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[新手求助] 关于Tb3+配合物的结构确认以及优化问题

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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。

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?


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!

807487.mol2 (9.31 KB, 下载次数 Times of downloads: 2)
论文.pdf (863.18 KB, 下载次数 Times of downloads: 7)
807487_optfreq.gjf (3.92 KB, 下载次数 Times of downloads: 6)
807487_optfreq.log (220.94 KB, 下载次数 Times of downloads: 0)

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发表于 Post on 2025-3-8 23:28:14 | 只看该作者 Only view this author
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
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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发表于 Post on 2025-3-9 12:54:09 | 只看该作者 Only view this author
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
Zikuan Wang
山东大学光学高等研究中心 研究员
BDF(https://bdf-manual.readthedocs.io/zh_CN/latest/Introduction.html)、ORCA(https://orcaforum.kofo.mpg.de/index.php)开发团队成员
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ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4540-8734
主页:http://www.qitcs.qd.sdu.edu.cn/info/1034/1702.htm
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-3-14 15:17:55 | 只看该作者 Only view this author
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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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-3-14 15:20:09 | 只看该作者 Only view this author
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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发表于 Post on 2025-3-14 15:33:33 | 只看该作者 Only view this author
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
Zikuan Wang
山东大学光学高等研究中心 研究员
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发表于 Post on 2025-3-15 00:19:20 | 只看该作者 Only view this author
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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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-3-17 09:31:31 | 只看该作者 Only view this author
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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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-3-17 09:32:13 | 只看该作者 Only view this author
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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