化学学报 ›› 2026, Vol. 84 ›› Issue (10): 1570-1578.DOI: 10.6023/A26040143 上一篇 下一篇
研究论文
投稿日期:2026-04-29
发布日期:2026-07-06
基金资助:
Xinru Wang, Yuexin Li, Wanting Dong, Qiang Hao*(
), Changsheng Wang*(
)
Received:2026-04-29
Published:2026-07-06
Contact:
*E-mail: qh@lnnu.edu.cn; chwangcs@lnnu.edu.cn
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本工作针对糖类分子中的C—O、O—H和C—H键, 引入化学键偶极描述符, 其偶极矩大小可随周围环境发生变化. 采用偶极-偶极作用描述静电作用、Lennard-Jones 12-6函数描述范德华作用, 并引入键长、键角、二面角和氢键作用项, 构建了糖类分子势函数并确定了相关参数. 将该势函数用于快速计算8种糖分子共计42个构象的构象能和分子偶极矩以及8个糖分子-水团簇的分子间作用能和多体极化作用能, 并与量子力学方法及CHARMM36、GLYCAM06和AMOEBA力场方法的计算结果进行比较. 结果表明, 本工作方法的计算精度接近或优于AMOEBA可极化力场方法, 同时具有更高计算效率, 可望应用于糖类分子模拟与药物设计.
王新茹, 李越欣, 董婉婷, 郝强, 王长生. 基于化学键偶极的糖类分子势函数的构建[J]. 化学学报, 2026, 84(10): 1570-1578.
Xinru Wang, Yuexin Li, Wanting Dong, Qiang Hao, Changsheng Wang. A Carbohydrate Molecular Potential Based on Chemical Bond Dipoles[J]. Acta Chimica Sinica, 2026, 84(10): 1570-1578.
| Bond type | μ0/(×10−30 C•m) | c | q0/e |
|---|---|---|---|
| CT-OS | 2.34 | 0 | 0 |
| CT-OH | 2.34 | 0 | 0 |
| OH-HO | 5.04 | 1.95 | 0.2142 |
| CT-H1 | 2.34 | 1.00 | 0.0977 |
| CT-H2 | 2.34 | 1.00 | 0.1483 |
| OW-HW | 5.04 | 1.86 | 0.1942 |
| Bond type | μ0/(×10−30 C•m) | c | q0/e |
|---|---|---|---|
| CT-OS | 2.34 | 0 | 0 |
| CT-OH | 2.34 | 0 | 0 |
| OH-HO | 5.04 | 1.95 | 0.2142 |
| CT-H1 | 2.34 | 1.00 | 0.0977 |
| CT-H2 | 2.34 | 1.00 | 0.1483 |
| OW-HW | 5.04 | 1.86 | 0.1942 |
| Clusters | DLPNO-MP2 /aug-cc-pVTZ | B3LYP-D3 /aug-cc-pVTZ | M06-2X /aug-cc-pVTZ | CHARMM36 | GLYCAM06 | AMOEBA | PBFF |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| allose-15w | -653.54 | -722.29 | -695.62 | -628.95 | -635.88 | -645.60 | -658.35 |
| altrose-15w | -660.15 | -731.66 | -707.58 | -635.42 | -638.00 | -659.11 | -664.30 |
| glucose-15w | -679.73 | -750.87 | -714.03 | -665.38 | -682.16 | -686.78 | -699.62 |
| mannose-15w | -684.80 | -753.20 | -723.13 | -677.08 | -695.01 | -674.36 | -684.02 |
| gulose-15w | -662.58 | -735.34 | -711.90 | -663.02 | -685.24 | -660.54 | -674.85 |
| idose-15w | -678.98 | -750.21 | -708.80 | -659.49 | N/A | -677.38 | -707.16 |
| galactose-15w | -661.07 | -733.08 | -707.06 | -625.60 | -634.94 | -666.91 | -666.89 |
| talose-15w | -649.06 | -722.71 | -694.60 | -641.59 | -624.32 | -673.26 | -658.60 |
| MAE | 73.65 | 49.31 | 35.46 | 26.12 | 24.20 | 28.19 | |
| RMSE | 71.20 | 42.09 | 19.92 | 19.72 | 10.31 | 13.72 | |
| MRE | 9.66% | 5.88% | 2.62% | 2.78% | 1.12% | 1.55% |
| Clusters | DLPNO-MP2 /aug-cc-pVTZ | B3LYP-D3 /aug-cc-pVTZ | M06-2X /aug-cc-pVTZ | CHARMM36 | GLYCAM06 | AMOEBA | PBFF |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| allose-15w | -653.54 | -722.29 | -695.62 | -628.95 | -635.88 | -645.60 | -658.35 |
| altrose-15w | -660.15 | -731.66 | -707.58 | -635.42 | -638.00 | -659.11 | -664.30 |
