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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 » Gaussian » 【求助】一个简单有机分子的结构优化
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yytsnake

至尊木虫 (职业作家)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
yjcmwgk(金币+3,VIP+0): 10-17 17:44
yjcmwgk(金币+2,VIP+0):貌似这张图我见过两次了，呵呵 10-17 17:54
qiangwxr(金币+4,VIP+0):谢谢，学到一些东西。不过我指的不是这么大的分子，一般是20个C原子以内的。 10-18 14:13
引用回帖:
Originally posted by qiangwxr at 2009-10-14 18:08:
我很好奇的是，结构优化应该是模拟计算中经常要碰到的问题，很多情况下是第一步需要处理的问题（如过渡态搜索、吸附能计算等），大家都是怎么处理的？你们的体系不含有一些可以旋转的键吗？你们怎么画初始的分子结 ...

高斯的特点是计算小的对称性较高的简单分子或作用体系，对于高分子（或树脂）大多采用分子力学（动力学）模拟追求其概率较大的、平均能量较低的构型。其关键是合适力场的选择和模拟参数的建立。象下图这样的树枝状分子，除了MM或MD，对高斯或其它量化计算软件来讲，看上去是无能为力。
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11楼2009-10-17 10:35:24
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zilong000

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
yjcmwgk(金币+3,VIP+0): 10-17 17:44
yjcmwgk(金币+1,VIP+0):oniom确实是不错的方法，是“硬核桃+烂葡萄”战术的胜利 10-17 17:55
qiangwxr(金币+4,VIP+0):谢谢！说的很专业，有的不太明白，慢慢学习。 10-18 14:14
对于这种柔性体系的构象优化，从头算是无能为力的，原因如下: 通常体系都较大，不能使用高级的方法，一般MP2都难以承受，而DFT处理色散力通常效果较差； 构象优化自由度多而且能量差小，搜索效率差。通常人们采用MM来得到一个大概的结构，正如前面的人所说能有实验构型是最好的。但是对很多问题只有部分区域重要可以采用ONIOM等方法执行QM/MM计算。
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12楼2009-10-17 12:22:27
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zxyan

至尊木虫 (文坛精英)
★ ★ ★
yjcmwgk(金币+1,VIP+0): 10-17 17:44
yjcmwgk(金币+0,VIP+0):赞同你的前半句话，不赞成你的后半句话 10-17 17:55
qiangwxr(金币+2,VIP+0):谢谢，看来查数据库很重要。不过如果是考虑吸附能多体问题，一般没什么资料可查。 10-18 14:15
先查下书籍或文献得到该分子的结构相应画出键长、键角（二面角）进行优化，自己任意画可信程度低且有些分子有异构体。
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13楼2009-10-17 14:33:00
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yytsnake

至尊木虫 (职业作家)
★ ★ ★ ★
yjcmwgk(金币+1,VIP+0): 10-18 16:57
qiangwxr(金币+3,VIP+0):谢谢您的回复。 10-18 21:34
qiangwxr(金币+2): 2010-03-07 18:04
如果是20个C原子左右的分子，假如是直链状的，可利用有机化学基团相互作用规律，以判断能量最低的能量结构，然后再优化。若是多支链状的，最好先用含MD的软件（如最简单的HYPERCHEM）跑一下MD，从中获取能量相对较低的构象，其中也有构象搜索功能（如设定键角或双面角变化，相当于SCAN），对寻找合理构象也有帮助。
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14楼2009-10-18 15:08:11
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qiangwxr

木虫 (小有名气)
yjcmwgk(金币+0,VIP+0):scan这个关键字比较鸡肋。他是硬点扫描，并不准确，所以少有人用 10-19 09:22
以前也从一些帖子中了解到，Gaussian可以进行势能面扫描，应该是加关键词SCAN，可以搜索到全局最低能量构想。我看了Guassian03w的帮助文件，没看明白，从网上也没有搜索到用SCAN搜索势能面的例子，能否提供一点相关信息？比如说我这个例子，应该如何使用SCAN。谢谢！
引用回帖:
Originally posted by yytsnake at 2009-10-18 15:08:
如果是20个C原子左右的分子，假如是直链状的，可利用有机化学基团相互作用规律，以判断能量最低的能量结构，然后再优化。若是多支链状的，最好先用含MD的软件（如最简单的HYPERCHEM）跑一下MD，从中获取能量相对较 ...

