0
ift herholderKU-ndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodDepartment of Chemistry2013 Bjerru...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted og...
ndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodde:og klik pådsætDepartment of ChemistryDias 19201...
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

The 2013 Bjerrum-Brønsted-Lang Lecture: quantum biochemistry and the rise of semiempirical methods and automation in quantum chemistry

3,880

Published on

Video can be found here: http://youtu.be/V45gEsJXGmI

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
3,880
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
60
Actions
Shares
0
Downloads
14
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "The 2013 Bjerrum-Brønsted-Lang Lecture: quantum biochemistry and the rise of semiempirical methods and automation in quantum chemistry"

  1. 1. ift herholderKU-ndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 2Quantum BiochemistryJan H. JensenDepartment of ChemistryUniversity of CopenhagenSlides can be found at: tinyurl.com/bbl2013June 18, 2013
  2. 2. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 3Computational ChemistryThe underlying physical laws necessary for the mathematicaltheory of a large part of physics and the whole of chemistry arethus completely known, and the difficulty is only that the exactapplication of these laws leads to equations much toocomplicated to be soluble.Paul Dirac, 1929i∂∂tΨ = ˆHΨSchrödinger Equation (1926)Not anymore!
  3. 3. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodNumerically “exact” solutions: CCSD(T)/CBSDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 4Bartlett: 10.1103/RevModPhys.79.291
  4. 4. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodCCSD(T)/CBS: benchmarking faster methodsCCSD(T)/CBS currently too “slow” for routine chemicalapplications, but …CCSD(T)/CBS now sufficiently “fast” to generate large amountsof data for benchmarking faster methodsDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 5
  5. 5. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodThe rise of semi-empirical methodsSemi-empirical methods: quantum mechanical (QM) methodswith fitted parametersFitting and validation can now done using CCSD(T)/CBS insteadof experimental data: a huge conceptual and practicaladvance.Better QM: fewer parameters and wider applicabilityExamples: DFT-D, PM6-DH+, HF-3cHF-3c: HF/minimal basis set corrected for dispersion & BSSEusing 9 parameters. No experimental input.Department of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 6Grimme: 10.1002/jcc.23317
  6. 6. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodValidation against CCSD(T)/CBS: ΔEDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 7Grimme: 10.1002/jcc.23317A+B  AB
  7. 7. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodValidation against experiment: ΔGFast methods  frequencies  free energiesDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 8MAD: 2.1 kcal/molGrimme: 10.1002/chem.201200497
  8. 8. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodSemi-empirical methods: new horizonsQM structures and free energies for large systemsAccurate protein structuresAccurate activation free energies for enzymatic reactionsAccurate binding free energies for protein-ligand complexesAutomation and Computational High-Throughput ScreeningNMR chemical shift prediction for proteinsScreening enzyme mutantsDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 9Grimme: 10.1002/chem.201200497
  9. 9. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodQM structures and free energies for proteinsLarge systems require different algorithmsDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 10The Effective Fragment Molecular Orbital MethodJan H. Jensen, Anders Christensen andCasper Steinmann (SDU)University of CopenhagenDmitri FedorovAIST, JapanJPC A 2010, 114, 8705PLoS ONE 2012, 7:e41117PLoS ONE 2012, 7:e44480PLoS ONE 2013, 8: e60602arxiv:1305.0676
  10. 10. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodLarge systems handled by fragmentationFragmentation  QM calculations  reassemblyDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 11
  11. 11. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodAll-QM enzymatic reaction barrierDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 1210.1371/journal.pone.0060602
  12. 12. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodSystematic Screening of Enzymatic Reaction BarriersMartin Hediger and Luca De VicoAllan Svendsen (Novozymes)PLoS ONE 2012 7:e49849PeerJ, submitted (arXiv:1305.6049)arXiv:1209.4469Automation and High-Throughput ScreeningDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 13
  13. 13. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodAutomation and High-Throughput ScreeningAll possible single mutations  PM6 barrier combination mutantsDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 14ca 500-1000 mutants can be screened
  14. 14. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodAutomation and High-Throughput ScreeningDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 15Proteins Structure Determination from Chemical ShiftsAnders Christensen (Novo Nordisk STAR PhD) & Lars BratholmThomas Hamelryck, Kresten Lindorff-Larsen, Kaare Teilum (BIO)JCTC 2011, 7 2078JACS, submitted (arXiv:1305.2164)10.1021/ar900068s
  15. 15. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodA fast chemical shift predictor for proteinsRepresentative fragments  QM calculations  empiricalmodelQM calculations benchmarked against CCSD(T)Between 500,000 and 1,000,000 QM calculations neededDepartment of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 16arXiv:1305.2164
  16. 16. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodSummaryCCSD(T)/CBS: Experimental accuracy for small, but now chemicallyrelevant, molecules.CCSD(T)/CBS replaces experiment for parameterization andvalidation of faster semi-empirical QM methods: more thoroughand rigorous parameterization leads to more generally applicablemethods.New semi-empirical QM methods are now finally sufficientlyaccurate to be of practical use.New semi-empirical methods are sufficiently fast for high-throughput screening (1000-1,000,000 QM calculations): newmolecular design ideas for experimental chemists.Quantum chemists need to adapt: automation/cheminformaticconsiderations should be integral part of new modeling projects.Department of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 17
  17. 17. rter udenstillingpunkt-påbrugrykningvenstre-kst udenstilling,mindskngft herndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodThank you! Questions?Slides are available at tinyurl.com/bbl2013Department of Chemistry2013 Bjerrum-Brønsted-Lang LectureDias 18
  18. 18. ndrens navn”og dato”:nulinjen,dsæt” >ed /ted ogeltet for”EnhedensSidefodde:og klik pådsætDepartment of ChemistryDias 192013 Bjerrum-Brønsted-Lang Lecture
  1. A particular slide catching your eye?

    Clipping is a handy way to collect important slides you want to go back to later.

×