Optimización de la geometría

Mecánica Molecular y Campos de Fuerza

Avogadro viene equipado con múltiples campos de fuerza diferentes. A continuación, encontrará información general sobre los campos de fuerza para ayudarlo a seleccionar el mejor método de optimización.

UFF

UFF (Campo de fuerza universal) es capaz de reproducir la característica más estructural en la tabla periódica. Este campo de fuerza puede optimizar la geometría de todos los elementos, y funciona bien con materiales inorgánicos y materiales organometálicos.

MMFF94 (s)

MMFF94 y MMFF94s (diseñados por Merck), son particularmente buenos con los compuestos orgánicos. MMFF94 ha sido parametrizado específicamente para alcanos, alquenos, alcoholes, fenoles, éteres, aldehídos, cetonas, cetales, acetales, hemicetales, hemiacetales, amidas, análogos de péptidos, ureas, imidas, ácidos carboxílicos, ésteres, aniones de carboxilato, cationes de amonio, Tioles, mercaptanos, disulfuros, haluros (cloruros y fluoruros), iminas, cationes de iminio, N-óxidos de amina, hidroxilaminas, ácidos hidroxámicos, amidinas, guanidinas, cationes de amidinio, cationes de guanidinio, cationes de imidazolium, hidrocarburos aromáticos y compuestos heteroaromáticos.

MMFF94 y MMFF94s usan la misma forma funcional para calcular la energía potencial. Solo difieren en los parámetros de flexión Torsión y Fuera del plano utilizados. La 's' en MMFF94s significa estática y este conjunto de parámetros es más adecuado para tareas donde la salida es estática.

Estos campos de fuerza también agregan cargas electrostáticas y enlaces de hidrógeno (que se muestran a continuación).

GARFIO

GAFF (Campo de fuerza AMBER general) se utiliza a menudo para optimizar las geometrías de las drogas. ÁMBAR (Construcción de modelos asistida con refinamiento de energía) es un campo de fuerza de proteínas común.

GAFF ha sido parametrizado específicamente para moléculas orgánicas hechas de C, N, O, H, S, P, F, Cl, Br y I.

Búsqueda de conformadores

Cómo buscar conformaciones de baja energía.

Comience con su molécula de interés.

Optimizar la geometría.

Antes de encontrar un conformador de baja energía, debemos asegurarnos de que la geometría actual sea al menos una geometría casi óptima. Realice una "Optimización de la geometría" para una limpieza rápida.

Ahora querremos cambiar el campo de fuerza y ​​/ o el número de pasos de optimización.

Cambiar las opciones de campo de fuerza.

Es posible que desee cambiar el campo de fuerza utilizado. MMFF94 es un buen valor por defecto para las moléculas orgánicas. Si la molécula contiene metales o es inusual, UFF es una mejor opción. A continuación, cambie el número de pasos de optimización de geometría: para cada conformador probado, se optimizará. Cambie a un número pequeño como 20 o 50 para una limpieza rápida para evitar el choque de átomos cuando se giran los enlaces.

Establecer las opciones de búsqueda de conformer.

Elige un método de búsqueda y comienza la búsqueda.

1) Elija un método de búsqueda. Las búsquedas sistemáticas son exhaustivas, pero siempre encontrarán el mínimo global. Se prefieren una búsqueda de rotor ponderado o una búsqueda de algoritmo genético. 2) Si elige una búsqueda ponderada, establezca el número de conformadores a probar (por ejemplo, 200). 3) Si selecciona la búsqueda del algoritmo genético, configure las opciones, incluido el método de calificación de energía. 4) Haga clic en "Aceptar" para iniciar la búsqueda.

Restricciones y optimizaciones

Avogadro permite la optimización de un objeto, con respecto a una variable (s). A continuación se muestra un ejemplo de cómo se pueden aplicar restricciones al optimizar una molécula.

Restricciones

Se pueden aplicar restricciones para corregir o ignorar una selección específica de átomos en una molécula, así como para fijar distancias y ángulos. Para obtener información adicional, revise las secciones de este manual de la "Herramienta de optimización automática" y "El menú de extensiones".

Ejemplo

Digamos que tenemos un dieno, que queremos arreglar en una conformación cisoide antes de optimizar la geometría del resto de la molécula (el ejemplo se muestra a continuación). Después de dibujar su molécula, verifique el tipo de visualización de la etiqueta y haga clic en la llave a la derecha del nombre. Seleccione la forma de etiqueta "Número atómico" y cierre el cuadro de diálogo.

Esto etiquetará todos los índices del átomo.

Antes de que podamos aplicar la restricción, deberemos determinar la distancia entre los átomos 3 y 6. Siguiendo el procedimiento que se muestra a continuación, seleccione la herramienta de medición y luego elija los dos átomos a los que desea aplicar una restricción. Esto generará una distancia en angstroms en la parte inferior de la pantalla.

Desde aquí, vaya al menú "Extensiones", y en "Mecánica Molecular", seleccione "Restricciones ...". Luego elija "Distancia", como el tipo de restricción, ingrese la longitud (3.092 Å) y los índices atómicos. Seleccione "Agregar" y luego haga clic en "Aceptar" para agregar la restricción y cerrar el cuadro de diálogo.

Optimizaciones

Las optimizaciones se pueden aplicar para evitar la restricción. Para obtener más información sobre los campos de fuerza, consulte la sección "Mecánica molecular y campos de fuerza" de este manual.

Ejemplo cont.

Ahora (después de la adición de la restricción), Avogadro mantendrá selectivamente la conformación de la cisoide mientras ajusta simultáneamente los parámetros de los otros átomos en la molécula.