Моделирование реакции соединения в gaussian

вопросы строения молекул и квантовой химии
Ответить
kirill1111
Сообщения: 9
Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm

Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение kirill1111 » Пн фев 13, 2023 5:37 pm

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.

dycost
Сообщения: 21
Зарегистрирован: Чт мар 29, 2012 1:15 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение dycost » Вт фев 14, 2023 2:39 pm

kirill1111 писал(а):
Пн фев 13, 2023 5:37 pm
Молекула гость удалялась из полости ЦД, однако максимум энергии не соответствует одному отрицательному собственному значению.
Т.е. мнимых частот несколько?
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.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13055
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение Гесс » Вт фев 14, 2023 10:02 pm

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.

Аватара пользователя
Ahha
Сообщения: 3766
Зарегистрирован: Чт сен 20, 2007 7:02 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение Ahha » Вт фев 14, 2023 10:43 pm

kirill1111 писал(а):
Пн фев 13, 2023 5:37 pm
Может у кого-то есть идеи как преодолеть эти трудности, или кто-то сталкивался с подобными проблемами?
Этот обзор вы читали? https://www.mdpi.com/1420-3049/27/12/3874/pdf
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.

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2021
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение amge » Чт фев 16, 2023 11:15 am

kirill1111 писал(а):
Пн фев 13, 2023 5:37 pm
Исследуемый комплекс имеет 200+ атомов (циклодекстрин и нимесулид), поэтому задача не очень простая.
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.

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.

kirill1111
Сообщения: 9
Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение kirill1111 » Пт фев 17, 2023 12:26 am

Ahha писал(а):
Вт фев 14, 2023 10:43 pm
kirill1111 писал(а):
Пн фев 13, 2023 5:37 pm
Может у кого-то есть идеи как преодолеть эти трудности, или кто-то сталкивался с подобными проблемами?
Этот обзор вы читали? https://www.mdpi.com/1420-3049/27/12/3874/pdf
Про ПС там вроде нет, но в целом можно получить представление, как такие комплексы считаются.
Спасибо. Обязательно прочитаю.

kirill1111
Сообщения: 9
Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение kirill1111 » Пт фев 17, 2023 12:34 am

Гесс писал(а):
Вт фев 14, 2023 10:02 pm
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".
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.
Гесс писал(а):
Вт фев 14, 2023 10:02 pm
Вцелом потребность тут ДФТ для меня неочевидна. Весьма возможно достаточная точность может быть получена уже на форсфилдах.
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.

kirill1111
Сообщения: 9
Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение kirill1111 » Пт фев 17, 2023 12:36 am

amge писал(а):
Чт фев 16, 2023 11:15 am
Да, система великовата. Поэтому, мне кажется, разумно сначала посмотреть ее каким-нибудь быстрым методом.
Потом, когда (и если) разумное ПС будет найдено, можно пытаться оптимизировать его на DFT-уровне.
Спасибо за совет, я таким образом и делаю, правда в PM3. Попробую методы, которые Вы предложили.

kirill1111
Сообщения: 9
Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение kirill1111 » Пт фев 17, 2023 12:53 am

dycost писал(а):
Вт фев 14, 2023 2:39 pm
Т.е. мнимых частот несколько?
Тогда можно визуализировать их, посмотреть какая соответствует координате реакции и запустить оптимизацию TS по этой моде.
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.
dycost писал(а):
Вт фев 14, 2023 2:39 pm
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.
Большое спасибо. Там действительно по идее только нековалентные взаимодействия. Прикрепляю файлы.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Аватара пользователя
Ahha
Сообщения: 3766
Зарегистрирован: Чт сен 20, 2007 7:02 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение Ahha » Пт фев 17, 2023 3:20 am

kirill1111 писал(а):
Пт фев 17, 2023 12:26 am
Спасибо. Обязательно прочитаю.
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.

kirill1111
Сообщения: 9
Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение kirill1111 » Пт фев 17, 2023 2:47 pm

Ahha писал(а):
Пт фев 17, 2023 3:20 am
kirill1111 писал(а):
Пт фев 17, 2023 12:26 am
Спасибо. Обязательно прочитаю.
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.
Термодинамический анализ процесса уже провел, хочется продвинуться дальше.

Аватара пользователя
Ahha
Сообщения: 3766
Зарегистрирован: Чт сен 20, 2007 7:02 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение Ahha » Сб фев 18, 2023 5:06 am

kirill1111 писал(а):
Пт фев 17, 2023 12:53 am
Попробовал посчитать их через freq и визуализировать по вашему совету. Там вроде есть что-то похожее на нужную моду
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. :)

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.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13055
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение Гесс » Сб фев 18, 2023 10:56 am

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.

dycost
Сообщения: 21
Зарегистрирован: Чт мар 29, 2012 1:15 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение dycost » Вс фев 19, 2023 3:21 pm

kirill1111 писал(а):
Пт фев 17, 2023 12:53 am
Большое спасибо. Там действительно по идее только нековалентные взаимодействия. Прикрепляю файлы.
Траекторию посчитал в XTB2, реагент и продукт предоптимизированы на этом же уровне.
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.

Аватара пользователя
Ahha
Сообщения: 3766
Зарегистрирован: Чт сен 20, 2007 7:02 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение Ahha » Вс фев 19, 2023 3:38 pm

dycost писал(а):
Вс фев 19, 2023 3:21 pm
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...
Ну собственно, что и требовалось доказать. От себя добавлю еще пару соображений (без расчета, "по памяти"):
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.

kirill1111
Сообщения: 9
Зарегистрирован: Пн фев 13, 2023 4:52 pm

Re: Моделирование реакции соединения в gaussian

Сообщение kirill1111 » Вс фев 19, 2023 7:22 pm

Всем большое спасибо за помощь.

Ответить

Вернуться в «квантовая химия и моделирование»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 12 гостей