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楼主 Author: sobereva
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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 2025-8-20 09:24:11 | 只看该作者 Only view this author
sob老师好,我在使用这个方法搜索一个短肽的构象是会出现短肽上的R和D游离的氨基和羧基相互吸引导致实际构象和真实构象差距很大的情况,这种情况下需要对游离的羧基和氨基先进行处理吗,一般是怎么处理的呢

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-8-20 10:29:55 | 只看该作者 Only view this author
superbob 发表于 2025-8-20 09:24
sob老师好,我在使用这个方法搜索一个短肽的构象是会出现短肽上的R和D游离的氨基和羧基相互吸引导致实际构 ...

我不知道你说的R和D具体指什么,没有结构图我也不好判断
如果两端用的是COO-、NH3+这种水环境下才会出现的质子化态,记得带上隐式溶剂模型
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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发表于 Post on 2025-8-22 17:34:09 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 peter123 于 2025-10-17 09:48 编辑

“老师您好,我这个回复是关于弱相互作用分析的问题,因为我这个课题您之前给我的指导还有我相关的提问都在这个帖子下面,因此我就打算在这个帖子下面请教您,如果有违反规则还请您跟我说一声,我重新去发帖”
想请教一下老师,我目前在进行氯仿溶液中150个原子的有机分子笼(不带电)和阴离子体系(ClO4-、BF4-、PF6-、NO3-、F-、Cl-、Br-、I-)的弱相互作用(C-H...X氢键)分析。体系的示意图如图1显示。
我之前按照您那个波函数分析文章模板、博文和讲义里的相关内容,也参考了一些近两年运用multiwfn分析弱相互作用的文献,对我的体系进行了量化计算、弱相互作用可视化分析、AIM分析、静电势分析、范德华势分析、能量分解分析。我运用这些分析说明了我这个体系有机笼和阴离子之间形成的是一种C-H...X弱氢键。
但是目前我师兄指出,根据如图2、3的实验原文摘要和结论部分的截图,实验原文中的实验和少量计算已经说明了有机笼和酸根之间的弱相互作用是一种C-H...X弱氢键,因此我需要做的是在实验原文得出的结论上(有机笼和酸根之间的弱相互作用是一种C-H...X弱氢键)进行进一步的计算分析。
我现在才发现,我之前参考的一些用理论计算的方法分析特定分子间弱相互作用的论文,这些论文的前提条件都是不知道这些特定分子间的相互作用是什么,于是他们通过多种计算分析的方法,分析出了这些特定分子间存在氢键作用。我现在才发现我参考他们这样做是没有意义的,因为我进行计算得出来的结论(我这个体系有机笼和阴离子之间形成的是一种C-H...X弱氢键)是实验原文早已说明的,也就是说我之前的计算结论似乎都是没有意义的。
我目前还没有进行重新计算,因为我现在时间不太够了,因此我先试着在我之前的计算基础上挖出了一些和实验原文并不完全相同的结论。这些结论的截图我担心泄露,因此通过网盘链接私发给您了。我目前试图把自己的整个课题的方向变成分析这种C-H...X弱氢键的化学本质。但是我不知道我这样做是否有问题?我想请您指导我一下目前我这种情况我应该怎么做呢?
我现在很迷茫,因为我之前做了大半年的课题似乎都做了无用功,我也不知道应该怎么继续做下一步了,因此想请教一下您。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-8-23 03:49:47 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-8-22 17:34
“老师您好,我这个回复是关于弱相互作用分析的问题,因为我这个课题您之前给我的指导还有我相关的提问都在 ...

我目前没时间具体看那些文件和文献。但比起C-H...X弱氢键,此体系明显还有更值得关注的。C-H是很弱的氢键给体,形成的C-H...X对结合能的贡献注定只有一部分,而不是主导。因此还应当同时考察和强调氢键以外的色散作用、静电作用的贡献,这对相互作用能的贡献甚至大于那些C-H...X氢键的总和。比如通过EDA-FF能量分解,就可以作图一目了然展现笼的不同原子对ClO4-的色散和静电作用的贡献。还可以讨论溶剂效应的影响等,参考下文
谈谈分子间结合能的构成以及分解分析思想
http://sobereva.com/733http://bbs.keinsci.com/thread-50890-1-1.html

而且原文里考虑的阴离子的种类肯定没你多
而且还可以做动力学获得更丰富的视角
而且还可以研究温度、溶剂选择等方面对结合的影响
...
总有能研究的东西。更何况你是可以付费投OA期刊的情况,选择余地非常大,至少有10个适合的期刊可以投,一个期刊没中就再投其它的。而且大概率编辑找的审稿人并没有看过那篇原文、一般也懒得去找那篇原文看(审稿人往往都很忙)。
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发表于 Post on 2025-8-25 08:41:40 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2025-8-23 03:49
我目前没时间具体看那些文件和文献。但比起C-H...X弱氢键,此体系明显还有更值得关注的。C-H是很弱的氢键 ...

