Отношение к квантовым расчётам

[Corn]

Доброго времени суток, уважаемые форумчане!

 

Интересует ваше отношение к квантовым расчётам в целом. Кто знаком с этим делом не понаслышке - выскажитесь, насколько это полезная штука в плане предсказательной силы хода органических реакций? Пользуетесь ли Вы постоянно расчетами для предсказания результатов синтезов?

Вот у меня есть реакция, в которой один из реагентов имеет несколько реакционных центров. Я хочу узнать, по какому из них она пойдет методами квантовой химии (и потом проверить экспериментом). Допустим, мне доступны самые современные программы для этого, и руки у меня не кривые. Верно ли, что после проведения определенных расчетов с корректно заданными исходными даными, у меня гарантированно получится совпадение расчета с экспериментом?

 

В нашем коллективе бытуют два совершенно противоположных взгляда на сей вопрос:

1. Ну, в целом, да, квантовые расчеты помогают предсказать/объяснить течение реакции, и если считать корректно, всё получится;

2. Это всё - фуфло. Получить нужный результат можно, посчитав разными методами и выбрав тот, который согласуется с экспериментом. При этом считать, что другие методы по каким-либо причинам для данной реакции дают некорректные результаты.

 

Что Вы обо всём этом думаете?

 

 

[Юрий_Т]

Если кратко - квантово-химические расчёты позволяют лучше понять и описать свойства молекул. Ну и украшают ими статьи.

[Arkadiy]

Доброго времени суток, уважаемые форумчане!

 

Интересует ваше отношение к квантовым расчётам в целом. Кто знаком с этим делом не понаслышке - выскажитесь, насколько это полезная штука в плане предсказательной силы хода органических реакций? Пользуетесь ли Вы постоянно расчетами для предсказания результатов синтезов?

Вот у меня есть реакция, в которой один из реагентов имеет несколько реакционных центров. Я хочу узнать, по какому из них она пойдет методами квантовой химии (и потом проверить экспериментом). Допустим, мне доступны самые современные программы для этого, и руки у меня не кривые. Верно ли, что после проведения определенных расчетов с корректно заданными исходными даными, у меня гарантированно получится совпадение расчета с экспериментом?

 

В нашем коллективе бытуют два совершенно противоположных взгляда на сей вопрос:

1. Ну, в целом, да, квантовые расчеты помогают предсказать/объяснить течение реакции, и если считать корректно, всё получится;

2. Это всё - фуфло. Получить нужный результат можно, посчитав разными методами и выбрав тот, который согласуется с экспериментом. При этом считать, что другие методы по каким-либо причинам для данной реакции дают некорректные результаты.

 

Что Вы обо всём этом думаете?

Можно при кинуть, пойдет ли вообще реакция, и  насколько реально получаемое вещество, ведь известные вещества мы не получаем, а только новые

[yatcheh]

Можно при кинуть, пойдет ли вообще реакция, и  насколько реально получаемое вещество, ведь известные вещества мы не получаем, а только новые

 

Да уж... Заслуги квантовой химии в синтезе трудно переоценить... 

Вспоминается фуллерен, за двадцать лет до синтеза предсказанный каким-то советским кандидатом наук, потом почти случайно синтезированный, и после это обстоятельныйшим образом обсчитанный всеми квантовыми химиками, вынесшими вердикт - да, такая молекула может существовать   

[Юрий_Т]

Как бы там ни было, квантовая химия весьма полезна. Одно дело нарисовать молекулу на бумаге, а другое - молекула на экране монитора после сложных компьютерных  расчётов. Сложные спектры ЯМР легче интерпретировать, реакционную способность, устойчивость. Сравнивать с другими молекулами и многое другое.

[Corn]

Реакционную способность пост-фактум можно оценить и без квантовых расчетов, да и без расчетов вообще 

Спектры ЯМР - ну, у меня практически не бывает случаев, когда я не могу отнести пики по известной структуре продукта.

Касательно устойчивости понял. Краем уха слышал, что гексазина 1,3,5-триоксид по расчётам должен быть устойчив. Во всяком случае расчётов по нему и по гексазину - уйма. А как сделать так чтоб получилось - ни один расчетчик не говорит!

N6_N6O3_Quantum.pdf

 

Меня же интересует именно предсказательная сила расчетов по отношению к направлению реакций. Она вообще есть?

Я раньше думал, что поскольку это всё основано на фундаментальных законах, то и результат должен быть однозначный и... правильный. Не-а?

