(57)【要約】【課題】合成しようとする反応生成物の分子構造が複雑になっても完全に目的ＴＳを得ることが可能な化学反応遷移状態探索システムとその方法とそのプログラムを提供することである。【解決手段】化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるために、入力装置２と、演算処理装置３と、記憶装置５と、を有する化学反応遷移状態探索システム１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるために、入力装置と、演算処理装置と、記憶装置と、を有する化学反応遷移状態探索システムであって、
前記演算処理装置は、前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造の入力を受けて、この中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成部と、このＩＧ作成部で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を演算するＣＧ探索計算部と、このＣＧ探索計算部で演算されたＣＧ又はこのＣＧから演算されたＴＳの源構造に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を演算することでＴＳを求め、得られたＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真のＴＳであるかあるいはＴＳの源構造であるかを判断するＴＳ最適化計算部と、前記ＴＳの源構造の反応部位を固定する反応部位固定部と、前記ＴＳの源構造に置換基を付加又は削除する置換基処理部と、前記ＴＳの源構造を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を演算することで分子構造の最適化を演算する構造最適化計算部と、を備え、
前記記憶装置は、前記ＩＧ，ＣＧ，ＴＳの構造データ、反応部位データ及び置換基データを格納し、
前記ＣＧ探索計算部、ＴＳ最適化計算部及び構造最適化計算部は、演算を行う関数モデルと、この関数モデルよりも低精度の演算を行う関数モデルのいずれも選択可能に備えることを特徴とする化学反応遷移状態探索システム。
【請求項２】
化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるために、入力装置と、演算処理装置と、記憶装置と、を有する化学反応遷移状態探索システムであって、
前記演算処理装置は、前記化学反応の生成物に関するデータの入力を受けて前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造を演算する中途ＴＳ設定部と、この中途ＴＳ設定部で設定された中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成部と、このＩＧ作成部で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を演算するＣＧ探索計算部と、このＣＧ探索計算部で演算されたＣＧ又はこのＣＧから演算されたＴＳの源構造に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を演算することでＴＳを求め、得られたＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真のＴＳであるかあるいはＴＳの源構造であるかを判断するＴＳ最適化計算部と、前記ＴＳの源構造の反応部位を固定する反応部位固定部と、前記ＴＳの源構造に置換基を付加又は削除する置換基処理部と、前記ＴＳの源構造を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を演算することで分子構造の最適化を演算する構造最適化計算部と、を備え、
前記記憶装置は、前記ＩＧ，ＣＧ，ＴＳの構造データ、反応部位データ及び置換基データを格納し、
前記ＣＧ探索計算部、ＴＳ最適化計算部及び構造最適化計算部は、演算を行う関数モデルと、この関数モデルよりも低精度の演算を行う関数モデルのいずれも選択可能に備えることを特徴とする化学反応遷移状態探索システム。
【請求項３】
前記ＴＳ最適化計算部において、真のＴＳであると判断されたＴＳに関する構造データを外部装置へ出力あるいは表示する出力装置を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の化学反応遷移状態探索システム。
【請求項４】
化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるための化学反応遷移状態探索方法であって、
前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造から分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得て、
この中途ＴＳ（予備）に対して置換基を付加して目的ＴＳ（予備）とした後、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得ることを特徴とすると共に、
前記目的ＴＳが得られない場合には前記中途ＴＳ（予備）から分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得て、
この中途ＴＳに対して置換基を付加して分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得ることを特徴とする化学反応遷移状態探索方法。
【請求項５】
化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるための化学反応遷移状態探索方法であって、
前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造を演算し、
この中途ＴＳの源構造から分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得て、
この中途ＴＳ（予備）に対して置換基を付加して目的ＴＳ（予備）とした後、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得ることを特徴とすると共に、
前記目的ＴＳが得られない場合には前記中途ＴＳ（予備）から分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得て、
この中途ＴＳに対して置換基を付加して分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得ることを特徴とする化学反応遷移状態探索方法。
【請求項６】
化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるための化学反応遷移状態探索方法であって、
前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造の入力を受けて、この中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成工程（Ｓ１）と、
このＩＧ作成工程で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によってＣＧ（以下、計算（予備）によって得られたＣＧをＣＧ（予備）という。）を演算するＣＧ探索計算工程（Ｓ２）と、
このＣＧ探索計算工程で演算されたＣＧ（予備）に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得る中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）と、
得られた中途ＴＳ（予備）に対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳ（予備）であるかあるいは中途ＴＳ（予備）の源構造であるかを判断する中途ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ４）と、
この中途ＴＳ（予備）判断工程において中途ＴＳ（予備）であると判断された場合に得られた中途ＴＳ（予備）を記憶装置へ読み出し可能に書き込む書込み工程（Ｓ５）と、
前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致しているか否かを判断する目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）と、
前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致している場合に、この目的ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記目的ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで分子構造の最適化を演算する目的ＴＳ（予備）構造最適化計算工程（Ｓ９）と、
前記分子構造が最適化された目的ＴＳ（予備）の前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を前記計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得る目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）と、
前記目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）において、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致していない場合に、前記中途ＴＳ（予備）に置換基を付加する第１の置換基付加工程（Ｓ７）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算した後に、これを新たな中途ＴＳ（予備）として、前記中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）へ編入させる第１の置換基構造最適化計算工程（Ｓ８）と、を有し、
前記目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）において得られた目的ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の目的ＴＳであるかあるいは目的ＴＳの源構造であるかを判断する第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）と、
この第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）において目的ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記書込み工程（Ｓ５）において記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）を読み出して（Ｓ１３）、この中途ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記中途ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで分子構造の最適化を演算する中途ＴＳ構造最適化計算工程（Ｓ１４）と、
前記分子構造が最適化された中途ＴＳの前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第１の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１５）と、
得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、中途ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）の前に書き込まれた中途ＴＳ（予備）を読み出す工程（Ｓ１３）に編入する第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）と、
前記第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）において、真の中途ＴＳであると判断された場合（Ｓ１７）に、中途ＴＳが目的ＴＳに一致しているか否かを判断する第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）と、
この第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）において、前記中途ＴＳが目的ＴＳに一致していない場合に、前記中途ＴＳに置換基を付加する第２の置換基付加工程（Ｓ１９）と、
