COSMOTHERM

北京泰科科技位于北京亚奥高科技经济园区，是一家股份制企业。主要从事科研软件的销售，及相关的技术支持、技术服务、技术培训，同时提供高性能计算平台搭建业务。北京泰科科技经营理念是“重诚信、珍情谊、求创新、负责任”。公司的核心团队由多年行业背景和工作经验的技术、销售、管理人员组成，有着先进的管理机制，遵守商业经营规则，尊重知识产权，守法经营。北京泰科科技经营的产品主要面向科研院所、高等院校、企事业单位的研发部门，为我国的科研工作者提供昀前沿的、昀先进的软件工具，以及相关的技术支持服务与科研合作。北京泰科科技的发展目标是在不断的经营中，建立起一支综合素质较高的技术、销售、管理团队，为我国的广大科研工作者服务，在不久的将来成为行业的领跑者。地址：北京市朝阳区安慧里四区15号中国五矿大厦418室邮编：100101电话：[phone]传真：[phone]网址：邮箱：[e-mail]-Box北京泰科科技系列产品全面预测任意组份的混合溶液的热力学性质化工流程设计/化工溶剂筛选/药物分子筛选Tech-Box01COSMOlogic系列产品是在COSMO-RS理论基础上发展起来的适用于不同体系的一套软件。主要可以在量化计算的基础上预测任意组份的混合溶液的热力学性质，包括：活度系数，液气平衡(VLE)，液液平衡(LLE），固液平衡(SLE)，共沸点，浑溶隙，蒸馏分离性，气体、液体、固体(包括晶体)的溶解度，蒸汽压，汽化热，亨利常数，溶质在两个任意溶剂中的分配系数，混合热(混合物的超额焓及自由焓)，溶液中反应热力学，化学势，化学势梯度，纯化合物的密度与粘度。适用范围包括有机溶液，离子溶液,高分子，药物分子等。在化学工程流程设计，化工溶剂（包括离子溶剂）筛选和药物分子筛选等领域有广泛的应用。COSMOlogic系列包含以下产品：1.COSMOtherm：基于COSMO-RS理论基础上，可以计算获得所有与化学工程、化工和环境分析及生命科学建模相关的所有热力学数据。2.COSMObase：COSMODatabase，提供基于量子化学计算得到的大量丰富的溶剂和化合物的数据。3.COSMOfrag：基于COSMO-RS理论进行高通量药物筛选ADME性质预测。4.COSMOsim：基于量子化学静电分析的药物相似性和生物电子等排筛选。5.COSMOmic：处理胶团和生物膜中的溶质问题。6.COSMOconf：自动生成COSMO和气液级的COSMO-RS相关异构体。北京泰科科技14TurbomoleTURBOMOLE一款用于模拟气相和溶剂效应的强大的量子力学代码。TURBOMOLE可用于计算气态或溶剂中分子系统的结构、能量、电子性质和光学性质,以及计算高精度和高可靠性的基态或激发态。Turbomole中采用的算法有:Hartree-Fock(HF),MP2,DFT,TDFT以及CC。Turbomole可以快速稳定地处理工业应用型的分子,广泛的应用于化工、材料学和药剂学。★计算任务＊采用稳健有效的算法进行结构优化＊第一原理分子动力学方法＊采用本征向量跟踪方法进行过渡态优化＊基于TDFT方法处理激发态★功能＊HF,DFT(LDA,GGA以及杂化泛函),MP2,CIS,CIS(D),CC2和TDFT方法＊采用恒等分解进行快速计算＊RHF,UHF,ROHF类型计算有效核势(ECPs)＊DFT泛函:·LDA:Slater-Diracexchange,SVWN,VWN,SVWN,PW·GGA:B-exchange,B-LYP,BVWN,LYP,BP86,PBE·杂化:Bh-LYP,B3-LYP,B3-LYP,PBE0＊基组:所有Gaussian发表的基组＊对称性＊电场微扰响应＊电场下的结构优化＊基于TDFT方法处理激发态＊基本属性计算（电荷密度、分子轨道）★性质＊静态和频率相关极化率,旋光度＊电子激发＊力常数,振动频率,＊IR和拉曼强度＊过渡态＊相对论