GaussView高級(jí)技巧(一)

1、GaussView 高級(jí)技巧(一)：十個(gè)基本高級(jí)技巧摘要本文主要介紹了利用GaussView分子模型的十個(gè)高級(jí)技巧，其多數(shù)技巧是鮮為 人知的。這些技巧的組合能夠使 GaussView發(fā)揮巨大威力，可以快速方便地構(gòu) 造出復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)。最后，以構(gòu)造乙烷的重疊式構(gòu)象和二茂鐵結(jié)構(gòu)為例進(jìn)一步 說(shuō)明了這些高級(jí)技巧的具體應(yīng)用。本文主要介紹利用GaussView構(gòu)建分子模型的高級(jí)技巧，希望對(duì)大家有 所幫助。本文所使用的版本是 GaussView 3。1. 三個(gè)變形工具上圖的三個(gè)變形工具可以實(shí)現(xiàn)平移和旋轉(zhuǎn)分子的某一部分以及斷鍵成鍵 和選擇鍵型等功能，我們不妨將這些工具依次稱為“鍵長(zhǎng)”、“鍵角”和“二面角”工具

2、。根據(jù)需要必須適當(dāng)選擇某些原子的移動(dòng)方式，有“平移全組” (“ Tran slate group”，默認(rèn))，“平移原子” (“ Tran slate atom”)和“固定” (“F ixed ”)三種，如下圖所示。2. 添加虛原子定義參考原子或參考旋轉(zhuǎn)軸在很多場(chǎng)合，我們可以利用添加 虛原子 X 來(lái)定義參考原子或參考旋轉(zhuǎn)軸， 然后利用前述的三個(gè)變形工具對(duì)分子進(jìn)行我們想要的操作。 一旦操作完成， 我們 再刪除掉原先添加的虛原子。我們可以用 刪除工具 直接刪除（見下圖）：但由于虛原子體積很小， 有時(shí)會(huì)被其他原子覆蓋， 這時(shí)無(wú)法用刪除工具直 接刪除。 更通用的刪除方法 是：點(diǎn)擊“原子列表”按鈕（也可以

3、選擇菜單 Edit > Atom List.），見下圖。在彈出的“ Atom List Editor”窗口中選中要?jiǎng)h除的原子，然后選擇菜單 Edit > Delete Atoms > Selected。3. 利用加氫工具獲得最佳成鍵位置利用上圖的 加氫工具 可以對(duì)某個(gè)原子添加一個(gè)氫原子。 但這個(gè)氫原子的成 鍵取向有時(shí)并非我們想要的。解決辦法是：既然我們第一個(gè)加氫的取向不理想， 那么我們就再添加一個(gè)， 就這樣連續(xù)不斷地加氫， 直到所加的氫原子的位置符合 我們需要位置。然后利用刪除工具將前面添加的氫原子全部刪除即可。加氫工具的另一個(gè)目的就是為后面添加其他基團(tuán)做準(zhǔn)備。 用下面介紹的

4、 基 團(tuán)工具 點(diǎn)擊氫原子將氫原子取代掉后即可達(dá)到在一定的成鍵方向添加某個(gè)基團(tuán) 的目的。4. 基團(tuán)取代工具如上圖所示，基團(tuán)取代工具有：元素基團(tuán)、環(huán)狀基團(tuán)、 R 基團(tuán)、生物基團(tuán) 和自定義基團(tuán)。 元素基團(tuán)可以添加或取代各種雜化狀態(tài)的原子基團(tuán)， 其余各種基 團(tuán)工具則提供許多常用基團(tuán)的模板，在此基礎(chǔ)上我們可以構(gòu)建相當(dāng)復(fù)雜的分子。 我們可以點(diǎn)擊當(dāng)前基團(tuán)（“ Curre nt Fragme nt”）面板中的“ Hot ”位置來(lái)選擇取 代位置，如下圖所示。5. 點(diǎn)群工具Current psi nt group-Cl蛆.Apprhiwder poiiLt groups：J D6h TT oler arice:D

5、efault OD,01：)Vtry tigkt (0.0001)Always trtick point grauy sywirTight (0.001)00.01)Lqqe« 口 i)IVery looie (0.3)IVP-oint Grcmy Syunrh-sixyCwstrain to subgroup；Synnetrire選擇菜單Edit > Point Group即彈出上圖的點(diǎn)群工具對(duì)話框，選定適當(dāng) 的容差值即可將分子進(jìn)行對(duì)稱化，使分子具有某種點(diǎn)群對(duì)稱性。點(diǎn)擊“ Symmetrize”按鈕后，分子就已經(jīng)具有相應(yīng)點(diǎn)群對(duì)稱性了。如果再選擇“Con strain to s

