批量计算pKa值

pKa值与分子的三维结构有直接关系，如果用户能够提供系列的三维结构，这将提高计算结果的质量。如果用户提供的是平面结构（本文中以平面结构为例），需要先转化为三维结构，再进行后续的计算。ADF得到的三维结构，是相当精确的，pKa值也是基于第一性原理计算得到，分子的键长键角都会影响结果。

*.sdf文件是一种包含N种分子结构的一个文件，我们从该文件出发进行操作演示，计算这些分子在水溶液中的pKa值。

需要计算溶剂的两种状态:

1. 没有捕获质子的状态(对水溶液来说，就是<chem>H2O</chem>)
2. 捕获质子的状态(对水溶液来说，就是<chem>H3O+</chem>)

溶剂的第一种状态：

在ADFinput中创建<chem>H2O</chem>分子。建模的操作，参考：AMS软件建模教程。

设置参数：ADFinput > File > Preset > COSMO-RS Compound，软件即自动将参数设置完成。ADFinput > File > Run，即提交任务。计算结束后（参考在AMSJobs窗口中，如何查看作业的运行状态），会得到一个后缀为coskf的文件，这就是我们准备好的溶剂<chem>H2O</chem>。

溶剂的第二种状态：

在ADFinput中创建<chem>H3O+</chem>。

设置参数：ADFinput > File > Preset > COSMO-RS Compound，软件即自动将参数设置完成。这里我们需要注意分子是带一个正电的，所以需要在ADFinput窗口右边的charge框中填入数字1。然后同样地ADFinput > File > Run，即提交任务。计算结束后（参考在AMSJobs窗口中，如何查看作业的运行状态），会得到一个后缀为coskf的文件，这就是我们准备好的溶剂<chem>H3O+</chem>。

和溶剂类似，我们也需要为溶质准备两种状态：

1. 没有失去质子的状态
2. 失去质子的状态

准备溶质是整个计算过程中主要消耗计算量、时间的一步，如果计算机性能越好（主要是CPU核数越多），效率会成倍数提高。

溶质的第一种状态：

ADFinput > File > Import coordinates导入*.sdf文件。本例中*.sdf文件包含3个分子，导入之后ADFinput窗口下方有3个切换栏：

点击这些切换栏，可以切换到各个分子的窗口。本例中，这些分子都没有加氢，我们需要添加氢原子（Windows、Linux的快捷键为CTRL H，Mac OS快捷键为COMMAND E）：

有时候导入的平面结构比较复杂，例如六元环对角上有桥连，所以我们还需要和ADFinput窗口右下角的⚙️（快速优化分子结构）配合，有时候需要手动调整一下某些原子的位置。直到所有分子的结构都合理，然后设置参数：ADFinput > File > Preset > COSMO-RS Compound，软件即自动将参数设置完成。

ADFinput > File > Run，即提交任务。计算结束后，会得到一系列后缀为coskf的文件，这就是我们准备好的溶质：

注意上图：我们的工作目录在窗口顶部，例如本例是/User/Landau/DAT/ADF；准备溶质的这个任务名为Preparecoskf_0（命名规则：不能含中文字符和空格、括号，保存任务的路径里面，也不能包含中文字符和空格、括号），得到的三种溶质的位于/User/Landau/DAT/ADF/Preparecoskf_0.results/；三种溶质名字分别为mol_1，mol_2，mol_3，以此类推。

溶质的第二种状态：失去质子（本例中的情况，失去质子后，就带上了1个负电荷）

就在上一步的ADFinput窗口直接修改，每种溶质去掉一个质子，并在窗口右方的charge框内输入电荷-1。然后ADFinput > File > Run，即提交任务。计算结束后，会得到一系列后缀为coskf的文件，这就是我们准备好的溶质第二种状态：

同样的，我们分两次，分别计算两种状态的溶质。

点击软件任意窗口左上角的ADF LOGO > COSMO-RS > Compounds > Add Compound(s)，按一定顺序（顺序无所谓，但计算第二种状态的时候，也需要按同样的顺序）添加溶剂（<chem>H2O</chem>、<chem>H3O+</chem>）的.coskf文件和溶质（本例中是/User/Landau/DAT/ADF/Preparecoskf_0.results/）的mol_1.coskf、mol_2.coskf、mol_3.coskf。

确保和下面第二种状态的计算中，排序是一样的。这里每选中一种化合物，在右边窗口Input Data区域可以为它设置一些详细参数，来提高结果的可靠性，其中Nring对pKa值比较重要，也就是芳香环原子的个数。所有分子设置完毕之后，ctrl s保存一下任务。计算第二种状态也是类似。

在该窗口菜单栏 > Properties > Activity Coefficients，首先选择溶剂，之后点击下方溶质窗口的➕添加我们前面准备的所有5种分子：

点击Add添加进来：

之后点击窗口里面的Run按钮，保存一下任务，就得到了计算的结果：

过程与第一种完全一致，但选中的coskf文件分别是<chem>H2O</chem>、<chem>H3O+</chem>的.coskf，以及溶质第二种状态的coskf文件，本例中，也就是/User/Landau/DAT/ADF/Preparecoskf_.results/里面的mol_1.coskf、mol_2.coskf、mol_3.coskf

选中的顺序与第一次计算一致即可。类似的到计算结果。

把两次计算结果的文字全部选中，直接粘贴在Excel里面。最新版的Excel能够自动识别空格，将数据正确的填充在合适的行列里面（如果是较早版本，也可以类似导入数据，参考：如何从图谱中导出数据到Excel表格教程中相关内容）。注意两种溶质计算的结果对齐，并且失去质子带负电的体系的结果放右边：

我们这里有3种溶质，所以只关心最后三行数据。所以在倒数第三行设置公式：

公式里面，实际上就是该行右边（带电溶质）结果的最后一个数据 减去左边（中性溶质）结果的最后一个数据，然后加上带电溶剂减去中性溶剂的数据（也就是图中绿色框中的数据）设置好公式之后，回车即得到数据。

鼠标移动到这个格子的右下角，光标变为十字的时候，左键往下拖动两个，则下方也自动沿用该公式得到数据：