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标题: 求教高分子电荷拟合 [打印本页]

作者
Author: diaok 时间: 2016-1-11 19:44
标题: 求教高分子电荷拟合
求教高分子模拟一般如何拟合电荷？

目前我用的是gaff力场
尝试antechamber拟合高斯输出得到resp电荷
但是体系太大时电荷拟合会出错：得到的结果很多原子电荷为0，部分电荷大于1，很明显不正常。
对其中的重复结构单元计算resp电荷，不同划分方法得到的电荷不同
而且在连接重复单元时想保持整体的电中性，需要把额外的电荷转移到其他部分，这种转移操作有很大主观性

应该使用其他方法拟合电荷吗？

作者
Author: sobereva 时间: 2016-1-11 20:01
就用AM1-BCC吧，质量不错，不逊于RESP，算得很快。重复单元肯定是需要人工调整一下，这一点的任意性免不了
或者用MMFF94电荷也可以，很快，对静电势重现性也不错。

作者
Author: diaok 时间: 2016-1-11 20:35
本帖最后由 diaok 于 2016-1-11 20:38 编辑

sobereva 发表于 2016-1-11 20:01
就用AM1-BCC吧，质量不错，不逊于RESP，算得很快。重复单元肯定是需要人工调整一下，这一点的任意性免不了
...

只计算重复单元的话用RESP电荷速度倒不算慢
只是想去掉里面的人为因素
直接对整条链计算AM1-BCC电荷反而慢
（由于计算AM1-BCC电荷前AmberTools会自动在AM1下进行结构优化, 我们通过修改代码将此步骤取消）
是因为这个原因吗？

人工调整避免不了的话，哪些种类的调整更合理呢？
转移的电荷直接分配给邻近原子；平均分配给整体。

体系的高分子上有不同的接枝基团，计算了各种两个三个重复单元的体系，想观察两侧重复单元对中间单元电荷分布的影响，但是原子数目略多，没整理出头绪。

作者
Author: sobereva 时间: 2016-1-11 21:01

diaok 发表于 2016-1-11 20:35
只计算重复单元的话用RESP电荷速度倒不算慢
只是想去掉里面的人为因素
直接对整条链计算AM1-BCC电荷反 ...

你要想计算重复单元的原子电荷，拟合静电势电荷的时候应当计算有三个重复单元的情况（两端再用甲基之类封闭一下），取其中中间那个单元的结果再微调一下。RESP、AM1-BCC都得这样。

如果用MMFF94，也需要这样的模型，但可以免去微调过程，因为此方法确定电荷的时候只依赖于原子周围的连接关系。

作者
Author: diaok 时间: 2016-1-11 22:37

sobereva 发表于 2016-1-11 21:01
你要想计算重复单元的原子电荷，拟合静电势电荷的时候应当计算有三个重复单元的情况（两端再用甲基之类 ...

了解

另外对于其中不同片段的接枝，是否有必要逐一计算？
比如O型主链上A、B两种接枝，
如ABA ABB
只采用OAO ，OBO得到两种片段进行组合
电荷的精度是否就已经达到要求？

作者
Author: sobereva 时间: 2016-1-12 00:12

diaok 发表于 2016-1-11 22:37
了解

另外对于其中不同片段的接枝，是否有必要逐一计算？

不太清楚你的意思...

作者
Author: diaok 时间: 2016-1-12 15:58

sobereva 发表于 2016-1-12 00:12
不太清楚你的意思...

比如聚乙烯的接枝
不接枝[C-C]
接枝羟基[C(OH)-C]
接枝羟基[C(CH3)-C]
有必要考虑不同的邻近单元对中间单元的影响吗？
C-C-[C-C]-C-C
C-C-[C-C]-C(OH)-C
旁边的单元不同时，是否需要修正下中间的电荷？
以及链的末端直接使用末端的电荷？

作者
Author: sobereva 时间: 2016-1-12 21:27

diaok 发表于 2016-1-12 15:58
比如聚乙烯的接枝
不接枝[C-C]
接枝羟基[C(OH)-C]

拟合静电势电荷的时候，临近单元不同肯定会影响中间的电荷，要考虑这个问题就比较麻烦了。通常这种聚合物，包括蛋白质，都是将每个单元的原子电荷视为固定的，忽略周围环境的影响。
如果用MMFF94电荷则不受周围单元的影响，因为从计算方法上每个原子只受原子类型以及它形成的键的影响，不体现出那种“跨空间”影响。

链末端情况时可以单独再获得一套电荷。

作者
Author: diaok 时间: 2016-1-13 13:13

sobereva 发表于 2016-1-12 21:27
拟合静电势电荷的时候，临近单元不同肯定会影响中间的电荷，要考虑这个问题就比较麻烦了。通常这种聚合物 ...

