ИСТИНА

Эмпирические методы моделирования зарядов обладают такими преимуществами как скорость, интерпретируемость, высокая точность при хорошо подобранных параметрах. Такие методы могут послужить основой для описания электростатических взаимодействий в силовых полях нового поколения. Основное препятствие на пути к этому - отсутствие единой теоретической базы и систематических исследований по относительной важности электронных эффектов, закладываемых в основы методов. Так, в значимой части литературы, посвящённой развитию силовых полей, внимание уделено важности учёта эффекта поляризации при расчёте зарядов в биомолекулярных системах, [1] однако при этом фактически отсутствуют работы, направленные на изучение важности учёта индуктивного эффекта, не менее значимого согласно практике органической химии. В работе рассмотрены 4 схемы расчёта атомных зарядов: формальные заряды, зарядовые инкременты (MMFF94), Динамическая Релаксация Электроотрицательности (ДРЭО) [2] и RESP. [3] Формальные заряды используются также в методах зарядовых инкрементов и методе ДРЭО. Параметры методов были подобраны для воспроизведения эталонного электростатического потенциала (МЭП) в приближении RHF/6-31G*. Исследована значимость явного учёта индуктивного эффекта в зарядовых методах для моделирования электростатики полярных групп в ионизированной (заряженной) и неионизированной (нейтральной) формах. Показано, что при одинаковых начальных значениях формальных зарядов переход от зарядовых инкрементов к методу ДРЭО, моделирующему индуктивный эффект, сопровождается как количественным (Рис.) так и качественным улучшением получаемых зарядов. В работе также дана оценка относительной важности эффекта поляризации по сравнению с индуктивным эффектом. Показано, что на выбранных молекулах, даже в случае близкого взаимного расположения полярных групп, численный вклад эффекта поляризации составляет значительно меньшую часть. Литература 1. Jing Z. et al. Polarizable Force Fields for Biomolecular Simulations: Recent Advances and Applications // Annu. Rev. Biophys. 2019. Vol. 48, № 1. P. 371–394. 2. Shulga D.A. et al. Fast tools for calculation of atomic charges well suited for drug design // SAR QSAR Environ. Res. 2008. Vol. 19, № 1–2. P. 153–165. 3. Bayly C.I. et al. A well-behaved electrostatic potential based method using charge restraints for deriving atomic charges: the RESP model // J. Phys. Chem. 1993. Vol. 97, № 40.