Какая модель на эмпирических рассчетах сейчас наиболее полная и правильная?

вопросы строения молекул и квантовой химии
Ответить
chemigor
Сообщения: 563
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Какая модель на эмпирических рассчетах сейчас наиболее полная и правильная?

Сообщение chemigor » Вт ноя 03, 2020 3:45 pm

Добрый день,

имею незадачу - есть своя молмеханика, когда-то (в 90-е годы) нормально работавшая и натренированная на пролин и его производные (брал MM3 Элинджера и улучшал на экспериментальных данных). Нужно модель расширить на более-менее все современное, чтобы иметь предварительную оценку геометрии атомов в не сложных (до 100 атомов) молекулах, чтобы потом на основе этого начинать моделирование ЯМР спектров.

Сама вычислительная решалка есть, работает надежно. Так как есть свой LL-BFGS, на котором сходимость существенно лучше Ньютона-Рафсона, сомнений нет, что любую модель смогу обрабатывать. То есть нужен только набор параметров.

При беглом просмотре получается, что все более-менее пользуют или AMBER, или MMFF94, или MMFF94s. В последних нет тяжелых атомов.

Скажите, пожалуйста, какую модель правильно воткнуть?

Спасибо!

Аватара пользователя
Shorku
Сообщения: 1001
Зарегистрирован: Вт дек 13, 2011 2:17 pm

Re: Какая модель на эмпирических рассчетах сейчас наиболее полная и правильная?

Сообщение Shorku » Вт ноя 03, 2020 4:52 pm

Оптимизация до 100 атомов прекрасно запихивается и в DFT на персоналке, или интересует конформационный поиск? Или смысл, чтобы на лету считало?
Мы не любим успокоительные иллюзии и сказки на ночь.Мы любим газовые атаки и механические марши железных солдат.Однажды,когда после ежедневной предательской работы на этот мир вы ляжете в свои мягкие кроватки,мы пожелаем вам страшной ночи и атомной войны.

chemigor
Сообщения: 563
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Какая модель на эмпирических рассчетах сейчас наиболее полная и правильная?

Сообщение chemigor » Вт ноя 03, 2020 5:16 pm

Shorku писал(а):
Вт ноя 03, 2020 4:52 pm
Оптимизация до 100 атомов прекрасно запихивается и в DFT на персоналке, или интересует конформационный поиск? Или смысл, чтобы на лету считало?
Спасибо большое за ответ!

Да, именно на лету надо и надо несколько конформаций - молекула греется микровейвом и может находится в не самом холодном состоянии. Цель - примерно один расчет молекулы за 5 секунд на хорошей персоналке включая несколько конформаций (с GPU конечно). GPU - прикручу сам, опыт имеется очень большой, LL-BFGS и Баур-Штрассен для GPU самопально писанные и хорошо оптимизированные имеются. И надо чтоб Молмех всеядный был, включая лантаноиды, а может и актиноиды.

DFT конечно есть, но моделей под него нет (вернее пока еще не задумывался, пока в основном на ХФ гоняю), да и не правильно это, особенно если несколько конформаций считать - это уже сутки расчетов. Я же большую часть работы на молмех хочу переложить, и под конец только DFT прогнать.

Кстати о DFT... Скажите, пожалуйста, а есть ли понятное чтиво как ЯМР спектры из DFT получать, не осилил сам что-то найти.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 12027
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Какая модель на эмпирических рассчетах сейчас наиболее полная и правильная?

Сообщение Гесс » Ср ноя 04, 2020 12:00 am

Силовые поля:
UFF и Dreiding - все атомы. Для органики UFF намного хуже чем MMFF94
Который из AMBERов вы имеете в виду? Под вашу задачу звучит GAFF (General AMBER force field) но в нем очень немного атомов (C, N, O, H, S, P, F, Cl, Br, and I), например нет параметризованного кремния (под одну задачу с ГАФФом я параметризовал кремний сам но это было давно и не было опубликовано). Так или иначе я не помню ниодного амбера с полным набором элементов. Гафф считается лучше Мерка, впрочем не всегда и не везде.
MMFF94 ограничен C, H, N, O, F, Si, P, S, Cl, Br, and I. но для них дает очень приличные энергии конформеров
COMPASS и PCFF - содержат тяжелые металлы, я лично никогда не использовал, в какой форме там металлы незнаю (возможно поля заточены под адсорбцию на поверхность металла), вообщем можно посмотреть здесь http://www.chem.cmu.edu/courses/09-560/ ... tml#639162 и начать гуглить.