非常感谢

我的体系中重复单元是靠醚键连接的，而且有些接枝部分A上还带有净电荷
计算OAO类型的电荷时，A的部分电荷会分散到O上，较大的电荷偏移更难处理，而且两端的醚氧电荷相差很大
既然忽略了环境的影响，通过AAA链段计算A的电荷应该也是合理的吧？
AAA链上中间单元整体的电荷保持更完整，两端的醚氧电荷差异更小

对于大分子体系，这种方法近似处理的电荷依然优于Mulliken电荷吗？

作者
Author: sobereva 时间: 2016-1-13 17:25

diaok 发表于 2016-1-13 13:13
非常感谢

我的体系中重复单元是靠醚键连接的，而且有些接枝部分A上还带有净电荷

Mulliken电荷是非常烂的，对静电势重现性极差，所以也不可能较好用于分子模拟，物理化学学报上《原子电荷方法的对比》中有详细讨论。

如果就用一套电荷，用AAA算A的就行了。

如果要考虑精细一些，AAA和OAO情况下A的电荷弄成两套分别计算。

作者
Author: diaok 时间: 2016-1-13 18:54

sobereva 发表于 2016-1-13 17:25
Mulliken电荷是非常烂的，对静电势重现性极差，所以也不可能较好用于分子模拟，物理化学学报上《原子电荷 ...

了解
考虑精细的话就是我5楼问的那个设想了
对于n种重复单元有n^3种组合

那就先只加上端基。

作者
Author: diaok 时间: 2016-1-21 14:33
重新看了下amber的教程
发现调整resp电荷并不是自己按原子手动更改的

一般resp电荷需要通过2步获得
1.首先设定好原子对称性获得所有原子电荷，亚甲基甲基除外。
2.设定亚甲基，甲基对称性，其他部分固定，再次计算获得最终电荷

对于特定力场，蛋白质的设定中肽键上原子的电荷是固定的
需要在第一步就设定好这些固定电荷，同时可以引入电荷限制条件，可以设置某些基团的总电荷为1之类
也就是说计算拟合的方法也能调整好体系的电荷。

另外看了下版面比较乱的RESP ESP charge Derive Server的Tutorial
http://upjv.q4md-forcefieldtools ... hp#EXAMPLE-P2N-FILE
This means that even using the Gaussian program (for instance), different "Standard orientations" might be generated for an optimized geometry leading to different charge values for a molecule. Consequently, we strongly recommend the use of the Rigid-Body Reorientation Algorithm implemented in the R.E.D. program.
同样构象从不同的方向拟合出的resp电荷都会不同。。。
前面提到的这些电荷限制似乎在server上很容易实现，

不过考虑到一般文献中聚合物模拟都是使用的重复单元，端基一般都是2个全同甲基。
所以即便是手动调整的电荷，精度一般都能满足要求吧？

作者
Author: sobereva 时间: 2016-1-21 17:19

diaok 发表于 2016-1-21 14:33
重新看了下amber的教程
发现调整resp电荷并不是自己按原子手动更改的

RESP的自动处理和你周期性条件手动处理在目的上不是一回事

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-2-23 12:45
本帖最后由 yihanxu 于 2019-2-22 23:57 编辑

sobereva 发表于 2016-1-11 07:01
你要想计算重复单元的原子电荷，拟合静电势电荷的时候应当计算有三个重复单元的情况（两端再用甲基之类 ...

老师好，如果用Chem3D 16.0的MMFF94计算电荷，可以用默认设置来进行minimization吗？MMFF94计算重复单元的原子电荷时，用了有三个重复单元的模型（两端用甲基封闭），取其中中间那个单元的结果。请问计算链末端的电荷时用什么模型合适呢，可以用有三个重复单元但是两端用H原子封闭的模型吗？
谢谢。

作者
Author: sobereva 时间: 2019-2-23 22:51

yihanxu 发表于 2019-2-23 12:45
老师好，如果用Chem3D 16.0的MMFF94计算电荷，可以用默认设置来进行minimization吗？MMFF94计算重复单元 ...

