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标题: 氨基酸分子结构优化相关问题请教 [打印本页]

作者
Author: jiangge 时间: 2020-11-6 14:04
标题: 氨基酸分子结构优化相关问题请教
刚接触量子化学计算，有一些问题一直没搞清楚，查了相关资料不是很系统还有一些简单问题希望高手解答。-----感谢------
1.我做实验为主，计算仅为辅助，主要想获得氨基酸分子的最优构型和HOMO与LUMO和静电势相关信息；
2.对氨基酸分子进行优化后，如何检查优化的结构是否合理？
3.评率计算中虚频是什么？
4.通过结构优化后，在对优化结构进行单点能计算和频率计算得到的HOMO-LUMO和静电势有无区别？
5.常见氨基酸原子数在15-35之间包含C,N,O个别有S原子，运用DFT/b3lyp和6-311G（d,p）.进行优化和单点能计算是否合理？
6.极化函数和弥散函数一直没有搞清楚，论坛关于弥散函数的信息也看了，指导原则是能不加就不加，但关于极化函数了解的不是很清楚？-------谢谢------
下面是精氨酸结构优化输入：
%mem=60MW
%chk=C:\Users\212\Desktop\HOMO-LUMO\Arg-jing\dandianneng.chk
# opt b3lyp/6-311g(d,p) geom=connectivity

Title Card Required

0 1
N                3.61566928 -1.26332210 0.19059201
H                3.71726128 -1.18308109 1.19758809
C                2.45577119 -0.56119904 -0.35632703
H                2.45455819 -0.69048005 -1.44279911
C                1.15537209 -1.17470909 0.22336602
C                2.50124119 0.93723807 -0.06895401
H                1.22944010 -2.25442117 0.04054700
H                1.15959009 -1.03026308 1.31369010
C                -0.14808501 -0.61626105 -0.37214703
O                2.86721522 1.45598011 0.99028907
H                -0.26532302 0.44538203 -0.12896201
H                -0.12669501 -0.69863506 -1.46794411
C                -1.37939111 -1.36530711 0.16924101
H                -1.32077810 -2.42845419 -0.09467501
H                -1.40680111 -1.28433110 1.26200510
N                -2.64478620 -0.84978106 -0.36318403
H                -3.17935724 -1.44113511 -0.98073408
C                -3.26302525 0.25846302 0.18648101
N                -2.74938521 0.83468507 1.23377809
N                -4.43057134 0.63883805 -0.48009104
H                -3.23439025 1.68600213 1.52649211
H                -4.61045235 0.35753103 -1.43178811
H                -5.00586438 1.37026611 -0.09644501
H                4.48991434 -1.09875609 -0.29598202
O                2.07714816 1.69475013 -1.14480808
H                2.07620116 2.65224620 -0.92248107

作者
Author: jiangge 时间: 2020-11-6 14:29
主要问题还是选用什么基组优化，http://sobereva.com/336这篇SOb老师的博文也看了，还不是很懂

。

作者
Author: jiangge 时间: 2020-11-6 14:32
这是准备计算的氨基酸结构

作者
Author: wzkchem5 时间: 2020-11-6 15:22
2. 根据经验。如果对氨基酸的三维结构没有经验，建议先去看文献优化的氨基酸结构
3. 频率计算里某些频率是虚数，称为虚频，不过很多软件为了方便起见把虚频显示成负数而非虚数。参见http://sobereva.com/278
4. 当单点能和频率计算的理论级别完全一致时，没有区别。但一般建议单点能的理论级别高于频率计算，这种情况下应该取单点能计算的轨道和静电势
5. 可以，不过注意加色散校正，另外如果涉及阴离子，建议对非氢原子加弥散函数
6. 当使用6-31G时，极化函数至少加到(d)；当使用6-311G时，极化函数至少加到(d,p)。对于DFT而言这么多极化函数一般够了，但是post HF计算还需要加得更多
此外，我觉得你研究氨基酸，更可能是希望研究在水里的电子结构而非在气相里的电子结构吧，如果是的话应该加溶剂模型

作者
Author: jiangge 时间: 2020-11-6 16:00
本帖最后由 jiangge 于 2020-11-6 16:03 编辑

wzkchem5 发表于 2020-11-6 15:22
2. 根据经验。如果对氨基酸的三维结构没有经验，建议先去看文献优化的氨基酸结构
3. 频率计算里某些频率是 ...

2.氨基酸结构在gaussview默认中有，但显示的少了N上的H和羧基的OH，我一般直接在上面进行更改，给N加个氢和给羧基加个OH.不知道初始结构是否合理一点
3.好的我仔细研究一下
5.我现在使用的是高斯09w，如何加D3色散校正还不深很清楚，我在看一下论坛有没有相关资料；
6.气相和水中都要研究，溶剂模型一般如何选择呢？
-------非常感谢！------------

作者
Author: wzkchem5 时间: 2020-11-6 17:28

jiangge 发表于 2020-11-6 16:00
2.氨基酸结构在gaussview默认中有，但显示的少了N上的H和羧基的OH，我一般直接在上面进行更改，给N加个氢 ...

