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如何获得以及修改分子itp文件里面的电荷

2月前浏览1703

对于蛋白,使用pdb2gmx运行得到的每个原子的电荷,基本上是正确的,可以不用检查以及修改。但是对于小分子来说,根据力场的不同,生成itp的方法也不同,有些方法生成的原子电荷是错误的或者是加起来不是0或该分子所带的电荷总量。对于这种情况,我们就需要手动进行电荷的修改。在此之前,我们得计算出该分子的电荷。对于模拟刚性分子的情况,MK和CHELPG电荷都非常适合,不需要考虑其它原子电荷计算方法。然而,对于有多重构象的柔性分子,基于MK和CHELPG为代表的一般的拟合静电势电荷结果的缺点是对构象依赖性较大、单一构象下拟合的原子电荷不能体现原子的等价性以及被包埋的原子电荷拟合不准确。Kollman等人在J. Phys. Chem., 97, 10269 (1993)中提出的Restrained ElectroStatic Potential (RESP)电荷可以说是到目前为止最适合用于柔性小分子做分子模拟(包括动力学、构象分析、分子对接等)用的原子电荷,很大程度解决了MK/CHELPG电荷存在的前述问题。

那么如何获取RESP电荷呢,下面介绍方法。


一、 先用高斯计算ESP电荷

用GaussView打开生成top/itp的那个pdb文件,然后保存为mol2格式,再用GaussView打开mol2后,保存为gjf文件。(避免pdb文件里面有残基名会记录到gjf文件里面。)


化dmso分子结构

使用notepad打开dmso.gjf文件,修改里面基组以及保存目录,使用结构优化的基组先优化结构,对前三周期元素,基组就用6-311G**即可。如果体系里有第四周期及之后的原子,对它们就用SDD赝势和它标配的赝势基组即可。对于dmso我们使用下面的方法:


#p opt b3lyp/6-311G**

然后把chk输出目录里面关于win目录的设置删除,整理后的gjf文件格式如下:

使用高斯计算该分子,得到log文件

常用运行命令为:

g09  dmso.gjf
(linux系统) 计算完之后,在当前目录会生成一个log文件,下载到win系统,或者直接安装一个linux系统GaussView,直接打开。

GaussView打开dmso.log文件。此结构即为优化好的dmso分子,然后保存为dmso_resp.gjf,用于计算电荷。

对于计算ESP电荷,我们使用下面的方法:

#p HF/6-31G(d) Pop=MK Iop(6/33=2,6/41=10,6/42=17)
可以看出,优化使用B3LYP泛函,但拟合ESP电荷用的静电势应当在HF下计算,原因是此级别高估偶极矩,被认为可以等效体现溶剂效应。
整理后的gjf文件格式如下:

使用高斯计算该分子电荷,得到dmso_resp.log文件。

常用运行命令为:


g09  dmso_resp.gjf

(linux系统) 计算完之后,在当前目录会生成一个dmso_resp.log文件。


二、 使用Amber拟合RESP电荷

输入如下命令,拟合RESP电荷 

antechamber -i dmso_resp.log -fi gout -o dmso_resp.mol2 -fo mol2 -c resp -nc -1 -pf y
打开dmso_resp.mol2,所需要的电荷在MOL后面,如图所示:


三、 替换top/itp文件里面的电荷

打开dmso的top/itp文件,把上面dmso_resp.mol2的电荷一一填写进去(可以使用notepad的列复 制模式,批量替换)

替换前:


替换后:


四、 如果计算的是带电荷的离子,得先用GaussView设置体系的电荷量之后,再优化和拟合RESP电荷。



来源:模拟之家
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首次发布时间:2024-09-08
最近编辑:2月前
刘十三613
博士 分子动力学、GROMACS
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