计算化学公社

标题: 做了个新的反应活性位点的预测程序，欢迎大家试用 [打印本页]
作者
Author: yjcmwgk    时间: 2026-2-20 16:12
标题: 做了个新的反应活性位点的预测程序，欢迎大家试用
本帖最后由 yjcmwgk 于 2026-2-25 18:50 编辑

这半年多，做了个新的反应活性预测算法，带程序的。
我自认为它能准确预测亲电/亲核反应活性的具体位点和强度。

程序的exe文件在这儿下载
https://www.rsc.org/suppdata/d5/re/d5re00506j/d5re00506j1.zip

备注：有人说下载链接有时候打不开，那你直接去https://doi.org/10.1039/D5RE00506J，点“Supplementary files”里的zip文件，就是软件本身。
我喜欢把程序作为Supplementary files，和论文一起发表。
明面上的理由：为了让大家复现计算结果更方便！（这是真的）
暗戳戳的心理：你用了程序就要老老实实引文章！（这也是真的）

希望各位能在更多实践中使用它，折磨它，给它找茬，并且希望它对你预测反应活性位点的时候有用。
如果你发现问题，请务必把bug、改进意见什么的都砸给我，联系方式在manual里
论文刚被RSC的《React. Chem. & Eng.》接收（https://doi.org/10.1039/D5RE00506J），编辑部还没排版，各位凑合着看——其实我觉得也够清楚了——如果真的把排完版后的pdf传上来，怕是还要遇到版权问题呢。本帖的附件里就是论文本身（算法、推导过程、实例测试、软件源码、软件说明书）
其实，一个纯的算法论文，能发在if=3点几的杂志上，也行，不亏不赚吧
这个程序其实来源于我2019年的一个脑洞（http://bbs.keinsci.com/thread-11899-1-1.html）。后来断断续续想了一段时间，毕竟我的主业也不是搞算法。现在终于落地了。
总之，请大家试用，找茬，我改进，一条龙。

下面是一些示例（被一层球壳儿包着的，就是反应活性位点。球壳儿本身就是被进攻的“来源方向”）

图1：Ru被进攻的方向，残缺的壳儿表达了进攻方向以外侧为主，但也不排除可以从内侧的缝儿里挤进去
(, 下载次数 Times of downloads: 0)

图2：B被进攻的方向，上下两个壳儿，表达了进攻方向是在BR3平面的上下两侧。
(, 下载次数 Times of downloads: 1)

图3：360度环形进攻中间的C，但不进攻左边的C或者右边的O
(, 下载次数 Times of downloads: 1)

图4：对O而言，这是非常清晰的外侧进攻方式
(, 下载次数 Times of downloads: 1)

图5：极其清晰的表明了卡宾C的进攻方向
(, 下载次数 Times of downloads: 3) ”

图6：竞争性反应的预测也不在话下
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图7：真不怕双位点。其实这种靠得很近的O和N，如果来了个氢离子的话，氢离子本来就是在O和N之间来回跳转着玩儿，根本稳定不下来。
(, 下载次数 Times of downloads: 1)


图8：这个其实很有意思。你把isovalue设为2亿的时候，你发现N似乎是被360度环形进攻的。但你把isovalue设为200亿的时候，你会发现优势进攻位点其实是分子平面的两侧。
这个反应还有个插曲。审稿人问，为啥N的孤对电子处却被不能被进攻？我当时心里吐槽：大哥你疯了吧？这是亲核进攻，不是亲电进攻，当然要躲着N的大大的孤对电子啦！
(, 下载次数 Times of downloads: 2)

各位不用怕我“挑反应”。这个算法在验证阶段的时候，我和研究生是直接拿了一本纸质的J. J. Li写的《Name Reactions: A Collection of Detailed Mechanisms and Synthetic Applications》，我们随机抽签儿，抽到哪个算哪个，就是为了保证随机性。

不过呢，最大的问题是我们一共验证了二十几个反应而已。到你们手里，怕是能验证出一大堆问题来。啊不，我不怕你们验证出问题来，我期待你们验证出问题来。谁验证出问题，谁联系我，将来出version2的时候，我把你们列到acknowledge或者author list里。不过说好了啊，只提交bug，只能进acknowledge；一起合作改进，才能进author list。

