Эмпирическая валентная связь

В теоретической химии подход эмпирической валентной связи ( EVB ) представляет собой приближение для расчета свободной энергии химической реакции в конденсированной фазе . Впервые он был разработан израильским химиком Арье Варшелем . ^{[ 1 ]} и был вдохновлен тем, как теория Маркуса использует потенциальные поверхности для расчета вероятности переноса электрона .

Там, где большинство методов расчета свободной энергии реакции требуют, чтобы хотя бы некоторая часть моделируемой системы рассматривалась с использованием квантовой механики , EVB использует калиброванный гамильтониан для аппроксимации поверхности потенциальной энергии реакции. Для простой одностадийной реакции это обычно означает, что реакция моделируется с использованием двух состояний. Эти состояния представляют собой валентных связей описания реагентов и продуктов реакции. Тогда функция, которая дает энергию земли, принимает вид:

$E_{g}={\frac {1}{2}}{\biggl (}H_{11}+H_{22}-{\sqrt {(H_{11}-H_{22})^{2}+4H_{12}^{2}}}{\biggr )}$

где $H 11$ и $H 22$ представляют собой описания валентных связей состояния реагента и продукта соответственно, а $H 12$ представляет собой параметр взаимодействия. Потенциалы $H 11$ и $H 22$ моделируются с использованием силового поля описаний $U -реагентов$ и $U. продуктов$ обычно $H 12$ немного сложнее, поскольку его необходимо параметризовать с помощью эталонной реакции. Эта эталонная реакция может быть экспериментальной, обычно это реакция в воде или других растворителях. В качестве альтернативы для калибровки можно использовать квантово-химические расчеты.

Бесплатные расчеты энергии

Для получения свободной энергии из созданного энергетического потенциала основного состояния необходимо провести отбор проб. Это можно сделать, используя методы отбора проб, такие как молекулярная динамика или моделирование Монте-Карло в различных состояниях по координатам реакции. Обычно это делается с использованием метода возмущений свободной энергии / зонтичной выборки . ^{[ 2 ]}

Приложение

EVB успешно применяется для расчета свободной энергии реакции ферментов. ^{[ 2 ]} Совсем недавно его стали рассматривать как инструмент для изучения эволюции ферментов. ^{[ 3 ]} и помочь в разработке ферментов. ^{[ 4 ]}

Программное обеспечение

См. также

Ссылки

^ Варшел, Арье; Вайс, Роберт М. (сентябрь 1980 г.). «Эмпирический подход к валентным связям для сравнения реакций в растворах и ферментах». Журнал Американского химического общества . 102 (20): 6218–6226. дои : 10.1021/ja00540a008 . ISSN 0002-7863 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Варшел, Арье. (1991). Компьютерное моделирование химических реакций в ферментах и растворах . Нью-Йорк: Уайли. ISBN 0-471-53395-5 . OCLC 23016681 .
^ Аквист, Йохан; Исаксен, Гейр Вилли; Брандсдал, Бьёрн Олав (июль 2017 г.). «Расчет холодовой адаптации ферментов» . Обзоры природы Химия . 1 (7): 0051. doi : 10.1038/s41570-017-0051 . ISSN 2397-3358 .
^ Фрушичева Мария П; Миллс, Мэтью Дж.Л.; Шопф, Патрик; Сингх, Манодж К; Прасад, Рам Б; Варшел, Арье (август 2014 г.). «Компьютерный дизайн ферментов и каталитические концепции» . Современное мнение в области химической биологии . 21 : 56–62. дои : 10.1016/j.cbpa.2014.03.022 . ПМК 4149935 . ПМИД 24814389 .

Эта физической химии статья по незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Варшел, Арье; Вайс, Роберт М. (сентябрь 1980 г.). «Эмпирический подход к валентным связям для сравнения реакций в растворах и ферментах». Журнал Американского химического общества . 102 (20): 6218–6226. дои : 10.1021/ja00540a008 . ISSN 0002-7863 .

[:0-2] Перейти обратно: ^а ^б Варшел, Арье. (1991). Компьютерное моделирование химических реакций в ферментах и растворах . Нью-Йорк: Уайли. ISBN 0-471-53395-5 . OCLC 23016681 .

[3] Аквист, Йохан; Исаксен, Гейр Вилли; Брандсдал, Бьёрн Олав (июль 2017 г.). «Расчет холодовой адаптации ферментов» . Обзоры природы Химия . 1 (7): 0051. doi : 10.1038/s41570-017-0051 . ISSN 2397-3358 .

[4] Фрушичева Мария П; Миллс, Мэтью Дж.Л.; Шопф, Патрик; Сингх, Манодж К; Прасад, Рам Б; Варшел, Арье (август 2014 г.). «Компьютерный дизайн ферментов и каталитические концепции» . Современное мнение в области химической биологии . 21 : 56–62. дои : 10.1016/j.cbpa.2014.03.022 . ПМК 4149935 . ПМИД 24814389 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]