MOLEKULAARINEN MEKANIIKKA(atomipotentiaalien menetelmä), laskettu empiirisesti. menetelmä geomin määrittämiseksi. molekyylien ominaisuudet ja energia. Perustuu oletukseen, että molekyylin energia E voi. edustaa talletusten summa, joka voi olla liittyvät sidospituuksiin r, sidoskulmiin a ja dihedraalisiin (vääntö)kulmiin t (vastaavia energiakomponentteja merkitään Est, E-akseli ja E-torus). Lisäksi energian yleislausekkeessa on aina termi E vdv, joka heijastaa van der Waalsin vuorovaikutusta. valenssisitoutumattomat atomit ja E-jäähdytin, joka ottaa huomioon sähköstaattisen sähkön. vuorovaikutusta atomien ja tehokkaiden atomivarausten läsnäolon määrittäminen. Siten molekyylin kokonaisenergia esitetään summana:

Kahden ensimmäisen termin laskemiseen käytetään useimmiten Hooken mekaniikasta tunnettua lakia (tästä syystä menetelmän nimi):

Analyytikko. ilmaisu energialle E toru, esimerkiksi. C 2 H 6 -molekyylille on muoto:

missä V 3 - potentiaali. sisäinen este kierto. Energiat E vdv ja E cool lasketaan käyttämällä Lennard-Jonesin tai Buckinghamin kaavoja mallipotentiaalille (katso molekyylien väliset vuorovaikutukset, Ei-valenttiset vuorovaikutukset). Parametrit k r, k a, r 0, a 0 jne. kaikissa käytetyissä yhtälöissä valitaan siten, että ne tyydyttävät kokeen. rakenteellinen ja termokemiallinen. tiedot yksinkertaisimmista standardeiksi valituista molekyyleistä (hiilivedyille standardimolekyylit ovat CH 4, C 2 H 6 ja tietyt muut). Saatua parametrijoukkoa käytetään sitten tietyn luokan yhdisteiden molekyylien ominaisuuksien laskemiseen. (esimerkiksi tyydyttyneet hiilivedyt, alkoholit jne.), samoin kuin tutkimattomien aineiden tutkimukseen. Laskenta molekyylimekaniikan menetelmällä koostuu kunkin energian minimoimisesta. talletukset, mikä antaa optimaalisen. r-, a- ja t-arvot sekä molekyylin energia E. asiantuntija. Tietokoneohjelmat vaativat paljon vähemmän tietokoneaikaa kuin kvanttikemialliset. laskelmia, ja ennusteiden tarkkuus on verrattavissa rakenteelliseen ja lämpökemialliseen virheeseen. mitat.

Molekyylimekaniikan menetelmän avulla on mahdollista saada tietoa hajoamisgeometrian täydellisestä kuvauksesta. konformereita pääosin tilassa ja satulapisteissä potentiaalin pinnalla. energia (PPE) sekä geom. rakenteita kristallissa. Myös muodostumislämpö, ​​jänniteenergia, yksittäisten konformeerien energia ja konformaatioiden esteiden korkeudet määritetään. muunnokset, värähtelytaajuus, sähköjakauma. varaus, dipolimomentit, kemiallinen. NMR-spektrien siirtymät, kemialliset nopeudet. r-tionit jne. Molekyylimekaniikan käyttöalue on laaja: yksinkertaisista molekyyleistä polysakkarideihin ja proteiineihin. Yhdessä muiden menetelmien, erityisesti kaasun, kanssa

Molekyylimekaniikka on laskennallinen empiirinen menetelmä molekyylien geometristen ominaisuuksien ja energian määrittämiseksi. Perustuu olettamukseen, että molekyylin energia voidaan esittää panosten summalla, mukaan lukien ne, jotka liittyvät sidospituuksiin, sidos- ja vääntökulmiin.

