Моделирование реакции соединения в gaussian
-
- Сообщения: 9
- Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm
Моделирование реакции соединения в gaussian
Здравствуйте! Возникла необходимость в моделировании реакции образования соединения включения в Gaussian16. Исследуемый комплекс имеет 200+ атомов (циклодекстрин и нимесулид), поэтому задача не очень простая. Мной были испробованы следующие способы поиска переходного состояния этой реакции:
1) В методе QST2 не сходятся начальные 100 итераций (ошибка линк 101 "new curvilinear step not converged") как бы я не располагал друг относительно друга эти две молекулы в Gauss View для получения части исходного файла, соответствующей реагентам. Попытки "выдернуть" нимесулид из полости ЦД и использовать полученную систему после оптимизации в качестве реагентов также результата не дали.
2) Для использования метода TS необходимо получить близкую к переходному состоянию конфигурацию, имеющую 1 отрицательное собственное значение в гессиане, что также не просто. Проводился конформационный анализ системы с помощью ключевого слова Scan. Молекула гость удалялась из полости ЦД, однако максимум энергии не соответствует одному отрицательному собственному значению. При этом провести мягкое сканирование не получается из-за невозможности фиксировать расстояние именно между центрами масс молекул. При попытках фиксировать что-то похожее (например расстояние между атомами, которое использовалось для грубого сканирования, или какие-либо углы) оптимизация приводит к ошибке линка 502 и разрыву связей в молекулах.
Может у кого-то есть идеи как преодолеть эти трудности, или кто-то сталкивался с подобными проблемами? Заранее спасибо.
1) В методе QST2 не сходятся начальные 100 итераций (ошибка линк 101 "new curvilinear step not converged") как бы я не располагал друг относительно друга эти две молекулы в Gauss View для получения части исходного файла, соответствующей реагентам. Попытки "выдернуть" нимесулид из полости ЦД и использовать полученную систему после оптимизации в качестве реагентов также результата не дали.
2) Для использования метода TS необходимо получить близкую к переходному состоянию конфигурацию, имеющую 1 отрицательное собственное значение в гессиане, что также не просто. Проводился конформационный анализ системы с помощью ключевого слова Scan. Молекула гость удалялась из полости ЦД, однако максимум энергии не соответствует одному отрицательному собственному значению. При этом провести мягкое сканирование не получается из-за невозможности фиксировать расстояние именно между центрами масс молекул. При попытках фиксировать что-то похожее (например расстояние между атомами, которое использовалось для грубого сканирования, или какие-либо углы) оптимизация приводит к ошибке линка 502 и разрыву связей в молекулах.
Может у кого-то есть идеи как преодолеть эти трудности, или кто-то сталкивался с подобными проблемами? Заранее спасибо.
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Т.е. мнимых частот несколько?kirill1111 писал(а): ↑Пн фев 13, 2023 5:37 pmМолекула гость удалялась из полости ЦД, однако максимум энергии не соответствует одному отрицательному собственному значению.
Тогда можно визуализировать их, посмотреть какая соответствует координате реакции и запустить оптимизацию TS по этой моде.
Я так понимаю, там чисто нековалентные взаимодействия?
Если да, то могу помочь получить начальное приближение к TS в XTB. Если скинете XYZ для продуктов и реагентов.
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Если я правильно понял (и кажется совпадает с тем как это понял dycost) - у вас нет образования-разрыва новых связей а скорее запихивание чего то "через дырку". Боюсь настоящего ПС найти не получится вприниципе (я бы даже не пытался), можно пытаться через релаксированные сканы "таща" один хвост "гостя" к какому то атому хоста на противоположной стороне хоста. Или, если оно больше похоже на ротаксан - задать думмиатом и зафиксировать его положение относительно ряда атомов хоста, а потом положение гостя задавать через этот думми и сокращать эту координату.
Вцелом потребность тут ДФТ для меня неочевидна. Весьма возможно достаточная точность может быть получена уже на форсфилдах.
Вцелом потребность тут ДФТ для меня неочевидна. Весьма возможно достаточная точность может быть получена уже на форсфилдах.
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Этот обзор вы читали? https://www.mdpi.com/1420-3049/27/12/3874/pdfkirill1111 писал(а): ↑Пн фев 13, 2023 5:37 pmМожет у кого-то есть идеи как преодолеть эти трудности, или кто-то сталкивался с подобными проблемами?
