计算化学8-QM&ampamp;MM法

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,QM/MM,法,Combined,ab,initio,&Molecular Mechanics,近年来人们发展了一种量子力学与分子力学结合的方法（,QM/MM,方法），该方法既包括了量子力学的精确性，又利用了分子力学的高效性。,基本思想是：用量子力学处理感兴趣的中心，如酶和底物结合的活性位点，其余部分用经典分子力学来处理。,分子力学简介,分子力学法,(MM),用于预测大分子的几何构型，其势函数可用于分子动力学模拟,(MD),一、原理,忽略分子振、转、平动运动。原子视为经典粒子，原子间作用力用经验势函数表示,体系的平衡几何结构由能量最低原理确定,二、作用在粒子上的瞬时合力,原子,i,在其它原子的作用势场,E,i,(,r,i,),中运动,在平衡位置,总作用力：,三、,有效作用势近似,粒子的势能,E,i,及梯度,E,i,借助经验势函数计算,经验作用势,二体及三体以上作用势的叠加,分子力学中的分子能量,1,键的伸缩,2,键角弯曲,3,键的扭转,4,范德华力,5,静电作用,6,氢键作用,键伸缩,(Bond Stretching),键伸缩势能函数的,Taylor,展开,Morse,势能函数,展开后得,存在关系式,MM3,力场,键角弯曲,(Valence Angle Bending),类似于键伸缩的势能函数,MM3,力场取到,6,次项，,Amber,力场只取到,4,次项,存在的问题：,1,在键角接近,180,的时候函数不能正确反映实际的能量,2,无机化合物中，同一类键角在同一化合物中存在不同,平衡构型,键扭转,(Torsions),周期性势能函数,j,：,扭转角的多重度,；,y,：,相角,面外弯曲,(Improper,Torisons,),三种定义方式,：,范德华力,(van,der,Waals,Interations,),1,色散作用,:,瞬时偶极作用,考虑到更高的电极矩,2,交换排斥作用,近核处,远离核处,Drude,模型,分子或原子之间的静电相互作用,原子点电荷模型,三种方式确定原子上的电荷,按原子类型确定原子上的电荷,根据原子之间的连接方式与电负性确定原子上的电荷,使用量子化学方法计算得到原子上的电荷,氢键,(Hydrogen Bond),偶合项,(Cross Terms),比较重要的偶合项,Weitao,Yang,（,杨伟涛）,Duke University,Durham,Jiali,Gao,（,高嘉立）,State University of New York at,Burffalo,QM/MM,解决了大分子参与的化学反应的计算，使计算酶催化、蛋白质等参与的生物化学反应成为可能,发展,QM/MM,法的两位杰出华人青年化学家,