いろいろあります Gaussian 16 で利用できる半経験的手法。AM1 および PM3 手法が再実装されました。 Frisch09 M. J. Frisch, G. Scalmani, T. Vreven, and G. Zheng, “Analytic second derivatives for semiempirical models based on MNDO,” (for Mol. Phys.), (2009). DOI: , Thiel96 W. Thiel and A. A. Voityuk, “Extension of MNDO to d orbitals: Parameters and results for the second-row elements and for the zinc group,” J. Phys. Chem., 100 (1996) 616-26. DOI: , Thiel92 W. Thiel and A. A. Voityuk, “Extension of the MNDO formalism to d orbitals: Integral approximations and preliminary numerical results,” Theor. Chem. Acc., 81 (1992) 391-404. DOI: ] (パブリック ドメイン MOPAC のコードを使用するのではなく) 標準の統合処理インフラストラクチャを使用します。この変更により、効率の向上に加えて、解析勾配と周波数も提供されます。 PM6 と PDDG もこのように実装されています。残りの半経験的手法は、リンク 402 の MOPAC の修正バージョンを使用しており、それぞれのページで説明されています。
- AM1: Requests a semi-empirical calculation using the AM1 Hamiltonian [ Dewar85 M. J. S. Dewar, E. G. Zoebisch, and E. F. Healy, “AM1: A New General Purpose Quantum Mechanical Molecular Model,” J. Am. Chem. Soc., 107 (1985) 3902-09. DOI: , Dewar78a M. J. S. Dewar, M. L. McKee, and H. S. Rzepa, “MNDO parameters for 3rd period elements,” J. Am. Chem. Soc., 100 (1978) 3607-07. DOI: , Davis81 L. P. Davis, et. al., “MNDO calculations for compounds containing aluminum and boron,” J. Comp. Chem., 2 (1981) 433-45. DOI: , Dewar77 M. J. S. Dewar and W. Thiel, “Ground-States of Molecules. 38. The MNDO Method: Approximations and Parameters,” J. Am. Chem. Soc., 99 (1977) 4899-907. DOI: , Dewar86 M. J. S. Dewar and C. H. Reynolds, “An improved set of MNDO parameters for sulfur,” J. Comp. Chem., 7 (1986) 140-43. DOI: , Dewar88 M. J. S. Dewar, C. Jie, and E. G. Zoebisch, “AM1 calculations for compounds containing boron,” Organometallics, 7 (1988) 513-21. DOI: , Dewar88a M. J. S. Dewar and K. M. Merz Jr., “AM1 parameters for zinc,” Organometallics, 7 (1988) 522-24. DOI: , Dewar89 M. J. S. Dewar and C. Jie, “AM1 parameters for phosphorus,” J. Mol. Struct. (Theochem), 187 (1989) 1. DOI: , Dewar90 M. J. S. Dewar and Y.-C. Yuan, “AM1 parameters for sulfur,” Inorganic Chem., 29 (1990) 3881-90. DOI: , Dewar90a M. J. S. Dewar and A. J. Holder, “AM1 parameters for aluminum,” Organometallics, 9 (1990) 508-11. DOI: , Anders93 E. Anders, R. Koch, and P. Freunscht, “Optimization and application of lithium parameters for PM3,” J. Comp. Chem., 14 (1993) 1301-12. DOI: ].
- PM3: Requests a semi-empirical calculation using the PM3 Hamiltonian [ Stewart89 J. J. P. Stewart, “Optimization of parameters for semiempirical methods. I. Method,” J. Comp. Chem., 10 (1989) 209-20. DOI: , Stewart89a J. J. P. Stewart, “Optimization of parameters for semiempirical methods. II. Applications,” J. Comp. Chem., 10 (1989) 221-64. DOI: ]. The parameter for Li has been updated as specified in [ Anders93 E. Anders, R. Koch, and P. Freunscht, “Optimization and application of lithium parameters for PM3,” J. Comp. Chem., 14 (1993) 1301-12. DOI: ]. PM3MM specifies the PM3 model including the optional molecular mechanics correction for HCON linkages.
