有机化学 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (2): 734-741.DOI: 10.6023/cjoc202207021 上一篇 下一篇
研究论文
收稿日期:
2022-07-11
修回日期:
2022-08-28
发布日期:
2022-09-23
基金资助:
Received:
2022-07-11
Revised:
2022-08-28
Published:
2022-09-23
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采用密度泛函理论对含有过渡金属和柔性配体的分子进行优化时, 通常只能将初始结构优化到势能面上的局部最小点, 而确定反应势能面上各中间体和过渡态的最低能量构象是准确描述一个催化反应最优路径的关键. 使用Cr/ PCCP体系催化乙烯选择性三聚/四聚反应路径中的关键过渡态(TS1, TS2, TS3)作为分子模型, 对基于Tinker软件包和CREST软件包的两种构象搜索方法进行了对比测试. 使用两种构象搜索方法均成功找到了三个分子模型的最低能量构象, 并且两种方法获得的构象数量总数相差不大. 与基于Tinker软件包的构象搜索方法相比, 使用CREST软件包进行构象搜索的计算流程更加简单, 并且大大减少了计算时间.
钟绪琴, 刘振. 含过渡金属和柔性配体催化体系的构象搜索[J]. 有机化学, 2023, 43(2): 734-741.
Xuqin Zhong, Zhen Liu. Conformational Screening of the Catalyst System Containing Transition Metal and Flexible Ligand[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2023, 43(2): 734-741.
Entry | Molecular dynamics | GFN0-xTB | DFT calculation | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Fixed atom | Steps | Temperature/K | Initial conformer ensemble | Refined conformer ensemble | Final conformer ensemble | Energy window/ (kJ•mol-1) | |||
1 | 1,2 | 100000000 | 473 | 10000 | 1453 | 11 | 59.1 | ||
2 | 1,2 | 100000000 | 573 | 10000 | 2125 | 13 | 37.6 | ||
3 | 1,2 | 100000000 | 673 | 10000 | 2901 | 6 | 16.0 |
Entry | Molecular dynamics | GFN0-xTB | DFT calculation | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Fixed atom | Steps | Temperature/K | Initial conformer ensemble | Refined conformer ensemble | Final conformer ensemble | Energy window/ (kJ•mol-1) | |||
1 | 1,2 | 100000000 | 473 | 10000 | 1453 | 11 | 59.1 | ||
2 | 1,2 | 100000000 | 573 | 10000 | 2125 | 13 | 37.6 | ||
3 | 1,2 | 100000000 | 673 | 10000 | 2901 | 6 | 16.0 |
Number of conformers | Free energy/Hartree | Moments of inertia/(amu•Å2) | Bond length/nm | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ix | Iy | Iz | β-H-Cr | γ-H-Cr | δ-H-Cr | β'-H-Cr | |||
T-TS1-01 | -2278.749756 | 4352 | 5753 | 7316 | 0.191 | 0.403 | 0.370 | 0.408 | |
T-TS1-02 | -2278.749149 | 4370 | 5802 | 7342 | 0.191 | 0.405 | 0.371 | 0.409 | |
T-TS1-03 | -2278.748547 | 4343 | 5903 | 7374 | 0.192 | 0.426 | 0.470 | 0.335 | |
T-TS1-04 | -2278.748273 | 4335 | 6034 | 7546 | 0.202 | 0.433 | 0.472 | 0.336 | |
T-TS1-05 | -2278.748137 | 4313 | 5945 | 7473 | 0.194 | 0.427 | 0.471 | 0.334 | |
T-TS1-06 | -2278.746676 | 4332 | 6022 | 7578 | 0.201 | 0.433 | 0.473 | 0.335 | |
T-TS1-07 | -2278.743619 | 4482 | 5545 | 7000 | 0.190 | 0.427 | 0.458 | 0.408 | |
T-TS1-08 | -2278.743565 | 4250 | 5962 | 7446 | 0.274 | 0.457 | 0.329 | 0.406 | |
T-TS1-09 | -2278.743516 | 4153 | 5952 | 7590 | 0.193 | 0.376 | 0.369 | 0.351 | |
