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标题: 如何搜寻自旋极化单重态分子的最优构象 [打印本页]

作者
Author: 穷哥们浚子 时间: 2025-4-12 17:36
标题: 如何搜寻自旋极化单重态分子的最优构象
大家好，我需要搜寻一批自旋极化单重态分子的最优构象。
我阅读过卢天老师使用Molclus结合xTB搜寻分子构象的帖子（http://bbs.keinsci.com/thread-16255-1-1.html），颇受启发，想以此为基础搜寻我关注的分子。

考虑这些分子的独特性质，我开始尝试xTB能否对自旋极化单重态分子做分子动力学或结构优化计算。xTB的用户手册里（https://xtb-docs.readthedocs.io/en/latest/spgfn.html#id1）提到过“--spinpol --tblite”命令可以满足自旋极化计算的要求。但我尝试之后发现这种命令无法对自旋极化单重态的分子做出正确的计算。
图1中a为优化前的结构，苯基位苄基位有自旋方向相反的未成对电子，苯环平面性较好，∠123约为120°。图1中b为经xtb --opt --spinpol --tblite优化后得到结构，苯环扭曲，∠123接近130°，判断双自由基属性消失，变为环内联烯结构。

我也和同学讨论过，xTB的这项功能应当是为自旋极化多重态的计算设计，无法计算自旋极化单重态。基于上述两点，我判断无法用xTB和搜寻自旋极化单重态分子的构象。而在这批分子数量较多，且有些结构较为复杂，也不适宜用Molclus（http://bbs.keinsci.com/thread-2388-1-1.html）搜寻构象。
请问，对于这种情况，我该如何搜寻最优构象呢？

作者
Author: 18217265596 时间: 2025-4-12 21:35
你这种分子在什么情况下稳定存在？

作者
Author: wzkchem5 时间: 2025-4-12 22:28
我们用过的一种方法是，通过少量benchmark计算证明该体系的自旋极化单重态和三重态的结构相近，然后用GFN2-xTB搜三重态的构象，在后续DFT优化时才改用自旋极化单重态

作者
Author: sobereva 时间: 2025-4-13 01:47
体系本来就很小，可旋转的键就一个，根本不需要调用xtb，molclus批量优化时直接上wB97XD/6-31G*就完了

作者
Author: ArchieMiao 时间: 2025-4-13 09:09
如果需要搜索的部分不涉及到自旋极化的情况，可以单独切出来去用xtb+molclus或者gentor去寻找，然后再加上去。如果可旋转键不多，可以用gentor生成结构，然后dft优化

作者
Author: laocuile 时间: 2025-4-13 09:40

wzkchem5 发表于 2025-4-12 22:28
我们用过的一种方法是，通过少量benchmark计算证明该体系的自旋极化单重态和三重态的结构相近，然后用GFN2- ...

还是按照Broken Symmetry那种方式考虑的Benchmark吗

作者
Author: wzkchem5 时间: 2025-4-13 10:23

laocuile 发表于 2025-4-13 09:40
还是按照Broken Symmetry那种方式考虑的Benchmark吗

对，broken symmetry和triplet的结果比较

作者
Author: 穷哥们浚子 时间: 2025-4-13 14:46

18217265596 发表于 2025-4-12 21:35
你这种分子在什么情况下稳定存在？

这种分子通常不会稳定存在。它们是由环芳香化反应产生的活性中间体，我们希望研究这类活性中间体的性质。

作者
Author: 穷哥们浚子 时间: 2025-4-13 14:49

wzkchem5 发表于 2025-4-12 22:28
我们用过的一种方法是，通过少量benchmark计算证明该体系的自旋极化单重态和三重态的结构相近，然后用GFN2- ...

非常巧妙的思路，谢谢你！

作者
Author: 穷哥们浚子 时间: 2025-4-13 14:55

sobereva 发表于 2025-4-13 01:47
体系本来就很小，可旋转的键就一个，根本不需要调用xtb，molclus批量优化时直接上wB97XD/6-31G*就完了

对于这个简单的分子来说，确实没有搜寻构象的必要。但另有一些分子的结构比较复杂，还是应当搜寻最优构象的。

作者
Author: sobereva 时间: 2025-4-13 14:57

穷哥们浚子发表于 2025-4-13 14:55
对于这个简单的分子来说，确实没有搜寻构象的必要。但另有一些分子的结构比较复杂，还是应当搜寻最优构象 ...

这种事要事先说清楚

作者
Author: 穷哥们浚子 时间: 2025-4-13 15:01

ArchieMiao 发表于 2025-4-13 09:09
如果需要搜索的部分不涉及到自旋极化的情况，可以单独切出来去用xtb+molclus或者gentor去寻找，然后再加上 ...

好的，我理解了，谢谢你！

作者
Author: 18217265596 时间: 2025-4-13 16:56

穷哥们浚子发表于 2025-4-13 14:46
这种分子通常不会稳定存在。它们是由环芳香化反应产生的活性中间体，我们希望研究这类活性中间体的性质。

你是怎么确定它是自旋极化单重态的

作者
Author: 穷哥们浚子 时间: 2025-4-13 19:49

18217265596 发表于 2025-4-13 16:56
你是怎么确定它是自旋极化单重态的

从反应机理上来说，它们都是由闭壳层化合物通过热反应得到的，因此两个未成对电子的自旋方向应当相反。从计算化学上来说，它们的自旋多重度是1，但自旋密度却不处处为0，<S**2>的值也接近1，因此为自旋极化单重态。具体可参考卢天老师的《谈谈片段组合波函数和自旋极化单重态》（http://sobereva.com/82）一文。

作者
Author: naonao5205 时间: 2025-4-14 05:45

18217265596 发表于 2025-4-13 16:56
你是怎么确定它是自旋极化单重态的

计算看看U R 能量、<s**2>、|Sab|，y0等都能看出来。
实验上可以用VT-EPR，SQUID

作者
Author: 18217265596 时间: 2025-4-14 09:56

穷哥们浚子发表于 2025-4-13 19:49
从反应机理上来说，它们都是由闭壳层化合物通过热反应得到的，因此两个未成对电子的自旋方向应当相反。从 ...

嗯嗯我好奇的点是这样的自旋极化单重态分子的寿命我当时在想它会不会很快转化为多重态
但既然是反应中间体那河里

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