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原理:高斯根据计算所产生的每个原子周围的静电势进行拟合,在高斯输出文件log文件里有ESP电荷,但是ESP电荷做的不够好,如对于-CH3基团,一般认为三个H所带电荷相同,在ESP电荷里略有不同,RESP做出来后三个H所带电荷相同。需注意的是,对于同一个原子,RESP电荷与ESP电荷应相差不大,如同一个H原子,高斯计算出ESP电荷是0.05,做出的该H的RESP电荷如果是0.5,那就可能哪里出问题了,总之,ESP电荷可作为参考。
【计算方法】:
第一步:用高斯计算esp电荷
算resp的结构应该是优化之后的结构.基于此,有两种办法:
第1种:
优化和resp计算分开计算,先优化结构,再做resp计算。优化可以用B3LYP或者别的泛函,但拟合RESP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。
第2种:
优化和resp同时做,这时泛函必须选HF,原因就是resp这一步必须采用HF.
做resp的关键词有g03和g09两个版本:
g03版:
iop(6/33=2,6/42=10,6/41=10) pop=mk
每一个iop概念,查手册。
例子:
#p opt hf/6-31+g(d) iop(6/33=2,6/42=10,6/41=10) pop=mk
g09版:
iop(6/33=2,6/42=6,6/50=1) pop=mk
例子:
#p opt hf/6-31+g(d) iop(6/33=2,6/42=6,6/50=1) pop=mk
算完之后,可以在log文件里搜索【ESP】关键词,可以看到esp电荷,如下:
第二步:做RESP电荷
此处方法,用到antechamber程序,所以需先加载好antechamber路径,因为antechamber在amber软件包里有,所以可以单独加载amber路径,也可以单独加载antechamber路径,
加载amber软件,例:
export PATH=$PATH:/share/apps/amber9.exe
export AMBERHOME=/share/apps/amber9
单独加载antechamber程序路径,例:
export PATH=/opt/antechamber-1.27/exe:$PATH
export ACHOME=/opt/antechamber-1.27/
到此,可以采用antechamber进行拟合resp电荷。
拟合resp电荷有两种办法:
第一种:
antechamber -i LIG.log -fi gout -o LIG.ac -fo ac -nc -1 -pf y
respgen -i LIG.ac -o test1 -f resp1
respgen -i LIG.ac -o test2 -f resp2
espgen -i LIG.log -o LIG.esp
resp -O -i test1 -e LIG.esp -o LIG.resp1out -t qout_stage1
resp -O -i test2 -e LIG.esp -o LIG.resp2out -q qout_stage1 -t qout_stage2
解释:
-i 指定输入文件
-fi 指定输入文件类型
-o 指定输出文件
-fo 指定输出文件类型
-nc 指定体系所带总电量,此处为-1(如果没有-nc这一命令,则默认体系呈中性)
-pf y 不产生中间文件 (此命令可以不加,只是这样会产生一系列中间文件)
做好的resp电荷存储在 qout_stage2 文件中, 该文件长这样:
此文件中,只有原子电荷信息。同时存有resp电荷信息的是 LIG.resp2out 文件,如下:
q(opt)一列即所需resp电荷,与qout_stage2保持一致。
该拟合相当于拟合了两次,第一次拟合得到LIG.resp1out文件,该文件中q(opt)一列电荷与qout_stage1文件中保持一致。第二次拟合得到LIG.resp2out文件,在LIG.resp2out中q(init)一列即LIG.resp1out中q(opt)一列。
第二种:
antechamber -i LIG.log -fi gout -o LIG.mol2-fo mol2 -c resp -nc -1 -pf y
所产生的resp电荷存储在mol2文件中:
上图中最后一列即resp电荷。
解释:
-c resp 指定拟合原子电荷的方法,此处为采用resp方法。
在上述拟合resp电荷过程中,可能会出现如下一些信息,这都不是错误信息,属于正常:
Info: Bond types are assigned for valencestate 11 with penalty of 1
Info: the number of the ESP exceeds the MAXESP(20000),extendthe size and reallocate the memory automatically
第二种info,是因为在高斯com文件中设置iop时,采用格点数太大,出现此类信息为正常,高斯官方回复:It is just for information. The program reallocates memory itself.
那么,什么时候需要自己算resp电荷呢?
在自己的以往工作中遇到需要算resp电荷的情况是:在用amber跑生物体系动力学时,最初建力场时,关于配体有机小分子的电荷,如果所研究的电荷转移能量转移等有涉及配体分子,则此时配体分子的电荷需要跑resp电荷。当然可以采用bcc电荷,但是一般认为resp比bcc更准确。
采用bcc电荷方法:
antechamber -i LIG.pdb -fi pdb -o LIG.mol2-fo mol2 -c bcc -nc -1 -pf y
解释:
-c bcc 指定拟合原子电荷的方法,此处为采用bcc方法。
完!
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