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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 2025-4-17 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
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,长期开办极高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班中级量子化学培训班高级量子化学培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班分子动力学与GROMACS培训班CP2K第一性原理计算培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击相应链接查看。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高速路!培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
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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(十分强大、极为流行的量子化学波函数分析程序)
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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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发表于 Post on 2025-4-28 19:02:28 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2025-4-24 21:32
1 个位数的结构自己手动去重就完了

2 可以

非常感谢卢老师耐心的指导。关于上一个请教的问题,还有一些引申出来的自由能计算的相关问题想请教一下老师。我目前在进行溶液中150个原子的有机分子笼(不带电)和酸根阴离子体系的结合自由能分析。
1. 如图所示,我看到您去年底发的博文《谈谈分子间结合能的构成以及分解分析思想》里面提到,溶剂中的结合自由能要分成两部分计算,先算气相下的结合自由能,然后再加上溶解自由能的贡献。这样步骤太多,我体系较大并且有很多个体系,我准备进行简化。

我准备按照您那个shermo计算瑞德西韦溶剂下自由能的例子,不去用M05-2X/6-31G*级别算溶解自由能。而是直接使用M06-2X-D3/6-311+G(2d,p)结合SMD溶剂模型计算各物种高精度单点能,然后使用shermo和前面优化振动分析的文件,直接算出各物种在溶剂下的自由能G_AB(sol)G_A(sol)G_B(sol),然后按照您博文里的这个公式
G_bind(sol) = G_AB(sol) - G_A(sol) - G_B(sol)
直接计算溶剂中的结合自由能,请问您觉得可以吗?

2. 请问我第一个问题里用于算自由能的高精度单点能任务,我使用带了弥散函数的6-311+G(2d,p)基组应该没问题吧?(因为我看您弱相互作用能计算那里就推荐使用这个基组,而我这个体系有机笼不带电,但是酸根带了负电荷,我感觉应该属于阴离子体系,计算能量的时候还是要加上弥散函数)

3. uESE模型
我看到您博文《SMD算溶解自由能更好的溶剂模型uESE的使用》里面提到对于负一价的阴离子用SMD算溶解自由能不太准确,那请问我第上面的第一个问题中,计算溶剂中的有机笼和负一价酸根的结合自由能,是不是计算酸根在溶液中的自由能时也要用您博文中提到的uESE模型呢?因为我那些酸根都是卤素酸根和弱配位酸根(比如高氯酸根、六氟化磷阴离子),和水的作用并不强。并且我那个体系要进行多种酸根的横向对比,如果都使用SMD模型,误差是不是也被抵消掉了?请问我这种情况也是需要使用uESE模型吗?我想听听您的指导。
4.关于上面第三个问题,引申出来另一个问题也想请教一下您。当我的酸根在溶剂中进入了有机笼的空腔,和有机笼形成了复合物的时候,此时酸根和有机笼的复合物的溶剂中的自由能,还需要使用uESE模型来计算吗?因为复合物太大了(有150多个原子)计算起来很麻烦,而且酸根进入了有机笼的空腔和溶剂分子接触的机会应该也少了很多。



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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-4-28 19:55:29 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-4-28 19:02
非常感谢卢老师耐心的指导。关于上一个请教的问题,还有一些引申出来的自由能计算的相关问题想请教一下老 ...

1 可以

2  没问题

3 用SMD没什么问题。但如果和诸如实验对应得不好,也可以尝试一下uESE

4 先甭管uESE了。而且SMD更主流,用相对小众的uESE没准审稿人不认识,到时候还唧唧歪歪
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发表于 Post on 2025-4-28 20:32:08 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2025-4-28 19:55
1 可以

