Chuong3 co so phuong phap tinh co hoc phan tu

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH CƠ
HỌC PHÂN TỬ (Molecular Mechanics, MM)

Phần I.
Phần II.
Phần III.


I. Cơ học phân tử là gì?
- Cơ học phân tử (MM) là phương pháp mô phỏng
cấu trúc phân tử dựa trên cơ học cổ điển.
- Những sự gần đúng cơ bản của MM:
+ Mỗi nguyên tử là 1 hạt.
+ Mỗi hạt có một bộ các thông số và tính chất.
+ Tất cả các hạt đều tương tác với nhau.
 Vị trí của các nguyên tử trong phân tử (tạo nên
hình học phân tử) được xác định bằng NĂNG
LƯỢNG.


Sự gần đúng trong MM
Dao động giữa các nguyên tử trong phân tử:
-Nguyên tử luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng.
-Mỗi dao động ứng với một năng lượng xác định (Hóa học
lượng tử có thể tính chính xác các tần số dao động của phân
tử), tùy thuộc vào đặc điểm liên kết giữa các nguyên tử.
-Đặc trưng của các liên kết có thể xác định bằng các phương
pháp quang phổ học (IR, Raman, …)
-Mỗi loại liên kết ứng với một mức năng lượng xác định.
 Áp dụng sự gần đúng quả cầu móc vào lò xo (Balls on a
spring) để mô tả liên kết giữa các nguyên tử.

Sự gần đúng quả cầu móc vào lò xo đối với
nguyên tử trong phân tử (Balls on a spring)


Năng lượng theo phương pháp MM
Biết lực tác dụng lên nguyên tử thông qua Định luật Hooke 
Tính được năng lượng của hệ.
Năng lượng của phân tử bao
gồm các số hạng:
E

= Ebonded + Enon-bonded

Ebonded= Ebondstretching + Eanglebending +
Etorsion
Enon-bonded=Eelectrostatic+EvdW+Ehbond


1) Ebondstretching



2) Eanglebending



Ảnh hưởng của hằng số lực tới các
đường cong thế năng

3) Etorsion




4) Enon-bonded




Năng lượng theo MM
hay Force Field (FF)
FF:
-Là thuật toán mô phỏng cơ học phân tử.
-Là phương trình toán học mô phỏng năng lượng của hệ theo
cơ học cổ điển, gồm tổng các số hạng ở trên (gọi là
Hamiltonian).
-Là bộ các thông số được đưa vào phương trình năng lượng
ứng với phân tử  Bộ các thông số topo cho tất cả các
nguyên tử và liên kết liên quan.
-Tọa độ của nguyên tử là thông tin đầu vào chính của FF để
tính năng lượng tương ứng của phân tử.


Năng lượng theo MM
hay Force Field (FF)
- Tìm các thông số xuất phát từ thực nghiệm:
- Các thông số thu được từ quang phổ học, như tần số

dao động, độ dài liên kết, … của một số phân tử.
- Sau đó được đưa vào phương trình và tiếp tục fitting
cho các phân tử khác để phù hợp với thực nghiệm.

- Tìm các thông số từ các tính toán hóa học lượng
tử:
- Thông số hóa từ kết quả tính hóa học lượng tử
- Fitting với thực nghiệm.