请问有氢键的物质怎么算自由能变？

gauss98

对于含有氢键的化学反应，比如 酸的酯化反应，
反应物和产物都含有强氢键，如果用理想气体模型，将忽略分子间的强氢键，势必造成自由能计算的不准
请问这种情况一般是如何处理的？
非常感谢！

zjxitcc

看你的氢键是什么氢键了，如果是溶剂分子与反应底物之间的氢键，且这个氢键影响反应（例如距反应中心近、或就是反应中心参与反应、参与质子传递等），那你可以加一两分子溶剂分子上去。如果对这“一两个溶剂分子”有疑问，更严格的做法：跑个MD，看看径向分布函数，即底物周围平均有多少个溶剂分子有你所谓的“强氢键”的，那么你就加几个溶剂分子。

如果该氢键与当前反应压根没关系（例如距离5埃有个羟基，可能有些氢键，但明知与反应无关），那不管这个，路径上每个分子都差个无关紧要的氢键，绝对能量都上升一点，相对能量几乎不变。化学反应看的都是相对能量。

说白了，就是隐式溶剂或显式溶剂模型的问题呗。

sobereva

看你算的具体是哪些物质、什么步骤自由能。如果你就是计算乙酸（假设质子非解离状态）与乙醇发生酯化反应过程的自由能变，就用SMD溶剂模型表现也是可以的。对于即便与水环境有显著氢键的极性小体系，SMD下算的溶解自由能误差一般也不超过0.5 kcal/mol。

如果涉及到计算自由能垒，需要结合酸催化、碱催化这样的具体情况，显式考虑溶剂分子。

没法说“一般”怎么处理，得结合实际情况。

gauss98

谢谢楼上两位
就算的液相酸醇酯化反应，无溶剂
因为反应物两个都有氢键，产物只有水有氢键，担心导致误差
现在气相模型计算结果看来，跟实验值定性还是对得上的

sobereva

gauss98 发表于 2020-5-20 11:47
谢谢楼上两位
就算的液相酸醇酯化反应，无溶剂
因为反应物两个都有氢键，产物只有水有氢键，担心导致误差 ...

要想定量靠谱，应当用隐式溶剂模型表现当前的酸-醇环境，根据体积比自定义溶剂的介电常数