1 / 31

Wykład 3 Empiryczne pola siłowe, czyli co robić gdy chemia kwantowa jest za droga

Wykład 3 Empiryczne pola siłowe, czyli co robić gdy chemia kwantowa jest za droga. Hiperpowierzchnia energii potencjalnej cząsteczki. Energia potencjalna cząsteczki w funkcji położeń jąder atomowych. Charakterystyka metod chemii kwantowej. Zalety:

sheena
Download Presentation

Wykład 3 Empiryczne pola siłowe, czyli co robić gdy chemia kwantowa jest za droga

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Wykład 3Empiryczne pola siłowe, czyli co robić gdy chemia kwantowa jest za droga

  2. Hiperpowierzchnia energii potencjalnej cząsteczki Energia potencjalna cząsteczki w funkcji położeń jąder atomowych

  3. Charakterystyka metod chemii kwantowej Zalety: • Możliwość badania zarówno reakcji chemicznych jak i przemian konformacyjnych • Uniwersalność • Wysoka wiarygodność wyników • Wady: • Energia jest niejawną funkcją współrzędnych • Wysoki lub bardzo wysoki koszt obliczeń

  4. Empiryczne pola siłowe: przybliżone analityczne wyrażenia na energię potencjalną cząsteczki (cząsteczek) poprzez wielkości geometryczne wraz z odpowiednimi parametrami. Cząsteczka jest traktowana jako układ kulek połączonych sprężynkami.

  5. Charakterystyka empirycznych pól siłowych • Zalety: • Energia jest jawną funkcją współrzędnych • Niski koszt obliczania energii • Wady: • Umożliwiają badanie jedynie przemian konformacyjnych • Mogą być stosowane tylko w klasie związków na które je sparametryzowano (nieprzenaszalność) • Niska wiarygodność obliczonych energii

  6. Zastosowania empirycznych pól siłowych: • Mechanika molekularna (znajdowanie stabilnych konformacji) • Dynamika molekularna (badanie ewolucji czasowej cząsteczki lub układu cząsteczek)

  7. Wybór zmiennych • Współrzędne kartezjańskie • pola MM Allingera (węglowodory, alkohole, estry) • AMBER (biomolekuły) • CHARMM (biomolekuły) • CFF (biomolekuły) • XPLOR (udokładnianie struktur krystalograficznych) • Kąty dwuścienne • ECEPP (peptydy i białka)

  8. Wyrażenie na energię konformacyjną w empirycznych polach siłowych

  9. Podział energii oddziaływań w mechanice molekularnej ze względu na topologiczną odległość atomów Oddziaływania 1,4-niewiążące Eel+Enb Oddziaływania wiążące tylko Es Oddziaływania torsyjne Etor tylko Eb Oddziaływania 1,5-niewiążące Eel+EVdW

  10. Energia odkształcenia wiązania Es(d) d d0 d

  11. Typowe wartości stałych d0 i kd

  12. Porównanie krzywej energii potencjalnej cząsteczki wodoru z krzywą odpowiadającą energii odkształcenia wiązania H-A w mechanice molekularnej

  13. Potencjały które uwzględniają asymetrię krzywych energii wiązań potencjał anharmoniczny potencjał Morse’a Potencjał harmoniczny Potencjał anharmoniczny Potencjał Morse’a E [kcal/mol] d [A]

  14. Energia odkształcenia kąta walencyjnego Eb(q) q kq q0 q

  15. Typowe wartości stałych q0 i kq

  16. Podstawowe typy potencjałów torsyjnych Pojedyncze wiązanie pomiędzy atomami węgla lub węgla sp3 i azotu sp3. Przykład: ugrupowanie C-C-C-C 60 50 40 30 20 10 0 Wiązania podwójne lub częściowo podwójne. Przykład: ugrupowanie C-C=C-C Etor [kcal/mol] Wiązanie pojedyncze między atomami elektroujemnymi. Przykład: ugrupowanie C-S-S-C kąt obrotu [stopnie]

  17. Potencjały “niewłaściwych” kątów torsyjnych t B X A X

  18. Potencjał niewiążący Lennarda-Jonesa (6-12) Enb [kcal/mol] -e r0 s r [A]

  19. Przykładowe parametry ei i r0i

  20. Inne potencjały niewiążące Potencjał Buckinghama Potencjał 10-12 używany w niektórych polach siłowych do opisu wiązań wodorowych

  21. Źródła parametrów empirycznych pól siłowych

  22. Uwzględnienie rozpuszczalnika • Modele dyskretne wody • TIP3P • TIP4P • TIP5P • SPC • Modele ciągłe wody • modele powierzchni dostępnej dla rozpuszczalnika • modele powierzchni molekularnej • uogólniony model Borna • model PCM).

  23. 0.00 e O 0.15 Å H H M 0.520 e -1.040 e -0.834 e O 0.9572 Å H H 104.52o 0.417 e Model TIP3P Model TIP4P sO=3.1535 Å eO=0.1550 kcal/mol sO=3.1507 Å eO=0.1521 kcal/mol

  24. Model powierzchni dostępnej dla rozpuszczalnika (SASA; solvent-accessible surface area) si energia swobodna solwatacji atomu i na jednostkę powierzchni, Ai powierzchnia atomu i dostępna dla rozpuszczalnika

  25. Vila et al., Proteins: Structure, Function, and Genetics, 1991, 10, 199-218.

  26. Porównanie konformacji [Met5]enkefaliny uzyskanej przy pomocy pola siłowego ECEPP/3 w próżni i w wodzie Próżnia Woda (model SRFOPT)

  27. Model powierzchni molekularnej (molecular surface area) s napięcie powierzchniowe rozpuszczalnika A powierzchnia molekularna

  28. Uogólniony model Borna i powierzchni molekularnej (GBSA; Generalized Born Surface Area model)

More Related