应用ABEEM模型计算铁(Ⅱ)配合物的电荷分布

以密度泛函理论和电负性均衡原理为基础,在原子-键电负性均衡模型中,利用最小二乘法,并结合自编程序,拟合确定了氢、碳、氮、硫以及铁(Ⅱ)等各种类型的原子及相关化学键区域的参数.利用上述参数计算了一些铁(Ⅱ)配合物的电荷分布,计算结果可以和从头算结果很好地相关联.     

原子-键电负性均衡方法融合进分子力场(ABEEM/MM)应用于蛋白质分子(Crambin)模拟

建立应用于多肽和蛋白质模拟的ABEEM/MM浮动电荷力场.利用该模型和参数,对实际蛋白质分子Crambin(植物种子中的一种小的蛋白质)进行模拟,得到了满意的结果,为其更广泛的应用开辟了道路.     

ABEEM方法预测响应函数

在密度泛函理论和原子-键电负性均衡模型基础上,定义了与化学键有关的响应函数以及化学键区域的Fukui函数,建立了一套快速确定分子中各区域(包括原子区域和化学键区域)响应函数的新方法.对大量分子的响应函数的计算结果表明,该方法得到的响应函数可以较好地预测分子中各点的反应活性,并更加快捷省时,展示了原子-键电负性均衡模型的广阔应用前景.     

确定大分子体系电荷分布的新方法

近年来，应用密度泛函理论探求电负性和硬度与体系中电荷分布之间的关系，成为令人关注的课题[1~5]．Mortier[1,2]的电负性均衡方法（EEM）没有考虑化学键电荷．Ghosh[4]的半经验电负性均衡方法考虑了化学键电荷，但键电荷取值假设太简单．本文同时考虑了分子中的原子电荷和键电荷的作用，给出了分子中原子和化学键有效电负性的精密公式，这些公式为发展一个系统的精密电负性均衡方法及应用奠定了基础．1理论方法以密度泛函理论[6]为基础，将分子的单电子密度ρmol（r）按式（1）分割：式中ρα（r）是分子中α原子区域的单电子密度，ρα…     

应用原子-键电负性均衡方法预测超氧化物歧化酶催化反应的活性部位

应用原子-键电负性均衡方法计算了超氧化物歧化酶的电荷分布和Fukui函数. 结果表明, 超氧化物歧化酶活性中心与超氧阴离子自由基作用时, 金属离子电荷转移在0.1 e～0.3 e之间, 而配体原子等的电荷转移却很小; 同时金属离子的Fukui函数大于配位原子的Fukui函数. 超氧化物歧化酶活性中心与抑制剂作用失活后, 金属离子的Fukui函数小于抑制剂中配位原子的Fukui函数. 电荷转移和Fukui函数表明, Mn, Fe和Cu离子分别是含锰、铁和铜锌超氧化物歧化酶的活性中心部位, 该预测不仅与量子化学理论计算一致, 而且与实验现象相吻合.     

小分子配位对血红素活性影响的原子-键电负性均衡方法研究

应用原子-键电负性均衡方法, 计算了血红素与小分子的配位络合物的电荷分布和Fukui函数. 血红素与氧、水、一氧化碳和一氧化氮结合时, 铁离子电荷转移到配体原子上. 活性中心铁离子的Fukui函数均大于氧和水配体中的配位氧原子, 而小于一氧化碳和一氧化氮配体中的配位碳和配位氮原子的Fukui函数. 从Fukui函数可以得出, 一氧化碳和一氧化氮很难从它们与活性中心血红素结合的配位络合物中解离出来, 而氧和水易于从它们与血红素结合的配位络合物中解离出来, 进而, 血红素可以再与其它配体结合. 血红素与KCN和NaN3抑制剂作用时, 铁离子的Fukui函数均小于与其配位的碳和氮原子, 表明在过氧化氢酶中血红素的活性作用减弱或被抑制.     

