SMD模型计算使用混合溶剂计算当中非极性部分参数设置问题

Adair · 发表于 Post on 2019-4-4 16:33:37

各位老师同学好，请教大家几个有关Gaussian 09中混合溶剂的问题，我现在需要在Gaussian中采用显式+隐式的杂化溶剂模型来解决溶质与混合溶剂分子间的质子转移问题，昨天研读Sob老师“谈谈隐式溶剂模型下溶解自由能和体系自由能的计算”的文章，在SMD模型下“自定义溶剂及混合溶剂（同时考虑极性和非极性部分贡献）”部分我有几个疑问，想请教一下各位老师和同学。（以下问题都是基于SMD模型下）

1. 混合溶液中两种溶液的静态和动态介电常数（eps、epsinf）都能查到了，文中说“对于混合溶剂，应该将几种溶剂的eps和epsinf按照体积比例进行混合来定义自定义溶剂”，如果A、B两种溶液按照1:2混合，是不是自定义混合溶剂的eps和epsinf可以这么算：eps=1/3*eps(A)+2/3*eps(B)，epsinf也是这么算？

2. 文章中说对于溶剂的非极性部分贡献在Gaussian输入文件的最后还要输入表面张力（SurfaceTensionAtInterface）、芳香度（CarbonAromaticity）、卤素度（ElectronegativeHalogenicity）、Abraham酸度和碱度（HBondAcidity、HBondBasicity）这些参数，我想知道对于混合溶液来说这些各项参数的计算也是像问题1中计算介电常数（eps/epsinf）那样按比例计算吗？

3. 对于两种溶剂的静态/动态介电常数、表面张力、芳香度、卤素度、Abraham酸度和碱度这些参数，我是在Sob老师在文章当中给的“内置溶剂的SMD参数在明尼苏达溶剂描述符数据库http://comp.chem.umn.edu/solvation/mnsddb.pdf”中查找的，其中一种四氢呋喃溶剂的各项参数都能查到，但是溶剂水在，在明尼苏达溶剂描述符数据库当中只有水的静态介电常数和折射率，其它的参数都没有，我在文章开头看到的下图中的话，这句话的意思是不是说在SMD溶剂模型下水只需要静态和动态介电常数（eps和spsinf）这两个参数，其它的参数都不需要？

4. 如果不需要考虑水的表面张力、芳香度、卤素度、Abraham酸度和碱度这些参数，那么我在设置混合溶液关于非极性部分的这些参数的时候是不是直接写四氢呋喃的这些参数就可以了，还用按比例来计算吗？

5. 我不知道对于SMD溶剂模型溶剂效应的非极性部分这么考虑对不对或者是合不合适，如果这么考虑不对或者不合适的话对于研究溶质与溶剂间的质子转移问题用PCM溶剂模型来计算可不可以？

感谢各位老师和同学的解答，谢谢！

sobereva · 发表于 Post on 2019-4-11 16:28:26

1 是
2 是
3 水有特殊的考虑
4 如果混合溶剂有水，在我来看，只能定义混合溶剂的eps和epsinf，非极性部分没法严格定义
5 质子转移问题的关键是极性部分，非极性部分没那么重要。只考虑极性部分也够了

Adair · 发表于 Post on 2019-4-14 16:06:55

sobereva 发表于 2019-4-11 16:28
1 是
2 是
3 水有特殊的考虑

谢谢老师十分感谢根据老师回复的第5个问题，在我研究的这个这个质子转移问题当中，定义混合溶剂还是采用SMD溶剂模型，我只需要在该溶剂模型下定义极性部分就够了，非极性部分可不考虑。

sobereva · 发表于 Post on 2019-4-15 09:55:32

Adair 发表于 2019-4-14 16:06
谢谢老师十分感谢根据老师回复的第5个问题，在我研究的这个这个质子转移问题当中，定义混合溶剂还 ...

