Frage:
Z-Matrix einer Reihe von 5 kolinearen Atomen
F'x
2012-05-08 13:41:17 UTC
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Wie kann ich eine Z-Matrix für den folgenden Komplex schreiben?

  O == C == OH - O \ H  

Ich habe es geschafft zu schreiben:

  OC 1 a O 2 a 1 180 H 3 d 2 180 1? O 4 b 3 180 2? H 5 b 4 t 3?  

, aber ich weiß nicht, wie ich die mit ? angegebenen Diederwinkel angeben soll. Sind sie alle Null? Oder völlig unbestimmt? Wenn ja, kann ich mit diesen Variablen eine Koordinatenoptimierung durchführen oder ist dies ein Problem?

Zwei antworten:
#1
+14
Richard Terrett
2012-05-08 13:52:10 UTC
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In einer Z-Matrix können keine Bindungswinkel von 0 oder 180 Grad vorhanden sein. Dies liegt daran, dass die Dieder entartet wird. Um dies zu lösen, können Sie ' Dummy-Atome ' hinzufügen, die einen zusätzlichen Bezugspunkt zum Entfernen des 180-Grad-Winkels bereitstellen. Diese Atome werden in rechnergestützten Chemie-Suiten normalerweise als $ \ ce {X} $ oder $ \ ce {Xx} $ bezeichnet. Normalerweise werden Dummy-Atome in einem Winkel von 90 Grad zu einem Atompaar angeordnet, und das dritte kollineare Atom wird dann mit einem Bindungswinkel von 90 Grad und einer Dieder von 0 oder 180 Grad in Bezug auf die vorherigen 3 Atome definiert.

Beispiel

Um zu veranschaulichen, wovon ich spreche, sehen Sie hier ein Schema Ihres Molekülpaars mit drei Dummy-Atomen:

An illustrated Z-matrix

Dies könnte eine Z-Matrix haben wie:

  O 1C 1 aXx 2 1,0 1 90O 2 b 3 90 1 180Xx 4 1,0 2 90 3 0H 4 c 5 90 2 180Xx 6 1,0 4 90 5 0O 6 d 7 90 4 180H 8 e 6 104,5 7 180  

Hinweise

Es gibt keine festen Regeln dafür, wie viele Sie verwenden sollten (natürlich könnten wir das einfach Definieren Sie nachfolgende Dieder in Bezug auf das Dummy-Atom ganz links. Es ist jedoch am besten, die Lokalität anzustreben, damit kleine Änderungen in einigen Variablen nicht großen Verschiebungen an anderer Stelle entsprechen. In diesem Fall können Rundungsfehler oder große Gradienten Ihren Tag ruinieren. Sie hätten auch alle Dieder in Ihrem Molekül in Bezug auf diesen bequemen nicht kollinearen Wasserstoff definieren können, dies ist jedoch das Z-Matrix-Äquivalent des Spaghetti-Codes.

Sie werden feststellen, dass ich unterschiedliche Buchstaben für verwende jede Variable. Dies liegt daran, dass das Erzwingen der gleichen Länge der Bindungen $ \ ce {HO} $ und $ \ ce {C = O} $ wahrscheinlich eine unrealistische Einschränkung für eine Geometrieoptimierung dieses Systems ist.

Schließlich Beachten Sie, dass Dummy-Atome nicht an der elektronischen Struktur eines Moleküls beteiligt sind. Sie können sie also an einer beliebigen Stelle platzieren und die Bindungslänge der Dummy-Atome auf das gewünschte Maß einstellen. 1.0 Ångström ist meines Wissens traditionell.

P.S.

Molden verfügt über einen vollständigen, wenn auch eigenwilligen grafischen Z-Matrix-Editor.

Schöne Antwort (schlagen Sie mich, um zu booten!). Vermeiden Sie für andere, die sich einschalten, die Verwendung des Auto-Z-Matrix-Generators von Molden. Es wird Ihnen wahrscheinlich Müll geben.
@LordStryker - das ist eine faire Beobachtung. Molden wird am besten zum manuellen Erstellen von Z-Matrizen oder über den Befehl 'Z-Matrix neu ordnen' verwendet, mit dem man eine zweifelhafte Z-Matrix neu erstellen kann, indem man einfach auf die Atome in der gewünschten Reihenfolge klickt.
#2
-2
Daniel
2012-06-08 07:36:48 UTC
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Sie können SMILES in Avogadro oder openbabel verwenden und es werden 3D-Koordinaten erstellt, die Sie bearbeiten können. Und Sie können Gauß-, NWChem-, Gamess ... -Eingaben erstellen.

Wie hängt das mit Z-Matrizen zusammen? Kann Avogadro oder openbabel Z-Matrizen aus 3D-Koordinaten erzeugen? Sind sie dann in „vernünftiger“ physischer Reihenfolge?
@F'x Ja, sowohl Open Babel als auch Avogadro erstellen automatisch Z-Matrizen mit "angemessener" physischer Reihenfolge. Für eine Definition von vernünftig. Für Ihre Frage denke ich, dass die obige Antwort viel besser ist - es kann sehr schwierig sein, so viele kollineare Atome zu optimieren.


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