CONFLEX Tutorials

結晶構造のクラスタリング

結晶構造探索により得られた構造は、粉末X線回折パターンの類似度に基づいて、グループ分けすることできます。同じグループに所属する結晶構造は、似た原子配置を示すと考えらえれます。
ここでは、 「構造式からの結晶構造探索」で行った、5-Cyano-3-hydroxythiophene(II)の結晶構造探索の結果を用いて、得られた構造のグループ分けを行います。なお、類似度の計算はGELDER法(R. de Gelder et al, J Comput Chem 22: 273–289, 2001.)を採用しています。

実行済みの結晶構造探索結果を用いてグループ分けを行う場合、「結晶構造探索計算の再実行」を利用します。

[Interfaceから実行した場合]

計算に利用したII-c2.molとII-c2.iniファイル、計算後に出力されたII-c2.cptファイルを同じフォルダに格納します。次に、II-c2.molをCONFLEX Interfaceを用いて開きます。

Interface Grouping II

Calculationメニューから「CONFLEX」を選択し、開いた計算設定ダイアログのDetail Settingsをクリックします。詳細設定ダイアログが表示されます。

Grouping Basic

結晶構造探索計算を再実行するために、詳細設定ダイアログの「Crystal Search」ダイアログの下部にある「Restart calculation」チェックボックスにチェックを入れてください。

Crystal Search

次に、「Crystal Search」ダイアログの「Grouping」タブを選択します。

Grouping Tab

まず、結晶構造のグループ分けを行うために「Crystal Structure Grouping」チェックボックスにチェックを入れます。また、「Energy Limit (kcal/mol):」を2.0にします。これは、最小結晶エネルギー値から、2.0kcal/mol以内の構造を対象に、グループ分けを行うことを設定しています。「Grouping Limit:」の0.8は、その値よりも大きい粉末X線回折パターンの類似度値を持つ結晶構造群をグループ化するように設定しています。本値の最大は1であり、この場合、比較する2つの回折パターンが完全に一致することを意味します。この値を変更することで、グループ化される結晶構造間の類似度が変わります。

設定が終わりましたらSubmitをクリックしてください。計算が始まります。
II分子の結晶構造探索計算をEdit & Submitから実行し、手動にてキーワードを追加している場合は、Edit & Submitをクリックして、同じキーワードを追加した後、Submitをクリックしてください。
探索に関する設定が一致していないと、探索計算を正しく再実行できない場合があります。
なお、再実行を利用せず、結晶構造探索計算とグループ分けを行いたい場合、「Crystal Search」ダイアログの「Search」タブでの探索計算設定と併せて、「Grouping」タブで各種設定を行ってください。

[コマンドラインから実行した場合]

計算に利用したII-c2.molとII-c2.iniファイル、計算後に出力されたII-c2.cptファイルを同じフォルダに格納します。II-c2.cptファイルの拡張子をrstに変更し、II-c2.rstファイルを作成します。
次に、iniファイル内に「CSP_RESTART」キーワードとグループ分けに関する計算設定キーワードを設定します。

II-c2.iniファイル

MMFF94S
CRYSTAL_SEARCH  
CSP_SPGP=(P21/C,P-1,C2/C,P212121,P21,PBCA,PNA21,PNMA,CC,P1)  
CSP_ROT_MODE=RANDOM 
CSP_AUS_MODE=RANDOM
CSP_MAX_CRYSTAL=10000
CRYSTAL_OPTIMIZATION=ALL
          
CSP_RESTART
CSP_GROUPING=YES
CSP_GROUPING_ELIMIT=2.0
CSP_GROUPING_GLIMIT=0.8

赤色で示した部分が、追加したキーワードになります。
「CSP_GROUPING=YES」は、結晶構造のグループ分けを行うためのキーワードです。
「CSP_GROUPING_ELIMIT=2.0」は、最小結晶エネルギー値から、2.0kcal/mol以内の構造を対象に、グループ分けを行うことを設定しています。
また、「CSP_GROUPING_GLIMIT=0.8」は、0.8よりも大きい粉末X線回折パターンの類似度値を持つ結晶構造群をグループ化するように設定しています。本値の最大は1であり、この場合、比較する2つの回折パターンが完全に一致することを意味します。この値を変更することで、グループ化される結晶構造間の類似度が変わります。
なお、探索に関する設定は、変更しないように注意してください。設定が一致していないと、正しく再実行ができない場合があります。

入力ファイルを一つのフォルダに格納し、下記コマンドを実行してください。計算が始まります。

C:\CONFLEX\bin\flex9a_win_x64.exe   -par   C:\CONFLEX\par   II-c2enter

上記は、Windowsの場合です。他のOSにおける実行コマンドについては、本書の「実行方法」を参照してください。

なお、再実行を利用せず、結晶構造探索計算とグループ分けを行いたい場合、II-c2.iniから「CSP_RESTART」を削除したiniファイルを用意します。実行時、rstファイルは必要ありません。

