1. 用途
为有机小分子添加原子电荷，并检查是否存在Amber GAFF力场所没有的拓扑参数。本工具提供两种计算电荷的方法——RESP拟合静电势和AM1-BCC。
2. 预备知识
2.1 原子电荷
原子电荷是用点电荷形式描述化学体系电荷分布的方法，常见电荷模型有：Mulliken、MK、MMFF94、AM1-BCC、Gasteiger、QEq；等等。涉及分子间相互作用的分子模拟计算（比如：分子对接、分子动力学模拟）都要求赋予原子电荷。采用合适的电荷模型对于计算的准确性是极为重要的。关于各类原子电荷计算方法的对比，可阅读卢天的《原子电荷计算方法的对比》[1]。
2.2 拟合静电势电荷
在各种原子电荷计算方法中，拟合静电势电荷是极为重要的一类方法。其中，最为著名的要数Merz-Kollman (MK)、CHELPG和RESP。前两种方法非常适合于模拟刚性分子，而后者则是最适合用于柔性小分子的分子模拟。
- RESP
RESP，全称Restrained ElectroStatic Potential，是由Kollman等人[2]在1993年提出的计算原子电荷的方法。在Amber分子动力学模拟中，RESP是有机小分子计算电荷的标配方法。它需要配合使用量化计算软件（如Gaussian、ORCA）获得静电势，然后进行限制性拟合计算得到。
- AM1-BCC
与之比较接近的电荷是2000-2002年Bayly等人[3-4]提出的AM1-BCC电荷，在Amber中自带计算程序。它首先在AM1水平下优化结构和计算静电势拟合得到电荷，然后进行键电荷校正（BCC）。AM1-BCC的计算开销比RESP要小，准确性不比RESP更好，但适合于处理大批量的分子，或者没有Gaussian等商业软件版权的情况下使用。（不过，可以使用学术免费的ORCA程序，请看【量化计算（ORCA 4.2）】教程）。
2.3 净电荷
分子结构中不能抵消的正电荷或负电荷称为净电荷（net charge），即各原子正负电荷的代数和。通常情况下，净电荷总是整数。中性分子的净电荷为0，带电分子的净电荷即为其含有的价电荷，如：乙酸净电荷为0，去质子化（脱去羧基氢）后为-1，十八烷基胺的净电荷为0，质子化后为1。
3. 入口
平台左侧菜单栏【计算方案】->【小工具】->【分子动力学】->【添加原子电荷】
4. 步骤
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上传分子结构文件
分子结构需为良好的3D结构，无氢原子缺失。可使用【准备化合物】小工具进行处理。
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设置净电荷
该项默认为空，即由程序自动计算净电荷。但对于特殊结构，可能会计算出错。必要时，请用户根据自己的化学知识判断填写。
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选择电荷计算方法
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RESP
该方法需要用户上传包含静电势的量化计算文件（可使用【量化计算】方案进行计算），并指定该文件的计算程序。
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AM1-BCC
该方法无需提供额外数据文件，提交后将调用AmberTools 20的sqm半经验程序即时计算。
对于较大的柔性分子，计算时间较长，可能因超出限制（10 min）而失败。同时，AM1-BCC的精度不如RESP电荷。因此，若非特殊情况，强烈建议使用RESP。
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点击【生成】，等待返回结果
本工具除了计算原子电荷，还检查该分子是否存在Amber GAFF力场所没有的参数。该检查主要用于使用amber力场的分子动力学模拟，若进行其他不需要该文件的分子模拟，请忽略之。
GAFF力场已经发展得相当好，几乎覆盖了大多数的有机小分子结构，不太容易出现参数缺失的情况。假若真的出现，请下载ligand.frcmod文件自行填补参数，在提交分子动力学计算时上传该文件。
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查看电荷分布
从分子视图上可查看生成的原子电荷，尤其注意极性原子及其附近的电荷分布是否合理。
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下载分子结构文件。
5. 参考文献
[1] 卢天, 陈飞武. 原子电荷计算方法的对比[J]. 物理化学学报, 2012, 28(1):1-18. doi: 10.3866/PKU.WHXB2012281
[2] Christopher I. Bayly, Piotr Cieplak, Wendy Cornell, and Peter A. Kollman. A well-behaved electrostatic potential based method using charge restraints for deriving atomic charges: the RESP model. The Journal of Physical Chemistry 1993, 97, 40, 10269-10280. doi: 10.1021/j100142a004
[3] Jakalian, A., Bush, B.L., Jack, D.B. and Bayly, C.I. (2000), Fast, efficient generation of high‐quality atomic charges. AM1‐BCC model: I. Method. J. Comput. Chem., 21: 132-146. https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-987X(20000130)21:2<132::AID-JCC5>3.0.CO;2-P
[4] Jakalian, A., Jack, D.B. and Bayly, C.I. (2002), Fast, efficient generation of high‐quality atomic charges. AM1‐BCC model: II. Parameterization and validation. J. Comput. Chem., 23: 1623-1641. https://doi.org/10.1002/jcc.10128
