó chän çc nguyªn tö trong mét h×nh cÇu ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp ph¶i chuét vμo kho¶ng trèng trªn mμn lμm viÖc ®Ó bá tÊt c¶ çc lùa

chän tr−íc ®ã. 3. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Select Sphere trong Select menu. 4. §Æt con trá lùa chän vμo mét nguyªn tö nμo ®ã ®−îc chän lμm t©m h×nh

cÇu


97

5. NhÊp ®ång thêi tr¸i vμ ph¶i chuét, gi÷ vμ rª t¹o mét h×nh cÇu chøa çc

nguyªn tö muèn chän. 6. Nh¶ chuét th× tÊt c¶ çc nguyªn tö trong phÇn h×nh cÇu sÏ s¸ng h¬n.

Chó ý: nÕu ta chän mét ®iÓm trèng nμo ®ã lμm t©m th× khi nhÊp vμ rª chuét sÏ lμ kiÓu chän h×nh ch÷ nhËt chø kh«ng ph¶i kiÓu chän h×nh cÇu.

§Æt tªn phÇn lùa chän

HyperChem gióp ta dÔ dμng ®Æt tªn çc phÇn lùa chän v× thÕ cã thÓ dÔ dμng biÓu diÔn l¹i chóng sau nμy.

§Ó ®Æt tªn ph©n lùa chän ta lμm nh− sau 1. Chän Name Selection trong Select menu.

Hép tho¹i Name Selection xuÊt hiÖn. 2. NhÊp tr¸i chuét tÝch vμo môc Other vμ ®¸nh tªn cña nhãm lùa chän ngay

« trèng c¹nh ®ã.

3. NhÊp OK ®Ó chän. HyperChem sÏ l−u tÊt c¶ phÇn lùa chän víi tªn mμ ta ®¸nh vμo, vÝ dô ë ®©y lμ n_sub.

4. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn mμn lμm viÖc ®Ó lo¹i bá lùa chän. 5. NhÊp tr¸i chuét chän Select� trong Select menu.


98

Hép tho¹i Select sÏ hiÖn ra. 6. NhÊp tr¸i chuét chän Named Selection trong môc By String. 7. NhÊp tr¸i chuét chän n_sub trong list çc tªn ë « bªn c¹nh, nhÊp OK ®Ó

chän. PhÇn lùa chän víi tªn t−¬ng øng sÏ ®−îc chän trë l¹i.

Chän liªn kÕt vßng §Ó chän vßng liªn kÕt ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn mμn lμm viÖc ®Ó bá tÊt c¶ çc lùa

chän tr−íc ®ã. 3. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo mét trong çc liªn kÕt cña vßng.

Vßng liªn kÕt ®ã sÏ ®−îc chän.

Chó ý: NÕu tÝch chän Multiple Selection trong Select menu th× ta cã thÓ

chän ®−îc tÊt c¶ çc liªn kÕt vßng.


99

Bμi 8. Thao t¸c víi nh÷ng ph©n tö lín

• §äc vμ më çc file PDB. • BiÓu diÔn çc thuéc tÝnh cÊu tróc cña çc ph©n tö lín. • BiÓu diÔn liªn kÕt hydro • Thay thÕ çc monome. • Quay liªn kÕt nh¸nh

Mét nÐt ®Æc tr−ng quan träng cña HyperChem ®ã lμ kh¶ n¨ng thao t¸c b»ng tay vμ tÝnh to¸n thuéc tÝnh cña çc ph©n tö lín, nh− lμ çc protein vμ nucleic acid. Ngoμi kh¶ n¨ng x©y dùng vμ nghiªn cøu çc ph©n tö nhá. B©y giê chóng ta nghiªn cøu çc ph©n tö lín l−u trong ng©n hμng d÷ liÖu Protein Brookhaven (Brookhaven Protein Data Bank, PDB). Trong phÇn nμy ta thùc hμnh trªn trypsin, chÊt øc chÕ tuyÕn tuþ (BPTI).

§äc nguån file d÷ liÖu PDB .

Çc file (PDB) trong ng©n hμng d÷ liÖu Protein Brookhaven cã phÇn ®u«i më réng lμ “.ent� . HyperChem cã thÓ ®äc çc file nμy tõ çc nguån cung cÊp kh¸c nhau. Çc file nμy tr−íc tiªn ph¶i ®−îc chuyÓn tõ nguån gèc ®Õn HyperChem.

§Ó më file PDB ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Open trong File menu. Hép tho¹i Open file xuÊt hiÖn.

2. ChuyÓn ®Õn th− môc samples cña HyperChem. 3. Chän më th− môc Pdb. 4. Chän phÇn ®u«i më réng lμ Brookhaven PDB (*.ENT) trong môc Files of

type. Çc file cã ®u«i “ent” hiÖn ra.

5. NhÊp tr¸i chuét chän pdb5pti.ent trong list file. Dßng chó gi¶i bªn d−íi (Comment) sÏ cho biÕt s¬ qua vÒ nguån gèc cña chÊt.

6. NhÊp OK ®Ó chän Mμn lμm viÖc sÏ xuÊt hiÖn ph©n tö nh− sau


100

Trong hÖ cã c¶ çc ph©n tö n−íc.

7. NÕu cÊu tróc xuÊt hiÖn cã c¶ nh·n cña çc nguyªn tö th× ta nªn chän none ë hép tho¹i Label trong Display menu ®Ó dÔ quan s¸t.

8. Ta còng nªn lo¹i bá biÓu diÔn çc liªn kÕt hydro ®Ó tiÖn quan s¸t ph©n tö. Lo¹i bá çc ph©n tö n−íc

Trong phÇn nμy ta häc çch lo¹i bá çc ph©n tö n−íc bao quanh ph©n tö BPTI (bovine pancreatic trypsin inhibitor) mμ ta ®ang nghiªn cøu.

Çch lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét chän Molecules trong Select menu. 2. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo ph©n tö BPTI ®Ó chän ph©n tö nμy.

Ph©n tö BPTI sÏ s¸ng h¬n lªn 4. NhÊp tr¸i chuét chän Complement Selection trong Select menu.

ViÖc nμy gióp ta chØ lùa chän çc ph©n tö n−íc. 5. NhÊp tr¸i chuét chän Clear trong Edit menu.

Lóc nμy sÏ cã hép tho¹i hái ta cã thùc sù muèn xo¸ çc nguyªn tö ®· chän xuÊt hiÖn

6. Chän Yes.

Çc ph©n tö n−íc sÏ bÞ xo¸ ®i vμ cÊu tróc cña BPTI sÏ xuÊt hiÖn trªn mμn lμm viÖc nh− sau:


101

Chó ý: §Ó tr¸nh tr−êng hîp muèn kh¶o s¸t cÊu tróc BPTI trªn mμ l¹i ph¶i lo¹i bá c¸c ph©n tö n−íc khi më file PDB, ta nªn l−u cÊu tróc hiÖn t¹i vμo mét tªn kh¸c ®Ó khi më s½n cã. - NhÊp tr¸i chuét chän Save as trong File menu. - §¸nh tªn muèn l−u vμo môc File name vμ chän phÇn ®u«i më réng lμ

“hin” (HyperChem (*.HIN)). - NhÊp Save ®Ó chän

HyperChem sÏ l−u l¹i tªn file mμ b¹n ®· ®¸nh vμo víi phÇn ®u«i më réng lμ “hin”.

BiÓu diÔn cÊu tróc ph©n tö

BiÓu diÔn cÊu tróc chÝnh

§Ó BiÓu diÔn cÊu tróc chÝnh cña ph©n tö ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét bá tÝch Show Hydrogens trong Display menu.

§iÒu nμy gióp ta dÔ quan s¸t ph©n tö h¬n. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Backbone trong Select menu.

Liªn kÕt khung sÏ s¸ng h¬n. 3. NhÊp phÝm Spacebar trªn bμn phÝm.

§iÒu nμy gióp cho ph©n tö ®−îc biÓu diÔn phï hîp víi tû lÖ mμn h×nh vμ cho phÐp ta nh×n râ h¬n.

4. NhÊp tr¸i chuét chän Show Selection Only trong Display menu.


102

Lóc nμy trªn mμn h×nh chØ biÓu diÔn liªn kÕt khung.

5. NhÊp ph¶i chuét lªn vïng trèng cña mμn lμm viÖc ®Ó lo¹i bá lùa chän liªn kÕt khung. Liªn kÕt khung sÏ trë vÒ tr¹ng th¸i b×nh th−êng.

Chó ý: §Ó biÓu diÔn l¹i çc liªn kÕt nh¸nh ta nhÊp tr¸i chuét chän Show All trong Display menu.

BiÓu diÔn vßng xo¾n Alpha

§Ó biÓu diÔn vßng xo¾n Alpha ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Multiple Selections vμ Residues trong Select

menu. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Select trong Select menu.

Hép tho¹i Select xuÊt hiÖn. 3. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Residue number trong môc By number. 4. §¸nh sè 47 vμo môc value ‘=’ vμ nhÊp OK ®Ó chän.

§iÒu nμy ®ång nghÜa víi SER 47 ®−îc chän. Víi çch nμy gióp ta dÔ dμng chän nh÷ng monome hîp phÇn ®Æc biÖt trong ph©n tö.

5. NhÊp tr¸i chuét chän Select trong Select menu ®Ó më hép tho¹i Selecct mét lÇn n÷a vμ nhÊp chän Residue number víi sè chØ 55. Ta thÊy trªn mμn h×nh çc hîp phÇn thø 47 vμ 55 s¸ng lªn.

6. NhÊp tr¸i chuét vμo hîp phÇn 47 vμ rª ®Õn hîp phÇn 55. §iÒu nμy gióp cho çc hîp phÇn tõ 47 ®Õn 55 ®−îc chän. Ta còng cã thÓ chän çc hîp phÇn tõ 47 ®Õn 55 b»ng çch ®¸nh sè 47 vμ 55 lÇn l−ît vμo vÞ trÝ value ‘>=’ vμ ‘<=’.

7. NhÊp tr¸i chuét chän Show Selection Only trong Display menu. §iÒu nμy gióp ta biÓu diÔn nh÷ng phÇn ®· chän gän ghÏ h¬n.


103

8. NhÊp Spacebar ®Ó HyperChem biÓu diÔn phÇn lùa chän theo tû lÖ mμn lμm viÖc.

9. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng mμn lμm viÖc ®Ó lo¹i bá lùa chän çc hîp phÇn.

10. Chän Select Backbone trong Select menu, sau ®ã nhÊp chän Show Selection Only trong Display menu. HyperChem sÏ biÓu diÔn çc hîp phÇn tõ 47 ®Õn 55. Nh÷ng phÇn kh«ng ®−îc chän sÏ kh«ng xuÊt hiÖn trªn mμn h×nh.

11. ChuyÓn vμ quay vßng xo¾n èc Alpha sao cho trôc cña nã h−íng ra mÆt ph¼ng mμn h×nh. Lóc nμy phÇn ®−îc chän sÏ cã d¹ng biÓu diÔn nh− sau:

12. NhÊp tr¸i chuét chän Show All vμ Scale to Fit ®Ó biÓu diÔn ph©n tö theo tû lÖ mμn lμm viÖc.

13. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô vμ nhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng mμn lμm viÖc ®Ó lo¹i bá lùa chän.

BiÓu diÔn cÇu nèi ®i sunfua

Trong ph©n tö PBTI cã chøa çc hîp phÇn cystin (C6H12N2S2) t¹o nªn çc h×nh thøc liªn kÕt ngang däc theo liªn kÕt khung cña chuçi peptit. Trong phÇn nμy ta häc çch phãng to mét phÇn ph©n tö ®Ó xem biÓu diÔn çc liªn kÕt ngang nμy.

§Ó phãng to phÇn cã cÇu nèi ®i sunfua ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét chän Show All trong Display menu sau ®ã nhÊp phÝm

Spacebar trªn bμn phÝm ®Ó biÓu diÔn toμn bé ph©n tö theo tû lÖ mμn lμm viÖc.

§iÒu nμy sÏ gióp biÓu diÔn cÊu tróc ph©n tö vμo t©m mμn lμm viÖc.


104

2. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 3. NhÊp ®ång thêi tr¸i vμ ph¶i chuét gi÷ nh− vËy vμ rª chän theo h×nh ch÷

nhËt vïng cã hîp phÇn xystin. Cã thÓ mét vμi hîp phÇn kh¸c l©n cËn víi xystin còng ®−îc chän

Chó ý: HyperChem ngÇm ®Þnh mμu cña l−u huúnh lμ mμu vμng, do ®ã cã thÓ dÔ dμng ph¸t hiÖn ra hîp phÇn xystin ë vÞ trÝ nμo. Ta còng cã thÓ chän xystin theo kiÓu h×nh cÇu nh− sau:

- NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Select Sphere. - NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. - NhÊp ®ång thêi tr¸i vμ ph¶i chuét vμo ph©n tö l−u huúnh muèn chän,

gi÷ vμ rª sao cho b¸n kÝnh h×nh cÇu tr¶i réng hÕt vïng ta muèn chän.

4. Nh×n vμo dßng hiÖn tr¹ng lμm viÖc ®Ó biÕt ch¾c ch¾n hîp phÇn CYX ®·

®−îc chän. 5. NhÊp phÝm Spacebar ®Ó biÓu diÔn phÇn lùa chän vμo t©m theo tû lÖ mμn

lμm viÖc. 6. NhÊp tr¸i chuét chän Labels trong Display menu.

Hép tho¹i Labels hiÖn ra. 7. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Symbol trong môc Atoms sau ®ã nhÊp OK ®Ó

chän. 8. NhÊp tr¸i chuét bá tÝch Show Hydrogens trong Display menu ®Ó dÔ quan

s¸t. 9. Quay vμ phãng to ®Õn khi cã thÓ quan s¸t ®−îc cÇu nèi –S-S- mét c¸ch

dÔ dμng.


105

10. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô sau ®ã nhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn mμn lμm viÖc ®Ó bá lùa chän.

Chän cÊu tróc vßng

Ta cã thÓ sö dông tÝnh n¨ng “t×m vßng” cña HyperChem ®Ó biÓu diÔn c¸c hîp phÇn h×nh thμnh nªn vßng trong protein.

§Ó biÓu diÔn cÊu tróc vßng ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét chän Atoms trong Select menu. 2. NhÊp tr¸i chuét chän c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 3. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo liªn kÕt –S-S-.

Vßng liªn kÕt cã chøa liªn kÕt –S-S- sÏ ®−îc chän. (Ta còng chän ®−îc vßng nÕu nhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo bÊt kú liªn kÕt nμo thuéc vßng mμ ta ®· biÕt)

4. NhÊp phÝm Spacebar trªn bμn phÝm ®Ó ®−a vßng liªn kÕt ®· chän vμo t©m mμn lμm viÖc.

5. NhÊp tr¸i chuét chän Show Selection Only trong Display menu. 6. NhÊp tr¸i chuét chän Labels trong Display menu.

Hép tho¹i Labels xuÊt hiÖn. 7. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Name+Seq ë môc Residues trong hép tho¹i, sau

®ã nhÊp OK ®Ó chän. HyperChem sÏ biÓu diÔn c¸c hîp phÇn t¹o nªn vßng vμ nh·n tªn kÌm theo cña chóng.

8. Quay vßng cho ®Õn khi cã thÓ nh×n ®−îc râ nh− sau:


106

BiÓu diÔn liªn kÕt hydro

§Ó tÝnh to¸n vμ biÓu diÔn liªn kÕt hydro ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô, sau ®ã nhÊp

ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn mμn lμm viÖc ®Ó lo¹i bá nh÷ng lùa chän tr−íc ®ã.

2. NhÊp tr¸i chuét chän Show All vμ Scale to Fit trong Display menu ®Ó biÓu diÔn toμn bé ph©n tö vμo t©m theo tû lÖ mμn lμm viÖc.

3. NhÊp tr¸i chuét chän Labels trong Display menu. Hép tho¹i Labels xuÊt hiÖn.

4. Chän none trong tÊt c¶ çc môc cña hép tho¹i råi nhÊp OK ®Ó chän. 5. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Show Hydrogen Bonds trong Display menu.

HyperChem sÏ biÓu diÔn toμn bé çc liªn kÕt hydro cã thÓ cã trong hÖ. 6. NhÊp tr¸i chuét chän Recompute H Bonds trong Display menu.

HyperChem biÓu diÔn çc liªn kÕt hydro ë d¹ng ®−êng nÐt ®øt. 7. NhÊn phÝm PgDn trªn bμn phÝm ®Ó phãng to cho ®Õn khi cã thÓ quan s¸t

dÔ dμng çc liªn kÕt hydro. 8. NhÊn phÝm Spacebar trªn bμn phÝm ®Ó chuyÓn ph©n tö trë l¹i t©m theo tû

lÖ mμn lμm viÖc.


107

Chó ý: NÕu ta thay ®æi sù s¾p xÕp cña çc ph©n tö trong hÖ hoÆc lμ HyperChem thay ®æi h×nh d¹ng trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n, th× ta nªn chän Recompute H Bonds l¹i ®Ó xem liªn kÕt hydro.

Thay thÕ hîp phÇn ë vÞ trÝ ®Æc biÖt

Trong bμi 6 ta ®· häc çch thay thÕ çc hîp phÇn ë cÊu tróc bªn trong. Trong phÇn nμy, ta sÏ häc çch thay thÕ çc hîp phÇn ë cÊu tróc ngoμi.

§Ó thay thÕ ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét bá tÝch ë Multiple Selections trong Select menu. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Labels trong Display menu.

Hép tho¹i Labels xuÊt hiÖn. 3. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Name+Seq ë môc Residues råi nhÊp OK ®Ó

chän. 4. NhÊp tr¸i chuét chän Select... trong Select menu.

Hép tho¹i Select xuÊt hiÖn. 5. TÝch chän Residue number trong môc By number, tiÕp theo ®¸nh sè 58

vμo phÇn value ‘=’. 6. NhÊp OK ®Ó chän.

Hîp phÇn 58 sÏ ®−îc chän. 7. Phãng to phÇn ®−îc chän ®Ó dÔ quan s¸t, cÊu tróc ph©n tö lóc nμy cã

d¹ng:


108

8. Khi hîp phÇn ALA 58 cßn ®ang ®−îc chän, nhÊp tr¸i chuét chän Mutate trong Databases menu. Hép tho¹i Mutate (thay thÕ) xuÊt hiÖn.

9. NhÊp tr¸i chuét chän VAL trong list çc hîp phÇn råi nhÊp OK ®Ó chän. 10. TiÕp tôc dïng hép tho¹i Select ®Ó chän GLY 57 vμ thay thÕ b»ng PHE.

Thay thÕ 56 b»ng ALA vμ 55 b»ng VAL. Chó ý: Ta cã thÓ thay thÕ b»ng çc hîp phÇn kh¸c theo ý m×nh.

Quay nh¸nh liªn kÕt

Ta cã thÓ thay ®æi gãc vÆn cña çc nh¸nh b»ng viÖc lùa chän nh¸nh vμ chän quay bªn trong b»ng c«ng cô quay theo trôc Z.

§Ó quay nh¸nh liªn kÕt ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn mμn lμm viÖc ®Ó lo¹i bá çc lùa

chän tr−íc ®ã. 3. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Atoms trong Select menu. 4. CÊu tróc ph©n tö vÝ dô cã d¹ng nh− trªn h×nh


109

5. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo Cβ trong liªn kÕt Cα-Cβ cña VAL ®Ó chän nh¸nh liªn kÕt nμy.

6. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô quay theo trôc Z trªn thanh c«ng cô. 7. §−a con trá chuét vμo mμn lμm viÖc, nhÊp tr¸i gi÷ vμ rª sang bªn ph¶i ®Ó

quay nh¸nh valin.


110

Chó ý: ViÖc dïng c«ng cô quay vμ thao t¸c quay b»ng tay lμ rÊt l©u, vμ th−êng lμ c¶ ph©n tö cïng quay. §Ó thùc hiÖn chØ quay nh¸nh ta nªn dïng hép tho¹i quay theo trôc ®Ó chän gãc quay thÝch hîp theo mong muèn.

C¸ch lμm nh− sau - NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô quay theo trôc Z.

Hép tho¹i lùa chän gãc quay xuÊt hiÖn. (Ta còng cã thÓ lÊy hép nμy ra b»ng c¸ch nhÊp tr¸i chuét vμo Rotate trong Edit menu.)

- NhÊp tr¸i chuét tÝch chän trôc Z (Z axis) trong hép tho¹i, tiÕp theo tÝch chän Molecules trong môc Apply to.

- §¸nh gi¸ trÞ gãc mμ ta muèn quay nh¸nh vμo vÞ trÝ Angle, nhÊp OK ®Ó chän. Nh¸nh sÏ quay mét gãc mμ ta ®· chän.


111

Bμi 9. Cùc tiÓu ho¸ n¨ng l−îng cña hÖ.

• Tèi −u ho¸ h×nh häc ph©n tö theo ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö. • TÝnh to¸n ®iÓm ®¬n. • Sö dông liªn kÕt xo¾n b¾t buéc. • §o vμ so s¸nh thuéc tÝnh cÊu tróc cña hÖ. • Sö dông h×nh ¶nh ph¶n chiÕu qua mÆt ph¼ng x¸c ®Þnh cña tr×nh x©y

dùng. • L−u vμo trong log file kÕt qu¶ tÝnh to¸n.

Trong bμi nμy, chóng ta thùc hiÖn cùc tiÓu ho¸ n¨ng l−îng cña xiclohexan sö dông tr−êng lùc AMBER. Tr−íc khi thùc hiÖn ta nªn hiÓu qua mét chót vÒ sù cùc tiÓu ho¸ n¨ng l−îng.

Cùc tiÓu ho¸ n¨ng l−îng lμm biÕn ®æi h×nh häc ph©n tö ®Õn nh÷ng møc hÖ cã n¨ng l−îng thÊp h¬n, vμ cuèi cïng lμ t¹o ra mét cÊu h×nh æn ®Þnh nhÊt. Trong qu¸ tr×nh cùc tiÓu ho¸, qu¸ tr×nh ®i ®Õn cÊu tróc ph©n tö mμ n¨ng l−îng kh«ng cßn cã thÓ thay ®æi vi ph©n ®−îc n÷a. §iÒu nμy cã nghÜa lμ b¾t nguån tõ n¨ng l−îng liªn hÖ theo c¸c to¹ ®é Decac, ®−îc gäi lμ gradient, lμ gÇn nh− b»ng kh«ng. §©y ®−îc biÕt lμ ®iÓm dõng (stationary point) trªn mÆt thÕ n¨ng.

NÕu cã sù thay ®æi nμo trong c¸c th«ng sè h×nh häc lμm t¨ng n¨ng l−îng cña ph©n tö, cÊu h×nh sÏ nhanh chãng söa ®æi ®−a vÒ tr¹ng th¸i n¨ng l−îng cùc tiÓu.

Mét hÖ ph©n tö cã thÓ cã nhiÒu cùc tiÓu n¨ng l−îng. N¨ng l−îng cã gi¸ trÞ thÊp nhÊt ®−îc gäi lμ cùc tiÓu toμn phÇn, nh÷ng ®iÓm cùc tiÓu cßn l¹i gäi lμ cùc tiÓu bé phËn.

L−u kÕt qu¶ tÝnh to¸n vμo Log file.

Dßng hiÖn tr¹ng ë bªn d−íi cöa sæ HyperChem biÓu diÔn nh÷ng kÕt qña tÝnh to¸n phï hîp nhÊt. Ta cã thÓ l−u nh÷ng kÕt qña nμy kÌm nh÷ng th«ng tin tÝnh to¸n liªn quan vμo trong mét Log file. §iÒu nμy thùc hiÖn ®−îc dÔ dμng nh− sau:

1. NhÊp tr¸i chute chän Start Log trong File menu.

Hép tho¹i Start Log xuÊt hiÖn víi tªn ngÇm ®Þnh lμ chem.log. 2. §¸nh tªn file muèn l−u vμo môc File name.


112

3. NhÊp OK ®Ó chän. Log file sÏ l−u l¹i tÊt c¶ çc kÕt qu¶ trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n mμ ta tiÕn hμnh.

4. Sau khi tÝnh to¸n xong ta nhÊp tr¸i chuét vμo Stop log ®Ó kho¸ viÖc ghi chÐp tiÕp nh÷ng söa ®æi kh«ng cÇn thiÕt vμo phÇn kÕt qu¶ tÝnh to¸n.

Chän tr−êng lùc

Tr−íc khi dùng cÊu tróc d¹ng ghÕ cña xiclohexan vμ tiÕn hμnh tèi −u theo ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö, ta nªn häc çch chän tr−êng lùc c¬ häc ph©n tö do HyperChem cung cÊp. Trong phÇn nμy ta sö dông tr−êng lùc AMBER. §Ó chän tr−êng lùc ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét chän Molecular Mechanics trong Setup menu. 2. Lóc nμy hép tho¹i lùa chän ph−¬ng ph¸p xuÊt hiÖn, nhÊp tr¸i chuét chän

ph−¬ng ph¸p AMBER. 3. NhÊp vμo nót Options ®Ó më hép tho¹i lùa chän thªm cho ph−¬ng ph¸p. 4. NhÊp tr¸i chuét chän Distance Dipendent (phô thuéc kho¶ng çch) trong

môc Dielectric.

5. Chän Scale factor (hÖ sè tû lÖ) lμ 1. 6. §Æt c¶ hai hÖ sè Electrostatic (tÜnh ®iÖn) lÉn van der Waals trong môc 1-4

Scale Factor lμ 0.5. 7. §Æt none ë môc Cutoffs (l−îc bá). 8. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i. 9. NhÊp tr¸i chuét chän Select Parameter Set trong Setup menu. 10. Hép tho¹i lùa chän xuÊt hiÖn, chän tham sè thÝch hîp mμ ta mong muèn,

vÝ dô chän amber2. 11. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i.

Dùng cÊu tróc d¹ng ghÕ cña Xiclohexan. Çch lμm nh− sau

1. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô, hép tho¹i lùa chän nguyªn tè hiÖn ra.


113

2. Chän nguyªn tè cacbon vμ ®ãng hép tho¹i l¹i. 3. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Atoms trong Select menu. 4. Chän Labels trong Display menu vμ ®Æt Label lμ number. 5. NhÊp tr¸i chuét bá tÝch Exlicit Hydrogens nÕu cã trong Build menu. 6. §−a chuét lªn mμn h×nh vμ vÏ cÊu tróc ph©n tö:

7. NhÊp tr¸i chuét chän Add H & Model Build trong Build menu ®Ó thªm

nhanh c¸c hydro cßn thiÕu vμ biÓu diÔn l¹i ph©n tö. Cã thÓ thùc hiÖn lÖnh nμy b»ng c¸ch nhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô.

8. NhÊp tr¸i chuét bá tÝch, nÕu cã, Show Hydrogens trong Display menu. 9. Quay vμ chuyÓn cÊu tróc ®Õn khi nh×n ®−îc nh− sau:


114

Tr×nh x©y dùng (Model Builder) dùng cÊu tróc d¹ng ghÕ cña xiclohexan nh− lμ mét cÊu tróc ngÇm ®Þnh. CÊu tróc nμy ch−a ®−îc tèi −u ho¸, nh−ng nã ®−îc ®Æt chuÈn vÒ chiÒu dμi liªn kÕt, gãc, vμ gãc vÆn.

§o thuéc tÝnh cÊu tróc d¹ng ghÕ cña xiclohexan.

B©y giê chóng ta ®o çc thuéc tÝnh cÊu tróc theo cÊu tróc cña tr×nh x©y dùng ®Þnh s½n cña HyperChem. Sau ®ã, ta ®em so s¸nh gi¸ trÞ ®o ®−îc víi gi¸ trÞ cña cÊu tróc ®−îc tèi −u. §Ó ®o thuéc tÝnh cÊu tróc ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp tr¸i chuét tÝch Atoms vμ bá tÝch Multiple Selection trong Select

menu. 3. Chän mét vμi liªn kÕt, gãc liªn kÕt, gãc vÆn ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña

chóng. Çc gi¸ trÞ nh− sau sÏ xuÊt hiÖn trªn dßng hiÖn tr¹ng sau khi ta tiÕn hμnh chän: §é dμi liªn kªt: 1.54A0 Gãc liªn kÕt: 109.470. Gãc vÆn: 600.

4. NhÊp ph¶i chuét ®Ó bá çc lùa chän. TÝnh to¸n ®iÓm ®¬n


115

TiÕp theo, ta tiÕn hμnh tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n ®Ó thu n¨ng l−îng toμn phÇn cña cÊu h×nh ch−a ®−îc tèi −u.


1. NhÊp tr¸i chuét chän Single Point trong Cumpute menu. TÝnh to¸n ®iÓm ®¬n biÓu diÔn n¨ng l−îng ë d¹ng kcal/mol vμ c¨n bËc hai tæng b×nh ph−¬ng trung b×nh (RMS) gradient lμ kcal/mol.A0 cho cÊu h×nh cña çc nguyªn tö hiÖn t¹i. Çc gi¸ trÞ n¨ng l−îng vμ gradient xuÊt hiÖn trªn dßng hiÖn tr¹ng

Ghi chó vμo Log file

Ta cã thÓ ghi chó thªm vμo d÷ liÖu tÝnh to¸n l−u ë trong Log file. Tuy nhiªn ghi chó nμy chØ thùc hiÖn ®−îc khi Start Log ®ang ho¹t ®éng.


1. NhÊp tr¸i chuét chän Log comments trong File menu. Hép tho¹i Log comments xuÊt hiÖn:

2. §¸nh ghi chó mμ ta muèn vμo vïng tr¾ng, sau ®ã nhÊp OK ®Ó chän.

Tèi −u ho¸ cÊu tróc

TiÕp theo ta häc çch cùc tiÓu ho¸ cÊu tróc d¹ng ghÕ b»ng ph−¬ng ph¸p tèi −u c¬ häc ph©n tö. §Çu tiªn lμ ®Æt çc biÕn sè cùc tiÓu ho¸, gåm cã h×nh thøc cùc tiÓu vμ tiÕp theo lμ ch¹y tÝnh to¸n.

§Æt biÕn tèi −u

1. NhÊp tr¸i chuét chän Geometry Optimization trong Computer menu. Hép tho¹i xuÊt hiÖn:


116

Hép tho¹i lùa chän cho phÐp ta chän thuËt to¸n tèi −u vμ tiªu chuÈn héi tô cho qu¸ tr×nh cùc tiÓu ho¸ mμ ta tiÕn hμnh. 2. NhÊp tr¸i chuét chän thuËt to¸n Polak-Ribiere.

ThuËt to¸n nμy nãi chung cho kÕt qu¶ tèi −u tèt. 3. Chän gi¸ trÞ 0.1 kcal/A0mol cho RMS gradient vμ ngÇm ®Þnh gi¸ trÞ nμy

cho çc hÖ kh¸c. Maximum cycles trong môc RMS gradient cho phÐp ta ®Æt ®iÒu kiÖn ®Ó kÕt thóc tÝnh to¸n. Khi tÝnh to¸n ®¹t ®−îc mét trong çc tiªu chuÈn nμy th× tÝnh to¸n sÏ dõng l¹i.

Môc In vacuo (trong ch©n kh«ng) ®−îc tÝch ngÇm ®Þnh s½n nÕu ta kh«ng ®Æt Periodic Box trong Setup menu. Hép tho¹i lùa chän tèi −u h×nh häc lμ nh− nhau ®èi víi mäi ph−¬ng ph¸p. Algorithm HyperChem sö dông çc thuËt to¸n ®Ó tÝnh to¸n

cho hÖ ®· chän. Steepest Descent ChuyÓn trùc tiÕp xuèng ®−êng dèc nhÊt (cña lùc

t−¬ng t¸c) trªn mÆt thÕ n¨ng. NÕu n¨ng l−îng cña hÖ gi¶m ®i, nã tiÕp tôc thùc hiÖn nh− vËy nh−ng víi b−íc nh¶y lín h¬n (t¨ng thªm 1.2 lÇn) nÕu n¨ng l−îng t¨ng sau b−íc nh¶y, tû lÖ ®iÒu chØnh h×nh häc gi¶m xuèng: b−íc nh¶y tiÕp theo b»ng mét nöa b−íc nh¶y tr−íc ®ã. Ph−¬ng ph¸p nμy t¹o ra çc ®iÖn tÝch cã giíi h¹n cho hÖ, dïng ®Ó nhanh chãng hiÖu chØnh h×nh häc khëi ®Çu kÐm hoÆc lo¹i bá çc tiÕp ®iÓm kÐm; nã cã t¸c ®éng tèt khi hÖ cßn xa so víi cùc tiÓu. TÝnh to¸n kh«ng s½n sμng héi tô vμ cã thÓ dao ®éng.

Fletcher-Reeves §©y lμ ph−¬ng ph¸p gradient liªn hîp, cã nghÜa lμ nã chän h−íng gi¶m (®Ó cã n¨ng l−îng thÊp h¬n) b»ng çch xÐt gradient hiÖn t¹i, sù liªn hîp cña nã, víi gradient cña b−íc tr−íc ®ã. §©y lμ


117

ph−¬ng ph¸p cã ®é héi tô tuyÕn tÝnh cao; nã héi tô tèt h¬n ph−¬ng ph¸p trªn.

Polak-Ribiere §©y lμ ph−¬ng ph¸p gradient liªn hîp sö dông sù th¨m dß mét chiÒu. Nã c¶i tiÕn tõ ph−¬ng ph¸p Fletcher-Reeves còng b»ng çch xem xÐt h−íng liªn hîp tr−íc ®ã. Lμ ph−¬ng ph¸p nhanh h¬n Fletcher-Reeves.

Eigenvector-Follow

Cã gi¸ trÞ cho çc tèi −u b¸n kinh nghiÖm vμ thuÇn tuý lý thuyÕt; kh«ng cã gi¸ trÞ cho ®éng lùc häc ph©n tö.nã dïng çc vect¬ ®Æc tr−ng cña ma trËn chÐo ho¸ Hesian ®Ó x¸c ®Þnh h−íng tèi −u cho sù chuyÓn ®éng cña nguyªn tö. −íc ®o¸n ban ®Çu ®−îc tÝnh theo kinh nghiÖm.

Block Diagonal Newton-Raphson

ChØ cã gi¸ trÞ cho tr−êng lùc MM+. §©y chØ lμ ph−¬ng ph¸p dïng ®Ó tÝnh trùc tiÕp çc ®¹o hμm bËc hai, hoÆc çc h»ng sè lùc. §©y lμ ph−¬ng ph¸p cã hiÖu qu¶ trong viÖc x¸c ®Þnh cùc tiÓu nh−ng ®ßi hái h×nh häc khëi ®Çu hîp lý.

Conjugate Dierections

Cã gi¸ trÞ cho tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm, thuÇn tuý lý thuyÕt vμ DFT. Nã chØ dïng n¨ng l−îng vμ ®¹o hμm cña n¨ng l−îng. Do ®ã nã cã thÓ sö dông réng r·i h¬n mÆc dï nã kh«ng cã kh¶ n¨ng so s¸nh víi çc ph−¬ng ph¸p ®¹o hμm. cã thÓ sö dông tèi −u h×nh häc MP2 hay tr¹ng th¸i kÝch thÝch h×nh häc CI.

Termination condition

Dïng çc hép tho¹i nμy ®Ó ®Æt çc ®iÒu kiÖn kÕt thóc tÝnh to¸n.

RMS gradient Khi RMS gradient cña n¨ng l−îng bÐ h¬n gi¸ trÞ nμy, tÝnh to¸n sÏ dõng l¹i. Gi¸ trÞ ®Æt thay ®æi tõ 10-3 ®Õn 0.1. §Æt gi¸ trÞ bÐ h¬n n÷a cã thÓ m¸y sÏ b¸o lçi. Ta cã thÓ ®Æt gi¸ trÞ cao h¬n 0.1 ®Ó tÝnh to¸n nhanh h¬n, nh−ng kÐm chÝnh x¸c.

max. Cycles Sè vßng tÝnh to¸n tèi ®a. NgÇm didÞnh b»ng 15 lÇn sè nguyªn tö. Gi¸ trÞ cã thÓ thay ®æi tõ 100 ®Õn 1000.

In vacuo TÝch ®Ó lo¹i bá çc ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn khái tÝnh to¸n. chØ chän in vacuo nÕu hÖ ë trong mét hép tuÇn hoμn.

Periodic boudary conditions

§©y sö dông ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn ®· thiÕt lËp cho hÖ ®Ó tÝnh to¸n. chØ cã gi¸ trÞ víi hÖ trong hép tuÇn hoμn.


118

Variable NhÊp nót ®Ó lùa chän thªm. cho phÐp ta chonk ®Ó tèi −u n¨ng l−îng SCF hay SCF + MP2 (chØ ë Ab initio) hoÆc n¨ng l−îng tr¹ng th¸i kÝch thÝch (cung cÊp cho t−¬ng t¸c cÊu h×nh ®· ®−îc chän tr−íc ®ã).

Screen refresh period

§©y lμ tÇn sè, trong çc vßng tèi −u ho¸, biÓu diÔn kÕt qu¶ lªn mμn h×nh.

Ch¹y tÝnh to¸n

Sau khi ®· ®Æt xong çc biÕn cho viÖc tèi −u, b©y giê ta b¾t ®Çu thùc hiÖn tÝnh to¸n tèi −u ®ã. 1. NhÊp tr¸i chuét chän OK ®Ó ®ãng hép tho¹i vμ HyperChem sÏ b¾t ®Çu

tÝnh to¸n Tèi −u ho¸ b¾t ®Çu vμ hiÖn tr¹ng tÝnh to¸n sÏ hiÖn trªn dßng hiÖn tr¹ng. Sau mét lóc tÝnh to¸n hoμn thμnh vμ gi¸ trÞ n¨ng l−îng lÉn gradient hiÖn ra trªn dßng hiÖn tr¹ng.

§o thuéc tÝnh cÊu tróc cña hÖ ®· tèi −u

B©y giê ta so s¸nh thuéc tÝnh cÊu tróc cña cÊu tróc ®−îc cùc tiÓu ho¸ víi cÊu tróc cña tr×nh x©y dùng trong HyperChem.

1. Chän ®o mét vμi liªn kÕt, gãc liªn kÕt, gãc vÆn.

Çc gi¸ trÞ ®o ®−îc xuÊt hiÖn trªn dßng hiÖn tr¹ng nh− sau: §é dμi liªn kÕt: 1.53A0. Gãc liªn kÕt: 110.20 Gãc vÆn: 58.00.

2. So s¸nh çc gi¸ trÞ nμy víi çc gi¸ trÞ cña cÊu tróc ch−a ®−îc tèi −u. §é dμi liªn kÕt: 1.54A0 Gãc liªn kÕt: 109.40 Gãc vÆn: 600 Ta thÊy cÊu tróc ®−îc tèi −u gãc liªn kÕt t¨ng lªn mét Ýt khái gãc tø diÖn vμ gãc vÆn gi¶m ®i hai ®é.

Chó ý: Sau khi tÝnh to¸n xong ta cã thÓ xem thuéc tÝnh cña hÖ hay mét phÇn lùa chän nμo ®ã b»ng çch nhÊp chän phÇn ®ã vμ chän Propeties� trong Compute menu ®Ó xem thuéc tÝnh.


119

ChuyÓn tõ xiclohexan d¹ng ghÕ sang d¹ng thuyÒn

Trong phÇn nμy ta sÏ häc c¸ch ph¶n chiÕu (Reflect) mét ®u«i cña ph©n tö ®Ó t¹o ra cÊu tróc xiclohexan d¹ng ghÕ. §Ó ®Þnh mÆt ph¼ng ph¶n chiÕu ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Multiple Selections trong Select menu. 2. NhÊp tr¸i chuét chän c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 3. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän ®Ó t¹o cÊu tróc theo

tr×nh x©y dùng. 4. NhÊp tr¸i chuét vμo liªn kÕt 1-2 vμ 4-5 ®Ó chän lμm mÆt ph¼ng ph¶n

chiÕu.

5. NhÊp tr¸i chuét chän Name Selection trong Select menu. 6. NhÊp chän PLANE (mÆt ph¼ng) vμ nhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i.

§Ó ph¶n chiÕu ®u«i cña ph©n tö ta lμm nh− sau 1. NÕu cÇn thiÕt, chän Show Hydrogens trong Display menu vμ dïng c«ng

cô phãng to ®Ó phãng to thu nhá ph©n tö cho dÔ nh×n. 2. NhÊp ®ång thêi tr¸i vμ ph¶i chuét, gi÷ vμ rª chän tÊt c¶ c¸c nguyªn tö ta

muèn ph¶n chiÕu.


120

3. NhÊp tr¸i chuét chän Reflect (ph¶n chiÕu) trong Edit menu.

Çc nguyªn tö ®−îc chän sÏ ph¶n chiÕu theo mét mÆt ph¼ng t¹o ra cÊu tróc xiclohexan d¹ng thuyÒn.

4. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn mμn lμm viÖc ®Ó bá çc lùa chän. Chó ý: NÕu nh− ta kh«ng ®Æt Show Hydrogen tr−íc khi lùa chän ®Ó ph¶n chiÕu, ta sÏ kh«ng ph¶n chiÕu ®−îc chóng.

§o kho¶ng çch gi÷a çc Hydro ë trôc


121

§Ó ®o kho¶ng çch gi÷a çc hydro trôc ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Multiple Selections trong Select menu. 2. NhÊp tr¸i chuét chän c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 3. NhÊp ph¶i chuét vμo hai hydro trôc.

Dßng hiÖn tr¹ng cho biÕt kho¶ng çch gi÷a çc nguyªn tö lμ 1.84A0. gi¸ trÞ nμy kh¸ phï hîp víi kho¶ng çch gi÷a çc nguyªn tö kh«ng liªn kÕt.

Tèi −u ho¸ cÊu tróc xiclohexan d¹ng thuyÒn §Ó tèi −u ho¸ cÊu tróc d¹ng thuyÒn ta lμm nh− sau

1. NhÊp ph¶i chuét trªn vïng trèng ®Ó lo¹i bá tÊt c¶ çc lùa chän tr−íc ®ã. 2. Chän Geometry Optimization trong Cumputer menu. 3. NhÊp OK ®Ó b¾t ®Çu tèi −u, sö dông nh÷ng lùa chän lÇn tr−íc.

Khi cÊu h×nh ®−îc tèi −u ho¸ xong, gi¸ trÞ n¨ng l−îng vμ gradient hiÖn trªn dßng hiÖn tr¹ng.

§o l¹i kho¶ng çch gi÷a çc Hydro trôc

1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Multiple Selections trong Select menu. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo hai hydro trôc.

Dßng hiÖn tr¹ng biÓu diÔn kho¶ng çch míi cña H-H (2.28A0). CÊu tróc tèi −u ®· ®−îc lμm dÑt nhÑ lμm cho çc hydro trôc d·n xa nhau ra mét trôc.


122

T¹o cÊu tróc d¹ng thuyÒn xo¾n

H×nh thøc thø ba cña xiclohexan ®ã lμ cÊu tróc d¹ng thuyÒn xo¾n. Çch ®¬n gi¶n ®Ó t¹o ra cÊu tróc nμy ®ã lμ thay ®æi mét chóc cÊu tróc d¹ng thuyÒn b»ng çch xo¾n c−ìng bøc liªn kÕt.

§Ó xo¾n c−ìng bøc ta lμm nh− sau.

1. NhÊp ph¶i chuét lªn vïng trèng ®Ó lo¹i bá tÊt c¶ nh÷ng lùa chän tr−íc ®ã. 2. NhÊp tr¸i chuét bá tÝch Show Hydrogens trong Display menu. 3. Chän gãc vÆn gi÷a bèn nguyªn tö çc bon b»ng çch chän çc liªn kÕt 6-

1, 1-2 vμ 2-3.

Ta ph¶i chän çc liªn kÕt theo ®óng nh− vËy ®Ó vÆn c−ìng bøc. 4. NhÊp tr¸i chuét chän Constrain Bond Torsion trong Build menu, sau ®ã

nhÊp chän Other vμ nhËp vμo sè 30 ®Ó vÆn c−ìng bøc 300. NhÊp OK ®Ó chän.

5. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng ®Ó lo¹i bá tÊt c¶ çc lùa chän tr−íc ®ã. Gãc vÆn c−ìng bøc ®· ®−îc thùc hiÖn.

§Ó x©y dùng l¹i ph©n tö víi liªn kÕt ®· ®−îc vÆn c−ìng bøc ta lμm nh− sau


123

1. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô ®Ó gäi tr×nh x©y dùng. HyperChem sÏ x©y dùng l¹i cÊu tróc víi sù c−ìng bøc xo¾n ®Ó t¹o ra cÊu tróc xo¾n d¹ng thuyÒn hîp víi tiªu chuÈn.

Tèi −u ho¸ cÊu tróc xo¾n d¹ng thuyÒn C¸ch lμm nh− nh÷ng cÊu tróc trªn. Ngõng Log file

Sau khi tÝnh to¸n xong ta ngõng Log file vμ kiÓm tra kÕt qu¶ b»ng Notepad hoÆc Wordpad.

§Ó ngõng Log (ghi) c«ng viÖc ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét vμo Stop Log trong File menu.

§Ó kiÓm tra kÕt qu¶ tÝnh to¸n ta lμm nh− sau 1. Më NotePad. 2. Më t×m file log mμ ta muèn xem,vÝ dô chem.log 3. Xem kÕt qu¶ ®· tÝnh ®−îc. 4. §ãng NotePad khi ®· xem xong kÕt qu¶.


