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标题: 求助两个小分子在溶液中的自组装过程研究 [打印本页]

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Author: 华理小妮 时间: 2020-6-25 23:18
标题: 求助两个小分子在溶液中的自组装过程研究
各位老师好，我是做纳米聚合物仿生亲和材料这一块的，其中实验最重要的一部分是在氯仿中让两个小分子结合到一起，小分子的结构式我在下图给出来了，所以我想通过分子动力学的手段分析一下两个小分子是否能够结合在一起，同时添加比例为多少的情况下，这两个分子形成复合物的比例高，我用的是material studio的forcite模块进行的动力学分析，通过优化、退火、动力学运行了2ns之后,结果两个小分子根本没有相互靠近的趋势，所以想问一下大家分子动力学是不是不能模拟这种分子之间弱相互作用比较弱的自组装过程，或者说MS 不可以的话有其他软件可以做相应的研究吗。

作者
Author: mol 时间: 2020-6-26 10:03
2ns时间太短了，感觉至少得跑几十ns才能说事，lz可以多放点分子，这样碰到一起的几率大点

作者
Author: 华理小妮 时间: 2020-6-26 11:46

mol 发表于 2020-6-26 10:03
2ns时间太短了，感觉至少得跑几十ns才能说事，lz可以多放点分子，这样碰到一起的几率大点

我是按照实验过程中这两个分子和溶剂分子的摩尔比加的，如果多放这两个分子又害怕和实验不相符呢。
请问常规来说分子动力学可以做两个结合力特别弱分子的自组装过程吗，谢谢

作者
Author: mol 时间: 2020-6-26 16:28

华理小妮发表于 2020-6-26 11:46
我是按照实验过程中这两个分子和溶剂分子的摩尔比加的，如果多放这两个分子又害怕和实验不相符呢。
请问 ...

我认为没关系，完全可以多加，没必要严格和实验对应，实际上到微观水平，分子也不是均匀分散的了，完全可以认为我的模拟格子里瞬间有很多分子。lz可以试试把两个小分子摆到一块，慢慢升温，看看他俩是否稳定。

作者
Author: 华理小妮 时间: 2020-6-26 16:41

mol 发表于 2020-6-26 16:28
我认为没关系，完全可以多加，没必要严格和实验对应，实际上到微观水平，分子也不是均匀分散的了，完全可 ...

这个我做过了，我是先在gaussian里面做的它们两个形成复合物的结构优化，然后用gromacs测试它们两个形成复合物的稳定性，结果发现在60摄氏度的时候它们复合物就非常不稳定了。

作者
Author: sobereva 时间: 2020-6-27 00:34
本身这俩分子间的相互作用就不强，实际情况中，又有热运动又有溶剂的碰撞，在不是特别低的温度下能稳定结合才显得奇怪。
也应当说清楚用的是什么溶剂。

算这种问题gromacs比M$强得多得多，速度快一个数量级以上，用起来还灵活，轨迹分析还方便，还不要钱。

作者
Author: 喵星大佬 时间: 2020-6-27 01:40
如果是在氯仿中，作为介电常数不大的溶剂，分离的电荷并不会被溶剂稳定，基本来说不会是盐桥的作用，应该都是分子形态。
如果考虑氢键，唯一的氢键供体就是羧酸的OH，而吡啶分子中唯一的氢键受体即为吡啶N，不过这种优化结构的时候很容易会变成酸碱反应的过渡态，这个你貌似已经在水里优化出来过了。
如果考虑色散或者说pi-pi作用，这里两个芳环间的pi-pi作用应该是很弱的，尤其在室温，溶剂下，应该几乎体现不出来，即使是教科书里典型的比较强的pi-pi作用，苯与六氟苯的堆积也只有在晶体中才能体现。
所以得不到结果很正常

作者
Author: 华理小妮 时间: 2020-6-27 14:00

sobereva 发表于 2020-6-27 00:34
本身这俩分子间的相互作用就不强，实际情况中，又有热运动又有溶剂的碰撞，在不是特别低的温度下能稳定结合 ...

sober老师我用的溶剂是氯仿，如果将温度设定在4摄氏度下，并且保证溶剂分子占的比重小一点的话，增加这两个分子的量能形成复合物吗。
我现在正在学着用garomacs,因为MS 的forcite模块用起来比较简单，我想先用这个简单操作的看一下具不具备做的可能性，然后在用forcite.