Изменено 7 Июня, 2015 в 10:17 пользователем Corn

[Юрий_Т]

Corn - мне попадались вещества имеющие довольно занятные спектры ЯМР - с эффектами анизотропии. При моделировании в молекулах причины аномалий были хорошо заметны. В реакциях гетероциклов с электрофилами хорошо просчитывается направление атаки электрофила и т.д. Что касается именно расчёта реакций, то это вопрос специфический и требует углублённого знания квантовой химии. Существует много подходов в расчётах реакций и какой именно выбрать в конкретном случае - зависит от множества факторов. У нас в стране вообще не очень то много продвинутых квантовых химиков и плохо с обсуждением сложных вопросов квантовой химии на соотв. форумах. Чаще превалирует точка зрения - проще поставить несколько опытов и разобраться в интересующих реакциях, чем профессионально сделать соотв. расчёт.

[Arkadiy]

Реакционную способность пост-фактум можно оценить и без квантовых расчетов, да и без расчетов вообще 

Спектры ЯМР - ну, у меня практически не бывает случаев, когда я не могу отнести пики по известной структуре продукта.

Касательно устойчивости понял. Краем уха слышал, что по расчётам должен быть устойчив. Во всяком случае расчётов по нему и по гексазину - уйма. А как сделать так чтоб получилось - ни один расчетчик не говорит!

N6_N6O3_Quantum.pdf

 

Меня же интересует именно предсказательная сила расчетов по отношению к направлению реакций. Она вообще есть?

Я раньше думал, что поскольку это всё основано на фундаментальных законах, то и результат должен быть однозначный и... правильный. Не-а?

Чтобы провести реакцию нужно прописать  все возможные способы получения, а их может быть много, подобрать исходные вещества,  просчитать все реакции и найти оптимальную. Из чего вы собираетесь сделать гексазина 1,3,5-триоксид ? Из закиси азота тримеризацией, или мутить с гидразином, гидроксиламином и всякими экзотическими соединениями азота типа азотноватистой кислоты?

[Corn]

Arkadiy, нет, я не собираюсь делать триоксид гексазина, это просто пример. У меня совсем другие реакции.

 

Что касается именно расчёта реакций, то это вопрос специфический и требует углублённого знания квантовой химии. Существует много подходов в расчётах реакций и какой именно выбрать в конкретном случае - зависит от множества факторов. У нас в стране вообще не очень то много продвинутых квантовых химиков и плохо с обсуждением сложных вопросов квантовой химии на соотв. форумах.

 

Юрий_Т, если у нас с этим плохо, а игра стоит свеч, то может Вы подскажете, что нужно почитать и каким образом поднатаскаться, чтобы обрести "углублённое знание квантовой химии", нужное для профессиональных расчетов?
У меня был курс квантовой химии, основы теории знаю. Интересуют именно вычислительные приложения, более всего - для предсказания хода реакций с органическими веществами. Хочется научиться делать расчёты осознанно, не криво и на высоком уровне. Из литературы по программным расчетам нашел пока только (правда, почти не искал ещё) Бутырскую и Блинова-Сербу-Мирошниченко. Темы на кемпорте пытался читать, но там в основном холиварят, оперируя при этом специализированными терминами и сокращениями, порой весьма жаргонизированными.Тоже отмечают что мало литературы по теме.

Может ещё какие книги/материалы посоветуете?

[Юрий_Т]

Corn - полный расчёт реакций с органическими веществами очень сложен. Нужно указывать (учитывать) все возможные варианты прохождения реакций. На это может уйти очень много времени. Поиск переходных состояний с минимальной энергией и т.д.. И действительно, плохо с литературой. На Западе гораздо больше стоящей литературы. Это одна из причин того, что в нашей стране квантовая химия недостаточно развита и мало используется её возможности. Лично я расчётом органических реакций занимался мало. Но достаточно много проводил расчётов оптимизации геометрии молекул, дипольных моментов, спектров ЯМР, ИК, УФ, зарядов на атомах молекул и т.п. Получаемая информация после таких расчётов не является абсолютно точной, но даёт очень важные характеристики. Подтверждает (или нет) структуру полученного вещества. Полученное соединение - его строение и свойства гораздо лучше понятны если произведён соотв. расчёт (если он необходим). Полезно сравнение результатов КХ-расчёта новой молекулы (например, геометрии и зарядов) с результатами для похожих, уже известных соединений.  

Могу порекомендовать программы и книги по квантовой химии.