124

Bμi 10. C¬ häc ph©n tö

• X©y dùng vμ hiÖu chØnh ph©n tö • Tèi −u h×nh häc theo c¬ häc ph©n tö • Sö dông ®iÒu kiÖn biªn chu kú • Chång chÊt hai ph©n tö • §éng lùc häc ph©n tö • BiÓu diÔn l¹i ®éng lùc häc ph©n tö vμ tÝnh trung b×nh. • §éng lùc häc Langevin vμ Monte Carlo

Trong phÇn nμy ta sÏ häc vÒ chøc n¨ng vμ çch sö dông çc ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö cña HyperChem. Çc tÝnh to¸n c¬ häc ph©n tö xö lý çc nguyªn tö nh− sù t−¬ng t¸c cña çc h¹t Newton b»ng mét hμm thÕ n¨ng. Çc thÕ n¨ng phô thuéc vμo ®é dμi liªn kÕt, gãc liªn kÕt, gãc vÆn vμ çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt (gåm cã lùc Van de Waals, t−¬ng t¸c tÜnh ®iÖn vμ çc liªn kÕt hydro). Trong çc tÝnh to¸n nμy, lùc t¸c dông lªn nguyªn tö lμ hμm vÞ trÝ cña çc nguyªn tö. Chó ý: NÕu chØ phÇn nμo ®ã cña hÖ trªn mμn lμm viÖc ®−îc chän, khi ®ã chØ çc t−¬ng t¸c liªn quan ®Õn Ýt nhÊt mét nguyªn tö ®−îc chän míi cã trong çc tÝnh to¸n. Nh÷ng t−¬ng t¸c liªn quan ®Õn nh÷ng nguyªn tö kh«ng ®−îc chän kh«ng xuÊt hiÖn trong tÝnh to¸n. Víi tÝnh to¸n tèi −u ho¸ cÊu tróc, chØ nh÷ng nguyªn tö ®−îc chän ®−îc phÐp dÞch chuyÓn, trong khi ®ã çc phÇn kh«ng chän vÉn ®øng yªn. Sö dông tr−êng lùc AMBER ta sÏ tèi −u ion l−ìng tÝnh alanin ë d¹ng c« lËp vμ ë trong dung dÞch ®Ó x¸c ®Þnh ¶nh h−ëng cña dung m«i lªn cÊu tróc tèi −u. Ta còng biÓu diÔn ®éng lùc häc ph©n tö trong dung dÞch ®Ó m« pháng t¸c ®éng cña nã víi çc hÖ sinh häc. Trong bμi bμy cã n¨m bμi thùc hμnh: Bμi thùc hμnh 1: T¹o ion l−ìng tÝnh alanin ®−îc tèi −u ho¸ sö dông çc kü n¨ng x©y dùng vμ hiÖu chØnh ë nh÷ng bμi tr−íc. Bμi thùc h×nh 2: Sö dông ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn (periodic boundary conditons) ®Ó solvat ho¸ ion l−ìng tÝnh. Bμi thùc hμnh 3: Sö dông sù chång chÊt ®Ó so s¸nh thÞ gi¸c ph©n tö ®éc lËp vμ ph©n tö ®−îc solvat ho¸.


125

Bμi thùc hμnh 4: Sö dông ®éng lùc häc ph©n tö ®Ó t×m d¹ng cã n¨ng l−îng thÊp nhÊt. Bμi thùc hμnh 5: Dïng ®éng lùc häc Langevin ®Ó m« pháng sù cã mÆt cña dung m«i trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn dao ®éng ®éng lùc. Dïng ph−¬ng ph¸p Monte Carlo ®Ó lÊy mÉu cÊu h×nh theo ph©n bè Boltzmann.

Bμi thùc hμnh 1: T¹o ion l−ìng tÝnh alanin c« lËp

Ph¸c th¶o ion l−ìng tÝnh alanin

MÆc dï ta cã thÓ dÔ dμng dïng th− viÖn amino axit cña HyperChem ®Ó biÓu diÔn alanin, ë ®©y ta sÏ häc c¸ch x©y dùng cÊu tróc d¹ng th« cña nã.

§Ó ph¸c ho¹ ion l−ìng tÝnh alanin ta lμm nh− sau

1. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô. Hép tho¹i lùa chän nguyªn tè hiÖn ra.

2. TÝch chän Allow Arbitrary Valence vμ Explicit hydrogens. 3. Chän cacbon vμ ®ãng hép tho¹i l¹i. 4. Më hép tho¹i Label trong Display menu vμ ®Æt Symbol råi ®ãng hép

tho¹i. 5. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô. 6. VÏ ph¸c ho¹ nh− sau: Chó ý: Hydro lu«n tù thªm vμo trong khi ta vÏ.


126

Chó ý: Cã mét cacbon chØ cã hai hydro. Ta sÏ hiÖu chØnh c¸c hydro nμy thμnh oxi.

HiÖu chØnh cÊu tróc

CÊu tróc nμy chØ cã hydro vμ cacbon, ta cÇn ph¶i hiÖu chØnh cÊu tróc ®Ó t¹o ra ion l−ìng tÝnh alanin. §Æc biÖt, ta cÇn chuyÓn mét sè nguyªn tö thμnh nit¬ hoÆc oxi vμ t¹o liªn hîp trong nhãm cacboxyl.

§Ó hiÖu chØnh cÊu tróc ta lμm nh− sau

1. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ ®Ó më hép tho¹i c¸c nguyªn tè, chän nit¬ vμ ®ãng hép tho¹i l¹i.

2. NhÊp tr¸i chuét vμo cacbon nhãm metyl ®Ó chuyÓn nã thμnh nit¬ nh− sau:


127

3. Më hép tho¹i lùa chän çc nguyªn tè vμ chän oxi. 4. NhÊp tr¸i chuét vμo hai nguyªn tö hydro ®Ó chuyÓn chóng thμnh oxi. 5. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo çc liªn kÕt cacbon-oxi ®Ó chuyÓn

chóng thμnh liªn kÕt liªn hîp. 6. H×nh vÏ ph¸c th¶o cña ta sÏ tr«ng nh− sau:

§Æt ®iÖn tÝch nguyªn tö

B−íc tiÕp theo ta ®Æt ®iÖn tÝch h×nh thøc cho mét sè nguyªn tö ®Ó biÓu diÔn mét çch xÊp xØ ph©n bè ®iÖn tÝch trªn ion l−ìng tÝnh hiÖn t¹i. Ta cã thÓ t×m ®iÖn tÝch nguyªn tö b»ng çc ph−¬ng ph¸p sau víi HyperChem:

• NÕu mét ph©n tö ®−îc x©y dùng tõ mét mÉu cho s½n, nh− PDB file,

mÉu ®· chøa s½n ®iÖn tÝch. • B»ng tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö.


128

• B»ng çch lÊy xÊp xØ ®iÖn tÝch.

Trong bμi nμy, ta ®Æt xÊp xØ ®¬n gi¶n ®iÖn tÝch cña nit¬ lμ +1 vμ ë mçi nguyªn tö oxi lμ -0.5.

§Ó quy ®iÖn tÝch cho çc nguyªn tö ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Atoms trong Select menu. 2. nhÊp tr¸i chuét tÝch chän Multiple Selections trong Select menu. 3. NhÊp tr¸i chuét chän c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 4. Chän nguyªn tö nit¬. 5. NhÊp tr¸i chuét chän Set Charge trong Build menu.

Hép tho¹i lùa chän xuÊt hiÖn, nhËp ®iÖn tÝch 1.0 vμ ®ãng hép tho¹i l¹i. 6. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn trang lμm viÖc ®Ó bá lùa chän. 7. Chän c¶ hai nguyªn tö oxi vμ quy cho ®iÖn tÝch lμ - 0.5 cho mçi nguyªn

tö. 8. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng bá tÊt c¶ çc lùa chän.

Chän tr−êng lùc

TiÕp theo ®©y ta sÏ häc çch chän tr−êng lùc. Ta nªn chän tr−êng lùc tr−íc khi sö dông ®Õn Tr×nh x©y dùng (Model Builder) bëi v× tr×nh x©y dùng quy cho kiÓu nguyªn tö cho mçi nguyªn tö theo tr−êng lùc mμ b¹n chän. Nh− mét sù lùa chän, ta cã thÓ quy cho chÝnh x¸c çc kiÓu nguyªn tö bÊt kú lóc nμo b»ng viÖc sö dông h×nh thøc tÝnh to¸n (Calculate Types) trong Build menu. Tuy nhiªn, çch ®¬n gi¶n nhÊt lμ quy cho tr−êng lùc chÝnh x¸c tr−íc khi ta sö dông tr×nh x©y dùng.

Hép tho¹i tr−êng lùc c¬ häc ph©n tö biÓu diÔn çc tr−êng lùc (hμm

thÕ) cho ta lùa chän ®Ó tÝnh to¸n. MM+ Ph¸t triÓn cho çc ph©n tö h÷u c¬. §©y lμ tr−êng

lùc “toμn bé nguyªn tö”. HyperChem bæ sung tr−êng lùc MM2 b»ng çch cung cÊp thªm çc tham sè (çc h»ng sè lùc). §iÒu nμy më réng ph¹m vi cho çc hîp chÊt ho¸ häc mμ MM+ cã thÓ


129

cung cÊp. MM+ còng cung cÊp çc giíi h¹n cho viÖc tÝnh to¸n çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt, ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn vμ sè h¹ng gi¶m bít sù c¨ng liªn kÕt nh»m tr¸nh liªn kÕt qu¸ dμi.

AMBER Ph¸t triÓn cho çc protein vμ nucleic axit. Ta cã thÓ chän m« pháng nguyªn tö toμn diÖn (all-atom) hay nguyªn tö hîp nhÊt (united-atom). Lùa chän United-atom xö lý çc nhãm nguyªn tö nhÊt ®Þnh nh− mét nguyªn tö, b»ng mét kiÓu nguyªn tö. Ta còng cã thÓ chän tõ çc tËp hîp tham sè kh¸c nhau hiÖn hμnh cho Amber.

BIO+(CHARMM) Ph¸t triÓn cho çc ph©n tö sinh häc lín. Ta cã thÓ chän m« pháng all-atom hoÆc united-atom. Lùa chän united-tom xö lý nhãm nguyªn tö nhÊt ®Þnh nh− mét nguyªn tö, víi cïng kiÓu nguyªn tö. Ta cã thÓ chän çc tËp hîp tham sè kh¸c nhau.

OPLS Ph¸t triÓn cho çc ph©n tö protein vμ axit nucleic. Nã t−¬ng tù nh− AMBER nh−ng xö lý çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt chÝnh x¸c h¬n. Tr−êng lùc nμy chØ cung cÊp kiÓu m« pháng united-atom.

Options� NhÊp tr¸i chuét ®Ó lùa chän thªm cho tr−êng lùc Components� NhÊp tr¸i chuét ®Ó ®Õn çc thμnh phÇn cña tr−êng

lùc. §iÒu nμy cho phÐp ta chän thμnh phÇn nμo cña tr−êng lùc ®−îc tÝnh ®Õn trong tÝnh to¸n.

§Ó chän tr−êng lùc ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Molecular Mechanics trong Setup menu. Hép tho¹i lùa chän tr−êng lùc xuÊt hiÖn.

2. Chän AMBER vμ nhÊp vμo nót Options. Hép tho¹i lùa chän thªm cho tr−êng lùc xuÊt hiÖn.

3. Sö dông çc gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh råi nhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i nμy l¹i.

4. Chän OK ®Ó ®ãng hép tho¹i lùa chän tr−êng lùc. 5. NÕu xuÊt hiÖn hép tho¹i nh¾c nh− sau th× nhÊp OK ®Ó chän.


130

Chó ý: Sö dông hép tho¹i lùa chän tr−êng lùc ®Ó ®Æt çc ®iÒu kiÖn cho çc tr−êng lùc c¬ häc ph©n tö AMBER, BIO+, vμ OPLS. HyperChem l−u çc thiÕt lËp lùa chän nμy. Dielectric permittivity (epsilon)

H»ng sè hoÆc phô thuéc kho¶ng çch x¸c ®Þnh ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n epsilon, hÖ sè gi¶m bít çc t−¬ng t¸c ®iÖn tÝch-®iÖn tÝch (vμ thÕ tÜnh ®iÖn). Epsilon lμ h»ng sè ®iÖn m«i.

Constant §©y lμm cho epsilon lμ mét h»ng sè. §©y lμ h×nh thøc thÝch hîp cho çc hÖ trong pha khÝ hoÆc trong mét dung m«i râ rμng.

Distance dependent

§©y lμm cho epsilon tØ lÖ víi sù ph©n li tån t¹i gi÷a çc nguyªn tö. §iÒu nμy gÇn ®óng cho ¶nh h−ëng cña dung m«i khi thiÕu dung m«i thÝch hîp, vμ cho phÐp tÝnh to¸n nhanh h¬n. Sö dông Distance dependent víi tr−êng lùc OPLS. Khi m« pháng nμy chän biÓu diÔn cho mét dung m«i, ta th−êng chän Constant (h»ng sè) khi dung m«i hiÖn diÖn.

Scale factor Víi h»ng sè, epsilon = (h»ng sè ®iÖn m«i cña kho¶ng trèng tù do)x(HÖ sè tû lÖ). Víi phô thuéc kho¶ng çch, epsilon = (h»ng sè ®iÖn m«i cña kh«ng gian tù do)x(hÖ sè tû lÖ)x(sù ph©n li gi÷a çc nguyªn tö). Scale factor (hÖ sè tØ lÖ) ph¶i ≥1. GÝa trÞ ngÇm ®Þnh lμ 1.0 lμ thÝch hîp cho tÊt c¶ çc hÖ.

1-4 Scale factor Çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt (Van de Waals vμ tÜnh ®iÖn) gi÷a çc nguyªn tö ®−îc t¸ch tõ çc liªn kÕt ba ®−îc béi sè b»ng hÖ sè nμy.

Electrostatic §©y lμm thay ®æi ®é lín t−¬ng t¸c ®iÖn gi÷a çc nguyªn tö t¸ch ra tõ çc liªn kÕt ba. Thay ®æi tõ 0 ®Õn 1. Víi AMBER vμ OPLS, sö dông gi¸ trÞ 0.5. víi BIO+ sö dông gi¸ trÞ 1.0, 0.5, hoÆc 0.4

Van de Waals Lμm thay ®æi ®é lín t−¬ng t¸c Van de Waals gi÷a çc nguyªn tö t¸ch tõ çc liªn kÕt ba. Thay ®æi tõ 0 ®Õn 1. Víi AMBER dïng 0.5. víi OPLS dïng 0.125. víi BIO+ dïng gi¸ trÞ cè ®Þnh lμ 1.

Cutoffs Çc lùa chän nμy x¸c ®Þnh giíi h¹n kho¶ng çch cho viÖc tÝnh to¸n çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt vμ


131

®ång nhÊt víi çc lùa chän trong MM+. Hép tho¹i lùa chän MM+. Sö dông hép tho¹i lùa chän MM+ ®Ó ®Æt çc ®iÒu kiÖn cho tr−êng lùc c¬ häc ph©n tö MM+. HyperChem l−u thiÕt lËp lùa chän nμy, ngo¹i trõ çc giíi h¹n, trong Sæ ®¨ng ký (Registry) hoÆc trong file chem.ini vμ sö dông chóng cho çc phÇn HyperChem míi.

Electrostatics Çc t−¬ng t¸c tÜnh ®iÖn kh«ng liªn kÕt ®−îc tÝnh to¸n sö dông çc t−¬ng t¸c l−ìng cùc liªn kÕt hoÆc mét phÇn ®iÖn tÝch cña çc nguyªn tö.

Bond dipoles §©y sö dông çc l−ìng cùc liªn kÕt ®Ó tÝnh to¸n çc t−¬ng t¸c tÜnh ®iÖn kh«ng liªn kÕt. Çc gi¸ trÞ l−ìng cùc liªn kÕt lÊy tõ file tham sè c¨ng (stretch) MM+.

Atomic charges §©y sö dông mét phÇn ®iÖn tÝch nguyªn tö ®Ó tÝnh to¸n çc t−¬ng t¸c tÜnh ®iÖn kh«ng liªn kÕt. Ta cã thÓ quy ®iÖn tÝch nμy theo çch ®Æt ®iÖn tÝch trong Build hoÆc ta cã thÓ tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm hay AB initio tr−íc ®Ó tÝnh ®iÖn tÝch nguyªn tö víi mçi nguyªn tö sö dông çc ph©n tÝch khu tró Muliken.

Cutoffs Lùa chän nμy x¸c ®Þnh kho¶ng çch giíi h¹n cho viÖc tÝnh to¸n çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt. Chän Periodic Box trong Setup menu tù ®éng thiÕt lËp Switched (bËt) víi çc gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh. Giíi h¹n lμ cÇn thiÕt ®Ó ng¨n viÖc tÝnh to¸n çc t−¬ng t¸c víi çc h×nh ¶nh tuÇn hoμn l©n cËn.

None TÝnh to¸n tÊt c¶ çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt. None ngÇm ®Þnh cho çc hÖ in vacuo (ch©n kh«ng). Kh«ng dung lùa chän nμy cho çc ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn bëi v× nã cho kÕt qu¶ trong giíi h¹n kh«ng Èm −ít hoμn toμn vμ g©y nªn sù gi¸n ®o¹n trong mÆt thÕ n¨ng.


132

Switched Mét hμm tr¬n, ¸p dông cho b¸n kÝnh trong ®Õn b¸n kÝnh ngoμi (The inner radius to the outer radius), gi¶m tõ tõ çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt ®Õn kh«ng. NÕu hÖ ph©n tö ë trong mét hép tuÇn hoμn, HyperChem chän Switched (bËt) vμ ®Æt Outer vμ Inner Radius. Ta cã thÓ còng dïng Shifted (t¾t).

Shifted Hμm tr¬n, ¸p dông lªn toμn bé kho¶ng çch kh«ng liªn kÕt, tõ kh«ng ®Õn b¸n kÝnh ngoμi, gi¶m dÇn çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt ®Õn kh«ng.

Outer radius §Ó bËt (Switched) vμ t¾t (Shifted) çc giíi h¹n, ®©y lμ kho¶ng çch cùc tiÓu t¹i ®ã çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt ®−îc ®Æt lμ kh«ng. §©y th−êng ®−îc ®Æt gi¸ trÞ Ýt nhÊt lμ 4A0, lín h¬n b¸n kÝnh trong. Víi çc ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn, gi¸ trÞ nμy b»ng mét nöa chiÒu nhá nhÊt cña hép tuÇn hoμn.

Inner radius ChØ ®Ó bËt giíi h¹n, ®©y lμ kho¶ng çch nhá nhÊt gi÷a çc nguyªn tö ®èi víi çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt hoμn toμn. Víi çc ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn, gi¸ trÞ nμy lμ 4A0, bÐ h¬n mét nöa chiÒu nhá nhÊt cña hép tuÇn hoμn hoÆc cã gi¸ trÞ cùc tiÓu lμ kh«ng.

Chó ý: Çc giíi h¹n ®−îc thiÕt lËp sÏ trë vÒ gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh khi ta thiÕt lËp mét hÖ ph©n tö míi trªn mμn lμm viÖc.

Çc thμnh phÇn tr−êng lùc

Sö dông thμnh phÇn tr−êng lùc ®Ó ®Æt çc thμnh phÇn cña truêng lùc MM+, AMBER, BIO+ vμ OPLS liªn quan ®Õn tÝnh to¸n cña ta. HyperChem l−u sù thiÕt lËp çc thμnh phÇn nμy, ¸p dông cho tÊt c¶ çc tr−êng lùc, trong Registry vμ sö dông chóng cho çc phÇn HyperChem míi.


133

Bond Thμnh phÇn bao hμm trong tÊt c¶ çc sè h¹ng

tr−êng lùc kÕt hîp víi sù c¨ng liªn kÕt. Víi MM+ ®©y lμ sè h¹ng bao hμm sè h¹ng c¨ng bËc ba vμ sè h¹ng c¨ng b×nh th−êng.

Angle Thμnh phÇn nμy bao hμm tÊt c¶ çc sè h¹ng tr−êng lùc kÕt hîp víi sù uèn gãc liªn kÕt. Víi MM+ ®©y lμ sè h¹ng bao hμm sè h¹ng uèn-c¨ng ngang vμ uèn mÆt ph¼ng ngoμi còng nh− sè h¹ng uèn th«ng th−êng. Víi BIO+ (Charmm) nã bao hμm sè h¹ng Urey-Bradley còng nh− sè h¹ng uèn th«ng th−êng.

Torsion Bao hμm tÊt c¶ çc sè h¹ng vÆn, .v.v. sù xo¾n thÝch hîp vμ kh«ng thÝch hîp.

Non-Bonded Bao hμm tÊt c¶ çc sè h¹ng kiÓu 6-12 van der Waals gi÷a çc nguyªn tö kh«ng liªn kÕt.

Electrosstatic Bao hμm tÊt c¶ çc t−¬ng t¸c culomb vμ l−ìng cùc (MM+).

Hydrogen-Bonded Bao hμm bÊt kú sè h¹ng liªn kÕt hydro nh− sù bao hμm trong çc phiªn b¶n tr−íc cña Amber vμ Charmm.

Dùng vμ kh¶o s¸t cÊu tróc 3D

B¹n ®· s½n sμng ®Ó x©y dùng cÊu tróc 3D cho alanin vμ quan s¸t h×nh d¸ng cña nã.

§Ó x©y dùng vμ ®Þnh h−íng cÊu tróc ta lμm nh− sau 1. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô

®Ó thùc hiÖn dùng cÊu tróc theo tr×nh x©y dùng. HyperChem x©y dùng vμ biÓu diÔn gÉn ®óng bËc nhÊt cho ion l−ìng tÝnh alanin.

2. Quay vμ chuyÓn cÊu tróc ®Õn khi h×nh d¸ng cña nã tr«ng nh− sau:


134

CÊu tróc cña tr×nh x©y dùng chØ lμ cÊu tróc gÇn ®óng cña ion alanin. 3. Më hép tho¹i Labels tõ Display menu vμ chän Chirality (tÝnh kh«ng ®èi

xøng g−¬ng) cho c¸c nguyªn tö. NÕu cacbon trung t©m ®−îc g¸n nh·n lμ R chø kh«ng ph¶i lμ S, ta h·y nhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ, nhÊn phÝm Shift vμ nhÊp tr¸i chuét vμo cacbon trung t©m.

Ta còng cã thÓ sö dông nhÊn phÝm Shift vμ nhÊp tr¸i chuét ®Ó quay hai nguyªn tö bªn c¹nh, theo ®ã thay ®æi tÝnh ®èi xøng g−¬ng cña ph©n tö.

4. §æi kiÓu nh·n cña c¸c nguyªn tö trë l¹i d¹ng Symbol vμ nhÊp tr¸i chuét bËt l¹i c«ng cô lùa chän.

5. L−u cÊu tróc víi tªn lμ alaz.hin

§Ó ®o thuéc tÝnh cÊu tróc cña ph©n tö ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp tr¸i chuét vμo nguyªn tö oxi gi÷ vμ rª chuét ®Õn nguyªn tö oxi cßn

l¹i Tr×nh x©y dùng dùng gãc O-C’-O lμ 1200.

3. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng ®Ó bá lùa chän. 4. NhÊp tr¸i chuét vμo nguyªn tö oxi gi÷ vμ rª ®Õn nguyªn tö nit¬ råi nh¶

chuét.


135

Gãc vÆn O-C’-Cα-N lμ � 600 hoÆc �1200, tuú thuéc vμo thø tù mμ ta sö dông ®Ó vÏ c¸c nguyªn tö trong cÊu tróc.

5. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn trang lμm viÖc ®Ó lo¹i bá c¸c lùa chän gãc.

§Ó biÓu diÔn kiÓu nguyªn tö MBER ta lμm nh− sau: 1. Më hép tho¹i Labels trong Display menu vμ kiÓu nh·nh lμ Type.

Thùc hiÖn tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n cho ph©n tö

B©y giê ta thùc hiªn tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n ®Ó tÝnh n¨ng l−îng vμ gradient cho ph©n tö.


136

§Ó tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét chän Single Point trong Compute menu.

Sau mét lóc tÝnh to¸n hoμn thμnh dßng hiÖn tr¹ng xuÊt hiÖn kÕt qu¶ n¨ng l−îng vμ gradient tÝnh to¸n ®−îc.

Tèi −u ho¸ cÊu tróc ph©n tö c« lËp

Gi¸ trÞ n¨ng l−îng vμ gradient lín cho biÕt r»ng cÊu tróc cña tr×nh x©y dùng kh¸ xa cÊu tróc tèi −u. Søc c¨ng chñ yÕu phô thuéc vμo kho¶ng çch cña liªn kÕt C-N vμ C-O.

§Ó tèi −u ho¸ cÊu tróc ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Geometry Optimization trong Compute menu. Hép tho¹i lùa chän tèi −u h×nh häc xuÊt hiÖn

2. NhËp çc gi¸ trÞ nh− trong hép tho¹i trªn vμ nhÊp OK ®Ó thùc hiÖn tÝnh

to¸n. Sau mét lóc, tèi −u ho¸ hoμn thμnh. Trªn dßng hiÖn tr¹ng xuÊt hiÖn kÕt qu¶ vÒ n¨ng l−îng vμ gradient tÝnh to¸n ®−îc.

3. Khi tèi −u hoμn thμnh, tiÕn hμnh ®o gãc O-C’-O vμ gãc vÆn O-C’-Cα-N: Gãc O-C’-O = 123.90. Gãc O-C’-Cα-N = -510 vμ 990. Më l¹i cÊu tróc ch−a ®−îc tèi −u cã gãc O-C’-O lμ 1200 vμ gãc O-C’-Cα-N lμ ± 600 vμ ± 1200. Cuèi cïng trong bμi nμy ta sö dông gãc O-C’-Cα-N ®Ó biÓu diÔn çc tÝnh n¨ng cña ®éng lùc häc ph©n tö cña HyperChem, v× thÕ h·y l−u gãc nμy.

• NhÊp tr¸i, gi÷ vμ rª ®Ó chän gãc vÆn O-C’-Cα-N. • NhÊp tr¸i chuét chän Name Selection trong Select menu. • TÝch chän Other, nhËp tªn ncco råi nhÊp OK ®Ó chän.


137

4. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng ®Ó bá tÊt c¶ c¸c lùa chän. L−u cÊu tróc

Ta nªn l−u cÊu tróc alanin c« lËp ®· tèi −u, nh− thÕ ta cã thÓ ®em so s¸nh nã víi cÊu tróc trong dung m«i mμ ta sÏ t¹o ra ë bμi tiÕp theo. L−u cÊu tróc 1. NhÊp vμo Save trong File menu hoÆc nhÊp ®ång thêi hai phÝm Ctrl vμ S trªn bμn phÝm. Hép tho¹i xuÊt hiÖn.

2. §¸nh tªn ala-gas vμo môc File name. 3. Chän ®u«i HIN trong môc Save as Type. 4. NhÊp tr¸i chuét vμo phÇn ghi chó vμ ®¸nh chó thÝch nh− sau:

5. NhÊp OK ®Ó chän.

Bμi thùc hμnh 2: Solvat ho¸ hÖ ph©n tö


138

HyperChem cho phÐp ta ®Æt hÖ ph©n tö trong mét hép tuÇn hoμn cña çc ph©n tö n−íc ®Ó m« pháng t¸c ®éng trong dung m«i n−íc nh− ë trong mét hÖ sinh häc. Trong bμi nμy ta solvat ho¸ ion l−ìng tÝnh alanin t¹o ë bμi 1. Tr−íc khi tiÕp tôc, h·y lμm theo çc b−íc sau 1. NhÊp tr¸i chuét chän none vμ chän Labels trong Display menu vμ ®Æt

none, nhÊp OK ®Ó chän. 2. NhÊp trr¸i chuét chän Periodic Box trong Setup menu ®Ó më hép tho¹i

lùa chän.

Smallest box enclosing solute

ChØ cã chøc n¨ng th«ng tin. X, Y, Z cho ta biÕt kÝch cì hép nhá nhÊt ta cã thÓ bao quanh hÖ ph©n tö (chÊt tan). Hép tho¹i cã kÝch cì cùc tiÓu nμy kh«ng thÓ ®iÒu tiÕt sè ph©n tö n−íc trong hÖ vμ nã chØ cã ý nghÜa tham kh¶o.

Periodic box size KÝch cì çc chiÒu cña hép. Ta cã thÓ ®Æt l¹i theo ý muèn.

Maximum number of Water molecules

ChØ cã ý nghÜa th«ng tin. Nã cho biÕt sè ph©n tö n−íc tèi ®a trong hép.

Minimum distance between solvent and solute atoms

Kho¶ng çch cùc tiÓu gi÷a çc ph©n tö dung m«i vμ chÊt tan. NgÇm ®Þnh lμ 2.3A0. Cã thÓ ®Æt l¹i tõ 1-5A0.

§Æt ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn

§Ó solvat ho¸ mét hÖ b»ng HyperChem ta sö dông mét h×nh ch÷ nhËt hoÆc h×nh lËp ph−¬ng chøa çc ph©n tö n−íc ë tr¹ng th¸i c©n b»ng. Ta x¸c ®Þnh çc chiÒu cña hép, ®Æt chÊt tan vμo t©m vμ x¸c ®Þnh kho¶ng çch cùc tiÓu


139

gi÷a çc nguyªn tö dung m«i vμ chÊt tan. HyperChem sÏ lo¹i bá tÊt c¶ çc ph©n tö n−íc ®Õn gÇn ph©n tö chÊt tan h¬n kho¶ng çch lý thuyÕt.

X¸c ®Þnh kÝch cì hép tuÇn hoμn

Cã nhiÒu yÕu tè ®Ó xem xÐt khi ta x¸c ®Þnh kÝch cì cña hép tuÇn hoμn. vÝ dô, nã ph¶i lín h¬n hép nhá nhÊt chøa ®−îc chÊt tan hiÖn ra trong hép tho¹i lùa chän. KÝch cì cña hép Ýt nhÊt gÊp hai lÇn kÝch cì cña chÊt tan lín nhÊt tr¸nh sù t−¬ng t¸c gi÷a chÊt tan-chÊt tan khi sö dông çc ng−ìng giíi h¹n ngÇm ®Þnh. T−¬ng t¸c gi÷a chÊt tan-chÊt tan cã thÓ còng ®−îc tr¸nh ®èi víi hép nhá h¬n b»ng çch lμm nhá b¸n kÝnh ng−ìng sau khi solvat ho¸( v× thÕ kÝch cì chÊt tan lín nhÊt bao giê còng bÐ h¬n kÝch cì cña hép nhá nhÊt). §é lín lín nhÊt cña c¹nh h×nh lËp ph−¬ng lμ 56.10408A0, do ®ã ta kh«ng thÓ ®Æt kÝch th−íc çc c¹nh cña hép bªn ngoμi gi¸ trÞ nhá nhÊt vμ lín nhÊt trong hép tho¹i lùa chän. Chän kÝch cì hép 1. LÊy kÝch th−íc hép theo çc chiÒu lμ 12.0, 10.0 vμ 12.0 A0, nh− tr×nh bμy

trong minh ho¹ sau:


§iÒu nμy cã nghÜa la ®· ®Æt cÊu tróc vμo t©m cña hép bao quanh bëi 40 ph©n tö n−íc.

BiÓu diÔn hÖ solvat hãa

1. NhÊp tr¸i chuét chän Rendering trong Display menu. 2. Chän Sticks, më phÇn lùa chän Sticks tÝch chän Perspective (phèi c¶nh)

råi nhÊp OK ®Ó chän. 3. NhÊp tr¸i chuét chän Molecules trong Select menu. 4. Chän vμo liªn kÕt hay mét nguyªn tö bÊt kú thuéc ph©n tö alanin, quay hÖ

cho ®Õn khi nh×n ®−îc nh− sau:


140

§iÒu chØnh çc giíi h¹n vμ lùa chän chÊt ®iÖn m«i

Khi ta sö dông ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn, ta cÇn kiÓm tra çc lùa chän ®èi víi çc giíi h¹n vμ chÊt ®iÖn m«i trong hép tho¹i lùa chän tr−êng lùc. §Ó kiÓm tra lùa chän ng−ìng vμ chÊt ®iÖn m«i ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét chän Molecular Mechanics trong Setup menu. 2. Chän Options ®Ó më hép tho¹i lùa chän thªm cho tr−êng lùc. 3. Nh×n vμo môc lùa chän Cutoff (ng−ìng, giíi h¹n) ë bªn ph¶i hép tho¹i.

Khi ta chän çc lùa chän trong hép tho¹i, HyperChem tù ®éng thay ®æi çc lùa chän cho çc ng−ìng ®Ó ta lùa chän chÝnh x¸c ng−ìng bªn trong vμ bªn ngoμi cho hÖ ®−îc solvat ho¸. Ng−ìng ngoμi ®−îc ®Æt b»ng mét nöa kÝch th−íc hép nhá nhÊt, ng−ìng trong ®Æt bÐ h¬n 4A0 §Ó b¶o ®¶m kh«ng cã ®iÓm kh«ng liªn tôc trong mÆt thÕ. 4. B©y giê nh×n vμo lùa chän Dielectric (chÊt ®iÖn m«i), trªn ®Ønh cña hép

tho¹i Khi ta sö dông dung m«i râ rμng, ta nªn sö dông h»ng sè ®iÖn m«i.

5. Chän Constant (h»ng sè) thay v× Distance dependent (phô thuéc kho¶ng çch). Chý ý: H»ng sè ®iÖn m«i kh«ng tù ®éng thay ®æi bëi v× khi ®Æt míi nã ®· ®−îc l−u vμo trong file Chem.ini.


141

6. NhÊp OK ®Ó ®ãng lÇn l−ît çc hép tho¹i. Tèi −u ho¸ ph©n tö ®−îc solvat ho¸

TiÕp theo ®©y ta thùc hiÖn tèi −u hÖ solvat ho¸ sö dông ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn. Bμi tr−íc ph©n tö alanin ®· ®−îc tèi −u h×nh häc ë d¹ng c« lËp. Trong phÇn nμy ta thùc hiÖn tèi −u ho¸ d−íi ¶nh h−ëng cña dung m«i.

§Ó tèi −u ph©n tö trong dung m«i ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng ®Ó lo¹i bá lùa chän tr−íc ®ã. 3. NhÊp tr¸i chuét chän Geometry Optimization trong Compute menu.

Hép tho¹i lùa chän tèi −u h×nh häc theo ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö xuÊt hiÖn.

4. NhÊp OK ®Ó b¾t ®Çu tèi −u ho¸ ph©n tö alanin ®· solvat ho¸, kÓ c¶ çc ph©n tö n−íc. TÝnh to¸n thùc hiÖn trong mét vμi phót.

5. Khi tÝnh to¸n hoμn thμnh, çc gi¸ trÞ tÝnh ®−îc xuÊt hiÖn trªn dßng hiÖn tr¹ng.

6. L−u cÊu tróc víi tªn lμ ala-liq.hin.

Bμi thùc hμnh 3: Sö dông sù chång chÊt çc ph©n tö

HÖ ®ang biÓu diÔn lμ hÖ cã cÊu tróc ®−îc cùc tiÓu ho¸ cña ion l−ìng tÝnh alanin trong n−íc. Ta sÏ dïng nã ®Ó so s¸nh víi cÊu tróc c« lËp. Thay v× so s¸nh çc ph©n tö b»ng çch ®o thuéc tÝnh cÊu tróc cña tõng ph©n tö, ta sö dông tÝnh n¨ng chång chÊt cña HyperChem ®Ó so s¸nh mét çch trùc quan hai cÊu tróc b»ng viÖc chång chÊt çc ph©n tö lªn nhau.

Xo¸ çc ph©n tö n−íc Tr−íc khi tiÕn hμnh chång chÊt, ta cÇn xo¸ çc ph©n tö n−íc trong hÖ. §Ó xo¸ çc ph©n tö n−íc ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Molecules trong Select menu. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo alanin.

Ph©n tö alanin sÏ ®−îc chän.


142

4. NhÊp tr¸i chuét chän Complement Selection trong Select menu Thao t¸c nμy gióp chØ chän c¸c ph©n tö n−íc.

5. NhÊp tr¸i chuét chän Clear trong Edit menu. 6. NÕu hép tho¹i xuÊt hiÖn hái ta cã muèn xo¸ c¸c nguyªn tö ®· chän

kh«ng, nhÊp Yes.

7. NhÊp tr¸i chuét bá tÝch Show Periodic box trong Display menu ®Ó mμn h×nh chØ cßn biÓu diÔn ph©n tö alanin.

8. L−u kÕt qu¶ thùc hiÖn vμo file tªn lμ ala-sol.hin. Hîp nhÊt hai hÖ

B−íc tiÕp theo lμ hîp nhÊt hÖ nμy víi hÖ c« lËp. Tr−íc khi hîp nhÊt hai hÖ, ta nªn chän hÖ hiÖn t¹i ®Ó ta cã thÓ ph©n biÖt nã trªn mμn h×nh sau khi hîp nhÊt.

§Ó hîp nhÊt hai hÖ ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän alanin. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Name Selection trong Select menu, vμo môc Other

vμ l−u víi tªn solvated (®· solvat). Thùc hiÖn ®iÒu nμy ®Ó tiÖn lîi cho ta biÓu diÔn l¹i nã vÒ sau.


143

3. NhÊp tr¸i chuét chän Merge trong File menu, hép tho¹i më file xuÊt hiÖn, nhÊp më ala-gas.hin ®· l−u lÇn tr−íc. C¶ hai cÊu tróc ®éc lËp vμ cÊu tróc ®−îc solvat ho¸ b©y giê tr«ng nh− trªn mμn h×nh. CÊu tróc ®−îc solvat ho¸ vÉn cßn ®−îc chän nªn s¸ng h¬n.

Chång chÊt cho phÐp ta kÕt hîp hÖ hiÖn t¹i víi hÖ kh¸c ®· ®−îc l−u tr−íc ®ã. HÖ kÕt hîp trë thμnh hÖ ®ang lμm viÖc trªn mμn h×nh.

4. NÕu cÇn thiÕt, sö dông c«ng cô dÞch chuyÓn (Translation tool) ®Ó dÞch chuyÓn ®Ó quan s¸t cho râ.

- NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô dÞch chuyÓn trªn thanh c«ng cô. - NhÊp ph¶i chuét gi÷ vμ rª, phÇn lùa chän sÏ dÞch chuyÓn theo chiÒu

rª chuét. 5. NhÊp tr¸i chuét chän Color trong Display menu, hép tho¹i lùa chän më

ra, chän Yellow råi nhÊp OK. Mμu cña phÇn lùa chän sÏ biÓu diÔn lμ mμu vμng nÕu ta bá lùa chän ®i. Nh−ng chóng ta khoan h·y bá lùa chän.

6. NÕu muèn chän hÖ c« lËp th× nhÊp tr¸i chuét chän Complement Selection trong Select menu. HÖ ®−îc solvat ho¸ sÏ bÞ bá lùa chän cßn hÖ c« lËp ®−îc chän.

7. Chän mμu cho hÖ c« lËp lμ mμu tÝa (violet). 8. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng ®Ó bá lùa chän. 9. Chän Labels lμ symbol cho c¶ hÖ.

Chång chÊt çc ph©n tö

Khi mét hÖ cã Ýt nhÊt hai ph©n tö, nh− trong vÝ dô nμy, HyperChem cã thÓ chång chÊt çc ph©n tö. Sù chång chÊt dùa trªn sù lùa chän ba nguyªn tö kh«ng th¼ng hμng trong mçi ph©n tö. §Ó b¾t ®Çu, ®Çu tiªn chän çc nguyªn tö trong mçi ph©n tö trïng khíp nhau. TiÕp theo, gi÷a çc liªn kÕt


144

lùa chän c¸c nguyªn tö ®Çu tiªn vμ thø hai ë mçi ph©n tö ph¶i th¼ng hμng. Cuèi cïng, lùa chän nguyªn tö thø ba ë mçi ph©n tö ph¶i ®Æt trªn cïng mÆt ph¼ng. §Ó thùc hiÖn chång chÊt ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét chän c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Atoms vμ tÝch chän Multiple Selections trong

Select menu. 3. NhÊp tr¸i chuét vμ rª chän gãc liªn kÕt N-Cα-C’ ë mçi ph©n tö. Ta cã

thÓ quay c¸c cÊu tróc ®Ó nh×n ®−îc nh− sau

4. NhÊp tr¸i chuét chän Overlay (phñ) trong Display menu. 5. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng ®Ó lo¹i bá lùa chän. 6. NhÊp phÝm Spacebar trªn bμn phÝm ®Ó ®−a cÊu tróc ®· chång chÊt vμo

t©m mμn lμm viÖc. HÖ lóc nμy sÏ tr«ng nh− sau:


145

7. L−u kÕt qu¶ lμm viÖc vμo file víi tªn lμ ala-sup.hin.

Çc ph©n tö hÇu nh− trïng khÝt vμo nhau.

Bμi thùc hμnh 4: Tèi −u m« pháng

M« pháng ®éng lùc häc ph©n tö kh¶o s¸t kh«ng gian pha (vïng x¸c ®Þnh theo vÞ trÝ vμ tèc ®é cña nguyªn tö) b»ng çch gi¶i çc ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng Newton. Kh«ng nh− tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n vμ tèi −u h×nh häc, ®éng lùc häc ph©n tö tÝnh to¸n çc chuyÓn ®éng nhiÖt. Çc ph©n tö cã thÓ cã ®ñ nhiÖt n¨ng ®Ó v−ît qua hμng rμo thÕ. TÝnh to¸n ®éng lùc häc ph©n tö cung cÊp cho ta çc th«ng tin vÒ çc cÊu h×nh cã thÓ cã, çc thuéc tÝnh ®éng lùc häc vμ ho¹t ®éng ®éng lùc cña çc ph©n tö. Trong bμi nμy ta sö dông ®éng lùc häc tèi øu hÖ nh»m thu ®−îc n−íc cã cùc tiÓu n¨ng l−îng thÊp h¬n. §Çu tiªn ta ph¶i më l¹i hÖ ion l−ìng tÝnh alanin ®· ®−îc solvat ho¸ ®Ó thùc hiÖn ®éng lùc häc ph©n tö víi nã.

§Ó më l¹i hÖ ®· ®−îc solvat ho¸ ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Open trong File menu. 2. Chän më file ala-liq trong hép tho¹i Open. 3. NÕu cÇn thiÕt nhÊp tr¸i chuét tÝch bËt l¹i Show Periodic Box trong Display

menu ®Ó biÓu diÔn hép tuÇn hoμn gióp ta x¸c ®Þnh dÔ dμng h¬n. 4. NÕu cÇn thiÕt chän l¹i labels lμ none ®Ó dÔ nh×n.

§Æt m« pháng ®éng lùc häc 1. NhÊp tr¸i chuét chän Molecular Dinamics trong Compute menu.


146

Hép tho¹i lùa chän ®éng lùc häc ph©n tö xuÊt hiÖn cho phÐp ta ®Æt c¸c lùa chän cho tÝnh to¸n ®éng lùc häc ph©n tö Ch¹y tÝnh ®éng lùc häc ph©n tö cã ba giai ®o¹n lùa chän: nung nãng, ch¹y vμ thêi gian lμm l¹nh. Giai ®o¹n ®Çu tiªn xuÊt hiÖn ë giai ®o¹n m« pháng thêi gian gia nhiÖt, sö dông nhiÖt ®é b¾t ®Çu ®Ó ®Æt vËn tèc khëi ®Çu theo tû lÖ víi vËn tèc ë nhiÖt ®é t¨ng lªn ®Õn nhiÖt m« pháng. Giai ®o¹n gi÷a, vËn tèc ®−îc thay ®æi chØ khi nÕu h»ng sè nhiÖt ®é ®−îc chän. Giai ®o¹n cuèi cïng xuÊt hiÖn qua giai ®o¹n m« pháng thêi gian lμm l¹nh víi sù thay ®æi vËn tèc tõ nhiÖt ®é t¨ng thªm ®Õn nhiÖt ®é cuèi cïng.

2. §Æt Heat time (thêi gian gia nhiÖt) lμ 0.1 pico gi©y. 3. §Æt Temperature step (b−íc nh¶y nhiÖt) lμ 30K.

Bëi v× gradient lμ rÊt nhá lóc hÖ khëi ®Çu, mét thêi gian gia nhiÖt ng¾n 0.1 pico gi©y dïng ®Ó t¨ng nhiÖt ®é tõ 100K ®Õn nhiÖt m« pháng lμ 300K t¨ng theo b−íc nh¶y nhiÖt lμ 30K.

4. §Æt thêi gian ch¹y lμ 0.5 pico gi©y. NhiÖt ®é ®−îc sö dông ë ®©y ®Ó ®Æt vËn tèc nguyªn tö khëi ®Çu hoÆc ®Ó ®iÒu chØnh vËn tèc nguyªn tö. §éng n¨ng nμy cã thÓ ®−îc biÕn ®æi thμnh thÕ n¨ng trong qu¸ tr×nh m« pháng, nguyªn nh©n do nhiÖt ®é tÝnh to¸n ®−îc lμ gi¶m xuèng. NÕu nhiÖt ®é cuèi cïng t¨ng lªn (nh− ë trong vÝ dô nμy), ®ã cã nghÜa lμ thÕ n¨ng ®ang chuyÓn thμnh ®éng n¨ng khi hÖ chuyÓn vÒ cÊu h×nh æn ®Þnh h¬n.

5. Thùc hiÖn ®Ó ch¾c ch¾n lμ ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn ë tr¹ng th¸i bËt. Lùa chän nμy ®−îc HyperChem tù ®éng bËt khi ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn ®−îc sö dông, nh−ng nã cã thÓ bÞ g¹t ra nÕu ta ®Æt In vacuo trong môc Option.

6. §Æt Step size (kÝch cì b−íc) lμ 0.0005 pico gi©y. 7. §Æt Data Collection period (giai ®o¹n lùa chän d÷ liÖu) lμ 4.

§iÒu nμy gióp cho qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®−îc nhanh h¬n. 8. Bá tÝch ë Constant Temperature ®Ó t¾t nhiÖt ®é kh«ng ®æi. 9. §Æt c¸c ®iÒu kiÖn nh− ë trong hép tho¹i sau


147

Times La kÝch cì thêi gian cho qu¸ tr×nh m« pháng ®éng lùc häc vμ ®éng lùc häc Langevin. Víi Monte Carlo, lμ sè b−íc trong mçi pha, vμ sù chuyÓn ®éng cùc ®¹i cña nguyªn tö trong mçi b−íc. Giai ®o¹n b¾t ®Çu vμ kÕt thóc ®Òu ë cïng mét nhiÖt ®é.

Lùa chän cho ®éng lùc häc ph©n tö (Molecular Dynamics ) vμ ®éng lùc häc Langevin (Langevin Dinamics).

Heat time Thêi gian tÝnh b»ng poco gi©y (ps) cho qu¸ tr×nh chuyÓn nhiÖt ®é tõ lóc b¾t ®Çu ®Õn nhiÖt m« pháng. Gi¸ trÞ nªn thay ®æi tõ 0 ®Õn 10 ps

Run time Thêi gian theo pico gi©y ®Ó gi÷ hÖ ë nhiÖt ®é m« pháng. Thay ®æi tõ 0 ®Õn 103 ps.

Cool time Thêi gian chuyÓn nhiÖt tõ nhiÖt m« pháng ®Õn nhiÖt cuèi cïng. Thay ®æi tõ 0 ®Õn 10 ps.

Step size Kho¶ng thêi gian gi÷a çc gi¸ trÞ cña n¨ng l−îng toμn phÇn vμ nhiÖt ®é cña hÖ. Thay ®æi tõ 10-4 ®Õn 10-3 ps, vμ lín h¬n 0.

§Æt cho Monte Carlo: Heat Sè b−íc ®Ó tõ nhiÖt khëi ®Çu ®Õn nhiÖt m« pháng.

Run steps Sè b−íc thùc hiÖn tÝnh to¸n ë nhiÖt ®é m« pháng. Cool Sè b−íc ®Ó chuyÓn nhiÖt m« pháng vÒ nhiÖt cuèi cïng.

Max delta §©y lμ kho¶ng çch cùc ®¹i (A0) mμ bÊt kú nguyªn tö nμo trong hÖ sÏ di chuyÓn trong mçi b−íc theo tÝnh to¸n. thay ®æi tõ 0.01 ®Õn 0.1 A0. NgÇm ®Þnh lμ 0.05A0.

