计算化学公社

 找回密码 Forget password
 注册 Register
Views: 32068|回复 Reply: 32

[综合交流] 透彻认识氢键本质、简单可靠地估计氢键强度:一篇2019年JCC上的重要研究文章介绍

  [复制链接 Copy URL]

4万

帖子

99

威望

4万

eV
积分
89863

管理员

公社社长+计算化学玩家

发表于 Post on 2019-9-15 19:28:35 | 显示全部楼层 Show all |阅读模式 Reading model
透彻认识氢键本质、简单可靠地估计氢键强度:一篇2019年JCC上的重要研究文章介绍

文/Sobereva@北京科音  2019-Sep-15

0 前言

氢键是最重要的分子内和分子间相互作用类型之一,尽管已经有巨量文章对其从各个角度进行探讨,但即便到现在依然是一个研究的热点,尚有很多未探究充分、透彻的问题。2019年9月,北京科音自然科学研究中心(http://www.keinsci.com)连同伊朗Islamic Azad大学以及捷克科学院的研究者,发表了一篇名为Exploring Nature and Predicting Strength of Hydrogen Bonds: A Correlation Analysis Between Atoms-in-Molecules Descriptors, Binding Energy and SAPT theory的文章,见J. Comput. Chem., 40, 2868-2881 (2019) DOI: 10.1002/jcc.26068。此文章利用量子化学计算和波函数分析,充分讨论了氢键的本质,并提出了新的氢键分类和估计氢键强度的方法,文章内容非常具有普遍意义,内容丰富,值得关注。下面就依次对此文章的亮点和重点做简明直白的介绍,更详细内容请阅读原文。此文中的波函数分析部分全部使用Multiwfn(http://sobereva.com/multiwfn)程序完成。

文章下载: Exploring Nature and Predicting Strength of Hydrogen Bonds-A Correlation Analysi.pdf (3.83 MB, 下载次数 Times of downloads: 2489)

评分 Rate

参与人数
Participants 13
eV +62 收起 理由
Reason
龙子坤 + 4 不明觉厉
啃骨魔 + 5 牛!
不太聪明的小白 + 4
cyx98 + 4 好物!
minishotgun + 5 好物!
snljty + 5 好物!
Yaqi + 5 谢谢分享
vigaryang + 5 精品内容
yjmaxpayne + 5 好物!
zsu007 + 5 好物!
wbn + 5 厉害
captain + 5 牛!
Shine剪水 + 5 谢谢分享!

查看全部评分 View all ratings

北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办最高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班基础(中级)量子化学培训班分子动力学与GROMACS培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的最佳途径。培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
欢迎加入“北京科音”微信公众号获取培训最新消息、避免错过网上最有价值的计算化学文章!
欢迎加入人气最高、水准最高的综合性理论与计算化学交流QQ群“思想家公社QQ群”:1号:18616395,2号:466017436,3号:764390338,搜索群号能搜到哪个说明目前哪个能加,合计9000人,讨论范畴相同
思想家公社的门口Blog:http://sobereva.com(发布大量原创计算化学相关博文)
Multiwfn主页:http://sobereva.com/multiwfn(最强大的量子化学波函数分析程序)
ResearchGate:https://www.researchgate.net/profile/Tian_Lu
Money and papers are rubbish, get a real life!

164

帖子

0

威望

591

eV
积分
755

Level 4 (黑子)

蓝卫兵

发表于 Post on 2019-9-15 22:39:21 | 显示全部楼层 Show all
这是个很有意义的工作,两点看法:
1. 42个体系数量很多 但是谈不上全面. 2014年Weinhold提出了anti-electrostatic hydrogen bond在这个工作中一个都没有
比如一个简单的体系 [F...HOCO2]^2-
如果加上这种非典型的氢键,文章中的好几个拟合关系是否还成立?SAPT又会给出什么结论?

2. 这个工作只考虑了最简单的 A...B dimer类型的氢键体系 并得到了很多拟合关系
但是对于稍微复杂的体系,比如水团簇结构,从简单体系得到的结论要用到这些复杂的体系,可不可行,文章中并没有给出可靠证据
实际的化学研究中,很少有人会只合成一个dimer来研究,更多的是复杂的结构 (比如蛋白)——dimer周围还有其他影响因素
因此一定程度上,这个工作有误导性

B样条插值
个人专栏https://zhuanlan.zhihu.com/p/21936803

1020

帖子

0

威望

3506

eV
积分
4526

Level 6 (一方通行)

发表于 Post on 2019-9-15 23:50:46 来自手机 | 显示全部楼层 Show all
pyscf 发表于 2019-9-15 22:39
这是个很有意义的工作,两点看法:
1. 42个体系数量很多 但是谈不上全面. 2014年Weinhold提出了anti-elect ...

