力場パラメーターのカスタマイズ

分子力場による計算では、各種相互作用を評価するための力場パラメーターが用意されています。標的分子の計算に必要な力場パラメーターが、用意された物の中に存在しない場合、その分子は計算できません。ここでは、キーワードを利用して不足したパラメーターを追加する方法や、既存のパラメーターを変更する方法について説明します。
以下に、例として金属錯体[Ti(H₂O)₆]³⁺と酢酸CH₃COOHの計算を示します。

＊金属錯体[Ti(H₂O)₆]³⁺

[Ti(H₂O)₆]³⁺の入力構造とMDL-Mol形式のデータを以下に示します。
Ti³⁺のパラメーターがCONFLEXに搭載されているパラメーターファイルには含まれていないため、このままでは計算できません。

[Ti(H₂O)₆]³⁺の入力構造

座標データ（Ti3+H2O6.mol）

Ti3+H2O6.mol


19 12  0  0  0  0  0  0  0  0  0    0
    0.7679   -0.0417    0.0000 Ti  0  1  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    0.7679    1.9383    0.0000 O   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    0.1801    2.4183    0.5879 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    2.7479   -0.0417    0.0000 O   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    3.2279   -0.8728   -0.0216 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    0.7679   -0.0417    1.9800 O   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    0.1899   -0.6393    2.4600 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    0.7679   -2.0217    0.0000 O   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    0.1945   -2.5017   -0.6020 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
   -1.2121   -0.0417    0.0000 O   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
   -1.6921    0.0066   -0.8300 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    0.7679   -0.0417   -1.9800 O   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    1.3468    0.5551   -2.4600 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    0.1891   -0.6385   -2.4600 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    1.3558    2.4183   -0.5879 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    1.3414   -2.5017    0.6020 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    3.2279    0.7894    0.0216 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    1.3460    0.5558    2.4600 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
   -1.6921   -0.0901    0.8300 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
  2  3  1  0  0  0  0
  2 15  1  0  0  0  0
  4  5  1  0  0  0  0
  4 17  1  0  0  0  0
  6  7  1  0  0  0  0
  6 18  1  0  0  0  0
  8  9  1  0  0  0  0
  8 16  1  0  0  0  0
 10 11  1  0  0  0  0
 10 19  1  0  0  0  0
 12 13  1  0  0  0  0
 12 14  1  0  0  0  0
M  END

[Interfaceから実行する場合]

Ti3+H2O6.molファイルをCONFLEX Interfaceを用いて開きます。

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。
次に、詳細設定ダイアログの右下にあるEdit & Submitをクリックしてください。

表示されたダイアログに、キーワード「SET_EXT_ATOM_TYPE=(1,900)」、「VDWATOM=(900,-,0.45,6.0,4.0,1.4)」、「FRMCHG=(900,3,3.0)」を追加します。

「SET_EXT_ATOM_TYPE=(1,900)」は、入力番号1番の原子（Ti³⁺）に対して原子タイプ番号900を設定するキーワードです。「VDWATOM=(900,-,0.45,6.0,4.0,1.4)」はvan der Waals相互作用のパラメーター（数値はFe²⁺と同じ）を、また「FRMCHG=(900,3,3.0)」は原子タイプ番号900でかつ形式電荷が+3の原子に+3.0の電荷を持たせることを意味します。

計算設定が終わりましたら、Submitをクリックします。

[コマンドラインから実行する場合]

計算設定は、Ti3+H2O6.iniファイルにキーワードを記述することで行います。

Ti3+H2O6.iniファイル

MMFF94S
SET_EXT_ATOM_TYPE=(1,900)
VDWATOM=(900,-,0.45,6.0,4.0,1.4)
FRMCHG=(900,3,3.0)

Ti3+H2O6.molとTi3+H2O6.iniの二つの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   Ti3+H2O6enter

上記は、Windowsの場合です。他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。

計算結果

最適化後の構造と座標データ（Ti3+H2O6-F.mol）を以下に示します。可視化の方法は、「計算結果の可視化」をご覧ください。

[Ti(H₂O)₆]³⁺の最適化構造

座標データ（Ti3+H2O6-F.mol）

Ti3+H2O6-F.mol
CONFLEX 14011413263D 1   1.00000  -477.60875     0
TH  ,E = -477.609, G = 2.324E-07, M(0)      MMFF94S(2010-12-04HG)
 19 12  0     0                 0 V2000
   -0.0000    0.0000    0.0000 Ti  0  1  0  0  0
    1.1603    0.8140    1.4174 O   0  0  0  0  0
    1.9869    1.3938    1.4008 H   0  0  0  0  0
   -1.1603   -0.8140    1.4174 O   0  0  0  0  0
   -1.1501   -1.6932    1.9140 H   0  0  0  0  0
   -1.1511    1.6410    0.0000 O   0  0  0  0  0
   -1.9745    1.9212   -0.5131 H   0  0  0  0  0
   -1.1603   -0.8140   -1.4174 O   0  0  0  0  0
   -1.1468   -0.8045   -2.4271 H   0  0  0  0  0
    1.1603    0.8140   -1.4174 O   0  0  0  0  0
    1.9836    0.5051   -1.9140 H   0  0  0  0  0
    1.1511   -1.6410   -0.0000 O   0  0  0  0  0
    1.9745   -1.9212    0.5131 H   0  0  0  0  0
    1.1344   -2.5106   -0.5131 H   0  0  0  0  0
    1.1468    0.8045    2.4271 H   0  0  0  0  0
   -1.9869   -1.3938   -1.4008 H   0  0  0  0  0
   -1.9836   -0.5051    1.9140 H   0  0  0  0  0
   -1.1344    2.5106    0.5131 H   0  0  0  0  0
    1.1501    1.6932   -1.9140 H   0  0  0  0  0
  2  3  1  0     0
  2 15  1  0     0  
  4  5  1  0     0
  4 17  1  0     0
  6  7  1  0     0
  6 18  1  0     0
  8  9  1  0     0
  8 16  1  0     0
 10 11  1  0     0
 10 19  1  0     0
 12 13  1  0     0
 12 14  1  0     0
M  END