Tällä hetkellä termillä "molekyylimekaniikka" määritellään laajalti käytetty menetelmä, jonka avulla voidaan laskea tarkasti molekyylien geometrinen rakenne ja niiden energia käytettävissä olevien kokeellisten tietojen perusteella. Se käyttää klassista ideaa kemiallisista sidoksista molekyylin atomien välillä ja van der Waalsin voimista, jotka vaikuttavat valenssisidostamattomien atomien välillä.

Molekyylimekaniikassa elektroneja ei oteta eksplisiittisesti huomioon, vaan niitä pidetään vain syinä potentiaalikentän ilmaantumiselle, jossa ytimet sijaitsevat. Ja tämän potentiaalin suuruus määritetään empiirisesti.

Molekyylimekaniikassa laskelmissa käytetään suurta määrää parametreja. Jokaisen tietyn molekyylin osalta ne on tunnettava aiemmista tutkimuksista, jotka on tehty muita saman luokan molekyylejä. Siten molekyylimekaniikan laajuus on rajoitettu siinä mielessä, että tutkittavan molekyylin on kuuluttava aiemmin tutkittuun yhdisteluokkaan.

Potentiaaliselle pinnalle sijaitsevia rakenteita harkittaessa on hyödyllistä noudattaa tiettyä terminologiaa. Jokainen energiaminimiin liittyvä piste vastaa konformeeria. Siirtyäkseen yhdestä isod-minimistä toiseen molekyylin on läpäistävä ne erottava satulapiste (pass). Satulakohdassa toteutuu varjostettu konformaatio, jossa on hieman venyneet sidokset ja epämuodostuneet sidoskulmat.

10. Molekyylin potentiaalienergia molekyylimekaniikassa

Jos molekyyli, joka koostuu N atomista ja jota kuvataan 3N koordinaatilla x h, muuttuu tasapainokonfiguraation suhteen energialla U 0 ja koordinaatilla x 0, niin sen potentiaalienergia voidaan laajentaa Taylor-sarjaksi:

Molekyylin potentiaalienergia on luonteeltaan täysin sähkömagneettista ja se annetaan yleensä yksittäisten komponenttien summana:

jotka vastaavat seuraavan tyyppisiä vuorovaikutuksia: – valenssisidosten potentiaalienergia – sidoskulmat – vääntökulmat – tasoryhmät – van der Waalsin voimat – sähköstaattiset voimat – vetysidokset. Näillä komponenteilla on erilaisia ​​toiminnallisia muotoja.

Valenssisidokset potentiaalin tukemana. jossa i on sidoksen numero molekyylissä; - valenssisidosten kokonaismäärä - valenssisidoksen tehokas jäykkyys - sidoksen pituus: - tasapainosidoksen pituus. Laskelmissa valenssivuorovaikutuksia kuvaava todellinen potentiaali korvataan yleensä parabolisella.

Kiinnityskulmat potentiaali antaa . missä on sidoskulman numero; - sidoskulmien kokonaismäärä - sidoskulman tehollinen elastisuus - sidoskulman arvo - sen tasapainoarvo.

Energiaa vääntövuorovaikutuksia ja vastaavat potentiaalit tasaiset ryhmät, kirjoitettu samassa muodossa:

missä on vääntökulman luku; on harmonisen luku; on vakio: harmonisen osuus vääntökulman potentiaalista; on harmonisen monikertaisuus.

Potentiaalit vaihtelevat vakioissa.

van der Waals Kolmella tai useammalla valenssisidoksella erotettujen atomien vuorovaikutuksia kuvaavat Lennard-Jonesin potentiaalit: . Mahdolliset parametrit A ja B riippuvat vuorovaikutukseen osallistuvien atomien i ja j tyypeistä; , - missä ja ovat vuorovaikutuksessa olevien atomien koordinaatit.

Sähköstaattinen vuorovaikutukset määritellään Coulombin potentiaalilla; , missä on atomien osavaraukset: on väliaineen dielektrisyysvakio.