还有X-H...pi这类体系,不知道SAPT能否给出类似的结论?

597

帖子

20

威望

4151

eV
积分
5148

Level 6 (一方通行)

发表于 Post on 2019-9-16 07:41:36 | 显示全部楼层 Show all
本帖最后由 beefly 于 2019-9-16 07:44 编辑

能量密度的正负有不同的物理意义,但是氢键分类里似乎未考虑。或者说,氢键临界点的能量密度是否应当都是负数(也许弱氢键除外)?

146

帖子

0

威望

2724

eV
积分
2870

Level 5 (御坂)

发表于 Post on 2019-9-16 10:47:30 | 显示全部楼层 Show all
社长威武,朝着定量化分析氢键及其他弱相关作用又迈进了一大步。

评分 Rate

参与人数
Participants 1
eV +2 收起 理由
Reason
sobereva + 2 谢谢

查看全部评分 View all ratings

399

帖子

0

威望

6014

eV
积分
6413

Level 6 (一方通行)

发表于 Post on 2019-9-16 11:04:02 | 显示全部楼层 Show all
granvia 发表于 2019-9-15 23:50
还有X-H...pi这类体系,不知道SAPT能否给出类似的结论?

X-H...π大概属于Weak to medium类(−2.5 to −14.0 kcal/mol),本质应该是Dispersion + Electrostatics类别。

107

帖子

0

威望

2827

eV
积分
2934

Level 5 (御坂)

发表于 Post on 2019-9-16 11:07:14 | 显示全部楼层 Show all
原文的优化基组是ma-TZVPP,笔误?

4万

帖子

99

威望

4万

eV
积分
89863

管理员

公社社长+计算化学玩家

 楼主 Author| 发表于 Post on 2019-9-17 02:59:16 | 显示全部楼层 Show all
pyscf 发表于 2019-9-15 22:39
这是个很有意义的工作,两点看法:
1. 42个体系数量很多 但是谈不上全面. 2014年Weinhold提出了anti-elect ...

1 你若感兴趣可以测试

2 这不是文本的考察范畴。氢键类型极多,pi氢键、二氢键、共振辅助氢键、协同氢键等等,不可能一篇文章把所有氢键类型全都纳入其中。网罗各种氢键,属于大型的氢键综述文章考虑的范畴
如果各种类型氢键体系全都混杂到一起计算讨论,内容会相当繁复、文章冗长,反倒没法对于最常见、典型的氢键的本质得到清晰、明确的结论。相对于本文考察的体系而言,本文中的论述没有误导性
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办最高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班基础(中级)量子化学培训班分子动力学与GROMACS培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的最佳途径。培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
欢迎加入“北京科音”微信公众号获取培训最新消息、避免错过网上最有价值的计算化学文章!
欢迎加入人气最高、水准最高的综合性理论与计算化学交流QQ群“思想家公社QQ群”:1号:18616395,2号:466017436,3号:764390338,搜索群号能搜到哪个说明目前哪个能加,合计9000人,讨论范畴相同
思想家公社的门口Blog:http://sobereva.com(发布大量原创计算化学相关博文)
Multiwfn主页:http://sobereva.com/multiwfn(最强大的量子化学波函数分析程序)
ResearchGate:https://www.researchgate.net/profile/Tian_Lu
Money and papers are rubbish, get a real life!

4万

帖子

99

威望

4万

eV
积分
89863

管理员

公社社长+计算化学玩家

 楼主 Author| 发表于 Post on 2019-9-17 03:01:47 | 显示全部楼层 Show all
ShuangfeiZhu 发表于 2019-9-16 11:07
原文的优化基组是ma-TZVPP,笔误?

没笔误。有何笔误?
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办最高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班基础(中级)量子化学培训班分子动力学与GROMACS培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的最佳途径。培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
欢迎加入“北京科音”微信公众号获取培训最新消息、避免错过网上最有价值的计算化学文章!
欢迎加入人气最高、水准最高的综合性理论与计算化学交流QQ群“思想家公社QQ群”:1号:18616395,2号:466017436,3号:764390338,搜索群号能搜到哪个说明目前哪个能加,合计9000人,讨论范畴相同
思想家公社的门口Blog:http://sobereva.com(发布大量原创计算化学相关博文)
Multiwfn主页:http://sobereva.com/multiwfn(最强大的量子化学波函数分析程序)
ResearchGate:https://www.researchgate.net/profile/Tian_Lu
Money and papers are rubbish, get a real life!

