利用分子静电势计算分子间静电相互作用能

发布时间：2023-08-03 19:57

　　分子间相互作用能的计算是催化、材料、药物设计、生物过程等研究中的一个重要环节。静电相互作用能是其中的主要部分。当前生物大分子静电相互作用能的计算多是在经典的分子力学框架下进行,也就是利用库仑定律,依赖于参与作用的两个原子的点电荷。而原子电荷是电子云空间分布的近似表达,其中包含有很大的近似,因而会引入误差。为此,将原子电荷回归于空间分布的方法,在理论上被认为可以改进静电相互作用能的计算,诸如极化电荷方法等。本文以蛋白质的分子静电势代替原子电荷,比较两者的计算结果差别。本文主要研究内容如下:(1)在HF方法与B3LYP方法下比较分子静电势及静电相互作用能。将静电主导的水二聚体、色散主导的苯二聚体以及混合型的乙炔二聚体作为研究对象,在两种方法下计算得到的结果差距很小。计算基组相同的前提下,两种方法计算得到的分子静电势局部和整体差异很小。因此,使用HF方法来计算蛋白质-配体复合物的静电势及静电能。(2)合理基组的选择。为了从6-311++G**系列、cc-pVnZ系列中选出合理基组来计算蛋白质静电势,选出一段肽链作为测试蛋白质,分别在HF/6-311G**、HF/6-311++G**、HF/6...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 从头算法
        1.1.1 精确度和线性缩放
        1.1.2 计算方法
        1.1.3 Hartree–Fock方法
        1.1.4 Hartree-Fock算法-近似
        1.1.5 轨道的变分优化
        1.1.6 数学表达式
    1.2 密度泛函理论
        1.2.1 方法概述
        1.2.2 相对论密度泛函理论(显函数形式)
        1.2.3 近似值(交换相关泛函)
        1.2.4 Hohenberg-Kohn定理
        1.2.5 杂化泛函-B3LYP方法
    1.3 分子力场下的静电相互作用能
        1.3.1 静电相互作用能-电荷和偶极子
        1.3.2 静电相互作用能-多极化和极化率
    1.4 基组
        1.4.1 基组概述
        1.4.2 基组的分类
2 HF方法和B3LYP方法下比较分子静电势及静电能
    2.1 引言
    2.2 计算过程与方法
        2.2.1 分子静电势的计算
        2.2.2 分子的原子电荷的计算
        2.2.3 分子静电能计算
    2.3 结果分析与比较
    2.4 本章小结
3 HF方法下选择合理基组计算生物大分子静电势
    3.1 引言
    3.2 研究过程与方法
        3.2.1 研究对象的准备
        3.2.2 选择合理基组的条件
        3.2.3 计算方法与步骤
    3.3 结果分析与讨论
    3.4 本章小结
4 HF与库仑定律下,水、苯、乙炔二聚体静电势及静电能的研究
    4.1 引言
    4.2 计算过程与方法
        4.2.1 库仑定律下,分子静电势及静电能的计算
        4.2.2 量子化学方法下,分子静电势及静电能的计算
    4.3 结果分析与讨论
    4.4 本章小结
5 HF与库伦定律方法下,蛋白质-配体复合物的静电势及静电能的研究
    5.1 引言
    5.2 蛋白质-配体复合物文件的选择和处理
    5.3 计算过程与方法
        5.3.1 库仑定律下计算蛋白质-配静电势及静电能
        5.3.2 量子化学方法下计算蛋白质的静电势及静电能
    5.4 结果分析与讨论
    5.5 本章小结
6 不同距离范围内的氨基酸对蛋白质静电势及静电能的影响
    6.1 蛋白质-配体复合物的选择和处理
    6.2 计算过程与方法
        6.2.1 库伦定律下计算蛋白质-配体复合物的静电能
        6.2.2 量子化学方法下计算蛋白质-配体复合物的静电能
    6.3 结果分析与讨论
    6.4 本章小结
结论
参考文献
附录A 水二聚体、苯二聚体、乙炔二聚体结构及分子坐标
附录B 使用HF与B3LYP方法,在不同基组下比较水二聚体、苯二聚体、乙炔二聚体单体的静电势值
附录C HF/cc-pVTZ与库伦定律下,水二聚体、苯二聚体、乙炔二聚体的单体静电势值比较
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3838713