[发明专利]用于有机分子晶体结构预测中高精度能量排位方法

摘要

本发明属于有机分子晶体结构技术领域，具体涉及用于有机分子晶体结构预测中高精度能量排位方法，包括确定中心单胞的量子力学作用半径；中心单胞内，采用密度分块相互作用算法进行能量计算；半径R的范围内，中心单胞外的分子对中心单胞内分子的作用能在量子力学精度下计算；在经典分子力学精度条件下，计算半径R范围之外，周期性扩展单胞对中心单胞内分子的作用能；计算晶体总能量，晶体总能量包括中心单胞内的能量，以及中心单胞与周期性扩展单胞之间的能量。本发明提高了药物分子晶体中能量计算效率，精准的能量反馈，在晶体预测过程，将引导CSP在正确的方向上寻找真正的低能优势晶型。

主权项

1. 用于有机分子晶体结构预测中高精度能量排位方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）确定中心单胞的量子力学作用半径计算中心单胞中的分子内所有原子与周围扩展单胞分子中原子的范德华半径和，以此半径和加1.5埃作为截断，找到距离中心单胞最近的一圈分子，以中心单胞的几何中心到这一圈分子中最远的距离作为量子力学作用半径R；（2）中心单胞内，采用密度分块相互作用算法进行能量计算在量子力学精度下，分别计算各个分子的能量，此时包含其余分子产生的静电势作用，静电势由其余各分子的原子核势和电子密度分布产生，静电势和各个分子的电子密度分布通过彼此迭代直到收敛获得；迭代收敛后的能量为：中心单胞内的能量，其中代表电子密度，这个能量由三部分构成：第一项是每个孤立分子的能量求和，其中是分子i的能量，是分子i的电子密度；第二项代表分子之间的静电相互作用，包括分子i和分子j的原子核之间的静电相互作用能和电子密度之间的静电相互作用能；第三项分别来自各个分子之间的交换关联泛函的非线性叠加误差和动能泛函的非线性叠加误差；以下各公式的参数意义同该公式；（3）半径R的范围内，中心单胞外的分子对中心单胞内分子的作用能在量子力学精度下计算，仍采用第2步的迭代求解的流程，但只计算这部分分子对中心单胞分子的作用能：分子对中心单胞分子的作用能包括：第一项是原子核之间的静电相互作用，第二项是电子之间的相互作用；（4）在经典分子力学精度条件下，计算半径R范围之外，周期性扩展单胞对中心单胞内分子的作用能；这部分能量由周期性扩展晶胞中的分子在中心单胞处产生的长程静电势对中心单胞中总的电子密度积分得到，其计算公式为：其中代表半径R外，分子j及其所有周期性镜像分子在中心单胞处产生的静电势分布，是中心单胞内分子i的电子密度；（5）计算晶体总能量，晶体总能量包括中心单胞内的能量，以及中心单胞与周期性扩展单胞之间的能量：其中，中心单胞的能量采用第（2）步计算的能量，而周期性扩展单胞对中心单胞的作用能包括第（3）步和第（4）步计算的能量和：；其中，即第(3)步中所计算能量，求和条件表示分子i和分子j之间距离小于第（1）步确定的半径R，且分子j不在中心单胞内，是第（4）步中计算的能量。