非常感谢老师的帮助,我按照您的指导再去看看

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发表于 Post on 2025-8-29 15:19:04 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 peter123 于 2025-8-29 16:16 编辑

“老师您好,我昨天在群里请教您这个问题您好像没看到,因此我今天再来论坛上把这个问题详细说清楚,请教一下您”
想请教一下老师,我目前在进行氯仿溶液中150个原子的有机分子笼(不带电)和阴离子体系的弱相互作用(C-H...X氢键)分析。
我目前要计算有机笼和阴离子的结合能。因为我之前发现我的有机笼是柔性的,有多个构象。因此无论是有机笼单体、还是有机笼-阴离子的复合物,我都按照您博文里的方法使用xtb+molclus做了构象搜索,得出了多个稳定构象。因此最后计算结合能的时候,我用的公式如下
ΔE=E(复合物)-E(有机笼)-E(阴离子)
我的E(有机笼)、E(复合物)的单点能我都是使用shermo计算出来的构象平均的单点能。
我现在突然发现,我之前算结合能的时候,忘记考虑BSSE了,我计算单点能用的计算级别是M062X-D3 /6-311+G(2d,p)。现在我想请教一下,我要算BSSE,而我使用高斯来算BSSE一次只能取一个构象。因为有机笼-阴离子的复合物、有机笼单体都涉及到多个构象,那我是不是只要取占比最高的能量最低构象来计算BSSE即可?不需要把每个构象都算一遍BSSE然后平均吧?因为我现在时间不太够了。我看您的博文和讲义中似乎也没有提到过这个问题,因此我就来请教一下您

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-8-30 07:30:35 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-8-29 15:19
“老师您好,我昨天在群里请教您这个问题您好像没看到,因此我今天再来论坛上把这个问题详细说清楚,请教一 ...

每个构象下的BSSE校正能都是不同的。原理上说,应该对复合物的每个构象的电子能量都加上相应构象算的BSSE校正能,然后再照常算复合物的自由能。
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发表于 Post on 2025-9-2 15:15:48 | 只看该作者 Only view this author
非常感谢老师的指导,我还想请教一下您。
我这两天算了一下高氯酸根和有机笼形成的复合物在不同构象下的BSSE,发现相差非常小。一个是14.14KJ/mol,一个是14.13KJ/mol,一个是13.98KJ/mol。
另外,您前两天在本贴的547楼指导我,您指出“应该给复合物的每个构象的电子能量都加上相应构象算的BSSE校正能,然后再照常算复合物的自由能”。这句话我没有完全理解,我想再请教您一下。
我想请教您以下问题
(1)我重新复习了中级量化班的讲义,请问是不是我的复合物在M062X-D3 /6-311+G(2d,p)级别下直接计算得出的每个构象的单点能(也就是电子能量)本身就是有问题的?需要加上BSSE校正以后才是精确的单点能(电子能量)呢?
(2)我之前是根据《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》这个帖子,根据复合物每个构象的单点能(电子能量)和振动分析的输出文件,使用您的shermo计算了复合物的构象平均自由能、构象平均单点能。根据我上面提到的您的指导,请问我用未加上BSSE校正的电子能量计算出来的构象平均自由能是不是也是有问题的?要计算精确的构象平均自由能,我是不是要使用加上BSSE校正以后的精确电子能量呢?
(3)我的单点能、自由能之前计算的时候没有用BSSE进行校正,请问发文章会被审稿人质疑吗?因为如果自由能也有问题,就意味着我之前波函数分析取的同一个复合物多个构象中的最稳定构象并不一定是最稳定的(因为进行BSSE校正后每个构象的自由能都会发生变化),也就是是说我的波函数分析可能全部要重做?这个成本似乎太大了,因此想请教一下您

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-9-3 11:25:23 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-9-2 15:15
非常感谢老师的指导,我还想请教一下您。我这两天算了一下高氯酸根和有机笼形成的复合物在不同构象下的BSSE ...

