计算化学公社

标题: 关于Gaussian中离子体系电荷设置和分子构建的疑问 [打印本页]

作者
Author: johngu111 时间: 2021-2-9 10:42
标题: 关于Gaussian中离子体系电荷设置和分子构建的疑问
各位老师们好，小白刚接触Gaussian，想模拟EDTA-Cu金属络合物在水溶液中的分子构型，前期查阅文献分析出EDTA-Cu在水溶液中主要以Cu(EDTA)2-的形式存在，构型是八面体，如果在GView中建模优化，不知道选择以下哪种形式：1.将EDTA四个-COOH的H原子去掉与Cu结合，计算时体系电荷设置为-2。

2.不去掉-COOH中的H原子，计算时体系电荷直接设置为-2（优化成功不知是否可以通过成键距离来判断H原子的电离趋势）。
请问选择那种形式模拟最合适，还是有更好的方式？
这是之前设置的输入文件：

%chk=C:\Users\Administrator\Desktop\EDTA-Cu.chk
%mem=1GB
# opt freq b3lyp/genecp scrf=(solvent=water) pop=nbo geom=connectivity

EDTA-Cu

-2 2
Cu             11.16900000 8.21200000 9.32200000
O                10.07500000 8.91900000 7.87100000
O                7.93300000 9.31100000 7.54500000
O                12.27700000 6.42900000 8.48000000
O                11.86900000 4.31700000 7.96600000
O                12.79600000 9.28900000 9.22300000
O                14.83600000 9.30100000 10.06500000
O                9.66200000 9.70100000 10.70800000
O                9.60900000 10.28300000 12.83700000
N                9.72000000 6.83200000 9.50900000
N                11.76300000 7.85200000 11.21000000
C                9.72400000 6.50200000 10.97600000
H                9.23200000 7.19300000 11.46300000
H                9.34200000 5.69400000 11.03800000
C                11.14900000 6.52000000 11.50600000
H                11.62200000 5.87100000 11.24700000
H                11.00700000 6.37400000 12.54500000
C                8.49400000 7.52000000 9.02700000
H                7.98200000 7.84900000 9.82600000
H                7.99100000 6.91200000 8.60000000
C                8.83000000 8.65400000 8.06400000
C                10.04600000 5.64200000 8.68200000
H                9.59800000 4.80700000 9.06500000
H                9.63600000 5.72800000 8.03300000
C                11.51500000 5.44500000 8.36900000
C                13.24200000 7.84300000 11.08000000
H                13.58200000 7.03300000 10.77900000
H                13.66100000 7.99200000 11.97600000
C                13.66800000 8.90500000 10.07200000
C                11.34900000 8.87400000 12.19500000
H                12.03700000 9.46400000 12.19900000
H                11.26500000 8.49800000 13.16200000
C                10.11300000 9.66300000 11.87500000

1 4 1.0 2 1.0 11 1.0 10 1.0 6 1.0 8 1.0
2 21 1.5
3 21 2.0
4 25 2.0
5 25 2.0
6 29 2.0
7 29 2.0
8 33 2.0
9 33 2.0
10 12 1.0 18 1.0 22 1.0
11 15 1.0 26 1.0 30 1.0
12 13 1.0 14 1.0 15 1.0
13
14
15 16 1.0 17 1.0
16
17
18 19 1.0 20 1.0 21 1.0
19
20
21
22 23 1.0 24 1.0 25 1.0
23
24
25
26 27 1.0 28 1.0 29 1.0
27
28
29
30 31 1.0 32 1.0 33 1.0
31
32
33

