求助使用xTB做构象搜索时结构跑偏的问题

zh7729

各位老师好，我最近学习了sob老师的gentor：扫描方式做分子构象搜索的便捷工具(http://bbs.keinsci.com/thread-2388-1-1.html)和使用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)两篇文章中的内容后，想要通过Molclus结合xtb寻找图(a)所示自由基能量最低的构象，我的操作步骤如下：

(1)使用gentor设定所有能够旋转的键，共产生1971个构象并写入到traj.xyz文件内

(2)对traj.xyz文件使用Molclus结合GFN1-xTB进行优化，在settings.ini中使用的关键词为--gfn 1 --chrg 0 --uhf 1

(3)对得到的isomers.xyz使用isostat对能量和结构分别设定0.25 kcal/mol和0.25埃的阈值进行归类，得到包含438个非重复结构的cluster.xyz

(4)把cluster.xyz重新命名为traj.xyz，使用Molclus结合GFN2-xTB再次进行优化，关键词为--gfn 2 --chrg 0 --uhf 1

(5)再次使用isostat按照能量和结构分别为0.25 kcal/mol和0.25埃的阈值进行归类得到含有325个非重复结构的cluster.xyz

查看第二次得到的cluster.xyz中的结构，发现能量最低的前5个结构中原本连接在编号为6的N上的5号H跑到了编号为4的C上(如(b)所示)；回溯结构发现使用gentor产生的初始结构是正确的，所以我的理解是由于编号6的N和编号4的C在空间上很接近，在GFNn-xTB优化的过程中会将5号H自动优化到编号4的C上以维持比较低的能量。但如果我不想得到这种跑偏的结构，我能想到的方法有以下两个：

(1)使用Molclus调用xtb时添加一些限制如：

$constrain

  distance: 6, 5, auto

$end

(2)在得到cluster.xyz后手动从低能量构象中选择出一些符合我要求的结构

不知道我想到的这两个方法是否合理，也想请问各位老师有什么更好的方法能不得到这种跑偏的结构吗？如果我在以上操作的过程中有操作不合理的地方也麻烦请老师们指出，感谢各位老师！

exity

XTB结合隐式溶剂模型跑长链烷烃就会有这种问题的。

RAL

你可以用DFT算一下这两个结构的单点能，如果也是(b)的结构能量更低的话，那说明(a)可能能迅速转化为(b)，体系中(b)应为主要成分，而非结构跑偏

zh7729

exity 发表于 2023-12-30 12:30
XTB结合隐式溶剂模型跑长链烷烃就会有这种问题的。

老师，我是使用xtb在真空下进行优化的，如果xtb在优化长链烷烃时容易出现这类问题的话，我一会儿再尝试使用MOPAC跑一下。另外想再请问老师，如果我把这个结构直接用MMFF94力场进行优化，得到的低能构象是比较准确的吗？谢谢您的耐心解答

zh7729

RAL 发表于 2023-12-30 13:13
你可以用DFT算一下这两个结构的单点能，如果也是(b)的结构能量更低的话，那说明(a)可能能迅速转化为(b)，体 ...

是的老师，如果用DFT计算上述结构的话，确实是结构(b)的能量更低，但我现在其实是比较想找到结构(a)的低能量构象，请问您还有什么好的解决方法吗？谢谢老师

Warm_Cloud

应该是xTB模型本身的问题，它确实描述不好这类问题。

zh7729

Warm_Cloud 发表于 2023-12-30 14:57
应该是xTB模型本身的问题，它确实描述不好这类问题。

是的老师，后来我还尝试使用GFN1-xTB进行计算也得到了相似的结果，想请问您对于这类体系的构象搜索有什么比较好的解决方法吗？

RAL

zh7729 发表于 2023-12-30 14:26
是的老师，如果用DFT计算上述结构的话，确实是结构(b)的能量更低，但我现在其实是比较想找到结构(a)的低 ...

那么你提的那两种方法都可以尝试

zh7729

RAL 发表于 2023-12-30 20:44
那么你提的那两种方法都可以尝试

好的老师，我再尝试一下，谢谢您

sobereva

zh7729 发表于 2023-12-30 14:24
老师，我是使用xtb在真空下进行优化的，如果xtb在优化长链烷烃时容易出现这类问题的话，我一会儿再尝试使 ...

可以用MMFF94初筛，但由于精度很有限，因此判断哪些结构需要用DFT进一步refine时候的相对能量筛选上限得取得稍微高一些

slxc920113

用gfnff先跑个MD采样，因为gfnff只是极化力场，不会发生成断键。然后在在gfn2下做优化。
cluster.xyz (25.65 KB, 下载次数 Times of downloads: 2)

2023-12-31 21:45 上传 Uploaded

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zh7729

sobereva 发表于 2023-12-31 10:35
可以用MMFF94初筛，但由于精度很有限，因此判断哪些结构需要用DFT进一步refine时候的相对能量筛选上限得 ...

谢谢sob老师解答，我再去提高筛选上限尝试一下

zh7729

slxc920113 发表于 2023-12-31 21:45
用gfnff先跑个MD采样，因为gfnff只是极化力场，不会发生成断键。然后在在gfn2下做优化。

谢谢老师给出的解决办法，我再按照您提到的方法重新跑一下

zh7729

slxc920113 发表于 2023-12-31 21:45
用gfnff先跑个MD采样，因为gfnff只是极化力场，不会发生成断键。然后在在gfn2下做优化。

老师，我按照您的建议在GFN-FF下进行采样，但是生成的轨迹文件里会出现某些结构的其中一个H跑的特别远的情况
我的动力学模拟命令是：xtb radical.xyz --md.inp --omd --gfnff
我的.inp文件内容是：
$md
   temp= 400
   time= 100.0
   dump= 50.0
   step=  1.0
   hmass=1
   shake=1
$end
如果我在GFN1-xTB下进行模拟则不会出现这个情况，请问是因为我有地方设置错了吗?如果有问题还麻烦您指出，谢谢

slxc920113

zh7729 发表于 2024-1-1 11:37
老师，我按照您的建议在GFN-FF下进行采样，但是生成的轨迹文件里会出现某些结构的其中一个H跑的特别远的 ...

H的质量增大到4，温度可以低一点。