計算化学 ソフトウェア

特長1. 遷移状態が手軽に見つかります。

従来の遷移状態最適化法では、これから求めたい遷移状態構造に近い構造を初期構造として指定しなければならず、職人技が要求されました。

Reaction plusではNudged Elastic Band (NEB)法に基づいて反応経路全体を最適化します。指定するのは反応前後の構造だけ。反応経路が自動的に最適化され、経路上の遷移状態構造が容易に求まります。

Reaction plusの基本的な仕組み。詳細については、こちら。

特長2. ONIOM反応系、不均一反応系、開殻反応系に対応しました。

さまざまな反応系に対応すべく、機能を強化しました。

ONIOM法に対応（Proのみ）

反応活性部位を精密に、周辺環境を粗く扱うことにより計算精度と計算速度の両方を担保するONIOM法に対応しました。これにより、酵素反応などの大きな分子の反応系を取り扱うことができるようになりました。

原子座標固定機能を搭載

一部の原子の座標を固定したまま、反応計算ができるようになりました。これにより、例えば金属表面上の触媒反応のような不均一反応系が取り扱えるようになりました。

分子軌道読み込み機能を搭載（Proのみ）

Gaussianチェックポイント(chk)ファイルを用いて、反応経路上の分子構造に初期軌道(initial guess)を指定することが可能になりました。これにより、ラジカル解離や項間交差など、より複雑な開殻系の反応経路も取り扱えるようになりました。

特長3. インプット作成には、GaussViewのほか、AMBERやGROMACSが利用できます。

GaussViewの利用

GaussianのQST2/QST3計算のフォーマットがそのまま利用できます。

GaussViewによるインプットの作成。
下図では始状態・中間状態・終状態の３構造を指定している。

%nprocshared=16
%mem=16GB
#p B3LYP/6-31G(d) react=(ngeom=3,nbeads=16,fitaxis)

Wittig reaction

0 1
 C       -2.07681900   -0.18930700   -0.00017300
 O       -1.94044900   -1.39974600   -0.00140400
 C        1.62195100    1.62306900    0.00073100
 H        1.25708200    2.03884800    0.93302500
   :

作成されるインプットファイルの中身。
赤字部分がReaction plus Proのキーワード。

AMBERやGROMACSの利用

AMBERやGROMACSのトポロジー・座標ファイルをGaussian形式のファイルに変換するONIOMインプット作成支援ツール makeoniom が付属します。

$ makeoniom my.prmtop my.inpcrd "124-140" > my.gjf

また、PDBやMol2ファイルによるインプットの指定もできるようになりました。

#p ONIOM(B3LYP/6-31G(d):Amber=hardfirst) Geom=Connectivity NoSymm
react=(nbeads=15)

title

0 1 -1 2 -1 2
 N-N3-0.2943(PDBName=N,ResName=GLY,ResNum=1) 0 16.756 15.545 13.903 L
 H-H-0.1642(PDBName=H1,ResName=GLY,ResNum=1) 0 17.174 15.125 14.697 L
   :

$react
  mol-1.pdb
  mol-2.pdb
  mol-3.pdb
$end

PDBファイルによる初期構造の指定が可能。

特長4. 反応の様子がアニメーションでわかります。

計算結果はGaussian logファイル(IRC形式)のほか、PDBファイル、XYZファイルでも出力され、GaussView、VMDなどのビューアソフトから反応のアニメーションなどを確認することができます。

GaussViewによる表示例。
GaussViewでは反応エネルギーの表示や化学反応のアニメーションが可能。
(アニメーションについては計算例をご覧ください。)

特長5. よくわかるチュートリアル付き。

有機化学反応を例題にしたチュートリアルやONIOM計算のチュートリアルが付属します。Reaction plusの使い方だけでなく、Gaussian/GaussViewの関連トピックも紹介しています。

• よくある質問
• カタログのダウンロード

よくある質問

ご購入前の質問

アカデミックパッケージに機能制限はありますか？

ソフトウェアの機能において制限はありません。ただし、研究成果を論文等で公開の際には本ソフトウェアを使用した旨を記載して下さい。

カタログはありますか？

カタログや計算事例集は、こちらのページからダウンロードできます。

体験版はありますか？

はい。期限付のライセンスを発行させていただいております。詳細につきましては、お問い合わせ下さい。

リース契約は可能ですか？

通常は買い取りにてのご購入となっておりますが、お客様のご都合に合わせて提案することは可能です。お問い合わせ下さい。

GUI（グラフィカルユーザインターフェース）は付属しますか？

付属しません。本ソフトウェアはコンソールアプリケーションです。インプットファイルの作成や化学反応の可視化については、GaussViewなどのソフトウェアをご利用下さい。

Linux版からWindows版へのライセンス移行やアップグレードはできますか？

Linux版・Windows版はそれぞれ別ライセンスとなりますので、新規ライセンスのご購入が必要となります。Windows版からLinux版へのライセンス移行も同様です。

Reaction plusの機能に関する質問

溶媒効果を入れた計算はできますか？

PCMなど、Gaussianが対応している溶媒効果モデルで計算ができます(Proのみ)。

原子電荷を見ることはできますか？

GaussViewにて Results → Charge Distribution… より表示することができます(Proのみ)。なお、本機能は実験的機能のため、予告なく変更されることがあります。

