量子化學(xué)在藥物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-02-04 12:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 法 如 CNDO/ INDO、 NDDO、改進(jìn)的 MINDO、MNDO以及 AM1和 PM3等 ?雙電子法包括： 忽略微分重疊方法（ NDO: neglect of differential overlap） 修正的 NDO方法 忽略微分重疊方法（ NDO） ? 根據(jù)雙電子積分時(shí)忽略程度又分為 ? 全忽略微分重疊方法（ CNDO: plete neglect of differential overlap） ? 間略忽略微分重疊方法（ INDO: intermediate neglect of differential overlap） ? 忽略雙原子微分重疊方法（ NDDO: neglect of diatomic differential overlap) 全略微分重疊 ? 全略微分重疊 (ＣＮＤＯ )，在自洽場計(jì)算中，對大量電子排斥作用的積分，采取零微分重疊近似。 CNDO 最簡單的自洽方法，用于計(jì)算敞開和封閉體系基態(tài)的電子性質(zhì)，幾何優(yōu)化和總能量，認(rèn)為是計(jì)算藥物電荷分布的首選方法。 簡略微分重疊 (ＩＮＤＯ ) ? 簡略微分重疊 (ＩＮＤＯ )，保留了全部的單中心微分重疊積分，即除了原來的庫侖積分外，還保留屬于同一原子的交換積分。 INDO改進(jìn)了某些同一原子的電子間單電子互斥，計(jì)算生成熱較合理 CNDO INDO 修正 NDO方法 ? 由于 NDO方法計(jì)算分子性質(zhì)時(shí)，難于做到滿意地描述分子的完整性質(zhì)，如果調(diào)節(jié)參數(shù)，使某些性質(zhì)計(jì)算結(jié)果接近實(shí)驗(yàn)觀測，那么必然有一些其它性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)偏離遠(yuǎn)，即難以兼顧平衡幾何構(gòu)型、成鍵能力、力常數(shù)、偶概矩等性質(zhì)。為了改變 NDO方法這種捉襟見履的困境，提出了修正 NDO方法。改良的簡略微分重疊 (ＭＩＮＤＯ )，在ＩＮＤＯ法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的選定。 MNDO ? 較重要的有 MNDO( modified NDO)方法 ? MNDO方法對 NDDO方法所做的修正主要是 ? 采用電荷多極矩作用表示雙中心雙電子積分 ? 引入帶參數(shù)的函數(shù)來表示幾個(gè)重要積分 ? 用光譜數(shù)據(jù)對單中心雙電子積分參數(shù)化時(shí)部分地考慮了相關(guān)能 MNDO特點(diǎn) ? MNDO方法計(jì)算了一系列有機(jī)化合物，平衡幾何構(gòu)型（包括鍵角、鍵長、兩面角）、生成熱、第一電離勢、偶極矩等都取得顯著的成功，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好 MINDO3 ? MINDO3是將 INDO許多相互作用的計(jì)算用參數(shù)代替，主要用于有機(jī)大分子，特別適用于含硫化合物 ZINDO/1 ? ZINDO/1將 INDO擴(kuò)展到過渡金屬，用于計(jì)算含過渡金屬分子的能量與幾何優(yōu)化 ZINDO/S ? ZINDO/S可用于預(yù)測紫外可見光譜 ， 不適用于計(jì)算幾何優(yōu)化和分子動(dòng)力學(xué) 。 （四） AM1法 由于 MNDO在一些計(jì)算中有明顯的局限性， 1985年 Dewar提出另一種基于 NDDO的方法 ?? AM1（ Austin Model 1）法。 AM1對 MNDO中的核－核排斥函數(shù)（ CRF）進(jìn)行了修正 用于含有第一周期和第二周期元素的有機(jī)分子，不適用于過渡金屬。計(jì)算同時(shí)含有氮和氧的分子結(jié)果好于 MNDO AM1中采用了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來進(jìn)行參量化，因此與 MNDO相比計(jì)算結(jié)果有顯著的改進(jìn)，主要表現(xiàn)為： 1） AM1在氫鍵處理上，明顯優(yōu)于 MNDO。 2） AM1對于反應(yīng)活化能壘的計(jì)算顯著好于 MNDO。 3）對高價(jià)磷化合物， AM1的計(jì)算與 MNDO相比有一定的改進(jìn)。 一般 AM1計(jì)算出的生成熱值較用 MNDO方法的計(jì)算值誤差低約 41％。 （五） PM3法 MNDO－ PM3法（簡稱 PM3, Parametric Method 3） Stewart在 1989年提出的一種基于 MNDO模型的新參量化方法。 PM3法與 AM1法相比有一定的改進(jìn)，表現(xiàn)在 （ 1） PM3計(jì)算出的生成熱誤差要小于 AM1方法； （ 2） PM3在處理高價(jià)態(tài)化合物上優(yōu)于 AM1。 AM1和 PM3法是目前應(yīng)用最廣泛的兩種半經(jīng)驗(yàn)量化計(jì)算方法 缺點(diǎn)：是計(jì)算產(chǎn)生的誤差隨意性大，使得結(jié)構(gòu)差異很大的體系依據(jù)半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算的結(jié)果來進(jìn)行性質(zhì)比較時(shí)，往往可靠性不高。 優(yōu)點(diǎn)：量子化學(xué)半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算速度快、計(jì)算所需的磁盤空間和計(jì)算機(jī)內(nèi)存小、計(jì)算的體系大； 5 、密度泛函理論 1964年， Hohenberg和 Kohn證明分子基態(tài)的電子能量與其電子密度有關(guān)。 一個(gè)可與分子軌道理論相提并論、嚴(yán)格的非波函數(shù)型量子理論 ?? 密度泛函理論（ Density Functional Theory, DFT） 由于密度泛函理論中融人了統(tǒng)計(jì)的思想，不必考慮每個(gè)電子的行為，只需算總的電子密度，所以計(jì)算量大減。 1998年， DFT的開創(chuàng)性工作 Kohn與另一位著名量子化學(xué)家 Pople一道獲得了該年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 167。 QM/MM方法 基本思想是：用量子力學(xué)處理感興趣的中心，如酶和底物結(jié)合的活性位點(diǎn)，其余部分用經(jīng)典分子力學(xué)來處理。 近年來人們發(fā)展了一種量子力學(xué)與分子力學(xué)結(jié)合的方法（ QM/MM方法），該方法既包括了量子力學(xué)的精確性，又利用了分子力學(xué)的高效性。 二、 量子化學(xué)參數(shù)與結(jié)構(gòu)－活性關(guān)系 量化計(jì)算已成為藥物設(shè)計(jì)工作者的基本工具之一，其中一個(gè)重要的應(yīng)用是構(gòu)效關(guān)系，即通過量化計(jì)算獲得的結(jié)構(gòu)信息來定性或定量地闡述化合物的結(jié)構(gòu)與活性之間的關(guān)系，并藉此指導(dǎo)新化合物的設(shè)計(jì) 1. 量子化學(xué)參數(shù) 量子化學(xué)參數(shù)，大致可分為電
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1