Переучёт растворителя при добавлении в модель молекул воды

[Vit Nhoc]

Мне надо максимально точно учитывать в расчётах растворитель (воду). Использую !CPCM(Water) в Орке, но судя по всему это очень неточный подход. Решил попробовать добавить большое число explicit water molecules в модель:

manyh2o.jpg

Похоже, с таким подходом нужно как-то крайне осторожно выбирать начальную геометрию для оптимизации, т.к. будет огромное число локальных минимумов.
Интересно, есть ли сейчас подходы, где молекулы растворителя учитываются как-то в динамике, методами вроде Монте-Карло или МД? А растворённое вещество считается по-старому (оптимизация и т.д.).
И ещё вопрос - не будет ли с таким подходом (CPCM(Water) и добавленные в модель молекулы воды) растворитель учитываться дважды? Т.е. может быть для корректного расчёта следует убрать CPCM(Water)?

[Shorku]

Дисклеймер: я не в курсе, я мимо проходил.

В целом это старая и проработанная область с кучей литературы и разный мнений. Перед изобретением велосипеда лучше сначала погуглить.
Кластер + континуум - нормальная была когда-то тема, но вы и так уже сами себе ответили про множество минимумов. Двойного учета не будет. Продолжение этой философии - ONIOM.
В целом все зависит от того, зачем оно надо и на чем можно сэкономить. Лучше всего, конечно, молдинамика, но там опять же вариантов очень много: можно DFT в плоских волнах, можно молмеханику и обсчитывать потом снэпшоты с тем же ониом. Тот же ониом использовали и для молдинамики.

[Droog_Andrey]

Самый большой гемор это учёт энтропийного фактора. Чем больше явно заданных молекул растворителя, тем сильнее занижается энтропия.

[alexp51]

Коллеги я не понял зачем здесь нужен ONIOM. Если необходимо учесть специфическое взаимодействие с атомами воды, то по моему лучше все считать одним методом. По поводу MD , там тоже проблема, поскольку начальный отжиг делаем в приближении фактически молекулярной механики, а последующее включение в расчет методов квантовой химии порушит всю эту систему полученную после отжига до неузнаваемости.
И еще просьба, объясните плз ваше замечание про энтропию.
Спасибо.

[Droog_Andrey]

Для точной оценки энтропии сольватации нужен учёт динамики сольватной оболочки, а не расчёт синглпойнта.

[Гесс]

Сильно плюсую Shorku.

Ну на тему минимумов - у Лайкова был алгоритм как оптимально обложить молекулу сольвата молекулами сольвента. Лично я не использовал.

Касательно МД - да, я так делал, ранил классическое форсфилдовское МД с молекулой в периодической ячейке уравновешенного растворителя (строится долго и муторно в громаксе), набирал МНОГО синглпоинтов из этого МД и на них делал синглпоинты интересуемой характеристики [минимумы там вцелом малоинтересны, в реальном растворе при ненулевой температуре всеравно одновременно все молекулы сольватной шубы (плюс сольват) не будут находиться в "минимальной" геометрии].

Расчет динамики - с одной стороны конечно да. Но тут налетает столько всяких "но", что можно рассуждать часами.
На скору руку:
1) сольватная оболочка считается на том же методе что и сольват? А то что за ней чем? Если вакуум или PCM то это сразу ставит вопрос в осмысленности - условно говоря сольватная оболочка воды в таких условиях наверняка постарается замкнуться на себе, в то время как в периодическом растворителе - она будет динамиться и с окружением. Если за ней EFP (или EPF, я не помню - схема грановского, я на нее несколько раз ссылался на форуме) или это ONIOM - то как описывается стык и еще хуже - что происходит при обмене молекул между оболочками описываемыми разными методами.
2) энтропию вытаскивать из МД ? чем? Термодинамическим интегрированием? Так это умеет полторы калеки. Или из кластера в гармоническом приближении? Ну так тут мы сразу скатываемся в осмысленность гармонического приближения для слабосвязанных систем.

Оно конечно всяко лучше чем никак, но нюанс состоит в том что 1) практически невозможно оценить НАСКОЛЬКО лучше 2) это всё очень дофига работы, из чего следует вопрос а стоит ли игра свеч. Нам бы хоть бы энтальпию толком посчитать.

Насчет двойного учета растворителя - это тоже неприятная тема. Вцелом поверхности CPCM конечно строятся обкатом, так чтобы этого не происходило, но всегда есть возможность поиметь дурноватую полость. Самый банальный пример - фуллерен в CPCM - чтобы внутрь не влез шарик CPCM туда придется пихать выталкивающий думмик. Что в случае оптимизаций далеко не всегда удобно. То есть если коротко - нет, двойного учета не будет, но CPCM тоже может чудить.