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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 量子化学 » 量化新手直通车 » 求高人指点DFT模拟反应机理
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15645016370

银虫 (正式写手)

[求助] 求高人指点DFT模拟反应机理已有1人参与

本人想用DFT计算模拟我的反应过程，对于初学者的我来说，有很多不会，老师下达的任务比较紧迫，不求能学的多精，望能有人指点下，协助我算出来，画出能垒图就好，本人将不胜感激，必有重谢！
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1楼2019-03-23 08:12:05
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paramecium86

版主 (著名写手)
引用回帖:
24楼: Originally posted by 15645016370 at 2019-04-02 07:43:32
老师，您好。这两天我把我的结构重新进行了优化，原子顺序也调了。整个过程是果糖第一步脱水。
1、请问我用QST2这个方法计算过渡态，这样的报错应该怎么解决？附件中有.com和.log文件。
2、请问如果我要改成Ts这 ...

我不是太确定这个输入文件中这么多分子 几个果糖 几个苯磺酸之类的 组成的是一个大的化合物么？他们之间是靠氢键连接的？
我理解如果苯磺酸如果在反应中只是负责脱水 那在做反应机理的时候就先别考虑到计算文件里。
如果第一步就是果糖脱水 反应物就应该是果糖 通过一个过渡态 生成产物+水。至于之后水去哪里了 是如何被苯磺酸给吸收的 不属于果糖脱水的反应机理了。预想中的的反应机理可不可以发上来看看？
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25楼2019-04-02 22:20:55
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paramecium86

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【答案】应助回帖

引用回帖:
23楼: Originally posted by 暗殇之夜 at 2019-04-02 06:31:32
什么是柔性扫描啊...

所谓柔性扫描是针对另外一种刚性扫描来说的。
一般来说扫描分为这两种。
扫描的意思是 人为的控制一个变量 可以是键长 可以是键角 可以是二面角，让它们取一系列值，比如 让一个键长从1.0A开始 每增加0.1A 取一个值做一次计算。这种操作就叫扫描。把每一次计算得到的能量值作一个点就可以形成一条能量变化的曲线。 在这基础之上就可以分析这个曲线的最高点 最低点什么的。

那么在每一个点的计算中 如果其它的变量 都保持不变。也就是 每一次计算仅仅是 人为规定的那个变量发生变化，其他分子坐标都不随之变化的扫描就叫刚性扫描。简单的说就是在每一点处做单点能计算。这种扫描比较快  高斯中对应关键词是 scan。

而相对的柔性的扫描，是说在每一个点除了对人为规定的那个变量赋值，还需要对除此之外所有其他的键长键角二面角这些变量进行一次优化，以达到能量最低。换句话说 就是在每一点处都做一次几何优化。这种计算比较费时间。高斯中对应的关键词是 opt=modredundant  不过这种方法可以更好的模拟一个反应中的分子的结构变化 所以可以用这种方法来寻找过渡态 中间体什么的。
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26楼2019-04-02 22:41:49
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paramecium86

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【答案】应助回帖

引用回帖:
27楼: Originally posted by 15645016370 at 2019-04-08 03:39:59
如果只单纯的画果糖脱掉1分子的水的过渡态，应该是怎么画呢？我用虚线连接的羟基和氢，都不对啊？您有什么号的办法吗？...

之前漏掉这个回复 我没看到 我今儿才发现。不好意思。   
计算TS 的话 结构是要找的很准的。用虚线直接连一般肯定是没法收敛的。而我目测这个过渡态应该是不大好收敛的。

可以试着 用QST方法 或者 柔性扫描来寻找可能的TS初始结构 才能比较容易收敛。
我试着搜了搜文献 还是有人做葡萄糖脱水的，里面有一个步骤就是从果糖开始的。 我把文献里的图截下来放上来了。 可以给你些参考。图里的单位是KJ/mol

文献是  DOI 10.11715/rskxjs.R201404013
http://journals.tju.edu.cn/rs/oa ... p;amp;id=R201404013
求高人指点DFT模拟反应机理
果糖脱水.png
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15645016370
28楼2019-04-12 21:07:39
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paramecium86

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29楼: Originally posted by 15645016370 at 2019-04-12 19:16:01
谢谢您的耐心指导，只有果糖第一部脱水的过渡态我弄出来了，irc也验证了。现在就是想用这个过渡态加上我的离子液体，想这么优化出来过渡态，方法可行不？
...