ABEEMσπ/MM力场模型下的多肽构象

在ABEEM/MM蛋白质浮动电荷力场模型的基础上,加入孤对电子和 电荷位点,从而能够体现多肽和蛋白质分子中一些重要的各向异性极化性质,允许非化学键方向的电子转移和极化。利用从头计算数据拟合模型相关参数。计算得到的小分子团簇结合能、偶极矩、氢键键长等性质与从头计算结果符合很好。该经典极化模型力场能够重复量子场下丙氨酸二肽、丙氨酸四肽、甘氨酸三肽的各稳定构象,其稳定性顺序与精密从头计算结果相一致,其结构和能量性质较以往模型有一定提高,并优于其他力场模型。     

应用ABEEM/MM模型研究水分子团簇(H2O)n(n=7~10)的性质

应用ABEEM/MM模型计算了中等大小水分子团簇(H₂O)_n(n=7~10)的各种性质, 如: 优化的几何构型、氢键个数、结合能、稳定性、ABEEM电荷分布、偶极矩、结构参数的描述等, 并描述了六聚水区域中所反映的从二维结构(从二聚水到五聚水)到三维结构(n>6的水分子团簇)的过渡.     

原子-键电负性均衡方法参数的确定与探讨

原子-键电负性均衡方法(ABEEM)是以密度泛函理论(DFT)和电负性均衡原理为基础发展而来，它明确地考虑了化学键是不引入任何实验数据的带纯理论性和计算的方法．使用统一标准并具有代表性和全面性地选择了200多个模型分子，利用可得到较准确结构的MP2／6-31G*优化结构，心／STO-3G单点计算得到Mulliken重叠布居，再用最小二乘法拟合得到许多主族元素在分子体系中的诸原子(包括单、双和叁键等不同成键状态)和化学键的ABEEM参数．所得到的原子的价态电负性可与已提出的其他电负性标度相比拟，计算CO得到的电荷负端为C(与从头计算的结果相反)，结果与实验相符，且原子电荷的正负不完全由原子电负性决定．     

密度泛函理论下的分子电负性--Ⅷ. ABEEM方法中封闭体系的电荷极化模式

在密度泛函理论（ＤＦＴ）和原子－键电负性均衡模型（ＡＢＥＥＭ）基础上,给出了建立ＡＢＥＥＭ软度矩阵和封闭体系的电子布居正则模式（ＰＮＭ）的方法．该方法可用于计算和讨论分子体系内部的电荷极化过程,计算结果表明,考虑了孤对电子（ｌｐ）后,原子－键电负性均衡模型下的电子布居正则模式明确地指出了分子内各个部分电荷间的极化．从ＡＢＥＥＭ可以得到与所有化学键电荷极化有关的电子布居正则模式,而这些与化学键电荷极化有关的电子布居正则模式中的最软模式可以正确地预测相应的从头计算结果,但是,方法更简单,结果更明了。     

环多肽晶体的浮动电荷极化力场模拟

利用原子键电负性均衡结合分子力场方法(ABEEM/MM)对五种环多肽晶体进行了研究. 与传统力场相比, 该方法中的静电势包含了分子内和分子间的静电极化作用, 以及分子内电荷转移影响, 同时加入了化学键等非原子中心电荷位点, 合理地体现了分子中的电荷分布. 相对其他极化力场模型, 具有计算量较小的特点. 该模型下计算得到的环多肽分子单元相对实验测得的结构的原子位置、氢键长度和二面角的均方根偏差分别为0.009 nm、0.013 nm和5.16°, 能够很好地重复实验结果. 总体上, 其结果优于或相当于其他力场模型, 适用于对实际蛋白质体系的模拟和研究.     

Molecular dynamics simulations of LiCl association and NaCl association in water by means of ABEEM/MM

Constrained molecular dynamics simulations have been used to investigate the LiCl and NaCl ionic association in water in terms of atom-bond electronegativity equalization method fused into molecular mechanics (ABEEM/MM). The simulations make use of the seven-site fluctuating charge and flexible ABEEM-7P water model, based on which an ion-water interaction potential has been constructed. The mean force and the potential of mean force for LiCl and NaCl in water, the charge distributions, as well as the structural and dynamical properties of contact ion pair dissociation have been investigated. The results are reasonable and informative. For LiCl ion pair in water, the solvent-separated ion pair configurations are more stable than contact ion pair configurations. The calculated PMF for NaCl in water indicates that contact ion pair and solvent-separated ion pair configurations are of comparable stability.     