作者
Author: 华理小妮 时间: 2020-6-27 14:07

喵星大佬发表于 2020-6-27 01:40
如果是在氯仿中，作为介电常数不大的溶剂，分离的电荷并不会被溶剂稳定，基本来说不会是盐桥的作用，应该都 ...

谢谢您的回复，我的溶剂是氯仿，您说的很有道理，因为我用Gaussian算过这两个分子结合的结合自由能ΔG，发现这个ΔG虽然是负值但是负值很大为-0.12849Kcal.mol, 如果将Gaussian的结果和分子动力学的结果相结合可不可以说明实际情况下这两个分子结合不成复合物。
我之所这么关注这两个分子是否形成复合物，是因为我做的非共价分子印迹聚合物在聚合的时候有一个条件必须要得到就是用到的模板分子和功能单体一定要先形成复合物，之前我们没有考虑用分子模拟的手段去分析这个复合物形成的合理性，现在一分析不要紧，发现形成复合物的几率很小，这样真的可以推翻很多这样的文章

作者
Author: sobereva 时间: 2020-6-27 18:04

华理小妮发表于 2020-6-27 14:00
sober老师我用的溶剂是氯仿，如果将温度设定在4摄氏度下，并且保证溶剂分子占的比重小一点的话，增加这两 ...

不是增加分子的能量，而是低温下热运动、溶剂碰撞的影响会相对较弱，相对较强的分子间作用对二聚体的稳定化效果更容易被展现出来。

在我来看M$那种东西算这个很不适合，除了又贵又慢又不灵活以外，由于过程太傻瓜化，很多对结果有关键性影响的东西（比如原子电荷的合理性等）容易被用户忽视，导致模拟结果其实不合理但用户可能都意识不到。

作者
Author: 华理小妮 时间: 2020-6-27 18:39

sobereva 发表于 2020-6-27 18:04
不是增加分子的能量，而是低温下热运动、溶剂碰撞的影响会相对较弱，相对较强的分子间作用对二聚体的稳定 ...

好的，谢谢sober老师，您说的很有道理。
另外有个问题想听听您的建议，我做的是非共价分子印迹聚合物方面的工作，在聚合的时候有一个条件必须要得到就是用到的模板分子和功能单体一定要先通过非共价键的方式（主要是氢键）结合形成复合物，之前我们没有考虑用分子模拟的手段去分析这个复合物形成的合理性，现在一分析不要紧，发现通过非共价键形成复合物的几率很小，并且就算形成复合物复合物的稳定性也不好，如果这个结果准确的话，会推翻非常多的现在已经发表过的非共价分子印迹方面的文章呢。

作者
Author: 华理小妮 时间: 2020-6-28 12:12

sobereva 发表于 2020-6-27 18:04
不是增加分子的能量，而是低温下热运动、溶剂碰撞的影响会相对较弱，相对较强的分子间作用对二聚体的稳定 ...

sober老师，如果我想知道A B两个分子在氯仿溶液中能否自发的形成复合物的话，是不是可以分两步走，从热力学角度考虑，就是算一下结合能，看结合能是否是负值，如果是负值则说明能够自发的形成复合物，如果不是负值则没办法自发的形成复合物
从动力学角度，就是跑一下动力学，看看实际情况下有溶剂参与的情况下能否自发的形成复合物

作者
Author: sobereva 时间: 2020-6-29 01:11

华理小妮发表于 2020-6-28 12:12
sober老师，如果我想知道A B两个分子在氯仿溶液中能否自发的形成复合物的话，是不是可以分两步走，从热力 ...