在version2里，我要改的东西包括：
(1) 我自己发觉的：现在算出来的数值呢，是个正数，但是这是一个从极小到极大的正数，小可能是十的负十几次方，大可能是10的几百次方。所以我在version2里打算用Sigmoid类归一化：1/y=1+exp[c-kln(x)]。暂时来说，c=0，k=0.01吧。
(2) 也是我自己发觉的：现在的原子实，其实是用原子半径乘以缩放系数来模仿的，生硬了。我觉得下一版本，应该改成真正的，用波函数考量的真正原子实。
(3) 还是我自己发觉的：现在的version1其实是锁死了298K。version2里，我得考虑变温。不过现在也能用。
(4) 审稿人发掘的：软硬酸和软硬碱，在这里能考虑吗？怎么考虑？这是个大问题，但我没思路。但我承诺审稿人在version2里解决。（啊，疯！）
(5) 大家继续……
作者
Author: wal    时间: 2026-2-20 18:51
程序直接附在论文里好啊 赞
见过发论文挂GitHub仓库假装开源的那种 发完论文仓库直接撤了 令人感到幽默
作者
Author: yjcmwgk    时间: 2026-2-20 21:20
wal 发表于 2026-2-20 18:51
程序直接附在论文里好啊 赞
见过发论文挂GitHub仓库假装开源的那种 发完论文仓库直接撤了 令人感到幽默

哈哈哈哈哈哈哈哈 这是我的习惯
如果论文里我用的什么自编代码 我总是随着论文一起发表
明面上的理由：为了让大家复现计算结果更方便！
暗戳戳的心理：你用了我的程序就要老老实实引我文章！
作者
Author: 牧生    时间: 2026-2-24 14:22
本帖最后由 牧生 于 2026-2-24 14:52 编辑

由于我们没有买gaussian，所以我用了orca来计算了单点能，以期望重复楼主的操作。以我的理解，主要就是要得到某个分子0电荷单点能和静电势，+1和-1电荷激发态的单点能。

但有一步卡住了，请楼主帮忙解答一下。

为了在我的笔记本电脑上操作，使用的计算级别比较低。我用EthyleneKetene进行计算

1. 在b97-3c级别下，优化电中性的EthyleneKetene，并得到了当前级别下的单点能文件EthyleneKetene.gbw，直接用Multiwfn自带的ESPiso.bat （计算ESP时改成了高质量格点的选项）计算得到了ESP1.cub和density1.cub文件，分别改名为ESP0.cub和density0.cub

2. 用优化后的EthyleneKetene，再次生成单点能计算文件，电荷和自旋多重度该为1 2，同样方法得到density+1.cub

3. 改2中的电荷和自旋多重度该为-1 2，同样方法得到density-1.cub

4.把上述得到的4个cub文件和RAI.exe放在同一个文件夹里面，打开RAI.exe, 依次把density-1.cub，density0.cub，density+1.cub，ESP0.cub拖进去    （拖的顺序是带负电，0电荷，正电荷）

---- RAI(+) and RAI(-) Calculating Program (v 1.0) ----
Input the cube file name of negative charge file ( -1 e ) unit of length must be Bohr, the same below:
C:\Users\gxw85\Desktop\g6\1\density-1.cub
Input the cube file name of electron neutral file (  0 e ):
C:\Users\gxw85\Desktop\g6\1\density0.cub
Input the cube file name of positive charge file  ( +1 e ):
C:\Users\gxw85\Desktop\g6\1\density+1.cub
Input the cube file name of electrostatic file    (  esp ):
C:\Users\gxw85\Desktop\g6\1\ESP0.cub
ATTENTION!!! Cubes definitions are different, please check!
PAUSE
To resume execution, type go.  Other input will terminate the job.



在这里就不对了。请问可能错在哪一步呢？






作者
Author: yjcmwgk    时间: 2026-2-24 15:38
本帖最后由 yjcmwgk 于 2026-2-24 15:43 编辑
牧生 发表于 2026-2-24 14:22
由于我们没有买gaussian，所以我用了orca来计算了单点能，以期望重复楼主的操作。以我的理解，主要就是要得 ...

就是这一句啊
ATTENTION!!! Cubes definitions are different, please check!

你去查cube文件的头信息，是不是不一样？

你自己去看看论文里的scheme 1
你卡在这儿，第一个判断框里
（我觉得自己好贴心啊，在论文里直接贴程序流程框图）
(, 下载次数 Times of downloads: 1)
作者
Author: 牧生    时间: 2026-2-24 17:02
yjcmwgk 发表于 2026-2-24 15:38
就是这一句啊
ATTENTION!!! Cubes definitions are different, please check!

