[發明專利]一種基于分子動力學的半纖維素溶解機理的分析方法

有效

• 申請號: 202110740156.3
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113327649B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 徐環斐;孔毅;彭建軍;王唯先
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/80
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 孟琦

1.一種基于分子動力學的半纖維素溶解機理的分析方法，其特征在于，包括以下內容：(1)構建半纖維素的結構，選擇氯化膽堿基的低共熔溶劑作為半纖維素的溶解溶劑，其中氯化膽堿為氫鍵供體，選不同物質為氫鍵受體；(2)研究所用到的木聚糖結構文件通過GLYCAM網站中碳水化合物構建模塊進行建立；Multiwfn程序被使用計算所有分子單體的RESP2電荷，該過程需要分別在真空下和溶劑中計算兩次RESP電荷并取平均值；(3)所有分子在B3LYP-D3(BJ)/def2-SVP水平下進行優化，單點任務在B3LYP-D3(BJ)/def2-TZVP等級下運行并獲得分子表面靜電勢的信息；(4)將優化后的分子結構導入CHARMM-GUI中的GlycanReaderModeler模塊生成分子拓撲文件，并將計算精確的RESP2電荷導入到相應的拓撲文件中；(5)GROMACS軟件用于所有的分子動力學模擬；在分子動力學初始結構構建程序Packmol中，首先按照預期的數量和比例將單體結構放置在一個低密度的盒子中，并將半纖維素放置在中間位置；將周期邊界條件應用于盒子的三個方向，以保證盒子內的粒子數是恒定的；Langevin恒溫器和Nose-Hoover?Langevin壓力調節器分別將溫度和壓力穩定在283.15K-353.15K和0.5-2.5atm；采用PME方式計算網格間距為0.06-0.2的長程靜電相互作用和四階插值；用CHARMM力場描述了溶質-溶劑相互作用，值得注意的是，Gromacs內置力場中并不存在CHARMM力場，需要編寫文件導入進Gromacs中；(6)在溫度為3188.15K，壓力為0.5bar的條件下，通過30000-80000步模擬使系統能量最小化，然后逐漸加熱到規定溫度；在達到預期溫度后，能量最小的系統在NVT系綜中對半纖維素做限制性分子動力學模擬，確保溶劑弛豫開之前半纖維素不會亂動；最后進行持續時間為200ns的長時間分子動力學模擬；使用可視化分子動力學VMD軟件包分析系統的軌跡數據；(7)分析結果表明綠色溶劑和半纖維素結構形成的強氫鍵是影響溶劑的重要因素。