像上次那个文件里那么多松散的分子加上去 几乎很收敛到最优结果的。这个离子液体在反应中起到什么作用？或者说你预设的这个离子液体会对这个反应起到什么效果？是相当于催化剂吗？还是说可以当做一般的溶剂来考虑？那样可以当作隐式溶剂来做计算 会容易得多。
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30楼2019-04-13 09:48:34
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paramecium86

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31楼: Originally posted by 15645016370 at 2019-04-12 21:03:41
离子液体充当一种催化剂，如果不考虑离子液体的作用，单纯的放在优化结构里，能收敛吗？而且我这个还是两分子果糖的过渡态。
...

如果确定是催化作用 那最好先预先估计一个可能的催化机理 然后根据这个机理来做反应路径  这样才有目的性。 要不然只是把分子摆在一起 高斯自动去找 几乎是不可能找得到想要的结果。
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32楼2019-04-13 10:06:03
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paramecium86

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34楼: Originally posted by 15645016370 at 2019-04-15 04:38:36
您好我想请问一下，优化一个结构，可以同时存在两个过渡态吗？像我这个是两分子果糖的？
...

不会“同时”存在两个过渡态。过渡态是势能曲线上的顶点。 反应路径上势能曲线的横坐标是分子结构 也就是同一个结构在一条势能曲线上只会有只会有一种过渡态。两个过渡态要么是结构不一样，也就是这是分步反应 两种过渡态发生在反应的不同时刻。 要么是它们不在同一条反应路径上。
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35楼2019-04-15 20:38:23
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paramecium86

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36楼: Originally posted by 15645016370 at 2019-04-15 11:13:44
所以说，虽然我这个是具有同时催化两个果糖进行脱水反应的催化剂。但是，我还只能对一分子果糖进行过渡态优化，另一个就不管他，放在那呗？
...

从描述来看  如果那俩果糖分子是没有相互作用的  就不需要同时考虑。而且我对这个反应还是不知道预想中的反应机理是什么。这个同时脱水比较有意思  这个是实验测出来的么？有没有可能是先脱掉一个果糖上的水 然后再脱掉另一个果糖上的水？  在脱水的时候 离子液体的分子发生了什么变化呢？ 是水分子脱离果糖后接到了离子液体上，导致的脱水反应进行下去，  还是说离子液体完全参与了整个脱水过程 也就是离子液体分子先跟果糖作用 生成某种complex 然后这个complex的果糖部分在脱水的时候 的能垒低于单个果糖本身脱水的能垒？
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37楼2019-04-16 03:05:09
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paramecium86

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38楼: Originally posted by 15645016370 at 2019-04-15 17:21:22
1.您看下图是我推测的反应机理，
2.为啥非得是两分子的果糖，因为我这个是双阳的离子液体，比一般的单阳离子液体效率更高。
3.如果是这种情况，能同时优化果糖的过渡态吗？虚频会是两个？

...

这样的话 我觉得为了计算起来容易些 简化一下这个反应机理比较好。 首先左右两端发生的反应一样 也互不影响  不如先只考虑一边。也就是一个那个离子液体的分子先和第一个果糖反应 这一步算好了 再让第二个果糖连上来，因为原则上 从化学碰撞的角度来看 三个分子同时撞在一起发生反应的几率太小 分步反应更加合理。 然后那个磺酸分子既然是个离子 而且反应前后变化不大 那就省掉  不计算进去  类似于普通的溶液中的离子反应的离子反应方程式一样 只考虑真正发生反应的那个离子。况且 即使这样 简化了反应进程 之后 脱水这一步可能都不太容易找到过渡态。
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39楼2019-04-16 10:27:09
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