この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算する第２の置換基構造最適化計算工程（Ｓ２０）と、
この第２の置換基構造最適化計算工程において最適化された中途ＴＳを新たな中途ＴＳとして、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）と、
前記第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）において得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、真の中途ＴＳであると判断された場合に、前記第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）へ編入させる第２の中途ＴＳ判断工程（Ｓ２２）と、を有することを特徴とする化学反応遷移状態探索方法。
【請求項７】
化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるための化学反応遷移状態探索方法であって、
前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造を演算する中途ＴＳ設定工程（Ｓ０）と、
この中途ＴＳ設定工程（Ｓ０）で設定された中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成工程（Ｓ１）と、
このＩＧ作成工程で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によってＣＧ（以下、計算（予備）によって得られたＣＧをＣＧ（予備）という。）を演算するＣＧ探索計算工程（Ｓ２）と、
このＣＧ探索計算工程で演算されたＣＧ（予備）に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得る中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）と、
得られた中途ＴＳ（予備）に対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳ（予備）であるかあるいは中途ＴＳ（予備）の源構造であるかを判断する中途ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ４）と、
この中途ＴＳ（予備）判断工程において中途ＴＳ（予備）であると判断された場合に得られた中途ＴＳ（予備）を記憶装置へ読み出し可能に書き込む書込み工程（Ｓ５）と、
前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致しているか否かを判断する目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）と、
前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致している場合に、この目的ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記目的ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで分子構造の最適化を演算する目的ＴＳ（予備）構造最適化計算工程（Ｓ９）と、
前記分子構造が最適化された目的ＴＳ（予備）の前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を前記計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得る目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）と、
前記目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）において、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致していない場合に、前記中途ＴＳ（予備）に置換基を付加する第１の置換基付加工程（Ｓ７）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算した後に、これを新たな中途ＴＳ（予備）として、前記中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）へ編入させる第１の置換基構造最適化計算工程（Ｓ８）と、を有し、
前記目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）において得られた目的ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の目的ＴＳであるかあるいは目的ＴＳの源構造であるかを判断する第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）と、
この第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）において目的ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記書込み工程（Ｓ５）において記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）を読み出して（Ｓ１３）、この中途ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記中途ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで分子構造の最適化を演算する中途ＴＳ構造最適化計算工程（Ｓ１４）と、
前記分子構造が最適化された中途ＴＳの前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第１の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１５）と、
得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、中途ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）の前に書き込まれた中途ＴＳ（予備）を読み出す工程（Ｓ１３）に編入する第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）と、
前記第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）において、真の中途ＴＳであると判断された場合（Ｓ１７）に、中途ＴＳが目的ＴＳに一致しているか否かを判断する第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）と、
この第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）において、前記中途ＴＳが目的ＴＳに一致していない場合に、前記中途ＴＳに置換基を付加する第２の置換基付加工程（Ｓ１９）と、
この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算する第２の置換基構造最適化計算工程（Ｓ２０）と、
この第２の置換基構造最適化計算工程において最適化された中途ＴＳを新たな中途ＴＳとして、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）と、
前記第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）において得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、真の中途ＴＳであると判断された場合に、前記第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）へ編入させる第２の中途ＴＳ判断工程（Ｓ２２）と、を有することを特徴とする化学反応遷移状態探索方法。
【請求項８】
コンピュータによって、化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるために実行される化学反応遷移状態探索プログラムであって、
コンピュータに、
前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造の入力を受けて、この中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成工程（Ｓ１）と、
このＩＧ作成工程で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によってＣＧ（以下、計算（予備）によって得られたＣＧをＣＧ（予備）という。）を演算するＣＧ探索計算工程（Ｓ２）と、
このＣＧ探索計算工程で演算されたＣＧ（予備）に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得る中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）と、
得られた中途ＴＳ（予備）に対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳ（予備）であるかあるいは中途ＴＳ（予備）の源構造であるかを判断する中途ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ４）と、
この中途ＴＳ（予備）判断工程において中途ＴＳ（予備）であると判断された場合に得られた中途ＴＳ（予備）を記憶装置へ読み出し可能に書き込む書込み工程（Ｓ５）と、
前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致しているか否かを判断する目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）と、
前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致している場合に、この目的ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記目的ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで分子構造の最適化を演算する目的ＴＳ（予備）構造最適化計算工程（Ｓ９）と、
前記分子構造が最適化された目的ＴＳ（予備）の前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を前記計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得る目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）と、
前記目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）において、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致していない場合に、前記中途ＴＳ（予備）に置換基を付加する第１の置換基付加工程（Ｓ７）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算した後に、これを新たな中途ＴＳ（予備）として、前記中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）へ編入させる第１の置換基構造最適化計算工程（Ｓ８）と、を有し、
前記目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）において得られた目的ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の目的ＴＳであるかあるいは目的ＴＳの源構造であるかを判断する第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）と、
この第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）において目的ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記書込み工程（Ｓ５）において記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）を読み出して（Ｓ１３）、この中途ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記中途ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで分子構造の最適化を演算する中途ＴＳ構造最適化計算工程（Ｓ１４）と、
