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Abordagem teórica para a dispersão rotatória óptica
Gabriel Barros
Universidade Estadual de Campinas
Now you could share with me your questions, observations and congratulations
Create a topicA dispersão rotatória óptica teórica pode corroborar com dados experimentais, mas apresenta limitações. É feita uma comparação metodológica no cálculo de ORD com valores experimentais para 44 moléculas quirais rígidas. São utilizados os níveis Hartree-Fock e 4 funcionais de densidade, com 4 conjuntos de base cada. Os desvios aos valores experimentais foram normalizados e apresentados como RMSD. Os funcionais CAM-B3LYP e wB97X-D tiveram menores RMSDs, com funções de base aug-cc-pVTZ e 6-311++G(3df,2p).
Rodolfo Goetze Fiorot
Oi, Gabriel, parabéns pelo seu trabalho detalhado e pela apresentação clara!
Como é possível simular a rotação ótica dessas estruturas? Digo, como computacionalmente é possível simular a OR? Não sei se consegui ser claro, mas vamos conversando.
Caio Moraes Porto
Olá Gabriel. Excelente trabalho! Muito interessante e muito bem apresentado! Fiquei com uma dúvida, como foram escolhidos esses funcionais e funções de base? Você testou outros funcionais com correção de longo alcance ou métodos pós HF? Obrigado pela apresentação!
Gabriel Barros
Oi Caio, muito obrigado! As metodologias foram mais escolhidas devido às literaturas usadas, mesmo. Hartree-Fock e B3LYP por exemplo foram escolhidos por estarem em trabalhos de referência (tanto de formulação da análise de OR quanto avaliações metodológicas frequentemente citadas). Então foram mantidos para comparação de dados, porém já sendo esperado desempenho inferior aos outros. Ainda não foram avaliados outros funcionais além dos citados na apresentação, e com correção de longo alcance apenas wb97xd e cam-b3lyp mesmo.
A respeito das funções de bases, como são moléculas orgânicas simples, sem átomos que requeiram algo mais específico, apenas estabelecemos a necessidade de manter funções difusas e de polarização pois já se mostraram importantes na obtenção de bons resultados de rotação óptica, e com a proposta de dois conjuntos diferentes. Analisamos então duas de dunning e duas de pople, com um incremento 'sequencial' de complexidade entre elas, para julgar a dependência do resultado do valor OR teórico com a troca de funcional ou com a troca de função de base. Tudo também realizado sob tentativa de manter um tempo razoável de cálculo, uma vez que o grupo de moléculas para avaliação era grande.
Espero ter respondido, quaisquer dúvidas adicionais, comentários e sugestões são muito bem vindos!!
Caio Moraes Porto
Respondeu sim! Muito obrigado e parabéns novamente!
Marcelo Tavares
Em trabalhos como esse, que seria de calibração de método (vulgo benchmarking), há muitas variáveis e maneiras de construí-lo. Você pode estar perto do fim e pronto para escreve-lo ou apenas começando com os resultados que você obteve. Em qual categoria, você se encontra ou gostaria de estar? Dito de outra forma, quanto fôlego ou tempo vocês ainda têm ou gostariam de dispender com esse projeto?
Gabriel Barros
Oi Marcelo! Obrigado pelo comentário. Após a submissão deste pôster no sbqt, procedemos com a adição do funcional M06-2X à segunda etapa (moléculas 8-42) e à escrita para tentativa de publicação, junto à discussão de casos específicos dentre as moléculas abordadas. Após este trabalho que buscou evidenciar uma metodologia eficaz em rotação ótica, estamos avaliando dicroísmo circular eletrônico. Consideramos esta etapa de benchmarking em OR finalizada, mas ainda há tempo para o fim do mestrado (meio do ano de 2022) e estamos abertos a sugestões e comentários, são muito bem vindos!
