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[Molclus] 使用molclus程序做团簇构型搜索和分子构象搜索

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发表于 Post on 2025-4-9 21:40:26 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 peter123 于 2025-4-9 21:44 编辑
sobereva 发表于 2025-4-9 03:49
1 高级班里“DFTB、GFN系列方法与xtb程序的使用”那部分讲xtb使用的部分明确说了--chrg可以设置净电荷。 ...

非常感谢卢老师耐心的指导,我还想请教一下您,我目前在进行溶液中150个原子的有机分子笼和酸根阴离子体系的弱相互作用(C-H...O氢键)分析。我目前需要搜索酸根在有机笼空腔的结合位点,同时我也要搜索有机笼和酸根结合后最稳定的构象。我参考您用molclus搜索瑞德西韦构象的例子,使用和您那个例子完全一样的计算级别,将温度设为300K(因为担心太高温酸根直接飞出去了),模拟的总时间设为50fs(第一次跑没跑太久),我按照您那个例子,在进行完“用Molclus调用xtb在GFN2-xTB结合隐式水模型做优化并用isostat进行去重和排序”这个步骤后得到了30个非重复结构,
但是如图所示,这30个非重复结构能量差居然非常非常小。
我后续用VMD观看了结构,发现前面17个非重复结构的分子笼核心部分(也就是容纳酸根的空腔)变化不大,酸根的位置和朝向也没有变化,变化大的只涉及到分子笼外侧不参与笼内弱相互作用的3个烯丙基的旋转。
想请教一下老师以下几个问题
1.请问这种情况是因为模拟温度和时间不够导致的吗?
2.请问您觉得我这种情况需要把前面的结构都拿去高斯做优化吗?因为我之前优化这个体系,在B3LYP-D3/6-31G**(酸根的氧加了弥散)级别下优化,都要算一天。而这里涉及到的结构太多了,而我还要研究有机笼和不同种类酸根的作用,我感觉计算量会非常大。
3.请问您觉得这么多个能量非常相近的结构,后续算自由能以及弱相互作用能、弱相互作用结合能应该怎么办呢?
4.请问这种情况是不是对我用波函数分析的手段研究弱相互作用影响并不大呢?因为像我前面提到的,前17个非重复结构涉及到弱相互作用的部分变化都非常小(也就是分子笼容纳酸根的空腔变化不大,酸根的位置和朝向也没有变化)。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-4-10 00:49:32 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-4-9 21:40
非常感谢卢老师耐心的指导,我还想请教一下您,我目前在进行溶液中150个原子的有机分子笼和酸根阴离子体 ...

1 是

2 不用。你肉眼都看到了很多结构差异很小。这也体现出可以考虑把去重的阈值放得更宽。并且最好把xtb做几何优化的收敛限设得更严

3 把几何优化收敛限设严、isostat去重阈值放宽后,不会有那么多高度重复的结构。真正有明显差异性的能量较低的结构不会有太多

4 语义不明
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发表于 Post on 2025-4-16 20:06:50 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2025-4-10 00:49
1 是

2 不用。你肉眼都看到了很多结构差异很小。这也体现出可以考虑把去重的阈值放得更宽。并且最好把 ...

非常感谢卢老师的耐心指导。我还有一些问题想请教一下您,我目前在进行溶液中150个原子的有机分子笼和酸根阴离子体系的弱相互作用(C-H...O氢键)分析。我对有机笼做了振动分析,发现有40个低于100波数的低频,并且全都是有机笼的整体晃动和摆动。因此我感觉酸根和有机笼结合时,有机笼必然会发生整体的变形。我目前需要搜索酸根在有机笼空腔的结合位点,同时我也要搜索有机笼和酸根结合后最稳定的构象,我想通过xtb跑从头算动力学来一次达到这两个目的。我目前学习了您高级量化班和贴子里用xtb跑从头算动力学的相关教程,我参考您那个瑞德西韦的教程来跑我这个结构的动力学。目前有三个问题想请教一下您。


1.您之前指导我说温度设置要通过实测来判断,如果结构很不稳定,或者酸根都跑飞了,就要降低温度。我有点不太明白如何判断结构是否很不稳定?我目前将温度设为350K,发现有机笼的三条侧链都发生了不小的变形和扭曲(我的有机笼的腔体是通过3条较长的侧链构成的),有机笼的腔体也发生了不小的变化,但是有机笼整体的结构并没有散架,没有发生特别大的破坏整体框架的变化。请问您觉得我这种情况是否属于结构很不稳定的情况呢?