Temperature Çc møc nhiÖt m« pháng. Trong qu¸ tr×nh nung nãng vμ lμm l¹nh, HyperChem ®Æt nhiÖt ®é b»ng çch ®iÒu chØnh ®Þnh kú çc vËn tèc. Trong qu¸ tr×nh ch¹y víi nhiÖt ®é kh«ng ®æi, HyperChem ®iÒu chØnh vËn tèc ë mçi b−íc thêi gian. NÕu h»ng sè nhiÖt kh«ng tÝch, sù


148

hiÖu chØnh xuÊt hiÖn mét lÇn ë lóc b¾t ®Çu m« pháng. Starting

temperature NÕu thêi gian gia nhiÖt lín h¬n kh«ng, vËn tèc ban ®Çu cña nguyªn tö ®−îc hiÖu chØnh ®Õn nhiÖt ®é nμy. gi¸ trÞ thay ®æi tõ 0 ®Õn 300 K.

Simulation temperature

T¹i ®iÓm khëi ®Çu thêi gian ch¹y, vËn tèc nguyªn tö ®−îc hiÖu chØnh ®Õn nhiÖt ®é nμy. nÕu ta muèn nung nãng lóc ®Çu trong qu¸ tr×nh m« pháng, nhiÖt ®é nμy cÇn lín h¬n nhiÖt khëi ®Çu. Gi¸ trÞ thay ®æi tõ 0 ®Õn 300K.

Final temperature

NÕu thêi gian lμm l¹nh lín h¬n kh«ng, vËn tèc nguyªn tö ®−îc hiÖu chØnh ®Õn gÇn nhiÖt ®é nμy ë ®iÓm kÕt thóc cña thêi gian lμm l¹nh. NÕu ta muèn,

Temperature step

ë ®©y dïng ®Ó ®Æt kÝch cì b−íc nh¶y, theo K, cho qu¸ tr×nh nung nãng vμ lμm l¹nh. Gi¸ trÞ thay ®æi trong kho¶ng 0 ®Õn 100K.

Options In vacuo TÝch chän ®Ó kh«ng tÝnh ®Õn ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn

®· ®Æt trong tÝnh to¸n. Ta chØ chän In vacuo (trong ch©n kh«ng) nÕu hÖ cã ®Æt hép tuÇn hoμn, nÕu kh«ng th× HyperChem ®· ngÇm ®Þnh s½n cho ta.

Periodic boudary

conditions

TÝch chän phÇn nμy ®Ó bao gåm c¶ çc ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn vμo trong tÝnh to¸n. Víi ®iÒu kiÖn hÖ ph¶i ®−îc ®Æt hép tuÇn hoμn ta míi cã thÓ ®Æt lùa chän nμy ®−îc.

Constant temperature

Dïng ®Ó ®iÒu chØnh nhiÖt cña hÖ ph©n tö h−íng vÒ nhiÖt m« pháng, chØ ¸p dông trong qu¸ tr×nh ch¹y m« pháng (Run time). §iÒu nμy t¹o ra ®iÒu kiÖn kh«ng c©n b»ng; qu¸ tr×nh m« pháng hiÖu chØnh vËn tèc nguyªn tö ®Ó ®iÒu chØnh nhiÖt ®é.

Bath relaxation

H»ng sè thêi gian dïng cho qu¸ tr×nh hiÖu chØnh nhiÖt ®é trong qu¸ tr×nh ch¹y. gi¸ trÞ nμy ¶nh h−ëng ®Õn c−êng ®é hiÖu chØnh. Çc gi¸ trÞ h»ng t−¬ng tù nh− Step size (kÝch cì b−íc nh¶y) gióp cho qu¸ tr×nh hiÖu chØnh tèt h¬n, nh−ng lμm cho hÖ xa khái c©n b»ng h¬n. Thêi gian lín nªn ®Æt cho qu¸ tr×nh hiÖu chØnh nhá, nh−ng th−êng dïng gi¸ trÞ nh»m chèng l¹i çc sai sè lμm trßn tÝch tô trong qu¸ tr×nh m« pháng l©u. gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh lμ 0.1 ps.

Random seed Sè nμy lμ ®iÓm khëi ®Çu cho qu¸ tr×nh t¹o ra sè ngÉu nhiªn sö dông ®Ó m« pháng. Nã ®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh vËn tèc khëi ®Çu cho çc nguyªn tö trong qu¸


149

tr×nh tÝnh to¸n ®éng lùc häc ph©n tö. Friction

coeficient Lùa chän nμy dïng cho ®éng lùc häc Langevin. Nã m« t¶ hÖ sè ma s¸t sö dông cho viÖc m« pháng t−¬ng t¸c cña dung m«i. Gi¸ trÞ lÊy ®−îc tõ 0 ®Õn v« cïng.

Data collection period

§©y lμ tÇn sè, theo çc b−íc thêi gian, qu¸ tr×nh m« pháng ®−a gi¸ trÞ tÝnh to¸n ®−îc vμo HyperChem . Cã thÓ ®Æt tõ 1 ®Õn 32,767.

Screen refresh period

§©y lμ tÇn sè, theo çc b−íc d÷ liÖu, biÓu diÔn kÕt qu¶ tÝnh to¸n lªn mμn lμm viÖc. §Æt ®−îc gi¸ trÞ tõ 1 ®Õn 32,767.

Playback TÝch chän phÇn nμy ®Ó qu¸ tr×nh m« pháng l−u vμo mét file HIN çc ¶nh chôp nhanh (SNP). NÕu muèn Playback l¹i hÖ ph©n tö tõ file HIN ta ph¶i ë trªn mμ lμm viÖc. NÕu tÝch Playback, th× chØ cã giai ®o¹n tËp hîp d÷ liÖu, lμm míi mμn h×nh, chôp ¶nh nhanh vμ tÝnh trung b×nh lμ cã gi¸ trÞ. NhÊp tr¸i chuét vμo Snapshots ®Ó xem hép tho¹i biÓu diÔn l¹i ®éng lùc häc ph©n tö. NhÊp vμo Averages ®Ó tÝnh trung b×nh hoÆc vÏ biÓu ®å çc gi¸ trÞ trong qu¸ tr×nh biÓu diÔn l¹i.

Restart NÕu Restart ®−îc tÝch chän, tÝnh to¸n thiÕt lËp vËn tèc ban ®Çu cña nguyªn tö cho çc gi¸ trÞ ®−îc x¸c ®Þnh tr−íc ®ã.

Snapshots NÕu Playback kh«ng tÝch, khi chän, nót nμy sÏ biÓu diÔn hép tho¹i chôp ¶nh nhanh ®éng lùc häc ph©n tö. NÕu Playback tÝch chän, Snapshots biÓu diÔn hép tho¹i Playback ®éng lùc häc ph©n tö.

Averages BiÓu diÔn hép tho¹i tÝnh trung b×nh ®éng lùc häc ph©n tö, v× thÕ ta cã thÓ tÝnh trung b×nh vμ vÏ biÓu ®å kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®−îc. Dïng hép tho¹i nμy sau khi tÝnh to¸n hoÆc ch¹y l¹i snapshots file. TÝnh trung b×nh chØ cã gi¸ trÞ cho ®éng lùc häc ph©n tö. BiÓu ®å xuÊt hiÖn trong hép tho¹i kÕt qu¶ ®éng lùc häc ph©n tö.

Proceed B¾t ®Çu tiÕn hμnh ®éng lùc häc ph©n tö, Monte Carlo hay lμ biÓu diÔn l¹i Snapshot file.

§Æt biÓu diÔn l¹i ®éng lùc häc


150

B−íc tiÕp theo ta sÏ häc çch ®Æt ®Ó biÓu diÔn l¹i ®éng lùc häc. BiÓu diÔn l¹i ®éng lùc häc ph©n tö lμ thÝch hîp bëi v× nã l−u l¹i thêi gian m« pháng ®éng lùc kh«ng nhá tr−íc ®ã ®Ó ta ph©n tÝch sau nμy.

§éng lùc häc ph©n tö m« pháng diÔn biÕn cña mét hÖ theo thêi gian, cho ta biÕt ®−îc vËn tèc vμ vÞ trÝ cña çc nguyªn tö (quü ®¹o cña nã). Çc tÝnh to¸n nμy cã thÓ rÊt tèn thêi gian, vμ kÕt qu¶ cã ý nghÜa thèng kª, thêi gian m« pháng l©u phô thuéc vμo hμng ngh×n b−íc cÇn thiÕt.

Th−êng ta sÏ muèn l−u quü ®¹o tÝnh to¸n ®−îc ®Ó biÓu diÔn l¹i vÒ sau hoÆc ®Ó ph©n tÝch, h¬n lμ ph¶i lËp l¹i m« pháng.

§Æt biÓu diÔn l¹i ®éng lùc häc

1. NhÊp tr¸i chuét chän Snapshots (chôp ¶nh nhanh) ë ®¸y hép tho¹i lùa chän ®éng lùc häc ph©n tö (Molecular Dynamics Option). Hép tho¹i chôp ¶nh nhanh ®éng lùc häc ph©n tö xuÊt hiÖn (Molecular Dynamics Snapshots) cho phÐp ta ®¸nh tªn vμ ghi chó cÇn thiÕt vμo file.

2. §¸nh tªn ala-run ë môc File name. Mét file cã tªn ala-run.hin ®−îc l−u l¹i, ®ã lμ file HIN chøa ¶nh chôp nhanh. Mét file kh¸c, ala-run.snp, lμ mét file nhÞ nguyªn chøa ®ång thêi vËn tèc vμ to¹ ®é cña nguyªn tö.

3. §Æt ë môc Snap Shot period gi¸ trÞ 1. 4. NhÊp OK ®Ó trë vÒ hép tho¹i lùa chän ®éng lùc häc ph©n tö. 5. NhÊp Proceed ®Ó tiÕn hμnh ®éng lùc häc ph©n tö. Chó ý: Sau khi tiÕn hμnh ®éng lùc häc ph©n tö, nÕu muèn xem l¹i qu¸ tr×nh ®éng lùc häc ph©n tö ®· thùc hiÖn ta l¹i më hép tho¹i lùa chän Molecular Dinamics trong Compute menu. TÝch chän Playback, lóc nμy hép tho¹i lùa chän ®Ó biÓu diÔn l¹i ®éng lùc häc sÏ hiÖn ra. Ta chØ viÖc ®Æt nh÷ng lùa chän cÇn thiÕt vμ nhÊp Nót Proceed nh− tr−íc ®Ó xem biÓu diÔn l¹i qu¸ tr×nh ®éng lùc häc.


151

Trajectory PhÇn nμy cho ta nh÷ng th«ng tin vÒ file snapshot,

vμ cho phÐp ta x¸c ®Þnh biÓu diÔn l¹i tÊt c¶ hay chØ mét phÇn.

Snapshot file ChØ ®Ó biÓu diÔn file nguån. Bao gåm ®−êng dÉn. Step count ChØ ®Ó biÓu diÔn sè ¶nh chôp nhanh l−u trong qu¸

tr×nh m« pháng. Step side ChØ ®Ó biÓu diÔn kho¶ng thêi gian gi÷a çc ¶nh

chôp nhanh (theo ps). Start time Thêi gian trong qu¸ tr×nh m« pháng ®Ó b¾t ®Çu

biÓu diÔn l¹i. NhËp gi¸ trÞ tõ 0.000 (ngÇm ®Þnh) ®Õn End time.

End time Thêi gian trong qu¸ tr×nh m« pháng ®Ó kÕt thóc biÓu diÔn l¹i. NhËp sè tõ Start time ®Õn gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh (tæng thêi gian m« pháng).

AVI Movie PhÇn nμy cã çc lùa chän ®Ó t¹o ra mét phim AVI tõ çc ¶nh chôp nhanh. Cã thÓ xem tõ Multimedia player hay çc tr×nh øng dông t−¬ng thÝch kh¸c.

Create file NÕu lùa chän nμy ®−îc tÝch, mét AVI movie sÏ ®−îc t¹o ra.

Movie file §¸nh tªn file AVI ta muèn t¹o vμo « nμy. Frame rate §Æt tû lÖ h×nh ¶nh vμo ®©y.

§Æt tÝnh trung b×nh theo ®éng lùc häc ph©n tö

§éng lùc häc ph©n tö th−êng ®−îc sö dông ®Ó thu nh÷ng th«ng tin vÜ m« b»ng çch lÊy mÉu m« pháng lín qua mét thêi gian dμi. Nã còng h÷u dông


152

®Ó theo dâi sè l−îng h×nh häc vμ n¨ng l−îng trong qu¸ tr×nh m« pháng nh»m xem hÖ cã ®ñ æn ®Þnh cho viÖc lÊy mÉu cã gi¸ trÞ thèng kª hay kh«ng.

Chó ý: Khi b¾t ®Çu tÝnh hμm trung b×nh, HyperChem t¹o ra mét file víi phÇn ®u«i më réng lμ .csv trong th− môc lμm viÖc hiÖn t¹i. Tuy nhiªn, nÕu ta ®ang ®äc file snapshot tö CD, th− môc hiÖn t¹i ë trªn CD; ta kh«ng thÓ t¹o ra file nμy ®−îc. Ta cÇn copy file Snapshot vμo æ cøng cña m¸y.

§Æt tÝnh trung b×nh 1. NhÊp tr¸i chuét vμo Averages ë ®¸y hép tho¹i lùa chän ®éng lùc häc ph©n

tö ®Ó më hép tho¹i tÝnh trung b×nh ®éng lùc häc ph©n tö.

2. NhÊp tr¸i chuét vμo EKIN, EPOT, ETOT vμ ncco trong môc Selecton, sau

®ã nhÊp tr¸i chuét vμo nót Add ®Ó chuyÓn chóng vμo hép tho¹i Average only.

3. NhÊp tr¸i chuét chän EKIN, EPOT, ETOT vμ ncco trong môc Average

only, tiÕp theo nhÊp vμo nót Add ®Ó chuyÓn chóng vμo môc Avg. & graph.


153

§iÒu nμy gióp cho viÖc l−u dÔ dμng h¬n biÓu ®å n¨ng l−îng toμn phÇn, thÕ n¨ng, ®éng n¨ng vμ gãc vÆn vμo phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn. HyperChem t¹o ra mét file víi tªn lμ ala-run.csv (hoÆc chem.csv nÕu ta kh«ng ®Æt biÓu diÔn l¹i ®éng lùc häc), ghi l¹i nh÷ng con sè ®−îc tÝnh trung b×nh hÖ biÓu diÔn gióp ta ®äc ®−îc dÔ dμng b»ng biÓu ®å hoÆc ch−¬ng tr×nh b¶ng tÝnh ®Ó ph©n tÝch. Selection §©y lμ list çc lùa chän, cïng víi çc phÇn lùa chän

®−îc ®Æt tªn mμ HyperChem cã thÓ vÏ biÓu ®å vμ tÝnh trung b×nh.

EKIN §éng n¨ng (kcal/mol) EPOT ThÕ n¨ng (kcal/mol) ETOT N¨ng l−îng toμn phÇn(kcal/mol) TEMP NhiÖt ®é (Kelvin) ACCR Tû lÖ chÊp nhËn (chØ cã gi¸ trÞ cho m« pháng Mote

Carlo) Named

selections Çc phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn còng ®−îc liÖt kª trong list.

D EKIN §é lÖch RMS so víi gi¸ trÞ ®éng n¨ng trung b×nh. D EPOT §é lÖch RMS so víi gi¸ trÞ thÕ n¨ng trung b×nh. D ETOT §é lÖch RMS so víi gi¸ trÞ n¨ng l−îng toμn phÇn trung

b×nh. D TEMP §é lÖch RMS so víi gi¸ trÞ nhiÖt trung b×nh.

ACCR §é lÖch so víi tû lÖ chÊp nhËn trung b×nh (chØ cho Monte Carlo).

D Named selections

§é lÖch RMS so víi trung b×nh çc phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn.

Average only §©y lμ list çc gi¸ trÞ HyperChem tÝnh trung b×nh khi kÕt thóc tÝnh to¸n ®éng lùc häc ph©n tö.

Avg. & Graph

§©y lμ list bèn gi¸ trÞ HyperChem tÝnh trung b×nh vμ vÏ biÓu ®å trong qu¸ tr×nh m« pháng ®éng lùc häc ph©n tö.

Value BiÓu diÔn gi¸ trÞ tÝnh trung b×nh gÇn nhÊt. “na” cã nghÜa lμ ch−a tÝnh trung b×nh.

Average/Graph period

§©y ®Ó ®Æt kho¶ng cho d÷ liÖu tÝnh trung b×nh hay vÏ biÓu ®å cho nã.

TiÕn hμnh ®éng lùc häc

1. NhÊp OK ®Ó trë vÒ hép tho¹i lùa chän ®éng lùc häc ph©n tö, tiÕp theo nhÊp vμo nót Proceed ®Ó b¾t ®Çu ®éng lùc häc.


154

Hép tho¹i kÕt qu¶ d¹ng biÓu ®å xuÊt hiÖn trªn mμn lμm viÖc. 2. Di chuyÓn hép tho¹i sang mét bªn ®Ó cã thÓ nh×n qu¸ tr×nh m« pháng

®−îc râ h¬n. Trong khi tÝnh to¸n ®ang ch¹y, ta cã thÓ quay, dÞch chuyÓn hoÆc phãng to hÖ ®Ó quan s¸t ®−îc râ. Ta còng cã thÓ sö dông c¸c øng dông kh¸c cña Window, nh−ng ®iÒu nμy cã thÓ lμm chËm qu¸ tr×nh m« pháng.

3. Khi qu¸ tr×nh m« pháng vÉn ®ang tiÕp tôc, ta cã thÓ nhÊp vμo nót Rescale ®Ó thay ®æi tû lÖ c¸c gi¸ trÞ ®ang vÏ biÓu ®å. Khi giai ®o¹n gia nhiÖt hoμn thμnh, (khi n¨ng l−îng ®ang ®−îc thªm vμo) n¨ng l−îng toμn phÇn vÉn lμ h»ng sè, vμ ®éng n¨ng ph¶n ¸nh thÕ n¨ng cña hÖ.

CÈn träng: Ta kh«ng thÓ vÏ l¹i biÓu ®å nÕu nhÊp tr¸i chuét vμo Done. §Ó vÏ l¹i biÓu ®å ta ph¶i thùc hiÖn l¹i qu¸ tr×nh ®éng lùc häc. Trong phÇn ®Çu lóc ch¹y vμ sau khi gia nhiÖt thÕ n¨ng vμ nhiÖt ®é cña hÖ trë nªn kh¸ æn ®Þnh, nh−ng khi ®ã nhiÖt ®é t¨ng lªn. ThÕ n¨ng trong qu¸ tr×nh ch¹y cuèi cïng gi¶m xuèng ®¸ng kÓ. §éng lùc häc ph©n tö ë nhiÖt ®é phßng cho phÐp hÖ gi¶i quyÕt hμng rμo n¨ng l−îng trªn mÆt thÕ vμ t×m kiÕm vïng thÕ n¨ng thÊp h¬n kh«ng ®−îc nghiªn cøu bëi thuËt to¸n cùc tiÓu. Khi ch¹y ®éng lùc häc ®· hoμn thμnh ta cã thÓ tèi −u ho¸ hÖ ®Ó x¸c ®Þnh cùc tiÓu míi.

Sau kho¶ng 10 phót th× viÖc ch¹y sÏ hoμn thμnh.

Tèi −u ho¸ l¹i cÊu tróc míi

B©y giê ch¹y ®éng lùc häc ®· hoμn thμnh, ta cã thÓ tèi −u ho¸ cÊu tróc ®Ó x¸c ®Þnh cùc tiÓu bé phËn míi.

1. NhÊp tr¸i chuét chän Geometry Optimization trong Compute menu. 2. NhÊp tr¸i chuét chän OK ®Ó tèi −u ho¸ b»ng ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö

theo nh÷ng lùa chän tr−íc. Sau khi tèi −u hoμn thμnh, dßng hiÖn tr¹ng cho biÕt cÊu tróc cã n¨ng l−îng thÊp h¬n cùc tiÓu cÊu tróc ®−îc solvat ho¸ tr−íc ®ã. Trong h×nh thøc tÝnh to¸n nμy, kÝch cì hép vμ giai ®o¹n m« pháng kh«ng quan träng b»ng khi ta tÝnh trung b×nh kÕt qu¶ so s¸nh víi thùc nghiÖm. Nh− lμ lÊy mÉu nªn b¾t ®Çu khi hÖ ®· ®−îc c©n b»ng, th−êng ®−îc ®¸nh


155

gi¸ theo thÕ n¨ng vμ ®éng n¨ng dao ®éng trong kho¶ng gi¸ trÞ thÝch hîp ®èi víi giai ®o¹n m« pháng dμi.

Bμi thùc hμnh 5: M« pháng Langevin vμ Monte Carlo.

Trong phÇn nμy ta sö dông ph−¬ng ph¸p m« pháng Langevin vμ Monte Carlo ®Ó kh¶o s¸t thªm çc cÊu h×nh cña hÖ ion l−ìng tÝnh alanin. Ph−¬ng ph¸p ®éng lùc häc Langevin m« pháng chuyÓn ®éng cña çc ph©n tö chÞu va ch¹m ngÉu nhiªn còng nh− chÞu t¸c dông cña çc lùc ma s¸t vμ cã thÓ ®−îc dïng ®Ó lμm m« h×nh cho çc hÖ ®−îc solvat ho¸ kh«ng bao gåm çc ph©n tö dung m«i.

PhÇn 1: §éng lùc häc Langevin

Çc ph©n tö trong dung dÞch chÞu sù va ch¹m víi çc ph©n tö kh¸c vμ chÞu t¸c dông cña çc lùc ma s¸t khi chóng chuyÓn ®éng trong dung m«i. Dïng ®éng lùc häc Langevin, ta cã thÓ m« h×nh ho¸ çc t¸c ®éng nμy vμ nghiªn cøu vÒ ho¹t ®éng ®éng lùc cña çc hÖ ph©n tö trong m«i tr−êng láng. Çc m« pháng nμy cã thÓ nhanh h¬n nhiÒu so víi m« pháng ®éng lùc häc ph©n tö. Thay v× bao hμm cô thÓ çc ph©n tö dung m«i, ph−¬ng ph¸p ®éng lùc häc Langevin m« h×nh ho¸ çc ¶nh h−ëng qua çc lùc ngÉu nhiªn t¸c dông lªn ph©n tö ®−îc quan t©m ®Ó m« pháng çc va ch¹m vμ lùc ma s¸t ®−îc thªm vμo ®Ó m« h×nh ho¸ n¨ng l−îng bÞ mÊt ®i qua çc t−¬ng t¸c nμy. §éng lùc häc Langevin cã thÓ dïng ®Ó nghiªn cøu çc vÊn ®Ò gièng nh− ®éng lùc häc ph©n tö: çc thuéc tÝnh phô thuéc vμo thêi gian cña hÖ solvat ë nhiÖt ®é kh¸c kh«ng. Do xö lý Èn dung m«i, ph−¬ng ph¸p nμy ®Æc biÖt thÝch hîp cho viÖc nghiªn cøu çc ph©n tö lín trong dung dÞch. M« pháng ®éng lùc häc Langevin ®−îc thiÕt lËp gièng nh− m« pháng ®éng lùc häc ph©n tö, nh−ng cã sù kh¸c nhau nhá tuú thuéc vμo viÖc thªm hÖ sè ma s¸t ®Ó m« t¶ ¶nh h−ëng cña dung m«i. §éng lùc häc Langevin dïng ®Ó tÝnh to¸n çc thuéc tÝnh phô thuéc vμo thêi gian cña ph©n tö c« lËp. Tuy nhiªn, ng−êi ta th−êng quan t©m ®Õn tÝnh chÊt ph©n tö nμy ¶nh h−ëng ®Õn ph©n tö kh¸c. Víi HyperChem, ta còng cã thÓ thªm çc ph©n tö dung m«i, nh−ng viÖc thªm nhiÒu ph©n tö dung m«i sÏ lμm cho qu¸ tr×nh m« pháng chËm h¬n.


156

1. Kh«i phôc l¹i ion alanin tr¹ng th¸i khÝ, ta ®· l−u trong file ala-gas.hin tõ tr−íc.

2. §Æt çc lùa chän trong hép tho¹i lùa chän ®éng lùc häc Langevin nh− ë ®éng lùc häc ph©n tö bμi tr−íc.

3. §Æt Friction coefficient lμ 0.05 ps-1. Khi hÖ sè ma s¸t ®−îc ®Æt lμ 0, HyperChem thùc hiÖn tÝnh to¸n sÏ nh− ®éng lùc häc ph©n tö, vμ ta còng nªn sö dông time step (thêi gian nh¶y) thÝch hîp cho ph−¬ng ph¸p.Víi gi¸ trÞ hÖ sè ma s¸t lín h¬n, çc chuyÓn ®éng xuÊt hiÖn qua mét thêi gian ng¾n, thêi gian nh¶y lín h¬n cã thÓ ®−îc sö dông.

4. §Æt thêi gian Time Step lμ 0.001 pico gi©y. 5. §Æt Averages vμ Snapshots nh− ë bμi ®éng lùc häc ph©n tö tr−íc. 6. NhÊp tr¸i chuét vμo nót Proceed ®Ó b¾t ®Çu m« pháng ®éng lùc häc

Langevin. Nh− víi kü thuËt ®éng lùc häc ph©n tö, giai ®o¹n nung nãng vμ lμm l¹nh còng ®−îc thªm vμo ®Ó m« pháng ®éng lùc häc Langevin. C©n b»ng cña hÖ kh«ng quyÕt ®Þnh cho viÖc x¸c ®Þnh thªm cÊu tróc cã n¨ng l−îng thÊp, nh−ng nã quan träng khi so s¸nh gi¸ trÞ ®−îc m« pháng víi çc thuéc tÝnh thùc nghiÖm.

PhÇn 2: M« pháng Monte Carlo

Ph−¬ng ph¸p Monte Carlo kh¶o s¸t kh«ng gian pha b»ng çch t¹o ra çc cÊu h×nh ngÉu nhiªn tõ mét ph©n bè Boltzmann ë nhiÖt ®é cho tr−íc. Ph−¬ng ph¸p Monte Carlo cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó t×m n¨ng l−îng trung b×nh vμ thuéc tÝnh cÊu tróc c©n b»ng cña çc hÖ t−¬ng t¸c phøc t¹p. Ph−¬ng ph¸p Monte Carlo cung cÊp çch tiÕp cËn ®Ó t¹o ra çc cÊu h×nh bÒn.

ThiÕt lËp m« pháng Monte Carlo

1. Më l¹i hÖ ion l−ìng tÝnh alanin ®−îc solvat ho¸ mμ ta ®· l−u ë bμi tr−íc. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Monte Carlo trong Compute menu.

Hép tho¹i lùa chän xuÊt hiÖn cho phÐp ta ®Æt çc tham sè m« pháng Monte Carlo. Trong vÝ dô nμy chóng ta sÏ ch¹y m« pháng nhiÖt ®é kh«ng ®æi víi 1000 b−íc. §èi víi mét sè hÖ, cã lÏ nªn thªm giai ®o¹n gia nhiÖt vμ lμm l¹nh.

3. §Æt Run Steps lμ 1000, ®Æt Heat vμ Cool steps lμ 0. 4. §Æt kÝch cì b−íc nh¶y cùc ®¹i, Max Delta, lμ 0.05 A0.

§©y lμ ®Æt sù dêi chç tèi ®a cña çc nguyªn tö thö. 5. §Æt Simulation Temperature lμ 300K. 6. TÝch chän Periodic boundary conditions.


157

7. §Æt Data Collection period lμ 4 b−íc (steps).

§Æt biÓu diÔn l¹i Monte Carlo 8. §Æt file Snapshot, nÕu muèn.

§Æt tÝnh trung b×nh theo Monte Carlo 9. §Æt tÝnh trung b×nh vμ vÏ ®å thÞ nÕu muèn. (nh− bμi thùc hμnh ®éng lùc

häc ph©n tö)

TiÕn hμnh m« pháng vμ ph©n tÝch Kh«ng cã sù kh¸c nhau ®¸ng kÓ gi÷a çc b−íc sö dông HyperChem ®Ó ph©n tÝch m« pháng Monte Carlo vμ m« pháng ®éng lùc häc ph©n tö. Window cã thÓ copy çc kÕt qu¶ m« pháng Monte Carlo vμo bé nhí t¹m thêi vμ d¸n vμo trong çc øng dông kh¸c.

Xem l¹i kÕt qu¶

1. Theo nh÷ng b−íc sau ®Ó xem l¹i ®éng lùc häc:

• Më file ala-run.hin. • Më hép tho¹i lùa chän ®éng lùc häc ph©n tö vμ tÝch chän Playback.

Chän Snapshots ®Ó x¸c ®Þnh phÇn m« pháng ®Ó lËp l¹i. • Chän Proceed ®Ó b¾t ®Çu biÓu diÔn l¹i ®éng lùc häc.

M« pháng sÏ biÓu diÔn l¹i vÒ c¨n b¶n lμ nhanh h¬n khi tÝnh to¸n ®éng lùc häc lóc ®Çu.

2. T¹o çc phÇn lùa chän ®Æt tªn cho hai, ba hoÆc bèn nguyªn tö vμ sö dông biÓu diÔn l¹i ®éng lùc häc ph©n tö ®Ó vÏ biÓu ®å gi¸ trÞ tÝnh ®ùc.

Bμi çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm

Chän Semi-empirical ®Ó sö dông ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm. Sù tÝch chän nμy ho¹t ®éng m·i cho ®Õn khi ta chän Molecular Mechanics hay Ab initio. Ta cã thÓ dïng mét ph−¬ng ph¸p c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm cho tÊt c¶ çc tÝnh to¸n trong Compute menu. Çc tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm gi¶i ph−¬ng tr×nh Schrodinger, víi sù xÊp xØ nμo ®ã, nh»m m« t¶ thuéc tÝnh cña çc nguyªn tö vμ ph©n tö. §Ó tÝnh nhanh vμ ®¬n gi¶n, çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm thùc hiÖn sù ®¬n gi¶n ho¸ nh− sau: chØ tÝnh cho çc electrong ho¸ trÞ; bá qua mét sè tÝch ph©n t−¬ng t¸c; sö dông çc hμm obital ®iÖn tö c¬ b¶n chuÈn, kh«ng ®−îc tèi −u; dïng çc tham sè x¸c ®Þnh tõ thùc nghiÖm. Çc tham sè thùc nghiÖm lo¹i bá mét


158

l−îng tÝnh to¸n cÇn thiÕt nμo ®ã vμ söa çc lçi kÕt qu¶ thu ®−îc tõ sù gÇn ®óng. Quan träng: Çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm trong HyperChem cã thÓ xö lý tÊt c¶ çc nguyªn tè nhãm chÝnh, ®−îc tham sè ho¸ trong çc file tham sè ®Ó xö lý ®Õn c¶ xenon. Extended Huckel, ZINDO/1, ZINDO/S cã thÓ xö lý hai hμng kim lo¹i chuyÓn tiÕp ®Çu tiªn. TÊt c¶ çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm hiÖn hμnh ®−îc thiÕt lËp nh»m lo¹i bá nh÷ng tÝnh to¸n tèn nhiÒu thêi gian cña çc tÝch ph©n xen phñ. Ph−¬ng ph¸p bá qua xen phñ vi ph©n kh«ng tÝnh çc tÝch ph©n ®Èy cã gi¸ trÞ nhá. Hép tho¹i lùa chän ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm:

Extended Huckel

Sö dông ®Ó tÝnh to¸n obital ph©n tö cña çc ph©n tö. Kh«ng cã gi¸ trÞ ®Ó tèi −u h×nh häc hoÆc tÝnh to¸n ®éng lùc häc ph©n tö. Dïng sù ®¬ng gi¶n ho¸ “mét electron” quy cho lμ kh«ng cã sù t−¬ng t¸c râ rμng gi÷a çc electron. §©y kh«ng ph¶i lμ ph−¬ng ph¸p tr−êng tù hîp (SCF)

CNDO Bá qua hoμn toμn xen phñ vi ph©n. §©y lμ ph−¬ng ph¸p tr−êng tù hîp ®¬n gi¶n nhÊt. Nã cã gi¸ trÞ ®Ó tÝnh çc thuéc tÝnh electron tr¹ng th¸i c¬ b¶n cña çc hÖ vá hë vμ hÖ vá kÝn, dïng ®Ó tèi −u h×nh häc, tÝnh n¨ng l−îng toμn phÇn.

INDO Gi¸n tiÕp bá qua xen phñ vi ph©n. C¶i tiÕn tõ CNDO b»ng çch tÝnh ®Õn lùc ®Èy mét t©m gi÷a çc electron trong cïng mét nguyªn tö. Dïng ®Ó tÝnh thuéc tÝnh electrong ë tr¹ng th¸i c¬ b¶n cña hÖ vá hë vμ vá kÝn, dïng ®Ó tèi −u h×nh häc, tÝnh n¨ng l−îng toμn phÇn, ®©y


159

lμ mét ph−¬ng ph¸p SCF. MINDO3 Lμ ph−¬ng ph¸p më réng tõ INDO b»ng çch sö dông

çc tham sè, thay v× tÝnh to¸n ®èi víi nhiÒu t−¬ng t¸c. sö dông cho çc ph©n tö h÷u c¬ lín, tÝnh to¸n thuéc tÝnh ®iÖn tö, tèi −u h×nh häc, tÝnh n¨ng l−îng toμn phÇn. §©y lμ ph−¬ng ph¸p SCF.

MNDO Sö dông cho nhiÒu lo¹i ph©n tö h÷u c¬ kh¸c nhau cã chøa çc nguyªn tè thuéc hμng 1 vμ 2 trong b¶ng hÖ thèng, kh«ng cã gi¸ trÞ cho çc kim lo¹i chuyÓn tiÕp. Lo¹i bá mét sè sai sè trong MINDO3. TÝnh thuéc tÝnh ®iÖn tö, tèi −u h×nh häc, n¨ng l−îngt toμn phÇn, vμ nhiÖt h×nh thμnh. §©y lμ ph−¬ng ph¸p SCF.

MNDO/d Lμ phiªn b¶n cña MNDO víi viÖc thªm cho çc obital –d. Sö dông cho çc nguyªn tè nhãm chÝnh cã çc obital-d ®ãng vai trß quan träng (nh− lμ Sunfua). §−îc tham sè ho¸ tèt h¬n, dïng cho çc kim lo¹i chuyÓn tiÕp. TÝnh to¸n thuéc tÝnh ®iÖn tö, tèi −u h×nh häc, n¨ng l−îng toμn phÇn, nhiÖt h×nh thμnh. §©y lμ ph−¬ng ph¸p SCF.

AM1 C¶i tiÕn tõ MNDO,vμ lμ ph−¬ng ph¸p chÝnh x¸c nhÊt. Dïng cho çc ph©n tö h÷u c¬ cã chøa çc nguyªn tè thuéc hμng thø nhÊt vμ hμng thø hai trong b¶ng hÖ thèng, kh«ng dïng cho kim lo¹i chuyÓn tiÕp. Cã thÓ tÝnh tèt h¬n MNDO cho çc hîp chÊt chøa c¶ nit¬ vμ oxi. TÝnh thuéc tÝnh ®iÖn tö, tèi −u h×nh häc, n¨ng l−îng toμn phÇn, nhiÖt h×nh thμnh. §©y lμ ph−¬ng ph¸p SCF.

PM3 §−îc tham sè ho¸ tõ AM1. PM3 kh¸c AM1 chØ ë çc gi¸ trÞ tham sè. Çc tham sè cho PM3 lÊy b»ng çch so s¸nh sè l−îng lín vμ réng r·i tõ thùc nghiÖm. Tiªu biÓu, çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt Ýt ®Èy h¬n trong PM3 so víi AM1. PM3 ®Çu tiªn ®−îc sö dông cho çc ph©n tö h÷u c¬, nh−ng nã còng ®−îc sö dông cho nhiÒu nguyªn tè nhãm chÝnh. §©y lμ ph−¬ng ph¸p SCF.

ZINDO/1 Sö ®æi tõ INDO më réng cho çc kim lo¹i chuyÓn tiÕp. T−¬ng ®−¬ng víi phiªn b¶n gÇn ®©y nhÊt cña ph−¬ng ph¸p INDO/1, sù kh¸c ®Çu tiªn ®ã lμ sö dông h»ng sè mò obital. ZINDO/1 cho phÐp ta tÝnh n¨ng l−îng tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp, tèi h−u h×nh häc cña çc ph©n tö chøa kim lo¹i chuyÓn tiÕp.

ZINDO/S Lμ ph−¬ng ph¸p INDO ®−îc tham sè ho¸ thªm nh»m m« pháng sù chuyÓn phæ UV/Visible (tö ngo¹i/kh¶


160

kiÕn) khi dïng ph−¬ng ph¸p CI ®¬n (t−¬ng t¸c cÊu h×nh ®¬n) dïng ®Óe dù ®o¸n phæ UV/Visible nh−ng kh«ng phï hîp ®Ó tÝnh tèi −u h×nh häc hay ®éng lùc häc ph©n tö.

TNDO Lμ ph−¬ng ph¸p bá qua xen phñ vi ph©n, bao gåm çc tham sè kh«ng chØ cho sè thø tù nguyªn tö mμ cßn cho kiÓu nguyªn tö. Cè g¾ng thu ®−îc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm n©ng cao ®é chÝnh x¸c nhiÒu h¬n. Sö dông ph−¬ng ph¸p nμy nh− mét c«ng cô nghiªn cøu cho mét kho¶ng giíi h¹n çc ph©n tö cã çc tham sè ®· ®−îc ph¸t triÓn vμ ®ang hiÖn hμnh.

Options.. NhÊp tr¸i chuét ®Ó biÓu diÔn lùa chän b¸n kinh nghiÖm nh»m thiÕt lËp çc ®iÒu kiÖn tÝnh to¸n. Cã ba phiªn b¶n, tuú thuéc vμo ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm mμ ta chän.

Ph−¬ng ph¸p ¸p dông cho çc nguyªn tè:

Çc b¶ng sau ®©y biÓu diÔn cho ta biÕt çc nguyªn tè ®−îc xö lý theo çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm kh¸c nhau trong HyperChem. ë ®©y biÓu t−îng cña çc nguyªn tè xö lý theo mçi ph−¬ng ph¸p ®−îc t« ®Ëm: Chó ý: Ph−¬ng ph¸p Huckel më réng cã thÓ ¸p dông cho tÊt c¶ çc nguyªn tè trong b¶ng hÖ thèng, tËp hîp tham sè ngÇm ®Þnh bao hμm tÊt c¶ çc tham sè cÇn thiÕt


161


162

Lùa chän b¸n kinh nghiÖm cho ph−¬ng ph¸p Huckel Hép tho¹i nμy dïng ®Ó ®Æt riªng cho ph−¬ng ph¸p Huckel. TÊt c¶ c¸c ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm kh¸c sö dông hép tho¹i kh¸c.

Total charge §iÖn tÝch h¹t nh©n d− so víi ®iÖn tÝch electron. Nã

b»ng kh«ng ®èi víi hÖ trung hoμ, lμ gi¸ trÞ nguyªn d−¬ng ®èi víi cation vμ lμ gi¸ trÞ nguyªn ©m ®èi víi anion.

Spin mutiplicity §©y lμ ®é béi spin, 2S+1, ë ®©y S lμ tæng spin electron cña hÖ. Mçi electron kh«ng kÕt ®«i ®−îc tÝnh lμ 1/2. HÖ vá kÝn (singlet) cã ®é béi lμ 1. Tr¹ng th¸i doublet (biÓu diÔn hai mòi tªn h−íng lªn) vμ triplet (biÓu diÔn ba mòi tªn h−íng lªn) cã ®é béi lμ 2 vμ 3. Ta cã thÓ thay ®æi gi¸ trÞ tõ 1 ®Õn


163

6. Huckel Constant H»ng sè tû lÖ gi÷a çc yÕu tè ma trËn kh«ng chÐo

ho¸ vμ çc yÕu tè cña ma trËn chÐo ho¸. Gi¸ trÞ th−êng lμ 1.75. GÝa trÞ lín ®Æt cho träng l−îng lín ®ãng vai trß lμ xen phñ obital nguyªn tö trong viÖc x¸c ®Þnh n¨ng l−îng. Gi¸ trÞ nhá ®Æt cho trong l−îng lín nh»m kÕt hîp n¨ng l−îng cña çc electron trong çc obital nguyªn tö.

Unweighted constant

Dïng h»ng sè Huckel kh«ng söa ®æi g×.

Weight difuseness

T¨ng h»ng sè Huckel b»ng mét hÖ sè ®−îc coi lμ sù khuÕch t¸n cña çc obital nguyªn tö. HÖ sè nμy chØ ®−îc quy cho çc hÖ ph©n tö cã çc obital khuÕc t¸n rÊt kh¸c nhau. §iÒu nμy hiÕm khi xuÊt hiÖn ®èi víi çc hîp chÊt h÷u c¬ vμ çc nguyªn tè nhãm chÝnh.

d orbitals TÝch chän ®Ó thªm çc obital d cho Si, P, S vμ Cl. Scale Factor §©y lμ hÖ sè tû lÖ.

Hép tho¹i lùa chän cho çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm kh¸c

Total charge §iÖn tÝch h¹t nh©n d− so víi ®iÖn tÝch electron. B»ng kh«ng trong hÖ trung hoμ, nguyªn d−¬ng trong cation vμ nguyªn ©m trong anion.

Spin multiplicity Lμ ®é béi spin toμn phÇn, 2S + 1, S lμ tæng spin electron cña hÖ. Mçi electron kh«ng kÕt ®«i ®−îc tÝnh lμ 1/2. HÖ vá kÝn cã ®é béi lμ 1. HÖ vá hë cã thÓ cã ®é béi lμ 2, 3, 4 hoÆc cao h¬n. Dïng çc sè nguyªn thay ®æi tõ 1 ®Õn 6.


164

State M« t¶ tr¹ng th¸i kÝch thÝch cña çc electron ho¸ trÞ trong hÖ.

Lowest Tr¹ng th¸i ®iÖn tö cã n¨ng l−îng thÊp nhÊt ë ®é béi spin cho tr−íc.

Next lowest Tr¹ng th¸i kÝch thÝch ®iÖn tö ®Çu tiªn cña ®é béi spin cho tr−íc. (singlet, doublet, triplet, hoÆc quartet)

Convergence limit KÕt thóc tÝnh to¸n SCF khi sù kh¸c nhau vÒ n¨ng l−îng sau hai lÇn lÆp l¹i liªn tiÕp bÐ h¬n gi¸ trÞ ®· ®Æt. §©y lμ giíi h¹n héi tô cho n¨ng l−îng electron toμn phÇn trong tÝnh to¸n SCF.

Iteration limit GÝa trÞ cùc ®¹i cho sù lÆp l¹i cña mét tÝnh to¸n SCF. TÝnh to¸n sÏ ng−ng sau khi lÆp ®ñ gi¸ trÞ ta ®Æt dï ch−a ®Õn kÕt qña cuèi cïng.

Accelerate convergence

TÝch chän ®Ó ®¹t ®é héi tô nhanh h¬n cho qu¸ tr×nh lÆp SCF.

Spin pairing §Æt cho ph−¬ng ph¸p ®Ó tÝnh to¸n çc kiÓu t¸c ®éng spin. Cã hai kiÓu nh− sau:

UHF Ph−¬ng ph¸p Hartree-Fock kh«ng giíi h¹n cung cÊp çc obital cã kh«ng gian riªng (alph vμ beta) cho çc electron cïng víi kiÓu spin. Ph−¬ng ph¸p nμy dïng cho çc hÖ vá hë vμ vá kÝn.

RHF Ph−¬ng ph¸p Hartree-Fock giíi h¹n ®ßi hái spin cÆp ®«i cña çc electron ®Þnh c− trong cïng kh«ng gian obital. Lμ ph−¬ng ph¸p dïng cho hÖ vá hë vμ hÖ vá kÝn.

Overlap Weighting Factors

Tham sè ho¸ thªm cho çc ph−¬ng ph¸p ZINDO nh»m thay ®æi phÇn ®ãng gãp trong liªn kÕt sigma vμ pi.

Sigma � Sigma HiÖu chØnh xen phñ obital nguyªn tö sigma-sigma. Nªn ®Æt cho ZINDO/1 gi¸ trÞ 1, cho ZINDOS gi¸ trÞ 1.267.

Pi-Pi HiÖu chØnh xen phñ obital nguyªn tö pi-pi. Nªn ®Æt 1 cho ZINDO/1. NgÇm ®Þnh 0.64 cho ZINDOS lμ thÝch hîp cho çc kim lo¹i chuyÓn tiÕp, vμ gi¸ trÞ 0.585 cho çc ph©n tö h÷u c¬.

TNDO Version Lùa chän ®Ó chän hai phiªn b¶n TNDO ta muèn dïng. Lùa chän nμy lÆp l¹i çc hÖ sè møc xen phñ m« t¶ ë trªn khi chän TNDO. TNDO cã nguån gèc lμ CNDO vμ INDO vμ ta


165

cã thÓ chän mét trong hai TNDO/1 hay TNDO/2.

Configuration interaction

Lùa chän nμy ®Ó ®Æt ho¹t ®éng vμ ®Æt çc lùa chän cho tÝnh to¸n t−¬ng t¸c cÊu h×nh. §iÒu nμy lμ cÇn thiÕt nÕu ta muèn tÝnh phæ UV visible.

Lùa chän t−¬ng t¸c cÊu h×nh Çc tÝnh to¸n CI cã thÓ dïng ®Ó c¶i tiÕn chÊt l−îng cña hμm sãng vμ tr¹ng th¸i n¨ng l−îng. Çc tÝnh to¸n tr−êng tù hîp (SCF) dùa trªn m« h×nh mét electron, ë ®ã mçi electron di chuyÓn trong tr−êng trung b×nh ®−îc t¹o nªn bëi n-1 electron cßn l¹i trong ph©n tö. Thùc tÕ, çc electron t−¬ng t¸c ngay tøc thêi vμ do ®ã cã khuynh h−íng tù nhiªn tr¸nh xa electron kh¸c, tho¶ m·n nguyªn lý lo¹i trõ. Sù t−¬ng quan (t¸c ®éng qua l¹i lÉn nhau) nμy dÉn ®Õn kÕt qu¶ lμ lùc ®Èy trung b×nh gi÷a çc electron thÊp h¬n vμ do ®ã cã tr¹ng th¸i n¨ng l−îng thÊp h¬n.

Cã hai kiÓu t−¬ng quan electron: tÜnh vμ ®éng. T−¬ng quan tÜnh ®−îc quy cho lμ sù suy biÕn gÇn tr¹ng th¸i cho tr−íc; t−¬ng quan ®éng lμ sù tr¸nh xa tøc thêi cña çc electron víi nhau.

CI Method Chän None, Singly Excited (kÝch thÝch ®¬n), Microstate (vi tr¹ng th¸i)

None Chän None nÕu kh«ng muèn sö dông t−¬ng t¸c cÊu h×nh.