前記分子構造が最適化された中途ＴＳの前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第１の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１５）と、
得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、中途ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）の前に書き込まれた中途ＴＳ（予備）を読み出す工程（Ｓ１３）に編入する第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）と、
前記第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）において、真の中途ＴＳであると判断された場合（Ｓ１７）に、中途ＴＳが目的ＴＳに一致しているか否かを判断する第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）と、
この第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）において、前記中途ＴＳが目的ＴＳに一致していない場合に、前記中途ＴＳに置換基を付加する第２の置換基付加工程（Ｓ１９）と、
この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算する第２の置換基構造最適化計算工程（Ｓ２０）と、この第２の置換基構造最適化計算工程において最適化された中途ＴＳを新たな中途ＴＳとして、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）と、
前記第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）において得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、真の中途ＴＳであると判断された場合に、前記第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）へ編入させる第２の中途ＴＳ判断工程（Ｓ２２）と、を実行させることを特徴とする化学反応遷移状態探索プログラム。
【請求項９】
コンピュータによって、化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるために実行される化学反応遷移状態探索プログラムであって、
コンピュータに、
前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造を演算する中途ＴＳ設定工程（Ｓ０）と、
この中途ＴＳ設定工程（Ｓ０）で設定された中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成工程（Ｓ１）と、
このＩＧ作成工程で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によってＣＧ（以下、計算（予備）によって得られたＣＧをＣＧ（予備）という。）を演算するＣＧ探索計算工程（Ｓ２）と、
このＣＧ探索計算工程で演算されたＣＧ（予備）に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得る中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）と、
得られた中途ＴＳ（予備）に対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳ（予備）であるかあるいは中途ＴＳ（予備）の源構造であるかを判断する中途ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ４）と、
この中途ＴＳ（予備）判断工程において中途ＴＳ（予備）であると判断された場合に得られた中途ＴＳ（予備）を記憶装置へ読み出し可能に書き込む書込み工程（Ｓ５）と、
前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致しているか否かを判断する目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）と、
前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致している場合に、この目的ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記目的ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで分子構造の最適化を演算する目的ＴＳ（予備）構造最適化計算工程（Ｓ９）と、
前記分子構造が最適化された目的ＴＳ（予備）の前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を前記計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得る目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）と、
前記目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）において、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致していない場合に、前記中途ＴＳ（予備）に置換基を付加する第１の置換基付加工程（Ｓ７）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算した後に、これを新たな中途ＴＳ（予備）として、前記中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）へ編入させる第１の置換基構造最適化計算工程（Ｓ８）と、を有し、
前記目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）において得られた目的ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の目的ＴＳであるかあるいは目的ＴＳの源構造であるかを判断する第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）と、
この第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）において目的ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記書込み工程（Ｓ５）において記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）を読み出して（Ｓ１３）、この中途ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記中途ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで分子構造の最適化を演算する中途ＴＳ構造最適化計算工程（Ｓ１４）と、
前記分子構造が最適化された中途ＴＳの前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第１の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１５）と、
得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、中途ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）の前に書き込まれた中途ＴＳ（予備）を読み出す工程（Ｓ１３）に編入する第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）と、
前記第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）において、真の中途ＴＳであると判断された場合（Ｓ１７）に、中途ＴＳが目的ＴＳに一致しているか否かを判断する第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）と、
この第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）において、前記中途ＴＳが目的ＴＳに一致していない場合に、前記中途ＴＳに置換基を付加する第２の置換基付加工程（Ｓ１９）と、
この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算する第２の置換基構造最適化計算工程（Ｓ２０）と、
この第２の置換基構造最適化計算工程において最適化された中途ＴＳを新たな中途ＴＳとして、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）と、
前記第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）において得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、真の中途ＴＳであると判断された場合に、前記第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）へ編入させる第２の中途ＴＳ判断工程（Ｓ２２）と、を実行させることを特徴とする化学反応遷移状態探索プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物を合成するための化学反応途中の遷移状態を探索するため化学反応遷移状態探索システムとその方法とそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有用な機能や反応性を持つ新たな分子を創製するにあたっては、それに先立ち合理的な分子設計や反応設計を行うことが重要である。反応設計を行う際には、一般的には、複数の合成経路から得られる利益の多少によって最適な経路を選択するが、その利益に係る最も大きな問題は、反応の容易さである。
この合成経路における反応の容易さ判断するためには、含まれる遷移状態を探索し、活性化エネルギーを評価することが最も単純かつ効果的な方法であるが、実際に遷移状態を探索することは分子構造が複雑化すればするほど困難となり、医薬品などの新規化合物の創製に対する高いハードルとなっていた。
【０００３】
図２５を参照しながら、遷移状態の探索方法に関する従来の技術について説明する。
図２５の（ａ）は初期構造（ＩＧ）から遷移状態構造の候補構造（ＣＧ）を経て遷移状態構造（ＴＳ）を算出するまでの一般的な流れを示すフロー図であり、（ｂ）は計算（予備）を用いてＩＧから目的ＴＳ（予備）を解析し、さらに、最適化計算を経て目的ＴＳを求める流れを示すフロー図であり、（ｃ）はＩＧから目的ＴＳではなく、一旦中途ＴＳを解析しておき、その後に目的ＴＳを解析して求める流れを示すフロー図である。なお、計算（予備）、目的ＴＳ、中途ＴＳについては、後述する。なお、本願においては、ＴＳの後に（予備）とあるものは、計算（予備）の結果得られたＴＳという意味であり、後述する「単なる計算」によって得られた場合の単なるＴＳとして区別している。
図２５において、（ｂ）と（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＣＧとして、目的ＴＳ（予備）と中途ＴＳを採用する場合を示している。図２５において、まず、目的とする遷移状態構造（ＴＳ）を得るためには、遷移状態を求めるための計算を行う出発点となる構造を作成する必要がある（図２５（ａ）左側）。これは一般的には初期構造（ＩＧ）と呼ばれ、このＩＧはしばしば、反応の反応物の構造と、生成物の構造の中間点の構造として作成する。
【０００４】
遷移状態を求めるには、その遷移状態付近の構造が必ず必要となる。ここでこの遷移状態付近の構造を図２５（ａ）の中央に示すとおり遷移状態構造の候補構造としてＣＧと呼ぶ。ＩＧの作成後は、このＣＧを探索するための計算を行う。これをＣＧ探索計算と呼ぶ。ＣＧ探索計算にはいくつかの計算手法が取られるが、例えば、ミニマムエネルギーパス法、ＳＡＤＤＬＥ法、等高線図法などがある。ここでミニマムエネルギーパス法は、ＩＧを基に、反応部位付近の構造を段階的に変化させた構造を発生させ、その構造のエネルギーを計算しながら、ＣＧを探索する計算である。
ＣＧが探索できたらその構造を基に、遷移状態構造（ＴＳ）を求めるために、ＴＳ最適化計算を行う（図２５（ａ）右側）。これを行うことによりＴＳを求めることができる。尚、ＴＳが求まったか否かは、機械的には、ＴＳの振動解析を行うことで確認できる。虚の振動数を持つ基準振動が唯一存在すればＴＳである。
これらの遷移状態を求めるための解析は、量子化学計算によって行われるが、主として、
（１）半経験的分子軌道計算
（２）非経験的分子軌道計算
（３）密度汎関数理論計算
の３種類の計算方法を用いている。