2. 应该且必须加，不过注意氢的方向要加对
5. 用色散校正的问题见http://sobereva.com/210
6. 建议用SMD，见http://sobereva.com/327

作者
Author: sobereva 时间: 2020-11-7 17:41
侧链较长的氨基酸具有高度柔性，必须考虑构象搜索问题，仔细看

gentor：扫描方式做分子构象搜索的便捷工具
http://bbs.keinsci.com/thread-2388-1-1.html
将Confab或Frog2与Molclus联用对有机体系做构象搜索
http://bbs.keinsci.com/thread-20063-1-1.html
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

此文在计算氨基酸NMR的时候也明确考虑了构象分布问题：
使用Multiwfn绘制NMR谱
http://sobereva.com/565（http://bbs.keinsci.com/thread-19711-1-1.html）

还必须注意是在什么环境下优化，气相或低极性溶剂下和水环境下质子化状态明显不同。

http://sobereva.com/336此文已经是最好、最全面的介绍基组选择的文章了，还看不明白再一个字一个字认真读个10遍

作者
Author: jiangge 时间: 2020-11-9 07:58

sobereva 发表于 2020-11-7 17:41
侧链较长的氨基酸具有高度柔性，必须考虑构象搜索问题，仔细看

gentor：扫描方式做分子构象搜索的便捷工 ...

好的！谢谢Sob老师！

作者
Author: jiangge 时间: 2020-11-9 16:00
本帖最后由 jiangge 于 2020-11-9 16:12 编辑

sobereva 发表于 2020-11-7 17:41
侧链较长的氨基酸具有高度柔性，必须考虑构象搜索问题，仔细看

gentor：扫描方式做分子构象搜索的便捷工 ...

Sob老师，我在计算上述的氨基酸时是否需要加弥散函数例如6-311+（d,p）,您之前写的（谈谈弥散函数和“月份”基组）我反复看了好几次还不是很好能理解，主要是对弱相互作用判断不清楚。
另外还请您看一下对这几种氨基酸，我的计算过程是否合理：
1.先使用函数与基组DFT/B3LYP/6-31(d,p)进行初步优化，
2.然后使用B3LYP/6-311（d,p）再优化，
3.最后对优化结构采用B3LYP/6-311(d,p)计算单点能获得gap和静电势数据。
我对比了三种不同基组的HOMO与LUMO结果如下：
6-31g (d,) ： HOMO：-0.22336 LUMO：-0.01045
6-311g（d,p）： HOMO：-0.23888 LUMO：-0.00559
def2-TZVP:HOMO：-0.23909 LUMO：-0.00597文献6-31++：HOMO：-0.22396 LUMO:-0.03850
这种差异在你看来是什么导致的。
您的这篇博文“正确地认识分子的能隙(gap)、HOMO和LUMO”也看了，学习了新的知识。
——————谢谢！————

作者
Author: sobereva 时间: 2020-11-10 03:24

jiangge 发表于 2020-11-9 16:00
Sob老师，我在计算上述的氨基酸时是否需要加弥散函数例如6-311+（d,p）,您之前写的（谈谈弥散函数和“月 ...

这是个垃圾文献，连极化函数都不知道加，和这种垃圾文献对比数据没有任何意义

写Pople系列基组名的时候不要忽略G

B3LYP那叫泛函不叫函数

没必要先在6-31G**下初步优化

不同基组下轨道能量当然不同，没什么可解释的

作者
Author: jiangge 时间: 2020-11-10 08:08

sobereva 发表于 2020-11-10 03:24
这是个垃圾文献，连极化函数都不知道加，和这种垃圾文献对比数据没有任何意义

写Pople系列基组名的时 ...

1.那弥散函数是否需要加呢？
2.不使用6-31**优化，也就是直接6-311**优化然后计算单点能就可以了吗？
谢谢！

作者
Author: wzkchem5 时间: 2020-11-10 08:34

jiangge 发表于 2020-11-10 08:08
1.那弥散函数是否需要加呢？
2.不使用6-31**优化，也就是直接6-311**优化然后计算单点能就可以了吗？
...

1. 如果你的计算不涉及负离子，也不涉及Rydberg激发态、极化率、拉曼、偶极矩等计算，就不需要加。
2. 对。另外sob老师已经说了基组名里的G是不能省略的，在你这个特定的情况下还不至于引起误解，但是其他有些情况下两个基组名只差一个字母，你省了一个字母就变成其他的基组了。

作者
Author: jiangge 时间: 2020-11-10 09:57

wzkchem5 发表于 2020-11-10 08:34
1. 如果你的计算不涉及负离子，也不涉及Rydberg激发态、极化率、拉曼、偶极矩等计算，就不需要加。
2. ...

嗯，谢谢！

作者
Author: sobereva 时间: 2020-11-11 00:41

jiangge 发表于 2020-11-10 08:08
1.那弥散函数是否需要加呢？
2.不使用6-31**优化，也就是直接6-311**优化然后计算单点能就可以了吗？
...

仔细看此文
谈谈弥散函数和“月份”基组
http://sobereva.com/119

写计算级别的时候少写、错写任何一个字母都会令内行人非常反感

欢迎光临计算化学公社 (http://bbs.keinsci.com/)