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[综合交流] 镧系化合物使用SMD溶剂模型在ORCA与Gaussian计算溶解自由能截然不同

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本帖最后由 Satoru 于 2022-3-21 10:38 编辑

最近做了一点和镧系有关的机理...用某斯优化+ORCA单点,发现结果和实验不太对,排查问题的时候鬼迷心窍check了一下溶解自由能...发现某斯和ORCA用SMD算出来的溶解自由能差别非常显著。
用已知的环戊二烯基配合物LaCp3和LuCp3做模型复现了一下(考虑到收敛性问题先选择了两个闭壳层的),结构用某斯在PBE0-D3(BJ)/def2-SVP在真空下优化,均为C3h点群,然后使用两个软件在若干级别下计算了溶解自由能。结果如下表:

某斯使用PBE0和M06-2X泛函(后者结合int=ultrafine),二者分别结合标准的6-31G*(La、Lu用内置SDD)和def2-TZVP基组,分别用默认PCM和SMD计算在THF中的溶解自由能;ORCA使用PBE0泛函和def2-TZVP基组,分别使用CPCM和SMD计算溶解自由能。除高斯调用BSE基组外,均没有额外调整设置。计算使用某斯09E和ORCA 5.0.3版本,相关输出文件见附件。

可以看到,同样使用SMD,某斯和ORCA给出的LaCp3的溶解自由能相差接近19 kcal/mol,即使考虑到二者极性部分算法不同,这样的差值好像也有些过大了;如果只考虑极性部分,ORCA的CPCM和某斯的IEFPCM也只差了约3.5 kcal/mol,明显小于SMD情况的差值。对于LuCp3,两个程序使用的差值小了很多。

测试了另外两个个例(邻氟溴苯和乙酰丙酮钯),ORCA和某斯结果很接近(< 1 kcal/mol),感觉问题可能是局域在镧系元素。

请问这样的结果可能是什么原因产生?应当以哪个结果为准更稳妥(目前做的就是镧...x)?
另外,此时某斯的SMD和IEFPCM结果差距也很显著(巧妙的是对于LaCp3来说某斯IEFPCM和ORCA的SMD很接近...),是否说明IEFPCM在此时可能不可靠?

期待回复,万分感谢!

感谢wzk老师...之前高斯自定义基组搞错了,用成了def2-TZVPP,数据已修正,影响基本可以忽略。
SolvTest.zip (280.18 KB, 下载次数 Times of downloads: 51) SolvTest_6-31Gst.zip (125.73 KB, 下载次数 Times of downloads: 35)
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发表于 Post on 2022-3-20 23:00:21 | 只看该作者 Only view this author
高斯和orca计算的基函数数目不一样,建议检查一下是不是基组输入的问题
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
Google Scholar: https://scholar.google.com/citations?user=XW6C6eQAAAAJ
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4540-8734
主页:http://www.qitcs.qd.sdu.edu.cn/info/1133/1776.htm
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-3-20 23:08:53 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2022-3-20 23:00
高斯和orca计算的基函数数目不一样,建议检查一下是不是基组输入的问题

抱歉是我疏忽了...某斯用的是def2-TZVPP,我再去重算一下。但是一些极化函数的差距似乎不会造成这么大的差别?
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发表于 Post on 2022-3-21 01:50:16 | 只看该作者 Only view this author
Satoru 发表于 2022-3-20 16:08
抱歉是我疏忽了...某斯用的是def2-TZVPP,我再去重算一下。但是一些极化函数的差距似乎不会造成这么大的 ...

是不是还有其他的基组不统一问题,因为高斯基函数数目比orca少。。。
Zikuan Wang
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发表于 Post on 2022-3-21 07:39:46 | 只看该作者 Only view this author
你先确保气相下两个程序的电子能量能基本对上,然后再对比溶剂模型。

也尝试在Gaussian里用CPCM
并且注意程序计算时显示的构造溶质孔洞用的原子半径,看两个程序是否有明显差异;如果有,将半径统一,看是否差异变小。
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发表于 Post on 2022-3-21 09:42:08 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2022-3-21 07:39
你先确保气相下两个程序的电子能量能基本对上,然后再对比溶剂模型。

也尝试在Gaussian里用CPCM

极性部分差距不大,问题出在非极性部分

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-3-21 10:37:01 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2022-3-21 01:50
是不是还有其他的基组不统一问题,因为高斯基函数数目比orca少。。。

基函数数目更新后好像没问题..?


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发表于 Post on 2022-3-21 13:33:22 | 只看该作者 Only view this author
喵星大佬 发表于 2022-3-21 09:42
极性部分差距不大,问题出在非极性部分

LaCp3极性部分差距也很大
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本帖最后由 Satoru 于 2022-3-21 14:07 编辑
sobereva 发表于 2022-3-21 07:39
你先确保气相下两个程序的电子能量能基本对上,然后再对比溶剂模型。

也尝试在Gaussian里用CPCM

提高了格点(ultrafine和DefGrid3),ORCA关掉了RI和COSX,但是真空的能量还差了不到1 mHa...请问还需要调整哪些呢?并且查了一下空腔体积,两边CPCM的好像差距比较大
SolvTest_HighGrid.zip (223.96 KB, 下载次数 Times of downloads: 13)



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发表于 Post on 2022-3-22 08:12:32 | 只看该作者 Only view this author
Satoru 发表于 2022-3-21 14:02
提高了格点(ultrafine和DefGrid3),ORCA关掉了RI和COSX,但是真空的能量还差了不到1 mHa...请问还需要 ...

还要考虑是否收敛到了相同的波函数
注意做波函数稳定性测试
检查输出文件里俩程序输出的构造空腔的原子半径,尤其是La、Lu的,有可能有明显差异
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-3-22 13:49:36 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2022-3-22 08:12
还要考虑是否收敛到了相同的波函数
注意做波函数稳定性测试
检查输出文件里俩程序输出的构造空腔的原子 ...

好像确实是两个程序La用的半径不一样导致的...
高斯用的半径找了一个半天没找到,于是把orca打印出的半径给高斯用,发现La的情况下高斯结果有显著变化,和orca很接近了(剩下的差距可能是空腔平滑方式...?什么的);Lu的情况高斯结果(能量和空腔体积)没怎么变,应该是和orca用了同一套半径。

所以这种情况下哪个结果会比较可靠呢...
SolvTest3.zip (130 KB, 下载次数 Times of downloads: 9)
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发表于 Post on 2022-3-22 14:37:21 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 hebrewsnabla 于 2022-3-22 14:44 编辑
Satoru 发表于 2022-3-22 13:49
好像确实是两个程序La用的半径不一样导致的...
高斯用的半径找了一个半天没找到,于是把orca打印出的半 ...

高斯的极性部分用的半径见http://bbs.keinsci.com/forum.php ... 153592&fromuid=5840

非极性部分用的半径在SMD原文里有。(实际上这部分参数没有对重元素做任何优化。有些程序里会采用和原文不同的半径,如NWCHEM,但是似乎没人知道到底靠不靠谱……)

ORCA的CPCM部分打印的应该是极性部分的半径。你在高斯里面怎么修改半径的?ModifySph只能修改极性部分的半径。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-3-22 14:47:30 | 只看该作者 Only view this author
hebrewsnabla 发表于 2022-3-22 14:37
高斯的极性部分用的半径见http://bbs.keinsci.com/forum.php ... 153592&fromuid=5840

非极性部分用的 ...

我孤陋寡闻了...感谢!
上面的结果是只用了ModifySph改半径
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