2.还想请教一下老师,当我将温度设为350K时,发生跑动力学的时候温度一直350K左右。请问这是否会因为温度较高从而导致整个复合物结构一直处于能量较高的不稳定状态,无法采样到室温下的稳定状态呢?但是我看您那个瑞德西韦的例子里面似乎也没有涉及到降温的操作,因此想请教一下您。


3.请问第一步用GFN0-xTB跑从头算动力学,还有第二步用GFN0-xTB批量优化的时候是不是不用带上溶剂模型?我看到您那个瑞德西韦的例子里面一直到后续用GFN2-xTB进行批量优化的时候才带上溶剂模型。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-4-17 15:11:32 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-4-16 20:06
非常感谢卢老师的耐心指导。我还有一些问题想请教一下您,我目前在进行溶液中150个原子的有机分子笼和酸 ...

1 根据你的描述属于正常情况。酸根近乎跑出去或笼的整体框架畸变严重才算是很不稳定。很长的链普遍都有显著柔性,这种温度下变形、扭曲很正常

2 室温下模拟会采样到的结构,高温下虽然采样这些结构的比率占整个轨迹更小,但只要跑的时间够长,终究还是会多多少少采样到

3 如果显明显离子性的区域暴露在外、能和溶剂接触,带上溶剂模型原理上会更好,但也未必对动力学采样这个目的有多少改进,如果实测发现用溶剂模型造成耗时显著增加或者结果异常,那就去掉溶剂模型。

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发表于 Post on 2025-4-17 15:34:45 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2025-4-17 15:11
1 根据你的描述属于正常情况。酸根近乎跑出去或笼的整体框架畸变严重才算是很不稳定。很长的链普遍都有显 ...

非常感谢卢老师的耐心指导,我还想请教您一下。我之前在本帖466楼请教过您,我当时说我做完GFN2-xTB优化并用isostat去重以后得到的30个非重复结构能量差非常小,您在本帖477楼给我的指导是最好把xtb做几何优化的收敛限设置的更严。我看到您高级量化班里面也提到用xtb优化弱相互作用的复合物时最好把几何优化的收敛限设置成tight。

我现在想请教一个问题,我是参考您瑞德西韦的那个例子来进行构象搜索的,您那个例子先用GFN0-xTB做了一次优化并去重,然后再用GFN2-xTB进一步优化并去重。我想请教一下我能否在GFN2-xTB那一步再去把几何优化的收敛限设置成tight,而GFN0-xTB那一步保持默认收敛限呢?因为收敛限设严可能会导致几何优化的时间变长,我目前跑动力学一共得到了6000帧结构,GFN0-xTB默认收敛限下一分钟只能优化4个结构,我感觉第一步就把收敛限设严格会导致时间变长很多。请问我这样做可以吗?我想听一下您的指导

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-4-17 15:47:55 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-4-17 15:34
非常感谢卢老师的耐心指导,我还想请教您一下。我之前在本帖466楼请教过您,我当时说我做完GFN2-xTB优化 ...

如果最开始最粗糙的批量优化的收敛限较松,虽然看似当前优化的耗时降低了,由于收敛得不够充分,可能导致去重后留下的构象更多,之后进一步优化时花更多时间。
GFN0-xTB优化也可以改成耗时更低的GFN-FF。我写下文的时候当时xtb还不支持GFN-FF,要不然当时我很可能就用GFN-FF了。GFN-FF描述构象能量差、相互作用能的能力并不比很糙的GFN0-xTB更差
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

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发表于 Post on 2025-4-17 16:31:22 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2025-4-17 15:47
如果最开始最粗糙的批量优化的收敛限较松,虽然看似当前优化的耗时降低了,由于收敛得不够充分,可能导致 ...

非常感谢卢老师耐心的指导,我刚才去复习了一下高级量化班GFN-FF的相关部分,请问我用GFN-FF代替GFN0-xTB做第一步弱相互作用复合物的几何优化,同样可以将收敛限设置成tight是吧?我看了您的指导,决定还是第一步优化就把收敛限设置成tight

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-4-17 16:35:25 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-4-17 16:31
非常感谢卢老师耐心的指导,我刚才去复习了一下高级量化班GFN-FF的相关部分,请问我用GFN-FF代替GFN0-xTB ...

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发表于 Post on 2025-4-17 16:55:09 | 只看该作者 Only view this author

好的好的,非常感谢卢老师一直以来在群里和论坛给我的耐心指导,我现在按照您的指导去做一下

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发表于 Post on 2025-4-23 19:57:26 | 只看该作者 Only view this author
请问isostat有没有非交互运行的方式?
如果没有的话,isostat的源码可以向sob老师申请吗,想编译个静默运行的出来自用
某不知名实验组从苞米地里长出来的计算选手

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-4-23 21:31:53 | 只看该作者 Only view this author
wal 发表于 2025-4-23 19:57
请问isostat有没有非交互运行的方式?
如果没有的话,isostat的源码可以向sob老师申请吗,想编译个静默运 ...

看下文举一反三
详谈Multiwfn的命令行方式运行和批量运行的方法
http://sobereva.com/612http://bbs.keinsci.com/thread-24929-1-1.html
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发表于 Post on 2025-4-23 22:59:16 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2025-4-23 21:31
看下文举一反三
详谈Multiwfn的命令行方式运行和批量运行的方法
http://sobereva.com/612(http://bbs. ...