- PM6: Requests a semi-empirical calculation using the PM6 Hamiltonian [ Stewart07 J. J. P. Stewart, “Optimization of parameters for semiempirical methods. V. Modification of NDDO approximations and application to 70 elements,” J. Mol. Model., 13 (2007) 1173-213. DOI: ]. PDDG variation is also available [ Tubert-Brohman05 I. Tubert-Brohman, C. R. W. Guimarães, と W. L. Jorgensen, “Extension of the PDDG/PM3 Semiempirical Molecular Orbit Method to Sulfur, Silicon, と Phosphorus,” J. Chem. Theory と Comput., 1 (2005) 817-23. DOI: , Repasky02 M. P. Repasky, J. Chandrasekhar, and W. L. Jorgensen, “PDDG/PM3 and PDDG/MNDO: Improved semiempirical methods,” J. Comp. Chem., 23 (2002) 1601-22. DOI: , Tubert-Brohman04 I. Tubert-Brohman, C. R. W. Guimarães, M. P. Repasky, と W. L. Jorgensen, “Extension of the PDDG/PM3 と PDDG/MNDO Semiempirical Molecular Orbital Methods to the Halogens,” J. Comp. Chem., 25 (2004) 138-50. DOI: , Tirado-Rives08 J. Tirado-Rives と W. L. Jorgensen, “Performance of B3LYP density functional methods for a large set of organic molecules,” J. Chem. Theory と Comput., 4 (2008) 297-306. DOI: , Sattelmeyer06 K. W. Sattelmeyer, J. Tirado-Rives, and W. L. Jorgensen, “Comparison of SCC-DFTB and NDDO-based semiempirical molecular orbital methods for organic molecules,” J. Phys. Chem. A, 110 (2006) 13551-59. DOI: ].
- PM7: Requests a semi-empirical calculation using the PM7 Hamiltonian as modified by Throssel と Frisch for continuous potential energy surfaces [Throssel17]. PM7R6 is a synonym. The original PM7 method of Stewart [ Stewart13 J. J. P. Stewart, “Optimization of parameters for semiempirical methods VI: more modifications to the NDDO approximations and re-optimization of parameters,” J. Molec. Modeling 19 (2013) 1-32. DOI: ] can also be requested with the PM7MOPAC キーワード。
No basis set keyword should be specified with any semi-empirical キーワード。
サポートされている原子の標準パラメーターは、 NoGenerate オプションが指定されています。追加および/または代替のものも、いくつかの方法で読み込むことができます (オプションを参照)。両方を使用する場合、読み取りパラメーターは内部パラメーターよりも優先されます。
第3周期以降元素で PM7 を使用する
これらの要素を含む一部のシステムでは、PM7 波動関数に不安定性が存在する可能性があります。波動関数を収束させるのが難しい場合があります。これは、より軽い元素ではあまり一般的ではありませんが、遷移金属錯体では発生する可能性が最も高くなります。このような場合、最初のオプションは、代替 SCF アルゴリズムを試すことです。 SCF=YQC。これが失敗した場合、他のオプションは、別の初期推定を使用するか、別の方法を使用して計算から密度を読み取ることになります (「 Guess キーワード).
場合によっては、見つかった PM7 の波動関数が最低エネルギーの SCF ソリューションではない可能性があります。これも遷移金属で最も一般的であるため、遷移金属について計算を実行する場合は注意が必要です。波動関数をテストする簡単な方法は、 Stable キーワード。
オプション
Generate
指定されたメソッドの標準パラメーターを生成します。これがデフォルトです。 NoGenerate 標準パラメーターを生成しないことを示します。すべてのパラメーターを読み込む必要があります。
Input
入力ストリームからガウス形式でパラメーターを読み取ります。任意のパラメーターを指定またはオーバーライドできます。入力セクションは空行で終了する必要があります。 Cards の同義語です Input.