谢谢贴心指导，确实是因为这个原因。

现在已经完全走通了流程
作者
Author: yjcmwgk    时间: 2026-2-24 23:17
牧生 发表于 2026-2-24 17:02
谢谢贴心指导，确实是因为这个原因。

现在已经完全走通了流程

啊 谢谢你的反馈 正好借楼重申一下 如果cube的头定义（格子定义）不一样 那两个cube互相运算将会毫无意义 因为每个空间采样点的坐标都不一样 完全没意义了 所以这个程序一开始就会检测cube的头定义
作者
Author: wxyhgk    时间: 2026-3-26 23:06
在预测性的算法在我的测试里面小分子都不错，但是一旦分子大了，基本都不准，我看你也没测试大分子（100 原子以上的），不知道效果如果
作者
Author: yjcmwgk    时间: 2026-3-27 09:26
wxyhgk 发表于 2026-3-26 23:06
在预测性的算法在我的测试里面小分子都不错，但是一旦分子大了，基本都不准，我看你也没测试大分子（100 原 ...

确实没测试100原子以上的大分子啊……这样，你提几个，我来试试？
作者
Author: wxyhgk    时间: 2026-3-28 17:47
yjcmwgk 发表于 2026-3-27 09:26
确实没测试100原子以上的大分子啊……这样，你提几个，我来试试？

