钠离子与分子结合能的问题

牧星河 · 发表于 Post on 2021-3-8 16:40:37

因为课题组需要，老板让我学一学高斯计算，现在遇到一点问题。我需要计算一下钠离子和分子的结合能，在优化结构的时候，参数为# opt freq b3lyp/def2TZVP em=gd3bj ，分别单独优化钠离子和分子以及结合钠离子之后的结构，然后我有以下几个疑问：
1.优化钠离子与分子相结合的结构时，我把钠离子放在分子静电势最负的位置附近进行优化，然后设置整体电荷和自旋为1 1，请问这样是否正确？
2.对于结合能，我也看了这个帖子：http://bbs.keinsci.com/thread-574-1-1.html ，因为结合钠离子以后的分子结构有所变化，我是否应该使用焓的差值作为结合能？

附上我的gjf

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wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-3-8 18:23:05

1. 这是你不做构象搜索的情况下最好的选择，但是这种体系太柔性了，必须做一些构象搜索，就跑个动力学就行。
2. 对，另外和实验联系更紧密的是结合自由能，建议也关注一下结合自由能
另外，实验肯定是在溶液里做的吧，如果是的话，必须加溶剂模型。而且需要用显式/隐式混合溶剂模型，因为钠的第一配位层的溶剂用一般的隐式溶剂模型是描述不好的。优化结构如果b3lyp/def2TZVP跑不动，可以把基组减到def2SVP甚至def2SVPP，最后单点能计算用def2TZVP就行了

sobereva · 发表于 Post on 2021-3-8 22:02:41

建议参照此文做构象搜索
使用Molclus结合xtb做的动力学模拟对瑞德西韦(Remdesivir)做构象搜索
http://bbs.keinsci.com/thread-16255-1-1.html（http://sobereva.com/532）

牧星河 · 发表于 Post on 2021-3-9 10:33:18

sobereva 发表于 2021-3-8 22:02
建议参照此文做构象搜索
使用Molclus结合xtb做的动力学模拟对瑞德西韦(Remdesivir)做构象搜索
http://bbs ...

好的，谢谢sob老师

牧星河 · 发表于 Post on 2021-3-9 10:35:02

wzkchem5 发表于 2021-3-8 18:23
1. 这是你不做构象搜索的情况下最好的选择，但是这种体系太柔性了，必须做一些构象搜索，就跑个动力学就行 ...

好的，我做个构象搜索。
至于溶剂问题，我们用的是混合溶剂，而且之前也没学习过加溶剂模型，接下来要学一学了，估计不太好算

牧星河 · 发表于 Post on 2021-3-26 13:21:43

sobereva 发表于 2021-3-8 22:02
建议参照此文做构象搜索
使用Molclus结合xtb做的动力学模拟对瑞德西韦(Remdesivir)做构象搜索
http://bbs ...

sob老师，我基本看明白了这些内容，但是实操时遇到一个问题：
文章中xtb在GFN2-xTB结合隐式水模型下做批量优化，而我用到的溶剂为碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯1:1，高斯的隐式溶剂模型根据 http://sobereva.com/327可以自定义，但是xtb我查手册没有找到自定义溶剂的方法，我该如何做？

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-3-26 16:49:15

牧星河发表于 2021-3-26 13:21
sob老师，我基本看明白了这些内容，但是实操时遇到一个问题：
文章中xtb在GFN2-xTB结合隐式水模型下做批 ...

这两个溶剂差别不大，随便选一个就行了。
这个动力学模拟只是为了做构象搜索，构象搜索时引入的误差在一定范围内都对最后结果毫无影响（也就是只要搜出来的构象还是那么几个，就毫无影响）。这个和你正式的opt+freq计算、单点能计算不一样，后者你引入无论多么小的误差都对最终结果有非零的影响。

牧星河 · 发表于 Post on 2021-3-26 19:14:16

wzkchem5 发表于 2021-3-26 16:49
这两个溶剂差别不大，随便选一个就行了。
这个动力学模拟只是为了做构象搜索，构象搜索时引入的误差在一 ...