是

作者
Author: sobereva 时间: 2020-6-29 01:12

华理小妮发表于 2020-6-27 18:39
好的，谢谢sober老师，您说的很有道理。
另外有个问题想听听您的建议，我做的是非共价分子印迹聚合物方 ...

只要发生双分子化学反应（除非是无势垒的），肯定先要形成弱相互作用复合物，这是众所周知的事情。如果连形成复合物的几率都非常小，反应的速率就必然更是非常小了。
但也应当注意微观和宏观的差异性，模拟微观情况时可能很难出现的过程，在宏观尺度上由于体系尺寸、时间尺度都大得多得多，并非一定宏观上难以发生。比如冰结冰就是。

作者
Author: yjmaxpayne 时间: 2020-7-16 15:27
试试Gromacs + Plumed用Well-tempered Metadynamics跑。这个模拟的CV很好定义，一个分子间质心距离，一个是分子间的取向

作者
Author: 华理小妮 时间: 2020-7-23 11:01

sobereva 发表于 2020-6-29 01:11
是

sober老师，这个热力学角度算结合能的时候，为了更加贴近真实情况你建议用Gaussian来做结合能呢，还是gromacs来做，有必要这两种都做一下嘛，另外从分子动力学角度的话用的gromacs， GAFF力场RESP2电荷。想问问您的建议。谢谢

作者
Author: sobereva 时间: 2020-7-24 07:49

华理小妮发表于 2020-7-23 11:01
sober老师，这个热力学角度算结合能的时候，为了更加贴近真实情况你建议用Gaussian来做结合能呢，还是gro ...

从精度上说，用量子化学程序（不仅限于Gaussian）来做更理想，也更容易。
二聚体的最稳定构型可以通过本文方式很容易地搜索：
genmer：生成团簇初始构型结合molclus做团簇结构搜索的超便捷工具
http://bbs.keinsci.com/thread-2369-1-1.html
或
使用Molclus结合xtb做的动力学模拟对瑞德西韦(Remdesivir)做构象搜索
http://bbs.keinsci.com/thread-16255-1-1.html（http://sobereva.com/532）

之后按照下文计算二聚体和单体自由能，求差即可
谈谈隐式溶剂模型下溶解自由能和体系自由能的计算
http://sobereva.com/327（http://bbs.keinsci.com/thread-3345-1-1.html）

作者
Author: 华理小妮 时间: 2020-7-24 10:14

sobereva 发表于 2020-7-24 07:49
从精度上说，用量子化学程序（不仅限于Gaussian）来做更理想，也更容易。
二聚体的最稳定构型可以通过本 ...

好的，谢谢sober老师。

作者
Author: 华理小妮 时间: 2020-7-24 22:26

sobereva 发表于 2020-7-24 07:49
从精度上说，用量子化学程序（不仅限于Gaussian）来做更理想，也更容易。
二聚体的最稳定构型可以通过本 ...

sober老师，小分子的话可以用Gaussian来计算结合自由能，但是体系大的话是不是需要用ORCA这种软件来计算，老师这边有用orca软件计算结合自由能的帖子吗，想学一下。

作者
Author: sobereva 时间: 2020-7-25 00:04

华理小妮发表于 2020-7-24 22:26
sober老师，小分子的话可以用Gaussian来计算结合自由能，但是体系大的话是不是需要用ORCA这种软件来计算 ...

不代表ORCA就一定适合大体系
ORCA的振动分析不仅慢，而且容易出虚频，而且溶剂模型做得没有Gaussian成熟稳健

计算步骤和使用Gaussian没有什么本质差异

作者
Author: 华理小妮 时间: 2020-7-25 09:10

sobereva 发表于 2020-7-25 00:04
不代表ORCA就一定适合大体系
ORCA的振动分析不仅慢，而且容易出虚频，而且溶剂模型做得没有Gaussian成熟 ...

好的sober老师

欢迎光临计算化学公社 (http://bbs.keinsci.com/)