MOPACExternal
MOPAC の外部形式と単位で入力ストリームからパラメーターを読み取ります。すべてではありませんが、ほとんどのパラメーターは変更できます。入力セクションは空行で終了する必要があります。
Both
入力ストリームからパラメーターを最初に Gaussian 形式で読み取り、続いて MOPAC 形式でパラメーターを読み取ります。両方の入力セクションは空行で終了する必要があります。
Checkpoint
チェックポイント ファイルからパラメーターを読み取ります。 Chk および Read は Checkpoint と同義です。
TCheckpoint
チェックポイント ファイルが存在する場合は、チェックポイント ファイルからパラメーターを読み取ります。それ以外の場合はそれらを生成します。
RWF
読み取り/書き込みファイルからパラメーターを読み取ります。
現在のジョブの要素に使用されるパラメーターを Gaussian 形式で出力します。これは、パラメーターが入力ファイルから読み取られる場合のデフォルトです。 NoPrint パラメーターを出力しないことを示しており、標準パラメーターが使用される場合のデフォルトです。
PrintAll
分子の仕様に存在しないものも含め、すべての要素のパラメーターを（Gaussian 形式で）出力します。
Zero
ゼロのパラメーターを含むすべてのパラメーターを出力します。デフォルトは NonZeroこれは、ゼロ以外のパラメーターのみを出力することを示しています。
Old
古い MOPAC ベースのコードを使用してください。二次導関数は数値的に行われます。 AM1 と PM3 のみに適用されます。デフォルトは New、上記の新しい実装を使用するように指示されています。
半経験的パラメーターの割当て
半経験的パラメーターの指定
半経験的パラメーターは、ガウスと MOPAC の 2 つの異なる形式で指定できます。 Input と MOPACExternal オプション（それぞれ）。まず、非常に一般的なネイティブのガウス半経験的パラメーター形式から始めます。
FeCH のガウス形式の例を次に示します (実際の出力は異なるラップになる可能性があります)。
グローバルパラメーターの初期セクション。 Method=40 CoreType=2 PM6R6=0.0000124488 PM6R12=0.0000007621 **** H 水素のパラメーター。 PQN=1 NValence=1 F0ss=0.5309794634 ZetaOverlap=1.2686410000 U=-0.4133181193 Beta=-0.3069665271 CoreKO=0.9416560046 KON=0,0,0,0.9416560046 EISol=-0.4133181193 EHeat=0.0830298228 GCore=0.0016794859,0.8557539899,3.3750716603 DCore=1,3,1.8737858033,2.2435870000 **** C 炭素のパラメーター。 PQN=2,2 NValence=4 F0ss=0.4900713271 F0sp=0.4236511476 F0pp=0.3644399975 F2pp=0.1978513243 G1sp=0.0790832988 ZetaOverlap=2.0475580000,1.7028410000 U=-1.8775102825,-1.4676916178 Beta=-0.5653970441,-0.2745883502 DDN=0,1,0.7535642510 DDN=1,1,0.7192361890 CoreKO=1.0202596487 KON=0,0,0,1.0202596487 KON=1,0,1,1.2918442312 KON=0,1,1,1.0202596487 KON=2,1,1,0.7626764584 EISol=-4.2335803497 EHeat=0.2723305520 DipHyp=1.5070417957 GCore=0.0032154961,0.5881175739,2.5208171825 DCore=1,4,0.2878149911,0.2165060000 DCore=2,3,1.6101301385,3.2139710000 DCore=3,3,1.7155258339,16.1800020000 DCore=4,3,2.2293611369,25.0358790000 DCore=5,3,1.5446719761,1.8748590000 DCore=6,5,1.3831173494,0.8135100000,3.1644797074,9.2800000000 **** Fe 鉄のパラメーター。 PQN=4,4,3 NValence=8 F0ss=0.2931506917 F0sp=0.2861621092 F0pp=0.2797829041 F0sd=0.3417747898 F0pd=0.3378189937 F0dd=0.5580709105 F2pp=0.1567537881 F2pd=0.1236661383 F2dd=0.2945882511 F4dd=0.1921227725 G1sp=0.2072870321 G1pd=0.1102204721 G2sd=0.0588483485 G3pd=0.0671224585 Rsppd=0.1364112343 Rsdpp=0.1031169651 Rsddd=0.1510228569 ZetaOverlap=1.4791500000,6.0022460000,1.0807470000 Zeta1C=1.4591520000,1.3926140000,2.1619090000 U=-2.5913804076,-2.3138503107,-3.8083983722 Beta=0.2950096563,-0.0413709206,-0.1288993981 DDN=0,1,0.0896587028 