示例 12-esp-resp-paracetamol:小分子配体的 MK 静电势与 RESP 电荷¶
配套教程:第12章 布居分析、NBO 与静电势/RESP 电荷(第 7 节)。
目的¶
按 AMBER/GAFF 的经典协议,为对乙酰氨基酚(paracetamol,C8H9NO2)生成 RESP 电荷:
- HF/6-31G(d) 几何优化;
- HF/6-31G(d) 单点,
Pop=MK加IOp(6/33=2,6/41=10,6/42=17,6/50=1)输出 ESP 格点并写出 Antechamber 的.gesp文件; - 用 AmberTools
antechamber -c resp做两步 RESP 拟合(或改用 Multiwfn 的 RESP 模块)。
文件说明¶
| 文件 | 内容 |
|---|---|
ligand_mk_esp_for_resp.gjf |
两步 Link1:HF/6-31G(d) Opt → HF/6-31G(d) MK ESP(写出 paracetamol.gesp) |
run_antechamber_resp.sh |
调用 antechamber 拟合 RESP,并列出各原子电荷及总和 |
run.slurm |
Gaussian 部分的 Slurm 作业脚本 |
运行步骤¶
# 1) Gaussian
sbatch run.slurm
# 或
g16 < ligand_mk_esp_for_resp.gjf > ligand_mk_esp_for_resp.log
# 2) RESP 拟合(需要 AmberTools)
bash run_antechamber_resp.sh paracetamol.gesp 0 LIG
# 如果没有生成 .gesp,也可以直接读 log(需要 IOp(6/33=2) 打印的格点)
bash run_antechamber_resp.sh ligand_mk_esp_for_resp.log 0 LIG
paracetamol.gesp 通常写在作业的工作目录中;如果找不到,请在 scratch 目录($GAUSS_SCRDIR)中查找。
Multiwfn 替代方案:
预期结果 / 如何检查¶
grep -c "Normal termination" ligand_mk_esp_for_resp.log # 应为 2
grep "Charges from ESP fit" ligand_mk_esp_for_resp.log # 拟合 RMS
grep -A22 "ESP charges:" ligand_mk_esp_for_resp.log | head -24 # Gaussian 自带的 MK 电荷(未加约束)
run_antechamber_resp.sh最后打印的电荷总和应等于净电荷 0(四舍五入误差在 10⁻⁴ 量级);- 与 MK 电荷相比,RESP 会把埋藏的碳原子(如苯环碳、甲基碳)电荷拉向更小的绝对值,而甲基上的三个 H 被约束为相同电荷;
- 羰基 O、酚羟基 O 和酰胺 N 应带明显的负电荷,羟基 H 和酰胺 H 带正电荷。
注意事项¶
- HF/6-31G(d) 是 AMBER/GAFF 的配套协议,不要为“提高精度”而改用 DFT 大基组;为其他力场拟合电荷时请遵循该力场自己的协议。
- 电荷依赖构象:酰胺基团与羟基的取向会影响结果,柔性配体建议多构象联合拟合(Multiwfn RESP 模块的选项 −1)。
antechamber -nc必须与 Gaussian 输入中的总电荷一致。IOp(6/33=2)是 AMBER 社区长期使用的写法,当前官方 IOp 列表中没有列出;IOp(6/50=1)生成 .gesp 文件则是官方 Population 页说明的方法。