原子电荷计算方法的对比.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao)JanuaryActaP．一Chim．．2012，28(1)，l一18[Review】doi：l0．3866／PKU．WHXB201228lwww．whxb．pku．edu．cn原子电荷计算方法的对比卢天陈飞武(北京科技大学化学与生物工程学院，北京100083)摘要：原子电荷是对化学体系中电荷分布最简单、最直观的描述形式之一，在理论和实际应用中都有重要意义．本文介绍了12种重要的原子电荷计算方法的原理和特点，通过大量实例从不同角度比较了它们的优缺点．这些方法包括Mulliken、分子环境中的原

2、子轨／~(AOIM)、Hirshfeld、原子偶极矩校正的Hirshfeld布居(ADCH)、自然布居分析(NPA)、Merz-Kollmann(MK)、分子中的原子(AIM)、Merck分子力场94(MMFF94)、AM1一BCC、Gasteiger、电荷模型2(CM2)~及电荷均衡(QEq)方法．最后本文对如何在实际应用中选择合适的计算方法给出了建议．关键词：原子电荷：计算化学：布居分析：电负性：静电势中图分类号：0641ComparisonofComputationalMethodsforAtomicChargesLUTianCHEN

3、Fei．Wu(SchoolofChemicalandBiologicalEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083．R．China)Abstract：AtomicchargeISoneofthesimplestandthemostintuitivedescriptionofchargedistributioninchemicaIsystems．Ithasgreatsignificanceintheoryandinpracticalapplications

4、．InthisarticleweintroducethebasicprinciplesandspecialcharacteristicsoftwelveimportantcomputationalmethodsforthedeterminationofatomicchargesandcomparetheirprosandconsfrOmvariousaspectsbyconsideringaIargenumberofinstances．ThesemethodsincludeMulliken，atomicorbitalsjnmolecules

5、(AOIM)，HirshfeId，atomicdipolemomentcorrectedHirshfeIdpopulation(ADCH)，naturaIpopulationanalysis(NPA)，Merz-Kollmann(MK)，atominmolecules(AIM)，Merckmolecularforcefield94(MMFF94)，AM1．BCC，Gasteiger，chargemodel2(CM2)，andcha~eequilibration(QEq)．Finallysomegeneralsuggestionsonhowt

6、ochooseapropermethodforpracticaIapplicationsaregiven．KeyWords：Atomiccharge；Computationalchemist~；Populationanalysis；Elecfr0negattyElectrostaticpotential1引言学中也有很多实用价值，如作为分子描述符用于药原子电荷，即位于原子中心的点电荷，是对化物虚拟筛选、在分子对接和分子动力学／蒙特卡罗学体系中电荷分布最简单、最直观的描述方式之模拟中描述静电作用、在量子力学(OM)与分子力一．它有很多重要意义

7、，比如帮助化学工作者研究学(MM)结合计算中表现QM区域原子对MM区域原子在各种化学环境中的状态、考察分子性原子的静电作用势．在其它一些理论方法中也需要质、。预测反应位点．另外原子电荷模型在计算化借助原子电荷，如Pipek．Mezey轨道定域化方法、Received：September13，201l；Revised：October25，201l；PublishedonWeb：October3l，2011Correspondingauthor．Email：chenfeiwu@ustb．edu．cn；Tel：+86-10—62332689．Th

8、eprojectwassupposedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(20773011)．国家自然科学基金(207730