【０００５】
また、これらの計算方法は、単なる計算（精度の高い計算）と予備の計算（これを計算（予備）という。）の２通りがある。計算（予備）は、精度が単なる計算よりも低い計算を意味し、一般的には単なる計算よりも計算時間は短い。精度が低いというのは、計算結果と実測値との誤差が大きいことを意味し、精度が高いというのは、計算結果と実測値との誤差が小さいということを意味している。
上記の（１）〜（３）の計算のうち、半経験的分子軌道計算（ＡＭ１，ＰＭ３法など）やレベルの低い非経験的分子軌道計算（ＨＦ／ＳＴＯ−３Ｇ，ＨＦ／３−２１Ｇなど）が精度の低い計算（予備）であり、密度汎関数理論計算（Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊，Ｂ３ＰＷ９１／ｃｃ−ｃｐＶＱＺ）や、レベルの高い非経験的分子起動計算（ＭＰ２／６−３１１＋Ｇ＊＊，ＣＡＳＳＣＦ／ａｕｇ−ｃｃ−ｐＶＱＺ）が精度の高い計算として用いられる。なお、本願では、レベルの高い非経験的分子起動計算とは、計算レベルがＨＦ／６−３１Ｇ以上の高精度の計算であり、レベルの低い経験的分子起動計算とは、計算レベルがＨＦ／３−２１Ｇを越えない低精度の計算をいう。
【０００６】
図２５（ｂ）に示されるとおり、求めたいＴＳ（目的ＴＳ）を求める際に、その計算時間を短縮するには、まず計算（予備）、つまり、ＣＧ探索計算(予備)及びＴＳ最適化計算(予備)を行い、計算(予備)による目的ＴＳ(予備)を求める。但し、目的ＴＳ(予備)は精度が低いため、さらに精度を高くするためにＴＳ最適化計算を行い、目的ＴＳを求める。
一般に、目的ＴＳはその分子構造が複雑になればなるほど、求めるのが困難となり、通常の方法では求まらないことも多々ある。そのような場合に対処するための従来法として、図２５（ｃ）に示すとおり、中途ＴＳを経て目的ＴＳを求める方法がある。この方法を用いると、ＣＧ探索計算及びＴＳ最適化計算を行い、中途ＴＳを経て、これに置換基を付加し目的ＴＳを得ることができる。
【０００７】
次に、図２６乃至図２８を参照しながら、具体的に遷移状態構造を解析する方法について説明を加える。
図２６は最も基本的な遷移状態の探索方法の従来技術を示すフロー図である。
図２６において、ステップＴ１では、目的ＴＳのＩＧを作成し、ステップＴ２ではＩＧを用いて、ＣＧを求めるＣＧ探索計算を実施する。このＣＧ探索計算では、高精度の量子化学計算が実施される。さらに、その後ステップＴ３では、ステップＴ２で得られたＣＧを用いて、ＴＳ最適化計算を実施して目的ＴＳを求める。ステップＴ４では、ステップＴ３で実行された計算で目的ＴＳが求められたか否かを判断し、求められた場合には、ステップＴ５として目的ＴＳを得て、求められていない場合には、解析を終了するというものである。
【０００８】
次に、図２７は図２６に示される従来技術に比較して、計算時間を短縮するために、計算（予備）を用いる遷移状態の探索方法の従来技術を示すフロー図であり、図２５（ｂ）に示される方法をフロー図にまとめたものである。
図２７において、計算（予備）を利用するため、ステップＵ１では目的ＴＳ（予備）を目指して、そのためのＩＧの作成を行う。その後、ステップＵ２において目的ＴＳ（予備）を求めるためのＣＧ探索計算(予備)を実行し、ＣＧが探索された後に、ステップＵ３でＴＳ最適化計算(予備)を行い、ステップＵ４で目的ＴＳ（予備）が求まったかの判断を行い、目的ＴＳ(予備)を得る。ステップＵ４で目的ＴＳ(予備)が得られなかった場合は、解析は終了し目的ＴＳも得られない。ステップＵ４において目的ＴＳ(予備)が得られた場合は、ステップＵ５でその構造を基にしてＴＳ最適化計算を行い、ステップＵ６で目的ＴＳが求まったかの判断を行い、ステップＵ７で目的ＴＳを得る。しかし、ステップＵ６で目的ＴＳが得られない場合もあり、その場合には解析を終了する。
図２７に示す解析では、はじめに目的ＴＳ（予備）を求めるべく計算（予備）を採用するので計算時間が短縮されるという効果がある。しかし、その一方で複雑な分子構造を備えた反応生成物の目的ＴＳは得られない場合が多いという課題があった。
【０００９】
そこで、図２８に示される従来技術は、複雑な分子構造を備えた反応生成物の目的ＴＳを得るために開発された方法である。この従来技術では、計算（予備）を採用して中途ＴＳ（予備）を求めて、この中途ＴＳ（予備）を経由して目的ＴＳ（予備）を求め、さらに目的ＴＳを求めるという方法を採っている。中途ＴＳとは、目的ＴＳの骨格構造（目的ＴＳの構造の基礎となる部分で、置換基を除去して簡略化した構造をいう。）を保ったまま、目的ＴＳの構造を簡素化した分子構造を備えたものである。
図２８において、ステップＶ１では中途ＴＳを求めることを目指し、まず、中途ＴＳ(予備)を求めるためのＩＧの作成を行う。その後、ＣＧ探索計算(予備)及び、ＴＳ最適化計算(予備)を行い（ステップＶ２，３）、中途ＴＳ（予備）が求まったかの判断をステップＶ４で行い、中途ＴＳ(予備)を得る（ステップＶ５）。
その後、中途ＴＳ(予備)が目的ＴＳ(予備)と同じ構造か否かを確認し（ステップＶ６）、構造が足りない場合には適当な置換基をその構造に付加し（ステップＶ７）、付加した置換基部位のみの構造最適化計算(予備)を行う（ステップＶ８）。
その後ステップＶ３に戻り、先程と同様にＴＳ最適化計算（予備）を行う。中途ＴＳ(予備)と目的ＴＳ(予備)の構造が同じとなった場合は、予備ではないＴＳ最適化計算を行い（ステップＶ９）、目的ＴＳが求まったかの判断を行い（ステップＶ１０）、目的ＴＳを得る（ステップＶ１１）。ステップＶ１０で目的ＴＳが求まらなかった場合には、解析を終了する。
本従来技術では、中途ＴＳ（予備）を介することである程度複雑な分子構造を持つものであっても、目的ＴＳを求めることが可能となった。しかし、分子構造が複雑になればなるほど、この目的ＴＳのＴＳ最適化計算部分で目的ＴＳを求めることが困難となり、求まらない場合も多々発生する可能性が残っていた。
なお、本従来技術については、非特許文献１，２にも紹介されている。
【非特許文献１】堀  憲次、山崎  鈴子、「計算化学実験」、丸善（１９９８）Ｐ３３〜Ｐ４９  Ｐ１１５〜Ｐ１１７
【非特許文献２】堀  憲次、山崎  鈴子、「情報化学・計算化学実験」、丸善（２００６）Ｐ９３〜Ｐ１０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、合成しようとする反応生成物の分子構造が複雑になってもほぼ完全に目的ＴＳを得ることが可能な化学反応遷移状態探索システムとその方法とそのプログラムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である化学反応遷移状態探索システムは、化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるために、入力装置と、演算処理装置と、記憶装置と、を有する化学反応遷移状態探索システムであって、前記演算処理装置は、前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造の入力を受けて、この中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成部と、このＩＧ作成部で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を演算するＣＧ探索計算部と、このＣＧ探索計算部で演算されたＣＧ又はこのＣＧから演算されたＴＳの源構造に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を演算することでＴＳを求め、得られたＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真のＴＳであるかあるいはＴＳの源構造であるかを判断するＴＳ最適化計算部と、前記ＴＳの源構造の反応部位を固定する反応部位固定部と、前記ＴＳの源構造に置換基を付加又は削除する置換基処理部と、前記ＴＳの源構造を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を演算することで分子構造の最適化を演算する構造最適化計算部と、を備え、前記記憶装置は、前記ＩＧ，ＣＧ，ＴＳの構造データ、反応部位データ及び置換基データを格納し、前記ＣＧ探索計算部、ＴＳ最適化計算部及び構造最適化計算部は、演算を行う関数モデルと、この関数モデルよりも低精度の演算を行う関数モデルのいずれも選択可能に備えるものである。
【００１２】
また、請求項２記載の発明である化学反応遷移状態探索システムは、化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるために、入力装置と、演算処理装置と、記憶装置と、を有する化学反応遷移状態探索システムであって、前記演算処理装置は、前記化学反応の生成物に関するデータの入力を受けて前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造を演算する中途ＴＳ設定部と、この中途ＴＳ設定部で設定された中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成部と、このＩＧ作成部で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を演算するＣＧ探索計算部と、このＣＧ探索計算部で演算されたＣＧ又はこのＣＧから演算されたＴＳの源構造に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を演算することでＴＳを求め、得られたＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真のＴＳであるかあるいはＴＳの源構造であるかを判断するＴＳ最適化計算部と、前記ＴＳの源構造の反応部位を固定する反応部位固定部と、前記ＴＳの源構造に置換基を付加又は削除する置換基処理部と、前記ＴＳの源構造を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を演算することで分子構造の最適化を演算する構造最適化計算部と、を備え、前記記憶装置は、前記ＩＧ，ＣＧ，ＴＳの構造データ、反応部位データ及び置換基データを格納し、前記ＣＧ探索計算部、ＴＳ最適化計算部及び構造最適化計算部は、演算を行う関数モデルと、この関数モデルよりも低精度の演算を行う関数モデルのいずれも選択可能に備えるものである。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の化学反応遷移状態探索システムのＴＳ最適化計算部において、真のＴＳであると判断されたＴＳに関する構造データを外部装置へ出力あるいは表示する出力装置を備えるものである。
【００１４】
そして、請求項４に記載の発明は、化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるための化学反応遷移状態探索方法であって、前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造から分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得て、この中途ＴＳ（予備）に対して置換基を付加して目的ＴＳ（予備）とした後、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得ることを特徴とすると共に、前記目的ＴＳが得られない場合には前記中途ＴＳ（予備）から分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得て、この中途ＴＳに対して置換基を付加して分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得るものである。
【００１５】
そして、請求項５に記載の発明は、化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるための化学反応遷移状態探索方法であって、前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造を演算し、この中途ＴＳの源構造から分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得て、この中途ＴＳ（予備）に対して置換基を付加して目的ＴＳ（予備）とした後、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得ることを特徴とすると共に、前記目的ＴＳが得られない場合には前記中途ＴＳ（予備）から分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得て、この中途ＴＳに対して置換基を付加して分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得るものである。
【００１６】
