1. 前言
电子圆二色谱/紫外光谱（ECD/UV）计算已成为辅助确证化合物绝对构型的常用手段。本期教程以一个简单的例子，介绍如何使用殷赋云平台的方案工具进行ECD/UV计算。
本次使用的方案是ORCA方案，没有Gaussian版权的用户可使用本教程。
2. 流程图
graph LR A(准备结构) --> B(构象搜索) B(构象搜索) --> C(量化计算) C(量化计算) --> D(图谱拟合) D(图谱拟合) --> E(作图)
3. 知识点
- 理论上，对映异构体的UV图谱是完全一样的，ECD图谱是关于X轴上下对称的。因此，实际计算中，通常只需计算一半构型即可。
- ECD计算主要用于区分对映异构体，对于差向异构体（相对构型），应配合NMR计算加以区分。
- 柔性分子在溶液中会有多个构象共存，实际图谱是它们按照玻尔兹曼分布的加权平均的结果。因此，构象搜索是十分必要的。
4. 结构信息
实验图谱：某个未知构型的ECD和UV图谱数据。
化合物结构：1个手性中心，因此有2个构型，它们是对映异构体。本教程计算R构型，命名为1r。
在实际工作中，建议将所有构型或一半构型（尤其是多手性中心化合物）都画出来，分别命名好。
5. 平台操作步骤
5.1 准备结构
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打开殷赋云平台（https://cloud.yinfotek.com/）【准备化合物结构】小工具；
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绘制化学结构或上传分子文件，填写分子名称，点击【添加】；
注意：所有手性中心的构型都必须用楔形键明确标出。
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不要勾选质子化/去质子化，点击【准备】，下载文件。
一般来说，实验测定光谱时所用溶剂为有机溶剂，化合物呈中性分子状态，很少呈离子状态，因此不要勾选质子化/去质子化；若明确知道其分子状态，应按实际情况处理。
建议将文件名改为有意义的名称。比如，1r.mol2，表示化合物1的R构型；当手性中心数目较多时，建议改用a、b、c、d……来标记。
5.2 构象搜索
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打开殷赋云平台【小分子构象搜索】大方案，创建任务，进入提交任务页面；
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上传结构文件，选择系统搜索算法；
关于各种搜索算法的适用范围，详见《小分子构象搜索》的预备知识部分。
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其他设置采用默认值，点击【提交】任务；
当可旋转键太少时，可降低RMSD阈值，这样会产生更多细致的构象。
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待任务完成，点击【查看】，进入分析页面；
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查看构象能量与比例，勾选所需构象，点击selected下载文件；
- 默认只显示比例 > 0的构象；
- 对于柔性分子，构象不宜选得太少，因为MMFF94分子力场下计算的能量和比例是不够精确的，选得太少容易漏掉优势构象，导致后续计算徒劳无功；
- conf.csv、conf.sdf包含所有构象的能量比例数据，发表文章可能用到。
5.3 量化计算
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打开殷赋云平台【量化计算（ORCA 4.2）】大方案，创建任务，进入提交任务页面；
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上传分子结构，设置净电荷，先使用PM3水平优化结构，点击【提交】任务；
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待任务完成，点击【查看】。查看构象能量与比例分布，勾选所需构象，选择mol2格式，点击selected下载文件。
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再次优化结构，上传上述构象文件，按下图设置计算步骤；
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计算完成后，勾选所需构象，选择mol2格式，点击selected下载文件。
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最后一次优化结构，并计算ECD/UV。上传上述构象文件，按下图设置计算步骤；
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几何优化可不必设置溶剂，但ECD/UV计算需要设置溶剂（因为溶剂对几何结构的影响较小，对图谱计算的影响较大）。
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默认计算30个激发态，必要时（例如，图谱分析发现200 nm附近无计算曲线），可增减数目，可点击ECD/UV作业右边的【添加】进行设置。
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查看结果，选择out格式，点击selected下载文件。
5.4 图谱拟合
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按下图准备实验ECD和UV图谱数据，保存为1.cd.csv和1.uv.csv文件（或xlsx格式）；
A列为波长，B列为光谱。
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打开殷赋云平台【ECD/UV拟合】小工具，上传实验图谱数据和量化计算文件；
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选择ORCA 4.2，点击【计算】，稍等片刻，自动进入分析页面；
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图谱类型选择ECD，其他参数保持默认，点击【拟合图谱】；
UV分析类同。
可见计算图谱曲线（红色）和实验曲线（黑色）在200 nm附近都存在正科顿效应（Cotton Effect, CE），在240 nm附近都存在负CE，在260 nm附近都存在正CE，三者相当吻合。据此，我们认为该化合物的正确构型为R。
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若图谱不吻合，可尝试调整图谱下方的参数；
波长范围控制横坐标范围，半带宽控制计算曲线的“胖瘦”，偏移控制计算曲线左右平移。详见《ECD/UV拟合》。
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可勾选图谱来源下方的构象，查看各自图谱，找出破坏平均图谱吻合度的构象，然后回到第4步，剔除这些坏构象后，重新拟合。
括号内数字为该构象的玻尔兹曼分布比例，代表其对平均图谱的贡献。
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调整好图谱，下载ECD.xlsx文件。
UV分析则下载UV.xlsx文件。
5.5 作图
上述文件包含图谱数据，可用自己熟悉的工具（比如：origin）作图。下面介绍如何使用平台工具制作精美的图谱。
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打开ECD.xlsx文件的spectra表，将需要作图的曲线数据保存为spectra.csv文件（或xlsx格式）；
本教程作图曲线为：实验图谱、计算图谱和对映异构体的计算图谱。每条曲线包含两列数据：
波长和光谱。
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打开殷赋云平台【ECD/UV作图】小工具，上传图谱数据文件；
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按下图设置横纵坐标和线条类型，填写图例名称；
图例名称支持LaTeX语法，详见下图。
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点击【预览】，根据预览图调整参数，使图谱效果最佳，然后填写输出文件并选择格式，点击【作图】，下载文件。