2  没问题

好的好的,非常感谢卢老师耐心的指导,我按照您的指导去试试

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发表于 Post on 2025-5-1 21:50:19 | 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(不带电)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,将构象搜索最后得到的能量最低的6个结构用高斯在B3LYP-D3/6-31G**级别下做优化(其中酸根带负电荷的氧加了弥散函数),带了IEFPCM溶剂模型,却发现非常难收敛。并且我之前按照您那个瑞德西韦的例子用GFN2-xTB做初步优化的时候也带了溶剂模型。我后来试着在高斯优化的时候先去掉溶剂模型,如图3所示,发现就都可以收敛了。但是我将不带溶剂模型优化收敛的结构重新加上溶剂模型,按照您讲义上建议的弱相互作用大体系几何优化关键词重新优化,却发现如图2所示又无法收敛了。我后面加上溶剂模型优化的时候用的几何优化关键词是opt=(calcfc,gdiis,maxstep=8,notrust,maxcyc=120) freq b3lyp/gen nosymm scrf=(solvent=chloroform) em=gd3bj
(另外补充一下,我之前使用实验原文提供的固态下有机笼和酸根复合物的分子晶体文件,发现里面的结构在高斯使用以上级别在溶剂模型下优化是可以收敛的,但是那个结构是固态下的结构,而我研究的是溶液中的结构,我感觉应该会有比较大的差异,因此才进行了构象搜索。)
我想请教您以下几个问题。
(1)请问我这种情况该怎么办呢?一旦加了溶剂模型就非常难收敛。
(2)如果我在不加溶剂模型的情况下做几何优化和后续的量子化学计算,以及波函数分析,是否可以呢?因为我计算基于的实验原文是在溶剂中进行实验的。
(3)请问我这样做优化的步骤没啥问题吧?也就是我将用molclus结合xtb做构象搜索得到的六个结构先用高斯在B3LYP-D3/6-31G**级别去掉溶剂模型优化,等到收敛了再用高斯加上溶剂模型在同一个计算级别做进一步的优化。
(4)我那个有机笼是一个柔性体系,我为了找到有机笼单独存在时的稳定构象,也参考您那个瑞德西韦的例子搜索了有机笼单独存在时的稳定结构。我在350K下跑了300ps,得到了6000帧结构。因为我之前优化有机笼和酸根复合物的时候出现过一个问题,isostat分类得到的结构非常相近,如图1所示。我当时在本帖的466楼请教过您这个问题,您建议我把几何优化的收敛限设严,并将isostat去重阈值放宽。我这次有机笼用GFN0-xTB做第一轮优化的时候,将几何优化的收敛限设置成了tight,能量去重阈值设置成1kcal/mol,结构去重阈值设置成1埃。最后6000个结构进行去重后只剩下了20个结构,您感觉这种情况是否出问题了呢?


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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-5-1 22:35:00 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-5-1 21:50
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(不带电)和酸根阴离子体系的弱相互作用(C-H.. ...

按照常规的解决不收敛的方式解决。
但对于opt freq的部分,鉴于你用的是氯仿作为溶剂,这种极低极性溶剂下带不带溶剂模型优化出的结果一般差异可忽略,所以opt freq过程不带溶剂模型也可以接受。

本来你这个体系柔性就没那么高,构象空间就不太大,只剩20个不算意外
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发表于 Post on 2025-5-1 23:13:54 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 peter123 于 2025-5-1 23:16 编辑
sobereva 发表于 2025-5-1 22:35
按照常规的解决不收敛的方式解决。
但对于opt freq的部分,鉴于你用的是氯仿作为溶剂,这种极低极性溶剂 ...

非常感谢老师的回复,基于您的回复,我还想请教您几个问题
(1)我那个体系里面,150个原子的有机笼是不带电的,但是无机酸根离子带电,我之前看您讲义中提到局部带了显著电荷的体系优化需要加溶剂模型,所以我才一直加了溶剂模型。请问您的意思是不是因为氯仿极性很小,即使是有机笼中的酸根带了电荷,我不加溶剂模型影响也不大?
(2)请问既然带不带溶剂模型结构的差异都很小,为什么我不加溶剂模型优化收敛的结构,重新加上溶剂模型优化就无法收敛了呢?是因为势能面差异的问题吗?
(3)后续算能量的时候还是要带上SMD溶剂模型对吧?
(4)我要计算两种体系,一种是普通有机笼在氯仿中捕获多种阴离子,另一种是加了亲水基团的有机笼在水中捕获多种阴离子。我对比时只对比同一种溶剂中同一个有机笼对不同阴离子的捕获,因此我氯仿这个体系,计算有机笼和不同阴离子的复合物,只要我优化的时候全部不带溶剂模型,最后一样可以进行横向对比是吧?