修正＊静电势,静电场,抗磁性屏蔽＊NMR＊UV-VIS和CD光谱＊用COSMO计算溶剂效应＊Mulliken和Lodin电荷分析，布居分析，偶极矩、四极和八极极矩Tech-Box13自动生成COSMO和气液级的COSMO-RS相关异构体COSMOconfCOSMOconf:概览•自动产生COSMO和气相级别的COSMO-RS相关构象异构体•使用COSMOfrag技术生成构象异构体•基于经验AM1计算方法，结合更加精确的密度泛函（DFT）方法处理昀重要的AM1构象异构体时COSMOconf:TheIdea通过需要COSMOtherm对灵活分子的相关构型的搜索，这个可能与气相和溶液中不同，是非常难处理的工作。针对这种类型的化合物，我们开发了一款构型搜索程序COSMOconf，主要集中于在气相或者极性溶液，如导体中寻找柔性分子的低位构象。COSMOconf的工作流程如下:分析输入结构并建立昀适合开始结构（COSMOfrag）AM1气相优化（MOPAC7）已优化结构聚类分析（COSMOfrag）气相结构的MOPAC,AM1，COSMO单点能计算SMS聚类分析AM1,COSMO优化（MOPAC7）AM1,COSMO结构的DFT,SVP,COSMO单点能计算（Turbomole）SMS聚类分析BP-SVP-AM1COSMO文件DFTTZVPCOSMO优化（Turbomole）SMS聚类分析BP-TZVPCOSMO文件AM1结构的DFT,SVP单点能计算（Turbomole）聚类分析（能量和结构）BP-SVP能量文件气相DFTTZVP优化（Turbomole）聚类分析（能量和结构）BP-TZVP能量文件如果MOPAC7，COSMO优化的昀佳气相类不在输入集中，则添加进去。02北京泰科科技COSMOthermCOSMOtherm是在COSMO-RS理论基础上计算流体热力学性质和生命科学应用的软件。在COSMO-RS理论中，每个分子都是由其表面屏蔽电荷σ来描述，如右图所示。为了进行有效的统计热力学计算，分子表面被分成若干面积为aeff的小块，并且认为这些小块之间是相互独立的，每个小块的表面屏蔽电荷是由量子化学中COSMO方法计算得到。这样，由这些小块的表面屏蔽电荷密度构成的整个分子的表面屏蔽电荷密度分布可由一个一维柱状图表示，这种图被称为σ表征图。对于混合物的系统，其σ表征图是将各组分的σ表征图通过质量分量求和得到。在得到各个分子的表面屏蔽电荷分布之后，分子间的相互作用就可以通过分子表面相接触的各小块之间的屏蔽电荷相互作用来描述，这种方法与基团贡献法中的相互作用假设类似。分子间相互作用能量由下式得出：2)'(2')',()',(σσασσσσ+==effmisfiteffmisfitaeaE}',0min{)',()',(2hbhbeffhbeffhbcaeaEσσσσσσσ+==公式中，σ和σ’分别代表相互作用的两个小块的表面屏蔽电荷密度，Emisfit和EH-bond分别代表屏蔽电荷的不对称能量和分子间氢键的能量，其余为待定参数并且已经和已知实验数据对比确定。在得到分子间相互作用能量之后，经过一系列严格的统计热力学理论计算，可以得到系统中各组分的化学势。在此基础上，系统的活度系数以及其他的一些热物理性质，例如剩余焓、熵、蒸气压等都可以获得。这种新颖的统计热力学运算法则比基团贡献法更加准确，并且避免了任何范围意义上的假设，使得此方法在有限浓度和无限稀释的模型中同样可靠。COSMOtherm能够迅速计算纯净物以及混合物的各种热力学性质，包括：·活度系数·亨利系数·纯净物以及混合物的蒸气压·汽化热·两种任意溶剂中溶质的分配系数·气体，液体，固体的溶解性·混合热·共沸物相图·蒸馏分离系数·汽液平衡(VLE)·液液平衡(LLE)·固液平衡(SLE)溶液中的反应热力学·高分子的溶解性·普通的吸附现象基于COSMO-RS理论，计算化学工程、化工环境分析及生命科学热力学数据Tech-Box03COSMOtherm应用*化学工程——从量子化学获得可靠的热力学数据COSMOtherm可以用来准确的计算二元和多元混合物中的活度系数以及其它热物理性质。