Singly Excited ChØ çc cÊu h×nh kÝch thÝch ®¬n ®−îc tÝnh. Microstate Gåm nhiÒu tr¹ng th¸i kÝch thÝch, kÓ c¶ çc tr¹ng th¸i

kÝch thÝch ®¬n. Orbital Criterion

§Æt ph¹m vi çc obital vμ tõ ®ã çc electron ®−îc kÝch thÝch ®Ó t¹o ra mét tËp hîp cÊu h×nh t−¬ng t¸c.


166

Occupied Ph¹m vi cña çc obital ®Þnh c− b¾t ®Çu tõ HOMO, tõ ®ã çc electron ®−îc kÝch thÝch.

Unoccupied Ph¹m vi cña çc obital ¶o b¾t ®Çu tõ LUMO ®Õn khi çc electron ®−îc kÝch thÝch lªn.

Energy Criterion

Lμ lùa chän cho Orbital Criterion, gi¸ trÞ nμy ®Æt n¨ng l−îng giíi h¹n cho sù t¹o tËp hîp çc cÊu h×nh t−¬ng t¸c.

Maximum Excitation

N¨ng l−îng obital cao nhÊt kh¸c nhau (eV) gi÷a çc obital ®Þnh c− vμ kh«ng ®Þnh c−, ®−îc tÝnh trong tÝnh to¸n CI. Nãi chung çc cÊu h×nh cã n¨ng l−îng cao kh«ng t−¬ng t¸c m¹nh trong tÝnh to¸n ta nãi ®©y. T¨ng thªm n¨ng l−îng cùc ®¹i sÏ lμm t¨ng thªm sè t−¬ng t¸c cÊu h×nh trong tÝnh to¸n CI.


167

Bμi 11 TÝnh to¸n Obital ph©n tö

• TÝnh c¸c hμm sãng. • VÏ biÓu ®å thÕ tÜnh ®iÖn, mËt ®é ®iÖn tÝch vμ obital ph©n tö. • TÝnh ®iÖn tÝch nguyªn tö. • §Æt cÊu tróc th¼ng trôc.

Bμi nμy cho ta biÕt nhiÒu kiÓu tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm kh¸c nhau mμ HyperChem cã thÓ lμm. Ph©n tö ta sö dông trong bμi nμy lμ n−íc.

T¹o ph©n tö n−íc §Ó t¹o ph©n tö n−íc theo tr×nh x©y dùng ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Show Hydrogens trong Display menu vμ bá tÝch Perpective nÕu cã trong môc Sticks cña hép tho¹i lùa chän Rendering.

2. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô ®Ó më hép tho¹i lùa chän c¸c nguyªn tè.

3. Bá tÝch Explicit Hydrogens, nhÊp chän oxi råi ®ãng hép tho¹i l¹i. 4. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ, chuyÓn con trá lªn mμn lμm viÖc vμ vÏ

mét nguyªn tö oxi. 5. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô

®Ó thªm hydro cßn thiÕu vμo oxi. HyperChem sÏ tù ®éng thªm nh÷ng hydro cßn thiÕu vμ biÓu diÔn ph©n tö n−íc theo tr×nh x©y dùng.

6. NhÊp tr¸i chuét vμo Labels trong Display menu vμ chän Symbol trong hép tho¹i Labels ë môc Atoms, sau ®ã nhÊp OK ®Ó chän. Bøc vÏ cña ta sÏ tr«ng nh− sau;


168

Gãc liªn kÕt cña cÊu tróc theo tr×nh x©y dùng nμy lμ gãc tø diÖn 1090. Ta cã thÓ c¸i tiÕn cÊu tróc nμy, nh−ng víi bμi tËp nμy ta thùc hiÖn tÝnh hμm sãng cho cÊu tróc cña tr×nh x©y dùng.

§Æt cÊu tróc th¼ng trôc

Tr−íc khi tÝnh to¸n hμm sãng, ta ®Æt ph©n tö vμo ®Þnh h−íng chuÈn b»ng c¸ch ®Æt th¼ng trôc qu¸n tÝnh thø hai cña n−íc (trôc ®èi xøng trong mÆt ph¼ng ph©n tö) lμ trôc y.

§Ó ®Æt th¼ng cÊu tróc ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Align Molecules trong Edit menu. 2. Trong hép tho¹i lùa chän Align Molecules tÝch chän Secondary, trong

môc With chän Y Axit (trôc Y).

3. Bá tÝch nÕu cã ë môc Minor Axit; ta kh«ng muèn ®Þnh râ sù th¼ng däc

theo trôc thø hai. 4. NhÊp OK ®Ó chän.

Ph©n tö n−íc sÏ ®−îc quay trªn mμn lμm viÖc tr«ng nh− thÕ nμy:


169

5. L−u cÊu tróc víi tªn lμ h2o.hin. BiÓu diÔn ®iÖn tÝch nguyªn tö

Trong bμi 10 ta quy ®iÖn tÝch nguyªn tö b»ng viÖc sö dông Set Charges (®Æt ®iÖn tÝch) trong Build menu. §iÖn tÝch cã thÓ ®−îc quy tù ®éng nÕu ph©n tö ta ®ang dïng ®−îc ®äc tõ mét file mÉu, nh− lμ file PDB. Trong bμi nμy, ta thu ®−îc ®iÖn tÝch nguyªn tö b»ng tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm. §Çu tiªn, xem kh«ng thÊy kh«ng cã ®iÖn tÝch ®−îc quy cho ph©n tö n−íc. §Ó biÓu diÔn ®iÖn tÝch ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét më hép tho¹i Labels trong Display menu. 2. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Charge trong môc Atoms cña hép tho¹i Labels,

råi nhÊp OK ®Ó chän. Nh·n cho biÕt lμ trªn ph©n tö kh«ng cã ®iÖn tÝch ®−îc quy cho ph©n tö n−íc.

TÝnh hμm sãng

Hμm sãng ®−îc lËp nªn tõ c¸c obital ph©n tö vμ m« t¶ sù ph©n bè cña c¸c electron trong ph©n tö. Trong bμi tËp nμy, ta tÝnh hμm sãng cho toμn bé ph©n tö n−íc. Sau ®ã trong bμi 12, ta tÝnh hμm sãng cho phÇn ®−îc lùa chän trong cÊu tróc. §Ó tÝnh hμm sãng ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét chän Semi-empirical trong Setup menu.


170

2. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän CNDO, råi nhÊp vμo nót Options. Ta còng cã thÓ chän mét trong çc ph−¬ng ph¸p kh¸c trong ®ã, nh−ng ë vÝ dô nμy sö dông CNDO lμm ph−¬ng ph¸p tÝnh.

3. Dïng çc gi¸ trÞ nh− sau ®Æt vμo hép tho¹i lùa chän b¸n kinh nghiÖm (Semi-empirical Options):

Çc lùa chän nμy ®Æt tÝnh Hartree-Fock giíi h¹n (RHF) víi Convergence limit (giíi h¹n ®é héi tô trung b×nh) lμ 0.0001, cã nghÜa lμ tÝnh to¸n kÕt thóc khi sù kh¸c nhau vÒ n¨ng l−îng sau hai lÇn lÆp l¹i liªn tiÕp bÐ h¬n 0.0001 kcal/mol.

Giíi h¹n lÆp l¹i (Iteration limit), ®Æt lμ 50, lμ sè lÇn lÆp l¹i cùc ®¹i ®−îc sö dông ®Ó ®i ®Õn mét hμm sãng tù hîp. Total charge (®iÖn tÝch toμn phÇn) ®Æt lμ 0 vμ Spin multiplicity (®é béi spin) ®Æt lμ 1. TÝnh to¸n ®−îc tiÕn hμnh ë tr¹ng th¸i thÊp nhÊt kh«ng cã sù gia tèc héi tô ®Æc biÖt (bá tÝch ë môc Acceleration convergence)

4. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i lùa chän b¸n kinh nghiÖm vμ nhÊp tiÕp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i lùa chän ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm.

5. NhÊp tr¸i chuét chän Single Point trong Compute menu. KÕt qu¶ n¨ng l−îng, gradientvμ ®iÖn tÝch nguyªn tö tÝnh ®−îc nh− sau:


171

(Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña b¹n cã thÓ kh¸c mét chót) VÏ biÓu ®å thÕ tÜnh ®iÖn

B©y giê ta ®· tÝnh ®−îc hμm sãng, ta cã thÓ biÓu diÔn b¶n ®å thÕ tÜnh ®iÖn. VÏ biÓu ®å thÕ tÜnh ®iÖn cã lÏ ®ßi hái nhiÒu thêi gian h¬n tÝnh hμm sãng c¬ häc l−îng tö. §iÒu nμy bëi v× çc gi¸ trÞ ph¶i ®−îc tÝnh l−îng lín çc ®iÓm kÎ « ®Ó cã ®−îc b¶n ®å. B¶n ®å thÕ tÜnh ®iÖn ®−îc phñ lªn trªn trang lμm viÖc cña HyperChem vμ gi÷ nguyªn cho ®Õn khi ta dÞch chuyÓn hoÆc thay ®æi ph©n tö hoÆc biÓu diÔn b¶n ®å kh¸c. MÆt ph¼ng cña b¶n ®å lu«n song song víi mÆt ph¼ng XY (MÆt ph¼ng mμn lμm viÖc).

§Ó vÏ biÓu ®å thÕ tÜnh ®iÖn ta lμm nh− sau

1. Chän none trong hép tho¹i Labels. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Plot Molecular Graphs trong Compute menu ®Ó më

hép tho¹i lùa chän. 3. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Electrostactic Potential trong môc Molecular

Properties vμ chän biÓu diÔn trªn kh«ng gian hai chiÒu (2D Contour). HyperChem sÏ tÝnh to¸n vμ biÓu diÔn biÓu ®å thÕ tÜnh ®iÖn trªn kh«ng gian hai chiÒu.

4. NhÊp tr¸i chuét vμo môc Contour Grid ®Ó lùa chän biÓu diÔn çc ®−êng biÓu ®å trªn mμn h×nh.

5. §Æt Horizotal grid points lμ 60. 6. §Æt Vertical grid points lμ 60. 7. §Æt Contour levels lμ 30. 8. §Æt Plane Offset lμ 0.5 . 9. NhÊp OK ®Ó b¾t ®Çu tÝnh to¸n. 10. Sau mét lóc, thÕ tÜnh ®iÖn sÏ ®−îc tÝnh to¸n vμ biÓu diÔn trªn mμn lμm

viÖc. Chó ý: BiÓu ®å mμ b¹n vÏ cã thÓ kh¸c víi biÓu ®å in trong s¸ch mét chót.


172

(Mμu xanh thÓ hiÖn ®iÖn tÝch d−¬ng, mμu tÝa thÓ hiÖn mang ®iÖn ©m, ta cã thÓ ®Æt m»u s¾c biÓu diÔn trong môc Isosurface Color cña hép tho¹i Preference ) 11. Më l¹i hép tho¹i lùa chän vÏ biÓu ®å thÕ tÜnh ®iÖn vμ chän 3D isosurface

®Ó biÓu diÔn biÓu ®å trªn kh«ng gian ba chiÒu. HyperChem sÏ biÓu diÔn l¹i biÓu ®å thÕ tÜnh ®iÖn trªn kh«ng gian ba chiÒu (3D).

12. NhÊp tr¸i chuét chän môc Isosurface Rendering. §Æt gi¸ trÞ Electrostatic potential contour value lμ 0.1, vμ tÝnh chän Shaded surface . ThÕ tÜnh ®iÖn sÏ ®−îc biÓu diÔn trªn kh«ng gian ba chiÒu, ®−îc t« ®Ëm vμ kh«ng cã kho¶ng trèng.

13. NhÊp tr¸i chuét chän môc Isosurface Grid, tÝch chän Medium. Môc nμy cho phÐp ta chän nªn vÏ bÒ mÆt víi mét vμi ®iÓm (h×nh vÏ gå ghÒ nh−ng vÏ nhanh) hay lμ nhiÒu ®iÓm (h×nh vÏ mÞn vμ vÏ l©u).

14. NhÊp OK ®Ó b¾t ®Çu tÝnh to¸n cho mÆt ph¼ng. §iÒu nμy sÏ mÊt mét lóc ®Ó tÝnh to¸n. Khi ®ã mÆt ph¼ng sÏ biÓu diÔn nh− sau:


173

15. Më l¹i hép tho¹i lùa chän vÏ biÓu ®å thÕ tÜnh ®iÖn, tÝch chän 3D Mapped

Isosurface. §iÒu nμy cho phÐp biÓu diÔn mÆt ph¼ng vÏ víi gi¸ trÞ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng tæng mËt ®é ®iÖn tÝch nh−ng t« mμu theo thÕ tÜnh ®iÖn.

16. NhÊp tr¸i chuét chän môc Isosurface Rendering. §¸nh gi¸ trÞ 0.135 vμo môc Total charge density contour value, råi tÝch chän Gouraud shaded surface. MÆt ph¼ng sÏ biÓu diÔn trªn kh«ng gian ba chiÒu mËt ®é ®iÖn tÝch toμn phÇn. MÆt ph¼ng sÏ rÊt nh½n.

17. NhÊp tr¸i chuét chän môc Mapped Function. §¸nh gi¸ trÞ -1.0 vμo Minimum value vμ vμo Maximum value lμ 1.0. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Display range legend. MÆt ph¼ng sÏ ®−îc t« mμu theo thÕ tÜnh ®iÖn, mμu s¾c thay ®æi, mét ghi chó ®−îc vÏ kÌm biÓu diÔn sù kh¸c nhau vÒ gi¸ tri theo mμu s¾c.

18. NhÊp tr¸i chuét chän OK ®Ó b¾t ®Çu tÝnh to¸n bÒ mÆt. SÏ mÊt mét lóc ®Ó hoμn thμnh. Khi ®ã bÒ mÆt sÏ ®−îc biÓu diÔn nh− sau:


174

Chó thÝch hép tho¹i vÏ biÓu ®å thuéc tÝnh ph©n tö Ta dïng hép tho¹i nμy ®Ó vÏ biÓu ®å cho nhiÒu thuéc tÝnh kh¸c nhau:

Property Môc nμy cho phÐp ta lùa chän thuéc tÝnh muèn biÓu

diÔn. Electrostactic

potential Chän ®Ó vÏ biÓu ®å tr−êng thÕ tÜnh ®iÖn theo sù ph©n bè ®iÖn tÝch ®iÖn tö vμ ®iÖn tÝch h¹t nh©n.

Total spin density

Chän ®Ó vÏ biÓu ®å kh¶ n¨ng t×m thÊy electron cã spin h−íng lªn (electron alpha) nhiÒu h¬n electron cã spin h−íng xuèng ë ®iÓm bÊt kú trong kh«ng gian.

Total charge density

VÏ biÓu ®å hμm mËt ®é ®iÖn tÝch cho c¸c electron ho¸ trÞ cña ph©n tö.

Representation Môc nμy cho phÐp ta x¸c ®Þnh muèn biÓu diÔn biÓu ®å thuéc tÝnh ph©n tö ë d¹ng nμo.


175

2D Contours Lùa chän ®Ó vÏ biÓu ®å d¹ng ®−êng viÒn hai chiÒu. 3D Isourface Lùa chän ®Ó vÏ thuéc tÝnh d¹ng mÆt ba chiÒu. 3D Mapped

Isourface VÏ theo d¹ng mÆt ba chiÒu kÕt hîp víi mμu s¾c biÔu diÔn thuéc tÝnh ®−îc chän.

Môc lùa chän Isosurface Grid trong hép tho¹i

Ta dïng lùa chän nμy ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cho l−íi 3D (3D Grid) dïng ®Ó biÓu diÔn mÆt ®¼ng h−íng (isosurface).

Grid Mesh Size Môc nμy cho phÐp chän kiÓu l−íi Coarse (th«), Medium (trung b×nh), hay Fine (®Ñp) hoÆc chän theo ý muèn sau ®ã x¸c ®Þnh çc kiÓu lùa chän l−íi cô thÓ ta muèn vÏ.

Grid Layout Dïng lùa chän nμy ®Ó x¸c ®Þnh lùa chän cho l−íi 3D.

Grid point step size

X¸c ®Þnh kho¶ng çch gi÷a hai ®iÓm d÷ liÖu trong l−íi 3D, theo A0.

Grid ponit counts KÝch cì l−íi 3D theo çc ph−¬ng x, y, z, theo ®¬n vÞ sè ®iÓm l−íi.

Spatial extents KÝch cì l−íi 3D theo çc ph−¬ng, theo ®¬n vÞ A0. Adjust points Dïng nót nμy ®Ó ¸p dông sù hiÖu chØnh cho Grid

point counts Adjust Extents Dïng nót nμy ®Ó ¸p dông sù hiÖu chØnh cho

Spatial extents Môc lùa chän Contour Grid

Dïng môc nμy ®Ó ®Æt çc gi¸ trÞ cho l−íi 2D dïng ®Ó biÓu diÔn çc ®−êng biÓu ®å.


176

Horizontal grid points

§é ph©n gi¶i ngang cña çc ®−êng biÓu ®å. Cã thÓ thay ®æi tõ 2 ®Õn 8,172.

Vertical grid points

§é ph©n gi¶i th¼ng ®øng cña çc ®−êng biÓu ®å. Gi¸ trÞ thay ®æi tõ 2 ®Õn 8,172.

Contour levels Sè ®−êng ta muèn dïng ®Ó vÏ biÓu ®å, gi¸ trÞ thay ®æi tõ 1 ®Õn 32,767.

Plane offset Sè mÆt ph¼ng cña tËp hîp çc ®−êng dïng ®Ó vÏ biÓu ®å, vu«ng gãc víi trôc z cña ng−êi quan s¸t.

Starting value Gi¸ trÞ cña ®−êng thÊp nhÊt. Default Gi¸ trÞ khëi ®Çu HyperChem tÝnh cho çc ®iÓm

l−íi vμ ®Æt ngÇm ®Þnh, (khëi ®Çu tÝnh tõ trong ra ngoμi).

Other Gi¸ trÞ ta muèn thay ®æi cho ®−êng khëi ®Çu. Increment Kho¶ng çch gi÷a çc ®−êng gÇn kÒ.

Default Gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh tÝnh theo HyperChem. Other GÝa trÞ do ta ®Æt.

Môc Isosurface colors (mμu s¾c thÓ hiÖn tÝnh ©m-d−¬ng trong biÓu ®å)

Môc nμy kh¸ quan träng cho viÖc biÓu diÔn biÓu ®å çc thuéc tÝnh kh¸c nhau cña hÖ. Qua mμu s¾c ta cã thÓ ph©n biÖt ®−îc phÇn nμo thÓ hiÖn tÝnh ©m (negative), phÇn nμo thÓ hiÖn tÝnh d−¬ng (positive). Ta hoμn toμn cã thÓ chän çc mμu s¾c biÓu diÔn kh¸c nhau tuú theo së thÝch.


177

Çc môc cßn l¹i kh«ng quan träng l¾m, cã thÓ tham kh¶o trong HyperChem reference, ch−¬ng 7.

VÏ b¶n ®å mËt ®é ®iÖn tÝch toμn phÇn

Ta cã thÓ vÏ biÓu ®å d¹ng ®−êng cho mËt ®é ®iÖn tÝch (electron) toμn phÇn. Khi ph−¬ng ph¸p CNDO vμ çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm kh¸c cã hiÖu lùc trong HyperChem kh«ng bao hμm çc electron ë líp bªn trong (vÝ dô, electron 1s cña oxy trong n−íc), mËt ®é ®iÖn tÝch biÓu diÔn chØ lμ mËt ®é ®iÖn tÝch céng ho¸ trÞ.

§Ó vÏ biÓu ®å mËt ®é ®iÖn tÝch ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Plot Molecular graphs trong Compute menu. 2. NhÊp tr¸i chuét chän 2D contour trong môc Molecular properties vμ nhÊp

chän Total Charge Density, sau ®ã nhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i. Sau mét lóc, biÓu ®å mËt ®é ®iÖn tÝch toμn phÇn xuÊt hiÖn:


178

MËt ®é ®iÖn tÝch toμn phÇn còng cã thÓ ®−îc vÏ trªn kh«ng gian ba chiÒu.

VÏ b¶n ®å mËt ®é spin toμn phÇn

MËt ®é spin toμn phÇn cã thÓ vÏ biÓu ®å ®−îc theo cïng çch nh− mËt ®é ®iÖn tÝch toμn phÇn. Tuy nhiªn, trong tr−êng hîp ph©n tö n−íc (vμ tÊt c¶ çc hÖ kh¸c trong ®ã tÊt c¶ çc electron ®−îc ghÐp ®«i), gi¸ trÞ cña mËt ®é ®iÖn spin toμn phÇn lμ 0 ë mäi ®iÓm, vμ kh«ng cã biÓu ®å nμo ®−îc vÏ. MËt ®é spin cã thÓ ®−îc tÝnh vμ biÓu diÔn cho çc hÖ ho¸ häc cã electron kh«ng ghÐp ®«i.

VÏ b¶n ®å obital ph©n tö riªng

Ta cã thÓ vÏ biÓu ®å tÊt c¶ çc obital riªng lÎ nμo. Obital ®−îc x¸c ®Þnh cã thÓ lμ obital ph©n tö ®Þnh c− n¨ng l−îng cao nhÊt (HOMO) vμ obital ph©n tö kh«ng ®Þnh c− n¨ng l−îng thÊp nhÊt (LUMO). Víi phÇn thùc hμnh nμy, ta vÏ obital ph©n tö theo thø tù n¨ng l−îng t¨ng. Víi n−íc, CNDO sö dông tËp hîp cña s¸u obital nguyªn tö c¬ b¶n (2s, 2p trªn nguyªn tö oxi vμ 1s trªn hai nguyªn tö hydro) vμ tÝnh to¸n cho s¸u obital ph©n tö. Bèn trong çc obital nμy (2a1, 1b2, 3a1, vμ 1b1 b¾t ®Çu ë n¨ng l−îng thÊp nhÊt) cã ®Þnh c− vμ hai obital (4a1 vμ 2b2) kh«ng ®Þnh c−. Obital ph©n tö ®Þnh c− n¨ng l−îng cao nhÊt (HOMO) lμ 1b1, vμ obital ph©n tö kh«ng ®Þnh c− n¨ng l−îng thÊp nhÊt (LUMO) lμ 4a1. Sù thiÕu çc electron 1s líp vá bªn trong cña oxi m« t¶ sù thiÕu obital 1a1. Do ®ã obital ®Çu tiªn, 2a1 lμ HOMO-3.


179

§Ó vÏ biÓu ®å obital ph©n tö riªng ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét chän c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô vμ nhÊp ph¶i

chuét vμo vïng trèng mμn lμm viÖc ®Ó lo¹i bá c¸c lùa chän. 2. NhÊp tr¸i chuét vμo Obitals ®Ó më hép tho¹i lùa chän trong Compute

menu. 3. NhÊp tr¸i chuét chän HOMO-, tiÕp theo nhÊp tr¸i chuét vμo môc ghi chó

(text box) cho obital vμ ®Æt gi¸ trÞ lμ 3. §iÒu nμy gióp chän obital thÊp thø 3 theo thø tù s¾p xÕp n¨ng l−îng cña HOMO. Trong vÝ dô nμy, nã lμ obital ®−îc tÝnh lμ thÊp nhÊt. Quan s¸t møc thÊp nhÊt trong biÓu ®å møc n¨ng l−îng obital thay ®æi mμu s¾c. Ta còng cã thÓ chän obital b»ng c¸ch nhÊp tr¸i chuét vμo møc obital cã n¨ng l−îng thÊp nhÊt trong biÓu ®å.

4. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän 3D Isosurface. 5. Bá tÝch nÕu cã ë Orbital Squared.

Hép tho¹i lùa chän vÏ Obital cã d¹ng nh− sau:

Pan Thanh cuén lªn xuèng trong s¬ ®å n¨ng l−îng obital.


180

Orbital Cho biÕt th«ng tin vÒ obital ®−îc chän. Alpha Cho biÕt obital ®−îc chän cã spin alpha hay kh«ng.

NÕu obital ®· chän cã spin beta, nhÊp tr¸i chuét vμo Alpha ®Ó thay ®æi lùa chän chuyÓn thμnh obital alpha. Lùa chän nμy chØ ho¹t ®éng sau khi ta tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm UHF.

Beta Cho biÕt obital ®−îc chän cã spin beta hay kh«ng. NÕu obital ®−îc chän cã spin alpha, nhÊp tr¸i chuét vμo Beta ®Ó chuyÓn sù lùa chän vÒ obital cã spin beta. Lùa chän nμy chØ ho¹t ®éng sau khi ta tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm UHF.

LUMO+ Cho biÕt vÞ trÝ obital lùa chän hiÖn t¹i cã liªn quan ®Õn LUMO. VÝ dô, khi ta chän obital LUMO ë phÇn trªn (®−êng g¹ch) trong s¬ ®å n¨ng l−îng, gi¸ trÞ +1 xuÊt hiÖn trong hép tho¹i chØ sè, ng−îc l¹i nÕu ta chän LUMO ë bªn d−íi, chØ sè –1 sÏ xuÊt hiÖn.

HOMO- T−¬ng tù nh− sù lùa chän LUMO, nh−ng kh¸c ë chç chØ sè ng−îc víi LUMO.

Number Cho biÕt trÞ sè tuyÖt ®èi cña obital ®−îc chän, b¾t ®Çu tõ obital n¨ng l−îng thÊp nhÊt (bªn d−íi). Víi tÝnh to¸n UHF ë ®©y cã c¶ hai cét obital alpha vμ beta ®−îc biÓu diÔn, sè thø tù ®−îc thùc hiÖn ph©n chia trong mçi nhãm.

Energy Cho biÕt n¨ng l−îng cña obital ®−îc chän theo ®¬n vÞ electron volt (ev).

Symmetry Cho biÕt d¹ng biÓu diÔn tèi gi¶n cña obital ®−îc chän.

Labels BiÓu diÔn electron ®Þnh c− trong mçi obital. Víi tÝnh to¸n RHF sè eletron ®Þnh c− tèi ®a trong mçi obital lμ 2, ng−îc l¹i trong tÝnh to¸n UHF, sè electron ®Þnh c− tèi ®a lμ 1.

Zoom Out Sau khi ta phãng to s¬ ®å n¨ng l−¬ng (nhÊp tr¸i chuét vμ rª trong khu«ng s¬ ®å), ®Ó chuyÓn trë l¹i d¹ng ban ®Çu ta nhÊp vμo nót nμy.

Orbital Plotting Cung cÊp cho ta nh÷ng lùa chän ®Ó biÓu diÔn biÓu ®å obital.

2D Contours VÏ biÓu ®å obital trªn kh«ng gian hai chiÒu. 3D Isosurface VÏ biÓu ®å obital trªn kh«ng gian ba chiÒu.

Orbital squared Khi chän, biÓu ®å biÓu diÔn b×nh ph−¬ng gi¸ trÞ obital trong mÆt ph¼ng x¸c ®Þnh.


181

Options Dïng ®Ó lùa chän thªm cho d¹ng biÓu diÔn obital. Plot Thùc hiÖn vÏ biÓu ®å obital ®· chän.

Copy Copy s¬ ®å n¨ng l−îng vμo tr×nh øng dông kh¸c, vμo bé nhí t¹m thêi.

6. NhÊp OK ®Ó thùc hiÖn vÏ biÓu ®å obital.

HyperChem vÏ biÓu ®å obital cho obital 2a1, vμ biÓu diÔn hiÖn tr¹ng c«ng viÖc trªn dßng hiÖn tr¹ng.

7. NhÊp tr¸i chuét chän Isosurface trong Display menu, hoÆc nhÊn F4. Hép tho¹i lùa chän Plot molecular properties xuÊt hiÖn.

8. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Wire mesh (L−íi d©y) trong môc Rendering option, ®¸nh gi¸ trÞ 0.05 vμo Obital contour value, vμ nhÊp OK ®Ó chän. HyperChem biÓu diÔn biÓu ®å obital 2a1 nh− sau:

9. Më l¹i hép tho¹i lùa chän vÏ obital trong Compute menu, ®¸nh gi¸ trÞ 1

vμo « number cho HOMO. NhÊp vμo nót Options vμ sö dông nh÷ng lùa chän nh− ë lùa chän thÕ tÜnh ®iÖn, nh−ng tÝch chän ë môc Rendering lμ Jorgensen-Salem. §iÒu nμy HyperChem sÏ biÓu diÔn obital 3a1:


182

Cã thÓ dïng c«ng cô quay ®Ó quay cÊu tróc nh×n cho râ.

10. LËp l¹i tÝnh to¸n vμ sö dông gi¸ trÞ 2 cho HOMO vμ chän Lines trong môc Rendering. HyperChem sÏ biÓu diÔn obital 1b2:

11. NhÊp tr¸i chuét chän Rotate trong Edit menu. 12. TÝch chän X Axis, ®¸nh gi¸ trÞ Angle (gãc) lμ 90, chän Apply to View,

råi nhÊp OK ®Ó chän. Bá tÝch Show isosurface hoÆc nhÊp F3 th× HyperChem sÏ kh«ng biÓu diÔn obital ph©n tö trªn mμn lμm viÖc n÷a. TÝch l¹i Show isosurface hoÆc nhÊp F3 th× HyperChem sÏ biÓu diÔn obital trë l¹i.

13. NhÊp tr¸i chuét më hép tho¹i Orbital trong Compute menu lÊy gi¸ trÞ 0 cho HOMO.


183

14. NhÊp vμo nót Option, trong môc Isosurface Rendering chän Flat surface vμ ®¸nh gi¸ trÞ 0.05 vμo Obital contour value, råi nhÊp OK ®Ó chän. HyperChem biÓu diÔn obital ph©n tö ®Þnh c− cao nhÊt cña n−íc cho 1b1:

15. NhÊp tr¸i chuét chän Rotate trong Edit menu, ®¸nh gi¸ trÞ Angle lμ -90,

råi nhÊp OK ®Ó chän. 16. NhÊp tr¸i chuét më hép tho¹i Obital trong Compute menu vμ tÝch chän

LUMO+, ®¸nh çc gi¸ trÞ 0 vμ 1 ®Ó biÓu diÔn çc obital kh«ng ®Þnh c−. VÏ biÓu ®å thÕ n¨ng mét chiÒu (1D) vμ hai chiÒu (2D)

Víi çc c«ng cô lùa chän cho phÐp tÝnh n¨ng l−îng nh− Amber94, PM3,�cho phÐp ta tÝnh ®−îc çc gi¸ trÞ vÒ n¨ng l−îng nh− sau:

- BiÓu ®å thÕ n¨ng mét chiÒu. - BiÓu ®å thÕ n¨ng hai chiÒu.

BiÓu ®å thÕ mét chiÒu biÓu diÔn n¨ng l−îng lμ hμm cña mét sù thay ®æi. BiÓu ®å thÕ hai chiÒu biÓu diÔn n¨ng l−îng lμ hμm cña hai sù thay ®æi. Çc sù thay ®æi nμy cã thÓ lμ ®é dμi liªn kÕt, gãc liªn kÕt, gãc vÆn.

ThÕ mét chiÒu

Ta cã thÓ t¹o ra thÕ mét chiÒu mét çch dÔ dμng. §Çu tiªn lμ chän kiÓu hμm n¨ng l−îng ®Ó sö dông. Cã thÓ chän lμ AMBER, PM3, STO-3G� Sau ®ã chän 2, 3 hoÆc 4 nguyªn tö trong mét liªn kÕt, gãc hay mét gãc vÆn lμ nh÷ng thay ®æi ®éc lËp.

Çc b−íc t¹o thÕ mét chiÒu nh− sau: 1. Chän liªn kÕt, hoÆc gãc liªn kÕt, gãc vÆn muèn vÏ biÓu ®å thÕ.


184

2. NhÊp chän Name Selection trong Select menu, tiÕp theo tÝch chän môc PLOT1, nhÊp OK ®Ó chän.

3. NhÊp chän Potetial trong Compute menu. NÕu phÇn lùa chän ta vÉn ®Æt ë chÕ ®é chän th× hép tho¹i sau xuÊt hiÖn:

NÕu ta kh«ng cßn ®Æt ë chÕ ®é chän phÇn lùa chän th× hép tho¹i sau xuÊt

hiÖn:

§Æt l¹i c¸c gi¸ trÞ ®Ó vÏ biÓu ®å nÕu muèn, hoÆc sö dông chÕ ®é ngÇm

®Þnh. 4. NhÊp OK ®Ó thùc hiÖn tÝnh to¸n vÏ biÓu ®å. Trong phÇn nμy ta chän vÏ

biÓu ®å thÕ cho H2.

C¸c lùa chän biÓu diÔn biÓu ®å thÕ NhÊn nót Propeties ®Ó më hép tho¹i lùa chän biÓu diÔn biÓu ®å:


185

Ta cã thÓ ®Æt çc lùa chän thÝch hîp ®Ó biÓu diÔn thÕ.

ThÕ hai chiÒu

§Ó vÏ biÒu ®å thÕ hai chiÒu ta ph¶i ®Æt ®ång thêi PLOT1 vμ PLOT2. PhÇn lùa chän hiÖn t¹i chØ cã thÓ lμ mét sù thay ®æi do ®ã, ta ph¶i ®Æt PLOT1 cho phÇn lùa chän ®Çu vμ PLOT2 cho bÊt kú liªn kÕt, gãc liªn kÕt hoÆc gãc vÆn nμo. Sù thay ®æi hai kh«ng cÇn thiÕt lμ ph¶i cïng lo¹i. NhÊp vμo Rotential trong Compute menu ®Ó t¹o ra biÓu ®å 3 chiÒu. VÝ dô: VÏ biÓu ®å thÕ 2D cho çc gãc vÆn C1-C2 vμ C2-C3 trong Pentan. Ta ®Æt lùa chän vÏ biÓu ®å nh− sau:

TÝnh to¸n b»ng tr−êng lùc MM+. Cùc tiÓu (mμu ®á) xuÊt hiÖn ë gi¸ trÞ gãc -180, -60, 60 vμ 1800. Cùc ®¹i xuÊt hiÖn ë ë çc gãc -120, 0 vμ 1200.


186

Cïng thÕ ®ã nh− quan s¸t trªn kh«ng gian 3D sÏ nh− sau:

L−u ph©n tö Ta cã thÓ l−u ph©n tö n−íc ®· tÝnh vμo file water.hin. Cã thÓ sö dông log file ®Ó l−u c¸c kÕt qu¶ chi tiÕt tÝnh to¸n ®−îc.


187

Bμi 12: T−¬ng t¸c cña n−íc víi N-metylaxetamit.

• Dïng gãc xo¾n c−ìng bøc • Tèi −u h×nh häc cho mét tËp hîp con • Sö dông c¸c m« pháng dung m«i • TiÕn hμnh tÝnh to¸n hμm sãng ®Ó tÝnh ®iÖn tÝch nguyªn tö • Hîp nhÊt hai ph©n tö vμo mét hÖ ®¬n

Trong bμi nμy, ta ch¹y c¶ tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm lÉn c¬ häc ph©n tö trong HyperChem vμ tÝnh ®iÖn tÝch nguyªn tö cho viÖc sö dông tÝnh to¸n c¬ häc ph©n tö tiÕp theo. §Çu tiªn, ta t¹o ra cÊu tróc N-metylaxtamit (NMA) theo tr×nh x©y dùng, sö dông h×nh häc c−ìng bøc ®Ó thay ®æi tõ kiÓu cis sang kiÓu trans, vμ dùng l¹i ph©n tö. TiÕp theo, ta tÝnh hμm sãng cho cÊu tróc tr−íc vμ sau khi ta solvat ho¸ ph©n tö víi n−íc.

T¹o ra ph©n tö NMA

§Ó t¹o N-metylaxetamit ta lμm nh− sau: 1. Chän New trong File menu. 2. Më hép tho¹i Labels trong Display menu vμ ®Æt Symbol. 3. Trong hép tho¹i lùa chän c¸c nguyªn tè, bá tÝch nÕu cã ë Explicit

Hydrogens, vμ chän Carbon lμ nguyªn tè ngÇm ®Þnh. 4. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô vμ vÏ liªn kÕt khung

nh− sau:


188

5. ChØnh söa cÊu tróc tr«ng nh− sau:

T¹o liªn kÕt ®«i cho liªn kÕt C-O.

6. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän ®Ó tr×nh x©y dùng x©y dùng l¹i cÊu tróc theo kh«ng gian ba chiÒu vμ thªm nh÷ng hydro cßn thiÕu.

ChuyÓn d¹ng cis- sang d¹ng trans-NMA

Tuú thuéc vμo viÖc ta vÏ liªn kÕt khung, tr×nh x©y dùng sÏ x©y dùng l¹i ph©n tö theo d¹ng trans hay d¹ng cis-NMA. Tr×nh x©y dùng dïng gãc nhÞ diÖn d¹ng trans- nh− lμ gãc ngÇm ®Þnh.


189

NÕu ta vÏ liªn kÕt khung theo thø tù O-C-N-C hoÆc C-N-C-O, nguyªn tö l©n cËn (O vμ C) sÏ lμ trans vμ kÕt qu¶ sÏ lμ cis-NMA:

NÕu ta vÏ liªn kÕt khung theo thø tù C-C-N-C hoÆc C-N-C-C, çc nguyªn tö l©n cËn (C vμ C) sÏ lμ trans vμ kÕt qu¶ lμ trans-NMA:

1. Quay cÊu tróc cña tr×nh x©y dùng vμ x¸c ®Þnh xem cÊu tróc lμ d¹ng cis

hay d¹ng trans. NÕu d¹ng cis nh− trong vÝ dô ®Çu tiªn ë trªn ®−îc biÓu diÔn, ta cÇn chuyÓn nã vÒ d¹ng trans b»ng çch thªm sù xo¾n liªn kÕt b¾t buéc vμ x©y dùng l¹i cÊu tróc theo çc b−íc m« t¶ d−íi ®©y. NÕu ta dùng ®−îc cÊu tróc d¹ng trans, gi÷ nguyªn nã cho phÇn tiÕp theo, “Tèi −u ho¸ cÊu tróc NMA”.


190

§Ó chuyÓn cÊu tróc d¹ng cis vÒ d¹ng trans cho NMA ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét chän c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô, vμ tÝch chän

Atoms trong Select menu. 2. NhÊp tr¸i chuét tõ nguyªn tö oxi, gi÷ vμ rª ®Õn nguyªn tö hydro nèi víi

nit¬ ®Ó chän bèn nguyªn tö nh− sau:

3. NhÊp tr¸i chuét chän Constrain Bond Torsion trong Build menu. 4. TÝch chän Trans, råi nhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i. 5. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng ®Ó lo¹i bá lùa chän. 6. X©y dùng l¹i ph©n tö b»ng çch nhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng

cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. HÖ ph©n tö lóc nμy sÏ biÓu diÔn lμ d¹ng trans-NMA. Çc tÝnh to¸n sau thõa nhËn sù ®Þnh h−íng cña nhãm metyl nh− lμ d¹ng trans ®èi víi liªn kÕt CO, nh−ng cis cho liªn kÕt NH. Sö dông ®Æt gãc vÆn trong Edit menu ®Ó thu ®−îc cÊu h×nh cÇn thiÕt.

Tèi −u ho¸ cÊu tróc NMA.

Tr−íc khi tÝnh hμm sãng cho ph©n tö, ta tèi −u cÊu tróc ph©n tö sö dông tr−êng lùc AMBER.

§Ó tèi −u cÊu tróc ta lμm nh− sau:

1. NhÊp tr¸i chuét chän Molecular Mechanics trong Setup menu. NÕu hép tho¹i c¶nh b¸o “Recalculate atom types..” xuÊt hiÖn th× nhÊp chän OK.

2. Chän tr−êng lùc AMBER, vμ nhÊp vμo nót Options. 3. Sö dông çc lùa chän ngÇm ®Þnh nh− sau.


191

4. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i lùa chän. 5. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i lùa chän tr−êng lùc c¬ häc ph©n tö. Cã thÓ sÏ

cã dßng c¶nh b¸o “Recalculate atom type�”. NÕu thÕ, nhÊp OK ®Ó chän. 6. NhÊp tr¸i chuét chän Select Parameter Set trong Setup menu. 7. Chän amber3, råi nhÊp OK. 8. NÕu HyperChem hái ta cã muèn tÝnh l¹i kiÓu nguyªn tö kh«ng, nhÊp OK

®Ó chän. 9. NhÊp tr¸i chuét chän Geometry Optimization trong Compute menu. 10. Trong hép tho¹i, sö dông çc lùa chän ngÇm ®Þnh, nh−ng ®Æt RMS

gradient lμ 0.001, råi nhÊp OK ®Ó b¾t ®Çu tÝnh to¸n. Sau mét lóc, tÝnh to¸n hoμn thμnh vμ HyperChem biÓu diÔn kÕt qu¶ trong dßng hiÖn tr¹ng.

TÝnh ®iÖn tÝch nguyªn tö

Trong bμi 11, ta thu ®−îc ®iÖn tÝch çc nguyªn tö trong ph©n tö n−íc b»ng çch tÝnh hμm sãng. Trong phÇn thùc hμnh sau ®©y, ta tÝnh ®iÖn tÝch nguyªn tö vμ sö dông chóng tÝnh to¸n c¬ häc ph©n tö cho NMA vμ n−íc vÒ sau.

§Ó tÝnh ®iÖn tÝch nguyªn tö ta lμm nh− sau:

1. §Çu tiªn, lÊy Label lμ Charge (®iÖn tÝch) cho hÖ. HyperChem biÓu diÔn tÊt c¶ çc nguyªn tö cã ®iÖn tÝch lμ 0.00.

2. NhÊp tr¸i chuét chän Semi-empirical trong Setup menu. 3. TÝch chän CNDO vμ nhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i. 4. NhÊp tr¸i chuét chän Single Point trong Compute menu.

HyperChem biÓu diÔn ®iÖn tÝch nguyªn tö khi tÝnh to¸n hoμn thμnh. Çc gi¸ trÞ ®iÖn tÝch, n¨ng l−îng, vμ gradient b¹n tÝnh cã thÓ sai kh¸c víi gi¸ trÞ bªn d−íi mét chót:


192

5. L−u ph©n tö nμy víi tªn lμ nma.hin.

Solvat ho¸ nhãm Cacbonyl Hîp nhÊt hai cÊu tróc

Trong bμi nμy, ta hîp nhÊt ph©n tö NMA víi ph©n tö n−íc trong bμi 11 vμ tÝnh to¸n t−¬ng t¸c cña chóng.

§Ó biÓu diÔn NMA vμ ph©n tö n−íc nh− mét hÖ ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Merge trong File menu. 2. Chän më file water.hin ®· l−u tõ tr−íc.

Mμn lμm viÖc b©y giê biÓu diÔn c¶ NMA vμ n−íc. DÞch chuyÓn ph©n tö n−íc

TiÕp theo ta dÞch chuyÓn ph©n tö n−íc ®Õn vÞ trÝ cã kh¶ n¨ng t¹o liªn kÕt hydro gi÷a oxi cña nhãm cacbonyl víi nguyªn tö hydro cña n−íc. §Ó di chuyÓn ph©n tö n−íc ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô, råi nhÊp ph¶i

chuét vμo vïng trèng ®Ó lo¹i bá c¸c lùa chän tr−íc ®ã. 2. Chän Symbol trong hép tho¹i Labels. 3. VÞ trÝ cña ph©n tö n−íc ®−îc di chuyÓn ®Õn nh− minh ho¹ d−íi ®©y. Chó ý: §Ó di chuyÓn mét ph©n tö ta lμm nh− sau

- NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô.


193

- NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Molecules trong Select menu. - NhÊp tr¸i chuét vμo ph©n tö muèn chän. - NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô dÞch chuyÓn trªn thanh c«ng cô. - NhÊp ph¶i chuét vμo ph©n tö ®· chän, gi÷ vμ rª ®Õn vÞ trÝ muèn

chuyÓn ®Õn. - NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän, råi nhÊp ph¶i chuét vμo vïng

trèng ®Ó lo¹i bá lùa chän.

Tèi −u mét tËp hîp con cña hÖ

Trong bμi thùc hμnh nμy, ta tèi −u ho¸ h×nh häc cña n−íc sö dông c¬ häc ph©n tö. Khi ta tiÕn hμnh tèi −u ho¸ h×nh häc lªn mét hÖ trong ®ã chØ tËp hîp con ®−îc chän chÞu t¸c ®éng cña phÐp tèi −u, vÞ trÝ cña çc nguyªn tö ®−îc chän bÞ thay ®æi trong qu¸ tr×nh tèi −u. §iÒu nμy cã nghÜa lμ nÕu ta lùa chän chØ cã ph©n tö n−íc, khi ta tèi −u, ph©n tö NMA gi÷ nguyªn kh«ng ®æi khi ph©n tö n−íc di chuyÓn ®Õn vÞ trÝ thuËn lîi. §iÒu nμy nãi chung nhanh h¬n cho phÐp tÊt c¶ çc bËc tù do. Khi n−íc ë gÇn vÞ trÝ thuËn lîi, ta cã thÓ tèi −u toμn bé hÖ, nÕu muèn. §Ó tèi −u tËp hîp con ta lμm nh− sau 1. Nh©p tr¸i chuét chän Molecular Mechanics trong Setup menu. 2. TÝch chän tr−êng lùc AMBER, nhÊp OK ®Ó sö dông çc lùa chän ngÇm

®Þnh cho tr−êng lùc.


194

3. Chän ph©n tö n−íc nÕu nã ch−a ®−îc chän. Ta cã thÓ sÏ nhËn ®−îc lêi c¶nh b¸o lμ kiÓu nguyªn tö sÏ ®−îc tÝnh to¸n l¹i, nÕu thÕ nhÊp OK ®Ó chän.

4. NhÊp tr¸i chuét chän Geometry Optimization trong Compute menu. 5. Sö dông RMS gradient lμ 0.01. 6. NhÊp OK ®Ó b¾t ®Çu tÝnh to¸n. 7. Sau mét lóc, tÝnh to¸n hoμn thμnh.

TÝnh to¸n l¹i liªn kÕt Hydro §Ó tÝnh to¸n l¹i liªn kÕt hydro ta lμm nh− sau:

1. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Show Hydrogen bonds vμ nhÊp tr¸i chuét vμo Recompute H bonds trong Display menu. CÊu h×nh khi ®ã tr«ng t−¬ng tù nh− sau:

BiÓu thÞ ®Æc ®iÓm cña hÖ t−¬ng t¸c

§Ó gióp biÓu thÞ ®Æc ®iÓm sù solvat ho¸ NMA, ta thùc hiÖn tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö trªn hÖ t−¬ng t¸c. Ta khi ®ã cã thÓ so s¸nh kÕt qu¶ víi tÝnh to¸n c¸c moneme (®¬n thÓ) cña n−íc vμ NMA tr−íc ®ã.

§Ó tÝnh hμm sãng cho hÖ ta lμm nh− sau:

1. NhÊp tr¸i chuét chän Semi-empirical trong Setup menu. 2. TÝch chän CNDO, råi nhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i. 3. NhÊp tr¸i chuét chän Single Point trong Compute menu.