Calculation of molecular energies by atom-bond electronegativity equalization method

The atom-bond electronegativity equalization method (ABEEM), based on the equalization of the “effective electronegativity” of an atom or a bond in a molecule, allows the direct calculation of the charge distribution and the molecular electronegativity of a large molecule. We now demonstrate how the another important quantity, the total molecular energy, can be computed directly and rapidly. It is shown that, based on the ABEEM, the corresponding ab initio values of the total molecular energy can be reproduced with very satisfactory accuracy. In addition, it has been found that in the expression of the energy functional E[ρ] of the ABEEM, the charge-dependent term C correlates quite well with the total molecular bonding energy.     

利用浮动电荷力场对N-甲基乙酰胺水溶液的分子动力学模拟

利用原子键电负性均衡结合分子力场方法(ABEEM/MM)对N-甲基乙酰胺(NMA)分子的水溶液体系进行了分子动力学模拟. 与经典的力场模型相比, 该方法中的静电势包含了分子内和分子间的静电极化作用, 以及分子内电荷转移影响, 同时加入了化学键等非原子中心电荷位点, 合理体现了分子中的电荷分布. 相对其它极化力场模型, 该模型具有计算量较小的特点. 在该模型下对NMA纯溶液和其水溶液体系进行了分子动力学模拟, 得到的径向分布函数、汽化热和偶极矩等物理量与实验值和其它极化力场方法符合很好, 合理描述了溶质与溶剂之间的静电极化和分子内的电荷转移.     

应用ABEEM/MM模型研究水分子团簇(H2O)n (n=11～16)的性质

应用ABEEM/MM 模型计算了较大的水分子团簇(H2O)n (n=11~16)的各种性质,如：优化的几何构型, 氢键个数, 结合能, 稳定性, ABEEM 电荷分布, 偶极矩, 以及结构参数、平均氢键个数和强度, 增加的团簇结合能等.结果表明,从立方体结构到笼状结构的过渡出现在n=12的水分子团簇中,随着类似于笼状结构特点的不断增强,五元环的富集程度有所增加.     

Application of the ABEEM/MM model in studying the properties of the water clusters (H2O)n (n= 7- 1O)

ABEEM/MM model has been applied to compute the various properties characterizing water clusters (H2O)n(n = 7-10), such as optimized geometries, the hydrogen bonds number, cluster interaction energies, stabilities, ABEEM charge distributions, dipole moments, structural parameters, and so on, and to describe the transition reflected by the hexamer region from two-dimensional (from dimer to pentamer) to three-dimensional structures (for clusters larger than the hexamer).     

Application of the ABEEM/MM model in studying the properties of the water clusters(H_2O)_n(n=7-10)

ABEEM/MM model has been applied to compute the various properties characterizing water clusters(H2O) n(n = 7-10) ,such as optimized geometries,the hydrogen bonds number,cluster interaction en-ergies,stabilities,ABEEM charge distributions,dipole moments,structural parameters,and so on,and to describe the transition reflected by the hexamer region from two-dimensional(from dimer to pen-tamer) to three-dimensional structures(for clusters larger than the hexamer) .     

ABEEM/MM浮动电荷力场应用于血红素结构的研究

运用拟合的参数, 应用ABEEM/MM浮动电荷力场对血红素分子结构进行了模拟. 结果表明, 该力场与CHARMM力场相比, 能更好地模拟晶体结构. 计算的ruffing构象能与B3LYP/6-31G*计算结果的线性相关系数在0.98以上, 同时表明血红素分子中twist-angle对ruffing构象具有明显影响. ABEEM/MM力场计算的细胞色素c552中血红素分子的电荷分布与CHARMM固定电荷力场的比较, 更准确地反映了血红素分子的电荷分布以及极化现象.     

Application of the ABEEM/MM model in studying the properties of the water clusters (H2O) n ( n =7?10)

ABEEM/MM model has been applied to compute the various properties characterizing water clusters (H₂O) _n (n = 7−10), such as optimized geometries, the hydrogen bonds number, cluster interaction energies, stabilities, ABEEM charge distributions, dipole moments, structural parameters, and so on, and to describe the transition reflected by the hexamer region from two-dimensional (from dimer to pentamer) to three-dimensional structures (for clusters larger than the hexamer). Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 20373021)