さらに、請求項６に記載の発明は、化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるための化学反応遷移状態探索方法であって、前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造の入力を受けて、この中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成工程（Ｓ１）と、このＩＧ作成工程で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によってＣＧ（以下、計算（予備）によって得られたＣＧをＣＧ（予備）という。）を演算するＣＧ探索計算工程（Ｓ２）と、このＣＧ探索計算工程で演算されたＣＧ（予備）に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得る中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）と、得られた中途ＴＳ（予備）に対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳ（予備）であるかあるいは中途ＴＳ（予備）の源構造であるかを判断する中途ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ４）と、この中途ＴＳ（予備）判断工程において中途ＴＳ（予備）であると判断された場合に得られた中途ＴＳ（予備）を記憶装置へ読み出し可能に書き込む書込み工程（Ｓ５）と、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致しているか否かを判断する目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）と、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致している場合に、この目的ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記目的ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで分子構造の最適化を演算する目的ＴＳ（予備）構造最適化計算工程（Ｓ９）と、前記分子構造が最適化された目的ＴＳ（予備）の前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を前記計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得る目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）と、前記目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）において、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致していない場合に、前記中途ＴＳ（予備）に置換基を付加する第１の置換基付加工程（Ｓ７）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算した後に、これを新たな中途ＴＳ（予備）として、前記中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）へ編入させる第１の置換基構造最適化計算工程（Ｓ８）と、を有し、前記目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）において得られた目的ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の目的ＴＳであるかあるいは目的ＴＳの源構造であるかを判断する第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）と、この第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）において目的ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記書込み工程（Ｓ５）において記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）を読み出して（Ｓ１３）、この中途ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記中途ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで分子構造の最適化を演算する中途ＴＳ構造最適化計算工程（Ｓ１４）と、前記分子構造が最適化された中途ＴＳの前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第１の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１５）と、得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、中途ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）の前に書き込まれた中途ＴＳ（予備）を読み出す工程（Ｓ１３）に編入する第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）と、前記第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）において、真の中途ＴＳであると判断された場合（Ｓ１７）に、中途ＴＳが目的ＴＳに一致しているか否かを判断する第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）と、この第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）において、前記中途ＴＳが目的ＴＳに一致していない場合に、前記中途ＴＳに置換基を付加する第２の置換基付加工程（Ｓ１９）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算する第２の置換基構造最適化計算工程（Ｓ２０）と、この第２の置換基構造最適化計算工程において最適化された中途ＴＳを新たな中途ＴＳとして、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）と、前記第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）において得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、真の中途ＴＳであると判断された場合に、前記第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）へ編入させる第２の中途ＴＳ判断工程（Ｓ２２）と、を有するものである。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明は、化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるための化学反応遷移状態探索方法であって、前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造を演算する中途ＴＳ設定工程（Ｓ０）と、この中途ＴＳ設定工程（Ｓ０）で設定された中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成工程（Ｓ１）と、このＩＧ作成工程で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によってＣＧ（以下、計算（予備）によって得られたＣＧをＣＧ（予備）という。）を演算するＣＧ探索計算工程（Ｓ２）と、このＣＧ探索計算工程で演算されたＣＧ（予備）に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得る中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）と、得られた中途ＴＳ（予備）に対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳ（予備）であるかあるいは中途ＴＳ（予備）の源構造であるかを判断する中途ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ４）と、この中途ＴＳ（予備）判断工程において中途ＴＳ（予備）であると判断された場合に得られた中途ＴＳ（予備）を記憶装置へ読み出し可能に書き込む書込み工程（Ｓ５）と、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致しているか否かを判断する目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）と、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致している場合に、この目的ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記目的ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで分子構造の最適化を演算する目的ＴＳ（予備）構造最適化計算工程（Ｓ９）と、前記分子構造が最適化された目的ＴＳ（予備）の前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を前記計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得る目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）と、前記目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）において、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致していない場合に、前記中途ＴＳ（予備）に置換基を付加する第１の置換基付加工程（Ｓ７）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算した後に、これを新たな中途ＴＳ（予備）として、前記中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）へ編入させる第１の置換基構造最適化計算工程（Ｓ８）と、を有し、前記目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）において得られた目的ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の目的ＴＳであるかあるいは目的ＴＳの源構造であるかを判断する第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）と、この第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）において目的ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記書込み工程（Ｓ５）において記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）を読み出して（Ｓ１３）、この中途ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記中途ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで分子構造の最適化を演算する中途ＴＳ構造最適化計算工程（Ｓ１４）と、前記分子構造が最適化された中途ＴＳの前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第１の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１５）と、得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、中途ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）の前に書き込まれた中途ＴＳ（予備）を読み出す工程（Ｓ１３）に編入する第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）と、前記第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）において、真の中途ＴＳであると判断された場合（Ｓ１７）に、中途ＴＳが目的ＴＳに一致しているか否かを判断する第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）と、この第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）において、前記中途ＴＳが目的ＴＳに一致していない場合に、前記中途ＴＳに置換基を付加する第２の置換基付加工程（Ｓ１９）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算する第２の置換基構造最適化計算工程（Ｓ２０）と、この第２の置換基構造最適化計算工程において最適化された中途ＴＳを新たな中途ＴＳとして、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）と、前記第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）において得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、真の中途ＴＳであると判断された場合に、前記第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）へ編入させる第２の中途ＴＳ判断工程（Ｓ２２）と、を有するものである。