Vetysidokset syntyvät ja katoavat atomien liikkuessa niiden välillä, joilla on sähköstaattista vuorovaikutusta. Vetysidospotentiaalin toiminnallinen muoto on samanlainen kuin van der Waalsin vuorovaikutuksen potentiaali, mutta lyhyemmän kantaman vetovoimalla: .

LukuII.6.1.

Molekyylimekaniikka (MM)

Valikon valinta Perustaa molekyylimekaniikkaa vastaava piste, jonka avulla voit käyttää klassista newtonilaista menetelmää yhden pisteen energian laskemiseen, tasapainogeometriaa ja esineiden molekyylidynamiikkaa kvanttimekaanisen lähestymistavan sijaan (yksi puoliempiirisistä menetelmistä tai ei-empiirinen Hartree-Fock-menetelmä ( AB initio)).

Molekyylimekaniikan menetelmässä atomeja pidetään newtonilaisina hiukkasina, jotka ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa tiettyjen empiirisesti määriteltyjen potentiaalikenttien kautta. Potentiaalinen vuorovaikutusenergia riippuu sidoksen pituudesta, sidoskulmista, vääntökulmista ja ei-kovalenttisista vuorovaikutuksista (mukaan lukien van der Waalsin voimat, sähköstaattiset vuorovaikutukset ja vetysidokset). Näissä laskelmissa atomeihin vaikuttavat voimat on esitetty atomien koordinaattien funktioina.

Huomautus: Jos vain osa järjestelmästä on valittuna työtilassa, vain valitun osan vuorovaikutukset otetaan mukaan laskelmaan. Optimoitaessa geometriaa ja suoritettaessa molekyylidynamiikkalaskelmia, tässä tapauksessa vain valitun osan atomit muuttavat sijaintiaan avaruudessa, kun taas ei-valitut eivät, ja laskelmissa otetaan huomioon mahdolliset vuorovaikutukset osan osien välillä. järjestelmä.

Jos haluat aloittaa laskelmat molekyylimekaniikan menetelmällä, sinun on valittava valintaikkunassa Voimakenttä(Voimakenttä ) - potentiaalinen funktio laskelmia varten. Voit valita yhden neljästä menetelmästä ( MM+, KELTAINEN, BIO+, OPLS), jonka linkit näkyvät valintaikkunassa.

Menetelmä MM+ kehitetty orgaanisia molekyylejä varten. Se ottaa huomioon laskettavan järjestelmän kaikkien atomien muodostamat potentiaalikentät ja mahdollistaa laskentaparametrien joustavan muuttamisen tehtävästä riippuen, mikä tekee siitä toisaalta yleisimmän ja toisaalta sen lisää merkittävästi tarvittavia resursseja verrattuna muihin molekyylimekaniikan menetelmiin. Voit saada useita vaihtoehtoja tämän menetelmän parametrien muuttamiseen valitsemalla painikkeen Vaihtoehdot valintapisteessä Voimakenttä.

Menetelmä KELTAINEN kehitetty proteiineille ja nukleiinihapoille. Siinä on mahdollista valita vaihtoehto joko ottaa kaikki atomit huomioon erikseen tai vaihtoehto yhdistetystä atomista, mikä tarkoittaa ryhmää vastaavia atomeja, joilla on samat ominaisuudet. Jälkimmäisessä tapauksessa useita atomeja tai niiden ryhmiä käsitellään yhtenä atomina yhden tyypin kanssa.

BIO+ kehitettiin biologisille makromolekyyleille ja on pitkälti samanlainen kuin AMBER.

OPLS suunniteltu proteiineille ja nukleiinihapoille. Se on samanlainen kuin AMBER, mutta käsittelee ei-kovalenttisia vuorovaikutuksia tarkemmin.

Molecular Mechanics MM+ Options -valintaikkuna

MM+-valintaikkuna sisältää joukon asetuksia vastaavaa voimakenttää varten.

Sähköstaattinen) Ei-kovalenttiset sähköstaattiset vuorovaikutukset lasketaan käyttämällä dipolityyppisiä vuorovaikutuksia tai osittaisia ​​atomivarauksia.