Про ПС там вроде нет, но в целом можно получить представление, как такие комплексы считаются.
Когда начинает изменять память, практики заводят записную книжку, а романтики садятся писать мемуары.
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Да, система великовата. Поэтому, мне кажется, разумно сначала посмотреть ее каким-нибудь быстрым методом. В качестве таковых можно рассматривать молекулярную механику, полуэмпирику типа АМ1, РМ6, РМ7, tight-binding xTB-GFN2 (тоже своего рода полуэмпирика, в xtb), всякие DFT-3c методы из орки.kirill1111 писал(а): ↑Пн фев 13, 2023 5:37 pmИсследуемый комплекс имеет 200+ атомов (циклодекстрин и нимесулид), поэтому задача не очень простая.
Я бы выбрал xTB-GFN2, поскольку, во первых, он хорошо описывает нековалентные (в частности, дисперсионные) взаимодействия, играющие решающую роль в образовании комплексов типа "гость-хозяин", и, во-вторых, в xtb есть продвинутые методы получения пути реакции и переходного состояния (с опцией --path или по алгоритму GSM). Если есть специально параметризованное под такого рода объекты силовое поле, то можно ММ. Полуэмпирика a la MOPAC, по-моему, не очень подойдет, т.к. она неважно воспроизводит дисперсию (если специально не парамеризована).
Потом, когда (и если) разумное ПС будет найдено, можно пытаться оптимизировать его на DFT-уровне.
-
- Сообщения: 9
- Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Спасибо. Обязательно прочитаю.Ahha писал(а): ↑Вт фев 14, 2023 10:43 pmЭтот обзор вы читали? https://www.mdpi.com/1420-3049/27/12/3874/pdfkirill1111 писал(а): ↑Пн фев 13, 2023 5:37 pmМожет у кого-то есть идеи как преодолеть эти трудности, или кто-то сталкивался с подобными проблемами?
Про ПС там вроде нет, но в целом можно получить представление, как такие комплексы считаются.
-
- Сообщения: 9
- Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Действительно, по идее должен происходить захват гостя молекулой ЦД, но в самой полости нимесулид должен удерживаться нековалентными связями, которые, получается, как раз образуются в ходе моделируемого процесса.
Спасибо, почитаю про другие методы расчета. На данный момент в ДФТ я считаю только конечные этапы. Весь поиск чего-то похожего на ПС производился в PM3.
Последний раз редактировалось kirill1111 Пт фев 17, 2023 12:54 am, всего редактировалось 1 раз.
-
- Сообщения: 9
- Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Спасибо за совет, я таким образом и делаю, правда в PM3. Попробую методы, которые Вы предложили.
-
- Сообщения: 9
- Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Да. Их несколько. Попробовал посчитать их через freq и визуализировать по вашему совету. Там вроде есть что-то похожее на нужную моду, но не понятно как запустить по ней оптимизацию.
Большое спасибо. Там действительно по идее только нековалентные взаимодействия. Прикрепляю файлы.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Скажите, если не секрет, конечно: Зачем вам понадобилось считать именно кинетику этого процесса? Обычно в случае циклодекстринов обращают внимание на термодинамику, что и демонстрирует таблица из обзора, который я вам рекомендовал.
Когда начинает изменять память, практики заводят записную книжку, а романтики садятся писать мемуары.
-
- Сообщения: 9
- Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Термодинамический анализ процесса уже провел, хочется продвинуться дальше.
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Не могли бы вы показать лог расчета частот? Во-первых, я тоже хочу визуализировать ваши моды, во-вторых "меня терзают смутные сомнения"©, хочу убедиться в их беспочвенности.kirill1111 писал(а): ↑Пт фев 17, 2023 12:53 amПопробовал посчитать их через freq и визуализировать по вашему совету. Там вроде есть что-то похожее на нужную моду
Вообще, ничего конфиденциального в таком логе содержаться не должно, но если сомневаетесь - пришлите в личку.
Когда начинает изменять память, практики заводят записную книжку, а романтики садятся писать мемуары.