DDN=1,1,0.3534210933 DDN=0,2,1.6776352014 DDN=1,2,0.0796789968 DDN=2,2,1.3085519205 CoreKO=1.2720920000 KON=0,0,0,1.7056074374 KON=1,0,1,0.2359511557 KON=0,1,1,1.7056074374 KON=2,1,1,0.4977547907 KON=2,0,2,1.6958541322 KON=1,1,2,0.2947417183 KON=0,2,2,0.8959434914 KON=2,2,2,1.2449263774 EISol=-15.6859079709 EHeat=0.1582446241 DipHyp=0.1793070893 DCore=1,3,0.4521755746,0.0251950000 DCore=6,3,2.1121277473,0.3668350000 DCore=7,3,1.3232002016,0.1553420000 DCore=8,3,0.9135254945,0.1364220000 DCore=9,3,2.2726610620,3.6573500000 DCore=15,3,1.3586804751,0.4312910000 DCore=16,3,0.5233514967,0.0334780000 DCore=17,3,0.6507784269,0.0194730000 DCore=19,3,1.0583544172,6.0000000000 DCore=26,3,1.4397774115,1.8468900000 ****
入力全体でアトミック単位が使用されます。パラメーター セクションは、4 つのアスタリスクを含む行で区切られます。
グローバルセクションでは以下の項目を指定します。
| Method | An integer corresponding to the desired semi-empirical method. This value should correspond to the method specified in the route section as a check. The values are 8 for AM1, 9 for PM3, 10 for PM3MM, 40 for PM6 と 41 for PDDG. | |
| CoreType | Type of core repulsion terms, where 1 means AM1, PM3, または PDDG, と 2 means PM6. | |
| PeptideFC | Force constant for peptide linkages. Only valid for with PM3MM. | |
| RIJScale | Rij scale factor for the AM1 O-H と N-H bonds. | |
| PM6R6 | R6 parameter for the PM6 core repulsion. | |
| PM6R12 | R12 parameter for the PM6 core repulsion. |
次の項目は要素のパラメーターを指定します。
| PQN | Principal quantum numbers for each shell (s, p, d). Determines which basis functions are used on the element. | |
| NValence | Number of valence electrons. | |
| ZetaOverlap | Slater exponents for basis functions used in the calculation of the overlap contribution to the core Hamiltonian. | |
| Zeta1C | Slater exponents for basis functions used in the computation of those one-center two-electron integrals that were not specified explicitly. | |
| F0*, G*, Rs* | Slater-Condon parameters for one-center two-electron integrals. If any of these items are not specified, they are computed from the Zeta1C exponents. When internal parameters are printed, all values are included regardless of whether they were computed from Zeta1C または a specific value. The full list of these parameters is: F0ss, F0sp, F0pp, F0sd, F0pd, F0dd, F2pp, F2pd, F2dd, F4dd, G1sp, G1pd, G2sd, G3pd, Rsppd, Rsdpp と Rsddd. | |
| U | Diagonal core Hamiltonian matrix elements, one per angular momentum. | |
| Beta | Off-diagonal core Hamiltonian parameters, one per angular momentum. | |
