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[综合交流] 求教高分子电荷拟合

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楼主
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?

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发表于 Post on 2016-1-11 20:01:25 | 只看该作者 Only view this author
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。
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办极高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班中级量子化学培训班高级量子化学培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班分子动力学与GROMACS培训班CP2K第一性原理计算培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击相应链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的高速路!培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2016-1-11 20:35:47 | 只看该作者 Only view this author
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。

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发表于 Post on 2016-1-11 21:01:21 | 只看该作者 Only view this author
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。
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2016-1-11 22:37:59 | 只看该作者 Only view this author
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?

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发表于 Post on 2016-1-12 00:12:21 | 只看该作者 Only view this author
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...
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2016-1-12 15:58:02 | 只看该作者 Only view this author
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?

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发表于 Post on 2016-1-12 21:27:33 | 只看该作者 Only view this author
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。
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2016-1-13 13:13:01 | 只看该作者 Only view this author
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?

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发表于 Post on 2016-1-13 17:25:13 | 只看该作者 Only view this author
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。
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2016-1-13 18:54:48 | 只看该作者 Only view this author
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。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2016-1-21 14:33:40 | 只看该作者 Only view this author
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?

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发表于 Post on 2016-1-21 17:19:53 | 只看该作者 Only view this author
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
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发表于 Post on 2019-2-23 12:45:46 | 只看该作者 Only view this author
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。
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发表于 Post on 2019-2-23 22:51:08 | 只看该作者 Only view this author
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/441http://bbs.keinsci.com/thread-10880-1-1.html

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