§iÒu nμy gióp tÝnh to¸n hμm sãng cho hÖ liªn kÕt. 4. Chän Charge trong hép tho¹i Labels ®Ó biÓu diÔn ®iÖn tÝch nguyªn tö tÝnh

to¸n ®−îc.


195

KÕt qu¶ tr×nh bμy nh− sau:


196

Bμi 13: Thuéc tÝnh ®iÖn tö cña Protein

• TÝnh mËt ®é ®iÖn tö • Sö dông çc biªn “l−îng tö – cæ ®iÓn” trong tÝnh to¸n • TÝnh hμm sãng

Víi HyperChem, ta cã thÓ pha trén tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö víi tÝnh to¸n cæ ®iÓn cho cïng mét hÖ ph©n tö. §iÒu nμy cho phÐp ta nghiªn cøu c¬ häc l−îng tö trªn çc phÇn cña çc ph©n tö lín, nh− lμ vÞ trÝ ho¹t ®éng cña enzim, khi kh«ng thÓ tÝnh cho toμn bé hÖ ph©n tö. Bμi nμy minh ho¹ tÝnh to¸n mËt ®é ®iÖn tÝch cho vïng ®u«i-N cña chÊt øc chÕ tripsin tuyÕn tuþ cña bß (BPTI). TÝnh to¸n protein minh ho¹ trong bμi ®−îc thùc hiÖn chñ yÕu cïng çch nh− tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm ta thùc hiÖn trong bμi 11 vμ 12, ngo¹i trõ biªn giíi (boundary) gi÷a “phÇn cæ ®iÓn” cña ph©n tö víi “phÇn l−îng tö” cña ph©n tö ®−îc ®Þnh râ.

Tr−íc khi ta b¾t ®Çu

Bμi nμy sö dông file testbpti.hin, ta ®· l−u trong bμi 8. NÕu ta kh«ng thùc hiÖn bμi 8, h·y lμm theo çc b−íc trong bμi 8 l¹i (b−íc më file PDB, vμ xo¸ çc ph©n tö n−íc) tr−íc khi thùc hiÖn bμi 13 nμy.

§äc vμ biÓu diÔn ph©n tö §Ó ®äc vμ quan s¸t ph©n tö BPTI ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Labels trong Display menu, råi nhÊp OK ®Ó ®ãng l¹i. Ta kh«ng chän g× v× HyperChem gióp ta tù chän none cho labels.

2. Më file tesbpti.hin. CÊu tróc ®· ®−îc l−u trong bμi 8.

3. NÕu cÊu tróc cã biÓu diÔn c¶ hydro, bá tÝch Show hydrogens trong Display menu ®Ó kh«ng biÓu diÔn hydro.

4. NhÊp tr¸i chuét chän Rendering trong Display menu. 5. BiÓu diÔn ph©n tö dïng çc lùa chän kh¸c nhau cña hép tho¹i Rendering.

§iÒu nμy gióp ta quan s¸t ph©n tö ®−îc dÔ dμng h¬n.


197

6. Sö dông çc c«ng cô trong Select menu vμ Display menu ®Ó biÓu diÔn chØ liªn kÕt khung cña ph©n tö. (tham kh¶o “biÓu diÔn liªn kÕt khung ë çc bμi tr−íc).

7. Dïng c«ng cô lùa chän, nhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng ®Ó lo¹i bá lùa chän, nhÊp tr¸i chuét chän Riddbons (d¶i) trong hép tho¹i Rendering ë môc Sticks. §iÒu nμy gióp biÓu diÔn cÊu tróc bËc hai cña ph©n tö nh− mét d¶i ruy b¨ng.

8. Quay cÊu tróc ®Ó thu ®−îc sù ®Þnh h−íng ph©n tö nh− sau:

9. Më hép tho¹i Rendering trong Display menu, trong môc Sticks tÝch chän thªm Stereo. §iÒu nμy gióp biÓu diÔn d¶i ë d¹ng lËp thÓ. NÕu l−ít qua b»ng m¾t ®Ó chång chÊt çc h×nh ¶nh, hoÆc nÕu ta nh×n b»ng kÝnh nh×n næi, th× d¶i sÏ xuÊt hiÖn ë d¹ng ba chiÒu.

Chän vïng ta quan t©m

B−íc tiÕp theo lμ chän phÇn cña hÖ ta muèn m« t¶ theo c¬ häc cæ ®iÓn vμ phÇn ta muèn m« t¶ theo c¬ häc l−îng tö. §Ó thùc hiÖn ®iÒu nμy ta chän mét tËp hîp con cña hÖ. Çc nguyªn tö chän cïng thêi ®iÓm ta tiÕn hμnh tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö lμ çc nguyªn tö mμ HyperChem tiÕn hμnh tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö trªn ®ã. VÝ dô, ta sÏ chän d¹ng h×nh cÇu çc nguyªn tö vμ xem xÐt chØ çc nguyªn tö trong vßng b¸n kÝnh ®· chän. Ta còng cã thÓ lùa chän theo h×nh ch÷ nhËt. Trong vÝ dô nμy ta chän phÇn ®Çu ®Ó thùc hiÖn tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö.


198

§Ó chän phÇn ®Çu Acginin ta lμm nh− sau 1. Bá tÝch Stereo, bá lùa chän liªn kÕt khung, vμ biÓu diÔn toμn bé c¸c

nguyªn tö. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Select trong Select menu, trong môc By number tÝch

chän Residue number vμ lÊy gi¸ trÞ lμ 1 ë value “=”. §iÒu nμy ARG1 sÏ ®−îc chän. PhÇn nμy ta sÏ dïng ®Ó tÝnh c¬ häc l−îng tö.

3. Quay vμ chuyÓn ph©n tö cho ®Õn khi tr«ng ®−îc nh− sau:

4. NhÊn phÝm Spacebar ®Ó ®−a phÇn lùa chän vμo t©m mμn lμm viÖc. Khi ®ã phÇn lùa chän tr«ng cã d¹ng nh− sau:


199

Chän biªn cæ ®iÓn – l−îng tö.

PhÇn tiÕp theo lμ ®Æt chÝnh x¸c biªn giíi gi÷a tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö vμ tÝnh to¸n cæ ®iÓn. V¾n t¾t lμ, ë ®©y diÔn t¶ HyperChem gi¶i quyÕt vÊn ®Ò giíi h¹n nh− thÕ nμo: Mçi nguyªn tö ®−îc chän sÏ ®−îc xö lý b»ng c¬ häc l−îng tö vμ mçi nguyªn tö kh«ng ®−îc chän, nh−ng cã liªn kÕt víi nguyªn tö ®−îc chän, ®−îc xö lý nh− mét nguyªn tö biªn. Çc nguyªn tö biªn ®−îc ®Æt vμo cho tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b»ng “çc nguyªn tö flo gi¶”. §Ó ®Æt biªn l−îng tö – cæ ®iÓn ta lμm nh− sau 1. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Extend to sp3 trong Select menu.

§iÒu nμy më réng lùa chän phÇn ®Çu acginin tíi biªn thÝch hîp. HyperChem xö lý cacbon liªn kÕt víi bèn nguyªn tö, nit¬ liªn kÕt víi ba nguyªn tö, vμ oxi liªn kÕt víi hai nguyªn tö.

TÝnh hμm sãng

TiÕp theo, ta tÝnh hμm sãng. §Çu tiªn, x¸c ®Þnh xem hÖ cã ®iÖn tÝch ®iÖn tö h×nh thøc kh«ng, b»ng çch xem nhãm nitro cã bÞ proton ho¸ kh«ng.

§Ó xem nhãm nitro cã ®−îc proton ho¸ kh«ng ta lμm nh− sau:

1. BiÓu diÔn ph©n tö cã c¶ hydro vμ chän Symbol trong hép tho¹i Labels.


200

Cã ba hydro ®−îc nèi víi nit¬. Còng nh− thÕ, ë ®u«i acginin, cacbon nèi víi ba nguyªn tö nit¬, hai nguyªn tö nit¬ trong sè ®ã cã nèi víi hai nguyªn tö hydro, ®iÒu nμy t¹o nhãm liªn hîp cã ®iÖn tÝch d−¬ng. Khi ®u«i nit¬ (N-terminal) cã ba nguyªn tö hydro, nit¬ nμy cã ®iÖn tÝch h×nh thøc lμ +1. Theo ®ã phÇn ®−îc lùa chän tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö lμ cation ho¸ trÞ hai víi ®iÖn tÝch lμ +2. Ta ph¶i x¸c ®Þnh ®iÒu nμy ®Ó ®Æt ®óng sè electron trong tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö.

§Ó tÝnh hμm sãng ta lμm nh− sau 1. Chän none trong hép tho¹i Labels. 2. NhÊp tr¸i chuét chän Semi-empirical trong Setup menu. 3. Trong hép tho¹i, tÝch chän ph−¬ng ph¸p CNDO, vμ nhÊp tr¸i chuét vμo

nót Options. 4. §Æt giíi h¹n héi tô (Convergence limit) lμ 0.1.

Khi ta quan t©m ®Õn ®iÖn tÝch vμ h×nh ¶nh ®Þnh tÝnh cña obital chø kh«ng ph¶i lμ n¨ng l−îng, giíi h¹n héi tô Ýt nghiªm ngÆt ®−îc sö dông.

5. §Æt Total charge lμ 2 ®Ó ®Þnh râ cation ho¸ trÞ hai. 6. §Æt c¸c lùa chän kh¸c nh− tr×nh bμy ë d−íi ®©y, khi ®ã nhÊp OK ®Ó chän.

7. NhÊp tr¸i chuét chän Single point trong Compute menu. N¨ng l−îng vμ gradient xuÊt hiÖn trªn dßng hiÖn tr¹ng tÝnh to¸n khi tÝnh to¸n hoμn thμnh.

8. NhÊp tr¸i chuét chän Plot Molecular graphs trong Compute menu. 9. TÝch chän Total Charge Density vμ chän biÓu diÔn trªn kh«ng gian hai

chiÒu (2D Contour). 10. Chän môc Contour Grid, ®Æt Horizontal grid points vμ Vertical grid

points lμ 60, ®Æt Contour level lμ 30. 11. NhÊp OK ®Ó b¾t ®Çu vÏ biÓu ®å mËt ®é.

Khi tÝnh to¸n hoμn thμnh, biÓu ®å xuÊt hiÖn nh− sau:


201

NÕu vÏ biÓu ®å trªn kh«ng gian ba chiÒu (3D), sö dông Gouraud Shading vμ Total charge density contour value lμ 0.09 trong môc Isosurface rendering, kÕt qu¶ tr«ng nh− sau:


202

PhÇn tÝnh to¸n thuÇn tuý lý thuyÕt (Ab Initio Calculations)

Bμi ThiÕt lËp lùa chän tÝnh to¸n Ab Initio vμ Density Functional

TÝnh to¸n Ab Initio (thuÇn tuý lý thuyÕt) vμ Density Functional (hμm mËt ®é) cã rÊt nhiÒu ®iÓm chung vμ v× thÕ ta m« t¶ c¶ hai ë ®©y. §Ó x¸c ®Þnh tÝnh to¸n Ab initio ta c¬ b¶n ph¶i chän tËp hîp hμm c¬ b¶n. Víi tÝnh to¸n hμm mËt ®é ta còng ph¶i chän tËp hîp hμm, nh−ng ph¶i chän thªm mét hμm (functional). Çc phÇn SCF cña hai kiÓu tÝnh to¸n c¬ b¶n t−¬ng tù nhau. TÝnh to¸n Ab initio hay DFT tèn nhiÒu thêi gian h¬n çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm. §Çu tiªn ta nªn ch¹y tèi −u theo c¬ häc ph©n tö ®Ó chuyÓn h×nh häc ®Õn møc ®é tèi −u nμo ®ã, vμ tèi −u thªm b»ng ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm tr−íc khi tèi −u h×nh häc theo Ab initio. Riªng víi çc cÊu tróc v« c¬, tèi −u theo c¬ häc ph©n tö hay b¸n kinh nghiÖm ®Òu cho kÕt qu¶ kÐm do thiÕu çc tham sè thÝch hîp, nh−ng ta dïng tr×nh x©y dùng (Model Builder) cho cÊu tróc v« c¬ sÏ cã ®−îc ®iÓm khëi ®Çu hîp lý h¬n.

Chän tËp hμm c¬ b¶n

Chän tËp hμm c¬ b¶n lμ c«ng viÖc quan träng ®èi víi tÝnh to¸n Ab initio vμ tÝnh hμm mËt ®é. BÊt kú tËp hμm mét electron nμo ®Òu cã thÓ lμ tËp hμm c¬ b¶n trong phÐp tÝnh gÇn ®óng LCAO. Tuy nhiªn, tËp hμm c¬ b¶n tèt sÏ dù ®o¸n ®−îc çc tÝnh chÊt cña ®iÖn tö, sö dông çc sè h¹ng Ýt h¬n so víi tËp hîp hμm kh«ng tèt. V× thÕ, chän tËp hμm c¬ b¶n thÝch hîp cho tÝnh to¸n Ab initio vμ hμm mËt ®é quyÕt ®Þnh ®Õn tÝnh thùc tÕ vμ ®é chÝnh x¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®−îc. Çc tËp hμm cã trong lùa chän cña mçi hép tho¹i ®Òu sö dông ®−îc cho ph−¬ng ph¸p ®ã.

Lùa chän cho ph−¬ng ph¸p Ab initio vμ Density Functional

Hai hép tho¹i cña hai ph−¬ng ph¸p kh¸ gièng nhau, chØ kh¸c ë mét sè Ýt chi tiÕt. Ta cã thÓ dïng nhiÒu tËp hμm c¬ b¶n trong mét hÖ ph©n tö. Nót Apply Basis Set trong hép tho¹i dïng ®Ó ¸p dông tËp hμm lùa chän hiÖn t¹i cho çc nguyªn tö ®−îc chän hoÆc cho toμn bé çc nguyªn tö trong HyperChem nÕu


203

kh«ng cã sù lùa chän nμo. VÝ dô, mét sè nguyªn tö n¨ng dïng tËp hμm 6-31G (chØ cho s vμ p) trong khi ®ã mét sè nguyªn tö kh¸c dïng 6-31G* (c¶ cho obital d) (xem Basis set trong HyperChem computational chemistry).

Basis Set X¸c ®Þnh tËp hμm cho phÇn lùa chän hoÆc c¶ hÖ

ph©n tö. No basis set Kh«ng dïng tËp hμm nμo c¶. Lùa chän nμy nªn

dïng chØ khi ¸p dông mét hμm c¬ b¶n phô cho çc nguyªn tö.

Minimal (STO-3G)

§Æt tËp hμm STO-3G

Small (3-21G) §Æt tËp hμm 3-21g Medium (6-31G*) §Æt tËp hμm 6-31G* Large (6-31G**) §Æt tËp hμm 6-31G** Other TÝch ®Ó chän tËp hμm theo ý muèn. Assign Other Basis Set..

NhÊp chuét vμo nót nμy ®Ó më hép tho¹i lùa chän tËp hμm theo ý muèn.

Extra Basis Function�

TÝch ®Ó chän hμm c¬ b¶n më réng, cho phÐp ta më réng hμm c¬ b¶n cho çc nguyªn tö ®· chän.

Options §Æt çc lùa chän ®Ó thùc hiÖn tÝnh to¸n Advanced Options

§Æt çc lùa chän cao cÊp cho tÝnh to¸n.

Apply Basis Set� NhÊp ®Ó ¸p dông tËp hμm hiÖn t¹i cho çc nguyªn tö ®· chän.

Grid (DFT) NhÊp nót nμy ®Ó më hép tho¹i chän khung l−íi (grid) tÝch ph©n dïng cho çc tÝnh ph©n sè. Lùa chän ®¬n gi¶n nhÊt lμ Standard Grids. Nh− mét lùa chän, ta cã thÓ x¸c ®Þnh râ rμng

Exchange (DFT) NhÊp ®Ó chän hép tho¹i thÕ t−¬ng quan trao ®æi nh»m x¸c ®Þnh hμm mËt ®é t−¬ng quan


204

Corelation trao ®æi dïng cho tÝnh to¸n. OK L−u thiÕt lËp hiÖn t¹i, ¸p dông çc hμm cho phÇn

lùa chän vμ ®ãng hép tho¹i l¹i. Cancel Tho¸t khái hép tho¹i vμ kh«ng l−u thiÕt lËp hiÖn

t¹i còng nh− kh«ng ¸p dông tËp hμm hiÖn t¹i cho phÇn lùa chän.

Hép tho¹i lùa chän thªm cho Ab initio vμ Density Functional

Dïng hép tho¹i Otions ®Ó chän çc lùa chän c¬ b¶n cho tÝnh to¸n Ab initio vμ Density Functional. Çc lùa chän nμy c¬ b¶n gièng trong lùa chän b¸n kinh nghiÖm.

Charge and spin

Vïng nμy dïng ®Ó x¸c ®Þnh ®iÖn tÝch thùc trªn hÖ ph©n tö hiÖn t¹i vμ xÐt xem hÖ ë d¹ng singlet, hay doublet�

Total charge PhÇn d− ®iÖn tÝch cña h¹t nh©n so víi electron. B»ng kh«ng víi hÖ trung hoμ, nguyªn d−¬ng víi hÖ cation, nguyªn ©m víi hÖ anion.

Spin Multiplicity

§é béi spin dïng cho hÖ hiÖn t¹i. HÖ vá kÝn cã ®é béi spin lμ 1 (singlet), hÖ vá hë cã ®é béi spin lμ 2, 3, 4 hoÆc cao h¬n. gi¸ trÞ cã thÓ thay ®æi tõ 1 ®Õn 6.

SCF controls PhÇn nμy dïng ®Ó x¸c ®Þnh ®é chÝnh x¸c mong muèn cho hμm sãng SCF vμ sè l−îng lËp l¹i cùc tiÓu ®Õn ®é chÝnh x¸c cho phÐp.

Convergence limit

§Æt kÕt thóc tÝnh to¸n SCF khi sù kh¸c nhau gi÷a hai lÇn lËp l¹i liªn tiÕp bÐ h¬n gi¸ trÞ ta ®Æt.

Iteration limit Sè lÇn lÆp l¹i cùc ®¹i. Accelerate convergence

TÝch chän phÇn nμy, HyperChem sÏ thùc hiÖn nhanh qu¸ tr×nh tÝnh to¸n SCF.


205

Single Point only

PhÇn nμy ®Ó x¸c ®Þnh xem cã tÝnh to¸n gradient vμ n¨ng l−îng t−¬ng quan MP2 hay kh«ng. Lùa chän nμy chØ dïng cho tÝnh to¸n Single Point vμ bá qua bÊt kú kiÓu tÝnh to¸n nμo kh¸c.

Gradient Chän ®Ó tÝnh gradient. MP2 correlation energy

TÝch chän ®Ó tÝnh n¨ng l−îng t−¬ng quan.

Spin pairing PhÇn nμy chän ph−¬ng ph¸p ®Ó tÝnh çc t−¬ng t¸c spin.

UHF Ph−¬ng ph¸p Hartree-Fock kh«ng giíi h¹n. dïng cho hÖ vá hë vμ vá kÝn.

RHF Ph−¬ng ph¸p Hartree-Fock giíi h¹n spin, ®ßi hái çc electron cã spin cÆp ®«i trong mçi kh«ng gian obital ®Þnh c−. Ng−êi ta th−êng dïng cho çc hÖ vá singlet kÝn.

Cl� TÝch chän ®Ó ®Æt t−¬ng t¸c cÊu h×nh. OK CÊp nhËn sù thay ®æi thùc hiÖn trong hép tho¹i. Cancel Tho¸t hét tho¹i, kh«ng chÊp nhËn sù thay ®æi nμo.

Lùa chän cao cÊp cho Ab initio vμ Density Functional

Ta dïng hép tho¹i Advanced options ®Ó hiÖu chØnh qóa tr×nh tÝnh to¸n ab initio.

Two-electro integral control

§iÒu khiÓn tÝnh to¸n tÝch ph©n hai electron vμ l−u tr÷.

Cutoff ChØ gi÷ çc tÝch ph©n hai electron víi mét gi¸ trÞ hoμn toμn lín h¬n hoÆc b»ng gi¸ trÞ nμy. gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh lμ 10-10 Hartree.

Buffer size §Æt kÝch cì nhí l−u trªn æ cøng. Integral format X¸c ®Þnh kiÓu ®Ó l−u çc tÝch ph©n hai


206

electron. Regular L−u kiÓu nguyªn b¶n.

Raffenetti L−u kiÓu Raffenetti ®Ó t¨ng tèc ®é h×nh thμnh ma trËn Fock.

Direct SCF calculation

TÝnh trùc tiÕp SCF. Çc tÝch ph©n hai electron ®−îc tÝnh trùc tiÕp. SÏ chËm h¬n tÝnh to¸n th«ng th−êng, nh−ng kh«ng mÊt nhiÒu æ ®Üa trèng vμ bé nhí. Dïng cho çc ph©n tö lín.

Ghost-atoms control

§iÒu khiÓn sñ dông phÇn lùa chän “ghost atoms”.

Use �ghost-atoms� selection

TÝch ®Ó dïng phÇn lùa chän “ghost-atoms”. Lùa chän nμy cã gi¸ trÞ khi phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn lμ “ghost-atoms”.

MO initial guess X¸c ®Þnh −íc l−îng ban ®Çu cho çc hÖ sè MO.

Core Hamiltonian Chän nót nμy ®Ó dïng çc hÖ sè MO thu ®−îc tõ sù chÐo ho¸ Hamilton lâi.

Projected CNDO Dïng nót nμy ®Ó dïng çc hÖ sè MO t¹o ra tõ tÝnh to¸n Huckel.

Projected INDO Dïng nót nμy ®Ó dïng çc hÖ sè MO t¹o ra tõ tÝnh to¸n INDO.

Number of d orbitals

X¸c ®Þnh sö dông Gaussians Decac (6) hay Gaussians Hermite (5)

Five Chän ®Ó dïng Gaussian Hermite bao gåm n¨ng obital d: d0, d+1, d-1, d+2, d-2.

Six Chän ®Ó dïng Gaussian Decac bao gåm s¸u obital d: dxx, dyy, dzz, dxy, dxz, dyz.

OK ChÊp nhËn sù thay ®æi. Cancel §ãng hép tho¹i, kh«ng chÊp nhËn sù thay ®æi.

Lùa chän më réng hμm c¬ b¶n

Hép tho¹i nμy cho phÐp ta hiÖu chØnh çc tËp hîp hμm hiÖn cã b»ng çch thªm çc hμm c¬ b¶n më réng cho çc nguyªn tö. NÕu ta muèn thªm hμm ph©n cùc cho hydrogen hay hμm khuÕch t¸n cho çc nguyªn tö nÆng. Mét vμ chØ mét vá phô thªm (kiÓu S, P, D, SP hay SPD) cã thÓ ®−îc ¸p dông cho bÊt kú nguyªn tö nμo víi phiªn b¶n hiÖn t¹i cña HyperChem. Sù kh¸c nhau gi÷a çc vá më réng lμ cã thÓ ¸p dông ®−îc cho çc nguyªn tö kh¸c nhau nh−ng mçi nguyªn tö chØ nhËn thªm mét líp vá më réng. NÕu ta muèn


207

thªm vá më réng cho nguyªn tö nμo, ta cÇn ph¶i hiÖu chØnh file tËp hμm c¬ b¶n vμ t¹o ra mét tËp hμm míi.

Shell type §Þnh kiÓu vá thªm cho çc nguyªn tö ®· chän, hoÆc cho c¶ hÖ ph©n tö.

None Kh«ng chän thªm. S Thªm hμm c¬ b¶n më réng kÕt hîp víi kiÓu vá S. P Thªm hμm c¬ b¶n më réng kÕt hîp víi kiÓu vá P. D Thªm hμm c¬ b¶n më réng kÕt hîp víi kiÓu vá D.

SP Thªm hμm c¬ b¶n më réng kÕt hîp kiÓu vá SP. SPD Thªm hμm c¬ b¶n më réng kÕt hîp kiÓu vá SPD.

Exponent §Æt sè mò cho kiÓu hμm ®· chän. OK ChÊp nhËn çc lùa chän. Cancel Kh«ng chÊp nhËn çc lùa chän.


208

Bμi 14: Sù Proton ho¸ cña n−íc

• T¹o hÖ ph©n tö tÝch mang ®iÖn tÝch. • Chän tËp hîp hμm c¬ b¶n. • Chän c¸c lùa chän cho tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n thuÇn tuý lý thuyÕt (Ab

initio) vμ tèi −u ho¸. • Kh¶o s¸t tÝnh to¸n n¨ng l−îng t−¬ng t¸c MP2.

PhÇn h−íng dÉn nμy sÏ giíi thiÖu cho ta nh÷ng b−íc c¬ b¶n cÇn thiÕt ®Ó thùc hiÖn tÝnh to¸n thuÇn tuý lý thuyÕt.

§Æt ®Ó vÏ ph©n tö

§Ó chuÈn bÞ vÏ H3O víi c¸c nguyªn tö hydro cô thÓ ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Explicit Hydrogens trong Build menu. 2. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Allow Arbitrary Valence trong Build menu.

NÕu ta kh«ng chän Allow Arbitrary Valence th× sÏ kh«ng thÓ vÏ ®−îc ba liªn kÕt tõ nguyªn tö oxi khi mμ Oxi cã ho¸ trÞ th«ng th−êng lμ hai.

3. NhÊp tr¸i chuét chän Labels trong Display menu. 4. Chän Symbol trong hép tho¹i Labels vμ nhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i l¹i. 5. NhÊp tr¸i chuét chän Default Elemen trong Build menu, tÝch chän Oxi

trong hép tho¹i vμ ®ãng hép tho¹i l¹i. 6. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô.

B©y giê ta ®· chuÈn bÞ s½n sμng ®Ó vÏ H3O+.

T¹o H3O

+ VÏ H3O

1. NhÊp tr¸i chuét vμo mμn lμm viÖc ®Ó t¹o ra nguyªn tö oxi. 2. VÏ ba liªn kÕt tõ Oxi ®Ó t¹o H3O nh− sau:

ChuyÓn h×nh vÏ thμnh cÊu tróc 3D 1. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. Thªm ®iÖn tÝch d−¬ng cho tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö. 1. NhÊp tr¸i chuét chän Ab Initio trong Setup menu. 2. NhÊp chuét vμo nót Options. 3. §¸nh gi¸ trÞ 1 cho Total charge vμ nhÊp tr¸i chuét vμo nót OK ®Ó ®ãng

hép tho¹i lùa chän riªng nμy l¹i.


209

4. NhÊp tr¸i chuét vμo nót OK ®Ó ®ãng hép tho¹i lùa chän ph−¬ng ph¸p tÝnh thuÇn tuý lý thuyÕt. Nh− vËy ta ®· thªm ®iÖn tÝch +1 cho ph©n tö ®Ó thùc hiÖn tÝnh c¬ häc l−îng tö, c¬ b¶n gi¶m sè ®iÖn tö thμnh mét. §iÖn tÝch toμn phÇn ®−îc sö dông ®Ó x¸c ®Þnh sè electron sö dông trong tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö.

Chän tËp hîp hμm c¬ b¶n ®Ó tÝnh §Ó chän tËp hîp hμm c¬ b¶n ta lμm nh− sau

1. NhÊp tr¸i chuét chän Ab Initio trong Setup menu. 2. TÝch chän Other trong phÇn Basis Set. 3. NhÊn nót Assign Other Basis Set. 4. Chän 4-31G trong list vμ nhÊp OK ®Ó chän.

§iÒu nμy gióp thªm tËp hîn c¬ b¶n 4-31G cho list çc tËp hîp hμm c¬ b¶n mμ ta cã thÓ nhanh chãng chän nã. Çc tËp hîp hμm c¬ b¶n xuÊt hiÖn trong Assign Other Basis Set bao gåm tÊt c¶ çc tËp hîp hμm c¬ b¶n ®−îc liÖt kª trong file CHEM.INI theo tªn file tËp hîp hμm c¬ b¶n ®−îc ®Þnh râ cña chóng (*.BAS). Çc tËp hîp hμm c¬ b¶n do ta ®Æt cã thÓ ®−îc thªm cho list b»ng çch t¹o file cã ®u«i “.BAS” míi vμ thªm nã vμo cho file CHEM.INI. Tuy nhiªn ta cã thÓ ®Æt çc tËp hîp kh¸c theo yªu cÇu kh¶o s¸t ph©n tö.

5. TÝch chän Minimal (STO-3G) cho môc Basis set. 6. NhÊp chuét vμo nót Apply Basis Set vμ nhÊp OK hoÆc chØ cÇn nhÊp lu«n

OK ®Ó ®ãng hép tho¹i lùa chän ph−¬ng ph¸p Ab Initio. B©y giê ta ®· chän tËp hîp hμm c¬ b¶n cho mçi nguyªn tö cña ph©n tö, tËp hîp hμm c¬ b¶n cùc tiÓu STO-3G. Nã cã thÓ lùa chän cô thÓ çc nguyªn tö vμ sö dông nót Apply Basis Set ®Ó ®Æt tËp hîp hμm c¬ b¶n ®· chän chØ trªn çc nguyªn tö ®−îc chän víi sù s¾p xÕp tiÕp sau cña mét tËp hîp hμm c¬ b¶n kh¸c trªn çc nguyªn tö ®−îc lùa chän kh¸c. HyperChem cho phÐp ®Æt çc tËp hîp c¬ së kh¸c nhau cho çc nguyªn tö kh¸c nhau. §Ó xem tËp hîp hμm c¬ b¶n nμo ®−îc ¸p dông cho mçi nguyªn tö, ta cã thÓ biÓu diÔn çc nh·n thÝch hîp.

§Ó xem tËp hîp hμm c¬ b¶n ¸p dông cho mçi nguyªn tö ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét chän Labels trong Display menu. 2. Chän Basis Set vμ nhÊp OK ®Ó chän.

B©y giê ta sÏ xem ®−îc nh·n cña tËp hîp hμm c¬ b¶n ¸p dông cho çc nguyªn tö trªn mμn lμm viÖc.


210

Cùc tiÓu ho¸ cÊu tróc §Ó tÝnh h×nh häc ®· tèi −u cña H3O

+ ta lμm nh− sau: 1. Chän Ab Initio trong Setup menu. 2. §Æt çc lùa chän thÝch hîp ®Ó tèi −u h×nh häc b»ng çch nhÊp vμo nót

Options vμ ®Æt çc gi¸ trÞ nh− sau: Total charge = 1, Spin multiplicity = 1, Spin pairing = RHF, Convergence limit = 0.01, Iteration limit = 50, vμ Accelerate convergence = Yes (3). PhÇn Single Point only kh«ng ®−îc chän sö dông trong tèi −u h×nh häc vμ cã thÓ cã bÊt kú gi¸ trÞ nμo.

3. NhÊp tr¸i chuét chän OK ®Ó ®ãng hép tho¹i Options vμ nhÊp tiÕp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i lùa chän ph−¬ng ph¸p.

4. NhÊp tr¸i chuét chän Geometry Optimization trong Compute menu. 5. Chän Polak-Ribiere cho ph−¬ng ph¸p tèi −u vμ ®Æt RMS gradient lμ 0.1

råi nhÊp tr¸i chuét vμo OK ®Ó b¾t ®Çu tèi −u.

§Ó tÝnh n¨ng l−îng toμn phÇn cña H3O+ ®· tèi −u kÓ c¶ n¨ng l−îng

t−¬ng t¸c ta lμm nh− sau: 1. Chän Ab Initio trong Setup menu, nhÊn nót Options vμ chän tÝnh MP2

correlation energy, råi nhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i nμy vμ nhÊp tiÕp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i lùa chän ph−¬ng ph¸p.

2. Chän Single point trong Compute menu. Ta thÊy r»ng n¨ng l−îng toμn phÇn cña H3O

+ víi tËp hîp hμm c¬ b¶n STO-3G lμ -47270.57 kcal/mol ë møc SCF vμ lμ -47300.98 kcal/mol ë møc MP2 khi ta bao gåm c¶ -30.50 kcal/mol n¨ng l−îng t−¬ng t¸c tÝnh to¸n ®−îc.

N¨ng l−îng Proton ho¸

§Ó tÝnh n¨ng l−îng tèi −u theo STO-3G cña H2O + H+ ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ, vμ nhÊp ph¶i chuét vμo mét hydro cña

H3O+ ®Ó xo¸ nã vμ t¹o thμnh H2O.

N¨ng l−îng ®iÖn tö cña H+ lμ kh«ng v× thÕ ®Ó tÝnh n¨ng l−îng proton ho¸ cña H2O ta chØ cÇn trõ n¨ng l−îng tÝnh to¸n tr−íc ®ã cña H3O

+ cho n¨ng l−îng øng víi H2O.

2. Chän Ab Initio trong Setup menu vμ nhÊn nót Options ®Ó chuyÓn Total charge tõ 1 vÒ 0. Khi ®ã nhÊp lÇn l−ît hai lÇn nót OK ®Ó ®ãng çc hép tho¹i.

3. Chän Geometry Optimization trong Compute menu vμ tèi −u ph©n tö n−íc nh− ®èi víi H3O

+.


211

4. Chän Single point trong Compute menu. Ta thÊy r»ng n¨ng l−îng toμn phÇn cña H2O theo tËp hîp hμm c¬ b¶n STO-3G lμ -47041.82 kcal/mol ë møc SCF vμ -47066.21 kcal/mol ë møc MP2 khi ta bao gåm c¶ -24.45 kcal/mol cña n¨ng l−îng t−¬ng t¸c tÝnh ®−îc. KÕt qu¶ n¨ng l−îng proton ho¸ lμ 228.75 kcal/mol ë møc SCF hoÆc 234.77 kcal/mol ë møc MP2. ¶nh h−ëng cña sù t−¬ng t¸c trong vÝ dô nμy lμ kh«ng lín.


212

Bμi 15: Dao ®éng vμ tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp cña Amoni.

• Ph©n tÝch dao ®éng. • Thªm t−¬ng t¸c líp phô vμo c¸c hμm c¬ b¶n. • X¸c ®Þnh sù ®èi xøng. • T×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp theo vÐc t¬ ®Æc tr−ng hay ph−¬ng ph¸p

chuyÓn ho¸ ®ång thêi. Trong phÇn nμy ta sÏ kh¶o s¸t dao ®éng cña amoni vμ sù kh¸c nhau gi÷a d¹ng h×nh chãp vμ d¹ng ph¼ng cña amoni.

T¹o Amoni §Ó vÏ amoni ta lμm nh− sau:

1. NhÊp tr¸i chuét bá tÝch Explicit Hydrogens trong Build menu. 2. NhÊp chän Default Element trong Build menu ®Ó më hép tho¹i lùa chän

c¸c nguyªn tè. 3. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo N (nit¬) ®Ó chän nguyªn tè nμy ®ång

thêi ®ãng hép tho¹i l¹i. 4. NhÊp tr¸i chuét chän c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô. 5. NhÊp tr¸i chuét mét lÇn vμo mμn lμm viÖc ®Ó t¹o ra nguyªn tö nit¬ ®¬n. 6. Chän Add H & Model Build trong Build menu ®Ó t¹o NH3 theo h×nh häc

chuÈn cña tr×nh x©y dùng.

Chän tËp hîp hμm c¬ b¶n

§Ó chän tËp hîp hμm c¬ b¶n ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän Labels trong Display menu. 2. Chän Basis set vμ nhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i.

Nh·n trªn mçi nguyªn tö b©y giê biÓu diÔn lμ tËp hîp hμm c¬ b¶n cho nguyªn tö ®ã. Lóc nμy lμ “None”.

3. Chän Ab Initio trong Setup menu. 4. Chän Small (3-21G) lμ tËp hîp hμm c¬ b¶n vμ nhÊp tr¸i chuét vμo Apply

Basis Set, råi nhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i l¹i. B©y giê tËp hîp hμm c¬ b¶n trªn mçi nguyªn tö sÏ lμ 3-21G.

5. Dïng c«ng cô lùa chän ®Ó chän nit¬ trong ph©n tö amoni. (TÝch chän Atoms trong Select menu ®Ó khi chän chØ chän mét nguyªn tö mong muèn).

6. NhÊp tr¸i chuét chän Ab Initio trong Setup menu.


213

7. NhÊn nót Advanced Options vμ tÝch chän Six (s¸u) trong phÇn Number of d Orbitals råi nhÊp OK ®Ó trë vÒ hép tho¹i lùa chän ph−¬ng ph¸p .

8. NhÊn nót Extra Basis Function vμ chän D trong môc shell type (kiÓu vá) vμ ®Æt Exponent (sè mò) lμ 1.0 trong hép tho¹i Extra Basis Function. TiÕp theo nhÊp lÇn l−ît hai lÇn OK ®Ó ®ãng çc hép tho¹i l¹i.

9. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng ®Ó bá lùa chän. (Dïng c«ng cô lùa chän). B©y giê ta ®· s½n sμng tÝnh to¸n Ab Initio ®èi víi amoni b»ng tËp hîp hμm c¬ b¶n võa ®Æt.

Ph©n tÝch dao ®éng cña Amoni d¹ng h×nh chãp, phæ dao ®éng

Dïng Vibrations ®Ó tÝnh to¸n chuyÓn ®éng dao ®éng cña h¹t nh©n, vμ dïng Vibrations Spetrum ®Ó biÓu diÔn d¹ng biÓu ®å cÊu tróc phæ cña çc dao ®éng. Ta cã thÓ tÝnh dao ®éng b»ng çc ph−¬ng ph¸p ab initio, DFT hay çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm, ngo¹i trõ ph−¬ng ph¸p Huckel më réng. §Ó thùc hiÖn ph©n tÝch dao ®éng ta lμm nh− sau: 1. Chän Geometry Optimization trong Compute menu vμ tiÕn hμnh tèi −u

theo Polak-Ribiere víi RMS gradient lμ 0.1. §é héi tô SCF thÝch hîp nªn sö dông lμ 0.01. Cã lÏ mÊt mét vμi phót tÝnh to¸n tuú thuéc vμo tèc ®é m¸y tÝnh cña ta. KÕt qu¶ tÝnh to¸n vÒ cÊu tróc (gãc H-N-H = 106.5 vμ ®é dμi liªn kÕt N-H = 1.01A0) cho thÊy rÊt s¸t víi gi¸ trÞ thùc nghiÖm.

2. Chän Single Point trong Compute menu ®Ó tÝnh n¨ng l−îng toμn phÇn bao gåm c¶ n¨ng l−îng t−¬ng t¸c MP2. N¨ng l−îng toμn phÇn ë møc SCF lμ -35086.49 kcal/mol vμ n¨ng l−îng toμn phÇn kÓ c¶ n¨ng l−îng t−¬ng t¸c MP2 lμ -35191.11 kcal/mol.

3. Chän Vibrations trong Compute menu ®Ó tiÕn hμnh ph©n tÝch dao ®éng trªn h×nh häc ®· ®−îc tèi −u. TÝnh to¸n nμy ®ßi hái mÊt vμi phót.

4. NhÊp tr¸i chuét chän Vibrational Spectrum trong Compute menu ®Ó biÓu diÔn phæ dao ®éng nh− tr×nh bμy d−íi ®©y:


214

TÇn sè ®−îc s¾p xÕp gi¶m dÇn tõ tr¸i qua ph¶i. 5. TÝch chän Animate Vibrations ®Ó biÓu diÔn. TÝch vμo dao ®éng n¨ng

l−îng thÊp nhÊt ë bªn ph¶i b¶n ®å phæ vμ nhÊn nót Apply. DÞch chuyÓn cöa sæ b¶n ®å phæ ®Õn khi cã thÓ quan s¸t ®−îc dao ®éng trong mμn h×nh lμm viÖc. NÕu sù dao ®éng qu¸ nhanh, ta cã thÓ thay ®æi gi¸ trÞ ë môc Frames ®Ó ®iÒu chØnh. §iÒu nμy sÏ biÓu diÔn chuyÓn ®éng mét çch sinh ®éng víi tÇn sè thÊp cho amoni. Nã gi÷ kiÓu ®èi xøng C3v vμ thay ®æi chñ yÕu lμ gãc liªn kÕt. Ta cã thÓ quan s¸t çc dao ®éng kh¸c b»ng çch nhÊp chuét trùc tiÕp vμo phæ t−¬ng øng vμ nhÊn Apply. Çc v¹ch ë trªn trong cöa sæ biÓu diÔn tÊt c¶ çc møc chuyÓn dao ®éng, cßn dßng d−íi cña cöa sæ biÓu diÔn çc møc chuyÓn dao ®éng kÌm theo c−êng ®é hång ngo¹i cña chóng (çc møc chuyÓn thùc tÕ x¶y ra ®−îc). Khi ta nhÊp vμo mét v¹ch, tÇn sè (Frequency) vμ c−êng ®é (intesity) t−¬ng øng cña v¹ch biÓu diÔn ë gãc tr¸i cña cöa sæ.

6. Chän møc chuyÓn n¨ng l−îng thÊp nhÊt (ë phÝa bªn ph¶i) lÇn n÷a. NhÊn vμo nót Apply vμ nhÊp OK ®Ó ®ãng cöa sæ phæ dao ®éng l¹i. Quay ph©n tö amoni b»ng c«ng cô quay theo trôc XY ®Ó quan s¸t ®−îc ®Çy ®ñ dao ®éng cã tÇn sè thÊp nhÊt.

7. NhÊp vμo nót Cancel trªn thanh c«ng cô hoÆc nhÊn nót Esc ®Ó ngõng biÓu diÔn dao ®éng. NhÊp tr¸i chuét chän Labels trong Display menu vμ nhÊp OK khi hép tho¹i Labels më ra ®Ó lo¹i bá nh·n ®ang biÓu diÔn. NhÊp tr¸i chuét chän Rendering trong Display menu. Trong môc Sticks tÝch chän IR Vectors vμ nhÊp OK ®Ó chän biÓu diÔn çc vÐc t¬ ®Æc tr−ng cña kiÓu dao ®éng. Quay ph©n tö theo trôc XY ®Ó quan s¸t ®Çy ®ñ çc vÐc t¬ IR cña kiÓu dao ®éng thë.

8. NhÊp tr¸i chuét chän Vibrational Spectrum trong Compute menu ®Ó biÓu diÔn l¹i phæ dao ®éng. NhÊp vμo v¹ch cã kiÓu dao ®éng thë ®Ó quan s¸t chuyÓn ®éng thë kÌm çc vÐc t¬ IR cña nã.

Chó ý: Lu«n cÇn ph¶i thùc hiÖn tèi −u h×nh häc ®Ó t¹o ph©n tö cã cùc trÞ vÒ n¨ng l−îng tr−íc khi tÝnh to¸n ph©n tÝch dao ®éng.

Tèi −u amoni ph¼ng

B©y giê ta sÏ t¹o ra mét cÊo tróc amoni ph¼ng tèi −u nhÊt. §Ó t¹o cÊu tróc ®Æc biÖt nμy ta sÏ sö dông çch c−ìng bøc. ë ®©y ta dïng “gãc vÆn kh«ng ®óng” ®Ó t¹o ra amoni ë d¹ng ph¼ng.


215

§Ó t¹o amoni ph¼ng ta lμm nh− sau: 1. Lo¹i bá tÊt c¶ çc nh·n còng nh− vect¬ IR vÉn cßn ®ang biÓu diÔn. 2. TÝch chän Multiple Selections trong Select menu. TÝch chän Atoms trong

Select menu. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô. LÇn l−ît nhÊp

chän bèn nguyªn tö h×nh thμnh nªn ph©n tö amoni. 4. Chän Name Selection trong Select menu. TÝch chän Other, vμ ®¸nh vμo

mét tªn tuú ý, ch¼ng h¹n nh− lμ “imptor”. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i nμy l¹i. B©y giê ta cã thÓ ®Æt nÐn t¹o mét gãc 1800 (1800 = ph¼ng) b»ng çch thªm lùc nÐn cho gãc. §iÒu nμy gióp chuyÓn amoni vÒ d¹ng ph¼ng.

5. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn mμn lμm viÖc ®Ó lo¹i bá çc lùa chän.

6. Chän Restraints (c¨ng l¹i) trong Setup menu. Chän 4-imptor (bèn nguyªn tö ®−îc chän cã tªn ta ®· ®Æt lμ imptor) vμ nhÊn nót Add ®Ó them phÇn tªn ®−îc chän nμy vμo list cña Restraints. TÝch chän Other cho Restrained Value (gi¸ trÞ ®−îc c¨ng l¹i) vμ ®¸nh gi¸ trÞ 180 cho gãc vÆn (torsion). TÝch chän Other cho Force Constant vμ ®¸nh gi¸ trÞ lín hîp lý, 500, ®Ó b¶o ®¶m lμ amoni ®−îc gi÷ ph¼ng. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i Restraints l¹i.

7. Chän Geometry Optimization trong Compute menu ®Ó tèi −u t¹o ra cÊu tróc ph¼ng nhÊt. Chän ph−¬ng ph¸p Polak-Ribiere, chän RMS gradient lμ 0.1. NhÊp OK ®Ó b¾t ®Çu tèi −u.

8. CÊu tróc ®· tèi −u ta thu ®−îc lμ ph¼ng víi ®é dμi liªn kÕt lμ 0.99A0. 9. Chän Single Point trong Compute menu ®Ó tÝnh n¨ng l−îng cña cÊu tróc

ph¼ng bao gåm c¶ n¨ng l−îng t−¬ng t¸c MP2. N¨ng l−îng toμn phÇn ë møc SCF lμ -35079.16 kcal/mol vμ n¨ng l−îng toμn phÇn kÓ c¶ n¨ng l−îng t−¬ng t¸c MP2 lμ -35183.80 kcal/mol. Sù kh¸c nhau gi÷a n¨ng l−îng nμy vμ n¨ng l−îng tèi −u cña amoni kiÓu chãp lμ hμng rμo nghÞch chuyÓn cña amoni. Gi¸ trÞ SCF cho hμng rμo nghÞch chuyÓn nμy lμ 7.33 kcal/mol. ¶nh h−ëng cña n¨ng l−îng t−¬ng t¸c ®èi víi hμng rμo nghÞch chuyÓn nμy ®−îc dù ®o¸n lμ kh«ng ®¸ng kÓ cì 0.05 kcal/mol.

Ph©n tÝch dao ®éng cña amoni ph¼ng

§Ó tiÕn hμnh ph©n tÝch dao ®éng cña amoni ph¼ng ta lμm nh− sau 1. Chän Restraints (c¨ng l¹i) trong Setup menu. Chän 4-imptor trong môc

Restraint vμ nhÊn nót Remove ®Ó chuyÓn gãc xo¾n kh«ng ®óng nμy khái list. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i Restraint l¹i.


216

NÕu ta kh«ng chuyÓn 4-imptor khái môc Restraint, ph©n tÝch dao ®éng sÏ bao gåm c¶ çc thμnh phÇn dÉn xuÊt bËc hai theo lùc k×m chÕ c¬ häc ph©n tö vμ cßn thªm tÝnh to¸n thuÇn tuý lý thuyÕt c¬ häc l−îng tö ®èi víi amoni ph¼ng.

