使用 Gaussian + Molclus + Shermo 计算复杂分子的 NMR

前言

Epiandrosterone 表雄酮是一种甾体激素，拥有较弱的雄激素活性，是睾酮的代谢产物。本文将介绍如何使用 Gaussian + Molclus + Shermo 精确计算复杂分子的 1H-NMR 谱。精确计算 1H-NMR 的步骤如下：首先对 Epiandrosterone 做构象搜索，找到 298.15 K 下的几个主要构象，在做构象搜索时需要用上 xtb、Molclus、Gaussian、Orca 和 Shermo。同时使用 Shermo 计算在 298.15 K 下构象的 Boltzmann 分布。在找到构象之后，使用 Gaussian 分别对每个构象做 NMR 计算。最后使用 Multiwfn 根据 Boltzmann 分布和每个构象的 NMR 计算整个分子的 NMR。

本文使用的软件以及各软件对应的版本为：Gaussian C.01 Linux、Molclus 1.12、Shermo 2.4.0、xtb 6.6.0、Multiwfn 3.8(dev)。

本文主要参考了 Sob 老师的以下文章：

准备动力学模拟

这是构象搜索的第一步，也是整个流程的第一步。由于笔者不会用 Lammps 和 Gromacs 之类的动力学程序，因此就使用 Sob 教程中推荐的 xtb 程序做分子动力学模拟。首先需要新建一个 md.inp，内容如下所示：

$md
   temp= 400  //温度(K)
   time= 100.0  //模拟的总时间(ps)
   dump= 50.0  //每多少fs往轨迹文件里写入一次
   step=  1.0  //步长(fs)
   hmass=1  //氢原子的质量是实际的多少倍
   shake=1  //将与氢有关的化学键距离都用SHAKE算法约束住
$end

同时需要准备记载 Epiandrosterone 原子坐标信息的 xyz 文件，这里可以去 ChemSpider 下载 3D mol 文件，接着使用 Multiwfn 程序将 mol 文件转为 xyz 文件。准备好 xyz 文件和 md.inp 文件之后调用下面命令：

1	xtb Epiandrosterone.xyz --input md.inp --omd --gfn 0

构象搜索

等待 xtb 完成动力学模拟之后，会在运行文件夹下生成一个 xtb.trj 文件，将其改名为 traj.xyz 后，拷贝到 molclus 程序的路径下。

前言

准备动力学模拟

构象搜索