6、ubgroup”中的某個(gè)點(diǎn)群，則笛卡爾坐標(biāo)軸的定向?qū)凑辗肿拥膶?duì)稱軸進(jìn)行選取， 如下圖所示。女口果再選中下方的 “Always track point group symmetry”選項(xiàng)，貝U后面 當(dāng)我們利用變形工具改變某個(gè)幾何參數(shù)（鍵長(zhǎng)或鍵角或二面角）時(shí)或者刪除工具 刪除某個(gè)原子時(shí)，分子將按照對(duì)稱性的要求自動(dòng)改變其他對(duì)稱相關(guān)的幾何參數(shù)（鍵長(zhǎng)或鍵角或二面角）或刪除其他對(duì)稱相關(guān)的原子。一旦分子具有某種點(diǎn)群對(duì)稱性后，坐標(biāo)軸原點(diǎn)將平移到分子的幾何中心, 而且分子的主軸被取為z軸?？梢姡袝r(shí)適當(dāng)?shù)厥褂命c(diǎn)群工具能事半功倍6. 利用晶體工具在一定方向復(fù)制分子晶體工具也 可以通過(guò)選擇菜單 Edit >

7、 PBC.調(diào)出。晶體工具除了構(gòu)造一 維至三維晶體結(jié)構(gòu)外，還可以實(shí)現(xiàn)分子的平移復(fù)制。方法是：在彈出的 PBC 對(duì) 話框中選擇Symmetry選項(xiàng)卡中的“ Lattice Dime nsio n”中的“ Three”，即構(gòu)造 三維晶體結(jié)構(gòu) （一般來(lái)說(shuō)三個(gè)晶軸的方向中的一個(gè)是沿著分子主軸的方向） 。我 們可以通過(guò)調(diào)節(jié)Alpha至Gamma角來(lái)得到我們想要的一個(gè)晶軸取向， 然后在“C ell”選項(xiàng)卡中設(shè)定晶格長(zhǎng)度（a、b和c的大?。?。再在“ View”選項(xiàng)卡中選擇 該晶軸方向復(fù)制的數(shù)目，最后點(diǎn)擊“ Combine”按鈕既可。完成后可以將PBC對(duì) 話框中Symmetry選項(xiàng)卡的“ Lattice Dim

8、e nsio n” 一項(xiàng)設(shè)為“ None”，即可取消 周期性條件。當(dāng)然，我們也可以使用 復(fù)制和粘貼工具 進(jìn)行分子的復(fù)制和粘貼， 如下圖所 示：但其局限性在于只能按照軟件默認(rèn)的方向粘貼分子， 因此往往需要一些后 續(xù)操作才能符合我們的要求。7. 合并原子有時(shí)我們需要合并兩個(gè)原子， 以達(dá)到連接兩基團(tuán)的目的。 通過(guò)鍵長(zhǎng)工具將 兩原子的 鍵長(zhǎng)設(shè)定為 0.1? （這是鍵長(zhǎng)設(shè)定的最小值） ，然后用刪除工具刪掉其 中一個(gè)原子就可以將兩原子合并。 有時(shí)我們需要先將某一個(gè)原子換成 稍大的不同 顏色的原子 ，這樣合并后便于使用鼠標(biāo)準(zhǔn)確地刪除。8. 平移分子的部分基團(tuán)首先需要通過(guò)鍵長(zhǎng)工具進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄噫I和成鍵，從而確定

9、待旋轉(zhuǎn)的基團(tuán)。 然后利用鍵長(zhǎng)工具分別點(diǎn)擊待平移基團(tuán)的 關(guān)鍵原子 和位置參考原子，并設(shè)定 At om 1為“ Tran slate group”，Atom 2為“ Fixed”，再調(diào)節(jié)鍵長(zhǎng)大小既可實(shí)現(xiàn)平 移。必要時(shí)需要添加虛原子來(lái)定位。9. 旋轉(zhuǎn)分子的部分基團(tuán)首先需要通過(guò)鍵長(zhǎng)工具進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄噫I和成鍵，從而確定待旋轉(zhuǎn)的基團(tuán)。 然后利用二面角工具 （有時(shí)也可能用上鍵角工具） 分別點(diǎn)擊待平移基團(tuán)的某些 關(guān) 鍵原子和位置參考原子，并設(shè)定Atom 1為“ Tran slate group”，Atom 4為“ Fi xed”，再調(diào)節(jié)二面角大小既可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。必要時(shí)需要添加虛原子來(lái)定義旋轉(zhuǎn)軸。10. 顯示坐標(biāo)軸

