【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及理论与计算化学，具体涉及一种基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法及装置。
技术介绍
1、在过去的数十年间，量子化学计算方法取得了长足的进展。对于一个化学体系，如今人们可以通过量子化学计算得到相当准确的计算结果，其中一个非常重要的应用领域就是对非共价相互作用体系的计算和研究，其在化学、生物及材料科学等领域有着重要作用。
2、非共价相互作用与共价键不同，其不存在原子间的电子共享，其主要是分子间或分子内的电磁相互作用。非共价相互作用的能量通常非常小，只有1~5kcal/mol，氢键通常也被视为非共价相互作用，有些氢键的能量则很大，可达到数十kcal/mol的量级，但仍小于普通化学键的强度。对于一般的极性分子来说，非共价相互作用通常情况下都是静电相互作用所主导的。静电相互作用在形成各种自组装纳米结构中具有至关重要的意义，在各种酶、肽和蛋白质之间提供了稳定和强大的相互作用。对于一个分子体系来说，因其结构中各个原子的电负性及所处化学环境的不同，电子在其上的分布也是不均匀的，有的地方电子分布的多，有些地方电子分布的少。在电子密度较大的区域，静电势的数值也较负，反之亦然。通常，人们将静电势数值较负的区域称为亲核区域，将静电势数值较正的区域称为亲电区域。在两个分子相互靠近的过程中，则倾向于一个分子的亲核区域与另一个分子的亲电区域相互吸引（一个柔性分子内部也是这样）。
3、目前，非共价相互作用广泛存在于自然界中，尤其在生物体内化学反应过程中发挥重要作用。非共价相互作用对于维持如蛋白质、核酸分子的三维结构至
4、因此，快速、准确地获得分子间的非共价相互作用的构象，使研究者即刻对相应化学体系进行研究，是一件十分重要的事情。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供一种基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法及装置，能够通过分子表面静电势的分布情况，来给出分子间非共价相互作用的具体位置，并根据分子间非共价相互作用的具体位置，快速、准确地获得分子间的非共价相互作用的构象。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，包括：
3、通过量子化学策略对设定分子的3d构象进行计算，获得分子体系的波函数信息；根据所述波函数信息，对所述设定分子进行计算，获得所述设定分子的电子密度数值；
4、通过构建等值面策略对所述设定分子进行计算，构建所述设定分子的范德华表面；通过设定电势计算策略，计算获得所述设定分子范德华表面上格点的静电势数值；
5、根据所述设定分子范德华表面上格点的静电势数值，通过设定朝向确认策略，确定若干所述设定分子两两之间相互接近的朝向；
6、通过设定公开数据集或几何结构优化处理，获取若干所述设定分子的3d构象；将若干所述设定分子的3d构象按照所述设定分子两两之间相互接近的朝向，通过设定拼接策略，进行两两拼接，形成非共价相互作用构象。
7、作为基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法的优选方案，在通过所述量子化学策略对所述设定分子的3d构象进行计算的过程中，所述量子化学策略包括：基于波函数的后hartree-fock策略、基于电子密度的密度泛函理论策略和半经验策略。
8、作为基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法的优选方案，在根据所述波函数信息，对所述设定分子进行计算，获得所述设定分子的电子密度数值的过程中，需通过构造格点的策略，对所述设定分子空间中各处电子密度进行计算；所述设定分子空间中任一格点的电子密度的计算公式为：
9、；
10、；
11、式中，为电子密度；为轨道占据数；为轨道展开系数； 、 、为该格点所在的笛卡尔坐标的三个方向上的分量； 、 、为高斯型基函数的指数；为自然对数的底；为该格点到坐标原点的距离；为指数因子。
12、作为基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法的优选方案，在通过所述构建等值面策略对所述设定分子进行计算，构建所述设定分子的范德华表面的过程中，所述构建等值面策略包括：表面网络策略、渐近判决策略和立方体行进策略。
13、作为基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法的优选方案，在通过所述设定公开数据集或所述几何结构优化处理，计算获得所述设定分子范德华表面上格点的静电势数值的过程中，所述设定电势计算策略的计算公式为：
14、；
15、式中，为分子体系中处的静电势；表示原子的核电荷数；为要计算的格点与坐标原点的距离；为原子所在的位置；为处的电子密度；积分部分表示为对整个空间的电子密度相对于位置做积分。
16、作为基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法的优选方案，在通过所述设定朝向确认策略，确定若干所述设定分子两两之间相互接近的朝向的过程中，所述设定朝向确认策略包括：原子范德华表面策略和范德华表面随机采点策略。
17、作为基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法的优选方案，在通过所述设定拼接策略，将若干所述设定分子的3d构象进行两两拼接，形成非共价相互作用构象的过程中，所述设定拼接策略包括：rodrigues旋转矩阵策略、自动作用位点筛选策略和相互作用融合策略。
18、本专利技术还提供基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成装置，基于以上基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，包括：