就用默认的IEFPCM，只定义eps就够了

Yushiki · 发表于 Post on 2023-2-14 01:20:33

sobereva 发表于 2019-4-11 16:28
1 是
2 是
3 水有特殊的考虑

老师，我想问一下如果体系里有水，
1、把体系中体积较大（60%以上）的溶剂设为溶剂，然后介电常数加权平均
2、自定义混合溶剂，不考虑非极性部分贡献
1是不是比2合适一点

sobereva · 发表于 Post on 2023-2-15 05:44:11

Yushiki 发表于 2023-2-14 01:20
老师，我想问一下如果体系里有水，
1、把体系中体积较大（60%以上）的溶剂设为溶剂，然后介电常数加权平 ...

不一定
可以考虑对非极性作用能做加权平均。就算原理不严格，也比完全不考虑或者只用其中一种溶剂的更有意义

Yushiki · 发表于 Post on 2023-2-15 10:49:56

sobereva 发表于 2023-2-15 05:44
不一定
可以考虑对非极性作用能做加权平均。就算原理不严格，也比完全不考虑或者只用其中一种溶剂的更有 ...

谢谢老师，我确认一下，您的意思是计算结果的加权平均不是非极性部分参数的加权平均对吧

Yushiki · 发表于 Post on 2023-2-15 22:26:54

sobereva 发表于 2023-2-15 05:44
不一定
可以考虑对非极性作用能做加权平均。就算原理不严格，也比完全不考虑或者只用其中一种溶剂的更有 ...

老师，你在《谈谈隐式溶剂模型下溶解自由能和体系自由能的计算》一文中提到，SMD模型会单独列输出非极性部分的贡献，这个数值在计算单点能的结果文件中可以找到不，如果可以找到在哪个词后面呀。

sobereva · 发表于 Post on 2023-2-16 05:11:40

Yushiki 发表于 2023-2-15 22:26
老师，你在《谈谈隐式溶剂模型下溶解自由能和体系自由能的计算》一文中提到，SMD模型会单独列输出非极性 ...

SMD-CDS (non-electrostatic) energy

sobereva · 发表于 Post on 2023-2-16 05:12:10

Yushiki 发表于 2023-2-15 10:49
谢谢老师，我确认一下，您的意思是计算结果的加权平均不是非极性部分参数的加权平均对吧

非极性相互作用能的加权平均

Yushiki · 发表于 Post on 2023-2-16 10:38:40

sobereva 发表于 2023-2-16 05:12
非极性相互作用能的加权平均

老师，我总结一下，当混合溶剂里有水时
1、把体系中体积较大（60%以上）的溶剂设为溶剂，然后介电常数加权平均
2、自定义混合溶剂，不考虑非极性部分贡献
3、自定义混合溶剂的介电常数（加权平均）算单点能，得出结果后再加上两种溶剂在纯溶剂时得到的非极性相互作用能SMD-CDS (non-electrostatic) energy的加权平均值。
3可能是最合适的选择（老师，我用1号方案得出结果与实验确实有点出入，想试试3号方案）

桂圆柿子 · 发表于 Post on 2023-6-14 14:16:56

sobereva 发表于 2019-4-11 16:28
1 是
2 是
3 水有特殊的考虑

老师，这个水有特殊考虑是考虑非极性部分不需要定义这些参数吗，就是直接在关键词写（SMD，water）吗，还是有其他的参数设置方法。

wzkchem5 · 发表于 Post on 2023-6-14 14:19:32

Yushiki 发表于 2023-2-16 03:38
老师，我总结一下，当混合溶剂里有水时
1、把体系中体积较大（60%以上）的溶剂设为溶剂，然后介电常数加 ...

按理说这三种方法的区别应该不会比SMD本身的误差大太多。如果和实验仍然有出入，可以看看是不是显式溶剂化做得不合理

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[综合交流] SMD模型计算使用混合溶剂计算当中非极性部分参数设置问题