理论与计算化学

课程编码：070304M05003H 英文名称：Theoretical and Computational Chemstry 课时：50 学分：3.00 课程属性：专业普及课 主讲教师：计明娟等

本课程是化学学科各专业研究生的专业普及课，同时也可作为其他学科专业研究生的选修课。本课程主要以分子力学和量子力学模型为基础，介绍理论与计算化学中各种技术的理论背景；结合现代计算机技术进一步介绍这些技术如何在化学、材料和药物研究各个领域的应用及前沿研究概况。课程内容包括三大部分：基本原理、计算方法和应用。
通过本课程理论学习和上机操作，使学生初步掌握理论与计算化学的基本原理和利用计算机技术及相应软件研究药物、材料等分子结构、性质和功能之间的关系；进一步掌握分子模拟在新分子设计中的应用，为今后的科学研究打好基础。

物理化学, 结构化学基础

第一章 理论与计算化学中的基本概念（含序言） 2.0学时
第1节 序言，计算化学发展历史和现状、
第2节 坐标系，势能面，表面，分子图形，计算机硬件、软件等
第二章 分子力学原理 8学时
第1节 力场的一般特征，能量的表达形式
第2节 多原子体系中的位点模型，多体效应和有效对势
第3节 联合原子力场和简化表达，力场参数化（含上机）
第三章 分子动力学模拟方法 8学时
第1节 简单模型及连续势的分子动力学，动力学模拟的设置和运行，限制分子动力学。
第2节 合并溶剂效应的动力学及随机动力学，恒温、恒压的动力学模拟，
第3节 分子动力学模拟轨迹分析（含上机）。
第四章 蒙特卡罗模拟方法 6学时
第1节 由积分计算性质，Metropolis M.C方法的背景和应用。刚性和柔性分子的M. C模拟
第2节 高分子M. C的模型，不同系综的M.C取样方法，化学势计算，相平衡模拟，M. C和MD比较。
第五章 构象分析 3学时
第1节 介绍系统、随机、遗传、距离几何及模拟退火等搜索方法
第2节 预测肽和蛋白质结构中构象分析的规则
第六章 溶剂效应和结合自由能计算 6学时
第1节 显示溶剂模型，连续介质模型，表面加和模型，PB/SA模型，GB/SA模型等
第2节 结合自由能计算方法（自由能微扰和热力学积分法，基于主方程的自由能计算等）
第七章 分子设计中的若干方法简介 6学时
第1节 分子对接方法（刚性对接，半柔性对接，柔性对接）
第2节 定量构效关系方法（Hansch法，分子形状分析法，比较分子场分析法）
第八章 现代量子化学理论与计算方法简介 9学时
第1节 分子体系薛定谔方程的建立, 变分法求解薛定谔方程、RHF方程和UHF方法的基本思想（含上机）。
第2节 相关能方法简介(包括多体微扰理论和组态相互作用方法), 密度方法思想及方法简介, 现代量子化学计算程序(Gaussian)及应用简介
第九章 闭卷考试 2学时
第1节 闭卷考试

首席 计明娟教授 校本部