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、コンピュータによって、化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるために実行される化学反応遷移状態探索プログラムであって、コンピュータに、前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造の入力を受けて、この中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成工程（Ｓ１）と、このＩＧ作成工程で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によってＣＧ（以下、計算（予備）によって得られたＣＧをＣＧ（予備）という。）を演算するＣＧ探索計算工程（Ｓ２）と、このＣＧ探索計算工程で演算されたＣＧ（予備）に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得る中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）と、得られた中途ＴＳ（予備）に対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳ（予備）であるかあるいは中途ＴＳ（予備）の源構造であるかを判断する中途ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ４）と、この中途ＴＳ（予備）判断工程において中途ＴＳ（予備）であると判断された場合に得られた中途ＴＳ（予備）を記憶装置へ読み出し可能に書き込む書込み工程（Ｓ５）と、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致しているか否かを判断する目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）と、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致している場合に、この目的ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記目的ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで分子構造の最適化を演算する目的ＴＳ（予備）構造最適化計算工程（Ｓ９）と、前記分子構造が最適化された目的ＴＳ（予備）の前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を前記計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得る目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）と、前記目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）において、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致していない場合に、前記中途ＴＳ（予備）に置換基を付加する第１の置換基付加工程（Ｓ７）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算した後に、これを新たな中途ＴＳ（予備）として、前記中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）へ編入させる第１の置換基構造最適化計算工程（Ｓ８）と、を有し、前記目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）において得られた目的ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の目的ＴＳであるかあるいは目的ＴＳの源構造であるかを判断する第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）と、この第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）において目的ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記書込み工程（Ｓ５）において記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）を読み出して（Ｓ１３）、この中途ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記中途ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで分子構造の最適化を演算する中途ＴＳ構造最適化計算工程（Ｓ１４）と、前記分子構造が最適化された中途ＴＳの前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第１の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１５）と、得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、中途ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）の前に書き込まれた中途ＴＳ（予備）を読み出す工程（Ｓ１３）に編入する第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）と、前記第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）において、真の中途ＴＳであると判断された場合（Ｓ１７）に、中途ＴＳが目的ＴＳに一致しているか否かを判断する第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）と、この第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）において、前記中途ＴＳが目的ＴＳに一致していない場合に、前記中途ＴＳに置換基を付加する第２の置換基付加工程（Ｓ１９）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算する第２の置換基構造最適化計算工程（Ｓ２０）と、この第２の置換基構造最適化計算工程において最適化された中途ＴＳを新たな中途ＴＳとして、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）と、前記第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）において得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、真の中途ＴＳであると判断された場合に、前記第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）へ編入させる第２の中途ＴＳ判断工程（Ｓ２２）と、を実行させるものである。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、コンピュータによって、化学反応において目的とする遷移状態の化学的構造（以下、遷移状態の化学的構造を遷移状態構造又はＴＳといい、目的とする遷移状態構造を目的遷移状態構造又は目的ＴＳという。）を求めるために実行される化学反応遷移状態探索プログラムであって、コンピュータに、前記目的ＴＳの前段階の中途遷移状態構造（以下、中途遷移状態構造を特に中途ＴＳという。）の源構造を演算する中途ＴＳ設定工程（Ｓ０）と、この中途ＴＳ設定工程（Ｓ０）で設定された中途ＴＳ源構造から中途ＴＳを求めるための出発点となる初期構造（以下、ＩＧという。）を演算するＩＧ作成工程（Ｓ１）と、このＩＧ作成工程で作成されたＩＧから遷移状態付近の候補構造（以下、ＣＧという。）を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によってＣＧ（以下、計算（予備）によって得られたＣＧをＣＧ（予備）という。）を演算するＣＧ探索計算工程（Ｓ２）と、このＣＧ探索計算工程で演算されたＣＧ（予備）に対して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算して中途ＴＳ（以下、計算（予備）によって得られた中途ＴＳを中途ＴＳ（予備）という。）を得る中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）と、得られた中途ＴＳ（予備）に対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳ（予備）であるかあるいは中途ＴＳ（予備）の源構造であるかを判断する中途ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ４）と、この中途ＴＳ（予備）判断工程において中途ＴＳ（予備）であると判断された場合に得られた中途ＴＳ（予備）を記憶装置へ読み出し可能に書き込む書込み工程（Ｓ５）と、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致しているか否かを判断する目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）と、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致している場合に、この目的ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記目的ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで分子構造の最適化を演算する目的ＴＳ（予備）構造最適化計算工程（Ｓ９）と、前記分子構造が最適化された目的ＴＳ（予備）の前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を前記計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して目的ＴＳを得る目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）と、前記目的ＴＳ（予備）判断工程（Ｓ６）において、前記中途ＴＳ（予備）が目的ＴＳ（予備）の源構造に一致していない場合に、前記中途ＴＳ（予備）に置換基を付加する第１の置換基付加工程（Ｓ７）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を低精度の関数モデルを用いた計算（予備）によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算した後に、これを新たな中途ＴＳ（予備）として、前記中途ＴＳ（予備）最適化計算工程（Ｓ３）へ編入させる第１の置換基構造最適化計算工程（Ｓ８）と、を有し、前記目的ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１０）において得られた目的ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の目的ＴＳであるかあるいは目的ＴＳの源構造であるかを判断する第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）と、この第１の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１１）において目的ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