QM/MM研究酶催化反应机理，频率计算时水分子上很多虚频

Chenxi

在用ORCA QM/MM研究酶催化反应机理，由于加水后体系很难收敛，所以我起初只考虑了两个靠近底物的水分子，并将它们与底物7 Å范围内的氨基酸残基一起放入MM活性区，几何优化正常结束后进行数值频率计算，发现所有结构均在这两个水分子上有虚频，数值在-30到-300左右，而后通过将这两个水分子加入QM区可以有效消除虚频。
现在在上述基础上将底物7 Å范围内的水分子加入MM活性区，以模拟更加真实的反应条件，优化好的中间体出现了一堆虚频，在不同的水分子上分布。

因为现在的体系是800个原子左右，所以对整体算数值频率是可以算得动的（12核，四天出结果），但是因为水在我的体系中只是作为溶剂环境，在消水的虚频上花太多的功夫感觉费力不讨好，而且虚频出在水上是否由算法本身无法很好地描述水导致的呢，所以想请问一下能只对反应区和氨基酸残基进行频率计算说明结构的合理性吗？

Huschein

我没搞明白 首先你QMMM了还能扩到800原子体系呢？ 那为什么不只做QM cluster呢？ 其次加入水不加水都没什么错 但是QMMM算振动分析的意义是什么呢？你的TS又不是真正TS搜索算法算出来的 你的freq算出来水是大虚频也理所应当

Chenxi

Huschein 发表于 2026-4-15 02:34
我没搞明白 首先你QMMM了还能扩到800原子体系呢？ 那为什么不只做QM cluster呢？ 其次加入水不加水都没什么 ...

因为我的体系是光酶，之前尝试抠过几个300原子左右的簇，发现它对于光激发电荷转移过程的模拟不太理想，主要体现在电荷转移的方向和波长上，而用QM/MM模拟的电荷转移过程与实验比较能对得上，所以现在就转来用QM/MM了。体系是QM区包括辅因子、底物和俩水共70个原子，周边的残基和水放入MM区，总共有800个原子在优化过程中可动，其余的被冻结。因为QM/MM只能计算数值频率，取大了结果可能要等很久，所以先用一个小的活动区来跑一下流程。我对整个活动原子区算振动分析本意是想说明结构合理，但我看您的解答突然意识到本身QM/MM优化出的结构对MM区的精度就很低，对整个体系做振动分析似乎本来就不应该期待MM区也一样没有虚频。

Huschein

话说能不能随便推荐两篇光酶体系的QMMM模拟 我很好奇光酶怎么做

Chenxi

Huschein 发表于 2026-4-15 22:04
话说能不能随便推荐两篇光酶体系的QMMM模拟 我很好奇光酶怎么做

hhh其实大多都是实验+理论合作的，典型的模式是：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c03879
这篇去年发的感觉除了光激发部分其他都解释得挺好的：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c12802
这篇是专门研究电子转移过程的：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.4c00853