1 这么算出来的复合物的单点能本身没有问题,但对于精确计算片段间弱相互作用能或结合能的目的,复合物的电子能量加上BSSE校正能,然后再和片段的电子能量求差,才会更为准确,这相当于考虑了counterpoise校正

2 同上,取决于算出来自由能是干什么用。如果要和片段的自由能求差算结合自由能用,复合物的电子能量加上BSSE校正能会更好。如果自由能是用来计算复合物的不同构型分布比率、确定哪个是能量最低复合物构型这种问题,不需要加BSSE校正能

3 理解以上两点就明白了
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发表于 Post on 2025-9-18 17:47:11 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 peter123 于 2025-9-23 14:36 编辑

非常感谢老师的指导,我还想请教一下您。我目前在进行氯仿溶液中150个原子的有机分子笼(不带电)和阴离子体系的弱相互作用(C-H...X氢键)分析。
因为我的文章需要对计算得到的数据进行一些讨论和分析,所以我目前我准备把弱氢键的AIM分析得到的各种性质和常规氢键(比如水和氨分子的二聚体、水和氟化氢的二聚体)还有范德华作用(甲烷二聚体、苯二聚体)进行对比讨论。目前我根据参考文献里的一些内容写了一些分析和讨论,但是我也不太清楚我写的是否正确,因此想请您帮我看看。之前虽然我参加过两次波函数分析培训班,但是感觉我个人能力不太行,原理这块我还是不太理解,因此想请教一下您。
我目前准备把讨论这么写,其中图1是8种阴离子和有机笼复合物的AIM分析的结果列表,图2是我构建的一些弱相互作用体系的AIM分析的结果列表。
1. 首先是电子密度的区分,从图1图2的结果来看,我的C-H...X氢键的电子密度ρ(r)和范德华作用接近,明显低于常规氢键。并且这个结果可以和C-H...X氢键做IGMH分析得到的等值面是绿色的结果相互对照。这一点讨论应该是没问题的,昨天我在群里请教您的时候您也指出了这一点。
2. C-H...X氢键、常规氢键、范德华作用的拉普拉斯电子密度∇2ρ都大于零,但是从图1图2来看∇2ρ具体的大小关系为常规氢键 > C-H...X氢键 > 范德华作用,因此可以认为从常规氢键到范德华作用BCP处电子耗散程度依次减弱。
我的分析是:电子耗散意味着电子发生了重排,同时伴随着一定程度的电荷转移。也就是说电子从氢键受体原子X上,沿着X-H键径被拉向了氢和氢键给体原子,常规氢键这个趋势比较明显,范德华作用这个趋势基本等于零,而C-H...X氢键则介于它们两个之间的过渡区域。这一点可以和上面第1点电子密度ρ(r)的对比结果相互对照。
请问您觉得我这个分析有问题吗?
3. H(r)和|V(r)|/G(r)的讨论
对于常规氢键,H(r) < 0 且 |V(r)|/G(r) > 1,意味着势能占主导,电子在BCP处稳定化,这是是具有较少部分共价性的常规氢键的特征。
对于C-H...X氢键和范德华作用,H(r) > 0 且 |V(r)|/G(r) < 1:意味着动能占主导,电子在BCP处不稳定,这是纯粹的静电作用、范德华作用的特征。
从H(r) > 0 且 |V(r)|/G(r) < 1来看,我研究的C-H...X氢键的作用主要来自于静电吸引作用,而缺乏显著的电子离域或电荷转移(即共价特征),这是其与常规氢键的区别。
请问您觉得我这个分析有问题吗?
4.还想请教您一个问题,我在上面的第3个分析中说常规氢键的H(r) < 0,具有部分的共价特征。但是我在第2个讨论里面说常规氢键的拉普拉斯电子密度∇2ρ > 0,但是正常的共价键∇2ρ应该是小于0的。请问我说的常规氢键这个部分共价特征和拉普拉斯电子密度∇2ρ > 0会矛盾吗?

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-9-19 00:20:57 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-9-18 17:47
非常感谢老师的指导,我还想请教一下您。我目前在进行氯仿溶液中150个原子的有机分子笼(不带电)和阴离子 ...

