NMR Crystallography Structure Determinations with <sup>1</sup>H Chemical Shifts. GIPAW DFT Calculation Quality Can Be Substantially Degraded, but Nearly Identical Outputs Relative to Benchmark Computations Are Obtained: Why and So What?
Notice bibliographique
Résumé
Nuclear magnetic resonance (NMR) crystallography may be used in various solid-state structural characterization tasks. For organic compounds in this context, proton isotropic chemical shifts [δ iso ( 1 H)] are routinely used. It is typical to pair experimentally measured proton δ iso values with δ iso values that were computationally generated from crystal structure models. This can yield a δ iso ( 1 H) root-mean-squared deviation (RMSD) value for each crystal structure model. In this study, we monitor the way in which gauge including projector augmented wave (GIPAW) density functional theory (DFT) computations of 1 H δ iso values can be influenced by the quality of the computational input parameters. We consider 126 computationally generated (using crystal structure prediction, CSP) crystal structures for three molecules: cocaine (30 structures), flutamide (21 structures), and ampicillin (75 structures). The quality parameters selected are the plane wave energy cutoff ( E cut ), and the k -point grid used to sample reciprocal (i.e., momentum) space. We also probe the utility of performing one-parameter and two-parameter linear mappings for transforming computed hydrogen isotropic magnetic shielding values (σ iso ) into computed δ iso ( 1 H) values. We find that both E cut and the k -point grid can be degraded substantially (e.g., E cut ∼ 25 Ry) and yet still produce very similar computed δ iso ( 1 H) values. We consider the mechanisms under GIPAW DFT that contribute to computed hydrogen σ iso values to help understand this robustness: many contributions are zero or cancel out when converting σ iso values to δ iso ( 1 H) values via the linear mapping. The robust nature of computed δ iso ( 1 H) values leads to consistent estimates of δ iso ( 1 H) RMSD values. It is then demonstrated using cocaine and flutamide that when δ iso ( 1 H) RMSD values are used in NMR crystallography tasks such as structure selection/determination, the quality of the GIPAW DFT computation can be severely degraded and still produce identical outcomes to those that used a more computationally intensive protocol. Ampicillin is selected as a practical example to probe how our findings might reasonably be applied in the structure determination of a complex organic molecule. We propose that relatively modest quality GIPAW DFT computations (i.e., E cut = 35 Ry and a 1 × 1 × 1 k -point grid) may be used to first filter out obviously poor structure candidates. Subsequently, slightly higher quality GIPAW DFT computations can be used for structure selection/determination. Our findings indicate that it should be possible to, on average, reduce the computational resources required in such NMR crystallography tasks by approximately a factor of 3–4 in terms of CPU time.
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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 | 0,002 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,014 | 0,004 |
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 ».