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15楼2009-10-18 21:41:06
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bay__gulf

金虫 (著名写手)

刘苏州
★ ★
yjcmwgk(金币+2): 2010-03-06 21:18
qiangwxr(金币+4):谢谢回帖。 2010-03-07 17:56
引用回帖:
Originally posted by yjcmwgk at 2009-10-17 10:22:24:
其实这种柔性链的优化没什么大的意义
在现实世界中
或在晶体中、或在人体内、或在溶液中……
这种柔性链极易转动
它们的旋转势垒太低，优化时候的势能面很平缓，优化比较困难，就算真的找到了势能面的某个谷底 ...

对于烷烃连来说,势能面上有很多接近global minimum的local minimum, 分子由于热运动会在不同的构象上占有一定的分别几率.但对于蛋白质一类的分子,由于稳定性需要,几十亿年的进化只选择了那些有一个明显global minimum的序列,使得蛋白结构经得起热运动的撞击.这时候,通过序列预测结构就变得十分有意义了.可惜上面遇到的所有问题全部存在.
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16楼2010-03-06 13:54:45
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qiangwxr

木虫 (小有名气)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
yjcmwgk(金币+10): 2010-03-07 21:29
谢谢大家对这个帖子的关注。时间也很长了，今天把剩下的悬赏金币都发放给前面回答问题的网友。

     我现在对这类的问题的处理方法是这样，大家看看是否有参考价值：

1. 先利用计算速度快的方法进行结构优化，因为要进行很多次的这样优化，以便比较找到全局能量最低构象。一般只能用分子力学或分子动力学。

2. 为了能够跳出局部能量最低构象，必须从不同初始结构出发开始优化。在MS里，能够系统生成不同构象作为初始结构的模块是Conformer Analysis（基于二面角变化）。Gaussian不太清楚。

3. 通过比较不同初始结构分别结构优化后的能量，可以得到一个“全局能量最低构象”。MS的Conformer Analysis模块可以很好的完成这一任务，通过工作表能方便的比较和使用所有结果。

4. 通过阅读一些帖子，似乎很多人都认为，采用不同的计算方法进行结构优化得到的最低构象通常会相同，但由于近似程度和计算精度不同，计算时间会差很多。当需要考察系统能量等参数时，可以先用精度较低的方法进行结构优化，再用高精度的方法重新优化一次，甚至有时候还需要再用精度非常好的方法和基组进行单点能量计算，这样得到的能量等参数会更可靠。按照这样的思路，我先用分子力学或动力学得到相对能量最低的构象，再用DMol3或Gaussian进行优化得到体系能量。

5. 我关注的分子大多是柔性链，分子链很容易转动，计算结果上表现为存在大量构象能相近的构象。由于分子力学、DMol3计算存在一定误差，能量相差3kcal/mol应该认为是无差别，就算有差别，在室温下由于分子动能也会在不同构象下自由转变。不过通过这种搜索思路，有时候能找到能量相差较大的构象（10kcal/mol以上），特别是考虑吸附后的体系，不同的吸附方式会造成较大差别。

6. 这个方法是否有效，关键在于通过比较一系列分子力学结构优化后的得到的“全局最低能量构象”的确是最低的，否则后面的计算就会建立在错误的基础之上。但好像也没有更好的方式了。只能希望分子力学的立场能变得越来越精确。
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17楼2010-03-07 18:33:42
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vigaryang

木虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
这个问题也困扰我很久了，因为我的分子也较大（70多个原子），而且没有其结晶结构数据。非常感谢你的经验分享，有几点想请教一下：
1、这个MS是指哪个软件的缩写呢？我接触较少，还不太清楚。
2、MS里面进行conform analysis时是怎样一种操作方式？是给定一个任意的初始构型，然后该软件就会自动地在该构型的基础上不断变换二面角以得到其它的构型么？
引用回帖:
Originally posted by qiangwxr at 2010-03-07 18:33:42:
谢谢大家对这个帖子的关注。时间也很长了，今天把剩下的悬赏金币都发放给前面回答问题的网友。

     我现在对这类的问题的处理方法是这样，大家看看是否有参考价值：

1. 先利用计算速度快的方法进行结构优化 ...

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18楼2010-03-08 21:17:46
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qiangwxr

木虫 (小有名气)
★ ★ ★
yjcmwgk(金币+3): 2010-03-09 12:49
MS是Materials Studio的缩写，刚刚推出了5.0版本。最好到相应版块下讨论（第一性原理下有一个子版块是Materials Studio），这里是Gaussian版块。
conform analysis是其中的一个模块，给出一个分子结构，通过设置，可以让所有或部分二面角按一定规律变化（有三种模式：系统网格式，每个二面角0-360取几个点；随机变化；玻尔兹曼变化），软件自带帮助很详细。
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19楼2010-03-09 09:00:31
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