1 对

2 ∇2ρ(BCP)没什么解释的必要,也不好解释清楚。就说有相关性就完了

3 C-H上的氢带正电荷很小,显然静电作用根本没有多强,这种情况下范德华作用的重要性不能被随便忽视。下文专门说了很弱的氢键的本质特征是什么
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
http://sobereva.com/513http://bbs.keinsci.com/thread-14600-1-1.html
C-H作为氢键给体的情况肯定不会有什么不可忽视的共价性

4 “H(r) < 0,具有部分的共价特征”描述不确切,要说具体什么位置的H。H(BCP)<0不代表整个弱相互作用区域都<0。建议看J. Chem. Phys., 163, 034107 (2025)里提出的新的基于H判断成键类型方法的讨论。如下面幻灯片所示(第10届量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班http://www.keinsci.com/WFN里开始有的),有的分子间作用虽然H(BCP)<0但是作用区域有H>0的地方,这体现光从BCP属性考察的严重局限性,尤其是对H来说



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发表于 Post on 2025-9-19 11:40:05 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 peter123 于 2025-9-30 17:14 编辑

非常感谢老师的指导,我还想请教您一下。关于昨天请教您的第3个和第4个问题,我感觉没有完全搞懂,因此还有一些问题想请教一下。
1. 关于您回答我的第4个问题,您提到“H(BCP)<0不代表整个弱相互作用区域都<0”,您提到的文献我上午去阅读了一下,但是我个人能力有限感觉还是没完全读懂。因为我构建的常规氢键都是非常简单的体系,比如水和氨分子的二聚体,水和氟化氢的二聚体,应该不会涉及比较复杂的作用,并且您第10届的培训班也还没授课,请问我可以就按照您第9届波函数培训班的内容进行讨论吗?如图1显示,讲义上提到能量密度小于0,暗示是共价相互作用。根据您的指导,我就说这些典型的常规氢键小分子二聚体,H(BCP)处带有部分的共价特征,您觉得是否可以呢?
2. 请问带有部分共价特征的氢键,是不是都带有部分的电子离域和电荷转移呢?我不太懂电荷转移意味着什么?我看到文献中提到电荷转移涉及到涉及给体LP(Y) → σ*(X-H)的轨道相互作用?我不太懂想请教一下您
3. 我发现的我的C-H...X氢键键角也是小于30度的,和常规氢键类似,都是有方向性的(参考了您培训班中的氢键键角判据)。而范德华作用貌似是没有方向性的?方向性这一点是否可以作为区分我这种弱C-H...X氢键和范德华作用的一个特征呢?我想从方向性这点说明我这种C-H...X氢键虽然电子密度和范德华作用接近,但是方向性这一点表明其是氢键而不是范德华作用。
(我发现能量分解也可以区分开,根据sobEDAw的结果,C-H...X氢键中静电作用的贡献仍然大于色散作用,而范德华作用中色散作用的贡献远大于静电作用)
4.常规氢键是有饱和性的,也就是说一个受体可接纳的H有限。但是我发现我的C-H...X氢键饱和性几乎不显示,如图2我的AIM分析显示氢键受体可以和多个C-H键发生作用。请问这一点是不是也可以作为区分C-H...X氢键和常规氢键的一个特征呢?


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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-9-19 22:33:01 | 只看该作者 Only view this author
peter123 发表于 2025-9-19 11:40
非常感谢老师的指导,我还想请教您一下。关于昨天请教您的第3个和第4个问题,我感觉没有完全搞懂,因此还有 ...

1 诸如水二聚体等普通强度的氢键,共价性非常弱,前面我反复提到的我的2019年JCC文章里对这点已经说得非常充分了。“部分的共价特征”都不值得特意一提

2 是。电子在氢键给体和受体间转移,具体到轨道层面,诸如氢键受体氧原子往X-H反键轨道上转移电子(但导致电子分布发生改变的不仅于此),等等,ETS-NOCV能给出更全面的信息
使用Multiwfn通过ETS-NOCV方法深入分析片段间的轨道相互作用
http://sobereva.com/609http://bbs.keinsci.com/thread-24439-1-1.html

3  C-H...X氢键和范德华作用本来就不是能区分的关系。这种氢键的主要本质本来就包含范德华作用,认真看我2019年JCC深入研究氢键本质的文章。

只要是C-H...X形式(X是Lewis碱),并且氢键键角不是偏离直线得离谱,根本不需要做任何计算论证,直接从表面形式上就可以说这是很弱的氢键(只不过Lewis碱如果是负电荷密度很大的,特别是单原子阴离子,强度比一般情况更大)。

4 不要教条地理解氢键的饱和性。别试图光用是否饱和来“区分”氢键和范德华作用
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发表于 Post on 2025-9-24 10:34:24 | 只看该作者 Only view this author
您好Sob老师,我想计算两个分子之间的结合能,请问是将两个分子放在一起进行构象搜索,还是单个分子分开进行呢?

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-9-24 22:01:53 | 只看该作者 Only view this author
SheldonHee 发表于 2025-9-24 10:34
您好Sob老师,我想计算两个分子之间的结合能,请问是将两个分子放在一起进行构象搜索,还是单个分子分开进 ...

对整个二聚体做构型搜索。单体的构象会自发变化
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