用Multiwfn算RESP电荷多好，下文就有算聚合物单体片段的原子电荷的例子，比用MMFF94质量好得多，计算极其容易
RESP拟合静电势电荷的原理以及在Multiwfn中的计算
http://sobereva.com/441（http://bbs.keinsci.com/thread-10880-1-1.html）

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-2-26 05:20
本帖最后由 yihanxu 于 2019-2-26 02:20 编辑

sobereva 发表于 2019-2-23 08:51
用Multiwfn算RESP电荷多好，下文就有算聚合物单体片段的原子电荷的例子，比用MMFF94质量好得多，计算极其 ...

目的是算高分子的RESP电荷：用gview画了一个高分子三个重复单元的结构（两端用氢原子封闭了），请问老师：之后可以直接优化、计算电荷吗？还是要多考虑一些构象？
附件是正在优化中的模型，可以请老师帮忙看一看吗：可以直接用中间的一个重复单元算高分子的RESP电荷、两端的重复单元（被氢封闭的）分别算高分子链两端的RESP电荷吗？
谢谢老师。

作者
Author: sobereva 时间: 2019-2-26 16:46

yihanxu 发表于 2019-2-26 05:20
目的是算高分子的RESP电荷：用gview画了一个高分子三个重复单元的结构（两端用氢原子封闭了），请问老师 ...

1 可以。多考虑几种构象有益，但不是必须的
2 可以

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-2-27 13:56
本帖最后由 yihanxu 于 2019-2-27 00:06 编辑

sobereva 发表于 2019-2-26 02:46
1 可以。多考虑几种构象有益，但不是必须的
2 可以

老师好，我分别尝试了两种约束方法计算了RESP电荷：
1. 左侧链末端电荷为0，右侧链末端电荷为0，重复单元电荷为0，得到RMSE: 0.002266 RRMSE: 0.193826 。但是左侧链末端带了电荷3E-6 。2. 链两端整体电荷为0，重复单元电荷为0，得到RMSE: 0.001685 RRMSE: 0.144163 。但是两个被约束的整体最后都带电荷-1E-6 。
请问这两种方法中是否有一种的结果可以用呢？谢谢。

作者
Author: sobereva 时间: 2019-2-27 16:02

yihanxu 发表于 2019-2-27 13:56
老师好，我分别尝试了两种约束方法计算了RESP电荷：
1. 左侧链末端电荷为0，右侧链末端电荷为0，重复单 ...

用1，比较有物理意义
1E-6程度的数值可以认为是数值误差，可忽略不计

作者
Author: liu840397562 时间: 2023-11-1 15:20

sobereva 发表于 2016-1-11 20:01
就用AM1-BCC吧，质量不错，不逊于RESP，算得很快。重复单元肯定是需要人工调整一下，这一点的任意性免不了
...

老师，对于普通线性聚合物分子，使用sobtop自动分配MMFF94电荷做分子动力学模拟，这样做的话在目前计算化学领域中发文章会受到审稿人质疑吗？（我看您在sobtop中说RESP10分，MMFF94 7分，但是还是不确定发文章受不受影响）自己有点懒...体系又多不想一个个算，想问问老师意见。

作者
Author: sobereva 时间: 2023-11-1 15:44

liu840397562 发表于 2023-11-1 15:20
老师，对于普通线性聚合物分子，使用sobtop自动分配MMFF94电荷做分子动力学模拟，这样做的话在目前计算化 ...

有一定概率会被审稿人吐槽

作者
Author: liu840397562 时间: 2023-11-1 17:01

sobereva 发表于 2023-11-1 15:44
有一定概率会被审稿人吐槽

那还是老实算一下吧谢谢sob老师

作者
Author: liu840397562 时间: 2023-11-7 20:53

sobereva 发表于 2016-1-11 20:01
就用AM1-BCC吧，质量不错，不逊于RESP，算得很快。重复单元肯定是需要人工调整一下，这一点的任意性免不了
...

sob老师，我看了您在物理化学学报关于各种电荷的比较，产生一些问题想咨询您。我看到其中MMFF94电荷在偶极矩计算方面，其与HF/6-31G*的期望值的MUE还不错，但是与实际实验值的MUE就较大了。
这会不会导致使用MMFF94电荷的聚合物体系，在使用gromacs的gmx current计算静态介电常数时候与实验值偏差较大呢？

作者
Author: sobereva 时间: 2023-11-8 10:58

liu840397562 发表于 2023-11-7 20:53
sob老师，我看了您在物理化学学报关于各种电荷的比较，产生一些问题想咨询您。我看到其中MMFF94电荷在偶 ...

MMFF94只能算是将就用的程度

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