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Реакция в растворе? Водном? Там специфичная сольватация будет оказывать огромное влияние на конформации и любую динамику циклодекстрина. Я с еще большей убежденностью чем в прошлый раз утверждаю что поиск переходных состояний на ДФТ здесь ни к чему и даже если некое переходное состояние будет найдено - его связь с реальностью в растворе будет случайной.
Если использование ДФТ это некое обязательное условие данное нам свыше, то можно попробовать МД с большим количеством воды и ONIOMом , а если плюс компьютерных ресурсов прям вообще дофига - метадинамику на ДФТ опять же с многочисленными молекулами растворителя.
Если использование ДФТ это некое обязательное условие данное нам свыше, то можно попробовать МД с большим количеством воды и ONIOMом , а если плюс компьютерных ресурсов прям вообще дофига - метадинамику на ДФТ опять же с многочисленными молекулами растворителя.
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Траекторию посчитал в XTB2, реагент и продукт предоптимизированы на этом же уровне.kirill1111 писал(а): ↑Пт фев 17, 2023 12:53 amБольшое спасибо. Там действительно по идее только нековалентные взаимодействия. Прикрепляю файлы.
Для высшей точки траектории все мнимые колебательные моды прикреплены, но ни одна из них не соответствует движению по предполагаемой координате реакции (сам гессиан весит много, не прикрепляю).
Там несколько проблемы на мой взгляд
1) Как правильно заметил Гесс, здесь нужен учет специфической сольватации, из-за ее отсутствия энергия сильно завышена, т.к. приходиться тратиться на разрыв внутримолекулярных водородных связей, часть которых были бы заняты молекулами сольвента
2) Траектория представляет собой не единый элементарный акт движения от предреакционного комплекса к продукту через TS, а множество мини-актов, обусловленных разрывом/образование водородных связей, поворотами функциональных групп и прочих достаточно легко протекающих процессов. Получить их все стандартными методами поиска TS это задача неподъемная даже для одного набора предреакционный комплекс-продукт, не учитывая всевозможные конформеры...
Т.ч. если сильно нужна кинетика, то кроме вышеупомянутой метадинамики я затрудняюсь сказать как можно получить сколь-нибудь адекватных результаты. Кстати по поводу ресурсов, если уйти от ДФТ, но не сильно их много и потребуется. У меня на 4 ядрах синглпойтн в XTB2 ~6 секунд занимал для этого комплекса. Если добавить явный растворитель, время возрастет, но не думаю что критично. Можно кстати и ONIOM, комплекс в XTB2, растворитель в молмехе, тогда ресурсопотребление почти не изменится.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Ну собственно, что и требовалось доказать. От себя добавлю еще пару соображений (без расчета, "по памяти"):dycost писал(а): ↑Вс фев 19, 2023 3:21 pm1) Как правильно заметил Гесс, здесь нужен учет специфической сольватации, из-за ее отсутствия энергия сильно завышена, т.к. приходиться тратиться на разрыв внутримолекулярных водородных связей, часть которых были бы заняты молекулами сольвента
2) Траектория представляет собой не единый элементарный акт движения от предреакционного комплекса к продукту через TS, а множество мини-актов, обусловленных разрывом/образование водородных связей, поворотами функциональных групп и прочих достаточно легко протекающих процессов. Получить их все стандартными методами поиска TS это задача неподъемная даже для одного набора предреакционный комплекс-продукт, не учитывая всевозможные конформеры...
а) нимесулид, насколько я понял, в воде почти нерастворим, т.е. речь скорее всего должна идти о чем-то неводном, типа ДМСО, например, или о каких-то относительно сложных смесях растворителей.
б) принято считать, что циклодекстрины имеют гидрофобную полость, играющую как раз ключевую роль в связывании "гостя". Т.е. обратно нужен очень хороший учет сольватации, и насколько это будет работать в том же ДМСО - навскидку Х3.
Всё вышесказанное и побудило меня поинтересоваться несколько дней назад, с чего вдруг человеку понадобилось это ПС. Если оно каким-то образом и будет получено, заинтересует оно только получателя (ПМСМ). No offence.
Когда начинает изменять память, практики заводят записную книжку, а романтики садятся писать мемуары.
-
- Сообщения: 9
- Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm
Re: Моделирование реакции соединения в gaussian
Всем большое спасибо за помощь.
Кто сейчас на конференции
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 40 гостей