[交流]找过渡态的一些经验 已有10人参与 ★ ★ ★ ★ ★
gmy1990(金币+5): 谢谢分享！ 2011-06-06 22:14:36 zhou2009:编辑内容 2011-06-22 09:54 zhou2009:标题高亮 2011-06-22 10:43 小红豆:提升帖子 2011-07-14 18:44 小红豆:提升帖子 2011-07-20 19:24 小红豆:提升帖子 2011-07-22 19:33
最近经常见虫友问关于过渡态怎么找的问题，正好我最近比较郁闷就给大家写个简单的教程，仅限新手入门。
过渡态简单点说就是化学反应中瞬间形成的高自由能的不稳定复合物，形象点说就是就是反应势能面上的一个鞍点，所谓的找过渡态也就是要找到这个反应势能面上的这个鞍点，这里以DA反应作为例子简单说下我用gaussian找过渡态的经验。
Gaussian里面找过渡态主要有3种方法：TS、QST2以及QST3。这里套用gaussian手册里的说明。
TS是进行过渡态而不是局部最小值的优化计算。QST2是使用STQN 方法寻找过渡态结构。这个选项需要输入反应物和产物分子结构，先后通过两组连续的标题和分子说明部分定义。注意在这两个结构中的原子顺序必需一致。TS 不能和QST2 合用。QST3是使用STQN 方法寻找过渡态结构。这个选项需要输入反应物，产物和最初的过渡态结构，先后由三组连续的标题和分子说明部分定义。注意在这三个结构中的原子顺序必需一致。TS 不能和QST3 合用。接下来贴出几个例子来说明下TS、QST2和QST3的输入文件该怎么写
%chk=c2h4_c4h6_ts %nproc=1 %mem=200mb
# opt=(ts,calcfc) freq=noraman b3lyp/6-31g*
Title Card Required 0 1
C -0.37960200 1.41026100 0.50972400 H -0.06409400 1.04025400 1.48028400 H -0.26589500 2.48067200 0.40089100 C -1.26020300 0.70558300 -0.28508700 H -1.84635800 1.22289600 -1.04415700 C -1.26023800 -0.70552500 -0.28508700 H -1.84641800 -1.22280900 -1.04415900 C -0.37967300 -1.41024700 0.50972300 H -0.06414500 -1.04025600 1.48028200 H -0.26601500 -2.48066300 0.40088700 C 1.45648200 0.69084700 -0.25401700 H 1.98402400 1.24692000 0.51079100 H 1.29283800 1.24312300 -1.17152100 C 1.45645300 -0.69091000 -0.25401800 H 1.29278400 -1.24317800 -1.17152200 H 1.98396500 -1.24700700 0.51079200 qst2
%chk=c2h4_c4h6_qst2 %nproc=1 %mem=200mb
# opt=(calcfc,qst2) freq=noraman b3lyp/6-31g*
Title Card Required 0 1
C -3.17791906 1.13289796 -1.01187682 H -2.64475531 0.20519304 -1.01187682
H -4.24791906 1.13289796 -1.01187682 C -2.50264475 2.30787525 -1.01187682 H -3.03580850 3.23558018 -1.01187682 C -0.96264475 2.30787525 -1.01187682 H -0.42948100 3.23558018 -1.01187682 C -0.28040135 1.13693077 -1.01187682 H -0.80804382 0.20607449 -1.01187682 H 0.78957977 1.14328807 -1.01187682 C -2.59776413 0.98894279 1.10133233 H -3.14031063 0.06692559 1.12200992 H -3.12699887 1.91846375 1.07302387 C -1.24260873 0.98347968 1.11087410 H -0.70006223 1.90549689 1.09019651 H -0.71337398 0.05395873 1.13918256
Title Card Required 0 1
C 1.41432400 0.09460100 0.31826800 H 1.42370000 0.10775400 1.42899000 H 2.47445600 0.12780100 0.00402400 C 0.66866000 1.30146700 -0.16992700 H 1.26438900 2.14276400 -0.50621500 C -0.66890700 1.30134300 -0.16992700 H -1.26479300 2.14252900 -0.50621700 C -1.41434600 0.09433800 0.31826600 H -1.42372700 0.10749400 1.42898900 H -2.47448400 0.12734000 0.00402000 C 0.77040400 -1.21422100 -0.17552700 H 1.14229400 -2.05288100 0.44176200 H 1.12544800 -1.41421500 -1.20543600 C -0.77017000 -1.21437000 -0.17552800 H -1.12517200 -1.41443600 -1.20543700 H -1.14189800 -2.05310200 0.44176200 qst3
%chk=c2h4_c4h6_qst3 %nproc=1 %mem=200mb
# opt=(calcall,qst3,noeigentest) freq=noraman b3lyp/6-31g*
Title Card Required
