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Materials Studio搜索过渡态(二)

晃晃618
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上次我们已经成功对乙烯醇到乙醛的氢转移反应中的反应物和产物模型进行原子配对,并且生成了名为reactant-product.xtd的新的3D原子轨迹文件。接下来我们将和大家分享如何使用Materials Studio中DMol3模块下的LST/QST工具对该文件搜索过渡态。

计算步骤

(3) 使用LST/QST工具搜索过渡态;

打开DMol3 Calculation对话框,将Task更改为TS Search。点击More,显示出DMol3 Transition State Search对话框,将Search protocol选择为Complete LST/QST。其余参数与结构优化时保持不变即可。

这里我们已经优化过反应物和产物的结构了,所以不用勾选Optimize reactants and products。建议还是先优化并确认最佳反应物和产物的结构再进行过渡态搜索,否则会增加计算时间并且计算结果可能达不到预期。

在Properties选项卡中,勾选Frequency。开始计算。

(4) 查看计算结果;

在计算期间,会有一个LST/QST图显示在工作区,该图是通过LST、QST和CG(共轭梯度)的能量与路径坐标之间的关系,监测过渡态搜索的进程。

计算完成后,在.outmol文件中查看计算结果。双击.outmol文件,CTRL+F搜索能垒Energy of barrier。可以看到,反应能量是-11.318 kcal/mol,能垒是55.203 kcal/mol,过渡态的能量是-153.7371955 Ha。

双击.xod文件,该文件是展示反应物、过渡态和产物的结构。它们在Y轴上的位移表示其相对能量差。

(5) 查看虚频;

在过渡态中,会存在虚频,虚频对应的反应模式可以用动画展现出来。

双击.xsd文件,选择Tools工具栏中的Vibrational Analysis。在对话框中,点击Calculate。可以看到在-2043.63 cm-1位置有一个虚频。

选择该虚频,单击Animation按钮,生成一个轨迹动画文件,展现出虚频下的反应模式。

(6) 过渡态优化;

双击.xsd文件,打开DMol3 Calculation对话框,将Task更改为TS Optimization,其他设置保持不变。开始计算。

由于所搜索到的结构已经非常接近优化后的过渡态,计算任务在比较短的时间内就结束。查看.outmol文件,搜索“Geometry optimization completed successfully”。优化后的过渡态能量为-153.7382226 Ha,与优化前过渡态能量相比,会发现能量只相差了约0.001 Ha,即约0.6 kcal/mol。因此优化后的能垒约为54.5 kcal/mol。


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