記書込み工程（Ｓ５）において記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）を読み出して（Ｓ１３）、この中途ＴＳ（予備）の反応部位を固定して、前記中途ＴＳ（予備）を構成する分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで分子構造の最適化を演算する中途ＴＳ構造最適化計算工程（Ｓ１４）と、前記分子構造が最適化された中途ＴＳの前記反応部位の固定を解除して、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第１の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ１５）と、得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、中途ＴＳの源構造であると判断された場合に、前記記憶装置に書き込まれた前記中途ＴＳ（予備）の前に書き込まれた中途ＴＳ（予備）を読み出す工程（Ｓ１３）に編入する第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）と、前記第１の中途ＴＳ判断工程（Ｓ１６）において、真の中途ＴＳであると判断された場合（Ｓ１７）に、中途ＴＳが目的ＴＳに一致しているか否かを判断する第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）と、この第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）において、前記中途ＴＳが目的ＴＳに一致していない場合に、前記中途ＴＳに置換基を付加する第２の置換基付加工程（Ｓ１９）と、この付加された置換基部位のみに対して分子構造を変化させて全エネルギーを極小にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算することで置換基の分子構造の最適化を演算する第２の置換基構造最適化計算工程（Ｓ２０）と、この第２の置換基構造最適化計算工程において最適化された中途ＴＳを新たな中途ＴＳとして、分子構造を変化させて全エネルギーを極大にする分子構造を計算（予備）よりも高精度の関数モデルを用いた計算によって演算して中途ＴＳを得る第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）と、前記第２の中途ＴＳ最適化計算工程（Ｓ２１）において得られた中途ＴＳに対して振動解析関数モデルを用いて振動解析を行うことで、真の中途ＴＳであるかあるいは中途ＴＳの源構造であるかを判断し、真の中途ＴＳであると判断された場合に、前記第２の目的ＴＳ判断工程（Ｓ１８）へ編入させる第２の中途ＴＳ判断工程（Ｓ２２）と、を実行させるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明においては、精度の低い計算（予備）を用いながら、目的ＴＳのよりも前段階である中途ＴＳ（予備）を求めることで、まず中途ＴＳまでの計算時間を短縮化することが可能である。また、この中途ＴＳ（予備）から置換基を追加するなどしながら、精度の低い計算（予備）を用いて目的ＴＳ（予備）を求め、目的ＴＳ（予備）が求まってはじめて精度の高い計算を行って目的ＴＳを求めるので、ここでも計算時間を短縮化することが可能である。
さらに、目的ＴＳ（予備）から精度の高い計算を行って目的ＴＳが求められなかった場合には、一旦中途ＴＳ（予備）まで戻り、中途ＴＳ（予備）を用いて、精度の高い計算を実施して中途ＴＳを求め、この中途ＴＳに対して置換基などを追加しながら、精度の高い計算を用いて目的ＴＳを求める。このように、目的ＴＳ（予備）まで求めた後に精度の高い計算を用いて目的ＴＳが得られなかった場合に、最初から計算を行うのでは計算時間の短縮が図れないので、中途ＴＳ（予備）まで戻り、これから、今度は目的ＴＳ（予備）ではなく、精度の高い計算を行うことで中途ＴＳを求めるので、それまでの計算方法とは異なるアプローチ方法を実行することができ、目的ＴＳをより高確率で求めることが可能である。
また、以上のことから、複雑な分子構造を備える反応生成物の遷移状態の構造であっても時間を短縮しながら、ほぼ確実に求めることが可能である。
さらに、特に請求項１乃至請求項３及び請求項６乃至請求項９に記載の発明においては、ＴＳ最適化に関する演算を実施する際に、まず、反応部位を固定して全エネルギーが極小となる構造の最適化を図った後、その反応部位の固定を解除した上で、全エネルギーが極大となるＴＳの最適化に関する演算を実施するので、演算を効率的かつ高精度に実行することが可能である。
特に、請求項２、請求項５、請求項７及び請求項９に記載の発明においては、生成物に関するデータを入力することで、中途ＴＳの源構造を演算可能であるため、より容易に目的ＴＳを求めることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の最良の実施の形態に係る化学反応遷移状態探索システム、化学反応遷移状態探索方法及び化学反応遷移状態探索プログラムを図１乃至図２４を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態に係る化学反応遷移状態探索システム１の構成図である。図１において、本実施の形態に係る化学反応遷移状態探索システム１は、入力装置２、演算処理装置３、出力装置４、記憶装置５から構成される。
まず、入力装置２より様々なデータが入力され、データは演算処理装置３において処理され、一時的な記憶及び恒常的な記憶を実現する記憶装置（データベース）５に格納される。格納されたデータも演算処理装置３の各部によって読み出されて処理される。演算処理装置３によって処理が行われた結果得られたデータは出力装置４により表示されたり、あるいは外部装置へ出力される。
入力装置２としては、具体的にはキーボード、マウス、ペンタブレット、光学式又は磁気式の読み取り装置あるいはコンピュータ等の解析装置や計測機器等から通信回線を介してデータを受信する受信装置など複数種類の装置のいずれか１つ又は組み合わせから構成されるものである。
演算処理装置３は、データ入力部６、ＩＧ作成部７、ＣＧ探索計算部８、ＴＳ構造最適化計算部９、反応部位固定部１０、置換基付加部１１、構造最適化計算部１２、データ出力部１３及び中途ＴＳ設定部１４から構成されている。
また、記憶装置５は、計算モデル２０、計算（予備）モデル２１、振動解析関数モデル２２、ＩＧデータ２５、ＣＧデータ２６、置換基データ２７、反応部位データ２８、中途ＴＳ（予備）履歴データ２９、中途ＴＳデータ３０、目的ＴＳデータ３１を格納する記憶装置である。
出力装置４としては、具体的にはＣＲＴ、液晶、プラズマあるいは有機ＥＬなどによるディスプレイ装置、あるいはプリンタ装置などの表示装置、さらには外部装置への伝送を行うためのトランスミッタなどの発信装置などが考えられる。
なお、データ入力部６は入力装置２とのインターフェースとして機能するものであり、データ出力部１３は出力装置４とのインターフェースとして機能するものである。
出力装置４は、記憶装置５に格納される計算モデル２０、計算（予備）モデル２１、振動解析関数モデル２２に関するデータ及び、ＩＧデータ２５、ＣＧデータ２６、置換基データ２７、反応部位データ２８、中途ＴＳ（予備）履歴データ２９、中途ＴＳデータ３０、目的ＴＳデータ３１などのデータ、さらには、演算処理装置３における演算経過や演算結果を、データ出力部１３を介して表示可能であったり、外部に伝送可能であったりするものである。
【００２２】
次に、図１に加えて、図２乃至図２４を参照しながら、演算処理装置３の機能及び演算処理装置３によって処理されるデータの流れについて説明する。
図２は、本実施の形態に係る化学反応遷移状態探索システム、化学反応遷移状態探索方法及び化学反応遷移状態探索プログラムにおけるデータ処理手順を示すフロー図である。本実施の形態においては、2-(2-isocyanatophenylthio)thiophene （2-(2-イソチアナートフェニルチオ)チオフェン）を合成するCurtius（クルチウス）転移反応に関する遷移状態（ＴＳ）の計算を行いながら説明する。なお、以下の説明においては、かっこ書きで図２に示されるステップについて追記する。
【００２３】
図３は、2-(thiophen-2-ylthio)benzoyl azide （2-(チオフェン-2-イルチオ)ベンゾイルアジド）４１から2-(2-isocyanatophenylthio)thiophene （2-(2-イソチアナートフェニルチオ)チオフェン）４２を合成してＮ２（窒素）４３を放出するCurtius（クルチウス）転移反応を示す化学式であり、図４は、図３に示される化学反応における目的ＴＳを求める前に、中途ＴＳを概念するために選択された化学式である。具体的には、反応物のformyl azide（フォルミルアジド）４４からisocyanic acid （イソシアン酸）４５及びＮ２（窒素）４６が生成されている。この化学式におけるＴＳを中途ＴＳとして設定する。
このような中途ＴＳの設定は、図１において、入力装置２から反応生成物に関するデータ（図示せず）を入力する。反応生成物データは演算処理装置３のデータ入力部６を介して中途ＴＳ設定部１４に入力される。中途ＴＳ設定部１４では、記憶装置５に格納されている置換基データ２７を読み出して、この反応生成物データに含まれる置換基を取り除くことで中途ＴＳの源構造を演算する（ステップＳ０）。あるいは、中途ＴＳ設定部１４は、記憶装置５に含まれる反応部位データ２８を読み出して、反応生成物データに含まれる反応部位のみを残して中途ＴＳ源構造を演算してもよい（ステップＳ０）。なお、取り除く置換基は少なくとも１つでよいし、複数取り除くことができれば複数取り除くようにしてもよい。また、残す反応部位も１つ以上であればいくつでもよい。
本実施の形態においては、中途ＴＳ設定部１４を設けて中途ＴＳの源構造を演算したが、この中途ＴＳ設定部１４を設けることなく、予め入力装置２から中途ＴＳの源構造を入力するようにしてもよい。その際には、図２におけるステップＳ０も省略することが可能である。
【００２４】
本願において、中途ＴＳの源構造とは、構成される原子の種類や数は中途ＴＳと同一であるものの、その構造の最適化がなされていないことによって、中途ＴＳではないものを意味している。すなわち、中途ＴＳと中途ＴＳ源構造は異なるものとして区別して用いる。他の源構造についても同様である。
次に、中途ＴＳ設定部１４で演算された中途ＴＳ源構造を用いて、ＩＧ作成部７は中途ＴＳを求めるためのＩＧを作成する（ステップＳ１）。このＩＧを作成するために、中途ＴＳ設定部１４において演算された中途ＴＳ源構造を用い、反応物のformyl azide（フォルミルアジド）４４との中間の構造を演算する。この中間構造の演算は、分子構造の内部座標（原子間の距離、角度、二面角を用いて定義される座標）の算術平均で計算される。例えば、原子Ｃ−Ｈの距離が１．５Å（オングストローム）の分子と原子Ｃ−Ｈの距離が３．０Åの分子の中間構造は、原子Ｃ−Ｈの距離が２．２５Åの分子となる。
このようにして得られたＩＧを図５に示す。図５は、中途ＴＳ源構造を用いて得られたＩＧ４７を示す構造図である。作成されたＩＧ４７はＩＧ作成部７によって記憶装置５にＩＧデータ２５として読み出し可能に格納される。
なお、前述のように中途ＴＳ設定部１４が設けられない場合には、ＩＧ作成部７には入力装置２から入力された中途ＴＳ源構造が入力され、ＩＧが求められる。
作成されたＩＧ４７を用いて、ＣＧ探索計算部８ではＣＧ探索計算（予備）を行う。この計算（予備）は既に述べたとおり、単なる「計算」よりも精度の低い計算を意味し、一般的には単なる計算よりも計算時間は短い。また、このような計算（予備）によって演算された結果求められたＣＧやＴＳなどをＣＧ（予備）やＴＳ（予備）と記載して、単なる計算によって得られたＣＧやＴＳと区別する。
ＣＧ探索計算部８では、記憶装置５からミニマムエネルギーパス法を用いた計算（予備）モデル２１を読み出し、この計算（予備）モデル２１を用いて、図５に示されるＩＧの窒素原子Ｎ（５）−Ｎ（４）−Ｎ（２）間の角度を１３０〜１６０°まで６段階で変化させ、その途中における全エネルギーを計算した（ステップＳ２）。計算した結果を図６に示す。
【００２５】
図６に示されるグラフの横軸は窒素原子間の角度であり、縦軸は全エネルギーを示している。図６の計算結果から明らかなように、１５０°のときに最も全エネルギーが高くなっているので、これをＣＧ（予備）とした。このＣＧ（予備）の構造を図７に示す。
図７において、ＣＧ４８は窒素原子間の角度が１５０°となっている。このＣＧ（予備）４８に関するＣＧデータ２６は、記憶装置５に読み出し可能に格納される。なお、本実施の形態においては、ＣＧ探索計算部８は、計算（予備）モデル２１としてミニマムエネルギーパス法を用いたものを採用したが、この他、ＣＧ探索計算が可能なものであれば、例えばＳＡＤＤＬＥ法や等高線図法による計算（予備）モデル２１を用いてもよい。
【００２６】
