计算机辅助结构确证高性能计算系统

计算机辅助结构确证高性能计算系统可以用来做什么？

计算机辅助结构确证高性能计算系统是根据合成药物化学与天然产物化学科研人员的实际需求，提供软硬件整合的一体化量化计算解决方案，解决药化结构确证常见的NMR与ECD光谱计算任务。用该服务器，您可以实现常见的结构确证计算任务包括：

  • 分子力学结构优化与构象搜索
  • 在DFT理论水平进行结构优化
  • 在DFT理论水平进行光谱模拟，包括IR，UV，ECD，NMR，Raman等光谱的计算
  • DP4计算

CONFLEX protocol 600x454

图1. ECD计算流程图

计算环境

服务器预装主流的Linux发行版（Centos 7.9或Ubuntu 22），内置了分子格式转化软件，CONFLEX高性能构象搜索软件，量子化学计算软件PSI4与NWChem，以及我们开发的PSI4与NWChem插件，让您可以非常方便从零基础开始进行高效地手性分子结构确证相关计算。此外，配合专业的队列管理系统，让复杂、漫长的立体化学计算过程以无人值守的方式高效自动进行。

整合了优秀的开源软件与商业软件

整合了最优秀的商业软件与开源软件，可靠、便利地进行常见结构确证相关计算。

CONFLEX Logo RDKit PSI4 Logo NWChem

其中，CONFLEX用来进行分子力学(MMFF94s力场)水平的结构优化与穷尽的构象搜索，已经有众多的文献发表。计算量最大的量子化学DFT计算部分采用开源的PSI4与NWChem来实现DFT水平的结构优化、频率计算、以及IR、UV、ECD与NMR计算等性质计算，可以让您非常便利地在本地多机部署、超算部署或云计算部署。将来有更多的工具整合进来，更好地解决药化工作中的量子化学计算问题。我们还协助您整合Gaussian, AMS与Turbomole等其它量子化学计算软件进行光谱计算，尤其是您需要用使用计算VCD辅助结构确证的时候。

我们的优势

  • 单机多核并行
  • 无人值守、高效
  • 提供经过充分验证的NMR与ECD计算工作流，快速上手
  • 提供在线或现场培训服务
  • 硬件(服务器/工作站)通过国家3C认证，FCC，CE，ISO9001,ISO14000,Rohs认证、中国环境标志产品认证
  • 硬件由供应商提供3年保修

案例与教程

专业可靠的软硬件供应商

算例简介

Fenchol与alt-fenchol是一对对映异构体，它们的化学结构如图2所示。经过实验得到一份VCD图谱，但问题是：这个实验图谱应该是Fenchol，还是alt-Fenchol呢？

Fenchol与alt-fenchol的化学结构

图2. Fenchol与其对映异构体alt-fenchol的化学结构

在B3LYP/def-TZVP(或B3LYP/6-311G**)理论水平的VCD计算表明，Fenchol的计算图谱与实验图谱基本一致（如图3所示），而计算的alt-fenchol图谱与实验图谱成镜像（未呈现），因此可以认为实验图谱对应的化学结构应该是Fenchol。

Fenchol VCD calculation

图3. Fenchol实验VCD图谱与计算VCD图谱的比较。蓝色曲线：计算的VCD图谱，橙黄色曲线：实验图谱。

灵活的合作方式

我们提供灵活的合作方式：

  • 采购软硬件一体化服务器
  • 云计算部署
  • 委托我们计算
  • 培训服务

参考文献与致谢

  1. CONFLEX: High performance conformation analysis. https://www.conflex.net
  2. PSI4: Open-Source Quantum Chemisty. https://psicode.org
  3. D. G. A. Smith, L. A. Burns, A. C. Simmonett, R. M. Parrish, M. C. Schieber, R. Galvelis, P. Kraus, H. Kruse, R. Di Remigio, A. Alenaizan, A. M. James, S. Lehtola, J. P. Misiewicz, M. Scheurer, R. A. Shaw, J. B. Schriber, Y. Xie, Z. L. Glick, D. A. Sirianni, J. S. O’Brien, J. M. Waldrop, A. Kumar, E. G. Hohenstein, B. P. Pritchard, B. R. Brooks, H. F. Schaefer III, A. Yu. Sokolov, K. Patkowski, A. E. DePrince III, U. Bozkaya, R. A. King, F. A. Evangelista, J. M. Turney, T. D. Crawford, C. D. Sherrill, Psi4 1.4: Open-Source Software for High-Throughput Quantum Chemistry, J. Chem. Phys., 2020, 152, 184108
  4. NWChem: Open Source High-Performance Computational Chemistry. https://www.nwchem-sw.org
  5. Aprà, E.; Bylaska, E. J.; de Jong, W. A.; Govind, N.; Kowalski, K.; Straatsma, T. P.; Valiev, M.; van Dam, H. J. J.; Alexeev, Y.; Anchell, J.; et al. NWChem: Past, Present, and Future. J. Chem. Phys. 2020, 152 (18), 184102. https://doi.org/10.1063/5.0004997.
  6. Smith, S. G.; Goodman, J. M. Assigning Stereochemistry to Single Diastereoisomers by GIAO NMR Calculation: The DP4 Probability. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (37), 12946–12959. https://doi.org/10.1021/ja105035r.
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  8. RDKit: Open-Source Cheminformatics Software. https://rdkit.org
  9. Bento, A. P.; Hersey, A.; Félix, E.; Landrum, G.; Gaulton, A.; Atkinson, F.; Bellis, L. J.; De Veij, M.; Leach, A. R. An Open Source Chemical Structure Curation Pipeline Using RDKit. J. Cheminform. 2020, 12 (1), 1–16. https://doi.org/10.1186/s13321-020-00456-1.

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