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Enregistrement W4238940041 · doi:10.26434/chemrxiv.10031789.v1

Alchemical Hydration Free Energy Calculations Using Molecular Dynamics with Explicit Polarization and Induced Polarity Decoupling: An OTFP Approach

2019· preprint· en· W4238940041 sur OpenAlexaff
Braden Kelly, William Smith

Notice bibliographique

RevueChemRxiv · 2019
Typepreprint
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueSpectroscopy and Quantum Chemical Studies
Établissements canadiensUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPartial chargePolarization (electrochemistry)SolvationMolecular dynamicsDecoupling (probability)ChemistryCoulombMoleculeElectric potential energyMolecular physicsPhysicsChemical physicsStatistical physicsComputational chemistryEnergy (signal processing)Quantum mechanicsElectronPhysical chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

We present an algorithm to calculate hydration free energies in explicit solvent that incorporates polarization of the solute molecule in conjunction with the use of a classical fixed--charge force field. The goal is to improve the accuracy over the alternative approach of developing a polarizable force field with adjustable parameters. We incorporate polarization by implementing on--the--fly periodic updating of the solute's partial charges during a standard molecular dynamics (MD) alchemical change simulation by the use of mixed QM/MM calculations. We decouple the polarizing solvent's electric field along with the normal MD solute Coulomb decoupling to calculate the free energy difference between an unpolarized solute in vacuum and a fully polarized solute in solution. This approach is in contrast to the common approach of GAFF, which calculates the difference between a solute in vacuum that is over--polarized by the use of fixed charges calculated using HF/6-31G*, and correspondingly under--polarized by the same partial charge set in the solution phase. We apply our methodology to a test set of 31 molecules, ranging from small polar to large drug--like molecules. We find that results using our method with Minimum Basis Iterative Stockholder (MBIS) charges and using RESP charges with B3LYP/cc-pVTZ are superior to results calculated using the current ``gold standard" AM1--BCC method. We show results using MBIS partial charges using B3LYP/cc-pVTZ and MP2/cc-pVTZ, RESP partial charges using B3LYP/cc-pVTZ and HF/6-31G*, and AM1-BCC partial charges. Our method using MBIS in conjunction with MP2/cc-pVTZ yields an AAD that is 2.91 kJ$\cdot$mol$^{-1}$ (0.70 kcal$\cdot$mol$^{-1}$) lower than that of AM1--BCC for our test set. AM1-BCC was within experimental uncertainty on 13 \% of the data, while our method using MP2 was within experimental uncertainty on 43 \% of the data. We conjecture that results can be further improved by using Lennard--Jones and torsional parameters that are fitted to the MBIS charge method and that using RESP with our method can be improved by using a higher level of theory than B3LYP, for instance MP2 or $\omega$B97X-D.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,021
Tête enseignante GPT0,264
Écart entre enseignants0,243 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2019
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Résumé présentoui

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