| DDN | Point-charge distance parameters for multipole-approximated two-center two-electron integrals. Each instance has the form L1,L2,Value と applies to charge distributions involving one basis function of angular momentum L1 と one of angular momentum L2. If any are needed but are not specified, they are computed from the Zeta1C exponents. | |
| KON | Klopman-Ohno parameters for two-center two-electron integrals. Required but unspecified items are computed by matching the one-center limit to the one-center integrals given by the Slater-Condon parameters と Zeta1C, と using the specified または defaulted DD values. Each instance is of the form LT,L1,L2,Value と applies to the LT angular momentum component of the product of functions of angular momentum L1 と L2. | |
| CoreKO | Klopman-Ohno parameter used in nuclear attraction terms. If not specified, the 0,0,0 (L=0 SS) parameter is used. | |
| EHeat | 孤立原子の生成熱。 | |
| EISol | 孤立原子のエネルギー。未指定の場合は、他のパラメーターとその原子の標準電子配置から計算されます。 | |
| DipHyp | 双極子モーメントの混成パラメーター。 | |
| DCore | Core repulsion parameters. Each instance is of the form El,IType,Value1,Value2. Each term specifies the core repulsion between the current element と the element El. IType specifies the bond type: 1 for usual AM1, 2 for AM1 N-H と O-H, 3 usual PM6, 4 PM6 O-H, 5 PM6 CC triple bond, と 6 PM6 Si-O. There will be one または two parameters values, depending on the specific functional form. |
MOPAC スタイルの半経験的パラメーター入力。 ご要望があれば PM6=MOPACExternal または AM1=MOPACExternal、次に、入力セクションが読み取られ、MOPAC の 外部キーワードで使用されるのと同じ形式でパラメーターが指定されます。これはネイティブ ガウス形式ほど一般的ではありませんが、最も一般的なパラメーターが含まれています。詳細については、MOPAC のドキュメントを参照してください。この形式で Gaussian によって予期される単位は、MOPAC によって予期される単位であり、原子単位とその他の単位が混合されています。
次の表は、MOPAC 外部ラベルとネイティブ Gaussian 入力の対応を示しています。
| MOPAC | Gaussian |
| USS,UPP,UDD | U |
| ZS,ZP,ZD | ZetaOverlap |
| ZSN,ZPN,ZDN | Zeta1C |
| BetaS,BetaP,BetaD | Beta |
| GSS,GPP,…,FODD,… | F0ss,F0pp, etc.† |
| DD2 | DDN=0,1,Value |
| DD3 | DDN=1,1,Value |
| DD4 | DDN=0,2,Value |
| DD5 | DDN=1,2,Value |
| DD6 | DDN=2,2,Value |
| PO1 | KON=0,0,0,Value |
| PO2 | KON=1,0,1,Value |
| PO3 | KON=2,1,1,Value |
| PO4 | KON=2,0,2,Value |
| PO5 | KON=1,1,2,Value |
| PO6 | KON=2,2,2,Value |
| PO7 | KON=0,1,1,Value |
| PO8 | KON=0,2,2,Value |
| PO9 | CoreKO |
| EHeat | EHeat |
| EISol | EISol |
| AlpB_NN,XFac_NN | DCore=NN,3,Alpha,XFac |
†MOPAC の GSP と GP2 は次の線形結合であることに注意してください。 F0sp と G1sp。Gaussian では、標準の Slater-Condon 名とパラメーター定義が使用されます。
以下は、デバッグ オプションを使用して MOPAC によって出力された、Cr の MOPAC 外部データの例です。