2. Chän Vibrations trong Compute menu ®Ó tiÕn hμnh ph©n tÝch dao ®éng cho amoni ph¼ng ®· ®−îc tèi −u. TÝnh to¸n nμy ®ßi hái tÝnh sè çc dÉn xuÊt bËc hai theo sù thay ®æi to¹ ®é Decac cña çc nguyªn tö vμ ph¶i mÊt mét vμi phót tÝnh to¸n.

3. KÝch cì cöa sæ HyperChem xÊp xØ b»ng mét phÇn ba mμn h×nh vμ ta h·y ®Æt nã ë gãc ph¶i mμn h×nh.

4. Chän Vibrational Spectrum trong Compute menu ®Ó biÓu diÔn phæ dao ®éng nh− bªn d−íi ®©y:

Chó ý lμ dao ®éng cã n¨ng l−îng thÊp nhÊt cã tÇn sè ©m. Thùc tÕ, gi¶i çc ph−¬ng tr×nh b×nh th−êng cho ta çc gi¸ trÞ ®Æc tr−ng lμ b×nh ph−¬ng cña çc tÇn sè dao ®éng. Khi mét trong çc b×nh ph−¬ng nμy cña tÇn sè dao ®éng lμ ©m, HyperChem vÏ biÒu ®å cho nã lμ c¨n bËc hai ®é lín chø kh«ng ph¶i nh− mét sè ¶o. Theo ®ã gi¸ trÞ ©m nμy, -ν, chÝnh x¸c cã nghÜa lμ mét tÇn sè dao ®éng ¶o. TÇn sè ¶o ®¬n lÎ víi tÊt c¶ çc tÇn sè cßn l¹i cã ngô ý râ rμng r»ng cÊu tróc ph¼ng lμ mét tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp, chó kh«ng ph¶i lμ cÊu tróc cã cùc tiÓu n¨ng l−îng, nh− cÊu tróc kiÓu chãp ta ®· nghiªn cøu. 5. NhÊp vμo v¹ch dao ®éng cã tÇn sè ©m vμ xem tr¹ng th¸i dao ®éng cña nã.

Ta sÏ thÊy r»ng “kiÓu b×nh th−êng” nμy t−¬ng tù nh− kiÓu thë cña amoni. §©y lμ “®−êng ph¶n øng” liªn hîp víi tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp. HyperChem kh«ng gi¶i trùc tiÕp víi h×nh häc c−ìng bøc còng nh− víi çc to¹ ®é néi c−ìng bøc, mμ nã lμm viÖc chØ víi çc to¹ ®é Decac. Tuy nhiªn, nã vÉn cã thÓ, qua sù c−ìng bøc, b»ng nhiÒn t¸c ®éng kh¸c ®Ó thu ®−îc kÕt qu¶ qua to¹ ®é c−ìng bøc.

6. NhÊp chuét vμo nót OK ®Ó ®ãng cöa sæ Vibrational Spectrum vμ tiÕp theo lμ nhÊp Cancel ®Ó ngõng sù dao ®éng. Chän New trong File menu ®Ó xo¸ mμn lμm viÖc.


217

T×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp theo vect¬ ®Æc tr−ng

Trong tÝnh to¸n nμy ta sÏ sö dông ph−¬ng ph¸p theo vect¬ ®Æc tr−ng (Eigenvector Follow) t×m kiÕm tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp ®Ó t×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp cña sù nghÞch chuyÓn amoni chãp, mμ kh«ng cÇn c−ìng bøc thªm cÊu tróc. Ph−¬ng ph¸p nμy ®Æc biÖt h÷u dông nÕu mét trong çc kiÓu dao ®éng tù nhiªn ë cÊu tróc cña ta cã h−íng chuyÓn ®Õn mét tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp. Ta cã thÓ t×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp theo ab initio, DFT hay çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm, trõ ph−¬ng ph¸p Huckel më réng. 1. Më cÊu tróc chãp amoni ®· tèi −u ta l−u ë phÇn tr−íc trong “ph©n tÝch

dao ®éng amoni chãp” lªn mμn lμm viÖc. 2. NhÊp liªn tiÕp hai lÇn tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô

®Ó x©y dùng l¹i cÊu tróc theo tr×nh x©y dùng. Tèi −u theo vect¬ ®Æc tr−ng kh«ng lμm viÖc tèt ®−îc nÕu nh− ®iÓm khëi ®Çu lμ cÊu tróc ë d¹ng cùc tiÓu nμo ®ã; ngay c¶ nÕu kiÓu dao ®éng ®Ó ®i theo ®−îc x¸c ®Þnh, çc chuyÓn ®éng nguyªn tö tèi −u dÉn d¾t tõ mét cùc tiÓu kh«ng x¸c ®Þnh tèt ®−îc.

3. Chän Transition State�trong Compute menu. 4. Trong hép tho¹i më ra, chän Eigenvector following, vμ nhÊp OK ®Ó chän.

Dßng hiÖn tr¹ng cho biÕt HyperChem ®ang tiÕn hμnh tÝnh to¸n dao ®éng. Khi tÝnh to¸n hoμn thμnh, hép tho¹i th¨m dß tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp xuÊt hiÖn.

5. NhÊp vμo vect¬ ®Æc tr−ng cã n¨ng l−îng thÊp nhÊt ë bªn ph¶i cña phæ.

Nh− tr−íc, vÐct¬ nμy t−¬ng ®−¬ng víi kiÓu “thë”, tÇn sè thÊp nhÊt cña amoni, trong ®ã sù chuyÓn ®éng cña çc nguyªn tö trùc tiÕp dÉn ®Õn sù nghÞch chuyÓn cña amoni d¹ng chãp.


218

Dao ®éng cã n¨ng l−îng thÊp nhÊt th−êng lμ kiÓu gÇn nhÊt víi tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp.

6. §Æt RMS gradient limit lμ 0.1 kcal/(A0 mol), vμ nhÊp OK ®Ó chän. HyperChem f×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp ph¼ng.

7. Tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp lμ d¹ng ph¼ng víi ®é dμi liªn kÕt lμ 0.99A0. Chän lÇn l−ît tõ nguyªn tö N vμ ba nguyªn tö H ®Ó xem gãc xo¾n kh«ng ®óng ®−îc tr×nh bμy trong dßng hiÖn tr¹ng. Nã rÊt gÇn víi 00 hoÆc ±1800.

T×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp b»ng sù chuyÓn ho¸ ®ång thêi

Trong tÝnh to¸n nμy ta sÏ sö dông ph−¬ng ph¸p chuyÓn ho¸ ®ång thêi (Synchronous Transit) t×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp ®Ó t×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp ph¼ng cho sù nghÞch chuyÓn cña amoni chãp, mμ kh«ng cÇn c−ìng bøc cÊu tróc thªm. Ph−¬ng ph¸p nμy cho phÐp ta tÝnh çc tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp khi hÖ çc chÊt ph¶n øng vμ s¶n phÈm rÊt kh¸c nhau, hoÆc nÕu ta muèn x¸c ®Þnh cÈn thËn nh− thÕ nμo çc nguyªn tö ®−îc s¾p xÕp l¹i qua tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp. Çc nguyªn tö cña chÊt ph¶n øng vμ s¶n phÈm ®−îc lμm cho t−¬ng øng, vμ ®iÓm b¾t ®Çu ®Ó t×m ®−îc néi suy tõ çc cÊu h×nh ban ®Çu vμ lóc sau. 1. Më l¹i cÊu tróc amoni mμ ta ®· l−u lÇn tr−íc. 2. §Æt Number ë hép tho¹i Labels trong Display menu. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô, nhÊn phÝm Shift gi÷

nh− vËy vμ nhÊp tr¸i chuét vμo nguyªn tö N. Khi nh¶ chuét vμ nh¶ phÝm ra, nguyªn tö H sÏ chuyÓn ®Õn mét vÞ trÝ “trèng” cña chãp amoni, ®¶o chiÒu “sù kh«ng ®èi xøng” cña hÖ cã xÐt ®Õn thø tù nguyªn tö. Th«ng th−êng ta sö dông thao t¸c nμy ®Ó thay ®æi sù nèi kh¸c nhau ®Õn t©m bÊt ®èi.

4. Tèi −u h×nh häc cña hÖ víi gradient lμ 0.1 kcal/(A0 mol) nh− tr−íc. C¶ tËp hîp nguyªn tö chÊt ph¶n øng vμ s¶n phÈm ®−îc tèi −u tr−íc khi ta t×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp víi ph−¬ng ph¸p ®i qua ®ång thêi.

5. NhÊp chän Merge trong File menu nhÊp më thªm b¶n copy kh¸c cña cÊu tróc amoni ®· ®−îc tèi −u l−u tr−íc ®ã cho mμn lμm viÖc.

6. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô lùa chän trªn tranh c«ng cô. Chän mét ph©n tö trªn mμn lμm viÖc.

7. NhÊp chän Name Selection trong Select menu, vμ nhÊp chän REACTANT.


219

8. NhÊp tr¸i chuét chän Complement Selection ®Ó lo¹i bá sù lùa chän ph©n

tö thø nhÊt vμ chän ph©n tö cßn l¹i. 9. NhÊp vμo Name Selection trong Select menu vμ tÝch chän PRODUCT. 10. NhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn mμn lμm viÖc ®Ó lo¹i bá c¸c lùa

chän. 11. NhÊp chän Reaction Map trong Setup menu ®Ó më hép tho¹i Transition

State Mapping. 12. Trong hép tho¹i chän nguyªn tö N tõ môc Reactant vμ nguyªn tö H trong

môc Product. Mçi nguyªn tö trong list ®−îc ®Þnh râ theo sè thø tù cña nã trong ph©n tö. Khi ta chän mét nguyªn tö trong list, nã sÏ ®−îc s¸ng h¬n trªn mμn lμm viÖc:


220

Bëi v× hai nguyªn tö ta chän kh«ng t−¬ng øng víi nhau (Nguyªn tö N trong chÊt ph¶n øng kh«ng thÓ trë thμnh nguyªn tö H trong s¶n phÈm), nót Add sÏ kh«ng ho¹t ®éng.

13. Chän l¹i nguyªn tö N trong c¶ list Reactant vμ Product. Bëi v× çc nguyªn tö lμ t−¬ng øng, nót Add sÏ ho¹t ®éng.

14. NhÊp tr¸i chuét vμo nót Add.

Çc nguyªn tö ®−îc chuyÓn tõ list Reactant vμ Product thμnh mét cÆp t−¬ng øng trong list Map.

15. Chän nguyªn tö #2 trong list Reactant vμ Product vμ chuyÓn cÆp nμy cho list Map. T−¬ng tù lμm cho çc cÆp nguyªn tö cßn l¹i. Bëi v× ta ®ang t×m çch ®Ó nghÞch chuyÓn ph©n tö amoni, do ®ã thø tù cña çc nguyªn tö rÊt quan träng. Khi tÊt c¶ çc nguyªn tö ®· ®−îc chuyÓn qua cho list Map, nhÊp OK ®Ó b¾t ®Çu thùc hiÖn çc b−íc cÇn thiÕt tiÕp theo.

16. §Æt gi¸ trÞ 0.49 cgi môc Lambda. λ (Lambda) lμ tham sè néi suy; gi¸ trÞ cña nã xÕp tõ 0 cho tr¹ng th¸i chÊt ph¶n øng ®Õn 1 cho tr¹ng th¸i s¶n phÈm. Bëi v× tËp hîp nguyªn tö chÊt ph¶n øng vμ s¶n phÈm lμ ¶nh qua g−¬ng, gi¸ trÞ λ ;μ 0.5 sÏ cho mét ®iÓm khëi ®Çu ®èi xøng tuyÖt ®èi cho viÖc t×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp. SÏ lμm viÖc kh«ng cã kÕt qu¶ tèt víi khëi ®Çu ®èi xøng tuyÖt ®èi. Gi¸ trÞ 0.49 cho ta ®iÓm khëi ®Çu ®èi xøng võa ph¶i cho viÖc t×m kiÕm.


221


Çc nguyªn tö cña s¶n phÈm bÞ xo¸ ®i, vμ çc nguyªn tö cña chÊt ph¶n øng ®−îc gi÷ l¹i lμm to¹ ®é cho ®iÓm khëi ®Çu néi suy cho viÖc t×m kiÕm tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp.

18. NhÊn nót Spacebar ®Ó ®−a cÊu tróc vμo t©m mμn lμm viÖc, vμ quay nã sao cho cã thÓ tr«ng ®−îc dÔ dμng. §iÓm khëi ®Çu nªn lμ cÊu tróc ph¼ng.

19. Chän Transition State trong Compute menu. Hép tho¹i lùa chän t×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp më ra.

Eigenvector following

Ph−¬ng ph¸p nμy cho phÐp vect¬ ®Æc tr−ng cña kiÓu dao ®éng t×m kiÕm tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp. NÕu ta chän phÇn nμy vμ nhÊp OK, HyperChem sÏ thùc hiÖn tÝnh to¸n dao ®éng vμ ra hép tho¹i “®Õn tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp” cho phÐp ta x¸c ®Þnh kiÓu dao ®éng nμo x¶y ra. Ph−¬ng ph¸p nμy h÷u dông cho viÖc t×m kiÕm tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp theo kiÓu dao ®éng tù nhiªn.

Synchronous transit

Ph−¬ng ph¸p nμy dïng kiÓu chuyÓn ho¸ ®ång thêi, thÝch hîp cho viÖc t×m kiÕm tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp trong ph¶n øng ho¸ häc.

Linear HyperChem dïng phÐp néi tuyÕn ®Ó x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i cña chÊt ph¶n øng vμ s¶n phÈm.

Quadratic HyperChem dïng phÐp néi suy toμn ph−¬ng ®Ó x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i chÊt ph¶n øng vμ s¶n phÈm.

Synchronous Transit Termination

Dïng phÇn nμy ®Ó ®Æt çc ®iÒu kiÖn kÕt thóc t×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp.


222

Condition RMS gradient TÝnh to¸n sÏ ngõng khi RMS gradient cña n¨ng l−îng

bÐ h¬n gi¸ trÞ nμy. cã thÓ ®Æt gi¸ trÞ thay ®æi tõ 10-2 ®Õn 0.1, nÕu dïng gi¸ trÞ lín h¬n th× tÝnh to¸n sÏ nhanh h¬n, nh−ng kÕt qu¶ kÐm h¬n.

Max. cycles Sè vßng cùc ®¹i dïng ®Ó tÝnh to¸n.

20. §Æt Synchronous Transit, tÝch chän Quadratic (bËc hai), vμ RMS gradient ®Æt chuÈn lμ 0.1 kcal/(A0 mol). NhÊp OK ®Ó chän. HyperChem thùc hiÖn tÝnh to¸n dao ®éng, chän c¸c vect¬ ®Æc tr−ng cña nã, vμ sau ®ã t×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp. Khi c«ng viÖc t×m kiÕm b¾t ®Çu ë ®iÓm khëi ®Çu tèt, nã sÏ t×m ra tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp mét c¸ch nhanh chãng. Ta còng cã thÓ sö dông ®iÓm khëi ®Çu ®−îc néi suy tõ hép tho¹i Reaction Map nh− ®iÓm khëi ®Çu cho viÖc t×m kiÕm tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp víi ph−¬ng ph¸p theo vect¬ ®Æc tr−ng.


223

Bμi 16: Tr¹ng th¸i ®iÖn tö kÝch thÝch thÊp nhÊt cña Etilen.

• Nghiªn cøu biÓu ®å n¨ng l−îng obital cña ph©n tö. • Thùc hiÖn tÝnh to¸n t−¬ng t¸c cÊu h×nh kÝch thÝch ®¬n. • Nghiªn cøu phæ ®iÖn tö cña ph©n tö. • TÝnh to¸n h×nh häc víi tr¹ng th¸i kÝch thÝch triplet

Trong phÇn nμy ta sÏ kh¶o s¸t tÝnh to¸n phæ kÝch thÝch ®iÖn tö, th¶o luËn vÒ sù chuyÓn møc v¹ch ba π -> π* trong etilen.

Tèi −u tr¹ng th¸i c¬ b¶n cña Etilen.

B©y giê ta sÏ cã mét chót khã kh¨n trong viÖc tÝnh to¸n thuÇn tuý lý thuyÕt, v× thÕ phÇn nμy sÏ tãm l−îc cho ta mét sè chØ dÉn.

§Ó t¹o Etilen theo tËp hîp hμm c¬ b¶n STO-3G ta lμm nh− sau:

1. NhÊp tr¸i chuét chän New trong File menu. 2. Bá tÝch Explicit Hydrogens trong Build menu. 3. Chän cacbon trong hép tho¹i lùa chän nguyªn tè vμ vÏ t¹o liªn kÕt ®«i C

= C. 4. Chän Add H & Model Build trong Build menu ®Ó t¹o ra etilen. 5. Chän Ab Initio trong Setup menu vμ chän Minimal (STO-3G) cho tËp hîp

hμm c¬ b¶n. §Æt Total charge = 0, Spin multiplity = 1, Spin pairing = RHF, Accelerate convergence = Yes (tÝch chän), vμ gi¸ trÞ SCF Convergence Limit ®Æt thÝch hîp lμ 0.0001. NhÊp nót CI (Cofiguration Interaction) vμ ®Æt None råi nhÊp OK lÇn l−ît ®Ó ®ãng c¸c hép tho¹i.

§Ó tèi −u tr¹ng th¸i c¬ b¶n cña etilen ta lμm nh− sau: 1. Chän Geometry Optimization trong Compute menu.

TÝch chän ph−¬ng ph¸p Polak-Ribiere vμ ®Æt gi¸ trÞ 0.01 cho RMS gradient. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i vμ b¾t ®Çu tèi −u. Ta sÏ t×m h×nh häc ®−îc tèi −u cña etilen cã ®é dμi liªn kÕt C-C lμ 1.31 A0, ®é dμi liªn kÕt C-H lμ 1.08 A0, vμ gãc H-C-H lμ 115.70.

§Ó tÝnh n¨ng l−îng t−¬ng t¸c ta lμm nh− sau:

1. Chän Ab Initio trong Setup menu, nhÊn nót Options, vμ chän MP2 correlation energy. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i nμy l¹i ®Ó trë vÒ mμn lμm viÖc.

2. Chän Single Point trong Compute menu.


224

Ta sÏ t×m n¨ng l−îng SCF lμ -48364.64 kcal/mol vμ tæng n¨ng l−îng MP2 lμ -48438.61 kcal/mol trong ®ã bao gåm c¶ -74.97 kcal/mol n¨ng l−îng t−¬ng t¸c. Sù kh¸c nhau nhá gi÷a n¨ng l−îng ®−îc tèi −u vμ n¨ng l−îng tÝnh to¸n theo Single Point ®«i khi cã thÓ x¶y ra.

Obital tr¹ng th¸i c¬ b¶n cña Etilen

§Ó quan s¸t biÓu ®å n¨ng l−îng obital vμ çc obital ta lμm nh− sau: 1. Chän Orbitals trong Compute menu.

NhÊp tr¸i chuét vμo vïng biÓu diÔn çc v¹ch møc n¨ng l−îng obital, gi÷ vμ rª ®Ó phãng to cho ®Õn khi cã thÓ nh×n çc v¹ch møc ®−îc nh− sau:

Cã hai obital ®−îc quy cho lμ obital π ®−îc ®iÒn ®Çy (HOMO) vμ obital π* trèng (LUMO) cña etilen. Çc tr¹ng th¸i kÝch thÝch thÊp nhÊt cña etilen t−¬ng øng víi sù chuyÓn mét electron tõ obital p ®Õn obital π*. Cã nghÜa lμ tõ π -> π* (HOMO ®Õn LUMO) sù chuyÓn dÉn ®Õn c¶ hai tr¹ng th¸i ë møc ®¬n bÞ kÝch thÝch, ë ®©y çc electron ë kiÓu ®èi nhau, vμ mét tr¹ng th¸i béi ba, ë ®©y çc electron trong obital π vμ π* cã spin song song.

2. Chän çc obital nμy b»ng çch nhÊp tr¸i chuét vμo nã, vμ vÏ biÓu ®å obital. §Þnh h−íng ph©n tö etilen sao cho cã thÓ quan s¸t ®−îc nh− trong vÝ dô. ë ®©y biÓu diÔn obital π*, sau khi ph©n tö ®−îc ®Æt däc trôc x b»ng c«ng cô hiÖu chØnh Align Molecules trong Edit menu.


225

CI vμ phæ ®iÖn tö cña Etilen §Ó tÝnh phæ cña Etilen ta lμm nh− sau

1. NhÊp chän Ab Initio trong Setup menu. 2. NhÊp chän Minimal (STO-3G). 3. NhÊp vμo nót Options. 4. NhÊp vμo nót CI (Configuration Interaction). 5. TÝch chän Singly Excited. 6. Chän Energy Criterion (ChuÈn n¨ng l−îng). §¸nh gi¸ trÞ 1000 cho

Maximum Excitation Energy. NhÊp lÇn l−ît OK ®Ó trë l¹i mμn lμm viÖc. Khi tiÕn hμnh tÝnh to¸n t−¬ng t¸c cÊu h×nh (CI) kÝch thÝch ®¬n, nã trén sè l−îng lín çc thÕ cña çc cÊu h×nh. Çc cÊu h×nh nμy bao hμm sù kÝch thÝch mét electron tõ mét obital ®Þnh c− ®Õn mét obital trèng. CÇn thiÕt ph¶i quyÕt ®Þnh cã nhiÒu yÕu tè nh− thÕ nμo liªn quan ®Õn sù trén. §iÒu nμy cã thÓ thùc hiÖn trªn c¬ së cña tÊt c¶ çc kÝch thÝch cã liªn quan bao gåm sè l−îng cô thÓ çc obital kh«ng ®Þnh c− thÊp nhÊt vμ obital ®Þnh c− cao nhÊt hoÆc trªn c¬ së chuÈn n¨ng l−îng kÕt hîp víi sù kh¸c nhau vÒ n¨ng l−îng cña hai obital cã liªn quan. Chän gi¸ trÞ 1000 sÏ cho kÕt qu¶ trong ®ã bao gåm tÊt c¶ çc cÊu h×nh kÝch thÝch ®¬n trong CI (t−¬ng t¸c cÊu h×nh).

7. Chän Single Point trong Compute menu. §iÒu nμy gióp ta b¾t ®Çu tÝnh CI kÕt hîp víi tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n. Khi tÝnh to¸n hoμn thμnh, môc Electronic Spectrum sÏ chuyÓn qua mμu ®en vμ ho¹t ®éng ®−îc.

8. Chän Electronic Spectrum trong Compute menu ®Ó biÓu diÔn phæ nh− sau:


226

V¹ch cao nhÊt lμ 52.7 nm vμ nã kh«ng liªn hÖ g× víi sù chyÓn π -> π*. Møc chuyÓn n¨ng l−îng thÊp nhÊt (b−íc sãng dμi nhÊt) ë phÝa bªn ph¶i cã b−íc sãng lμ 3.3.7 nm vμ lμ sù chuyÓn béi ba (triplet) π -> π*. TÊt nhiªn, ®©y cã sù cÊm (mËt ®é b»ng kh«ng) khi tÊt c¶ sù chuyÓn lμ tõ singlet (béi mét, møc ®¬n) ®Õn triplet. N¨ng l−îng thÊp nhÊt cho phÐp chuyÓn ë 106.4 nm lμ sù chuyÓn singlet π -> π*. Wavelength Sè chØ ë gãc cao bªn tr¸i vμ ph¶i cho biÕt giíi h¹n

phæ ®ang ®−îc biÓu diÔn. Zoom Thanh tr−ît phãng to vμ thu nhá gióp dÔ dμng quan

s¸t biÓu diÔn phæ. Oscillator Strength

Tû lÖ cña c−êng ®é dao ®éng (intensity).

Pan Thanh tr−ît hç trî quan s¸t. Transition BiÓu diÔn sè cña sù chuyÓn, møc cña sù chuyÓn ®−îc

chän. Sù chuyÓn theo thø tù tõ b−íc sãng dμi nhÊt ®Õn b−íc sãng ng¾n nhÊt (tr¸i qua ph¶i). Ta cã thÓ chän mét sù chuyÓn b»ng c¸ch ®¸nh vμo sè cña sù chuyÓn.

Degeneracy X¸c ®Þnh sù suy biÕn cña tr¹ng th¸i kÝch thÝch theo sù chuyÓn ®· chän.

Spin multiplicity

Lμ ®é béi spin toμn phÇn, 2S+1, ë ®©y S lμ tæng spin electron cña hÖ. Mçi electron kh«ng kÕt ®«i cã spin lμ 1/2,. HÖ vá kÝn (singlet) cã ®é béi lμ 1, tr¹ng th¸i doublet, triplet lÇn l−ît cã ®é béi lμ 2 vμ 3.

Wavelength B−íc sãng (nm) cña sù chuyÓn ®−îc chän. Oscillator Strength

L−îng kh«ng thø nguyªn tû lÖ víi c−êng ®é cña sù chuyÓn ®−îc chän.


227

Copy Copy h×nh ¶nh hép tho¹i biÓu diÔn phæ vμo tr×nh øng dông kh¸c, vμo bé nhí t¹m thêi.

H×nh häc vμ n¨ng l−îng cña Etilen béi ba

Do tr¹ng th¸i kÝch thÝch thÊp nhÊt cña etilen cã tr¹ng th¸i spin kh¸c (triplet) chø kh«ng ph¶i tr¹ng th¸i c¬ b¶n (singlet), víi HyperChem ta cã thÓ tÝnh dÔ dμng vμ trùc tiÕp hμm sãng SCF ®· tèi −u cho nã. §©y kh«ng ph¶i lμ mét tÝnh to¸n ®¬n gi¶n khi tr¹ng th¸i bÞ kÝch thÝch cã sù ®èi xøng spin nh− tr¹ng th¸i c¬ b¶n vμ HyperChem hiÖn t¹i kh«ng cã kh¶ n¨ng tÝnh trùc tiÕp tr¹ng th¸i singlet bÞ kÝch thÝch cho etilen, ngoμi th«ng tin cã gi¸ trÞ ë ph−¬ng ph¸p CI cho tr¹ng th¸i c¬ b¶n ra, nh− lμ ta thùc hiÖn ë trªn ra. Tr¹ng th¸i Triplet cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc b»ng trùc tiÕp b»ng tÝnh to¸n SCF yÕu tè ®¬n.

§Ó tÝnh h×nh häc cho tr¹ng Etilen béi ba ta lμm nh− sau:

1. T¹o etilen chuÈn theo tr×nh x©y dùng trªn mμn lμm viÖc nÕu ta ch−a cã. Khi ®ã ta tiÕn hμnh tèi −u h×nh häc, h×nh häc khëi ®Çu hiÖn t¹i kh«ng tíi h¹n vμ etilen cña ta cã thÓ lμ cÊu tróc ®−îc tèi −u cho tr¹ng th¸i c¬ b¶n theo STO-3G thu ®−îc tõ tr−íc.

2. Chän mét gãc vÆn trong etilen ph¼ng vμ khi ®ã chän Set Bond Torsion trong Edit menu ®Ó ®æi gãc vÆn thμnh 300. Nh÷ng ng−êi tèi −u dÉn xuÊt ®Çu tiªn theo HyperChem cã thÓ kh«ng dÔ dμng t×m thÊy sù thuËn lîi cña sù kh«ng ph¼ng nÕu ta b¾t ®Çu víi mét cÊu h×nh ph¼ng cho mét ph©n tö. Ta ®ang gióp cho sù tèi −u ®i lÖch h−íng so víi mét cÊu tróc kh«ng ph¼ng.

3. Chän Ab Initio trong Setup menu vμ chän 3 (triplet) cho Spin Multiplicity vμ ®Æt UHF cho Spin Pairing. §iÒu nμy sÏ tÝnh to¸n cho tr¹ng th¸i triplet electron kh«ng cÆp ®«i chø kh«ng ph¶i tÝnh b×nh th−êng RHF cho tr¹ng th¸i c¬ b¶n singlet electron cÆp ®«i. §Æt 0.0001 cho SCF convergence. Sö dông Minimal (STO-3G) Basis set vμ nhÊp OK ®Ó trë l¹i mμn lμm viÖc.

4. Chän Geometry optimization trong Compute menu. TiÕn hμnh tèi −u víi RMS gradient lμ 0.01. Sù tèi −u mÊt mét lóc kh¸ l©u. Tuy nhiªn kÕt qu¶ lμ tr¹ng th¸i triplet ®−îc kÝch thÝch ®−îc xo¾n ®Õn 900 so víi tr¹ng th¸i c¬ b¶n. Liªn kÕt ®«i C – C ®−îc d·n réng ®Õn 1.49A0 so víi tr¹ng th¸i c¬ b¶n lμ 1.31A0, chñ yÕu, ®ã lμ liªn kÕt ®«i ®· ®−îc ph¸ vì vμ gi÷ l¹i gÇn víi liªn kÕt ®¬n. Kho¶ng c¸ch C – H cßn l¹i lμ 1.08A0 vμ gãc H – C – H b©y giê lμ 117.80.

§Ó tÝnh n¨ng l−îng kÝch thÝch ®o¹n nhiÖt ta lμm nh− sau:


228

1. Chän AbInitio trong Setup menu, nhÊn nót Options, tÝch chän MP2 correlation energy. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i tho¸t ra mμn lμm viÖc.

2. Chän Single Point trong Compute menu. N¨ng l−îng SCF cña tr¹ng th¸i triplet kÝch thÝch ®−îc tèi −u lμ -48328.65 kcal/mol cao h¬n 35.99 kcal/mol (794.4 nm) so víi tr¹ng th¸i c¬ b¶n singlet ®−îc tèi −u. §©y lμ n¨ng l−îng kÝch thÝch ®o¹n nhiÖt ®o ®−îc tõ cùc tiÓu n¨ng l−îng cña mäi tr¹ng th¸i. N¨ng l−îng t−¬ng t¸c MP2 trong tr¹ng th¸i triplet kÝch thÝch (-45.02 kcal/mol) bÐ h¬n nhiÒu so víi tr¹ng th¸i c¬ b¶n (-74.43 kcal/mol) do ®ã, d−íi ¶nh h−ëng cña sù t−¬ng t¸c, n¨ng l−îng kÝch thÝch ®o¹n nhiÖt lμ 65.84 kcal/mol (434.3 nm). Nh÷ng con sè nμy cã thÓ so s¸nh víi n¨ng l−îng kÝch thÝch cùc ®iÓm (91.14 kcal/mol hay 313.7 nm) tÝnh theo CI cho sù chuyÓn nμy. N¨ng l−îng kÝch thÝch cùc ®iÓm (gièng nh− h×nh häc cña tr¹ng th¸i kÝch thÝch víi tr¹ng th¸i c¬ b¶n) râ rμng cÇn ph¶i lín h¬n n¨ng l−îng kÝch thÝch ®o¹n nhiÖt.

§Ó kh¶o s¸t obital cña tr¹ng th¸i triplet ta lμm nh− sau:

1. Chän Orbitals trong Compute menu. Phãng to vμo c¸c obital alpha ®Ó xem biÓu ®å nh− sau:

Chó ý r»ng hai obital ®Þnh c− π vμ π* ®· xuy biÕn. NhÊp vμo c¸c obital nμy ®Ó chän vμ vÏ biÓu ®å t−¬ng øng ®Ó kh¶o s¸t.


229

Bμi 17 Kh¶ n¨ng ph©n cùc DFT cña H2

• TÝnh hμm mËt ®é • Chän hμm t−¬ng t¸c trao ®æi • Thªm tr−êng ®iÖn vμ tÝnh kh¶ n¨ng ph©n cùc

ThuyÕt hμm mËt ®é (DFT) lμ ph−¬ng ph¸p míi, nã cã nhiÒu ®iÓm chung víi c¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n thuÇn tuý lý thuyÕt. Ph−¬ng ph¸p nμy dïng thuyÕt hμm mËt ®é ®Ó dù ®o¸n n¨ng l−îng phô thuéc vμo mËt ®é. Ph−¬ng ph¸p nμy thay thÕ c¸c thÕ Hartree-Fock cña tÝnh to¸n thuÇn tuý lý thuyÕt b»ng thÕ t−¬ng t¸c trao ®æi cña mËt ®é electron. Lμ ph−¬ng ph¸p chÝnh x¸c h¬n tÝnh to¸n thuÇn tuý lý thuyÕt. Trong phÇn nμy sÏ giíi thiÖu cho ta nh÷ng b−íc c¬ b¶n cÇn thiÕt ®Ó thùc hiÖn tÝnh to¸n DFT.

T¹o H2

§Ó vÏ t¹o ph©n tö hydro ta lμm nh− sau:

1. TÝch chän Explicit Hydrogens trong Build menu. 2. Chän Labels� trong Display menu vμ tÝch chän Symbols. 3. NhÊp tr¸i chuét vμo c«ng cô vÏ trªn thanh c«ng cô vμ rª vÏ mét ®−êng

trªn mμn lμm viÖc. NÕu vÏ sai th× dïng ph¶i chuét ®Ó xo¸ h×nh ¶nh võa t¹o.

4. NhÊp tr¸i chuét vμo Model Build trong Build menu ®Ó t¹o ph©n tö hydro theo tr×nh x©y dùng víi ®é dμi liªn kÕt lμ 0.74 A0 quay däc theo trôc Y.


230

B©y giê ta cã mét ph©n tö ®Ó thùc hiÖn tÝnh to¸n. Ta sÏ tiÕn hμnh tÝnh to¸n trªn h×nh häc cña tr×nh x©y dùng cã ®é dμi liªn kÕt lμ 0.74 A0 mÆc dï ta cã thÓ tèi −u h×nh häc nÕu ta muèn.

Chän thÕ t−¬ng t¸c trao ®æi

§Ó biÓu thÞ kiÓu tÝnh to¸n DFT ta muèn thùc hiÖn cÇn lμm nh− sau: 1. NhÊp chän Density Functional� trong Setup menu. 2. Chän tËp hîp hμm c¬ b¶n 6-31G** nh− tr×nh bμy d−íi ®©y. KiÓu tËp hîp

hμm c¬ b¶n nμy cã thªm hμm ph©n cùc kiÓu p cho cÆp tËp hîp hμm c¬ b¶n zeta 6-31G kiÓu s cho H2.

3. NhÊp vμo nót Options vμ chän çc lùa chän ngÇm ®Þnh s½n nh− bªn d−íi

®©y:

Riªng ®é héi tô cña SCF (1.0e-008) nªn ®Æt nhá h¬n b×nh th−êng (®Ó tÝnh kÕt qu¶ SCF ®−îc chÝnh x¸c h¬n) khi ta gi÷ nguyªn çc gi¸ trÞ kh¸c. 4. NhÊp vμo nót Grid trong hép tho¹i Density Functional Method vμ chän

Standard Grid #1 theo ®Þnh s½n cña Pople vμ çc céng sù.


231

ThuyÕt hμm mËt ®é (DFT) ®ßi hái ta −íc l−îng çc yÕu tè ma trËn cña to¸n tö Hamilton trong bÊt kú ph−¬ng ph¸p c¬ häc l−îng tö nμo. Trong tr−êng hîp DFT, çc sè h¹ng trong to¸n tö Hamilton (çc thÕ trao ®æi vμ t−¬ng t¸c) cã h×nh thøc hμm qu¸ phøc t¹p ®Ó cã thÓ khai th¸c çc c«ng thøc gi¶i tÝch cho çc tÝch ph©n thÝch hîp. DFT nãi chung ®ßi hái sè tÝch ph©n ®Ó tÝnh to¸n çc tÝch ph©n nμy vμ ®iÒu nμy chØ cho ta ph¶i chän mét l−íi to¹ ®é ®Ó biÓu diÔn sè tÝch ph©n nμy. Standard Grid #1 lμ mét sù hoμ hîp gi÷a ®é chÝnh x¸c vμ ®é phøc t¹p (sè çc ®iÓm trªn l−íi). NhiÒu ®iÓm sÏ cho çc tÝch ph©n chÝnh x¸c h¬n nh−ng sÏ ®ßi hái nhiÒu thêi gian tÝnh to¸n.

5. NhÊp vμo nót Exchange Corelation vμ tÝch chän c¶ hμm trao ®æi lÉn hμm t−¬ng t¸c. Chän ph−¬ng ph¸p HCTH98 cho c¶ hai.

Ta cã thÓ chän bÊt kú hμm trao ®æi nμo kÕt hîp víi bÊt kú hμm t−¬ng t¸c nμo hoÆc cã thÓ chän cã sù liªn hÖ nh− ®· ®−îc tèi −u theo çc t¸c gi¶. NhiÒu trong sè çc hμm ®−îc ph¸t triÓn víi sù thõa nhËn chóng sÏ ®−îc sö dông thμnh tõng ®«i x¸c ®Þnh mÆc dï HyperChem kh«ng ®ßi hái ®iÒu nμy. HyperChem cho phÐp chän ®éc lËp cho trao ®æi vμ chän ®éc lËp cho t−¬ng t¸c. Trong tr−êng hîp cña ta ta sÏ chän c¶ hai hμm trao ®æi vμ t−¬ng t¸c nh− nhau (HCTH98) ®−îc nhãm Handy thuéc tr−êng ®¹i häc Cambridge ph¸t triÓn. Mét chót kinh nghiÖm cã lÏ cã gi¸ trÞ sö dông chØ cho mét trong çc


232

cÆp hμm. Cã ch¨ng ng−êi ta cã thÓ ph¸t triÓn mét thÕ trao ®æi tèi −u nhÊt trong chÝnh nã mμ kh«ng ®Ó ý ®Õn sù t−¬ng t¸c (hoÆc ng−îc l¹i). Chän “None” ë trªn lμ xÐt ®o¸n toμn diÖn cho thÕ t−¬ng t¸c khi tÝnh to¸n Hatree-Fock kh«ng chøa sù t−¬ng t¸c. Tuy nhiªn chnj “None” chän sù trao ®æi lμ cã vÊn ®Ò ®¸ng ngê mÆc dï nã liªn quan ®Õn tÝnh to¸n Hatree.

TÝnh to¸n DFT ®iÓm ®¬n trong tr−êng ®iÖn.

§Ó kh¶o s¸t øng dông cña tr−êng ®iÖn trªn mμn lμm viÖc ta lμm nh− sau: 1. NhÊp chän Single Point ®Ó tiÕn hμnh tÝnh to¸n DFT thiÕu sù cã mÆt cña

tr−êng ®iÖn ë 0.74 A0. Ta thu ®−îc n¨ng l−îng -743.850760 kcal/mol.

2. NhÊp chän Show Dipole Moment trong Display menu. Momen l−ìng cùc b»ng kh«ng (hoÆc gÇn kh«ng) nh− mong ®îi.

3. NhÊp chän Set Finite Field trong Setup menu vμ thªm gi¸ trÞ 0.001 cho tr−êng ®iÖn nh− tr×nh bμy d−íi ®©y.

4. NhÊp OK ®Ó thªm tr−êng. 5. NhÊp Single Point trong Compute menu ®Ó tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n l¹i nh−ng

b©y giê cã thªm tr−êng ®iÖn ®−îc ¸p dông. Ta thu ®−îc n¨ng l−îng lμ -743.852747 kcal/mol bÐ h¬n mét chót so víi kh«ng cã tr−êng ®iÖn. Momen l−ìng cùc trong tr−êng ®iÖn sÏ kh«ng b»ng kh«ng.

6. NhÊp vμo Show Dipole Moment trong Display menu. KÕt qña momen l−ìng cùc däc theo trôc y lμ 0.16096 Debye hay lμ 0.16096/2.541765 = 0.00633 a.u. Sù ph©n cùc dÉn ®Õn kÕt qña cã momen l−ìng cùc theo tr−êng ¸p vμo. Do ®ã, sù ph©n cùc däc theo trôc y lμ 0.00633/0.001 = 6.33 ®¬n vÞ nguyªn tö. Ta ®· tiÕn hμnh tÝnh to¸n sù lo l¾ng h¹n chÕ vÒ sù ph©n cùc cña H2 b»ng hμm DFT hcth98. Tuy nhiªn, HyperChem cho phÐp ta tÝnh trùc tiÕp sù ph©n cùc nh− ta sÏ thÊy sau ®©y.

TÝnh sù c¨ng ph©n cùc


233

§Ó tÝnh sù ph©n cùc ta lμm nh− sau 1. NhÊp chän Set Finite Field trong Setup menu vμ bá tÝch Electric ta ®· ®Æt

phÇn tr−íc. 2. NhÊp chän Density Functional trong Setup menu. NhÊp vμo nót Options

vμ nhÊp tiÕp vμo Polarizabilities. Ta b©y giê cã thÓ yªu cÇu tÝnh ph©n cùc trong qu¸ tr×nh tÝnh ®iÓm ®¬n, ®Æt c¸c gi¸ trÞ nh− sau:

Dïng gi¸ trÞ 0.001 nh− ta ®· sö dông tr−íc ®©y chø kh«ng nªn dïng gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh 0.0005. GÝa trÞ ngÇm ®Þnh lμ sù hoμ hîp gi÷a ®é chÝnh x¸c cña sù thay ®æi cã thÓ theo dâi ®−îc vμ gi¸ trÞ chÝnh x¸c tuyÖt ®èi chØ trong giíi h¹n tr−êng b»ng kh«ng ¸p vμo. 3. NhÊp chän Single Point trong Compute menu ®Ó tÝnh ®iÓm ®¬n l¹i nh−ng

thêi gian ®ßi hái nhiÒu h¬n. TÝnh to¸n ®ßi hái mÊt 6 lÇn thêi gian tÝnh to¸n kh«ng cã tÝnh sù ph©n cùc trong ®ã cã tÝnh ®Õn c¶ tr−êng lùc ¸p vμo cho c¸c trôc X, Y vμ Z. §Ó xem kÕt qña tÝnh to¸n sau khi tÝnh to¸n hoμn thμnh, nhÊp vμo Properties trong Compute menu. NhÊp vμo Details ®Ó xem ®Çy ®ñ sù c¨ng.

Ta ®Ó ý thÊy r»ng hîp phÇn YY chØ cã gi¸ trÞ lμ 6.33 nh− ®· tÝnh to¸n ë phÇn trªn.


234

Bμi 18 Chó thÝch

• Thªm chó thÝch cho ph©n tö • Chän, chØnh söa vμ dÞch chuyÓn chó thÝch • Thø tù líp chó thÝch theo trôc Z, ghi chó thÝch vμo líp chó thÝch.

PhÇn nμy sÏ giíi thiÖu cho ta bèn kiÓu chó thÝch c¬ b¶n-kiÓu ghi, kiÓu ®−êng th¼ng, elip (trßn) vμ kiÓu ch÷ nhËt. Nã gióp ta lμm çch nμo ®Ó ghi chó vμ söa ®æi kÝch cì, mμu s¾c vμ çc thuéc tÝnh kh¸c.

T¹o mét hÖ ph©n tö §Ó t¹o mét hÖ ph©n tö lμm mÉu ta lμm nh− sau:

1. Chän Open trong File menu. 2. Më chän file ethanol.hin mμ ta ®· l−u tõ tr−íc (Cã thÓ vÏ trùc tiÕp trªn

trang lμm viÖc còng ®−îc). Chän ball and cylinder ë môc Rendering cña Display menu. H×nh ¶nh biÓu diÔn trªn mμ lμm viÖc sÏ cã d¹ng nh− sau:

Chó thÝch kiÓu ch÷ nhËt

Chó thÝch kiÓu ch÷ nhËt vμ elip c¬ b¶n lμ nh− nhau. PhÇn nμy chØ minh ho¹ cho kiÓu chó thÝch ch÷ nhËt. B¹n h·y thö l¹i víi kiÓu elip.

§Ó t¹o vμ thao t¸c víi chó thÝch kiÓu ch÷ nhËt ta lμm nh− sau 1. Chän Options� trong Annotations menu vμ chän çc lùa chän mong

muèn:


235

TÝch chän nh− trong h×nh vÏ.

2. Chän Color� trong Annotations menu vμ chän mμu xanh (blue). §©y sÏ lμ mμu s¾c cña bÊt kú ®−êng th¼ng, elip hay ch÷ nhËt nμo mμ ta vÏ ra sau ®ã.

3. NhÊp vμo biÓu t−îng h×nh ch÷ nhËt trªn thanh c«ng cô. Chó ý lμ, sau khi ta nhÊp vμo biÓu t−îng nμy th× khi chuyÓn lªn mμn lμm viÖc chuét còng cã h×nh d¸ng ch÷ nhËt.

4. §Æt trá chuét lªn gãc tr¸i mμn lμm viÖc, nhÊp tr¸i chuét gi÷ vμ rª t¹o h×nh ch÷ nhËt nh− mong muèn råi nh¶ chuét ra. Chó thÝch kiÓu ch÷ nhËt khi ®ã xuÊt hiÖn nh− sau:

TÊt c¶ ph©n tö n»m ë líp bªn trong rêi víi líp chó thÝch n»m ë bªn ngoμi. ChÝnh v× chän Annotation Layer in Front nªn ph©n tö cña ta bÞ che mÊt. 5. Chän Options trong Annotations menu vμ bá tÝch Annotation Layer in

Front ®Ó ®Æt líp chó thÝch ë ®»ng sau, khi ®ã mμn lμm viÖc biÓu diÔn nh− sau:


236

6. NhÊp chän c«ng cô lùa chän trªn thanh c«ng cô vμ nhÊp tr¸i chuét vμo chó thÝch ch÷ nhËt ®Ó chän chó thÝch nμy. Ch÷ nhËt chó thÝch sÏ xuÊt hiÖn ®−êng viÒn lùa chän mμu (ngÇm ®Þnh lμ mμu xanh). NÕu cÇn thiÕt lo¹i bá lùa chän ta chØ viÖc nhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng mμn lμm viÖc. T−¬ng tù ta còng cã thÓ chän ph©n tö nh− nh÷ng bμi tr−íc.

7. Dïng c«ng cô dÞch chuyÓn vμ phãng to ®Ó ®iÒu chØnh kÝch cì vμ vÞ trÝ phï hîp. Chó ý, nÕu ph©n tö còng ®−îc chän th× nã sÏ ®−îc −u tiªn ®èi víi t¸c ®éng cña c¸c c«ng cô. NÕu chØ chó thÝch ®−îc chän, th× nã sÏ chÞu t¸c ®éng cña c«ng cô phãng to vμ c«ng cô dÞch chuyÓn; c¸c c«ng cô kh¸c kh«ng cã t¸c dông víi nã.

8. ChØ chän h×nh ch÷ nhËt. 9. Chän Options trong Annotations menu vμ bá tÝch Fill Circles and

Rectangles. NhÊp OK ®Ó chän. 10. Bá lùa chän h×nh ch÷ nhËt. Ta sÏ thÊy sù lÊp ®Çy biÕn mÊt, thay vμo ®ã lμ

h×nh ¶nh nh− sau:


237

11. Chän h×nh ch÷ nhËt l¹i lÇn n÷a vμ nhÊp chän Options trong Annotaions menu. Chän kiÓu ®−êng th¼ng (line type) lμ “Dashed” (NÐt ®øt). Ta sÏ thÊy h×nh ch÷ nhËt liÒn ë trªn chuyÓn thμnh h×nh nÐt ®øt.

