计算化学公社

标题: 关于显式+隐式的溶剂化 [打印本页]

作者
Author: xijinyang 时间: 2015-9-30 13:57
标题: 关于显式+隐式的溶剂化
大家好，最近在摸索溶剂化的问题，以高斯09的PCM为基础，不知道如下处理是否合适：为了得到分子A和B在乙腈溶剂中的吉布斯结合能，我尝试在A和B周围摆了n个乙腈分子，根据A+B+nCH3CN ---> A*B*nCH3CN, 首先对气相下的反应物和产物进行优化和频率计算，获得气相下的dG(s)=G(s,A*B*nCH3CN)-G(s,A)-G(s,B)-n*G(s,CH3CN)（左边只优化单个CH3CN，然后吉布斯自由能乘以n），然后根据PCM计算计算反应物和产物各自的溶剂化能deltaG（对应高斯09输入卡 scrf=(PCM,solvent=Acetonitrile,DoVacuum,ExternalIteration,read) 以及最后的cav，dis，rep），最后乙腈溶剂中的吉布斯结合能：dG(l)=G(s,A*B*nCH3CN)-G(s,A)-G(s,B)-G(s,nCH3CN)+[deltaG(A*B*nCH3CN)-deltaG(A)-deltaG(B)-n*deltaG(CH3CN)]。
总觉得在处理显式溶剂分子时候有点问题，但不知道怎么合适，请大家帮忙，谢谢！

作者
Author: sobereva 时间: 2015-10-2 10:53
这么弄不对。-n*G(s,CH3CN)这一处，就等于已经把乙腈-乙腈分子之间的相互作用能给搅合进去了。

而且应该考虑一下是否真有必要考虑显式溶剂模型，弊端很多，得考虑乙腈溶剂化层的大量排布方式，这是很难考虑周全的。
隐式溶剂模型算溶解自由能不建议那么写关键词，对某个分子，就用scrf(SMD,solvent=Acetonitrile)的能量减去气相下能量就是溶剂自由能了，非极性作用已经考虑进去了，这样比你的写法肯定计算准确度要高，SMD是目前高斯支持的溶剂模型中溶解自由能计算精度最好的。（注：最适合用SMD计算溶解自由能的方法是M052X/6-31G*）。这样计算A、B、AB的溶解自由能，然后求差值纳入到气相的A+B->AB的吉布斯相互作用能里面，就得到了乙腈隐式溶剂下的吉布斯结合自由能。

作者
Author: 虎王 时间: 2015-10-2 22:38

sobereva 发表于 2015-10-2 10:53
这么弄不对。-n*G(s,CH3CN)这一处，就等于已经把乙腈-乙腈分子之间的相互作用能给搅合进去了。

而且应该 ...

如果想拟合溶液中的吸收和发射光谱，是否都要在使用溶剂化模型（如PCM）的前提下进行优化？

作者
Author: sobereva 时间: 2015-10-2 23:01

虎王发表于 2015-10-2 22:38
如果想拟合溶液中的吸收和发射光谱，是否都要在使用溶剂化模型（如PCM）的前提下进行优化？

溶剂对结构的影响很小，是否在溶剂下优化都无所谓，但毕竟耗时增加很少，还是建议这么做。

作者
Author: xijinyang 时间: 2015-10-8 14:41

sobereva 发表于 2015-10-2 23:01
溶剂对结构的影响很小，是否在溶剂下优化都无所谓，但毕竟耗时增加很少，还是建议这么做。

谢谢sobereva老师！另外我还有两个困惑的问题：1.气相下优化的构型分别用来计算溶剂下的能量和气相下的能量，然后做差获得溶剂化能，这里溶剂下的能量是不是先用（譬如SMD）优化下构型比较好？2. 如何验证所选择的溶剂化方法参数是合适自己的体系？譬如高斯手册有选择原子半径的模型如UFF，alpha的大小，界面类型如VDW等，我发现如果输入卡写了DoVacuum,ExternalIteration后，在输出文件里面会有如下输出（scn带-1电荷为例）：
Partition over spheres:
Sphere  on Atom  Surface  Charge GEl    GCav GDR
1          S1    65.03 0.513  -28.45 0.00 -1.32
2          N2    30.18 0.398  -25.81 0.00 1.61
3          C3    6.24 0.052 -3.34 0.00 0.83
是不是应该这里球内的电荷与原子的带电荷数相近比较好，说明溶剂化方法参数是合适的？
谢谢老师了！

作者
Author: sobereva 时间: 2015-10-8 18:00

xijinyang 发表于 2015-10-8 14:41
谢谢sobereva老师！另外我还有两个困惑的问题：1.气相下优化的构型分别用来计算溶剂下的能量和气相下的能 ...

