[發明專利]一種測試和擬合力場二面角參數的方法

有效

• 申請號: 202010542844.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111863140B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 方棟;王果;楊明俊;馬健;溫書豪;賴力鵬
• 申請（專利權）人: 深圳晶泰科技有限公司
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/50
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

本發明提供一種測試和擬合力場二面角參數的方法，產生一些具有代表性的構象，對結構進行力場和量子化學方法的比較，如符合標準，就認定力場參數表現滿意，結束流程；如不符合標準，將大分子切成只含一個柔性二面角的分子碎片，進行二面角掃描，通過對每個柔性二面角的量子化學結果和力場結果對比，找出不符合標準的柔性二面角，對其參數進行擬合；得到新的二面角參數后，返回到最初產生的整個分子的一系列結構進行驗證，如符合標準，結束整個流程，完成檢測和擬合表現不好的二面角參數；如不符合標準，將表現不好的柔性二面角進行整個分子的二面角掃描。本發明以更低的計算資源消耗完成用大分子對力場二面角參數進行檢測和擬合。

技術領域

本發明屬于分子力學領域，具體涉及一種測試和擬合力場二面角參數的方法，適用于對于對分子力場中二面角參數進行評價和對于表現不好的參數進行擬合修正。

背景技術

分子力學因其速度優勢和可靠的精度被廣泛應用于很多領域比如藥物設計。分子力學基于描述分子性質（比如能量）的公式和相對應的參數，其中的參數部分被成為分子力場。常用的力場能量的定義為：E=E_bond+E_angle+E_dihedral+Ｅ_improper+E_ele+E_vdw,其中Ｅ_bond是相連的兩個原子的鍵長決定的能量，Ｅ_angle是相連的三個原子決定的角度的能量，Ｅ_didedral是相連的四個原子決定的二面角的能量，E_improper是維持一個平面的四個原子在同一平面的面外彎曲能量，Ｅ_ele是兩個原子的電荷之間的能量，Ｅ_vdw是兩個原子的范德華能量。與之相對應的計算各項能量所需要的鍵，角，二面角，面外彎曲，電荷和范德華參數組成力場。二面角參數在數量上和靈活性上超過其他參數，因此二面角參數的質量對于力場的整體質量至關重要。

發展分子力場一般基于較小的分子碎片，然后進行量子化學計算并將計算結果（一般用能量）作為目標進行擬合，從而得到一系列力場參數。在此之后，力場參數表現的評價通常將一些不在擬合范圍內的其他小分子的量子化學的計算數據作為標準。小分子可以進行大量準確的量子化學計算。選取的量子化學方法一般為密度泛函或者基于微擾理論的高精度的方法。這些小的分子一般有1-2個柔性二面角。通常二面角掃描是旋轉這些二面角，并且在-180度-180度范圍內每隔一定角度進行掃描。在掃描過程中，固定特定二面角在特定角度(一般15度)，進行結構優化。最后比較力場和量子化學得到的能量，對力場進行評價。

如上所述，發展力場一般基于小的分子，但在實際應用比如藥物分子設計中，分子往往比較大（柔性角在3個以上），這就需要力場參數特別是二面角參數有好的從小分子到大分子的遷移性。通常的檢測二面角參數和擬合新的二面角參數的方法是上述對整個分子二面角掃描的方法（流程見圖1），由于大的分子含有柔性二面角比較多，而且二面角之間可能存在耦合，需要對耦合的二面角進行組合掃描，所以對于大分子來說，傳統的方法需要進行大量的高精度量子化學計算。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種適用于大分子力場二面角參數的檢測和擬合方法，這種方法比傳統方法需要更少的計算量。

具體技術方案為：

一種測試和擬合力場二面角參數的方法

首先產生一些具有代表性的一部分構象，這些結構代表分子中柔性二面角的不同角度；對這些結構進行力場和量子化學方法的比較，如果符合標準，就認定力場參數表現滿意，結束流程；