看了一下xtb支持的溶剂，并没有这两种之一

generalized born (GB) model with solvent accessable surface (SASA) model, available solvents are acetone, acetonitrile, benzene (only GFN1-xTB), CH2Cl2, CHCl3, CS2, DMF (only GFN2-xTB), DMSO, ether, H2O, methanol, n-hexane (only GFN2-xTB), THF and toluene. The solvent input is not case-sensitive. The Gsolv reference state can be chosen as reference or bar1M (default).

因此比较迷惑怎么填溶剂。如果说没什么影响的话，随意一种溶剂或不加溶剂是否就行？

sobereva · 发表于 Post on 2021-3-26 19:42:07

牧星河发表于 2021-3-26 19:14
看了一下xtb支持的溶剂，并没有这两种之一

因此比较迷惑怎么填溶剂。如果说没什么影响的话，随意一种 ...

毕竟xtb只是个初筛目的，不用那么讲究，用带有一定极性的诸如DMF就可以

牧星河 · 发表于 Post on 2021-3-26 20:50:04

sobereva 发表于 2021-3-26 19:42
毕竟xtb只是个初筛目的，不用那么讲究，用带有一定极性的诸如DMF就可以

好的，谢谢老师

slxc920113 · 发表于 Post on 2021-3-27 23:11:42

建议先跑一个分子动力学，然后做团簇搜索得到主要的溶剂化结构，顺便从分子动力学的结果中可以得到介电常数，这个在之后做DFT计算设置隐式溶剂模型的时候会用到，然后提取团簇结构用DFT做结构优化，注意计算结合能的时候，Na+的能量需要用真空条件的，溶剂分子和团簇结构都使用溶剂条件下的，由于是静电作用主导的，一般加不加BSSE校正影响不大，严谨一点就加上吧。要是再讲究一点就做一下振动分析得到自由能，计算结合自由能。

计算单纯一个电解液分子和Na+的结合能的话，需要对团簇进行简化，删除掉不需要的配位分子。

thor · 发表于 Post on 2025-7-18 11:14:42

wzkchem5 发表于 2021-3-26 16:49
这两个溶剂差别不大，随便选一个就行了。
这个动力学模拟只是为了做构象搜索，构象搜索时引入的误差在一 ...

老师，请教一下，我也有个类似的体系。做构象搜索的时候，离子和分子的位置是随便摆的吗，xtb动力学产生轨迹的时候需要显示溶剂吗，还是只是后面批量优化计算的时候结合隐式溶剂模型就行

wzkchem5 · 发表于 Post on 2025-7-18 11:58:22

thor 发表于 2025-7-18 11:14
老师，请教一下，我也有个类似的体系。做构象搜索的时候，离子和分子的位置是随便摆的吗，xtb动力学产生 ...

如果要做构象搜索的话，构象搜索的初始结构可以摆得比较随便，只要能保证后续能sample到所有重要的构象就行了。比如你有一个分子笼，没有比较大的孔洞，预期离子在笼里，那初始结构不能把离子摆在笼外，否则怕离子跑不进去。
如果xtb只是为了产生初始构象，那么隐式溶剂精度一般够了。如果后续需要做显式溶剂化，不知道该加几个显式溶剂、加在哪，想通过xtb动力学顺便确认一下显式溶剂要怎么加，那xtb计算需要加多一些的显式溶剂，跑完了把离得远的显式溶剂删掉，再跑DFT

thor · 发表于 Post on 2025-7-18 15:15:03

wzkchem5 发表于 2025-7-18 11:58
如果要做构象搜索的话，构象搜索的初始结构可以摆得比较随便，只要能保证后续能sample到所有重要的构象就 ...

好的好的，谢谢您解答

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