GRRMとの違いについて教えて下さい。

本ソフトウェアでは狙った1つの反応経路を最適化するため、計算速度は非常に速く、比較的大きな分子の計算も可能です。一方、GRRMではすべての反応経路を全探索するため、人間業では対応の難しいきわめて複雑な反応経路の探索に向いています。その反面、計算コストが莫大となるため、大きな分子の経路探索には大型計算機が必要となります。

トラブルシューティングに関する質問

計算が走らないのですが？

a) Reaction plusおよびGaussianが正しくインストールされていることを確認して下さい。
b) プログラムのインストール先やインプットファイルのパスに、全角文字や半角カナ等が含まれないようにして下さい。
c) ライセンスファイルが正しいディレクトリに置かれていることを確認して下さい。

実行直後に終了してしまうのですが？

a) ルートセクション（#行）のキーワードが正しく与えられているか、再度ご確認下さい。
b) フォーマットを確認して下さい。タイトル→座標→タイトル→座標→…のようにタイトルと座標を交互に入力する必要があります。また、分子構造はCartesian座標で与えて下さい。
c) インプットとして2つ以上の構造を指定する場合は、NGeomキーワードを指定して下さい。（NGeom無指定時はNGeom=1と解釈され、追加入力セクションで外部からファイルを読み込まない限り、計算が走りません。）
d) 読み込むべきchkファイルがないのに、%chk行が指定されていないかご確認下さい。chkファイルを初期軌道として利用しない場合は、%chk行を削除して計算を行って下さい。（特に、GaussViewでインプットファイルを作成すると、デフォルトでは%chk行が指定されてしまうので、ご注意下さい。）

計算中にエラー終了してしまうのですが？

a) 計算手法や分子構造が適切でないと、エラーとなることがあります。
b) Gaussianのスクラッチディレクトリにファイルがたまっている状態では、ファイル名が被り、エラーとなることがあります。スクラッチディレクトリを空にして下さい。
c) 本プログラムは、始状態・終状態の間に遷移状態があることを前提としています。エネルギーポテンシャルを単調に登るだけ、下るだけの反応の場合、正しく動作しないことがあります。
d) 入力した始状態・中間状態・終状態の間を線形に補間してビーズを生成させています。補間の際に原子間距離が近づきすぎるなど構造がおかしいとき、正しく動作しないことがあります。
e) セキュリティソフトの影響で計算が停止することがあります。
特に、Windows版をGaussian 09 Revision C.01のソフトウェア環境で利用した際に動作不良となるケースが報告されています。Gaussianスクラッチファイルの拡張子scrがスクリーンセーバーに関連付けられている場合、この関連付けを解除することで不具合を回避できる可能性があります。（なお、Revesion D.01、 E.01ではスクラッチファイルの拡張子はskrに変更されています。）

途中で計算を停止させたいのですが？

for Linux
a) 手動で停止させる場合は、reactg16(reactg09) → g16(g09) → l???.exeの順に停止させて下さい。
b) ジョブスケジューラを使用して実行させた場合は、ジョブ停止コマンド（bkillやqdel）を使用して停止させます。
for Windows
a) kill-react.batをダブルクリックして下さい。停止処理が完了すると、自動的にコマンドプロンプトウィンドウが閉じます。（※ kill-react.batはWindowsバッチファイルです。reactg16.exe,g16.exe,l502.exeなどのプログラムを強制停止します。環境に合わせて編集して使用して下さい。）
b) 手動で停止させる場合は、タスクマネージャーより、reactg16(reactg09) → g16(g09) → l???.exeの順に停止させて下さい。

計算結果が思わしくありません。

a) 始状態・終状態の構造が最適化構造（または、反応経路上の構造）ではないとき、正しく求まらないことがあります。
b) 始状態・終状態の構造だけを与えると、反応経路初期値として始状態と終状態を直線的に結ぶ経路が選ばれますが、そのような経路が初期値として不適切である可能性があります（例えば、cis-スチルベンからtrans-スチルベンへの異性化反応など）。その場合は、３点目として中間状態を適切に指定してやる必要があります。
c) 始状態・終状態・中間状態の分子構造において原子のラベル番号の対応が適切でないと、不適当な反応経路や遷移状態構造を与えることがあります。
d) 始状態・終状態・中間状態の座標軸が適切でないと、不適当な反応経路や遷移状態構造を与えることがあります。FitAxisオプションを利用するか、手動で座標軸を合わせて下さい。
e) インプットの分子構造を始状態→中間状態→終状態の順に指定していませんか？　正しくは、始状態→終状態→中間状態の順です。
f) freezeオプションを利用する場合、固定したい原子座標を始状態～終状態の全ての構造で一致させた上、FitAxisオプションを指定せずに計算して下さい。
g) 想定外の初期経路が得られてしまった場合、初期経路における中間構造座標の生成が上手くいっていない可能性があります。そのような場合、NoAdjustオプションを試してみると、うまくいくかもしれません。
h) 本プログラムではビーズの動きが十分小さくなったと判断した時に収束したとみなし最適化が終了しますが、化学的な観点からは収束が十分でないことがあります。その場合は、調べたい構造（例えば遷移状態構造）前後の構造を両端構造として再計算するなど、局所的な反応経路の精査を行ってみて下さい。
i) 本ソフトウェアは短時間で反応経路を求めることを目的としているため、厳密な安定性解析は行っておりません。精確な遷移状態を得たい場合はReaction plusで求まった構造をもとに、Gaussianなどの量子化学計算ソフトウェアにて遷移状態最適化計算やIRC計算を行って下さい。