T-TS1-10 | -2278.740752 | 4245 | 6005 | 7155 | 0.421 | 0.378 | 0.402 | 0.189 | |
T-TS1-11 | -2278.740313 | 4112 | 6761 | 8227 | 0.423 | 0.508 | 0.484 | 0.335 | |
T-TS1-12 | -2278.739514 | 4240 | 6048 | 7161 | 0.420 | 0.380 | 0.401 | 0.189 | |
T-TS1-13 | -2278.739294 | 4458 | 5460 | 6831 | 0.303 | 0.209 | 0.421 | 0.321 | |
T-TS1-14 | -2278.738767 | 4513 | 5428 | 6810 | 0.300 | 0.208 | 0.424 | 0.338 | |
T-TS1-15 | -2278.738175 | 4181 | 5995 | 7251 | 0.407 | 0.463 | 0.431 | 0.191 | |
T-TS1-16 | -2278.738063 | 4190 | 6023 | 7261 | 0.406 | 0.461 | 0.429 | 0.190 | |
T-TS1-17 | -2278.732524 | 4298 | 5554 | 6822 | 0.339 | 0.425 | 0.206 | 0.335 |
Number of conformers | Free energy/Hartree | Moments of inertia/(amu•Å2) | Bond length/nm | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ix | Iy | Iz | β-H-Cr | γ-H-Cr | δ-H-Cr | β'-H-Cr | |||
T-TS1-01 | -2278.749756 | 4352 | 5753 | 7316 | 0.191 | 0.403 | 0.370 | 0.408 | |
T-TS1-02 | -2278.749149 | 4370 | 5802 | 7342 | 0.191 | 0.405 | 0.371 | 0.409 | |
T-TS1-03 | -2278.748547 | 4343 | 5903 | 7374 | 0.192 | 0.426 | 0.470 | 0.335 | |
T-TS1-04 | -2278.748273 | 4335 | 6034 | 7546 | 0.202 | 0.433 | 0.472 | 0.336 | |
T-TS1-05 | -2278.748137 | 4313 | 5945 | 7473 | 0.194 | 0.427 | 0.471 | 0.334 | |
T-TS1-06 | -2278.746676 | 4332 | 6022 | 7578 | 0.201 | 0.433 | 0.473 | 0.335 | |
T-TS1-07 | -2278.743619 | 4482 | 5545 | 7000 | 0.190 | 0.427 | 0.458 | 0.408 | |
T-TS1-08 | -2278.743565 | 4250 | 5962 | 7446 | 0.274 | 0.457 | 0.329 | 0.406 | |
T-TS1-09 | -2278.743516 | 4153 | 5952 | 7590 | 0.193 | 0.376 | 0.369 | 0.351 | |
T-TS1-10 | -2278.740752 | 4245 | 6005 | 7155 | 0.421 | 0.378 | 0.402 | 0.189 | |
T-TS1-11 | -2278.740313 | 4112 | 6761 | 8227 | 0.423 | 0.508 | 0.484 | 0.335 | |
T-TS1-12 | -2278.739514 | 4240 | 6048 | 7161 | 0.420 | 0.380 | 0.401 | 0.189 | |
T-TS1-13 | -2278.739294 | 4458 | 5460 | 6831 | 0.303 | 0.209 | 0.421 | 0.321 | |
T-TS1-14 | -2278.738767 | 4513 | 5428 | 6810 | 0.300 | 0.208 | 0.424 | 0.338 | |
T-TS1-15 | -2278.738175 | 4181 | 5995 | 7251 | 0.407 | 0.463 | 0.431 | 0.191 | |
T-TS1-16 | -2278.738063 | 4190 | 6023 | 7261 | 0.406 | 0.461 | 0.429 | 0.190 | |
T-TS1-17 | -2278.732524 | 4298 | 5554 | 6822 | 0.339 | 0.425 | 0.206 | 0.335 |
Number of conformers | Free energy/Hartree | Moments of inertia/(amu•Å2) | Bond length/nm | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Ix | Iy | Iz | β-H-Cr | γ-H-Cr | |||
C-TS1-01 | -2278.749758 | 4352 | 5752 | 7315 | 0.191 | 0.403 | |
C-TS1-02 | -2278.749144 | 4370 | 5801 | 7342 | 0.191 | 0.405 | |
C-TS1-03 | -2278.748529 | 4343 | 5902 | 7373 | 0.192 | 0.426 | |
C-TS1-04 | -2278.748141 | 4313 | 5945 | 7473 | 0.194 | 0.427 | |
