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Tutorial Menue3D-Visualisierung Organischer Reaktionen mit CAVOCLerneinheit 1 von 12

CAVOC - Tool zur 3D-Visualisierung organischer Reaktionen

Visualisierung

Idee

Bei der Entwicklung von CAVOC stand die Idee im Vordergrund, die herkömmlichen Animationen in der Ball&Stick-Darstellung mit 3D-Oberflächen aussagekräftiger physikalischer Eigenschaften zu versehen. Dadurch wird ein tieferer Einblick in die bei einer Reaktion auf molekularer Ebene ablaufenden Geschehnisse möglich. Zudem soll der Nutzer soll veilfältige Eingriffsmöglichkeiten in die grafische Darstellung erhalten.

Vorgehensweise

Zur Verwirklichung dieser 3D-Oberflächenvisualisierung sind folgende Schritte notwendig:

  1. Aufspaltung der IRC-Dateien
  2. Selektion geeigneter Einzelstrukturen
  3. Berechnung und Aufbereitung der 3D-Oberflächen
  4. Erstellung der Energiediagramme

Aufspaltung der IRC-Dateien

Für einen Reaktionspfad muss für jede der bei den IRC-Rechnungen generierten intermediären Strukturen eine einzelne Datei erzeugt werden. Bei einer Reaktion mit nur einem Übergangszustand existieren aufgrund der Berechnungen in Richtung Edukte und Produkte zwei IRC-Dateien. Für jede darin enthaltene Struktur wird eine eigene Datei generiert, so dass ein Satz von Dateien resultiert, die unkompliziert in andere Formate konvertiert werden können.

Selektion geeigneter Einzelstrukturen

Die aus der zuvor beschriebenen Aufspaltung resultierenden, im Mopac-, Gamess- oder Gaussian-Format vorliegenden Dateien werden mit dem Program "Babel" in das xyz- bzw. Spartan-Format konvertiert. Damit ist mit Hilfe der Programme “Spartan“ oder “XMakemol“ die Betrachtung einer einfachen Reaktionsanimation möglich, auf deren Basis für die Endvisualisierung die Auswahl von jeweils 30 geeigneten, aussagekräftigen Molekülstrukturen aus insgesamt 50-1000 Einzelstrukturen - je nach Reaktion - vorgenommen wird. Bei der Auswahl wird im chemisch interessanten Bereich des Übergangszustandes eine höhere Punktdichte gewählt als in den energetisch flacheren Bereichen der Edukte und Produkte. Die Beschränkung auf 30 Frames garantiert noch einen flüssigen Verlauf der Animation, trägt andererseits aber dem Problem vernünftiger Downloadzeiten der Internet-Implementierung Rechnung.

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