Cu 0
SDD
****
C H O N 0
6-31G*
****

Cu 0
SDD

作者
Author: 北大-陶豫 时间: 2021-2-9 12:05
羧基氢原子肯定要去掉啊，不电离掉怎么配位

作者
Author: johngu111 时间: 2021-2-9 21:25

北大-陶豫发表于 2021-2-9 12:05
羧基氢原子肯定要去掉啊，不电离掉怎么配位

感谢您的答复，但我还是不太明白，设置了金属-有机物结合的整体电荷（-2）后，即使不去掉EDTA上的H原子，Gaussian计算能不能直接模拟出H原子的电离状态吗，就是-COOH上的O与Cu接近，H原子会远离O原子

作者
Author: wzkchem5 时间: 2021-2-9 21:51

johngu111 发表于 2021-2-9 21:25
感谢您的答复，但我还是不太明白，设置了金属-有机物结合的整体电荷（-2）后，即使不去掉EDTA上的H原子， ...

不能，因为只有Cu2+和电离的EDTA（EDTA4-）的配合物才是-2价。
如果你计算Cu2+和没有电离的EDTA的配合物，即使你指定了-2价，高斯也不会自动拿掉多余的4个质子，而是强行在保留4个质子的结构的基础上添加4个电子，等于你形式上在计算-2价铜和没有电离的EDTA的配合物。
记住在量化计算里，原子一个也不能多，一个也不能少，哪怕是质子或者溶剂分子，也必须严格和实际情况下的数目保持一致。任何的量化软件都不会给你自动补氢或者去氢，就算你的质子太多了，结构明显不合理，程序也不会帮你去掉，而是假设你增加那么多质子是有你的考虑，然后强行去计算这个不合理的结构。

作者
Author: johngu111 时间: 2021-2-9 22:08

wzkchem5 发表于 2021-2-9 21:51
不能，因为只有Cu2+和电离的EDTA（EDTA4-）的配合物才是-2价。
如果你计算Cu2+和没有电离的EDTA的配合物 ...

感谢您详细的解释，我基本明白了，还有Gaussian里不能单独设置Cu为+2价吧，也就是我将去掉羧基上H原子的EDTA与单个Cu原子结合，优化的时候设置charge为-2就可以模拟出合理的Cu(EDTA)2-配合物构型吧

作者
Author: sobereva 时间: 2021-2-9 23:46

johngu111 发表于 2021-2-9 22:08
感谢您详细的解释，我基本明白了，还有Gaussian里不能单独设置Cu为+2价吧，也就是我将去掉羧基上H原子的E ...

不能
是

原子的带电状态不是你自己计算前设的，如何带电是算完之后算原子电荷才知道的。看《原子电荷计算方法的对比》（http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/abstract/abstract27818.shtml）了解原子电荷的相关知识。

原子的价态也可以在计算之后做波函数分析得到，看
使用Multiwfn通过LOBA方法计算氧化态
http://sobereva.com/362（http://bbs.keinsci.com/thread-5118-1-1.html）

作者
Author: 北大-陶豫 时间: 2021-2-10 10:05
实在要模拟没有电离的EDTA与铜离子结合也不是不可以，但是首先电荷要设成+2，同时电离掉的氢离子肯定是溶剂化的，要显式地加上若干水分子，再加上隐式水溶剂，十分麻烦

作者
Author: johngu111 时间: 2021-2-10 14:02

北大-陶豫发表于 2021-2-10 10:05
实在要模拟没有电离的EDTA与铜离子结合也不是不可以，但是首先电荷要设成+2，同时电离掉的氢离子肯定是溶剂 ...

嗯嗯，明白了，谢谢指导

作者
Author: johngu111 时间: 2021-2-10 14:08

sobereva 发表于 2021-2-9 23:46
不能
是

感谢老师指导，那我还想问一下，既然原子的价态是计算后算原子电荷才知道的，那么Gaussian中的charge设置有什么用呢，设置成0或者-2代表什么意义呢，对计算有什么影响

作者
Author: 北大-陶豫 时间: 2021-2-10 16:00

johngu111 发表于 2021-2-10 14:08
感谢老师指导，那我还想问一下，既然原子的价态是计算后算原子电荷才知道的，那么Gaussian中的charge设置 ...

charge是总体的电荷，只有设了这个，高斯才知道你体系里一共有多少个电子（直接让用户告诉它体系里有几个电子的话，对用户来说太麻烦了，所以高斯没有这么做）

作者
Author: johngu111 时间: 2021-2-11 08:05

北大-陶豫发表于 2021-2-10 16:00
charge是总体的电荷，只有设了这个，高斯才知道你体系里一共有多少个电子（直接让用户告诉它体系里有几个 ...