19、电子密度数值获取模块，用于通过量子化学策略对设定分子的3d构象进行计算，获得分子体系的波函数信息；根据所述波函数信息，对所述设定分子进行计算，获得所述设定分子的电子密度数值；
20、范德华表面的静电势数值获取模块，用于通过构建等值面策略对所述设定分子进行计算，构建所述设定分子的范德华表面；通过设定电势计算策略，计算获得所述设定分子范德华表面上格点的静电势数值；
21、分子之间相互接近朝向确定模块，用于根据所述设定分子范德华表面上格点的静电势数值，通过设定朝向确认策略，确定若干所述设定分子两两之间相互接近的朝向；
22、分子拼接处理模块，用于通过设定公开数据集或几何结构优化处理，获取若干所述设定分子的3d构象；将若干所述设定分子的3d构象按照所述设定分子两两之间相互接近的朝向，通过设定拼接策略，进行两两拼接，形成非共价相互作用构象。
23、作为基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成装置的优选方案，所述电子密度数值获取模块中，在通过所述量子化学策略对所述设定分子的3d构象进行计算的过程中，所述量子化学策略包括：基于波函数的后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，在通过所述量子化学策略对所述设定分子的3D构象进行计算的过程中，所述量子化学策略包括：基于波函数的后Hartree-Fock策略、基于电子密度的密度泛函理论策略和半经验策略。
3.根据权利要求2所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，在根据所述波函数信息，对所述设定分子进行计算，获得所述设定分子的电子密度数值的过程中，需通过构造格点的策略，对所述设定分子空间中各处电子密度进行计算；所述设定分子空间中任一格点的电子密度的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，在通过所述构建等值面策略对所述设定分子进行计算，构建所述设定分子的范德华表面的过程中，所述构建等值面策略包括：表面网络策略、渐近判决策略和立方体行进策略。
5.根据权利要求4所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，在通过所述设定电势计算策
6.根据权利要求5所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，在通过所述设定朝向确认策略，确定若干所述设定分子两两之间相互接近的朝向的过程中，所述设定朝向确认策略包括：原子范德华表面策略和范德华表面随机采点策略。
7.根据权利要求6所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，在通过所述设定公开数据集或所述几何结构优化处理，将若干所述设定分子的3D构象进行两两拼接，形成非共价相互作用构象的过程中，所述设定拼接策略包括：Rodrigues旋转矩阵策略、自动作用位点筛选策略和相互作用融合策略。
8.基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成装置，采用权利要求1-7任一项所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成装置，其特征在于，所述电子密度数值获取模块中，在根据所述波函数信息，对所述设定分子进行计算，获得所述设定分子的电子密度数值的过程中，需通过构造格点的策略，对所述设定分子空间中各处电子密度进行计算；所述设定分子空间中任一格点的电子密度的计算公式为：
10.根据权利要求9所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成装置，其特征在于，所述范德华表面的静电势数值获取模块中，在通过所述设定电势计算策略，计算获得所述设定分子范德华表面上格点的静电势数值的过程中，所述设定电势计算策略的计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，在通过所述量子化学策略对所述设定分子的3d构象进行计算的过程中，所述量子化学策略包括：基于波函数的后hartree-fock策略、基于电子密度的密度泛函理论策略和半经验策略。
3.根据权利要求2所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，在根据所述波函数信息，对所述设定分子进行计算，获得所述设定分子的电子密度数值的过程中，需通过构造格点的策略，对所述设定分子空间中各处电子密度进行计算；所述设定分子空间中任一格点的电子密度的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，在通过所述构建等值面策略对所述设定分子进行计算，构建所述设定分子的范德华表面的过程中，所述构建等值面策略包括：表面网络策略、渐近判决策略和立方体行进策略。
5.根据权利要求4所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，在通过所述设定电势计算策略，计算获得所述设定分子范德华表面上格点的静电势数值的过程中，所述设定电势计算策略的计算公式为：
6.根据权利要求5所述的基于静电势匹配的分子间相互作用构象生成方法，其特征在于，在通...
【专利技术属性】
技术研发人员：任庆，柳彦宏，赵国祥，胡策，李中伟，
申请(专利权)人：烟台国工智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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