*生命科学——为药物设计和开发提供新颖的方法获得溶解度、分配和分子相互作用信息·溶解性的计算COSMO-RS计算方法可以得到化合物在纯态中以及其在溶剂中的化学势，通过这个结果可以很容易的计算任何液态化合物在纯溶剂或者混合溶剂中的溶解性。为了能够预测固体化合物的溶解性，COSMOtherm中的ΔGfusion仅由三个变量来拟合，如下图所示的一批农药的理论值与实验值的对比。由图中可以看出，应用此种方法计算各种药物或者农药时，计算结果与实验值符合的很好。·分配系数的计算COSMOtherm可以很容易获得一些熟悉的溶剂系统(辛醇—水等)中溶质的分配系数，因为每种化合物在两相中的化学势可以计算得到。此外，COSMOtherm可以构建一些并没有被详细研究过的分配系数模型，例如脑内的血液或者小肠的吸收等。更重要的是，COSMOtherm可以计算异构体的分配系数，并且分配系数作为分子表面的性质可以更加容易的被呈现出来。北京泰科科技12COSMOmicFig.3.CalculatedlogKlipwvs.experimentallogKlipw[2]experimentallogKlipwcalculatedlogKlipwFig.4.CalculatedlogKSDS-wagainstexperimentallogKSDS-wof12solutesinanSDSexperimentallogKSDS-wSDSdashedline:experimentsolidline:linearregressioncalculatedlogKSDS-w从MD计算中取来一个DMPC双层膜，被用于计算100种不同中性化合物的油-水分配系数logKlipw(图3)。相较于实验数据，我们的结果的斜率是0.99，R2=0.8，可见COSMOmic在不需要其它训训练集的情况下也能给出非常好的结果[2]。应用案例：生物膜计算了SDS球形胶束中12种溶质的分配系数（图4），并与实验数据进行了对比。其相关系数为R2=0.94，表明我们对选择的醇类、烷类、甲苯和酮类计算获得的logKSDS-water非常精确（图4）。应用案例：胶束COSMOmic在胶团和生物膜中的应用-已被验证的应用·分配系数·分布概率·自由能量图·中性和离子溶质·球形胶团·薄层胶团，如磷脂生物膜（DMPC和DPPC）-潜在应用·溶质穿透膜的渗透系数·确定如Flory-Huggins等的参数，可用于作为宏观尺度如DPD计算的输入参数1)A.Klamt,J.Phys.Chem.99(1995)22242)DMPClogKlipwvaluesaretakenfromS.SpycherandB.Escher,EAWAGDübendorf3)CourtesyofP.Tielemann,UniversityofCalgary4)A.Klamt,FromQuantumChemistrytoFluidPhaseThermodynamicsandDrugDesign,Elsevier2005参考文献Tech-Box11处理胶团和生物膜中的溶质问题COSMOmicCOSMOmic可以为表面活性剂微胶粒或者多相生物膜建立模型，计算胶束、球形膜、圆柱或者薄层状溶质中的膜分配系数。量子化学热力学生物膜和胶团中的分配系数DFT+COSMO使用TURBOMOLECOSMO-RS使用COSMOthermCOSMOmicFig.1.Membranedescribedbyliquidlayers,varioussoluteorientationsandFig.2.Probabilitydistributionofoctanolanddista