分子模拟的理论与实践PDF电子书下载

第1章　分子模拟的概况参考文献 5

第2章　力场 6

2.1 力场简述 6

2.2　力场作用项的一般式 9

2.3　常见的力场 13

2.3.1　MM形态力场 13

2.3.2　AMBER力场 14

2.3.3　CHARMM力场 14

2.3.4　CVFF力场 15

2.3.5　第二代力场 16

2.4　涵盖周期表元素的力场 17

2.5　特殊的力场 18

参考文献 21

第3章　能量最小化 24

3.1 势能图与势能面 24

3.2　函数的极小值 26

3.3　利用导数求极小值的方法 28

3.4　一次导数求极值法 29

3.4.1 最速下降法 30

3.4.2 共轭梯度法 32

3.5　二次导数求极值法 33

3.5.1　牛顿-拉森法 33

3.5.2　近似牛顿-拉森法 34

3.5.3　对角线块状牛顿-拉森法 35

3.6　求分子最低能量构象方法的选择 35

3.7　能量最小化的应用 36

3.8　多原子分子振动频率的计算 37

3.9　以能量最小化方法预测团簇体的大小 42

参考文献 48

第4章　分子力学的应用 48

4.1　分子结构与势能面 49

4.2　势能面的最小值点、最大值点、鞍点 51

4.3　势能面与化学反应 52

4.3.1　过渡态结构与反应路径 52

4.3.2　鞍点与二次区域 54

4.3.3　决定鞍点的方法 56

4.4　分子力学计算的热力学性质 58

4.4.1 构象能 58

4.4.2　分子的生成焓 58

4.4.3　反应热与生成焓 61

4.5　晶体结构的计算 62

4.6　立体效应 64

参考文献 65

第5章　分子动力模拟计算的原理 65

5.1 分子动力计算的基本原理 67

5.2　牛顿运动方程式的数值解法 69

5.3　周期性边界条件与最近镜像 72

5.4　积分步程的选取 75

5.5　简化单位 76

5.6　分子动力计算流程 77

5.7　分子动力计算的初始设定 79

5.8　定温计算法 81

5.9　系统形状的改变计算 83

5.10　各种系综的分子动力计算方法 84

参考文献 88

第6章　特殊形态的分子动力计算 88

6.1 刚性线形分子的计算 90

6.2　刚性非线形分子的计算 92

6.3　键长限制法 95

6.4　限制键长与键角的计算 97

6.5　聚合物的限制动力计算 99

参考文献 103

第7章　分子动力计算的应用 103

7.1　运动轨迹分析 104

7.2　热力学特性的计算 107

7.3　径向分布函数 110

7.4　与时间相关物理量的计算 112

7.4.1　均方位移 112

7.4.2　相关函数 113

7.5 自由能的计算 121

7.5.1 自由能的变化 121

7.5.2　微扰计算 123

7.5.3　耦合系数 124

7.5.4　热力积分方法 125

7.5.5　缓慢成长法 127

7.6　相对自由能的变化 128

7.7　构型自由能 129

参考文献 132

第8章　分子动力计算的应用实例 132

8.1 水分子系统的计算 133

8.1.1　简单的水分子的力场 133

8.1.2　ab initio水分子力场 136

8.1.3　水分子自由能的计算 137

8.2　正戊烷构象的研究 139

8.3　链状分子的计算 142

8.4　链状双性体的分子动力计算 144

8.5　聚合物的特殊运动 147

参考文献 151

第9章　长程作用力的计算 151

9.1 中央多极展开法 152

9.2　Ewald求和法 156

9.3　作用场与镜像电荷计算法 159

9.4　非键结作用项的格胞多极计算方法 161

9.5　溶剂介电质模型 164

参考文献 166

第10章　蒙地卡罗计算方法 166

10.1 基本原理 167

10.2　重要取样法 170

10.3　Metropolis计算法 174

10.4　各类系综的蒙地卡罗计算 176

10.4.1　定温定压系综 176

10.4.2　巨正则系综 177

10.5　进阶蒙地卡罗计算法 179

10.5.1　优先取样蒙地卡罗计算法 180

10.5.2 力场导向蒙地卡罗计算法 181

10.5.3　明智的蒙地卡罗计算法 182

参考文献 183

第11章　蒙地卡罗计算的应用 183

11.1 压力与自由能的变化 185

11.2　分子液体 187

11.3　聚合物晶格模式计算 188

11.3.1　晶格模式 188

11.3.2　晶格模式计算的执行步骤 188

11.3.3　研究聚合物的物理量 190

11.3.4　MC计算的结果 192

11.4　改良型晶格计算 193

11.5　蛇形滑动模式 194

11.6　聚合物的改进计算模式 197

11.6.1　球与棒模式 197

11.6.2　球与弹簧模式 199

11.7　随机搜寻最佳结构方法 200

参考文献 202

第12章　蒙地卡罗计算的实例 202

12.1　液晶的蒙地卡罗计算 203

12.2　两相并存系统的蒙地卡罗计算 208

12.3　沸石等温吸附线的计算 212

12.4　蛋白质的折叠 217

参考文献 220

第13章　布朗动力计算方法 220

13.1 布朗粒子运动力学 221

13.2　布朗动力计算 223

13.3　布朗动力计算的技巧 226

13.4　流动效应 227

13.5　布朗动力计算在生化系统的应用 228

13.6　布朗动力计算在高分子溶液的应用 231

13.7　分子动力计算与布朗动力计算的比较 233

13.8　朗之万方程式的一般解 237

参考文献 238

第14章　耗散粒子动力计算法 238

14.1 耗散粒子动力计算 240

14.2　离子型表面活性剂胶束的计算 242

14.3　非离子型表面活性剂的相变化研究 246

14.4　脂质分子的相行为计算 249

14.5　纳米尺寸金粒子的DPD模拟 252

参考文献 255

第15章　溶解自由能 256

15.1 Born与Onsager模型 256

15.2　连续模型 258

15.3　朗之万偶极矩模型 261

15.4　泊松-玻耳兹曼方程式 262

参考文献 266

第16章　生化分子系统的模拟 266

16.1 生化分子的结构 267

16.2　生化分子体系间的亲水性与疏水性 275

16.3　蛋白质分子折叠的模拟 276

16.4　细胞膜的融合模拟 279

16.5　疏水基团的堆积 284

参考文献 287

第17章　分子模拟与药物设计 287

17.1 小分子的定量构效关系 288

17.1.1　传统的构效关系 288

17.1.2　三维定量构效关系 289

17.1.3　构效关系的数学基础 291

17.2　药效团模型 297

17.2.1　药效团模型的建立 298

17.2.2　药效团识别的软件 299

17.3　分子对接计算 300

17.3.1 FlexX 300

17.3.2　LigandFit 301

17.3.3　Autodock 3.05 302

17.3.4　DOCK 5.2 303

17.3.5　分子对接计算的注意点 303

17.4　数据库搜索 305

17.5　从头设计 306

17.6　计算实例 307

17.6.1　3D-QSAR研究实例 307

17.6.2　对接计算和分子设计实例 309

参考文献 316

附录A 经典运动力学 317

A-1 牛顿运动力学 317

A-2　拉格朗日运动力学 319

A-3　哈密顿运动力学 322

附录B　统计力学 324

B-1　基本统计原理 324

B-2　系综 326

B-3　配分函数 326

B-4　统计涨落 328

B-5　统计力学与模拟计算的关系 329

B-6　统计力学与量子力学的关系 330

B-7　经典力学与统计力学的关系 331

参考文献 332