＊酢酸CH₃COOH

CH₃COOHの入力構造とMDL-Mol形式のデータを以下に示します。

CH₃COOHの入力構造

座標データ（CH3COOH.mol）

CH3COOH.mol


  8  7  0  0  0  0  0  0  0  0  0    0
    0.1268    0.0794    0.0000 C   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    1.1528    0.7584    0.0000 O   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
   -1.0615    0.7347    0.0000 O   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
   -0.9219    1.6958    0.0000 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
   -0.0496   -1.4504    0.0000 C   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
   -0.5898   -1.7472    0.8747 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
   -0.5898   -1.7472   -0.8747 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    0.9117   -1.9203    0.0000 H   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
  1  2  2  0  0  0  0
  1  3  1  0  0  0  0
  1  5  1  0  0  0  0
  3  4  1  0  0  0  0
  5  6  1  0  0  0  0
  5  7  1  0  0  0  0
  5  8  1  0  0  0  0
M  END

CH₃COOHは原子タイプやパラメーターを指定しなくても計算することが可能です。
しかし、キーワードにより計算に利用するパラメーターを変更することができます。

[Interfaceから実行する場合]

CH3COOH.molファイルをCONFLEX Interfaceを用いて開きます。

表示されたダイアログに、各種キーワードを利用してパラメーターを指定します。

計算設定が終わりましたら、Submitをクリックします。

[コマンドラインから実行する場合]

計算設定は、CH3COOH.iniファイルに各種キーワードを利用してパラメーターを指定します。

CH3COOH.iniファイル

MMFF94S
SET_EXT_ATOM_TYPE=(1,903)
SET_EXT_ATOM_TYPE=(2,907)
SET_EXT_ATOM_TYPE=(3,906)
SET_EXT_ATOM_TYPE=(4,924)
SET_EXT_ATOM_TYPE=(5,901)
SET_EXT_ATOM_TYPE=(6,905)
SET_EXT_ATOM_TYPE=(7,905)
SET_EXT_ATOM_TYPE=(8,905)
STRETCH=(901,903,1,4.190,1.492)
STRETCH=(901,905,1,4.766,1.093)
STRETCH=(903,906,1,5.801,1.355)
STRETCH=(903,907,2,12.950,1.222)
STRETCH=(906,924,1,7.403,0.981)
BEND=(903,901,905,0,0.650,108.385)
BEND=(905,901,905,0,0.516,108.836)
BEND=(901,903,906,0,1.043,109.716)
BEND=(901,903,907,0,0.938,124.410)
BEND=(906,903,907,0,1.155,124.425)
BEND=(903,906,924,0,0.583,111.948)
TORSION=(905,901,903,906,0,6,0.0,0.624,0.330)
TORSION=(905,901,903,907,0,6,0.659,1.407,0.308)
TORSION=(901,903,906,924,0,6,-1.166,-5.078,-0.545)
TORSION=(907,903,906,924,0,6,1.662,-6.152,-0.058)
OPLANE=(901,903,906,907,0.141)
STRBND=(903,901,905,0.157,0.115)
STRBND=(905,901,905,0.115,0.115)
STRBND=(901,903,906,0.338,0.732)
STRBND=(901,903,907,0.154,0.856)
STRBND=(906,903,907,0.494,0.578)
STRBND=(903,906,924,0.215,0.064)
VDWATOM=(901,-,1.05,2.49,3.89,1.282)
VDWATOM=(903,-,1.10,2.49,3.89,1.282)
VDWATOM=(905,-,0.25,0.80,4.20,1.209)
VDWATOM=(906,A,0.70,3.15,3.89,1.282)
VDWATOM=(907,A,0.65,3.15,3.89,1.282)
VDWATOM=(924,D,0.15,0.80,4.20,1.209)
BNDCHG=(901,903,-0.061)
BNDCHG=(903,906,-0.15)
BNDCHG=(903,907,-0.57)
BNDCHG=(906,924,0.50)

CH3COOH.molとCH3COOH.iniの二つの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   CH3COOHenter

上記は、Windowsの場合です。他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。

力場パラメーターのカスタマイズ

＊ 金属錯体[Ti(H2O)6]3+

[Interfaceから実行する場合]

[コマンドラインから実行する場合]

計算結果

＊ 酢酸CH3COOH

[Interfaceから実行する場合]

[コマンドラインから実行する場合]

＊金属錯体[Ti(H₂O)₆]³⁺

＊酢酸CH₃COOH