Ö Sidosdipoleja käytetään ei-kovalenttisten sähköstaattisten vuorovaikutusten laskemiseen. Tämän parametrin arvo määritellään parametritiedostossa MM+.

Ö Atomivarauksia käytetään ei-kovalenttisten sähköstaattisten vuorovaikutusten laskemiseen. Voit asettaa keskeneräisiä (osittaisia) atomivarauksia valikon avulla Rakentaa , piste Aseta lataus tai Voit suorittaa puoliempiirisiä tai ab initio -laskelmia laskemalla ensin kunkin atomin osavaraukset Mullikenin menetelmällä.

Leikkaukset (Sammuttaa) Tämä parametri määrittää minimietäisyyden ei-kovalenttisille vuorovaikutuksille.

Ö Switched ottaa käyttöön tasoitustoiminnon laskettaessa molekyylejä Jaksollinen laatikko (Jaksollinen laatikko ). Tämä lähestymistapa mahdollistaa heikkojen vuorovaikutusten vähentämisen tasaisesti nollaan, siirtyen sisäisestä sfääriin. Tässä tapauksessa HyperChem asettaa Switched-parametrin ja sisäisen ( Sisäinen) ja ulkoinen ( Ulompi) pallot ( Pallot).

Yhdellä . E Tämä parametri on asetettu tyhjiöjärjestelmän laskentaan.

Ö Shifted esittelee tasoitustoiminnon, joka vaikuttaa koko tilaan 0:sta ulkopalloon. Tämän toiminnon avulla voit vähentää ei-kovalenttiset vuorovaikutukset tasaisesti nollaan.

Ö Switched- ja Shifted-parametreiden ulompi säde määrittää minimietäisyyden, jolla ei-kovalenttiset vuorovaikutukset tulevat yhtä suureksi kuin 0. Tyypillisesti tämä arvo valitaan vähintään 4 angströmiä suurempi kuin sisäsäde. Jaksottaisissa reunaehdoissa tämä arvo on yhtä suuri kuin puolet jaksollisen laatikon vähimmäiskoosta.

Ö Sisäsäde valitaan vain, jos Switched cutoffs on asetettu. Tämä on suurin atomien välinen etäisyys, jolla ei-kovalenttiset vuorovaikutukset otetaan täysin huomioon. Jos valitaan jaksolliset rajaehdot, tämä arvo valitaan 4 ongströmiä pienempi kuin puolet vähimmäiskoosta jaksollinen laatikko , tai vähemmän, alas 0. Huomio, asetukset Leikkaukset palaavat standardiarvoihinsa, kun uusi molekyyli asetetaan työkentälle.

Pakota kentän asetukset -valintaikkuna

Tätä ikkunaa käytetään voimakentän parametrien valitsemiseen KELTAINEN, BIO+ Ja OPLS. HyperChem tallentaa näiden parametrien arvot, Cutoffs-parametreja lukuun ottamatta, rekisteriin tai chem..ini-tiedostoon ja käyttää niitä myöhemmissä laskelmissa.

Dielektrinen permittiivisyys (epsilon) (d sähkövakio). ParametritConstant ( Vakio ) tai etäisyydestä riippuvainen (Etäisyydestä riippuvainen) määritellä menetelmät epsilonin, varausten (ja sähköstaattisen potentiaalin) vuorovaikutusta muokkaavan tekijän, laskentaan.

Ö Vakio ( Vakio ). Tämän parametrin valitseminen tekee dielektrisyysvakiosta vakion ja vastaa jaksollisia rajaehtoja jaksollinen laatikko . Tämän kohteen valinta vastaa ainetta kaasufaasissa tai ihanteellisessa ratkaisussa.