C-TS1-05 | -2278.744931 | 4436 | 5661 | 7292 | 0.197 | 0.430 | |
C-TS1-06 | -2278.744013 | 4479 | 5705 | 7226 | 0.198 | 0.431 | |
C-TS1-07 | -2278.743616 | 4482 | 5545 | 7000 | 0.190 | 0.427 | |
C-TS1-08 | -2278.743562 | 4533 | 5670 | 7164 | 0.199 | 0.433 | |
C-TS1-09 | -2278.743497 | 4153 | 5952 | 7590 | 0.193 | 0.376 | |
C-TS1-10 | -2278.743444 | 4457 | 5597 | 7154 | 0.191 | 0.428 | |
C-TS1-11 | -2278.742194 | 4166 | 5960 | 7603 | 0.192 | 0.377 | |
C-TS1-12 | -2278.741632 | 4476 | 5699 | 7288 | 0.200 | 0.433 | |
C-TS1-13 | -2278.739285 | 4458 | 5461 | 6831 | 0.303 | 0.209 | |
C-TS1-14 | -2278.73923 | 4616 | 5288 | 6739 | 0.298 | 0.219 | |
C-TS1-15 | -2278.735569 | 4424 | 5988 | 6845 | 0.199 | 0.414 | |
C-TS1-16 | -2278.734971 | 4444 | 6051 | 6819 | 0.199 | 0.413 |
Number of conformers | Free energy/Hartree | Moments of inertia/(amu•Å2) | Bond length/nm | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Ix | Iy | Iz | β-H-Cr | γ-H-Cr | |||
C-TS1-01 | -2278.749758 | 4352 | 5752 | 7315 | 0.191 | 0.403 | |
C-TS1-02 | -2278.749144 | 4370 | 5801 | 7342 | 0.191 | 0.405 | |
C-TS1-03 | -2278.748529 | 4343 | 5902 | 7373 | 0.192 | 0.426 | |
C-TS1-04 | -2278.748141 | 4313 | 5945 | 7473 | 0.194 | 0.427 | |
C-TS1-05 | -2278.744931 | 4436 | 5661 | 7292 | 0.197 | 0.430 | |
C-TS1-06 | -2278.744013 | 4479 | 5705 | 7226 | 0.198 | 0.431 | |
C-TS1-07 | -2278.743616 | 4482 | 5545 | 7000 | 0.190 | 0.427 | |
C-TS1-08 | -2278.743562 | 4533 | 5670 | 7164 | 0.199 | 0.433 | |
C-TS1-09 | -2278.743497 | 4153 | 5952 | 7590 | 0.193 | 0.376 | |
C-TS1-10 | -2278.743444 | 4457 | 5597 | 7154 | 0.191 | 0.428 | |
C-TS1-11 | -2278.742194 | 4166 | 5960 | 7603 | 0.192 | 0.377 | |
C-TS1-12 | -2278.741632 | 4476 | 5699 | 7288 | 0.200 | 0.433 | |
C-TS1-13 | -2278.739285 | 4458 | 5461 | 6831 | 0.303 | 0.209 | |
C-TS1-14 | -2278.73923 | 4616 | 5288 | 6739 | 0.298 | 0.219 | |
C-TS1-15 | -2278.735569 | 4424 | 5988 | 6845 | 0.199 | 0.414 | |
C-TS1-16 | -2278.734971 | 4444 | 6051 | 6819 | 0.199 | 0.413 |
分子 模型 | 程序 | 构象数量 | 能量窗口/ (kJ•mol-1) | 最低构象是否一致 |
---|---|---|---|---|
TS1 | Tinker | 17 | 45.2 | 是 |
6 | 12.6 | |||
CREST | 16 | 38.8 | ||
4 | 12.6 | |||
TS2 | Tinker | 6 | 17.7 | 是 |
5 | 12.6 | |||
CREST | 9 | 17.7 | ||
5 | 12.6 | |||
TS3 | Tinker | 22 | 27.4 | 是 |
8 | 12.6 | |||
CREST | 29 | 26.0 | ||
12 | 12.6 |
分子 模型 | 程序 | 构象数量 | 能量窗口/ (kJ•mol-1) | 最低构象是否一致 |
---|---|---|---|---|
TS1 | Tinker | 17 | 45.2 | 是 |
6 | 12.6 | |||
CREST | 16 | 38.8 | ||
4 | 12.6 | |||
TS2 | Tinker | 6 | 17.7 | 是 |
5 | 12.6 | |||
CREST | 9 | 17.7 | ||
5 | 12.6 | |||
TS3 | Tinker | 22 | 27.4 | 是 |
8 | 12.6 | |||
CREST | 29 | 26.0 | ||
12 | 12.6 |
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