PARAMETER VALUES USED IN THE CALCULATION NI TYPE VALUE UNIT 24 USS -34.86433900 EV ONE-CENTER ENERGY FOR S 24 UPP -26.97861500 EV ONE-CENTER ENERGY FOR P 24 UDD -54.43103600 EV ONE-CENTER ENERGY FOR D 24 ZS 3.28346000 AU ORBITAL EXPONENT FOR S 24 ZP 1.02939400 AU ORBITAL EXPONENT FOR P 24 ZD 1.62311900 AU ORBITAL EXPONENT FOR D 24 BETAS -5.12261500 EV BETA PARAMETER FOR S 24 BETAP 3.92671100 EV BETA PARAMETER FOR P 24 BETAD -4.23055000 EV BETA PARAMETER FOR D 24 GSS 8.85557242 EV ONE-CENTER INTEGRAL (SS,SS) 24 GPP 5.05309383 EV ONE-CENTER INTEGRAL (PP,PP) 24 GSP 5.58863066 EV ONE-CENTER INTEGRAL (SS,PP) 24 GP2 4.42952965 EV ONE-CENTER INTEGRAL (PP*,PP*) 24 HSP 0.64803936 EV ONE-CENTER INTEGRAL (SP,SP) 24 ZSN 1.61985300 AU INTERNAL EXPONENT FOR S - (IJ,KL) 24 ZPN 0.84826600 AU INTERNAL EXPONENT FOR P - (IJ,KL) 24 ZDN 1.40501500 AU INTERNAL EXPONENT FOR D - (IJ,KL) 24 F0DD 9.86923654 EV SLATER-CONDON PARAMETER F0DD 24 F2DD 5.20966257 EV SLATER-CONDON PARAMETER F2DD 24 F4DD 3.39760602 EV SLATER-CONDON PARAMETER F4DD 24 F0SD 6.15013600 EV SLATER-CONDON PARAMETER F0SD 24 G2SD 2.00030000 EV SLATER-CONDON PARAMETER G2SD 24 F0PD 5.63536196 EV SLATER-CONDON PARAMETER F0PD 24 F2PD 1.91648791 EV SLATER-CONDON PARAMETER F2PD 24 G1PD 1.58022558 EV SLATER-CONDON PARAMETER G1PD 24 G3PD 0.96233144 EV SLATER-CONDON PARAMETER G3PD 24 DD2 0.28669123 BOHR CHARGE SEPARATION, SP, L=1 24 DD3 2.91433601 BOHR CHARGE SEPARATION, PP, L=2 24 DD4 1.12394737 BOHR CHARGE SEPARATION, SD, L=2 24 DD5 0.81804068 BOHR CHARGE SEPARATION, PD, L=1 24 DD6 1.23219554 BOHR CHARGE SEPARATION, DD, L=2 24 PO1 1.53639890 BOHR KLOPMAN-OHNO TERM, SS, L=0 24 PO2 0.72875078 BOHR KLOPMAN-OHNO TERM, SP, L=1 24 PO3 1.96024483 BOHR KLOPMAN-OHNO TERM, PP, L=2 24 PO4 0.94950312 BOHR KLOPMAN-OHNO TERM, SD, L=2 24 PO5 1.66105265 BOHR KLOPMAN-OHNO TERM, PD, L=1 24 PO6 1.08400979 BOHR KLOPMAN-OHNO TERM, DD, L=2 24 PO7 1.53639890 BOHR KLOPMAN-OHNO TERM, PP, L=0 24 PO8 1.37859617 BOHR KLOPMAN-OHNO TERM, DD, L=0 24 PO9 1.53639890 BOHR KLOPMAN-OHNO TERM, CORE 24 CORE 6.00000000 E CORE CHARGE 24 EHEAT 95.00000000 KCAL/MOL HEAT OF FORMATION OF THE ATOM (EXP) 24 EISOL -185.72482255 EV TOTAL ENERGY OF THE ATOM (CALC) 24 ALPB_24 4.65541900 ALPB factor 24 XFAC_24 10.31860700 XFAC factor
適用範囲
利用可能性
エネルギー、最適化、周波数。
パラメーターは、次の要素のプログラムに保存されます。
- AM1: H, Li-F, Mg-Cl, Cr, Zn, Ge, Br, Sn, I と Hg.
- PM3: H, Li-F, Na-Cl, K, Ca, Cr, Zn-Br, Rb, Sr, Cd-I, Cs, Ba と Hg-Bi.
- PM6: H-Ba と Lu-Bi.
- PM7: H-La と Lu-Bi.
実例
これらの計算によるエネルギーは、出力ファイルに次のように表示されます。
| SCF Done: E(RAM1) = -0.943839275843E-01 A.U. after 6 cycles | AM1 | |||
| SCF Done: E(RPM3) = -0.850201514485E-01 A.U. after 6 cycles | PM3 | |||
| SCF Done: E(RPM6) = -0.864068239687E-01 A.U. after 7 cycles | PM6 | SCF Done: E(RPM7) = -0.919784216493E-01 A.U. after 7 cycles | PM7 |
出力されるエネルギーは、モデルによって計算された生成熱です。他の半経験的手法のエネルギーも同様に報告されます。