Marcelo Tavares
Apenas colocando mais fogo no discussão: não estaria métodos identificados no trabalho (e.g. CAM-B3LYP) já entre os melhores?
Gabriel Barros
Sim! Entre os métodos usados e para os tipos de sistemas avaliados, CAM-B3LYP e wB97X-D foram os melhores, não somente em RMSD, mas avaliando também HCA e os maiores números de predições corretas de configurações absolutas dados pelo sinal do valor de OR condizendo com o experimental (esse tópico já diz respeito a avaliações de casos individuais dentre os conjuntos de moléculas, que não puderam ser introduzidos na apresentação deste pôster). Acabamos por recomendar os dois pois os indicadores para ambos foram similares.
Porém, não podemos garantir que esse comportamento se estenda para moléculas com outros grupos funcionais, por exemplo, apenas inferir a depender das referências usadas ou ampliar nossa avaliação. Digo o mesmo a respeito de funcionais adicionais que sejam suficientemente diferentes dos utilizados.
EDUARDO DOS ANJOS
Achei fantástico o trabalho, parabéns. Muito bom e completo o conjunto de moléculas selecionado. Fiquei com dúvidas em relação a obtenção de alguns dados, mas você respondeu em outro tópico. Ótimo trabalho.
Gabriel Barros
Muito obrigado, Eduardo!
Jorge Maurício da Silva Brito
Boa noite Gabriel.
Excelente trabalho. Parabéns pela belíssima apresentação.
Sobre a análise de agrupamento, qual foi o método de ligação usado (centroide, média, completa etc)? E qual foi o método de distância (pearson, euclidiana, etc)?
Desde já agradeço.
Gabriel Barros
Olá Maurício, muito obrigado pelo interesse e pela pergunta! Julgou-se mais adequado utilizar a média devido à grande variedade de valores, buscando minimizar a importância de outliers ao considerar em ligações simples ou completa, por exemplo. O método de distância foi euclidiana
Lucas Modesto da Costa
Excelente apresentação.
Por sua experiência, é viável obter as mesma propriedades de ORD com os mesmos sistemas usando métodos Coupled-Cluster, MP2 ou CI?
Gabriel Barros
Olá Lucas, muito obrigado! A obtenção do ORD é feita com cálculo do tensor de polarizabilidade. O programa utilizado (Gaussian) apresenta um método de cálculo para obtenção direta de OR apenas com DFT e Hartree-Fock, e isso também é comum para outros softwares. Para os métodos usados neste trabalho, usa-se length-gauge (LG) e devemos aliviar/corrigir a dependência da origem com GIAO. No entanto, para coupled-cluster, é possível avaliar esse tensor para obter valor de OR ao garantir uma independência da origem para o dipolo elétrico com a abordagem de modified velocity gauge (MVG). Nesse caso já temos uma demanda computacional bem maior. Ainda assim, há muitos trabalhos que utilizam Coupled-Cluster dessa forma. No entanto, essas são as abordagens tradicionalmente usadas e as referências que eu tenho utilizam alguma dessas opções (HF, DFT ou CC) para OR, ainda que a geometria seja otimizada em outro nível (como MP2). Existem fundamentações de outras abordagens (10.1016/S0009-2614(00)00157-3 por exemplo), porém o uso de DFT é significativamente mais popular. Fico à disposição, obrigado pela pergunta!
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Gabriel Barros
Oi Rodolfo, muito obrigado pelo comentário e pelo interesse! O valor da rotação óptica é obtido matematicamente pelo uso do tensor de polarizabilidade considerando os operadores de dipolo elétrico e dipolo magnético, em cada frequência adotada. Caso a pergunta seja mais voltada para a metodologia, os cálculos foram realizados pelo Gaussian que, com algumas especificações no input, pode computar a polarizabilidade e gerar o valor da rotação óptica por frequência indicada. Consegui responder sua pergunta? Fico à disposição para maior detalhamento, se desejar!