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-5-2 00:37:26 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-5-1 23:13
非常感谢老师的回复,基于您的回复,我还想请教您几个问题
(1)我那个体系里面,150个原子的有机笼是不 ...

1 是
2 收敛这种事极大程度是数值技术层面的事,而且有极大巧合性,不收敛就按我博文试图解决收敛,别轻易赖到理论方法层面、不要随便过度解释
3 是
4 是。但要注意不同溶剂下可能带电情况本来就不同,比如羧基在氯仿下应该是COOH,而在中性水中一般以COO-为主,计算时用的质子化状态应当与溶剂环境相符。
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发表于 Post on 2025-5-11 16:12:35 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2025-5-2 00:37
1 是
2 收敛这种事极大程度是数值技术层面的事,而且有极大巧合性,不收敛就按我博文试图解决收敛,别轻 ...

非常感谢老师的指导,我还想请教您一下
我目前在进行溶液中150个原子的有机分子笼(不带电)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。
我参考您那个瑞德西韦的例子搜索了有机笼和酸根复合物的稳定结构,我用xtb在350K下跑了300ps,得到了6000帧结构。因为我之前优化有机笼和酸根复合物的时候出现过一个问题。用GFN2-xTB做完第二次优化,再用isostat分类得到的结构非常相近。我当时在本帖的466楼请教过您这个问题,您建议我把几何优化的收敛限设严,并将isostat去重阈值放宽。
后来我把跑AIMD得到的6000个有机笼单体(不包含酸根)用GFN0-xTB做第一轮优化的时候,将几何优化的收敛限设置成了tight,能量去重阈值设置成1kcal/mol,结构去重阈值设置成1埃。最后6000个结构进行去重后只剩下了20个结构。我在本帖的484楼请教过您这个问题,您当时指导我说因为有机笼本身结构不多,构象空间不太大,因此是很正常的现象。
但是我这一次将有机笼和酸根的复合物跑AIMD得到的6000个结构,和上次一样,用GFN0-xTB做完第一轮优化,将几何优化的收敛限设置成了tight,能量去重阈值设置成1kcal/mol,结构去重阈值设置成1埃。最后6000个结构进行去重后也只剩下了20个结构。按理说这一次是有机笼和酸根的复合物,构象空间应该大一些,但是居然也只剩下20个结构。作为对照,我将上面有机笼和酸根复合物的6000个结构,能量去重阈值变回成0.5kcal/mol,结构去重阈值变回成0.5埃。最后6000个结构进行去重后剩下了119个结构。结构数量多了很多。
我想请教您以下几个问题。
1. 因为GFN0-xTB做几何优化还有计算能量的精确度比GFN2-xTB要低很多,因此我想着用GFN0-xTB在tight收敛限做完第一轮优化后,要不要把能量去重阈值变回成0.5kcal/mol,结构去重阈值变回成成0.5埃。等到用精确度更高的GFN2-xTB用very tight收敛限做完第二轮优化后,再把能量去重阈值放宽成1kcal/mol,结构去重阈值变回成成1埃?因为我担心第一次优化和计算能量的精确度不高,如果第一次优化后用isostat去重就放宽阈值,会不会导致很多有用的结构被去掉了?
2. 因为我要横向对比有机笼和8种酸根阴离子的弱相互作用,那请问当我优化这8种有机笼-酸根复合物的时候,是不是要要将xtb结合molclus搜索结构的步骤全部统一。比如说把全部酸根和有机笼复合物的第一轮优化去重阈值设成0.5,第二轮优化去重将阈值设成1?不能第一种酸根两次去重阈值都设置成1,第二种酸根第一次第二次去重分别设置成0.5和1。这样是不是就无法对照了?

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