10、可以更準(zhǔn)確地添加原子點(diǎn)擊右鍵菜單可以選擇顯示笛卡爾坐標(biāo)軸。 顯示坐標(biāo)軸可以更準(zhǔn)確地添加 原子，比如將原子放在z軸的方向上。此外，值得注意的是，任何被添加的原子總是處在垂直屏幕方向的分子縱 深長(zhǎng)度的中心。下面舉幾個(gè)實(shí)例來(lái)具體說(shuō)明上述技巧的使用。1.構(gòu)造乙烷的重疊式構(gòu)象用GaussView直接構(gòu)造乙烷的交錯(cuò)式構(gòu)象很容易：先用元素基團(tuán)工具中 的sp3雜化的C按鈕點(diǎn)擊新建窗口便得到甲烷分子，然后在點(diǎn)擊其中一個(gè)氫原子 即得到乙烷的交錯(cuò)式構(gòu)象（技巧4）。在此基礎(chǔ)上我們來(lái)構(gòu)造乙烷的重疊式構(gòu)象。 思路很簡(jiǎn)單，只需將其中一個(gè)甲基相對(duì)于另一個(gè)甲基繞C-C鍵旋轉(zhuǎn)60度即可。/I也 Gl： M1：V1 - N&

11、;WI 口 I 旦 I 痢At oil li IEqWS grouTE Atofii 4: pFiTed三：J-iao ooa|ilGo.ooo1OkCuical用二面角工具按上圖利選擇1到4號(hào)原子，按照前述“旋轉(zhuǎn)分子的部分基 團(tuán)”的技巧，將二面角從180度設(shè)為120度，就可以將右邊的甲基旋轉(zhuǎn)60度, 從而得到乙烷的重疊式構(gòu)象（技巧9）。2.構(gòu)造二茂鐵結(jié)構(gòu)首先我們構(gòu)造環(huán)戊烯結(jié)構(gòu)。利用環(huán)狀基團(tuán)工具中的環(huán)戊二烯基團(tuán)按鈕（GaussView沒(méi)有環(huán)戊烯基團(tuán)模型）點(diǎn)擊空窗口，構(gòu)造出環(huán)戊二烯（ 技巧4）。G1M1：V1 - New| I B用刪除工具刪除CH2的兩個(gè)氫原子。再用加氫工具加一個(gè)氫原子即可得

12、到正確取向的氫（技巧3）。用點(diǎn)群工具將該結(jié)構(gòu)對(duì)稱化為D5h點(diǎn)群（容差值為0.3），同時(shí)選中“ Always track point group symmetry”。這樣用鍵長(zhǎng)工具將任 一個(gè)C-C鍵長(zhǎng)設(shè)為1.44?,鍵型設(shè)為“共軛雙鍵”，則其余四個(gè)C-C鍵都擁有同 等鍵長(zhǎng)和鍵型。同時(shí)具有D5h點(diǎn)群對(duì)稱性的環(huán)戊烯分子中心就是坐標(biāo)原點(diǎn)（ 技巧 5）。Q G1：M1：V1 - New1口丄回顯示坐標(biāo)軸，用鼠標(biāo)操作使分子的 xy平面大致處于屏幕平面，然后在坐 標(biāo)中心的位置點(diǎn)擊添加一個(gè)虛原子（技巧10），如上圖所示。這個(gè)虛原子后面 有用。下面我們構(gòu)造另一個(gè)平行的環(huán)戊烯分子。打開晶體工具，選擇c方向的晶格長(zhǎng)

13、度為3.33?,并設(shè)c方向的重復(fù)單元 為2,點(diǎn)“ Combine”合并，便得到如下圖所示的兩個(gè)相距 3.33?且平行的環(huán)戊 烯結(jié)構(gòu)（技巧6）。- New旦Cl Build Select Flaceuient A取消掉周期性條件。但此時(shí)可以看到坐標(biāo)軸原點(diǎn)不在兩分子的中點(diǎn)位置，這樣不 利于添加鐵原子以及后續(xù)操作。為此，我們打開點(diǎn)群工具，將分子點(diǎn)群對(duì)稱化為 D5h。，這樣坐標(biāo)軸原點(diǎn)就恰好在兩分子的中點(diǎn)位置（技巧5）。由于二茂鐵中兩個(gè)環(huán)戊烯是交錯(cuò)的構(gòu)象，所以我們可以利用例1中的方法將其中一個(gè)環(huán)戊烯繞 分子主軸旋轉(zhuǎn)36度既可（但事先必須打開點(diǎn)群工具將“ Constrain to subgroup' 設(shè)為Ci,否則D5h的對(duì)稱性限制使得該旋轉(zhuǎn)操作無(wú)法進(jìn)行），如下圖所示（ 技巧 9）。接著用鼠標(biāo)操作使分子的yz平面大致處于屏幕平面，在坐標(biāo)中心的位置 點(diǎn)擊添加一個(gè)鐵原子（技巧10）。用刪除工具刪除兩個(gè)虛原子，但我們會(huì)看到 殘余的十個(gè)鍵（原先的C-X鍵）。當(dāng)然我們用刪除工具手工一個(gè)個(gè)刪除。更簡(jiǎn) 單的方法是，點(diǎn)擊“重新鍵連” （“ Rebo nd'）按鈕（或選擇菜單Edit > Rebo nd）即可消除那些殘鍵。仞