計算思路解析：實驗與第一性原理相結合，用MedeA對有機分子性質進行高通量的計算， PM7預測有機分子的振動頻率、理想氣體熵、熱容和吉布斯自由能
使用量子化學方法可以確定理想氣體的非常精確的熱力學性質，包括可以計算流體的熱力學性質，蒸汽壓力，溶劑化熱容量，溶解能，以及確定氣相反應的化學反應能量和動力學參數等等。
使用密度泛函理論（DFT）和半經驗（SE）方法對795個有機分子的熱力學性質進行計算，以及對實驗和參考DFT數據執行的結果的詳細統計分析。
第一步：作者利用Welcome to MedeA Bundle的簡化分子線性輸入規範（SMILES）構建分子結構；
第二步：再用MedeA-MOPAC模塊中的半經驗PM7的方法對分子進行結構優化，所有的振動頻率和計算的熱力學性質利用MedeA-MOPAC在剛性轉子諧波近似中實現。
作者通過MedeA-MOPAC模塊對52個有機分子的振動頻率計算並且和實驗值進行比較（圖1），從圖1可以看出來在2500cm-1以下的振動頻率的計算值和實驗值擬合的非常理想。
圖1 對於52個有機分子在2500cm-1以下振動頻率的計算值和實驗值的對比（(綠色：B3LYP/TZVP ,黑色：BP86/TZVP, 紅色：PM7）
通過MedeA-MOPAC模塊計算出的平均相對誤差（ARDs）和均方根誤差（RMSD）進行結果的說明，結果可見表1。
從表1中我們可以看出來，相比於實驗數據，PM7的振動頻率的RMSD的改變並不大。
PM7（U）和PM7（S）在低頻和高頻處具有相當的RMSD。在高頻區，PM7（s）的RMSD比DFT方法的大約4.5，並且略差於PM7（U）。
表1：對於52個有機分子的計算值和實驗值對比的ARD和RMSD
為了核查PM7方法是否可以擴展到其他分子，作者通過MedeA-MOPAC模塊評估了795個有機分子的振動頻率，其結果可見圖2。
相比於BP86/TZVP，B3LYP/TZVP 和PM7(S)的ARD（RMSD）分別是0.7(5.0) % 和1.2(12.1) %。
圖2 對於795個有機分子，與BP86/TZVP相比，計算值（綠色：B3LYP/TZVP、藍色：PM7(S)）的振動頻率的誤差
圖3列出了與實驗值相比較， MedeA-MOPAC模塊計算160個有機分子的四種方法計算的結構優化和頻率分析中獲得的Cp值誤差偏離。
從圖中可以看出，在大於300K時，不同方法的RMSD都小於1%，在低於300K的時候，誤差在2%—4%之間。
圖3 對於160個有機化合物的理想氣體的恆壓熱容Cp的實驗值和計算值（綠色B3LYP/TZVP, 黑色 BP86/TZVP、紅色 PM7(U)、藍色 PM7（S））的ARD(實線)以及RMSD（交叉）
對於795個有機分子的熵值的比較可見圖4（MedeA-MOPAC模塊），圖中呈現的是DFT（B3LYP綠色）、半經驗（PM7（U）紅色和PM7（S）在藍色）與BP86 / TZVP的比較的ARD（實線）和RMSD（交叉）。
由圖可知，從200K到1000K ，PM7（U）的RMSD從7%降低到5%，PM7(S)的RMSD會比PM7（U）小1%左右。
圖 4 對於795有機分子的理想氣體熵， DFT（B3LYP綠色）和半經驗（PM7（U）紅色和PM7（S）在藍色）與BP86 / TZVP的比較的ARD（實線）和RMSD（交叉）
作者利用MedeA-MOPAC模塊計算了在200K到1000K的795個有機分子的吉布斯自由能的比較（圖5）。
由圖可知，PM7(S) 和PM7(U)的RMSD較小，在200K到1000K之間，PM7（s）的計算結果較PM7（U）都小一點。
另外，想對於BP86/TZVP來說，在200K—1000K時，PM7半經驗方法的ARD 大概從−5 kJ mol−1 到 −12 kJ mol−1。
圖 5 對於795有機分子的吉布斯自由能， DFT（B3LYP綠色）和半經驗（PM7（U）紅色和PM7（S）在藍色）與BP86 / TZVP的比較的ARD（實線）和RMSD（交叉）
作者為了驗證MedeA-MOPAC中的PM7半經驗的方法的準確性，將其和實驗值以及DFT的計算值進行對比。
利用PM7計算795有機分子在200 K和1000 K之間振動頻率和熱力學性質即零點能量和理想氣體恆壓熱容，並進行了結果的統計分析。
然後對熵值進行計算，發現在300K到1000K時，PM7的誤差（RMSD）是4%到5%之間。
就吉布斯自由能而言，在300K和1000K時，PM7和DFT計算值相比，RMSD分別是15 kJ.mol-1和30 kJ.mol-1。
Rozanska X, Stewart J J P, Ungerer P, et al. High-throughput calculations of molecular properties in the MedeA environment: Accuracy of PM7 in predicting vibrational frequencies, ideal gas entropies, heat capacities, and Gibbs free energies of organic molecules[J]. Journal of Chemical & Engineering Data, 2014, 59(10): 3136-3143.
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