Amber力场二面角参数的解释

文/Sobereva@北京科音写于约2008年

在xleap中edit parm99时，进入参数修改界面，每个参数都有介绍。在二面角参数设置中，PK/IDIVF就相当于那些amber参数中nonbond项第二列参数(即Vn/2，也称作PK)除以第一列参数的值，第一列代表两端原子数乘积(即redundancy，也称作IDIVF)，所以PK/IDIVF意思相当于平均每二面角的势垒。Vn代表的是二面角旋转过程中势能最高时值，即torional barrier。E_tors = (PK/IDIVF)*(1+cos(PN*phi-PHASE))

像这样原子明确的二面角CT-CT-N-C，IDIVF都是1。而X-CT-CT-X这样两端可以是任意原子的，IDIVF是两边可以连接的原子数的乘积，比如这里CT每边都可以任意连3个，所以IDIVF是3*3=9。此时PK项是指这9个扭转项的总势垒的一半。

在参数的二面角项，有的PN是负值(PN即n，调整周期性)，这代表继续读下面的值，重复的就累加上(前面读了X-CT-CT-X这样的任意原子的项不算重复)。负值和正值是等价的，因为cos是偶函数。比如

redundancy(IDIVF) Vn/2(PK) phase PN(m或n) H1-CT-C -O 1 0.80 0.0 -1. Junmei et al, 1999 H1-CT-C -O 1 0.08 180.0 3. Junmei et al, 1999

说明这种扭转势能项需要同时用两个参数叠加才能拟合。

对于united-atom力场，比如frcmod.ff03ua，在parm99.dat中加入了C1、C2、C3三种原子类型和相应的参数，由于原子名不同，与ff99结合互不矛盾。C1代表CH原子团，C2代表CH2，C3代表CH3。united-atom力场的IDIVF数目不算H的，只算此原子上连的非氢的。所以乘的时候，C1算2，C2算1。比如X-CT-C2-X的IDIVF就是3*1=3。因为C2连了2个H，1个CT，只能和另外一个原子成键了。
例如X-CT-C2-X 3 1.40 0.0 3.

一般文献给出力场参数都给出PK、phase、PN，有时给出IDIVF，如果没给，比如原始amber力场文献就没给出，根据原子特点自己推理一下就知道了。

在parm99.dat的扭转角列表后面，以X-X-C-O开始的那一堆，都是improper项，用于保持某些基团处于平面构型或者避免联合原子出现消旋。improper项与普通二面角项不同，其势垒高度不需要除以IDIVF，因此没有IDIVF项。其中第三个原子指的就是平面中心的原子。