Полуэмпирика:
-Классическая:
PM6 и PM7 это практически лимит развития на сегодняшний день на мой взгляд. Содержат все атомы. По прежнему очень плохо даже для чистой органики.
NDDO-like полуэмпирика Лайкова. Список атомов ограничен, на органике показывает себя наравне с тайтбайндинговыми методами.
-Тайтбайндинг:
GFN2-xTB - все атомы. ИМХО лучше других соответствует поставленной задаче. Нерекомендую использовать электронную плотность для чего либо.
DFTB+ полный список "органического" сета Br-C-Ca-Cl-F-H-I-K-Mg-N-Na-O-P-S-Zn
Сразу говорю что для металлорганики ВСЕ вышеперечисленные методы будут лажать в вопросе энергии конформеров.
Для органики - тайтбандинговые модели, Лайков и MMFF94 имеют связь с реальностью.https://chemistry-europe.onlinelibrary. ... .201801063

Самое дешевое ДФТ:
B97-3c и PBE/def2-SVP

Касательно расчета ЯМР на ДФТ. Вопрос слишком общий чтобы я мог чтото ответить. Можно посмотреть мануалы Гауссиана https://gaussian.com/nmr/, Орки и QChema, там излагаются общие вещи. Впринципе это довольно черные ящики с екоторым разнообразием методологии типа CSGT vs GIAO vs IGAIM. По цене - немногим дороже синглпоинтов если без КССВ. С КССВ это очень дорого и мучительно. В ближайшую пятницу разработчики орки расскажут как это делается у них, https://orcaforum.kofo.mpg.de/viewtopic.php?f=8&t=6528 там думаю будет и общий курс.

chemigor
Сообщения: 563
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Какая модель на эмпирических рассчетах сейчас наиболее полная и правильная?

Сообщение chemigor » Ср ноя 04, 2020 1:36 am

Спасибо огромное Гесс!!!

Перевариваю...

Сразу глупый вопрос, вернее два.

Скажите, пожалуйста, Гафф в статье имеет ссылку на параметры поля http://amber.scripps.edu/antechamber но ссылка уже не действительна. Как я понимаю, можно стащить поле у бабеля, но я бы не хотел, да и не тривиально. Скажите, пожалуйста, а есть где параметры Гаффа?

Скажите, пожалуйста, почему люди не скрещивают например Гафф с UFF, то есть взять все от Гаффа для тех атомов, что есть у Гаффа и добавить все остальное от UFF? По идее для обычных молекул из подмножества Гаффа все должно работать идентично, а для молекул с лантаноидами уже как получится у UFF.

Про полуэмпирику - пока перевариваю, но, возможно вопросы задам еще.

Огромное спасибо, что помогаете!!!

Аватара пользователя
Shorku
Сообщения: 1001
Зарегистрирован: Вт дек 13, 2011 2:17 pm

Re: Какая модель на эмпирических рассчетах сейчас наиболее полная и правильная?

Сообщение Shorku » Ср ноя 04, 2020 1:29 pm

Кстати, в Орке именно GFN-xTB использовали для решения задачи топикстартера (конформационный поиск + счет ЯМР)
P.S. странно, что в мануале к версии 4.2.1 описания этого модуля (ANMR) уже нет, а в 4.1 есть.
P.P.S сам не пользовался, мимокрокодил
Мы не любим успокоительные иллюзии и сказки на ночь.Мы любим газовые атаки и механические марши железных солдат.Однажды,когда после ежедневной предательской работы на этот мир вы ляжете в свои мягкие кроватки,мы пожелаем вам страшной ночи и атомной войны.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 12027
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Какая модель на эмпирических рассчетах сейчас наиболее полная и правильная?