公司实际开发分子，你可以试试

已经优化好的 xyz 坐标
  1. 130
  2. name: Optimized Structure; charge: 0; multiplicity: 1; energy: -205.81913700
  3. C    -1.21340016   0.19899277  -0.20164603
  4. C    -1.22971496  -1.20460695  -0.19100389
  5. C    -0.02928417  -1.88766343  -0.12910457
  6. C     1.19606474  -1.24814589  -0.11651527
  7. C     1.22874960   0.15519299  -0.12721538
  8. C     0.01526204   0.84744012  -0.01509700
  9. N    -2.42566899   0.86738864  -0.27294917
  10. N     2.46581214   0.78017222  -0.12065623
  11. C    -2.78913688   2.17998016  -0.52876360
  12. C    -4.14517664   2.36502965  -0.15595567
  13. C    -4.64575089   1.07898391   0.26122421
  14. C    -3.56763942   0.19358015   0.11129751
  15. C     3.55266235   0.07071485   0.34887615
  16. C     4.64552030   0.92036203   0.57665452
  17. C     4.22188064   2.21940762   0.11641331
  18. C     2.89032427   2.07852938  -0.35149310
  19. C    -5.87178116   0.57404119   0.66709886
  20. C    -5.99581739  -0.79449652   0.89198084
  21. C    -4.91269292  -1.65729518   0.67086131
  22. C    -3.68270884  -1.17364804   0.26458380
  23. C    -2.10538235   3.19673633  -1.17901359
  24. C    -2.72938923   4.41946305  -1.32199920
  25. C    -4.03226508   4.64970902  -0.86486820
  26. C    -4.75209017   3.60066795  -0.30544618
  27. C    -4.63839319   5.98027289  -1.01954182
  28. C    -7.28105672  -1.35058967   1.34300795
  29. C     3.60826798  -1.29882602   0.51432521
  30. C     4.78438901  -1.82083800   1.02002998
  31. C     5.87458387  -0.99277011   1.32509208
  32. C     5.81683671   0.37718454   1.08212167
  33. C     4.88017528   3.43223031   0.00335549
  34. C     4.23656504   4.50180437  -0.60770551
  35. C     2.96006812   4.31491976  -1.15091459
  36. C     2.28659653   3.11475047  -1.04826929
  37. Cl    0.02320400   2.44173346   0.69431401
  38. C    -2.50675191  -2.02456190  -0.13474006
  39. C     2.44051590  -2.10858907   0.01618283
  40. C    -2.32594664  -3.22719204   0.76627994
  41. C    -2.41612461  -4.41850177   0.03310247
  42. C    -2.68493803  -4.08422481  -1.35748238
  43. C    -2.75324517  -2.68939455  -1.47742210
  44. C     2.76778678  -2.75384840  -1.31920167
  45. C     2.65229721  -4.14811893  -1.23447015
  46. C     2.27370421  -4.50123816   0.12553741
  47. C     2.16225667  -3.32235115   0.87570817
  48. C    -2.86507411  -4.88885916  -2.46982575
  49. C    -3.11294466  -4.28524660  -3.69242813
  50. C    -3.18093572  -2.90517172  -3.80437710
  51. C    -2.99985926  -2.09219072  -2.69317071
  52. C    -2.07577252  -3.24553909   2.12059569
  53. C    -1.90781371  -4.47334347   2.74622887
  54. C    -1.98578426  -5.65388239   2.02384511
  55. C    -2.24294705  -5.63993853   0.66227870
  56. C     3.12328686  -2.14110144  -2.49980823
  57. C     3.36617221  -2.93790049  -3.61099117
  58. C     3.25027523  -4.31721091  -3.53424719
  59. C     2.89338980  -4.93646747  -2.34694930
  60. C     2.02502679  -5.72950523   0.71478886
  61. C     1.67185862  -5.76291089   2.05432053
  62. C     1.57322671  -4.59493849   2.79445791
  63. C     1.81626922  -3.36017814   2.20848672
  64. C    -5.96253258   6.12103730  -1.42829121
  65. C    -6.52357976   7.37514916  -1.58092998
  66. C    -5.77402241   8.51050596  -1.32256286
  67. C    -4.45849358   8.38294950  -0.90944078
  68. C    -3.89449776   7.12976889  -0.76147132
  69. C    -7.31641331  -2.33526440   2.32770066
  70. C    -8.52214415  -2.84807219   2.76785097
  71. C    -9.71285942  -2.39051346   2.22886298
  72. C    -9.68945185  -1.41702628   1.24438300
  73. C    -8.48471181  -0.89993919   0.80600870
  74. C     4.89675352   5.80994962  -0.72456551
  75. C     7.10034575  -1.58781953   1.87933099
  76. C     4.17510814   6.98467177  -0.52324334
  77. C     4.78970223   8.21749917  -0.63518594
  78. C     6.13451237   8.29877014  -0.95526648
  79. C     6.86206704   7.13787565  -1.15686397
  80. C     6.25020639   5.90391202  -1.03990466
  81. C     8.35647041  -1.16868715   1.44694913
  82. C     9.50579837  -1.72533964   1.97576144
  83. C     9.42064228  -2.70785591   2.94780461
  84. C     8.17728253  -3.13197385   3.38582880
  85. C     7.02681178  -2.57903499   2.85546362
  86. H    -0.05038904  -2.96507719  -0.08609126
  87. H    -6.71573173   1.22966987   0.81676729
  88. H    -5.05309916  -2.72233049   0.78264101
  89. H    -1.12393241   3.03965644  -1.59588086
  90. H    -2.20847249   5.21586203  -1.83263780
  91. H    -5.77245736   3.74539673   0.01580089
  92. H     4.87960472  -2.88919416   1.14630929
  93. H     6.66797534   1.00519896   1.29555540
  94. H     5.88096515   3.54328787   0.39232264
  95. H     2.50190581   5.12681571  -1.69611985
  96. H     1.33032615   2.98846665  -1.52930847
  97. H    -2.81478667  -5.96435398  -2.38741522
  98. H    -3.25592478  -4.89753707  -4.57086804
  99. H    -3.37667359  -2.45655897  -4.76711866
  100. H    -3.05392473  -1.01680138  -2.78242854
  101. H    -2.00759068  -2.32458288   2.68106830
  102. H    -1.71235276  -4.50894176   3.80765095
  103. H    -1.84540575  -6.59751833   2.53033237
  104. H    -2.30441436  -6.56233380   0.10428638
  105. H     3.21484196  -1.06630162  -2.56207215
  106. H     3.64883825  -2.47710524  -4.54597362
  107. H     3.44258558  -4.91666552  -4.41215303
  108. H     2.80718304  -6.01141720  -2.29127153
  109. H     2.10321495  -6.64216227   0.14305098
  110. H     1.47225761  -6.71208189   2.52966562
  111. H     1.30279389  -4.64608789   3.83859720
  112. H     1.73193463  -2.44877367   2.78231367
  113. H    -6.54792158   5.24005122  -1.64846784
  114. H    -7.54976833   7.46841225  -1.90631081
  115. H    -6.21272598   9.49014320  -1.44265877
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