Chó ý:

- Hide Annotation layer: giÊu chó thÝch. - Fill Circles and Rectangles: Lμm ®Çy chó thÝch (T« ®Çy mμu

lùa chän) - Use Gravity on lines: Dïng lùc hót cho çc ®−êng th¼ng. - Line Width: §é réng cña ®−êng. - Line type: KiÓu ®−êng: Solid (nÐt liÒn), Dashed (nÐt ®øt),

Dotted (chÊm chÊm), DashDotted (g¹ch chÊm), DashDotDotted (g¹ch chÊm chÊm).

Chó thÝch d¹ng ®−êng th¼ng

Chó thÝch d¹ng ®−êng th¼ng còng gièng nh− chó thÝch kiÓu elip vμ ch÷ nhËt nh−ng kh«ng cã chÕ ®é lμm ®Çy. Chóng còng kh¸c nhau vÒ “lùc hót” lμm cho çc ®−êng nèi ®−îc víi nhau. Kh¶o s¸t chó thÝch kiÓu ®−êng th¼ng ta lμm nh− sau: 1. Chän c«ng cô chó thÝch ®−êng th¼ng trªn thanh c«ng cô, vÏ mét vμi

®−êng, chän, t« mμu, dÞch chuyÓn vμ phãng to nh− chó thÝch kiÓu ch÷ nhËt trªn. Thö kh¶o s¸t kh¶ n¨ng hót cña ®Çu mót çc ®−êng khi vÏ gÇn nhau b»ng çch tÝch chän Use gravity in lines trong hép tho¹i Options cña Annotation menu.

Chó thÝch kiÓu v¨n b¶n

Ghi chó b»ng tõ còng nh− b»ng biÓu t−îng hÇu nh− gièng nhau ngo¹i trõ biÓu t−îng lμ mét ký tù ®¬n. Chó thÝch kiÓu v¨n b¶n kh¸c vÒ mμu s¾c so víi kiÓu ®−êng, elip vμ kiÓu ch÷ nhËt. Mμu ®Ó chän cho kiÓu v¨n b¶n chØ cã 16 mμu. Còng chØ cã duy nhÊt çc kiÓu ph«ng ch÷, kÝch cì ch÷ còng nh− mét sè kiÓu biÓu diÔn ch÷. Kh¶o s¸t viÖc t¹o vμ hiÖu chØnh chó thÝch kiÓu v¨n b¶n ta lμm nh− sau: 1. NhÊp tr¸i chuét tÝch chän chó thÝch kiÓu v¨n b¶n trªn thanh c«ng cô.


238

2. NhÊp tr¸i chuét lªn gãc trªn bªn tr¸i h×nh ch÷ nhËt ®· t¹o tr−íc (§Æt chuét ë vÞ trÝ muèn ghi chó). Khi ®ã hép tho¹i lùa chän ghi chó kiÓu v¨n b¶n xuÊt hiÖn:

3. Chän c¸c lùa chän nh− trong h×nh vÏ, viÕt chó thÝch vμo cöa sæ tr¾ng bªn d−íi, nhÊp OK th× mμn h×nh sÏ xuÊt hiÖn nh− sau:

Ta cã thÓ thu ®−îc h×nh ¶nh sai kh¸c mét chót nÕu ch−a chØnh söa vμ hoμn toμn cã thÓ viÕt tiÕng viÖt nÕu m¸y tÝnh cã cμi ph«ng tiÕng viÖt.


239

4. Dïng c«ng cô lùa chän ®Ó chän dßng chó thÝch b»ng c¸ch nhÊp chuét vμo vÞ trÝ thÝch hîp trªn dßng ®ã. Nã sÏ ®−îc v©y l¹i b»ng hép lùa chän cña c«ng cô lùa chän.

5. Chän Edit Text� trong Annotations menu vμ thay ®æi kÝch cì ch÷ tõ 40 vÒ 30.

6. Sö dông c«ng cô dÞch chuyÓn vμ dÞch chuyÓn dßng chó thÝch ®Õn vÞ trÝ nh− tr×nh bμy sau:

7. Chän Symbols (biÓu t−îng) trong Annotations menu vμ nhÊp vμo mét biÓu t−îng, vÝ dô nhÊp vμo mòi tªn vμ nhÊp OK ®Ó chän.

Tuú thuéc vμo ph«ng ta cμi ®Æt trªn m¸y mμ ta sÏ cã kiÓu biÓu t−îng kh¸c. Mμu s¾c ngÇm ®Þnh cña biÓu t−îng lμ mμu tr¾ng (mμu ngÇm ®Þnh cña nÒn HyperChem lμ mμu ®en), do ®ã nÕu ta chän mμu nÒn lμ mμu tr¾ng th× kh«ng thÓ nh×nh thÊy biÓu t−îng. BiÓu t−îng míi lÊy ra lu«n n»m ë gãc


240

trªn bªn tr¸i mμn lμm viÖc, nã vÉn cßn ®ang ®−îc lùa chän vμ ta cã thÓ dïng c«ng cô dÞch chuyÓn ®Ó chuyÓn nã ®Õn vÞ trÝ cÇn thiÕt.

8. Chän Edit Text� trong Annotations menu vμ chän mμu thÝch hîp cho biÓu t−îng míi lÊy. Chó ý, biÓu t−îng ta lÊy lμ mét ký tù trong ph«ng hiÖn hμnh trong hép tho¹i. NhÊp OK ®Ó chän.

9. ChuyÓn mòi tªn ®Õn nguyªn tö oxy. Bá lùa chän, ta cã thÓ bá mäi lùa chän b»ng c¸ch dïng c«ng cô lùa chän vμ nhÊp ph¶i chuét vμo vïng trèng trªn mμn lμm viÖc.

10. Dïng c«ng cô chó thÝch d¹ng v¨n b¶n ®Ó t¹o mét chó thÝch kh¸c lμ “Oxygen Atom” vμ ®Æt nã vμo vÞ trÝ nh− sau:

NÕu ta lo l¾ng vÒ viÖc lùa chän c¸c chó thÝch riªng th× cã thÓ sö dông Select Next hay Select Previous trong Annotations menu. Ta chØ cã thÓ sö dông chóng khi mét chó thÝch ®· ®−îc chän. Ta chØ cã thÓ hiÖu chØnh ®−îc chó thÝch d¹ng v¨n b¶n khi mét chó thÝch d¹ng v¨n b¶n ®−îc chän.


241

L−u chó thÝch Chó thÝch còng ®−îc HyperChem l−u vμo file HIN. Ta cã thÓ l−u nã víi hÖ ph©n tö hoÆc kh«ng còng ®−îc.

§Ó l−u chó thÝch vμo file HIN ta lμm nh− sau:

1. L−u ph©n tö ë trªn cïng víi chó thÝch b»ng c¸ch nhÊp chän Save trong File menu.

2. Sau khi l−u vμo file HIN, chän New trong File menu. 3. Chän Open trong File menu vμ ®äc file mμ ta míi l−u. Chó thÝch sÏ xuÊt

hiÖn nh− ta biÓu diÔn tr−íc ®ã.


242

Bμi 19 Çc File tham sè TNDO

• TÝnh TNDO. • HiÖu chØnh trùc tiÕp tham sè TNDO (Vμ nh÷ng ph−¬ng ph¸p kh¸c) • T¹o çc tham sè míi ®Ó x¸c ®Þnh kiÓu

PhÇn nμy sÏ giíi thiÖu cho ta nh÷ng thao t¸c b»ng tay c¬ b¶n vÒ tÝnh to¸n kiÓu bá qua xen phñ vi ph©n (TNDO). Ta sÏ kh¶o s¸t ý t−ëng c¬ b¶n vÒ kiÓu nguyªn tö trong çc tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm vμ ph¸t triÓn çc tham sè míi cho ph−¬ng ph¸p TNDO. Víi mét tËp hîp tham sè ngÇm ®Þnh, TNDO chØ lμ ph−¬ng ph¸p CNDO (hoÆc lμ INDO). Ta sÏ kh¶o s¸t nh− thÕ nμo CNDO dù ®o¸n râ rμng ®é dμi liªn kÕt C – C trong etan vμ eten vμ ph¸t triÓn çc tham sè míi x¸c ®Þnh cho çc hÖ sp2 vμ sp3.

Tham sè ngÇm ®Þnh CNDO/INDO.

§Ó kh¶o s¸t ®é dμi liªn kÕt CNDO cña etan vμ eten ta lμm nh− sau: 1. T¹o mét ph©n tö etan trªn mμn lμm viÖc vμ ¸p dông nh·n (Labels) theo

kiÓu nguyªn tö (type).

2. Chän Semi-empirical trong Setup menu vμ chän TNDO ®Ó sö dông

ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm nμy. NhÊp vμo nót Options vμ chän çc gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh nh− tr×nh bμy bªn d−íi:


243

§Æc biÖt, kh«ng chän Add INDO Terms. Kh«ng tÝch chän phÇn nμy, TNDO t−¬ng ®−¬ng víi CNDO (cïng víi hoÆc kh«ng cïng víi çc tham sè riªng). 3. Chän Select Parameter Set trong Setup menu vμ chän tËp hîp tham sè

“ngÇm ®Þnh”. NhÊp OK ®Ó ®ãng hép tho¹i. 4. Dïng Polak-Ribiere ®Ó tèi −u cÊu tróc cña Etan, ®Æt RMS gradient lμ

0.01. Ta nªn thÊy r»ng ®é dμi liªn kÕt ®−îc tèi −u vμo kho¶ng 1.457 A0. Ta cã thÓ thÝch tÝnh to¸n l¹i víi ph−¬ng ph¸p CNDO. LËp l¹i tÝnh to¸n cho Eten vμ thu ®−îc ®é dμi liªn kÕt kho¶ng 1.310 A0.

KiÓm tra tham sè TNDO

§Ó kiÓm tra tham sè TNDO ta lμm nh− sau: 1. Chän mét nguyªn tö cacbon cña etan vμ chän Edit Parameters trong Setup menu. Hép tho¹i víi çc tham sè TNDO ngÇm ®Þnh nh− sau xuÊt hiÖn hoμn toμn ®ång nhÊt víi çc tham sè theo CNDO/INDO.

Trong TNDO çc tham sè nμy ®−îc kÕt hîp víi mét kiÓu nguyªn tö riªng chø kh«ng theo sè thø tù nguyªn tö. Trong tr−êng hîp nμy kiÓu lμ CT. Chó ý ®Æc biÖt gi¸ trÞ beta lμ 21. L−îng beta nμy lμ tham sè c¬ b¶n cho ®é dμi liªn kÕt vμ çc yÕu tè ngoμi ®−êng chÐo cña ma trËn Fock. Gi¸ trÞ beta lín nªn ®−îc ®Æt cho liªn kÕt m¹nh h¬n vμ gi¸ trÞ beta nhá h¬n nªn ®Æt cho


244

liªn kÕt yÕu. Tr−íc khi hiÖu chØnh çc gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh nμy ta nªn t¹o ra mét file tham sè míi ®Ó thö nghiÖm víi nã. Chó ý: Ta còng cã thÓ kiÓm tra çc tham sè cho çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm kh¸c hoÆc ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö. Víi ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö, ta sÏ thÊy tham sè kh¸c ph¸t triÓn dùa trªn ta chän nguyªn tö, liªn kÕt, gãc liªn kÕt hay gãc vÆn.

Copy tham sè TNDO cho tËp hîp míi

§Ó copy tËp hîp tham sè “ngÇm ®Þnh” cho tËp hîp víi tªn “tutorial” ®Ó sö dông cho thö nghiÖm. 1. Chän Select Parameter Set trong Setup menu nh− tr−íc ®Ó xem çc tËp

hîp tham sè TNDO. Chän tËp hîp ngÇm ®Þnh vμ nhÊp vμo nót Copy. HyperChem b©y giê sÏ hái ta chän tªn cho b¶n copy:

2. Tªn tËp hîp tham sè míi ®−îc ®¸nh vμo lμ “tutorial” trong hép tho¹i hiÖu chØnh. NhÊp OK. B©y giê ta sÏ cã thÓ xem tËp hîp tham sè míi nμy m« t¶ trong Registry nÕu ta muèn.

HiÖu chØnh tham sè TNDO §Ó hiÖu chØnh tËp hîp tutorial (®Æt ë trªn) ta lμm nh− sau:

1. Chän Select Parameter Set trong Setup menu vμ chän tËp hîp tham sè tutorial míi cña ta lμm tËp hîp sö dông.

2. Chän mét nguyªn tö cacbon cña etan vμ chän Edit Parameters trong Setup menu.

3. NhÊn nót Edit vμ ®¸nh vμo gi¸ trÞ míi cho Beta. NhÊp vμo OK. Thö víi çc gi¸ trÞ kh¸c cña beta vμ ¶nh h−ëng cña chóng lªn ®é dμi liªn kÕt C – C ®−îc tèi −u. Ta nªn cè thö çc gi¸ trÞ beta bÐ h¬n 21 ®Ó xem ta cã thÓ c¶i tiÕn ®é dμi liªn kÕt C – C tõ 1.457 A0 ®Õn gÇn víi 1.54A0. GÝa trÞ CT cho beta vμo kho¶ng 16 sÏ cho ta ®é dμi liªn kÕt tèt h¬n nhiÒu.


245

4. Thö víi eten. Ta sÏ thÊy r»ng gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh cho beta ë 21 ®−a ®Õn ®é dμi liªn kÕt C=C lμ 1.310 A0 nhá h¬n nhiÒu so víi 1.34 A0 ®Æc tr−ng cña liªn kÕt ®«i C=C.

5. Tham sè beta CX míi kho¶ng 19 sÏ cho ®é dμi liªn kÕt tèt h¬n nhiÒu cho eten. KÕt qu¶ cña bμi häc nμy lμ ta sÏ t¹o ra ®−îc file tham sè TNDO míi, tutorial.abp, chøa c¸c tham sè beta míi cho liªn kÕt ®¬n C-C sp3 – sp2 (kiÓu CT-CT) vμ cho liªn kÕt ®«i C=C sp2-sp2 (kiÓu CX-CX). Ta b©y giê cã thÓ thö chóng cho propen ®Ó xem chóng ho¹t ®éng tèt thÕ nμo trong t×nh huèng míi.


246

Chó gi¶i Glossary

Ab Initio. H×nh thøc tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö trong ®ã mçi obital ®−îc tÝnh lμ tæng cña mét tËp hîp çc hμm h×nh häc c¬ b¶n (tËp hμm c¬ b¶n). B»ng çch tÝnh to¸n sù ¶nh h−ëng cña nhiÒu hμm sãng obital, çc tÝnh to¸n ab initio cã thÓ cho kÕt qu¶ rÊt chÝnh x¸c, ph−¬ng ph¸p nμy ®ßi hái nhiÒu phÇn ®Üa trèng ®Ó ghi vμ thêi gian tÝnh to¸n rÊt l©u. AM1. M« h×nh Austin. Lμ ph−¬ng ph¸p SCF, b¸n kinh nghiÖm, dïng cho tÝnh to¸n ho¸ häc. Lμ mét trong çc ph−¬ng ph¸p MOPAC [Stewart, J.J.P., J. Comp.-Aided Molec. ThiÕt kÕ 4(1):1-108, 1990]. Ph−¬ng ph¸p nμy c¶i tiÕn tõ ph−¬ng ph¸p MNDO. Nã ®−îc dïng tÝnh cho çc ph©n tö h÷u c¬ cã chøa çc nguyªn tè kim lo¹i. Nãi chung nã lμ ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm chÝnh x¸c nhÊt trong HyperChem. TÝnh to¸n çc thuéc tÝnh ®iÖn tö, h×nh häc tèi −u, n¨ng l−îng toμn phÇn vμ nhiÖt h×nh thμnh. Tham kh¶o: Dewar, M.J.S., et at., J. Am. Chem. Soc. 107: 3902, 1985. ALL atom. Lμ mét ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n c¬ häc ph©n tö trong ®ã mçi nguyªn tö ®−îc biÓu diÔn nh− mét h¹t riªng biÖt. Tr¸i ng−îc víi united atom. AMBER. Lμ ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö, hay cßn gäi lμ ph−¬ng ph¸p tr−êng lùc(force field), dïng ®Ó tÝnh to¸n ho¸ häc. Ph−¬ng ph¸p nμy ®−îc thiÕt lËp ®Ó tÝnh to¸n cho çc protein vμ çc nucleic axit. Tr−êng lùc nμy cung cÊp cho c¶ hai h×nh thøc tÝnh all atom vμ united atom. Tham kh¶o: Weiner, S.J., et al., J. Comp. Chem. 7:230-252, 1986. Atom type. KiÓu nguyªn tö biÓu diÔn çc lo¹i m«i tr−êng ho¸ häc quy cho mçi nguyªn tö sö dông trong tÝnh to¸n tr−êng lùc. Çc tÝnh chÊt cña m«i tr−êng gåm cã sù lai ho¸, ®iÖn tÝch h×nh thøc vμ çc liªn kÕt trùc tiÕp bªn c¹nh. VÝ dô, kiÓu nguyªn tö AMBER cña C biÓu diÔn lμ mét cacbon cacbonyl sp2, kiÓu CT biÓu diÔn lμ mét cacbon tø diÖn, vμ kiÓu CH lμ sù biÓu diÔn nguyªn tö cacbon ®−îc lai ho¸ sp3 cïng víi mét nguyªn tö hi®ro. Mçi tr−êng lùc cã mét tËp hîp çc kiÓu nguyªn tö kh¸c nhau. HyperChem cã thÓ quy kiÓu nguyªn tö cho mét hÖ nguyªn tö b»ng viÖc dïng çc quy t¾c trong chem.rul. Backbone (Liªn kÕt khung). Lμ m¹ch liªn kÕt céng ho¸ trÞ liªn tôc trong mét ph©n tö. Víi polypeptide, liªn kÕt khung bao gåm tÊt c¶ çc liªn kÕt peptide, xen kÏ gi÷a çc cacbon alpha cïng víi cÇu nèi ®isunfua. Víi polynucleotide, liªn kÕt khung bao gåm tÊt c¶c çc liªn kÕt photpho ®ieste, lÇn l−ît gi÷a çc cacbon C3’-C4’ trong ph©n tö ®−êng (ribo hoÆc deoxyribose).


247

Back end. PhÇn mÒm tÝnh to¸n HyperChem. HyperChem ®−îc thiÕt kÕ thμnh çc modul, víi phÇn mÒm front-end ch¹y trªn mét PC vμ phÇn mÒm back-end ch¹y trªn cïng PC hoÆc trªn mét m¸y tÝnh kh¸c. Back-end gåm cã HyperNewton (AMBER, BIO+, vμ OPLS), HyperMM+ (MM+), HyperGauss (Ab Initio), HyperEHT (Extended Huckel), vμ HyperNDO (CNDO, INDO, MINDO/3, MNDO, AM1, vμ PM3). Bio+. Bæ xung thªm cho tr−êng lùc CHARMM (Chemistry at HARvard Macromolecular Mechanics), do nhãm Martin Karplus thuéc tr−êng ®¹i häc Harvard ph¸t triÓn lªn. Lμ ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö, cßn gäi lμ force field (tr−êng lùc), dïng cho tÝnh to¸n ho¸ häc. Dïng ®Ó tÝnh to¸n cho çc ph©n tö protein. Tham kh¶o: Brook, B.R., ET AL., J. Comp. Chem. 4:187-217, 1983; Reiher, W.E., II, Theoretical Studies of Hydrogen Bonding, Ph. D. thesis, Harvard University, 1985. Bitmap. Bøc ¶nh mμn lμm viÖc t¹o nªn tõ tËp hîp çc ®iÓm (dots). Bøc ¶nh cã ®é ph©n gi¶i nh− trªn mμn h×nh. Brookhaven Protein Data Bank (PDB). Lμ d÷ liÖu vÒ çc cÊu tróc cña protein vμ çc nucleic axit. Th«ng tin vÒ mçi cÊu tróc ph©n tö gåm cã to¹ ®é nguyªn tö, kh¶ n¨ng liªn kÕt cña nguyªn tö vμ nh÷ng vÊn ®Ò liªn quan kh¸c. HyperChem cã thÓ ®äc vμ gi¶i thÝch tÊt c¶ çc file PDF cïng víi nh÷ng th«ng tin vÒ to¹ ®é hoÆc kh¶ n¨ng liªn kÕt cña nguyªn tö. Çc file PDF cã ®u«i më réng lμ .ent. Charge density. Sù ph©n bè mËt ®é ®iÖn tÝch electron trong ph©n tö. H×nh d¹ng cña ph©n tö th−êng kÕt hîp víi bÒ mÆt ®iÖn tÝch cã mËt ®é kh«ng ®æi. HyperChem tÝnh to¸n mËt ®é ®iÖn tÝch b»ng tæng cña çc mËt ®é obital ph©n tö, lμ tæng b×nh ph−¬ng cña çc hμm sãng obital. Clipboard. Vïng nhí t¹m thêi cho d÷ liÖu vμ ®å thÞ do Window cung cÊp. LÖnh Cut vμ Copy trong HyperChem sÏ ®Æt mét m« t¶ d¹ng v¨n b¶n vμo trong bé nhí t¹m thêi. Copy ¶nh trong HyperChem sÏ ®Æt h×nh ¶nh vμo trong bé nhí t¹m thêi. Ta cã thÓ xem nh÷ng g× cã trong bé nhí t¹m thêi b»ng çch sö dông tr×nh Clipboard trong nhãm tr×nh øng dông chÝnh cña Window. Click. NhÊn vμ gi¶i phãng nót chuét mét çch nhanh chãng. Clipping. BiÓu diÔn mét phÇn trong hÖ ph©n tö trªn mμn lμm viÖc (Workspace) cña HyperChem. GiÊu nh÷ng nguyªn tö cËn c¶nh vμ çc nguyªn tö phÝa sau kh«ng cÇn thiÕt v× thÕ ta cã thÓ tËp trung vμo vïng cÇn quan t©m. PhÇn quan t©m ®−îc gäi


248

lμ clipping slab. §©y lμ hép tho¹i h×nh ch÷ nhËt cã thÓ ®iÒu chØnh chiÒu s©u, chiÒu cao vμ chiÒu réng b»ng chiÒu cao vμ chiÒu réng mμn lμm viÖc cña HyperChem. Xem clipping planes. Clipping planes. Çc biªn tr−íc vμ sau cña mét mÆt c¾t, cã thÓ ®iÒu chØnh riªng tõ 0 A0 ®Õn mét sè nμo ®ã theo Angstrom tuú theo kÝch cì vμ ®é phãng ®¹i cña hÖ ph©n tö. Clipping slab. PhÇn h×nh ch÷ nhËt trong mét hÖ ph©n tö ®−îc giíi h¹n bëi hai mÆt ph¼ng c¾t cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc. Closed-shell. Ph©n tö kh«ng cã çc electron ®· kÕ ®«i. CNDO. Hoμn toμn bá qua xen phñ vi ph©n (xem NDO). §©y lμ ph−¬ng ph¸p SCF ®¬n gi¶n nhÊt trong çc ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm. Nã thÝch hîp cho tÝnh to¸n thuéc tÝnh ®iÖn tö ë tr¹ng th¸i c¬ b¶n ë çc hÖ vá kÝn vμ vá hë, tèi −u h×nh häc vμ tÝnh to¸n n¨ng l−îng toμn phÇn. HyperChem sö dông CNDO/2. Tham kh¶o: Pople, J.A. and Beveridge, DL., Approximate Molecular Orbital Theory, McGraw-Hill, 1970. Connectivity. Th«ng tin vÒ sù h×nh thμnh liªn kÕt céng ho¸ trÞ cña nguyªn tö víi çc nguyªn tö l©n cËn. File PDF cã thÓ chøa çc th«ng tin nμy trong çc tÖp CONECT. Çc file HIN cã chøa çc th«ng tin nμy ë cuèi çc tÖp ghi nguyªn tö, trong dßng <nbor#nbor-bonds>. Constraint. C−ìng bøc ®Ó gi¸ trÞ cña Model Build (tr×nh x©y dùng) phï hîp víi cña çc cÊu tróc thùc khi x©y dùng cÊu tróc 3D gÇn ®óng. Convergence. Tiªu chuÈn ®Ó kÕt thóc mét tÝnh to¸n ho¸ häc. TÝnh to¸n c¬ häc SCF b¸n kinh nghiÖm héi tô (kÕt thóc) khi sù kh¸c nhau vÒ n¨ng l−îng sau hai lÇn lËp l¹i liªn tiÕp bÐ h¬n giíi h¹n héi tô (ngÇm ®Þnh lμ 0.01kcal/mol) hoÆc tÝnh to¸n ®¹t ®Õn giíi h¹n lÆp (ngÇm ®Þnh lμ 50). Víi tÝnh to¸n tèi −u h×nh häc ph©n tö, giíi h¹n héi tô lμ sè vßng tÝnh to¸n (sè ngÇm ®Þnh b»ng 15 lÇn sè nguyªn tö) hoÆc lμ gradient RMS cña hÖ ph©n tö (ngÇm ®Þnh 0.1 kcal/Angstrom mol). Coordinate system. Kh«ng gian ba chiÒu (3D) chøa çc to¹ ®é Decac x, y vμ z cña mçi nguyªn tö trong hÖ. HyperChem cã hÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t vμ hÖ to¹ ®é cña ph©n tö. Tõ hÖ täa ®é cña ng−êi quan s¸t ta cã thÓ dÞch chuyÓn, quay hÖ ph©n tö ®Õn vÞ trÝ quan s¸t thÝch hîp. Quay vμ dÞch chuyÓn theo hÖ to¹ ®é ph©n tö sÏ lμm thay ®æi vÞ trÝ riªng cña çc nguyªn tö.


249

Correlation Energy. N¨ng l−îng mμ ph−¬ng ph¸p Hartree-Fock m« t¶ n¨ng l−îng cã ®−îc tõ sù t−¬ng t¸c theo vÞ trÝ cô thÓ cña çc electron, chø kh«ng ph¶i lμ tõ vÞ trÝ trung b×nh cña chóng. Çc tÝnh to¸n Ab initio cã thÓ tÝnh to¸n n¨ng l−îng t−¬ng t¸c theo thuyÕt Moller-Plesset bËc hai (MP2). ThuyÕt hμm mËt ®é (DFT) sö lý n¨ng l−îng t−¬ng t¸c theo thuyÕt tr−êng tù hîp cïng víi çc ph−¬ng tr×nh (Çc ph−¬ng tr×nh Kohn-Sham) t−¬ng tù nh− çc ph−¬ng tr×nh Hartree-Fock. Çc ph−¬ng tr×nh Kohn-Sham ®ßi hái mét hμm trao ®æi vμ mét hμm t−¬ng quan (t−¬ng t¸c qua l¹i). Chóng chuyÓn thμnh thuyÕt Hartree-Fock khi hμm trao ®æi lμ hμm Hartree-Fock vμ hμm t−¬ng quan coi nh− bÞ bá qua. CPK. Çc ký tù ®Çu cña Corey-Pauling-Koltun; quy cho tËp hîp nguyªn tö phæ biÕn ‘radii’ dïng ®Ó miªu t¶ kh«ng gian nhiÒu h×nh ¶nh hay ®Ó x©y dùng çc m« h×nh chÊt dÎo. Cursor keys. (PhÝm trá chuét) lμ çc phÝm . Sö dông riªng tõng phÝm nμy, cïng víi phÝm Shift, hoÆc kÕt hîp víi phÝm Ctrl+Shift ®Ó quay hoÆc dÞch chuyÓn çc ph©n tö trªn mμn lμm viÖc (Workspace). Cursor. §iÓm trá chuét hoÆc c«ng cô trªn mμn h×nh mμ ta dÞch chuyÓn khi dïng chuét. Sö dông ®iÓm trá chuét ®Ó chän çc ®Ò môc tõ çc menu, dïng ®Ó vÏ vμ dÞch chuyÓn çc ph©n tö, dïng ®Ó thùc hiÖn çc lùa chän trong hép tho¹i vμ ®Ó hiÖu chØnh. Cycle. Trong qu¸ tr×nh tèi −u h×nh häc (Geometry optimization), sè vßng (cycle) chØ ra sè lÇn tÝnh to¸n trªn mÆt thÕ n¨ng ®Ó x¸c ®Þnh ®iÓm cùc tiÓu. Mçi vßng cã mét hoÆc nhiÒu ®iÓm, dïng ®Ó tÝnh to¸n nh»m −íc l−îng n¨ng l−îng vμ gradient trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n. HyperChem cho biÕt sè vßng vμ sè ®iÓm tÝnh to¸n trªn dßng hiÖn tr¹ng. DDE. Trao ®æi d÷ liÖu ®éng lùc häc. Mét hÖ dïng ®Ó trao ®æi d÷ liÖu gi÷a HyperChem vμ çc øng dông Window kh¸c. HyperChem thÓ hiÖn nh− mét tr×nh phôc vô (server): nã cung cÊp th«ng tin chØ khi mét tr×nh øng dông kh¸ch (client) yªu cÇu d÷ liÖu riªng. Default element. Nguyªn tè c«ng cô vÏ cña HyperChem dïng ®Ó x©y dùng çc ph©n tö. Nã cã thÓ chØ lμ mét nguyªn tè ngÇm ®Þnh ë thêi ®iÓm nμo ®ã, vμ ta cã thÓ thay ®æi nã khi cÇn thiÕt. Density functional. Sù phô thuéc cña n¨ng l−îng vμo mét hμm (mËt ®é electron). Çc hμm kh¸c nhau m« t¶ sù phô thuéc kh¸c nhau vμo mËt ®é electron. ThuyÕt hμm


250

mËt ®é m« t¶ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n n¨ng l−îng tËp trung vμo mËt ®é electron chø kh«ng ph¶i vμo hμm sãng. Desktop. Mμn biÓu diÔn Microsoft Window dïng ®Ó biÓu diÔn çc cöa sæ vμ çc biÓu t−îng. Dialog box. KiÓu cöa sæ dïng ®Ó chÊp nhËn th«ng tin hoÆc biÓu diÔn th«ng tin. Sù biÓu diÔn çc hép tho¹i lμm c¶n trë çc chøc n¨ng kh¸c cña HyperChem. Ta ph¶i ®ãng çc hép tho¹i nμy ®Ó HyperChem ho¹t ®éng trë l¹i. Çc hép tho¹i liªn tôc (vÝ dô: hép tho¹i Amino Axit) kh«ng lμm c¶n trë çc chøc n¨ng cña HyperChem. Dielectric constant. HÖ sè (epsilon) dïng ®Ó hiÖu chØnh çc t−¬ng t¸c trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n c¬ häc ph©n tö. Khi thiÕu dung m«i, h»ng sè ®iÖn m«i phô thuéc kho¶ng çch tøc lμ “h»ng sè” ®iÖn m«i cã gi¸ trÞ lín h¬n 1 ®Ó m« pháng sù cã mÆt cña dung m«i. Khi biÓu diÔn dung m«i, nh− lμ trong hép tuÇn hoμn hy®rat ho¸, h»ng sè ®iÖn m«i lμ mét h»ng sè chø phô thuéc vμo kho¶ng çch. H»ng sè ®iÖn m«i, epsilon = (h»ng sè ®iÖn m«i trong kh«ng gian tù do)x((hÖ sè tû lÖ). Víi h»ng ®iÖn m«i phô thuéc kho¶ng çch, epsilon = (h»ng sè ®iÖn m«i trong kh«ng gian tù do)x(hÖ sè tû lÖ)x(hÕ sè ph©n ly gi÷a çc nguyªn tö). Xem electrostatic potential. Drag. DÞch chuyÓn mét vËt thÓ trªn mμn h×nh b»ng çch gi÷ mét nót chuét trong khi ®Þch chuyÓn chuét. Çc vËt thÓ cã thÓ lμ çc ph©n tö hoÆc çc môc trong mét menu. Khi ta hoμn thμnh qu¸ tr×nh chuyÓn, gi¶i phãng nót chuét. VÝ dô: ta cã thÓ dÞch chuyÓn mét ph©n tö ®−îc chän b»ng çch rª (drag) c«ng cô dÞch chuyÓn trªn mμn lμm viÖc cña HyperChem trong qu¸ tr×nh ®ã ta ph¶i gi÷ nót ph¶i chuét. Ta cã thÓ gi÷ nót tr¸i chuét vμ dÞch chuyÓn ®Õn biÓu t−îng nμo ®ã trªn menu muèn chän. Gi¶i phãng nót chuét ®Ó chän biÓu t−îng ®ã. Dynamic Data Exchange. Xem DDE. Electrostatic potential. ThÕ n¨ng ë mçi ®iÓm trong kh«ng gian xuÊt hiÖn do sù ph©n bè cña çc nguyªn tö tÝch ®iÖn. ThÕ tÜnh ®iÖn )U) ë kho¶ng çch r so víi ®iÖn tÝch ®iÓm ®−îc x¸c ®Þnh theo ®Þnh luËt Coulomb: U = Cq/(εr), ë ®©y C lμ h»ng sè (phô thuéc vμo çc ®¬n vÞ) vμ ε lμ h»ng sè ®iÖn m«i (hay epsilon). Víi nhiÒu ®iÖn tÝch trong kh«ng gian 3D (kÓ c¶ çc ®iÖn tÝch h¹t nh©n vμ çc electron trong çc obital ph©n tö), ph−¬ng tr×nh nμy trë thμnh hÖ phøc t¹p. HyperChem tÝnh to¸n thÕ tÜnh ®iÖn nh− thÕ n¨ng cña mét ®¬n vÞ ®iÖn tÝch d−¬ng t−¬ng t¸c víi hÖ ph©n tö. Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n t−¬ng t¸c víi çc electron trong çc obtal ph©n tö, HyperChem bá qua çc hîp phÇn tuú thuéc vμo sù xen phñ vi ph©n gi÷a çc nguyªn tö (xem NDO). HyperChem tÝnh to¸n vμ vÏ biÓu ®å thÕ tÜnh ®iÖn tõ çc kÕt


251

qu¶ tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n, tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm. Ta cã thÓ sö dông çc kÕt qu¶ nμy ®Ó dù ®o¸n vÞ trÝ tÊn c«ng cña çc proton vμ çc ion kh¸c trong qu¸ tr×nh ph¶n øng. Exchange Functional. Sù phô thuéc cña n¨ng l−îng trao ®æi vμo mËt ®é electron. Çch thøc liªn hÖ mËt ®é electron lμ n¨ng l−îng trao ®æi. ThuyÕt hμm mËt ®é ®Ò xuÊt ph−¬ng ph¸p tÝnh n¨ng l−îng trao ®æi vμ n¨ng l−îng t−¬ng quan tõ mËt ®é electron. Explicit hydrogens. Khi Explicit hydrogent ho¹t ®éng trong qu¸ tr×nh vÏ, HyperChem mong muèn tÊt c¶ çc nguyªn tö hydro ®−îc vÏ. Çc nguyªn tö chØ víi mét liªn kÕt ®−îc vÏ lμ hydro chø kh«ng nh− default element. §iÒu nμy tr¸i ng−îc víi viÖc thªm çc nguyªn tö hydro b»ng Model Builder sau khi çc nguyªn tö nÆng h¬n ®· ®−îc vÏ. Force constant. Sè h¹ng trong mçi ph−¬ng tr×nh cña mét tr−êng lùc lμ sù chuyÓn çc d÷ liÖu tõ to¹ ®é nguyªn tö thμnh gi¸ trÞ thÕ n¨ng. VÝ dô, n¨ng l−îng c¨ng liªn kÕt: ∑ −=

bondsrbond rrKE 2

0 )( , ë ®©y E lμ thÕ n¨ng, r lμ ®é dμi liªn kÕt, r0 lμ ®é dμi liªn

kÕt ë tr¹ng th¸i c©n b»ng (“strain-free”), vμ Kr lμ h»ng sè lùc. Víi mçi tr−êng lùc, mét hay nhiÒu tËp hîp tham sè x¸c ®Þnh çc h»ng sè lùc vμ çc h×nh häc c©n b»ng (vÝ dô, r0). Force field. Lμ ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö dïng ®Ó tÝnh to¸n ho¸ häc. Çc tÝnh to¸n nμy cã thÓ lμ tÝnh ®iÓm ®¬n, tèi −u h×nh häc, hay ®éng lùc häc ph©n tö. HyperChem cung cÊp bèn tr−êng lùc: MM+, AMBER, BIO+ vμ OPLS. Mçi tr−êng lùc cã ba thμnh phÇn: çc ph−¬ng tr×nh x¸c ®Þnh thÕ n¨ng cña mét hÖ ph©n tö lμ hμm to¹ ®é cña çc nguyªn tö, çc kiÓu nguyªn tö (atom types) vμ çc tËp tham sè phï hîp cho çc ph−¬ng tr×nh lÊy tõ d÷ liÖu thùc nghiÖm. Xem ®Çu vμo kh¸c nhau gi÷a atom type vμ parameter set. Front end. Xem back end. Geometry optimization. Lμ mét tÝnh to¸n, dïng cho c¶ ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö lÉn c¬ häc l−îng tö, ®Ó t×m cÊu h×nh cã n¨ng l−îng cùc tiÓu (bÒn v÷ng) cña mét hÖ ph©n tö. TÝnh to¸n ®iÒu chØnh çc to¹ ®é nguyªn tö tõng b−íc ®Ó t×m mét cÊu h×nh trong ®ã çc t¸c ®éng thùc lªn mçi nguyªn tö ®−îc gi¶m ®Õn kh«ng. §©y th−êng lμ mét cùc tiÓu ®Þa ph−¬ng local minimum) trªn mÆt thÕ, kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i lμ cùc tiÓu toμn phÇn (global minimum). Global minimum. CÊu h×nh cña mét hÖ ph©n tö cã thÕ n¨ng thÊp nhÊt.


252

Gradient. Tèc ®é biÕn ®æi (xuÊt ph¸t ®iÓm ®Çu tiªn) cña n¨ng l−îng mét hÖ ph©n tö, lμ hμm çc vÞ trÝ cña nguyªn tö. §é biÕn thiªn (gradient) b»ng kh«ng cho biÕt cÊu h×nh víi n¨ng l−îng cùc tiÓu lμ cùc tiÓu ®Þa ph−¬ng hay cùc tiÓu toμn phÇn hoÆc lμ tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp. Khi HyperChem b¸o mét gi¸ trÞ ®¬n cña Gradient, ®ã lμ RMS gradient cña çc lùc trong toμn bé çc nguyªn tö. Ground state. Tr¹ng th¸i ®iÖn tö cã n¨ng l−îng thÊp nhÊt. Xem lowest state. Group selection. Mét lùa chän mét tËp hîp con çc nguyªn tö, çc hîp phÇn hoÆc çc ph©n tö trong mét hÖ ph©n tö. Lùa chän çc nguyªn tö, çc hîp phÇn hay çc ph©n tö trong Select menu ®Ó hiÖu chØnh møc ®é nhãm lùa chän. Cïng víi c«ng cô lùa chän ®¹ng ho¹t ®éng, ta lùa chän nhãm b»ng çch rª mét ®−êng biªn bao quanh çc cÊu tróc ph©n tö muèn chän, kÕt hîp víi viÖc nhÊn ®ång thêi c¶ nót tr¸i vμ nót ph¶i chuét (nhÊn nót tr¸i tr−íc nót ph¶i). Lùa chän cÇu (Select Sphere) trong Select menu ®Ó nh¾m vμo qu¸ tr×nh lùa chän nhãm 2D hay 3D. Lùa chän 2D bao gåm tÊt c¶ çc nguyªn tö nh« ra trong mét h×nh ch÷ nhËt hai chiÒu ®−îc chän. Lùa chän 3D bao gåm tÊt c¶ çc nguyªn tö trong mét h×nh cÇu lÊy t©m trªn mét nguyªn tö. HIN. File ®Çu vμo cña HyperChem. §©y lμ kiÓu file c¬ b¶n HyperChem dïng ®Ó l−u çc hÖ ph©n tö. çc file cã phÇn më réng lμ .hin. HOMO. Obital ph©n tö ®Þnh c− cã n¨ng l−îng cao nhÊt. §iÒu nμy cho biÕt tÊt c¶ çc obital ph©n tö kh¸c ®Òu cã vÞ trÝ ë d−íi obital nμy trong biÓu ®å n¨ng l−îng. Çc obital ph©n tö lμ tæ hîp tuyÕn tÝnh cña çc obital nguyªn tö (LCAO). Huckel method. Ph−¬ng ph¸p ®¬n gi¶n vμ gÇn ®óng dïng cho çc tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm. Ph−¬ng ph¸p Huckel më réng dïng trong HyperChem chØ cã t¸c dông cho tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n (single point), kh«ng dïng ®Ó tèi −u h×nh häc hoÆc tÝnh to¸n ®éng lùc häc ph©n tö. Çc tÝnh to¸n Huckel më réng cho nh÷ng m« t¶ ®Þnh tÝnh hoÆc b¸n ®Þnh l−îng çc obital ph©n tö vμ thuéc tÝnh cña ®iÖn tö (vÝ dô, ®iÖn tÝch thùc cña nguyªn tö vμ ph©n bè spin). §©y kh«ng ph¶i lμ ph−¬ng ph¸p tr−êng tù hîp (Self-Consistent Field: SCF). Tham kh¶o: Hoffman, R., J. Chem. Phys. 39(6):1397-1412, 1963. Icon. BiÓu t−îng h×nh häc nhá biÓu diÔn mét c«ng cô hay mét ch−¬ng tr×nh øng dông. INDO. Gi¸n tiÕp bá qua xen phñ vi ph©n (xem NDO). Lμ ph−¬ng ph¸p SCF dïng ®Ó tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm. Nã c¶i tiÕn tõ CNDO b»ng çch tÝnh


253

to¸n çc t−¬ng t¸c ®Èy mét t©m cô thÓ gi÷a çc electron trong cïng nguyªn tö. Dïng cho tÝnh to¸n çc thuéc tÝnh ®iÖn tö ë tr¹ng th¸i c¬ b¶n cña çc hÖ vá hë vμ vá kÝn, tèi −u h×nh häc vμ tÝnh to¸n n¨ng l−îng toμn phÇn. Tham kh¶o: Pople, J. A. and Beveridge, D.L., Approximate Molecular Orbital Theory, McGraw-Hill, 1970. Improper torsion. Gãc vÆn (gãc nhÞ diÖn) kh«ng ®−îc h×nh thμnh do sù nèi tiÕp cña ba liªn kÕt. Mét sè tr−êng lùc c¬ häc ph©n tö dïng çc gãc nh− thÕ trong çc sè h¹ng n¨ng l−îng ®Ó duy tr× mÆt ph¼ng hoÆc ®Ó ng¨n sù nghÞch chuyÓn cña çc carbon tø diÖn cã mét hydrogen biÓu diÔn kiÓu nguyªn tö liªn kÕt (united atom). Inertial axes. (Trôc qu¸n tÝnh) cã ba trôc (trôc thø nhÊt, thø hai vμ thø ba) kÕt hîp víi çc momen qu¸n tÝnh cña mét hÖ ph©n tö hay mét hÖ con ®−îc chän. Çc trôc lμ çc hμm vÞ trÝ vμ khèi l−îng cña nguyªn tö. chóng phô thuéc vμo hÖ vμ kh«ng phô thuéc vμo hÖ to¹ ®é ph©n tö hay hÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t. Trôc qu¸n tÝnh thø nhÊt th−êng biÓu thÞ dμi nhÊt qua hÖ ph©n tö, trôc thø ba th−êng biÓu diÔn ®é dμi ng¾n nhÊt. Isosurface. (§ång mÆt) MÆt ba chiÒu biÓu diÔn trong kh«ng gian ba chiÒu, tÝnh chÊt ®−îc ®Þnh nghÜa theo gi¸ trÞ cho tr−íc; nã nh− lμ líp da cña mét vËt thÓ r¾n. VÝ dô, ®èi víi hμm to¸n häc s = x2 + y2 + z2, biÓu ®å ®ång mÆt (isosurface plot) víi s = 1 sÏ lμ mét mÆt cÇu víi b¸n kÝnh lμ 1; çc biÓu ®å ®ång mÆt víi çc gi¸ trÞ kh¸c cña s sÏ lμ çc mÆt cÇu víi çc kÝch cì kh¸c nhau. Interation. Trong mét ph−¬ng ph¸p c¬ häc l−îng tö SCF, mçi tÝnh to¸n çc obital ph©n tö b¾t ®Çu cïng sù pháng ®o¸n vÒ kiÓu cña çc obital. Mçi thö nghiÖm (hay interaction: sù lÆp l¹i) läc ra sù pháng ®o¸n cho thö nghiÖm tiÕp theo. Khi sù kh¸c nhau gi÷a hai lÇn lÆp l¹i liªn tiÕp bÐ h¬n giíi h¹n héi tô (do ta ®Æt), th× tÝnh to¸n SCF ®· ®i ®Õn héi tô (convergence). Label. Th«ng tin vÒ çc hîp phÇn cña mét hÖ ph©n tö HyperChem cã thÓ biÓu diÔn cïng hÖ. Nh·n (Label) còng ®−îc ¸p dông cho nguyªn tö hay çc phÇn d− (residue). Nh·n nguyªn tö lμ Symbol (biÓu t−îng) (ho¸ häc), Name (tªn) (theo file PDB thÝch hîp), Number (sè cña vÞ trÝ nèi), Type (Atom type), Basis Set, Mass, Charge, hay Chirality (R hay S). Nh·n Residue lμ Name, Sequence, hay Name+Sequence. HyperChem g¾n çc nh·n cho lùa chän hiÖn hμnh. LINE. Giíi h¹n tr−íc, Named selection nhËn biÕt çc nguyªn tö trong phÇn lùa chän, cïng víi trôc qu¸n tÝnh chÝnh cña çc nguyªn tö ®−îc chän. (Trôc qu¸n tÝnh chÝnh t−¬ng øng víi gi¸ trÞ ®Æc tr−ng nhá nhÊt cña moment ma trËn qu¸n tÝnh.) Mét hÖ ph©n tö cã thÓ chØ cã mét lùa chän LINE riªng biÖt.


