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Herein we report an update to ACPYPE, a Python3 tool that now properly converts AMBER to GROMACS topologies for force fields that utilize nondefault and nonuniform 1–4 electrostatic and nonbonded scaling factors or negative dihedral force constants. Prior to this work, ACPYPE only converted AMBER topologies that used uniform, default 1–4 scaling factors and positive dihedral force constants. We demonstrate that the updated ACPYPE accurately transfers the GLYCAM06 force field from AMBER to GROMACS topology files, which employs non-uniform 1–4 scaling factors as well as negative dihedral force constants. Validation was performed using β-d-GlcNAc through gas-phase analysis of dihedral energy curves and probability density functions. The updated ACPYPE retains all of its original functionality, but now allows the simulation of complex glycomolecular systems in GROMACS using AMBER-originated force fields. ACPYPE is available for download at https://github.com/alanwilter/acpype.
Wo Laborexperimente zu aufwendig, zu teuer, zu langsam oder zu gefährlich oder Stoffeigenschaften gar nicht erst experimentell zugänglich sind, können Computersimulationen von Atomen und Molekülen diese ersetzen oder ergänzen. Sie ermöglichen dadurch Reduktion von Kosten, Entwicklungszeit und Materialeinsatz. Die für diese Simulationen benötigten Molekülmodelle beinhalten zahlreiche Parameter, die der Simulant einstellen oder auswählen muss. Eine passende Parametrierung ist nur bei entsprechenden Kenntnissen über die Auswirkungen der Parameter auf die zu berechnenden Größen und Eigenschaften möglich. Eine Gruppe von Standardparametern in molekularen Simulationen sind die Partialladungen der einzelnen Atome innerhalb eines Moleküls. Die räumliche Ladungsverteilung innerhalb des Moleküls wird durch Punktladungen auf den Atomzentren angenähert. Für diese Annäherung existieren diverse Ansätze für verschiedene Molekülklassen und Anwendungen. In diesem Teilprojekt des Promotionsvorhabens wurde systematisch der Einfluss der Wahl des Partialladungssatzes auf potentielle Energien und ausgewählte makroskopische Eigenschaften aus Molekulardynamik-Simulationen evaluiert. Es konnte gezeigt werden, dass insbesondere bei stark polaren Molekülen die Auswahl des geeigneten Partialladungssatzes entscheidenden Einfluss auf die Simulationsergebnisse hat und daher nicht naiv, sondern nur ganz gezielt getroffen werden darf.
Energy Profiles of the Ring Puckering of Cyclopentane, Methylcyclopentane and Ethylcyclopentane
(2019)
The elucidation of conformations and relative potential energies (rPEs) of small molecules has a long history across a diverse range of fields. Periodically, it is helpful to revisit what conformations have been investigated and to provide a consistent theoretical framework for which clear comparisons can be made. In this paper, we compute the minima, first- and second-order saddle points, and torsion-coupled surfaces for methanol, ethanol, propan-2-ol, and propanol using consistent high-level MP2 and CCSD(T) methods. While for certain molecules more rigorous methods were employed, the CCSD(T)/aug-cc-pVTZ//MP2/aug-cc-pV5Z theory level was used throughout to provide relative energies of all minima and first-order saddle points. The rPE surfaces were uniformly computed at the CCSD(T)/aug-cc-pVTZ//MP2/aug-cc-pVTZ level. To the best of our knowledge, this represents the most extensive study for alcohols of this kind, revealing some new aspects. Especially for propanol, we report several new conformations that were previously not investigated. Moreover, two metrics are included in our analysis that quantify how the selected surfaces are similar to one another and hence improve our understanding of the relationship between these alcohols.