OPLS

OPLS (液体シミュレーション用の最適化ポテンシャル)力場は、パデュー大学、その後イェール大学のWilliam L. Jorgensen教授によって開発され、現在はSchrödinger, Incによって商業的に開発が進められています。

機能形式

OPLS 力場の関数形式はAMBERのものと非常に似ています。

$E\left(r^{N}\right)=E_{\mathrm {結合} }+E_{\mathrm {角度} }+E_{\mathrm {二面体} }+E_{\mathrm {非結合} }$

$E_{\mathrm {結合} }=\sum _{\mathrm {結合} }K_{r}(r-r_{0})^{2}\,$

$E_{\mathrm {角度} }=\sum _{\mathrm {角度} }k_{\theta }(\theta -\theta _{0})^{2}\,$

$E_{\mathrm {二面体} }=\sum _{\mathrm {二面体} }\left({\frac {V_{1}}{2}}\left[1+\cos(\phi -\phi _{1})\right]+{\frac {V_{2}}{2}}\left[1-\cos(2\phi -\phi _{2})\right]+{\frac {V_{3}}{2}}\left[1+\cos(3\phi -\phi _{3})\right]+{\frac {V_{4}}{2}}\left[1-\cos(4\phi -\phi _{4})\right]\right)$

$E_{\mathrm {非結合} }=\sum _{i>j}f_{ij}\left({\frac {A_{ij}}{r_{ij}^{12}}}-{\frac {C_{ij}}{r_{ij}^{6}}}+{\frac {q_{i}q_{j}e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}r_{ij}}}\右)$

結合規則とを使用します。 $A_{ij}={\sqrt {A_{ii}A_{jj}}}$ $C_{ij}={\sqrt {C_{ii}C_{jj}}}$

分子内非結合相互作用は、3つ以上の結合が離れた原子についてのみカウントされます。1,4相互作用は「補正係数」によって縮小され、それ以外の場合は縮小されます。すべての相互作用部位は原子を中心としており、「孤立電子対」は存在しません。 $E_{\mathrm {非結合} }$ $f_{ij}=0.5$ $f_{ij}=1.0$

パラメータ化

OPLSパラメータのセットはいくつか公開されています。OPLS-ua（united atom）は、炭素パラメータに炭素に隣接する水素原子を暗黙的に含め、シミュレーション時間を短縮できます。OPLS-aa（all atom）は、すべての原子を明示的に含めます。その後の公開では、炭水化物などの特定の官能基や分子の種類に関するパラメータも含まれています。水溶液中のOPLSシミュレーションでは、通常、TIP4PまたはTIP3P水モデルが使用されます。

OPLS パラメータの特徴は、ガス相のねじりプロファイルに適合することに加えて、密度や蒸発熱などの液体の実験特性に適合するように最適化されていることです。

実装

OPLS力場のリファレンス実装は、 Jorgensenによって開発されたBOSSおよびMCPROプログラムです。TINKER 、GROMACS、PCMODEL、Abalone 、 LAMMPS 、 Desmond、NAMDなどの他のパッケージもOPLS力場を実装しています。

参考文献

Jorgensen WL, Tirado-Rives J (1988). 「タンパク質のOPLS力場．環状ペプチドおよびクランビンの結晶のエネルギー最小化」. J. Am. Chem. Soc . 110 (6): 1657– 1666. doi :10.1021/ja00214a001. PMID 27557051.
Jorgensen WL, Maxwell DS, Tirado-Rives J (1996). 「有機液体の配座エネルギーと特性に関するOPLS全原子力場の開発と検証」J. Am. Chem. Soc . 118 (45): 11225– 11236. CiteSeerX 10.1.1.334.2959 . doi :10.1021/ja9621760.

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