How dependent are molecular and atomic properties on the electronic structure method? Comparison of Hartree‐Fock, DFT, and MP2 on a biologically relevant set of molecules
Notice bibliographique
Résumé
This article compares molecular properties and atomic properties defined by the quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) obtained from three underlying levels of theory: MP2(full), density functional theory (DFT) (B3LYP), and Hartree-Fock (H-F). The same basis set (6-311++G(d,p)) has been used throughout the study. The calculations and comparisons were applied to a set of 30 small molecules representing common fragments of biological molecules. The molecular properties investigated are the energies and the electrostatic moments (up to and including the quadrupoles), and the atomic properties include electron populations (and atomic charge), atomic dipolar and quadrupolar polarizations, atomic volumes, and corrected and raw atomic energies. The Cartesian distance between dipole vectors and the Frobenius distance between the quadrupole tensors calculated at the three levels of theory provide a measure of their correlation (or lack thereof). With the exception of energies (atomic and molecular), it is found that both DFT and H-F are in excellent agreement with MP2, especially with regards to the electrostatic mutipoles up to the quadrupoles, but DFT and MP2 agree better in almost all studied properties (with the exception of molecular geometries). QTAIM properties whether obtained from H-F, DFT(B3LYP), or MP2 calculations when used in the construction of empirical correlations with experiment such as quantitative structure-activity-(or property)-relationships (QSAR/QSPR) are equivalent (because the properties calculated at the three levels are very highly correlated among themselves with r(2) typically >0.95, and therefore preserving trends). These results suggest that the massive volume of results that were published in the older literature at the H-F level is valid especially when used to study trends or in QSAR or QSPR studies, and, as long as our test set of molecules is representative, there is no pressing need to re-evaluate them at other levels of theory except when inadequate basis sets were used by today's standards. Extensive tabulation of molecular and atomic properties at the three theoretical levels is available in the Supporting Information, including optimized geometries, molecular energies, virial ratios, molecular electrostatic moments up to and including hexadecapoles, atomic populations, atomic volumes, atomic electrostatic moments up to and including the quadrupoles, and atomic energies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,015 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».