利用Packmol建立溶剂+底物的溶剂盒子之后用使用Molclus结合xtb做的动力学模拟合理吗

量子极限 · 发表于 Post on 2020-12-4 10:55:17

本帖最后由量子极限于 2020-12-4 10:59 编辑

sob老师和各位前辈好，我在研究一个有机小分子催化的体系，中间想了解溶剂对反应立体选择性的影响。选取的溶剂是甲苯，最后是想得到动力学的结果后将多余的溶剂剔除，保留实际有作用的溶剂+络合物，作为初猜用DFT计算能量。因为组里没有做动力学的老师和学生，所有知识和操作都是通过看sob老师的博文和文献自学，如果想法太天马行空或者有明显错误，感谢各位老师的批评指正。
目前只了解Packmol建立甲苯溶剂盒子的方法，因此参考sob老师的这篇博文分子动力学初始结构构建程序Packmol的使用 http://sobereva.com/473，建立了一个简单的底物+催化剂的络合物为中心，半径1.5 nm的溶剂盒子，溶剂的数目也非常的少，只放了30个。建好盒子之后参考sob老师的这篇博文使用Molclus结合xtb做的动力学模拟对瑞德西韦(Remdesivir)做构象搜索 http://bbs.keinsci.com/thread-16255-1-1.html，对溶剂+底物+催化剂跑MD，进行构象搜索。
现在考虑到的问题是xtb并没有相应的溶剂盒子的参数，只有GFN2-xTB在溶剂模型中可以提供甲苯的溶剂优化，如果我用Packmol搭好的30个溶剂+底物+络合物的溶剂盒子放入xtb中跑MD，会不会遇到搭的盒子变成了无意义的结构，因为有可能跑起来之后分子会自发紧密聚集，其它地方就成了真空区了，和实际不符。但是又考虑到我们最终的目的是拿到实际有作用的溶剂和底物的络合物作为初猜结构，是否我最初就不需要搭这个盒子，只需要根据自己的化学知识来手动的添加甲苯到我认为有作用的地方来进行构象的筛选呢？
目前xtb的结果仍在计算中，请问各位大佬我这样做合理吗，还是应该用传统的amber等来做呢？

sobereva · 发表于 Post on 2020-12-4 16:19:10

我觉得甲苯对立体选择性的影响应当很低，这么做未必有什么意义

xtb做MD不考虑盒子（你的情况肯定不是做周期性的MD）。为了溶剂避免溶剂分子跑走，可以在MD过程中加个球形限制势

量子极限 · 发表于 Post on 2020-12-4 19:03:49

本帖最后由量子极限于 2020-12-4 19:44 编辑

sobereva 发表于 2020-12-4 16:19
我觉得甲苯对立体选择性的影响应当很低，这么做未必有什么意义

xtb做MD不考虑盒子（你的情况肯定不是做 ...

谢谢sob老师的指导。我计算的那个反应体系里，当使用甲苯溶剂时，比其他不提供pi作用的溶剂，反应区域选择性及立体选择性都有较大提高，因为底物和催化剂中有多个可以提供pi作用的位点，所以我们才考虑了显式溶剂+构象搜索，做DFT计算。而且之前底物+催化剂就是参考老师您那篇xtb的博文，结构和我手动搭的一样或更好，所以才想进一步利用xtb往下做。
我自己感觉是的确不需要做周期性的MD，但是我们老师考虑这样做的好像很少，我去web of scienc上检索了一下，发现有用MD做构象搜索的例子，但是没有做MD并考虑溶剂作用的例子（可能检索能力还有待提高吧。。。。）
所以想再请教一下sob老师，如何利用xtb跑MD过程加球形限制势呢？我看到您在谈谈范德华势以及在Multiwfn中的计算、分析和绘制http://sobereva.com/551这篇博文里有提到用xtb在GFN1-xTB理论下跑了1 ns动力学，并且在模拟时加了球形限制势防止Ne偶尔因为热运动飞走的事情。不过论坛和思想家公社好像还没有对xtb加限制势的做法有详细的讨论。

Daniel_Arndt · 发表于 Post on 2020-12-5 09:04:12

量子极限发表于 2020-12-4 19:03
谢谢sob老师的指导。我计算的那个反应体系里，当使用甲苯溶剂时，比其他不提供pi作用的溶剂，反应区域选 ...

限制势的用法可以从GFN-xTB的网络手册中找到，比如这个 https://xtb-docs.readthedocs.io/en/latest/mtd.html 网页里面的示例中就有。如果涉及到一些可能更麻烦的设置的话，在已经安装了xTB的机器上运行“man 7 xcontrol”就行，里面就有“$wall”。

量子极限 · 发表于 Post on 2020-12-5 09:49:23

本帖最后由量子极限于 2020-12-5 09:52 编辑

Daniel_Arndt 发表于 2020-12-5 09:04
限制势的用法可以从GFN-xTB的网络手册中找到，比如这个 https://xtb-docs.readthedocs.io/en/latest/mtd. ...

十分感谢！那我可以按照实例试一下溶剂+底物的溶剂盒子+xtb限制势做MD，看看这样结合Molclus进行构象搜索能不能对于考虑溶剂下的络合物结构得到理想的结果。

量子极限 · 发表于 Post on 2021-5-24 10:02:01

已经测试过了，最后舍弃了这种方法，困难有以下几个：
1.耗时过长，数十乃至100个溶剂分子加催化剂和底物，原子数过多，动力学模拟加molclus调动xtb优化耗时过长。
2.溶剂和络合物作用的位置不定，溶剂与络合物作用的数目不定，不易聚类分析和剔除多余溶剂。可能结果不如凭借化学直觉搭建的结果。
这是我的一个小小的尝试，希望能给其他研究这方面的同学一点小帮助

ysc4004 · 发表于 Post on 2024-10-12 18:01:35

这两天刚想用类似的思路做一个在THF里的多糖酯化反应（考虑到溶剂可能和反应物形成氢键作用），感谢楼主的宝贵经验hhh

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[综合交流] 利用Packmol建立溶剂+底物的溶剂盒子之后用使用Molclus结合xtb做的动力学模拟合理吗