0 1
C -3.17791906 1.13289796 -1.01187682 H -2.64475531 0.20519304 -1.01187682 H -4.24791906 1.13289796 -1.01187682 C -2.50264475 2.30787525 -1.01187682 H -3.03580850 3.23558018 -1.01187682 C -0.96264475 2.30787525 -1.01187682 H -0.42948100 3.23558018 -1.01187682 C -0.28040135 1.13693077 -1.01187682 H -0.80804382 0.20607449 -1.01187682 H 0.78957977 1.14328807 -1.01187682 C -2.59776413 0.98894279 1.10133233 H -3.14031063 0.06692559 1.12200992 H -3.12699887 1.91846375 1.07302387 C -1.24260873 0.98347968 1.11087410 H -0.70006223 1.90549689 1.09019651 H -0.71337398 0.05395873 1.13918256
Title Card Required 0 1
C 1.41432400 0.09460100 0.31826800 H 1.42370000 0.10775400 1.42899000 H 2.47445600 0.12780100 0.00402400 C 0.66866000 1.30146700 -0.16992700 H 1.26438900 2.14276400 -0.50621500 C -0.66890700 1.30134300 -0.16992700 H -1.26479300 2.14252900 -0.50621700 C -1.41434600 0.09433800 0.31826600 H -1.42372700 0.10749400 1.42898900 H -2.47448400 0.12734000 0.00402000 C 0.77040400 -1.21422100 -0.17552700 H 1.14229400 -2.05288100 0.44176200 H 1.12544800 -1.41421500 -1.20543600 C -0.77017000 -1.21437000 -0.17552800 H -1.12517200 -1.41443600 -1.20543700 H -1.14189800 -2.05310200 0.44176200
Title Card Required 0 1
C 0.39335100 -1.40752200 0.50945100 H 0.07415700 -1.04074500 1.48001500 H 0.28923500 -2.47884000 0.39989000
C 1.26702700 -0.69422900 -0.28512700 H 1.85846600 -1.20567200 -1.04409200 C 1.25346800 0.71680900 -0.28478600 H 1.83499300 1.23987800 -1.04346600 C 0.36574900 1.41309100 0.50971100 H 0.05414500 1.04053600 1.48056200 H 0.24248700 2.48246500 0.40066900 C -1.45041500 -0.70335800 -0.25427100 H -1.97290400 -1.26432600 0.51044000 H -1.28115600 -1.25385900 -1.17177300 C -1.46240700 0.67835900 -0.25370700 H -1.30467900 1.23254800 -1.17112400 H -1.99537500 1.22910700 0.51125200
这里需要注意下反应物的构型以及产物的构型都必须是优化过的。QST3最后一个构型是自己猜测的过渡态的构型，所以这里需要一定的化学功底。另外使用QST2以及QST3时要注意你所假定的反应物与产物中间应该没有别的中间体并且只有一个过渡态，否则不保证你能优化出来什么东西~~~所以我比较推荐直接用TS进行过渡态优化，这当然需要涉及到自己猜过渡态的一个过程，需要对一些常见的化学反应机理有个细致的了解才能很好的猜过渡态。选定用哪一种方法后接着就是如何获取力常数，是使用rcfc，calcfc还是calcall由于这一步直接关系着整个体系的计算量所以需要慎重选择，如果你是读上一个计算chk文件进行过渡态优化，并且上一个计算做了频率分析，那毫无疑问要加上rcfc，这可以节省大量的时间。如果从头开始找过渡态的话还是calcfc的好，也就是在第一步计算下力常数，至于calcall个人推荐不到万不得已不要使用，虽然有时它也可以最快的找到过渡态，例如我曾经试过加calcall优化15步找到过渡态，而用calcfc花了47步才找到过渡态，但仍不推荐使用- -！剩下还有一种方法找过渡态——主反应坐标法，该方法通过指定体系中主要参加反应的键的原子通过对其初始Hessian 矩阵中该坐标的行和列计算数值二阶导数的方法来获得过渡态，示例如下。
%chk=c2h4_c4h6_ts_d %mem=200mb %nproc=1
# opt=(ts,modredundant) freq=noraman b3lyp/6-31g*
Title Card Required 0 1
C -0.26442100 0.42403600 1.41432400 H -1.29899800 0.82842200 1.42370100 H 0.04131100 0.34416800 2.47445600 C 0.61836500 1.38088300 0.66866500 H 1.22997800 2.04931100 1.26439800 C 0.61836500 1.38088300 -0.66866500 H 1.22997800 2.04931100 -1.26439800 C -0.26442100 0.42403600 -1.41432400