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标题: 关于Tb3+配合物的结构确认以及优化问题 [打印本页]

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Author: zbc201011 时间: 2025-3-8 15:34
标题: 关于Tb3+配合物的结构确认以及优化问题
老师们好，新手小白求助，我参考了sob老师关于使用Gaussian做镧系金属配合物的量子化学计算（sobereva.com/581）后，想利用Gaussian 16复现一篇论文（10.1002/adfm.201100115，附件1）中关于Tb3+的镧系金属-有机框架的计算。

一、计算结构介绍：
我根据581教程，在CSD数据库中下载了Tb-TCA的mol文件（编号：807487）（如附件2）。该配合物共87个原子，包含一个大的配合物与一个游离的配体。文章原文描述每个Tb3+离子由四个双齿羧酸基团的四个氧原子、一个双齿羧酸基团的两个氧原子、另一个双齿羧酸基团的一个μ2-氧原子以及一个二甲基甲酰胺(DMF)分子的一个氧原子配位。
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二、操作步骤及目前的问题
在进行结构优化与频率计算前，我先把看起来很奇怪的游离DMF分子删掉，仅保留含有Tb3+大配合物的结构。我使用的方法、基组与关键词如下：opt freq genecp em=gd3bj int=fine pbe1pbe scf=(novaracc,noincfock)，C O H N原子使用6-31G*基组，Tb原子使用MWB54赝势及赝势基组。我使用的电荷数和自旋多重度为3 1。输入文件和结果如附件3和4所示。
经计算后报错：Convergence failure -- run terminated，L502，个人猜想可能是初始结构以及电荷数与自旋多重度的设置有问题？

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三、我的问题
1. 请问这个下载得到的结构，是否需要把游离的(DMF)删掉？除了已经配位好的Tb3+离子外，其他没有配位的Tb3+离子是否需要保留？还是说需要保留那个已经配位好了的Tb原子，其他Tb原子需要删掉？
2. 请问整体结构的电荷数与自旋多重度应该是多少？
3. 关于计算，请问各位老师有没有其他建议或者意见，需要学习什么来补充基本知识？请各位老师批评指正，谢谢！

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作者
Author: sobereva 时间: 2025-3-8 23:28
删DMF
除了被O完全配位的那个Tb外，不能让其它Tb就那么悬着，否则模型十分不合理（晶体结构中显然不是那样，肯定还有其它配位原子），此时电子结构还非常诡异，SCF注定很难收敛。那些Tb都删了，右侧两个COO当做COO-看待

作者
Author: wzkchem5 时间: 2025-3-9 12:54
这个结构不对，（1）和Tb配位的O其实是H2O或OH；（2）除了那个配了很多O的Tb以外，其他Tb都缺显式溶剂。不要拿网上找的mol文件来不经处理就做计算，要根据化学常识加氢、补第一配位层的溶剂后才能计算

作者
Author: zbc201011 时间: 2025-3-14 15:17
本帖最后由 zbc201011 于 2025-3-14 15:20 编辑

sobereva 发表于 2025-3-8 23:28
删DMF
除了被O完全配位的那个Tb外，不能让其它Tb就那么悬着，否则模型十分不合理（晶体结构中显然不是那样 ...

谢谢sob老师的回复，抱歉拖了这么久才回复，由于课题组的计算资源有限，我按照您提供的方式处理后得到相应的结果了。我使用该结构优化结果在xtb产生对应的molden文件，根据您在《使用Multiwfn+VMD快速地绘制静电势着色的分子范德华表面图和分子间穿透图》（http://sobereva.com/443）介绍的ESPiso脚本绘制产生的molden进行配合物静电势分析，发现内部Tb原子有一小圈单独的正静电势，而Tb与O配位键之间基本都为负静电势。请问这个计算结果是可用的吗？为什么会出现这种情况呢？
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作者
Author: zbc201011 时间: 2025-3-14 15:20
本帖最后由 zbc201011 于 2025-3-14 15:21 编辑

wzkchem5 发表于 2025-3-9 12:54
这个结构不对，（1）和Tb配位的O其实是H2O或OH；（2）除了那个配了很多O的Tb以外，其他Tb都缺显式溶剂。不 ...

谢谢王老师的回复，抱歉拖了这么久才回复，由于有限的计算资源，我将与Tb配位的O全部补充了显示溶剂，并将再次优化完的结构，用xtb结合Multiwfn处理了一个静电势图，结果如下图所示。
我的问题是，为什么内部Tb原子有一圈单独的正静电势，而Tb与O配位键之间基本都为负静电势。请问这个计算结果是可用的吗？
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作者
Author: wzkchem5 时间: 2025-3-14 15:33

zbc201011 发表于 2025-3-14 08:20
谢谢王老师的回复，抱歉拖了这么久才回复，由于有限的计算资源，我将与Tb配位的O全部补充了显示溶剂，并 ...

检查补的氢原子的数目是否正确

作者
Author: sobereva 时间: 2025-3-15 00:19

zbc201011 发表于 2025-3-14 15:17
谢谢sob老师的回复，抱歉拖了这么久才回复，由于课题组的计算资源有限，我按照您提供的方式处理后得到相 ...

那是因为GFN-xTB不考虑内核电子，所以内核区域有一块电子密度空缺，出现了相应等值面

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Author: zbc201011 时间: 2025-3-17 09:31

sobereva 发表于 2025-3-15 00:19
那是因为GFN-xTB不考虑内核电子，所以内核区域有一块电子密度空缺，出现了相应等值面

好的，非常感谢sob老师的回复

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Author: zbc201011 时间: 2025-3-17 09:32

wzkchem5 发表于 2025-3-14 15:33
检查补的氢原子的数目是否正确

好的，非常感谢王老师的回复，我重新确认下

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