1 在气相还是在溶剂下优化无所谓，结构差异一般很小。
2 用不着管那些，就用scrf=SMD就完了。这是高斯支持的溶剂模型里面算溶解自由能最好的方法。

作者
Author: lzy0702 时间: 2017-4-18 04:23
对于可能和溶剂（水或者乙醇）形成氢键的体系，是否有必要使用显式溶剂化？

作者
Author: sobereva 时间: 2017-4-18 06:10

lzy0702 发表于 2017-4-18 04:23
对于可能和溶剂（水或者乙醇）形成氢键的体系，是否有必要使用显式溶剂化？

看你算什么问题

作者
Author: lzy0702 时间: 2017-4-18 07:17

sobereva 发表于 2017-4-18 06:10
看你算什么问题

一个小分子药物和Dextran Sulfate（药物载体）的结合能

作者
Author: sobereva 时间: 2017-4-18 08:39

lzy0702 发表于 2017-4-18 07:17
一个小分子药物和Dextran Sulfate（药物载体）的结合能

不用。
除非药物分子和药物载体之间有明确的水桥什么的

作者
Author: lzy0702 时间: 2017-4-18 08:51
本帖最后由 lzy0702 于 2017-4-18 09:03 编辑

sobereva 发表于 2017-4-18 08:39
不用。
除非药物分子和药物载体之间有明确的水桥什么的

我们发现这个药物结合到载体上有两种方式，一是在低pH下它自己带2个正电，可以直接和载体结合，形成聚沉的产品；另一种方式是在溶液中加入钙离子或者镁离子，它能通过配位的方式变成一个带多个电荷配合物，然后和载体聚沉。对于后一种过程是不是计算结合能的时候，对于[Mg-M]n+（M是药物）应当把Mg剩余的配位数用水分子饱和？

作者
Author: sobereva 时间: 2017-4-18 09:01

lzy0702 发表于 2017-4-18 08:51
我们发现这个药物结合到载体上有两种方式，一是在低pH下它自己带2个正电，可以直接和载体结合，形成聚沉 ...

虽然不是必须的，但这样更理想

作者
Author: lzy0702 时间: 2017-4-18 09:03

sobereva 发表于 2017-4-18 09:01
虽然不是必须的，但这样更理想

多谢Sob老师

作者
Author: CruiseBend 时间: 2021-3-17 13:59
Sob老师好，我也是计算纳米载体吸附药物，审稿人让考虑药物和水分子在载体上的吸附竞争，这时候该怎么做呢？我想的是在结合位点加几个水分子做显式+隐式溶剂化，再吸附药物比较结合能。应该是这样嘛？

作者
Author: sobereva 时间: 2021-4-4 05:29

CruiseBend 发表于 2021-3-17 13:59
Sob老师好，我也是计算纳米载体吸附药物，审稿人让考虑药物和水分子在载体上的吸附竞争，这时候该怎么做呢 ...

如果从量化角度计算，对比水和药物分子在载体上的结合能，具体怎么考虑溶剂效应看具体结构

作者
Author: influenza 时间: 2021-4-7 14:00
本帖最后由 influenza 于 2021-4-9 15:39 编辑

借宝地求助一下各位老师，我最近算一个金属催化的有机反应，产物是具有电荷分离结构的硝酮（原料没有电荷分离，是肟），这种情况下，是否需要考虑显式+隐式溶剂模型？还是只需要加上弥散函数就可以？使用不带弥散函数的基组，带上隐式溶剂模型，算出来的过渡态能垒比较高，因为起始原料在向过渡态转化过程中发生了电荷分离，明显能量升高，造成能垒升高了。
先谢谢了！

欢迎光临计算化学公社 (http://bbs.keinsci.com/)