Ö Riippuu etäisyydestä (Etäisyydestä riippuvainen). Tämän parametrin valitseminen tekee epsilonista verrannollisen atomien väliseen etäisyyteen. Tämä lähestymistapa arvioi solvataatiovaikutuksen ihanteellisen liuottimen puuttuessa ja mahdollistaa nopeammat laskelmat. Tätä parametria suositellaan käytettäväksi laskelmissa käyttäen OPLS. Koska tämä parametri mallintaa liuottimen läsnäoloa, sitä ei tule käyttää, kun mallinnettavassa järjestelmässä on liuotinmolekyylejä.

Jos valitset vakioparametrin epsilon ( epsilon)=(vapaan tilan dielektrisyysvakio) * (skaalauskerroin( Skaalaustekijä)). Jos valitset parametrin Distance dependent epsilon ( epsilon)=(vapaan tilan dielektrisyysvakio) * (skaalauskerroin( Skaalaustekijä)) * (atomien välinen etäisyys). Skaalaustekijän on oltava >=1. Oletusarvona se on 1, mikä on tyydyttävä useimpiin laskettaviin järjestelmiin.

1–4 Skaalauskerroin ( Skaalauskerroin 1-4) ei-kovalenttiset vuorovaikutukset atomien välillä, joita erottaa täsmälleen kolme sidosta, kerrotaan tällä tekijällä.

Ö Sähköstaattinen (Electrostatics) muuttaa kolmen sidoksen erottamien atomien välisten varausten vuorovaikutusvoimaa. Tämä parametri vaihtelee välillä 0 - 1. Voimakentässä KELTAINEN Ja OPLS 0,5 on käytettävä BIO+ suositeltu 1,0, 0,5 tai 0,4 muiden parametrien joukosta riippuen.

Ö V an-der-Waals ( Van der Waals ) muuttaa van der Waalsin vuorovaikutuksia atomien välillä, joita erottaa kolme sidosta, vaihtelee välillä 0 - 1. Voimakentällä KELTAINEN sinun on käytettävä arvoa 0,5, OPLS - 0,125, BIO+ - 1,0.

Leikkaukset(Leikkaaminen) määrittää etäisyyden, jonka jälkeen atomien välisiä ei-kovalenttisia vuorovaikutuksia ei oteta huomioon. Se on syötettävä, jotta ei oteta huomioon vuorovaikutusta naapureiden kanssa ajanjaksolla laskettaessa Jaksollinen laatikko.

Puoliempiiriset menetelmät

MNDO-menetelmä (1977) on yksi yleisimmistä semi-empiirisista menetelmistä.

Peruslikiarvot: differentiaalisen päällekkäisyyden osittainen huomiotta jättäminen mahdollistaa yhdisteiden rakenteen optimoinnin (valenssisidokset, kulmat, dihedraaliset kulmat). Ottaa suunnan huomioon R- kiertoradat.

Puoliempiiriset menetelmät eivät ole universaaleja. Ne antavat melko tarkat tulokset yhdisteluokalle tai -ryhmälle, jolle parametrointi suoritettiin. Empiiriset tiedot saadaan yleensä spektritiedoista.

Menetelmä perustuu teoreettisen mekaniikan käsitteisiin. Menetelmä käsittelee molekyyliä tiettynä atomijoukona, jota ohjaavat potentiaaliset funktiot, kuten klassisessa mekaniikassa.

Energian riippuvuutta atomien välisestä etäisyydestä r kuvaa Morsen käyrä. Energiaminimi vastaa tasapainoetäisyyttä r 0 . Morsen potentiaalikäyrän analyyttinen ilmaisu on monimutkainen.

Kysymystä yksinkertaistaa se, että useimmissa tapauksissa r 0:n muutos tapahtuu pienellä alueella. Tällä Morsen käyrän alueella Hooken laki on hyvä approksimaatio todelliseen energiakäyrään. Hooken lailla on muoto:

,

missä U on potentiaalienergia, k on vakio.

Kemiallisen sidoksen potentiaalisen energian tai supistumisen laskeminen on yksinkertaista eikä vaadi paljon tietokoneaikaa.