Сообщение Гесс » Пт ноя 06, 2020 1:52 am

chemigor писал(а):
Ср ноя 04, 2020 1:36 am
Скажите, пожалуйста, Гафф в статье имеет ссылку на параметры поля http://amber.scripps.edu/antechamber но ссылка уже не действительна. Как я понимаю, можно стащить поле у бабеля, но я бы не хотел, да и не тривиально. Скажите, пожалуйста, а есть где параметры Гаффа?
https://github.com/choderalab/ambermini ... m/gaff.dat

Если эта ссылка когда-либо умрет - гуглить по слову gaff.dat
chemigor писал(а):
Ср ноя 04, 2020 1:36 am
Скажите, пожалуйста, почему люди не скрещивают например Гафф с UFF, то есть взять все от Гаффа для тех атомов, что есть у Гаффа и добавить все остальное от UFF? По идее для обычных молекул из подмножества Гаффа все должно работать идентично, а для молекул с лантаноидами уже как получится у UFF.
Традиционная проблема скрещивания. Не, люди так конечно иногда от безисходности делают. Но всегда есть риск что в получившейся модели "атомов на пружинках" часть пружинок будет от безмена, а часть от будильника (и хорошо если не боевая пружина ПМ). То есть для HCNO органики все будет как у гафф, для теллуридов лантана - как у УФФ (кое как), а вот для тех случаев когда будут задействованы оба сета - хрен его знает.

chemigor
Сообщения: 563
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Какая модель на эмпирических рассчетах сейчас наиболее полная и правильная?

Сообщение chemigor » Вс ноя 08, 2020 4:08 pm

Огромное спасибо, Гесс и Shorku,

с Гаффом разобрался, встраиваю.

Про скрещивание понимаю доводы, но мои доводы полностью противоположны.

Пусть у нас есть функция (от типов атомов) и она должна быть достаточно гладкой. Если эта функция хорошо аппроксимируется на одной области аргументов (Гафф) и на другой (УФФ) то она должна хорошо аппроксимировать свои окрестности. Если это не так, а похоже оно и не так, то видимо и Гафф и УФФ просто тупо вписывали в самые распространенные молекулы из этого класса, чтобы хвалиться хорошими результатами на них и, из-за этого, граничные решения имеют сильную ошибку. Жалко, что оно так, будем пользовать то, что есть.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 12027
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Какая модель на эмпирических рассчетах сейчас наиболее полная и правильная?

Сообщение Гесс » Пн ноя 09, 2020 3:28 am

Ну да, все параметризовывали по конкретным молекулам и сетам. И силовые поля и полуэмпирику. Поэтому если атом в интересующей молекуле находится в "нетипичном" окружении то там и геометрия и энергия и все что угодно пойдет лесом. Что я имею ввиду? Ну например я сомневаюсь что какие то из этих систем параметризовались с учетом N-оксидов, изотиоцианатов, нитрозотио, сиднонов, молекул типа https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0 ... 0%B0%D0%BC и т.д. Касательно переходных металлов - я не уверен что GFN2-xTB способен корректно описать гептавалентный комплекс железо-вода-ЭДТА https://en.wikipedia.org/wiki/Ferric_EDTA, но я ну очень оптимистичен что более простые методы даже правильную геометрию не удержат (разве что она была изначально в обучающем сете, что не очень вероятно учитывая что гептакомплексов железа порядка 0.2% от всех его комплексов). И сделайте еще поправку на то - на чем эти модели параметризовывались - для PM6/PM7 например было затянуты огромные массивы эксперименталки сомнительной надежности (видел примеры кажется для комплексов молибдена и вольфрама), силовые константы GAFF параметризовывали на базе MP2 с малым базисом и т.д.

chemigor
Сообщения: 563
Зарегистрирован: Вс июн 21, 2015 5:29 pm
Контактная информация:

Re: Какая модель на эмпирических рассчетах сейчас наиболее полная и правильная?

Сообщение chemigor » Вт ноя 10, 2020 11:00 am

Огромное спасибо, Гесс за советы и комментарии!!! Гафф пробно встроил, вроде бы даже поехало. Возможно УФФ тоже на днях встрою, чтоб по крайней мере было.

Ответить

Вернуться в «квантовая химия и моделирование»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 5 гостей