254

Local minimum. Mét cùc tiÓu trªn mÆt n¨ng l−îng ®èi víi hÖ ph©n tö biÓu diÔn cÊu h×nh thÕ n¨ng thÊp. Çc mÆt n¨ng l−îng ph©n tö cã thÓ cã nhiÒu cùc tiÓu ®Þa ph−¬ng (local minimum), cùc tiÓu ®Þa ph−¬ng nhá nhÊt lμ global minimum (cùc tiÓu toμn phÇn). Çc tÝnh to¸n Geometry optimization cã thÓ ®−a ®Õn mét cÊu tróc ë cùc tiÓu ®Þa ph−¬ng. Log. Mét file chøa kÕt qu¶ tÝnh to¸n ho¸ häc vμ nh÷ng lêi chó gi¶i. HyperChem tù ®éng tËp hîp nh÷ng th«ng tin nμy nÕu ta chän Start Log trong Menu File (xem Start Log). Tªn file (filename) ngÇm ®Þnh lμ chem.log vμ file th−êng cã phÇn më réng lμ .log. Lowest state. Tr¹ng th¸i ®iÖn tö thÊp nhÊt cña ®é béi spin riªng biÖt; nhÊt thiÕt kh«ng ph¶i lμ ground state. LUMO. Orbital ph©n tö kh«ng ®Þnh c− thÊp nhÊt. §iÒu nμy ®−îc dïng nh− mét ®iÓm chØ dÉn ®Ó miªu t¶ vÞ trÝ cña bÊt kú orbital ph©n tö nμo b»ng hay ë trªn orbital nμy. Çc orbital ph©n tö lμ mét tæ hîp tuyÕn tÝnh cña çc orbital nguyªn tö (LCAO). Metafile. H×nh ¶nh bao gåm çc lÖnh vÏ. Sù chuyÓn mét h×nh metafile kh«ng phô thuéc vμo mμn h×nh (monitor), v× lμ sù chuyÓn cña thiÕt bÞ ®Çu ra. VÝ dô, nÕu ta in mét metafile b»ng m¸y in laser, sù chuyÓn lμ 300 dpi. MINDO/3. Bá qua cã møc ®é çc xen phñ vi ph©n trung gian, phiªn b¶n 3. §©y lμ mét ph−¬ng ph¸p SCF cña tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm. Më réng tõ INDO, MINDO/3 dïng çc tham sè thÝch hîp cho kÕt qu¶ thùc nghiÖm, thay v× tÝnh to¸n chÝnh x¸c. Dïng cho çc ph©n tö h÷u c¬ lín, cation, vμ çc hîp chÊt polynitro. TÝnh to¸n çc thuéc tÝnh ®iÖn tö, tèi −u h×nh häc vμ n¨ng l−îng toμn phÇn. Tham kh¶o: Dewar, M.J.S. et al., J. Am. Chem. Soc. 97: 1285, 1975. MM+. Ph−¬ng ph¸p chung nhÊt ®èi víi çc tÝnh to¸n c¬ häc ph©n tö, ph¸t triÓn cho çc ph©n tö h÷u c¬. §©y lμ mét tr−êng lùc all atom. MM+ dùa trªn çc hμm MM2 (77), t¸c gi¶ lμ Dr. Norman Allinger thuéc ®¹i häc Georgia. HyperChem Ên ®Þnh çc kiÓu nguyªn tö vμ çc tham sè kh«ng cã gi¸ trÞ th«ng th−êng lμ MM2, më réng ph¹m vi cña çc hîp chÊt ho¸ häc mμ tr−êng lùc nμy cã thÓ thÝch nghi. MM+ më réng MM2 ®Ó cho phÐp çc lùa chän nh− lμ çc ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn vμ ®éng lùc häc ph©n tö chung víi çc tr−êng lùc kh¸c. Tham kh¶o: Allinger, N.L., J. Am. Chem. Soc. 99:8127-8134, 1977.


255

MNDO. Gi¶m bít sù bá qua xen phñ hai nguyªn tö. §©y lμ ph−¬ng ph¸p SCF ®èi víi çc tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm. Dïng cho çc hîp chÊt h÷u c¬ kh¸c nhau chøa çc nguyªn tè tõ dßng 1 vμ 2 cña b¶ng hÖ thèng tuÇn hoμn, trõ kim lo¹i chuyÓn tiÕp. Lo¹i bá mét sè lçi trong MINDO/3. TÝnh to¸n çc thuéc tÝnh ®iÖn tö, tèi −u h×nh häc, n¨ng l−îng toμn phÇn, vμ nhiÖt h×nh thμnh. Tham kh¶o: Dewar, M.J.S. vμ Theil, W., J. Am. Chem. Soc. 99:4899, 1977. Model Builder. Tr×nh thuËn tiÖn trong HyperChem dïng ®Ó dùng m« h×nh 3D cña çc cÊu tróc ho¸ häc tõ h×nh vÏ 2D. HyperChem dïng çc quy t¾c g¾n liÒn ®Ó quy ®Þnh ®é dμi liªn kÕt, gãc liªn kÕt, gãc xo¾n vμ ho¸ lËp thÓ chuÈn. Tr×nh x©y dùng (Model Builder) còng quy ®Þnh kiÓu nguyªn tö ®èi víi force field ®ang ho¹t ®éng, vμ cã thÓ tù ®éng thªm çc nguyªn tö hydrogen tho¶ m·n ho¸ trÞ cÇn thiÕt. Cã çc cÊu tróc gÇn ®óng vμ cã thÓ cÇn läc b»ng geometry optimization. Moleculer dynamics. TÝnh to¸n m« pháng chuyÓn ®éng cña mçi nguyªn tö trong hÖ ph©n tö ë n¨ng l−îng cè ®Þnh, nhiÖt ®é cè ®Þnh, hay víi sù biÕn ®æi nhiÖt ®é cã ®iÒu khiÓn. KÕt qu¶ tÝnh to¸n ®éng lùc häc ph©n tö ®−îc gäi lμ trajectory (quü ®¹o). HyperChem cã thÓ dïng c¬ häc ph©n tö hay ph−¬ng ph¸p c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm ®Ó tÝnh quü ®¹o ®éng lùc häc ph©n tö. Ta cã thÓ dïng tÝnh to¸n nμy ®Ó nhËn ®−îc mét sè lín çc tÝnh chÊt vÒ cÊu tróc vμ tÝnh chÊt vÒ nhiÖt ®éng lùc häc, bao gåm lÇn l−ît çc local minimum, n¨ng l−îng kh¸c nhau gi÷a çc cÊu h×nh kh¸c nhau, vμ c¬ chÕ còng nh− ®−êng ph¶n øng. Molecular mechanics. Çc ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau ®Ó tÝnh to¸n thÕ n¨ng cña çc hÖ ph©n tö nh− hμm to¹ ®é cña çc h¹t nh©n nguyªn tö, bá qua xö lý çc electron. T¸c ®éng cña ®iÖn tö ®−îc ngÇm ®Þnh trong çc kiÓu hμm gi¶i tÝch vμ qu¸ tr×nh tham sè ho¸. TÊt c¶ çc ph−¬ng ph¸p dïng d÷ liÖu kinh nghiÖm ®Ó x¸c ®Þnh çc h»ng sè lùc riªng (vÝ dô, çc h»ng sè c¨ng liªn kÕt) vμ th¨ng b»ng (“c¨ng tù do strain-free”) çc gi¸ trÞ ®èi víi mçi ®¹i l−îng h×nh häc (vÝ dô, ®é dμi liªn kÕt). HyperChem cung cÊp çc ph−¬ng ph¸p sau: MM+, AMBER, BIO+ vμ OPLS. Multiplicity. §é béi spin toμn phÇn lμ 2S + 1, ë ®©y S lμ tæng spin electron cña hÖ. Mçi electron kh«ng cÆp ®«i tÝnh cã spin lμ +1/2. Çc electron cÆp ®«i cã spin thùc lμ kh«ng (+1/2 -1/2 = 0). Mét hÖ vá kÝn (closed-shell) cã ®é béi lμ 1 (singlet – møc ®¬n). Mét hÖ vá hë (open-shell) cã thÓ cã ®é béi lμ 2, 3, 4 (doublet, triplet, quartet t−¬ng øng), hay cao h¬n. Dïng çc gi¸ trÞ nguyªn tõ 1 ®Õn 6 trong HyperChem. Named selection. Mét tËp hîp çc nguyªn tö ®−îc Ên ®Þnh tªn, ®Þnh giíi h¹n (POINT, LINE, hay PLANE) hay tªn kh¸c dμi ®Õn 19 ký tù. Ta cã thÓ dïng çc phÇn lùa chän ®−îc ®Æt tªn ®Ó lÆp l¹i phÇn lùa chän hay ®Ó chuyÓn ®Õn nh÷ng qu¸


256

tr×nh ®Æc biÖt (vÝ dô, nghÞch chuyÓn-inversion, ph¶n chiÕu-reflection, quay-rotation, tÝnh trung b×nh-averaging vμ vÏ ®å thÞ trong ®éng lùc häc ph©n tö, hay ®Æt kiÒm chÕ (restraints) trong tÝnh to¸n). NDO. Bá qua xen phñ vi ph©n. §èi víi çc tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm, ®©y lμ sù ®¬n gi¶n ho¸ lo¹i trõ nhiÒu tÝch ph©n m« t¶ t−¬ng t¸c cña çc electron. Ph−¬ng ph¸p CNDO bá qua viÖc tÝnh to¸n tÊt c¶ çc tÝch ph©n xen phñ vi ph©n. Çc ph−¬ng ph¸p NDO kh¸c (INDO, MNDO/3, MNDO vμ AM1) bá qua mét sè tÝch ph©n. Open shell. Mét hÖ ph©n tö chøa çc electron ch−a kÕt ®«i. OPLS. Çc thÕ ®−îc tèi −u ho¸ ®èi víi çc m« pháng chÊt láng. Mét ph−¬ng ph¸p c¬ häc ph©n tö, hay force field, ®Ó tÝnh to¸n ho¸ häc. Ph¸t triÓn cho çc protein vμ nucleic acid. Nã t−¬ng tù AMBER nh−ng xem xÐt çc t−¬ng t¸c kh«ng liªn kÕt chÝnh x¸c h¬n. Tr−êng lùc nμy chØ cung cÊp cho miªu t¶ united atom (nguyªn tö liªn kÕt). Orbital. Hμm m« t¶ sù ph©n bè trong kh«ng gian cña mét electron. Çc orbital nguyªn tö m« t¶ çc electron trong çc nguyªn tö. Orbital ph©n tö, b¾t nguån lμ sù tæ hîp tuyÕn tÝnh cña çc orbital nguyªn tö (LCAO), m« t¶ çc electron trong ph©n tö. Parameter set. §èi víi çc tr−êng lùc c¬ häc ph©n tö, kinh nghiÖm hay lý thuyÕt nhËn ®−îc tõ çc h»ng sè lùc vμ çc gi¸ trÞ cÊu tróc ¸p dông cho çc tæ hîp liªn kÕt x¸c ®Þnh cña çc nguyªn tö (mçi m« t¶ b»ng mét atom type). Mçi tr−êng lùc cã thÓ cã nhiÒu h¬n mét tËp hîp tham sè, nh−ng ta cã thÓ chØ dïng mét tËp hîp riªng biÖt. Víi MM+, HyperChem cung cÊp çc tham sè khi chóng kh«ng cã s½n trong tËp tham sè MM2. Víi çc tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm, çc file tham sè (cã phÇn më réng lμ .abp) chøa çc gi¸ trÞ kinh nghiÖm cho çc tÝch ph©n trong tÝnh to¸n. PDB. Xem Brookhaven Protein Data Bank. Periodic box/ boundary conditions. Hép tuÇn hoμn lμ mét h×nh lËp ph−¬ng bao quanh hÖ ph©n tö. HyperChem thªm çc ph©n tö n−íc chuÈn (TIP3P, c©n b»ng ë 300K vμ 1 atmosphere) ®Ó hép, cung cÊp mét h»ng sè tû träng dung m«i. Trong çc tÝnh to¸n c¬ häc ph©n tö, hép ®−îc xem nh− lμ ®−îc bao quanh b»ng 26 hép gièng hÖt nhau (h×nh ¶nh), mçi hép chøa çc ph©n tö gièng hÖt nhau. Çc nguyªn tö trong mçi h×nh chÞu cïng çc lùc (biÓu lé çc chuyÓn ®éng nh− nhau) nh− çc ph©n tö


257

trong hép trung t©m. NÕu trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n, çc ph©n tö chuyÓn ®éng ra ngoμi hép, mét h¹t gièng hÖt “vμo” tõ hép l©n cËn. Çc ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn nμy m« pháng mét hÖ liªn tôc víi mét h»ng tû träng cña çc ph©n tö. Ta cã thÓ t¸ch lo¹i çc ph©n tö n−íc, nh−ng gi÷ nguyªn hép tuÇn hoμn vμ çc ®iÒu kiÖn biªn, m« pháng m¹ng tinh thÓ. Víi çc ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn cña HyperChem, mét nguyªn tö chØ t−¬ng t¸c víi h×nh ¶nh gÇn nhÊt cña çc nguyªn tö kh¸c vμ kh«ng bao giê víi h×nh ¶nh cña chÝnh nã trong çc tÝnh to¸n c¬ häc ph©n tö. PLANE. X¸c ®Þnh tr−íc, named selection ®ång nhÊt çc nguyªn tö trong phÇn lùa chän, cïng víi mÆt ph¼ng h×nh thμnh bëi trôc qu¸n tÝnh thø nhÊt vμ thø hai cña çc nguyªn tö ®−îc chän. Mét hÖ ph©n tö cã thÓ chØ cã mét lùa chän PLANE riªng biÖt. Potential (energy) surface. Mét biÓu ®å nhiÒu chiÒu cña thÕ n¨ng mét hÖ ph©n tö lμ hμm cña tÊt c¶ çc biÕn sè (çc ®é tù do) trong hÖ (vÝ dô, çc gãc liªn kÕt). MÆt thÕ n¨ng cña ph©n tö kh«ng th¼ng cã N nguyªn tö (lín h¬n 2) cã 3N – 6 ®é tù do ®éc lËp (6 = ba ®é duy tr× sù quay vμ ba cho sù chuyÓn dÞch cña toμn bé hÖ ph©n tö). Çc mÆt thÕ n¨ng th−êng ®−îc vÏ biÓu ®å chØ trong mét hoÆc hai chiÒu. MÆt thÕ 1D biÓu diÔn n¨ng l−îng liªn kÕt theo ®é dμi. MÆt thÕ 2D biÓu diÔn biÓu ®å ®−êng viÒn n¨ng l−îng lμ hμm cña hai gãc xo¾n. Nh÷ng nÐt quan träng trong mÆt thÕ n¨ng lμ çc cùc tiÓu – víi HyperChem cã thÓ ®Þnh vÞ b»ng tèi −u h×nh häc vμ çc tÝnh to¸n ®éng lùc häc ph©n tö - vμ çc ®iÓm yªn ngùa, biÓu diÔn cÊu tróc çc tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp. Quantum mechanics. ThuyÕt n¨ng l−îng ®−îc hÊp thô hay ph¸t x¹ trong çc phÇn rêi r¹c, gäi lμ çc l−îng tö. KÕt qu¶ lμ çc electron di chuyÓn trong mét sè orbital giíi h¹n quanh h¹t nh©n nguyªn tö, vμ mçi orbital ®Æc tr−ng b»ng mét n¨ng l−îng x¸c ®Þnh. Sù chuyÓn ®éng cña çc electron cã tÝnh chÊt cña h¹t vμ sãng. Ph−¬ng tr×nh Schrodinger vμ çc ®¹o hμm cña nã m« t¶ hoμn toμn ho¹t ®éng cña çc electron vμ h¹t nh©n, vμ do ®ã t¸c ®éng cña çc hîp chÊt ho¸ häc. Çc tÝnh to¸n b¸n kinh nghiÖm trong HyperChem thõa nhËn çc h¹t nh©n ®øng yªn vμ gi¶i gÇn ®óng ph−¬ng tr×nh Schrodinger, cïng víi d÷ liÖu kinh nghiÖm (çc tham sè), ®Ó dù ®o¸n tÝnh chÊt cña çc electron cña hÖ ph©n tö. Çc tÝnh to¸n ab initio cña HyperChem gi¶i çc ph−¬ng tr×nh Roothaan (xem computationa Chemistry ) mμ kh«ng cã sù gÇn ®óng nμo thªm ngoμi viÖc dïng mét tËp hμm h¹n chÕ x¸c ®Þnh. Chóng bao gåm nhiÒu hμm gÇn ®óng víi lêi gi¶i ph−¬ng tr×nh Schrodinger h¬n çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm.


258

Rendering. BiÓu diÔn kiÓu ®Ó nh×n mét hÖ ph©n tö d−íi çc h×nh thøc. Phiªn b¶n HyperChem nμy cung cÊp n¨m kiÓu: Sticks, Disks, Spheres (CDK – kiÓu m« h×nh), Dots, vμ Sticks & Dots. RHF. ThuyÕt Hartree-Fock giíi h¹n. BiÓu diÔn hμm sãng cïng víi çc electron cã spin cÆp ®«i (h−íng lªn vμ h−íng xuèng) h¹n chÕ c− ngô çc orbital ph©n tö cïng kh«ng gian. Mçi orbital kh«ng gian cã thÓ còng chøa çc electron ®¬n (spin h−íng lªn hay spin h−íng xuèng). RMS gradient. Gradient (®é dèc) n¨ng l−îng toμn phÇn ®−îc tÝnh b»ng gi¸ trÞ c¨n bËc hai b×nh ph−¬ng trung b×nh. Gradient (G) lμ tèc ®é biÕn thiªn (®¹o hμm ®Çu tiªn) n¨ng l−îng toμn phÇn (E) xem xÐt ®Õn sù chuyÓn dêi cña mçi nguyªn tö theo çc h−íng x, y vμ z. Tõ nguyªn tö 1 ®Õn n,

∑= ⎟

⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

=n

i iiiRMS z

EyE

xE

nG

1

222

31

§¬n vÞ lμ kcal/mol Angstrom. HyperChem b¸o gi¸ trÞ nμy cho tÝnh to¸n geometry optimization vμ single point. Gradient RMS lμ kh«ng cã nghÜa cÊu tróc ë mét local minimum hay ®iÓm yªn ngùa trong mÆt thÕ n¨ng, kh«ng nhÊt thiÕt ë cÊu tróc vμ tr¹ng th¸i n¨ng l−îng thÊp nhÊt (global minimum). Restraint. Restraint ®Ó tÝnh to¸n m¹nh céng víi hoμn l¹i çc lùc cho çc nguyªn tö ®−îc chän. KiÒm chÕ (restraint) ¸p dông cho kho¶ng çch nguyªn tö (mét hoÆc hai nguyªn tö), gãc liªn kÕt (ba nguyªn tö), vμ gãc xo¾n (bèn nguyªn tö). Scale to fit. Mét môc trong Display menu (biÓu diÔn) lÊy tû lÖ çc nguyªn tö vμ ph©n tö nh×n thÊy thÝch võa víi workspace (mμn lμm viÖc). NÕu cã phÇn lùa chän, çc nguyªn tö ®−îc chän ®−îc chiÕm ®Çy mμn lμm viÖc. Kh«ng cã phÇn lùa chän, HyperChem ®Æt toμn bé hÖ ph©n tö võa víi mμn lμm viÖc. SCF. Tr−êng tù hîp (Self-Consistent Field). §©y lμ mét ph−¬ng ph¸p lÆp, dïng trong tÊt c¶ çc ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö NDO, semi-empirical. Nã gi¶i thÝch n¨ng l−îng ®Èy cña electron trong çc lêi gi¶i ph−¬ng tr×nh Schrodinger. Ph−¬ng ph¸p SCF hay Hartree-Fock ®¬n gi¶n ho¸ bμi to¸n nμy b»ng viÖc thõa nhËn sù chuyÓn ®éng cña çc electron lμ ®éc lËp vμ mét electron t−¬ng t¸c víi mét tr−êng trung b×nh cña çc electron kh¸c trong ph©n tö. Trong HyperChem, tÊt c¶ çc ph−¬ng ph¸p c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm, ngo¹i trõ ph−¬ng ph¸p Huckel më réng, ®Òu lμ çc ph−¬ng ph¸p SCF.


259

Mét tÝnh to¸n SCF b¾t ®Çu b»ng viÖc −íc l−îng hμm sãng m« t¶ çc orbital electron vμ çc t−¬ng t¸c ®Èy electron. Dùa trªn −íc ®o¸n nμy, HyperChem tÝnh to¸n mét hμm sãng míi vμ so s¸nh kÕt qu¶ víi kÕt qu¶ −íc ®o¸n. HyperChem lÆp l¹i qu¸ tr×nh nμy cho ®Õn khi gi¸ trÞ −íc ®o¸n vμ kÕt qu¶ héi tô trë thμnh “tù hîp.” Mçi sù lÆp l¹i c¶i tiÕn çc orbital cho ®Õn khi kÕt qu¶ ®¹t ®Õn giíi h¹n héi tô (convergence). Script. Mét tËp hîp çc d÷ liÖu, l−u trong mét file víi phÇn më réng lμ .scr, ®Ó ch¹y HyperChem. T−¬ng tù nh− mét ch−¬ng tr×nh lín ®Ó ¸p dông. HyperChem viÕt tËp hîp hay ®éc çc biÕn sè, truyÒn çc lÖnh, vμ lμm ho¹t ®éng çc môc menu. Dïng mét tr×nh thu thËp chñ ®Ò ®Ó t¹o ra file script, sau ®ã dïng menu Script trong HyperChem ®Ó ch¹y mét Script. Self-consistent field method. Xem SCF. Semi-empirical. KiÓu tÝnh to¸n ho¸ c¬ häc l−îng tö dïng çc tham sè xuÊt ph¸t tõ thùc nghiÖm ®Ó ®¬n gi¶n ho¸ qu¸ tr×nh tÝnh to¸n. Single point. Mét tÝnh to¸n x¸c ®Þnh n¨ng l−îng toμn phÇn (theo kcal/mol) vμ gradient cña mét hÖ ph©n tö hay cña çc nguyªn tö ®−îc chän. B»ng ph−¬ng ph¸p c¬ häc l−îng tö, tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n còng x¸c ®Þnh sù ph©n bè electron (®iÖn tÝch) trong hÖ. TÝnh to¸n chØ biÓu diÔn cÊu h×nh ph©n tö hiÖn t¹i, mét ®iÓm ®¬n trªn mÆt thÕ ®èi víi hÖ ph©n tö. Snapshot. Ghi ®iÓm ®¬n theo thêi gian trong mét m« pháng molecular dynamic. Ta cã thÓ chØ thÞ HyperChem thùc hiÖn chôp ¶nh nhanh (snapshot) ë çc kho¶ng thêi gian kh«ng ®æi trong qu¸ tr×nh m« pháng. To¹ ®é vμ vËn tèc ®èi víi mét hÖ ph©n tö ®−îc l−u trong çc file SNP. Ta cã thÓ biÓu diÔn l¹i sau ®ã çc ¶nh chôp nhanh ®Ó xem sù biÕn thiªn cÊu h×nh cña hÖ, vÏ biÓu ®å çc gi¸ trÞ d÷ liÖu, vμ tÝnh trung b×nh çc gi¸ trÞ d÷ liÖu. D÷ liÖu chän biÕn sè (nh− lμ n¨ng l−îng toμn phÇn hay gãc xo¾n) ®−îc l−u trong file CSV. Spin density. Kh¶ n¨ng t×m thÊy nhiÒu electron cã spin h−íng lªn h¬n çc electron cã spin h−íng xuèng ë mét ®iÓm trong kh«ng gian. §èi víi hÖ vá kÝn, mËt ®é spin (spin density) lμ b»ng kh«ng ë mäi ®iÓm. HyperChem cã thÓ vÏ biÓu ®å mËt ®é spin toμn phÇn cho mét hÖ ph©n tö sau khi thùc hiÖn tÝnh ®iÓm ®¬n, tÝnh to¸n c¬ häc l−îng tö b¸n kinh nghiÖm hay ab initio. Ta cã thÓ dïng çc biÓu ®å mËt ®é spin ë h¹t nh©n ®Ó dù ®o¸n kÕt qu¶ phæ céng h−ëng spin electron (ESR). Xem Spin pairing vμ multiplicity.


260

Spin multiplicity. Xem multiplicity. Spin pairing. Hai electron c− ngô cïng orbital ph¶i ®−îc cÆp ®«i vμ cã çc spin ®èi nhau, mét spin h−íng lªn vμ mét spin h−íng xuèng. Çc hÖ vá kÝnh chØ chøa çc electron kÕt ®«i. Çc hÖ vá hë chøa çc electron kh«ng kÕt ®«i. Status line. Dßng ë ®¸y cöa sæ HyperChem biÓu diÔn th«ng tin vμ d÷ liÖu. 3D surface. Xem isosurface. Tool. Con trá ®Ó thùc hiÖn çc nhiÖm vô, nh− lμ vÏ hay dÞch chuyÓn, trong workspace cña HyperChem. BiÓu t−îng c«ng cô (Tool icon) ë trong mét cét hay mét hμng ë vÞ trÝ bªn trªn hay bªn tr¸i cöa sæ HyperChem. NhÊp tr¸i chuét (L-click) vμo biÓu t−îng c«ng cô chuyÓn trá chuét thμnh c«ng cô. Trajectory. LÞch sö cña chuyÓn ®éng nguyªn tö theo thêi gian. ThuËt ng÷ nμy th−êng ®−îc ¸p dông cho m« pháng §éng lùc häc ph©n tö (molecular dynamics). Cã thÓ l−u ®−îc trong file snapshot. Translation. DÞch chuyÓn ph©n tö mμ kh«ng quay. Type rules. Quy t¾c ®èi víi mçi force field, t×m trong file chem.rul (hay ®−¬ng l−îng nhÞ ph©n cña nã, typerule.bin), ®Ó Ên ®Þnh kiÓu nguyªn tö cho çc nguyªn tö hay nhãm nguyªn tö riªng. UHF. Ph−¬ng ph¸p Hartree-Fock kh«ng giíi h¹n. BiÓu diÔn hμm sãng cung cÊp çc orbital kh«ng gian t¸ch rêi víi çc electron cã spin h−íng lªn (α) vμ spin h−íng xuèng (β). Mçi orbital α vμ β cã thÓ kh«ng chøa hoÆc chøa mét electron. Ta cã thÓ dïng çc tÝnh to¸n UHF ®Ó tÝnh to¸n çc ph¶n øng ph©n t¸ch cña çc hÖ vá hë. United atom. Sù ®¬n gi¶n ho¸ force field xem xÐt çc nhãm nguyªn tö cô thÓ (çc nguyªn tö nÆng nh− C vμ N vμ çc liªn kÕt hydrogen cña chóng) lμ mét nguyªn tö ®¬n. Tæ hîp nguyªn tö (united atom) ®ßi hái xö lý çc kiÓu nguyªn tö kÕt hîp çc tÝnh chÊt cña çc nguyªn tö hîp phÇn vμ çc kiÓu quy t¾c b»ng sù chØ ®Þnh çc kiÓu nμy. BiÓu diÔn tæ hîp nguyªn tö lμ çc lùa chän víi AMBER vμ MM+, tù ®éng quy cho nhiÒu nguyªn tö víi OPLS, vμ biÓu diÔn ngÇm ®Þnh cho BIO+. ThuËt ng÷ kh¸c ®èi víi tæ hîp nguyªn tö lμ nguyªn tö më réng. LÇn l−ît cho çc tæ hîp lμ “all atom”, biÓu diÔn mçi nguyªn tö t¸ch riªng, víi atom type riªng. Wave function. Xem orbital.


261

Window. Vïng lμm viÖc trªn mμn h×nh chøa ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm (nh− lμ HyperChem). Mét cöa sæ cã mét thanh tiªu ®Ò ë trªn ®Ønh, chøa tªn cña ch−¬ng tr×nh. ChØ mét cöa sæ cã thÓ ho¹t ®éng ë mçi thêi ®iÓm. Cöa sæ ho¹t ®éng nhËn d÷ liÖu ®Çu vμo tõ chuét vμ bμn phÝm. Mét hép tho¹i lμ mét kiÓu cöa sè. Workspace. Vïng cöa sæ chøa d÷ liÖu; víi HyperChem, lμ mét hÖ ph©n tö. Z Clipping. Xem clipping. Zoom. Hμm HyperChem phãng to hay thu nhá kÝch cì hÖ ph©n tö trong mμn lμm viÖc. Zwitterion. Mét ph©n tö cã çc vïng tÝnh ®iÖn ©m vμ ®iÖn d−¬ng h×nh thøc. §©y lμ tr¹ng th¸i b×nh th−êng cña polypeptide ë pH trung tÝnh trong dung dÞch, víi çc nhãm tËn cïng lμ–NH3

+ vμ -COO-. Polypeptide ®−îc x©y dùng tõ d÷ liÖu HyperChem ch−a hoμn thμnh, ®o¹n cuèi kh«ng tÝch ®iÖn (-N-H vμ -C-O), trõ phi çc nhãm tËn cïng ®−îc sö dông.


262

Bμi 1 B¾t ®Çu sö dông phÇn mÒm.........................................................................1

Thanh tiªu ®Ò (title bar) .....................................................................................1 Thanh c«ng cô lùa chän (menu bar) ..................................................................1 Thanh biÓu t−îng c«ng cô (tool bar)..................................................................1 Mμn lμm viÖc (workspace) .................................................................................1 Dßng hiÖn tr¹ng tÝnh to¸n (status line) ..............................................................2 Trî gióp (help) ...................................................................................................2 Çch sö dông chuét:...........................................................................................2 Sö dông bμn phÝm...............................................................................................2 Çc phÝm t¾t kh¸c: .............................................................................................3 Çc c«ng cô quan träng trªn thanh céng cô.......................................................3

Çc thao t¸c trªn HyperChem ................................................................................4 Më mét file vÝ dô: VÝ dô më file cã ®u«i HIN...................................................4

Çch sö dông Display Settings...............................................................................6 Sö dông nh·n (Labels) .......................................................................................6 H×nh thøc biÓu diÔn ph©n tö:..............................................................................8 Thay ®æi h×nh thøc biÓu diÔn: ............................................................................8

§Æt mÇu nÒn trang lμm viÖc ...................................................................................9 §Æt mμu s¾c liªn kÕt trong ph©n tö ......................................................................10 Mμu s¾c cña nguyªn tè.........................................................................................11 §Æt chÕ ®é Copy h×nh ¶nh....................................................................................12

Tho¸t khái HyperChem....................................................................................15 Bμi 2. VÏ vμ hiÖu chØnh 16

VÏ nguyªn tö vμ liªn kÕt ......................................................................................16 Chän nguyªn tö (Selecting Atoms) ......................................................................18 Chän nguyªn tö ....................................................................................................20 Chän nhãm nguyªn tö..........................................................................................21 Chän thªm mét nhãm nguyªn tö..........................................................................21 Chän çc hîp phÇn (Residures) ...........................................................................21 Chän c¶ ph©n tö (Molecules) ...............................................................................22 Lo¹i bá lùa chän...................................................................................................23 Mμu s¾c biÓu diÔn khi lùa chän ...........................................................................23 Chän phÇn bï (Complement Selection) ...............................................................24 Chän theo chuçi (String) ......................................................................................26 Chän theo sè.........................................................................................................26 Tªn phÇn lùa chän (Name Selection) ...................................................................26 Xo¸ nguyªn tö ......................................................................................................27

Xo¸ nhiÒu nguyªn tö ........................................................................................27 Copy nguyªn tö vμo bé nhí t¹m thêi (Clipboard)................................................28 §Æt ®iÖn tÝch h×nh thøc cho nguyªn tö trong hÖ...................................................28


263

§Æt ®iÖn tÝch thùc.................................................................................................29 §Æt khèi l−îng nguyªn tö ....................................................................................29 §Æt ®é dμi liªn kÕt ................................................................................................29 §Æt xo¾n liªn kÕt ..................................................................................................30 §Æt nh·n riªng......................................................................................................30 §Æt kiÓu nguyªn tö (Atom Type) .........................................................................30 Thay ®æi çc thuéc tÝnh h×nh häc.........................................................................30 C−ìng bøc h×nh häc .............................................................................................30 C−ìng bøc ®é dμi liªn kÕt ....................................................................................32 C−ìng bøc gãc liªn kÕt ........................................................................................32 C−ìng bøc liªn kÕt xo¾n ......................................................................................33

Bμi 3. T¹o nh÷ng ph©n tö nhá trong kh«ng gian hai chiÒu (2D) vμ ba chiÒu (3D). 35

VÏ ph©n tö trªn kh«ng gian hai chiÒu ..................................................................35 L−u bøc vÏ vμo trong mét File .............................................................................36 Thay ®æi h×nh thøc liªn kÕt ..................................................................................36 BiÓu diÔn nguyªn tö d−íi çc d¹ng nh·n kh¸c nhau............................................38 ChØnh söa çc nguyªn tö ......................................................................................39 Thªm nhanh hydro cßn thiÕu ...............................................................................40

Bμi 4. DÞch chuyÓn, quay vμ biÓu diÔn hÖ ph©n tö theo tû lÖ mμn lμm viÖc. .....42 HÖ to¹ ®é trong HyperChem ................................................................................42

HÖ to¹ ®é cña ng−êi quan s¸t...........................................................................43 HÖ to¹ ®é cña ph©n tö ......................................................................................43

Trôc qu¸n tÝnh ......................................................................................................44 §Æt chÕ ®é lμm viÖc cho çc c«ng cô...................................................................46 NghÞch chuyÓn (Invert: chuyÓn (ho¸) thμnh).......................................................47 Ph¶n chiÕu (Reflect).............................................................................................48 DÞch chuyÓn ph©n tö theo trôc xy ........................................................................49 DÞch chuyÓn theo trôc Z ......................................................................................51 Sö dông c«ng cô phãng to....................................................................................51 §Æt ph©n tö trë l¹i t©m vμ biÓu diÔn theo tû lÖ .....................................................53 Quay ph©n tö theo ph−¬ng XY ............................................................................53 Quay ph©n tö theo trôc Z .....................................................................................54 C¾t ph©n tö thμnh tõng l¸t nhá theo trôc Z ..........................................................55

Çch lμm nh− sau 56 Dïng çc d¹ng nªm (Wedge) ®Ó biÓu diÔn liªn kÕt trong kh«ng gian ................58

Bμi 5. Xem thuéc tÝnh cÊu tróc ph©n tö..............................................................60 Xem thuéc tÝnh cña nguyªn tö .............................................................................60 §o ®é dμi liªn kÕt.................................................................................................60 §o gãc liªn kÕt .....................................................................................................61 §o gãc vÆn ...........................................................................................................62


264

§o kho¶ng çch kh«ng liªn kÕt ...........................................................................63 Liªn kÕt Hydro .....................................................................................................63

Recompute Hydrogen Bonds ...........................................................................64 BiÓu diÔn momen l−ìng cùc.................................................................................64

Bμi 6. Databases Menu 66 T¹o chuçi Polypeptide..........................................................................................66 Sö dông hép tho¹i lùa chän çc Amino Axit .......................................................66 T¹o dùng vμ biÓu diÔn chuçi Polypeptide ............................................................67 T¹o chuçi..............................................................................................................68 T¹o ion l−ìng cùc (Make Zwitterion)..................................................................70 Bá Ion çc ®u«i (Remove Ionic Ends) .................................................................72 Thay thÕ mét monome trong hîp phÇn b»ng mét amino axit kh¸c .....................72 Çc Axit Nucleic..................................................................................................74 Thªm çc ion tr¸i dÊu (Add Counter Ions) ..........................................................78 Dùng tinh thÓ (Crystal Builder)............................................................................79 Çc lÖnh sö dông trong x©y dùng tinh thÓ ...........................................................80

T¹o tinh thÓ kim lo¹i Natri...............................................................................80 T¹o tinh thÓ NaCl .............................................................................................82

X©y dùng ph©n tö ®−êng (Sugar Builder) ............................................................83 Dùng chuçi polymer ............................................................................................84

T¹o polyme cho çc monome kh¸c..................................................................87 Çc b−íc tuÇn tù t¹o Polyme nh− sau (vÝ dô cho butadien).............................87

Bμi 7. Lùa chän vμ biÓu diÔn mét nhãm çc nguyªn tö trªn mμn lμm viÖc .......89 T¹o vßng xo¾n èc alpha. ......................................................................................89 §Æt nh·n cho ®Çu vμ ®u«i chuçi...........................................................................90 Chän liªn kÕt khung .............................................................................................91 T« mμu liªn kÕt khung .........................................................................................93 ChØ biÓu diÔn liªn kÕt khung trªn mμn lμm viÖc ..................................................93 BiÓu diÔn liªn kÕt nh¸nh (liªn kÕt biªn) ...............................................................93 BiÓu diÔn çc nhãm nguyªn tö kh«ng chän.........................................................94 Chän theo h×nh ch÷ nhËt ......................................................................................95 Chän theo h×nh cÇu ..............................................................................................96 §Æt tªn phÇn lùa chän ..........................................................................................97 Chän liªn kÕt vßng ...............................................................................................98

Bμi 8. Thao t¸c víi nh÷ng ph©n tö lín ...............................................................99 §äc nguån file d÷ liÖu PDB . ...............................................................................99 Lo¹i bá çc ph©n tö n−íc ...................................................................................100 BiÓu diÔn cÊu tróc ph©n tö..................................................................................101

BiÓu diÔn cÊu tróc chÝnh.................................................................................101 BiÓu diÔn vßng xo¾n Alpha............................................................................102 BiÓu diÔn cÇu nèi ®i sunfua............................................................................103


265

Chän cÊu tróc vßng ............................................................................................105 Thay thÕ hîp phÇn ë vÞ trÝ ®Æc biÖt.....................................................................107 Quay nh¸nh liªn kÕt ...........................................................................................108

Bμi 9. Cùc tiÓu ho¸ n¨ng l−îng cña hÖ............................................................ 111 L−u kÕt qu¶ tÝnh to¸n vμo Log file.....................................................................111 Chän tr−êng lùc..................................................................................................112 Dùng cÊu tróc d¹ng ghÕ cña Xiclohexan. ..........................................................112 §o thuéc tÝnh cÊu tróc cÊu tróc d¹ng ghÕ cña xiclohexan. ................................114 TÝnh to¸n ®iÓm ®¬n ............................................................................................114 Ghi chó vμo Log file ..........................................................................................115 Tèi −u ho¸ cÊu tróc ............................................................................................115

§Æt biÕn tèi −u................................................................................................115 Ch¹y tÝnh to¸n ................................................................................................118

§o thuéc tÝnh cÊu tróc cña hÖ ®· tèi −u .............................................................118 ChuyÓn tõ xiclohexan d¹ng ghÕ sang d¹ng thuyÒn............................................119 §o kho¶ng çch gi÷a çc Hydro ë trôc..............................................................120 Tèi −u ho¸ cÊu tróc xiclohexan d¹ng thuyÒn .....................................................121 §o l¹i kho¶ng çch gi÷a çc Hydro trôc............................................................121 T¹o cÊu tróc d¹ng thuyÒn xo¾n ..........................................................................122 Tèi −u ho¸ cÊu tróc xo¾n d¹ng thuyÒn...............................................................123 Ngõng Log file...................................................................................................123

Bμi 10. C¬ häc ph©n tö 124 Bμi thùc hμnh 1: T¹o ion l−ìng tÝnh alanin c« lËp .......................................... 125

Ph¸c th¶o ion l−ìng tÝnh alanin..........................................................................125 HiÖu chØnh cÊu tróc ............................................................................................126 §Æt ®iÖn tÝch nguyªn tö......................................................................................127 Chän tr−êng lùc..................................................................................................128 Çc thμnh phÇn tr−êng lùc .................................................................................132 Dùng vμ kh¶o s¸t cÊu tróc 3D ............................................................................133 Thùc hiÖn tÝnh to¸n ®iÓm ®¬n cho ph©n tö.........................................................135 Tèi −u ho¸ cÊu tróc ph©n tö c« lËp.....................................................................136 L−u cÊu tróc .......................................................................................................137

Bμi thùc hμnh 2: Solvat ho¸ hÖ ph©n tö ........................................................... 137 §Æt ®iÒu kiÖn biªn tuÇn hoμn .............................................................................138

X¸c ®Þnh kÝch cì hép tuÇn hoμn.....................................................................139 BiÓu diÔn hÖ solvat hãa ......................................................................................139

§iÒu chØnh çc giíi h¹n vμ lùa chän chÊt ®iÖn m«i .......................................140 Tèi −u ho¸ ph©n tö ®−îc solvat ho¸ ...................................................................141

Bμi thùc hμnh 3: Sö dông sù chång chÊt çc ph©n tö ...................................... 141 Xo¸ çc ph©n tö n−íc.........................................................................................141 Hîp nhÊt hai hÖ ..................................................................................................142


266

Chång chÊt çc ph©n tö ......................................................................................143 Bμi thùc hμnh 4: Tèi −u m« pháng.................................................................. 145

§Æt biÓu diÔn l¹i ®éng lùc häc ...........................................................................149 §Æt tÝnh trung b×nh theo ®éng lùc häc ph©n tö ..................................................151 TiÕn hμnh ®éng lùc häc......................................................................................153 Tèi −u ho¸ l¹i cÊu tróc míi ................................................................................154

Bμi thùc hμnh 5: M« pháng Langevin vμ Monte Carlo. .................................. 155 PhÇn 1: §éng lùc häc Langevin.........................................................................155 PhÇn 2: M« pháng Monte Carlo.........................................................................156 Xem l¹i kÕt qu¶ ..................................................................................................157

Bμi çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm ........................................................... 157 Ph−¬ng ph¸p ¸p dông cho çc nguyªn tè:..........................................................160 Hép tho¹i lùa chän cho çc ph−¬ng ph¸p b¸n kinh nghiÖm kh¸c .....................163 Lùa chän t−¬ng t¸c cÊu h×nh..............................................................................165

Bμi 11 TÝnh to¸n Obital ph©n tö...................................................................... 167 T¹o ph©n tö n−íc................................................................................................167 §Æt cÊu tróc th¼ng trôc.......................................................................................168 BiÓu diÔn ®iÖn tÝch nguyªn tö ............................................................................169 TÝnh hμm sãng....................................................................................................169 VÏ biÓu ®å thÕ tÜnh ®iÖn.....................................................................................171

Chó thÝch hép tho¹i vÏ biÓu ®å thuéc tÝnh ph©n tö ........................................174 Môc lùa chän Isosurface Grid trong hép tho¹i ..............................................175 Môc lùa chän Contour Grid ...........................................................................175 Môc Isosurface colors (mμu s¾c thÓ hiÖn tÝnh ©m-d−¬ng trong biÓu ®å) ......176

VÏ b¶n ®å mËt ®é ®iÖn tÝch toμn phÇn ...............................................................177 VÏ b¶n ®å mËt ®é spin toμn phÇn.......................................................................178 VÏ biÓu ®å thÕ n¨ng mét chiÒu (1D) vμ hai chiÒu (2D).....................................183

ThÕ mét chiÒu ................................................................................................183 Çc lùa chän biÓu diÔn biÓu ®å thÕ................................................................184 ThÕ hai chiÒu..................................................................................................185

L−u ph©n tö ........................................................................................................186 Bμi 12: T−¬ng t¸c cña n−íc víi N-metylaxetamit. ......................................... 187

T¹o ra ph©n tö NMA ..........................................................................................187 ChuyÓn d¹ng cis- sang d¹ng trans-NMA...........................................................188 Tèi −u ho¸ cÊu tróc NMA. .................................................................................190 TÝnh ®iÖn tÝch nguyªn tö ....................................................................................191 Solvat ho¸ nhãm Cacbonyl.................................................................................192 DÞch chuyÓn ph©n tö n−íc .................................................................................192 Tèi −u mét tËp hîp con cña hÖ...........................................................................193 TÝnh to¸n l¹i liªn kÕt Hydro...............................................................................194 BiÓu thÞ ®Æc ®iÓm cña hÖ t−¬ng t¸c ....................................................................194


267

Bμi 13: Thuéc tÝnh ®iÖn tö cña Protein............................................................ 196 Tr−íc khi ta b¾t ®Çu ...........................................................................................196 §äc vμ biÓu diÔn ph©n tö ...................................................................................196 Chän vïng ta quan t©m ......................................................................................197 Chän biªn cæ ®iÓn – l−îng tö. ..........................................................................199 TÝnh hμm sãng....................................................................................................199

PhÇn tÝnh to¸n thuÇn tuý lý thuyÕt (Ab Initio Calculations) ........................... 202 Bμi ThiÕt lËp lùa chän tÝnh to¸n Ab Initio vμ Density Functional .................. 202

Chän tËp hμm c¬ b¶n..........................................................................................202 Lùa chän cho ph−¬ng ph¸p Ab initio vμ Density Functional ............................202 Hép tho¹i lùa chän thªm cho Ab initio vμ Density Functional .........................204 Lùa chän cao cÊp cho Ab initio vμ Density Functional .....................................205 Lùa chän më réng hμm c¬ b¶n ..........................................................................206

Bμi 14: Sù Proton ho¸ cña n−íc ...................................................................... 208 §Æt ®Ó vÏ ph©n tö ...............................................................................................208 Chän tËp hîp hμm c¬ b¶n ®Ó tÝnh.......................................................................209 Cùc tiÓu ho¸ cÊu tróc..........................................................................................210 N¨ng l−îng Proton ho¸ ......................................................................................210

Bμi 15: Dao ®éng vμ tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp cña Amoni. ................................ 212 T¹o Amoni 212

Chän tËp hîp hμm c¬ b¶n...................................................................................212 Ph©n tÝch dao ®éng cña Amoni d¹ng h×nh chãp, phæ dao ®éng ........................213 Tèi −u amoni ph¼ng ...........................................................................................214 Ph©n tÝch dao ®éng cña amoni ph¼ng ................................................................215 T×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp theo vect¬ ®Æc tr−ng ...............................................217 T×m tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp b»ng sù chuyÓn ho¸ ®ång thêi ................................218

Bμi 16: Tr¹ng th¸i ®iÖn tö kÝch thÝch thÊp nhÊt cña Etilen............................. 223 Tèi −u tr¹ng th¸i c¬ b¶n cña Etilen. ...................................................................223 Obital tr¹ng th¸i c¬ b¶n cña Etilen ....................................................................224 CI vμ phæ ®iÖn tö cña Etilen...............................................................................225 H×nh häc vμ n¨ng l−îng cña Etilen béi ba .........................................................227

Bμi 17 Kh¶ n¨ng ph©n cùc DFT cña H2 .......................................................... 229 T¹o H2 ................................................................................................................229 Chän thÕ t−¬ng t¸c trao ®æi................................................................................230 TÝnh to¸n DFT ®iÓm ®¬n trong tr−êng ®iÖn.......................................................232 TÝnh sù c¨ng ph©n cùc........................................................................................232

Bμi 18 Chó thÝch 234 T¹o mét hÖ ph©n tö.............................................................................................234

Chó thÝch kiÓu ch÷ nhËt .................................................................................234 Chó thÝch d¹ng ®−êng th¼ng ..............................................................................237 Chó thÝch kiÓu v¨n b¶n.......................................................................................237


268

L−u chó thÝch .....................................................................................................241 Bμi 19 C¸c File tham sè TNDO ...................................................................... 242

Tham sè ngÇm ®Þnh CNDO/INDO. ...................................................................242 KiÓm tra tham sè TNDO....................................................................................243 Copy tham sè TNDO cho tËp hîp míi...............................................................244 HiÖu chØnh tham sè TNDO ................................................................................244

Chó gi¶i 246

Hyper Guide Tieng Viet

Education

Transcript of Hyper Guide Tieng Viet