Jos sidoksen pituus ulottuu valitun alueen ulkopuolelle, potentiaalienergian ilmaisuun lisätään kuutiotermi (r-r 0) 3. Sitten potentiaalinen funktio saa muodon:

+ k 2 (r-r 0) 3

Vuorovaikutusenergian kulmamuodonmuutospotentiaali kasvaa, jos sidoskulma poikkeaa tasapainoarvosta q 0. Potentiaalifunktio osoittautuu myös verrannolliseksi (q 0 -q) 2:een.

Suurille poikkeamille tasapainokulman arvosta on tarpeen tehdä korjauksia, jotka ovat verrannollisia kulmaeron kuutioon.

Seuraava korjaus liittyy energian muutokseen, kun vääntökulmat poikkeavat tasapainoarvosta.

Kemiallisten sidosten pituuden, sidoskulmien ja vääntökulmien muutoksiin liittyvien vuorovaikutusten yhdistelmää kutsutaan valenssivoimakentällä.

Tarkemmissa laskelmissa on tarpeen ottaa huomioon van der Waalsin vuorovaikutus.

Jos molekyyli sisältää polaarisia ryhmiä, tapahtuu sähköstaattista vuorovaikutusta ja dipoli-dipoli-vuorovaikutusta.

Molekyylimekaniikan menetelmässä kaikki tarkasteltavat vuorovaikutukset siirretään molekyylistä toiseen, mikä yksinkertaistaa laskelmia.

Siten molekyylistä luodaan mekaaninen malli. Tietokoneohjelmien tavoitteena on löytää tiettyä mallia vastaava optimaalinen rakenne ja energia.

Tämä lähestymistapa mahdollistaa monimutkaisimpien järjestelmien tutkimisen, joihin kvanttimekaniikka ei nykyään pääse käsiksi.

Kvanttikemian menetelmien tärkein etu on edelleen elektronirakenteen määritys.

Molekyylimekaniikka on joukko menetelmiä molekyylien geometrisen rakenteen ja energian a priori määrittämiseksi, joka perustuu malliin, jossa (toisin kuin kvanttikemian menetelmissä) järjestelmän elektroneja ei oteta erikseen huomioon. Tarkkaan ottaen molekyylimekaniikka (MM) on menetelmä molekyylirakenteen määrittämiseksi, joka perustuu molekyylin esittämiseen tietyn massan pisteiden sarjana, jota klassiset voimat pitävät yhdessä. Molekyylimekaniikkaa kutsutaan usein myös atomi-atomipotentiaalifunktioiden menetelmäksi. Tämä menetelmä perustuu olettamukseen, että molekyylin energiaa E voidaan esittää sidosten pituuksien r, sidoskulmien ja dihedraalisten (torsion) kulmien ansioksi luettavien osien summalla.

Molekyylienergiaan vaikuttavat elastinen sitoutumisenergia (kuvattu Hooken lailla), sidoskulmien taivutusenergiat ja spatiaaliset kulmajännitykset sekä sähköstaattisten ja van der Waalsin vuorovaikutusten energiat. Lisäksi energian yleisessä ilmaisussa on aina termi Eudv, joka heijastaa valenssisitoutumattomien atomien van der Waalsin vuorovaikutusta, ja termi Ekul, joka ottaa huomioon atomien sähköstaattiset vuorovaikutukset ja määrittää tehokkaiden atomivarausten olemassaolon. .

Molekyylimekaniikan menetelmä mahdollistaa onnistuneesti suurten molekyylijärjestelmien ja klustereiden energian minimoimisen kohtuullisin laskentakustannuksin. Molekyylimekaniikan menetelmää käyttävien laskelmien tulokset riippuvat voimakentän parametroinnista. Parametrien numeerinen arvo valitaan siten, että molekyylin laskennalliset ja kokeelliset ominaisuudet ovat yhtäpitäviä. Parametrit ovat ytimien väliset tasapainoetäisyydet (sidospituudet) ja sidoskulmat sekä voimavakiot eli atomipareja yhdistävien kimmovoimien jäykkyyskertoimet. Yksinkertaisimmat molekyylimekaniikan mallit ottavat huomioon sidoksen venymisen (Ustr.), valenssin muodonmuutoksen (Udef.) ja dihedraaliset (vääntö)kulmat (Utors.), valenssisitoutumattomien atomien vuorovaikutuksen, jota kutsutaan myös van der Waalsin vuorovaikutukseksi (Uvdv. ), sähköstaattiset panokset (Uel-stat.) jne. :