好的,谢谢sob老师~能这样跑的话就方便多了
某不知名实验组从苞米地里长出来的计算选手

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发表于 Post on 2025-4-24 19:30:57 | 只看该作者 Only view this author
想请教一下老师,我目前在进行溶液中150个原子的有机分子笼和酸根阴离子体系的弱相互作用(C-H...O氢键)分析。我这个有机笼是柔性体系,因此酸根和有机笼结合时,有机笼必然会发生整体的变形。我目前需要搜索酸根在有机笼空腔的结合位点,同时我也要搜索有机笼和酸根结合后最稳定的构象,我想通过xtb跑从头算动力学来一次达到这两个目的。我目前学习了您讲义和贴子里用xtb跑从头算动力学的相关教程,我参考您那个瑞德西韦的教程来跑我这个结构的动力学。目前有几个问题想请教一下您。
1.您那个molclus搜索瑞德西韦构象例子中的“用Molclus调用Gaussian和ORCA得到水环境下的高精度自由能”这一步我准备自己来做(因为我那个体系优化总是很难收敛),我用B3LYP-D3(BJ)/6-31+G**级别带上溶剂模型优化了前一步用GFN2-xTB优化并筛选得到的6个结构,然后用M06-2X-D3/6-311+G(2d,p)级别计算单点能。然后再用shermo来算体系的自由能。但是这样就无法用isostat处理得到的isomers.xyz文件进行去重了。shermo只能统计不同构象所占的比例,无法进行去重。请问这种情况您有什么建议吗?您觉得我需要手动构建isomers.xyz文件吗?


2.我看您在shermo计算瑞德西韦自由能(帖子是
使用Shermo结合量子化学程序方便地计算分子的各种热力学数据)的那个例子中,提到不用M05-2X/6-31G*级别算溶解自由能误差也并不大,而且我这里用的泛函是M06-2X-D3,我看您博文中提到M06-2X和M05-2X很接近,因此误差应该更小了。我目前计算资源不足,同时体系很大。我就按照您shermo计算瑞德西韦自由能的这个例子,不去再用M05-2X/6-31G*级别算溶解自由能,您觉得没啥问题吧?


3.如截图所示,您用shermo计算瑞德西韦构象分布比例的那个例子中,提到要创建一个后缀为.txt的文本文件,这里面振动分析的文件要使用相对于Shermo.exe的相对路径。我不太懂相对于Shermo.exe的相对路径怎么写。请问可以使用windows系统下的绝对路径吗?


4.请问您用shermo计算计算瑞德西韦自由能的那个例子中,shermo输出的自由能并不是瑞德西韦在溶液标准态(298.15K,1 M)下的自由能吗?必须要在输出结果加上1.89 kcal/mol才是溶液标准态的自由能?我仔细读了您后面附上的帖子,但是还是没有完全理解这个问题,因此想和您确认一下。





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发表于 Post on 2025-4-24 19:41:05 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-4-24 19:30
想请教一下老师,我目前在进行溶液中150个原子的有机分子笼和酸根阴离子体系的弱相互作用(C-H...O氢键)分 ...

我这个回复字体大小好像有点问题,调了半天还是有点问题,也不知道是不是我浏览器设置的问题

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-4-24 21:32:04 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-4-24 19:30
想请教一下老师,我目前在进行溶液中150个原子的有机分子笼和酸根阴离子体系的弱相互作用(C-H...O氢键)分 ...

1 个位数的结构自己手动去重就完了

2 可以

3 可以
“相对路径”是相对于当前目录的,什么叫当前目录下文说了
将文件快速载入Multiwfn程序的几个技巧
http://sobereva.com/237

4 文中说得很清楚

需要注意的是,若想得到严格的溶液标准态(298.15K,1 M)情况下体系的自由能,还需要将上面给出的自由能-2320.8212651再加上1.89 kcal/mol(0.003012 a.u.),这对应气相标准态(298.15K,1 atm)→溶液标准态转化的自由能变,这点在《谈谈隐式溶剂模型下溶解自由能和体系自由能的计算》(http://sobereva.com/327)有专门说明,没看过者强烈建议仔细看看。

实际上Shermo直接就提供了计算浓度改变导致的自由能变的功能,都省得自己手动算了,Shermo手册里有详述和计算公式。简单来说,你只要把settings.ini里的conc设为目标浓度即可。比如当前settings.ini里T=350、P=2,若你设conc= 1.5M,则Shermo运行后不仅会输出(350K,2atm)状态的自由能,还会输出delta-G of conc. change,这就是从当前(350K,2atm)状态转变为(350K,1.5M)状态的自由能变,之后输出的Gibbs free energy at specified concentration就是(350K,1.5M)状态的自由能。显然,若设T= 298.15且conc= 1M,最后Gibbs free energy at specified concentration给你的就是液相标准态自由能。


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