4万

帖子

99

威望

4万

eV
积分
89863

管理员

公社社长+计算化学玩家

 楼主 Author| 发表于 Post on 2019-9-17 03:08:17 | 显示全部楼层 Show all
granvia 发表于 2019-9-15 23:50
还有X-H...pi这类体系,不知道SAPT能否给出类似的结论?

虽然没有纳入文章的分析(要不然还得分门别类讨论内容太多了),但预计文中的结论也适用。
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办最高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班基础(中级)量子化学培训班分子动力学与GROMACS培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的最佳途径。培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
欢迎加入“北京科音”微信公众号获取培训最新消息、避免错过网上最有价值的计算化学文章!
欢迎加入人气最高、水准最高的综合性理论与计算化学交流QQ群“思想家公社QQ群”:1号:18616395,2号:466017436,3号:764390338,搜索群号能搜到哪个说明目前哪个能加,合计9000人,讨论范畴相同
思想家公社的门口Blog:http://sobereva.com(发布大量原创计算化学相关博文)
Multiwfn主页:http://sobereva.com/multiwfn(最强大的量子化学波函数分析程序)
ResearchGate:https://www.researchgate.net/profile/Tian_Lu
Money and papers are rubbish, get a real life!

4万

帖子

99

威望

4万

eV
积分
89863

管理员

公社社长+计算化学玩家

 楼主 Author| 发表于 Post on 2019-9-17 03:12:22 | 显示全部楼层 Show all
beefly 发表于 2019-9-16 07:41
能量密度的正负有不同的物理意义,但是氢键分类里似乎未考虑。或者说,氢键临界点的能量密度是否应当都是负 ...

可以看原文的表5,里面的H(r)是考察的体系的BCP处的能量密度。可见较弱、中等偏弱的都是正值,后面更强的都是负值。
顺带一提,这也再次反映出一个常见现象,也就是用H(BCP)符号是否为负值判断是否是共价作用过于宽松了。
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办最高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班基础(中级)量子化学培训班分子动力学与GROMACS培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的最佳途径。培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
欢迎加入“北京科音”微信公众号获取培训最新消息、避免错过网上最有价值的计算化学文章!
欢迎加入人气最高、水准最高的综合性理论与计算化学交流QQ群“思想家公社QQ群”:1号:18616395,2号:466017436,3号:764390338,搜索群号能搜到哪个说明目前哪个能加,合计9000人,讨论范畴相同
思想家公社的门口Blog:http://sobereva.com(发布大量原创计算化学相关博文)
Multiwfn主页:http://sobereva.com/multiwfn(最强大的量子化学波函数分析程序)
ResearchGate:https://www.researchgate.net/profile/Tian_Lu
Money and papers are rubbish, get a real life!

189

帖子

0

威望

3063

eV
积分
3252

科音成员

发表于 Post on 2019-9-17 04:35:03 | 显示全部楼层 Show all
工作很有意义

1020

帖子

0

威望

3506

eV
积分
4526

Level 6 (一方通行)

发表于 Post on 2019-9-17 10:18:32 来自手机 | 显示全部楼层 Show all
sobereva 发表于 2019-9-17 03:08
虽然没有纳入文章的分析(要不然还得分门别类讨论内容太多了),但预计文中的结论也适用。

这个还有待探讨吧?

1020

帖子

0

威望

3506

eV
积分
4526

Level 6 (一方通行)

发表于 Post on 2019-9-17 10:19:36 来自手机 | 显示全部楼层 Show all
yflchx 发表于 2019-9-16 11:04
X-H...π大概属于Weak to medium类(2.5 to 14.0 kcal/mol),本质应该是Dispersion + Ele ...

有文献支持你后面一条论断吗?

399

帖子

0

威望

6014

eV
积分
6413

Level 6 (一方通行)

发表于 Post on 2019-9-17 12:16:16 | 显示全部楼层 Show all
granvia 发表于 2019-9-17 10:19
有文献支持你后面一条论断吗?

Jan Rezac, Kevin E. Riley, and Pavel Hobza, J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2427–2438.

请查看Table 2 others部分。

本版积分规则 Credits rule

手机版 Mobile version|北京科音自然科学研究中心 Beijing Kein Research Center for Natural Sciences|京公网安备 11010502035419号|计算化学公社 — 北京科音旗下高水平计算化学交流论坛 ( 京ICP备14038949号-1 )|网站地图

GMT+8, 2023-2-1 23:33 , Processed in 0.235504 second(s), 25 queries .

快速回复 返回顶部 返回列表 Return to list