U = Urast + Udef + Utors + Uvdv + Uel-stat (1)

Kullekin termille kirjoitetaan tietty analyyttinen lauseke (esimerkiksi sähköstaattisen panoksen energia Uel-stat., kuvataan Coulombin funktiolla, mutta ehkä parametreina ei-kokonaislukuvaraukset) ja vastaavan parametrin parametrit. funktioita säädetään joidenkin perusmolekyylien ominaisuuksien mukaan. Esimerkiksi tyydyttyneiden hiilivetyjen potentiaalisen funktion kuvaamiseen ei kovin korkeilla laskentatarkkuuden vaatimuksilla riittää noin kymmenen parametria.

Molekyylimekaniikan menetelmä voi toimia myös laskennallisena mallina molekyylin potentiaalisen energian arvioinnissa kaikki vapausasteet huomioon ottaen. Molekyylimekaniikan menetelmää käyttävä laskenta koostuu kunkin energiaosuuden minimoimisesta, mikä antaa optimaaliset arvot etäisyyksille, sidoskulmille, dihedraalisille kulmille ja molekyylin energialle E. Erityiset tietokoneohjelmat, jotka suorittavat laskelmia molekyylimekaniikan menetelmällä, vaativat paljon vähemmän tietokoneaikaa kuin kvanttikemialliset laskelmat, ja tämän menetelmän rakenteen ja energian ennusteiden tarkkuus on useimmiten verrattavissa rakenne- ja termokemiallisten mittausten virheeseen.

Molekyylimekaniikan menetelmän avulla voidaan saada tietoa erilaisten konformeerien geometrian täydellisestä kuvauksesta perustilassa ja satulapisteissä potentiaalisen energian pinnalla (PES) sekä rakenteen geometriasta kiteissä ja amorfisissa ( lasiaiset) elimet. Tätä menetelmää käytetään menestyksekkäästi myös muodostumislämmön, jänniteenergian, yksittäisten konformeerien energian ja konformaatiomuunnosten esteiden korkeuden määrittämiseen, värähtelytaajuuksien ja dipolimomenttien määrittämiseen, sähkövarauksen jakautumisen määrittämiseen jne. Molekyylimekaniikan sovellusalue on laaja: yksinkertaisista molekyyleistä monimutkaisiin metallikomplekseihin, polysakkarideihin ja proteiineihin. Yhdessä muiden menetelmien, erityisesti kaasuelektronidiffraktio- ja röntgenrakenneanalyysin kanssa, geometristen ominaisuuksien määrittämisen luotettavuus ja tarkkuus paranevat.

Molekyylimekaniikan menetelmää ei voida soveltaa: 1) sellaisten järjestelmien mallintamiseen, joiden ominaisuudet määräytyvät elektronisten vaikutusten, kuten kiertoradan vuorovaikutusten, ja 2) kemiallisten sidosten rikkoutuessa.

Rakenneparametrien ja tasapainotilassa olevien molekyylien energian molekyylimekaniikan menetelmällä tehtyjen laskelmien perusteella on mahdollista tutkia tutkittavien järjestelmien termodynaamisia parametreja Monte Carlo -menetelmällä (menetelmä matemaattisten ongelmien ratkaisemiseen satunnaismuuttujia mallintamalla). ja tilastollisten arvioiden rakentaminen) sekä molekyylinsisäisten ja molekyylien välisten liikkeiden mahdollisuus järjestelmässä molekyylidynamiikan menetelmää käyttäen.