計算結果

実行後、出力されるII-c2.cspファイル内の「*** GROUPS OF PREDICTED CRYSTAL STRUCTURES:」部に、結晶構造探索計算より見つかったIIの結晶構造をグループ分けした結果が出力されます。

 *** GROUPS OF PREDICTED CRYSTAL STRUCTURES:

  IDX    CID    E_RNK     CRYST      INTRA      INTER        VOL      DES        A         B         C       ALPHA     BETA      GAMMA     SPGP      NCALMOL   NCALATM    DMAX    NNEV   GID 
  268     28     10     -15.2940     4.7263   -20.0203    612.5302   1.3554    8.3759   18.2972    8.8552   90.0000   26.8303   90.0000   P21/C          365      4015    20.00     0      1    
  296     47     11     -15.2939     4.7218   -20.0156    612.7425   1.3549    4.0159   18.2092    9.2919   90.0000   64.3935   90.0000   P21/C          357      3927    20.00     0      1    
 2814   3616    116     -13.8613     4.6233   -18.4847    616.0985   1.3476    9.2116    4.0045   16.7017   90.0000   90.0000   90.0000   P212121        357      3927    20.00     0      1    
 3005    155    117     -13.8590     4.6056   -18.4646    616.7098   1.3462    3.9972    9.2213   16.7316   90.0000   90.0000   90.0000   P21/C          361      3971    20.00     0      1    
 3149   2017    126     -13.7981     4.7360   -18.5342   1323.1051   1.2550    8.3032   21.6640    8.3517   90.0000  118.2722   90.0000   C2/C           349      3839    20.00     0      1    

 2232   5291     79     -14.1961     4.6744   -18.8705    329.3236   1.2605    6.8715    8.3276    5.7551   90.0000   90.0000   90.0000   P21            339      3729    20.00     0      2    
 2339   3628     84     -14.1273     4.6739   -18.8012    663.6963   1.2509    5.7731    8.3220   13.8144   90.0000   90.0000   90.0000   P212121        329      3619    20.00     0      2    
 2370   8317     87     -14.1173     4.6624   -18.7798    663.4689   1.2513   13.7941    8.3164    5.7835   90.0000   90.0000   90.0000   PNA21          325      3575    20.00     1      2    

 2378     62     88     -14.1158     4.6803   -18.7961    652.6047   1.2722    8.3470    4.0014   21.6032   90.0000  115.2492   90.0000   P21/C          348      3828    20.00     0      3    
 2387      7     89     -14.1142     4.6720   -18.7862    652.8180   1.2718   10.4957    3.9890   16.6948   90.0000   69.0638   90.0000   P21/C          350      3850    20.00     0      3    
 3106   3753    123     -13.8057     4.6746   -18.4803    658.9316   1.2600    4.0148   19.6744    8.3420   90.0000   90.0000   90.0000   P212121        349      3839    20.00     0      3    
 3139   7266    125     -13.7995     4.6615   -18.4610    659.0917   1.2597   19.7653    8.3393    3.9986   90.0000   90.0000   90.0000   PNA21          343      3773    20.00     1      3    

   95   3622      4     -15.6125     4.7219   -20.3344    614.2783   1.3515    4.3718   19.8181    7.0899   90.0000   90.0000   90.0000   P212121        373      4103    20.00     0      4    
  209    404      6     -15.5986     4.7162   -20.3147    614.9313   1.3501    4.3234    7.1069   20.0163   90.0000   89.0064   90.0000   P21/C          371      4081    20.00     0      4    
  223     51      7     -15.4618     4.7170   -20.1789    618.7977   1.3417    4.3746    7.0720   20.4156   90.0000   78.4425   90.0000   P21/C          374      4114    20.00     0      4    
  411   7257     13     -15.1231     4.7333   -19.8564    631.5499   1.3146   20.5400    4.3360    7.0912   90.0000   90.0000   90.0000   PNA21          369      4059    20.00     0      4    

 1181    288     36     -14.5729     4.6738   -19.2467    636.8605   1.3036    7.2675    8.3269   10.8484   90.0000   75.9503   90.0000   P21/C          365      4015    20.00     0      5    
 1709   2255     56     -14.3662     4.7116   -19.0778   1229.9412   1.3500   14.4499    8.1645   11.3343   90.0000  113.1034   90.0000   C2/C           374      4114    20.00     0      5    
 1868    169     62     -14.3340     4.7252   -19.0592    640.2877   1.2966    5.7650    8.3713   14.5549   90.0000  114.2815   90.0000   P21/C          363      3993    20.00     0      5

各グループは空行で分けられて出力されており、それぞれのグループには番号がつけられます(GID)。例えば、グループ4は、エネルギー順位4、6、7、13の構造が含まれており、それぞれが似た原子配置を持つことがわかります(下図)。

Crystal Grouping Results