哦哦，了解了，谢谢

作者
Author: 车仔55 时间: 2021-12-27 18:46
本帖最后由车仔55 于 2021-12-27 18:53 编辑

sobereva 发表于 2021-2-9 23:46
不能
是

sob老师，我想得到Cu-EDTA2-配合物的opls力场参数，用tpssh/6-31+g**优化之后，用forcefit计算键长、键角的力常数，然后发现与铜相关的键角和键长的力常数有些是负数，这算是正常的吗？还想请问这种配合物的二面角扭转项的参数应该用什么方法得到呢？这种六配位的结构感觉比较固定，用扫描法扭转一定小的角度还可以，但是大了点的话就就不是配位的结构了，因此这里有点疑惑。

作者
Author: sobereva 时间: 2021-12-28 21:36

车仔55 发表于 2021-12-27 18:46
sob老师，我想得到Cu-EDTA2-配合物的opls力场参数，用tpssh/6-31+g**优化之后，用forcefit计算键长、键角 ...

没具体文件没法说，上传输入输出和fch文件才能判断。原理上不应当有负值
我不知道你指的哪个二面角扭转项，画个图说明

作者
Author: 车仔55 时间: 2021-12-29 09:49
本帖最后由车仔55 于 2022-1-2 16:58 编辑

sobereva 发表于 2021-12-28 21:36
没具体文件没法说，上传输入输出和fch文件才能判断。原理上不应当有负值
我不知道你指的哪个二面角扭转 ...

谢谢sob老师，问题已经解决。

作者
Author: 火星哥 时间: 2023-11-13 17:09

sobereva 发表于 2021-2-9 23:46
不能
是

老师按照您的说法,自由基阳离子A和B反应 & A和自由基阳离子B反应假设都存在过渡态那这个过渡态是否是一样的，假设产物相同

作者
Author: wzkchem5 时间: 2023-11-13 17:17

火星哥发表于 2023-11-13 10:09
老师按照您的说法,自由基阳离子A和B反应 & A和自由基阳离子B反应假设都存在过渡态那这个过渡态是否是 ...

很可能一样，但不一定。
之所以很可能一样，是因为电子转移往往是快反应，而[A+·]+[B]和[A]+[B+·]这两个态之间可以通过电子转移互相转变而形成快平衡，此时不管从[A+·]+[B]还是[A]+[B+·]出发，结果都是一样的。
之所以不一定一样，是因为电子转移也有慢的，非电子转移的反应也有快的。

作者
Author: 火星哥 时间: 2023-11-13 18:26

wzkchem5 发表于 2023-11-13 17:17
很可能一样，但不一定。
之所以很可能一样，是因为电子转移往往是快反应，而[A+·]+和[A]+这两个态之间 ...

嗯，老师之前您有推荐给我一个文献，对我帮助很大，我个人倾向于在我体系中是相同的过渡态。

作者
Author: yuda_li 时间: 2024-3-1 16:35

北大-陶豫发表于 2021-2-10 16:00
charge是总体的电荷，只有设了这个，高斯才知道你体系里一共有多少个电子（直接让用户告诉它体系里有几个 ...

您好，想请问一下，类似于楼主这样的金属离子和有机物的络合体系，如果我指定了不同的整体价态，那么自选多重度应该怎么设置呀？每次计算都会报错The combination of multiplicity XXX and XXX electrons is impossible.

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