| glucose-15w | -679.73 | -750.87 | -714.03 | -665.38 | -682.16 | -686.78 | -699.62 |
| mannose-15w | -684.80 | -753.20 | -723.13 | -677.08 | -695.01 | -674.36 | -684.02 |
| gulose-15w | -662.58 | -735.34 | -711.90 | -663.02 | -685.24 | -660.54 | -674.85 |
| idose-15w | -678.98 | -750.21 | -708.80 | -659.49 | N/A | -677.38 | -707.16 |
| galactose-15w | -661.07 | -733.08 | -707.06 | -625.60 | -634.94 | -666.91 | -666.89 |
| talose-15w | -649.06 | -722.71 | -694.60 | -641.59 | -624.32 | -673.26 | -658.60 |
| MAE | 73.65 | 49.31 | 35.46 | 26.12 | 24.20 | 28.19 | |
| RMSE | 71.20 | 42.09 | 19.92 | 19.72 | 10.31 | 13.72 | |
| MRE | 9.66% | 5.88% | 2.62% | 2.78% | 1.12% | 1.55% |
| Clusters | DLPNO-MP2/aug-cc-pVTZ | B3LYP-D3/aug-cc-pVTZ | M06-2X/aug-cc-pVTZ | AMOEBA | PBFF |
|---|---|---|---|---|---|
| allose-15w | -124.71 | -137.14 | -119.45 | -123.33 | -125.05 |
| altrose-15w | -110.23 | -120.31 | -103.80 | -104.26 | -114.63 |
| glucose-15w | -153.06 | -167.72 | -145.93 | -159.42 | -144.98 |
| mannose-15w | -159.85 | -175.72 | -154.79 | -166.38 | -149.72 |
| gulose-15w | -128.68 | -140.09 | -125.27 | -129.29 | -123.28 |
| idose-15w | -153.27 | -168.58 | -141.02 | -157.24 | -139.60 |
| galactose-15w | -110.04 | -118.87 | -106.76 | -104.36 | -106.47 |
| talose-15w | -119.97 | -132.64 | -117.86 | -126.15 | -110.44 |
| MAE | 15.86 | 12.24 | 6.52 | 13.67 | |
| RMSE | 12.87 | 6.35 | 5.09 | 7.96 | |
| MRE | 8.68% | 4.38% | 3.51% | 5.33% |
| Clusters | DLPNO-MP2/aug-cc-pVTZ | B3LYP-D3/aug-cc-pVTZ | M06-2X/aug-cc-pVTZ | AMOEBA | PBFF |
|---|---|---|---|---|---|
| allose-15w | -124.71 | -137.14 | -119.45 | -123.33 | -125.05 |
| altrose-15w | -110.23 | -120.31 | -103.80 | -104.26 | -114.63 |
| glucose-15w | -153.06 | -167.72 | -145.93 | -159.42 | -144.98 |
| mannose-15w | -159.85 | -175.72 | -154.79 | -166.38 | -149.72 |
| gulose-15w | -128.68 | -140.09 | -125.27 | -129.29 | -123.28 |
| idose-15w | -153.27 | -168.58 | -141.02 | -157.24 | -139.60 |
| galactose-15w | -110.04 | -118.87 | -106.76 | -104.36 | -106.47 |
| talose-15w | -119.97 | -132.64 | -117.86 | -126.15 | -110.44 |
| MAE | 15.86 | 12.24 | 6.52 | 13.67 | |
| RMSE | 12.87 | 6.35 | 5.09 | 7.96 | |
| MRE | 8.68% | 4.38% | 3.51% | 5.33% |
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(高春艳, 崔馨月, 王凯月, 石雪怡, 贺卿, 赵晋忠, 岳爱琴, 杜维俊, 张永坡, 化学学报, 2026, 84, 353.)
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(于恺然, 张娜娜, 刘宇博, 化学学报, 2026, 84, 409.)
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(李晓蕾, 孙云娇, 唐颖, 王长生, 高等学校化学学报, 2021, 42, 20210564.)
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(郑笑函, 祝佳怡, 李晓蕾, 郝强, 王长生, 高等学校化学学报, 2025, 46, 20250173.)
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(祝佳怡, 姜笑楠, 郑笑函, 郝强, 王长生, 高等学校化学学报, 2025, 46, 20240518.)
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