次に、ＴＳ構造最適化計算部９は、ＣＧ探索計算部８において得られたＣＧ（予備）４８を用いて、最適化計算を実行する（ステップＳ３）。具体的には、ＴＳ構造最適化計算部９は、記憶装置５から最適化計算を行うための計算（予備）モデル２１を読み出し、この計算（予備）モデル２１を用いて、構造の全エネルギーを計算する。さらに、計算を行いながら、構造の全エネルギーが極大値となる構造を求める。極大値となる構造を得たら、ＴＳ構造最適化計算部９は、それが中途ＴＳ（予備）であると判断する（ステップＳ４，５）。
ＴＳ構造最適化計算部９は、中途ＴＳ（予備）であると判断したら、さらに、記憶装置５から振動解析関数モデル２２を読み出し、振動解析を実行して、この中途ＴＳ（予備）４９が真の中途ＴＳ（予備）４９であるか、あるいは単に、中途ＴＳ（予備）の源構造であるか否かを判断する。この判断は、振動解析を実行した際に、虚の振動数を持つ基準振動が唯一存在するか否かで判断される。なお、ステップＳ４において、中途ＴＳ（予備）が得られない場合には、そのまま計算は終了する。
ステップＳ４，５を経て得られた中途ＴＳ（予備）を図８に示す。図７に示すＣＧ（予備）４８においては、窒素原子間の角度が１５０°であったが、最適化計算を計算（予備）モデル２１で行った結果、中途ＴＳ（予備）４９の窒素間原子の角度は１５１．１°となった。中途ＴＳ（予備）４９が得られると、ＴＳ構造最適化計算部９は、この中途ＴＳ（予備）４９に関するデータを中途ＴＳ（予備）履歴データ２９として、読み出し可能に記憶装置５に格納する（ステップＳ５）。中途ＴＳ（予備）履歴データ２９として格納するという意味は、このステップＳ５が実行される度に、その順序を記憶しながら中途ＴＳ（予備）４９に関するデータが格納されるという意味である。すなわち、中途ＴＳ（予備）４９に関するデータ及びそれに序数を１から順次増加させて、その序数と共に中途ＴＳ（予備）履歴データ２９として格納する。
【００２７】
次に、ＴＳ構造最適化計算部９は、この得られた中途ＴＳ（予備）４９が目的ＴＳ（予備）の源構造と一致しているか否かを判断する（ステップＳ６）。この一致の判断は、反応生成物を入力装置２から入力する場合には、その反応生成物のデータ中に含まれているので、その反応生成物の中に含まれる目的ＴＳ源構造を記憶装置５に格納しておく。また、入力装置２から入力するのが、中途ＴＳ源構造の場合には、予め目的ＴＳ源構造も別途入力して記憶装置５に格納しておく必要がある。そして、ＴＳ構造最適化計算部９によって、記憶装置５からその目的ＴＳ源構造を読み出し、これと中途ＴＳ（予備）４９を比較して、中途ＴＳ（予備）４９の中に既に目的ＴＳに含まれるべき源構造が含まれているか否かを判断する。
中途ＴＳ（予備）４９がまだ目的ＴＳ（予備）の源構造に一致していないと判断された場合には、置換基付加部１１がこの中途ＴＳ（予備）４９に対して、記憶装置５から置換基データ２７を読み出して、置換基を付加する演算を実施する（ステップＳ７）。この置換基としては、例えば図９に示されるメチル基５０である。置換基付加部１１は、記憶装置５から読み出したメチル基５０に関する置換基データ２７を、中途ＴＳ（予備）４９に含まれる水素原子と交換する形で付加するように作用する。置換基を付加するために交換される原子と置換基の組み合わせは予めわかっているので、その組み合わせについても置換基データ２７に含めておくとよい。すなわち、置換基データ２７には例えばメチル基５０に関するデータとこのメチル基５０を交換される水素原子に関するデータも含まれており、この水素原子に関するデータに一致する中途ＴＳ（予備）４９の水素原子を探索し、その水素原子とメチル基５０を交換するようにするものである。
このように置換基付加部１１によって置換基を付加された新たな中途ＴＳ（予備）を図１０に示し、この新たな中途ＴＳ（予備）４９ａを含む反応を図１１に示す。この新たな中途ＴＳ（予備）４９ａは、構造最適化計算部１２によって、新たに付加された置換基についてのみ構造最適化の計算の実行を受ける（ステップＳ８）。
【００２８】
構造最適化計算部１２では、図９に示すメチル基５０についてのみ構造最適化計算を実施するが、その際には、記憶装置５から構造最適化に関する計算（予備）モデル２１を読み出して、これを用いて構造の全エネルギー計算を実施し、全エネルギーが極小値となる構造を求める。
そして、その後に再度新たな中途ＴＳ（予備）４９ａについてＴＳ構造最適化計算部９を用いてＴＳ最適化計算を実施し（ステップＳ３）、中途ＴＳ（予備）４９ａが求まったかを判断し（ステップＳ４）、中途ＴＳ（予備）４９ａを得た場合には、記憶装置５へ中途ＴＳ（予備）履歴データ２９として格納し（ステップＳ５）、再度、中途ＴＳ（予備）４９ａが目的ＴＳ（予備）の源構造と一致しているかを判断するものである（ステップＳ６）。一致していない場合には、図２に示されるステップＳ７、Ｓ８、Ｓ３〜Ｓ６を繰り返す。
本実施の形態においては、最初に付加した置換基はメチル基５０であったが、これを用いて実施されたステップＳ３のＴＳ最適化計算を実施した後に中途ＴＳ（予備）４９ａが得られて（中途ＴＳ（予備）４９ａの構造を図１２に示す。）、先の中途ＴＳ（予備）４９のデータに対して新たな中途ＴＳ（予備）４９ａのデータを記憶装置５に対して、新たに今回の場合であれば「２」という序数を付して中途ＴＳ（予備）履歴データ２９として格納した。図１２に示すとおり、この中途ＴＳ（予備）４９ａにおける窒素原子間の距離は１．７９オングストロームとなっていた。序数を加えるには、ｎ＝ｎ＋１の演算式をステップＳ５に組み込んでおき、初期値としてｎ＝０としておき、これに対してステップＳ５において、１ずつインクリメントして最初に格納される中途ＴＳ（予備）に関するデータについて、順次１から１つずつ増えていくｎを付加して中途ＴＳ（予備）履歴データ２９として格納するとよい。
ところが、ステップＳ６において、新たな中途ＴＳ（予備）でもまだ目的ＴＳ（予備）の源構造に達していないため、再度、置換基付加部１１によって置換基を付加する。付加の仕方は先の説明と同様である。付加される置換基は、フェニル基５１でその構造は図１３に示すとおりである。
置換基付加部１１によって置換基としてフェニル基５１を付加された新たな中途ＴＳ（予備）４９ｂを図１４に示し、この新たな中途ＴＳ（予備）４９ｂを含む反応を図１５に示す。この新たな中途ＴＳ（予備）４９ｂは、構造最適化計算部１２によって、新たに付加された置換基についてのみ構造最適化の計算の実行を受ける（ステップＳ８）。
【００２９】
構造最適化計算部１２では、図１３に示すフェニル基５１についてのみ構造最適化計算を実施するが、その際には、記憶装置５から構造最適化に関する計算（予備）モデル２１を読み出して、これを用いて構造の全エネルギー計算を実施し、全エネルギーが極小値となる構造を求める。
そして、その後に再度新たな中途ＴＳ（予備）４９ｂについてＴＳ構造最適化計算部９を用いてＴＳ最適化計算を実施し（ステップＳ３）、中途ＴＳ（予備）４９ｂが求まったかを判断し（ステップＳ４）、中途ＴＳ（予備）４９ｂを得た場合には、記憶装置５へ中途ＴＳ（予備）履歴データ２９として序数（３）も加えて格納し（ステップＳ５）、再度、中途ＴＳ（予備）４９ｂが目的ＴＳ（予備）の源構造と一致しているかを判断するものである（ステップＳ６）。本実施の形態においては、ステップＳ４で中途ＴＳ（予備）４９ｂが得られたと判断して、これを中途ＴＳ（予備）履歴データ２９として記憶装置５に読み出し可能に格納した。また、得られた中途ＴＳ（予備）４９ｂは図１６に示す。図１６に示すとおり、この中途ＴＳ（予備）４９ｂにおける窒素原子間の距離は１．７７オングストロームとなっていた。
ところが、ステップＳ６において、新たな中途ＴＳ（予備）４９ｂでもまだ目的ＴＳ（予備）の源構造に達していないため、再度、置換基付加部１１によって置換基を付加する。付加の仕方は先の説明と同様である。付加される置換基は、thiophenthio（チオフェンチオ）基５２でその構造は図１７に示すとおりである。
置換基付加部１１によって置換基としてチオフェンチオ基５２を付加された新たな中途ＴＳ（予備）４９ｃを含む反応を図１８に示す。この新たな中途ＴＳ（予備）４９ｃは、構造最適化計算部１２によって、新たに付加された置換基についてのみ構造最適化の計算の実行を受ける（ステップＳ８）。
【００３０】
構造最適化計算部１２では、図１７に示すチオフェンチオ基５２についてのみ構造最適化計算を実施するが、その際には、記憶装置５から構造最適化に関する計算（予備）モデル２１を読み出して、これを用いて構造の全エネルギー計算を実施し、全エネルギーが極小値となる構造を求める。
そして、その後に再度新たな中途ＴＳ（予備）４９ｃについてＴＳ構造最適化計算部９を用いてＴＳ最適化計算を実施し（ステップＳ３）、中途ＴＳ（予備）４９ｃが求まったかを判断し（ステップＳ４）、中途ＴＳ（予備）４９ｃを得た場合には、記憶装置５へ中途ＴＳ（予備）履歴データ２９として格納し（ステップＳ５）、再度、中途ＴＳ（予備）４９ｃが目的ＴＳ（予備）の源構造と一致しているかを判断するものである（ステップＳ６）。本実施の形態においては、ステップＳ４で中途ＴＳ（予備）４９ｃが得られたと判断して、これを中途ＴＳ（予備）履歴データ２９として序数（４）も加えて記憶装置５に読み出し可能に格納した。
今回の中途ＴＳ（予備）４９ｃは、目的ＴＳ（予備）の源構造と一致しており、これの計算結果を図１９（ａ）に示し、中途ＴＳ（予備）４９ｃの構造を図１９（ｂ）に示す。図１９（ａ）では、上部には計算のタイトルや日付等の情報、中部にはエネルギー、計算時間等の計算結果、下部には原子種とその内部座標が出力されているが、いずれも非経験的分子軌道計算（ＡＭ１法）の計算結果である。
【００３１】
ＴＳ構造最適化計算部９によって中途ＴＳ（予備）４９ｃが目的ＴＳ（予備）の源構造と一致していることが判断された場合には、反応部位固定部１０が、中途ＴＳ（予備）４９ｃの反応部位を固定し、構造最適化計算を実行する。具体的には、反応部位固定部１０は、記憶装置５から反応部位データ２８を読み出し、この中から中途ＴＳ（予備）４９ｃに含まれる反応部位に関するデータを探索して得た後、その反応部位を固定する。この反応部位として固定される箇所は、図２０に示されるとおり、破線楕円で囲まれた符号Ａの部分である。さらに、構造最適化計算部１２が、記憶装置５から構造最適化計算を実施するための計算（予備）モデル２１を読み出して、これを用いて構造の全エネルギーを計算し、極小値となる構造を演算して求める（ステップＳ９）。
【００３２】
さらに、先に反応部位固定部１０によって固定されていた反応部位の固定解除を行い、ＴＳ構造最適化計算部９は、構造最適化計算を実行した後の中途ＴＳ（予備）４９ｃ、ここでは、既に目的ＴＳ（予備）と源構造は一致している状態にあるので、実質的には目的ＴＳ（予備）となるが、これに対して、ＴＳ最適化計算を実行する。具体的には、ＴＳ構造最適化計算部９は、記憶装置５からＴＳ最適化の演算を行うための計算モデル２０を読み出して、この計算モデル２０を用いて、構造の全エネルギーを計算する（ステップＳ１０）。さらに、計算を行いながら、構造の全エネルギーが極大値となる構造を求める。極大値となる構造を得たら、ＴＳ構造最適化計算部９は、それが目的ＴＳであると判断する（ステップＳ１１，１２）。
ＴＳ構造最適化計算部９は、目的ＴＳであると判断したら、さらに、記憶装置５から振動解析関数モデル２２を読み出し、振動解析を実行して、この目的ＴＳが真の目的ＴＳであるか、あるいは単に、目的ＴＳの源構造であるか否かを判断する。この判断は、振動解析を実行した際に、虚の振動数を持つ基準振動が唯一存在するか否かで判断される（ステップＳ１１，１２）。
このようにして真の目的ＴＳが得られたら、計算は終了する。
【００３３】
一方、本実施の形態においては、ステップＳ１１において、目的ＴＳが得られなかったので、図２のステップＳ１１からステップＳ１３へ移動する。ステップＳ１３では、目的ＴＳが得られなかったため、反応部位固定部１０あるいは構造最適化計算部１２が、現在の置換基を付加する前の中途ＴＳ（予備）を記憶装置５の中途ＴＳ（予備）履歴データ２９から読み出す（ステップＳ１３）。本実施の形態では、中途ＴＳ（予備）４９ｃの前であるため、図１４に示される中途ＴＳ（予備）４９ｂとなる。この読み出しは、中途ＴＳ（予備）履歴データ２９の中の中途ＴＳ（予備）のうち、付加された序数の最も大きいものから１つ前のものを選択して実行される。今回の実施の形態においては、序数は４までインクリメントされていたので、１つ前の序数まで戻って、序数３の中途ＴＳ（予備）が選択されて読み出されるのである。
この中途ＴＳ（予備）４９ｂに対して、反応部位固定部１０は中途ＴＳ（予備）４９ｂの反応部位を固定し、構造最適化計算部１２が構造最適化計算を実行する。具体的には、反応部位固定部１０は、記憶装置５から反応部位データ２８を読み出し、この中から中途ＴＳ（予備）４９ｂに含まれる反応部位に関するデータを探索して得た後、その反応部位を固定する。この反応部位として固定される箇所は、図２１に示されるとおり、破線楕円で囲まれた符号Ｂの部分である。さらに、構造最適化計算部１２が、記憶装置５から構造最適化計算を実施するための計算モデル２０を読み出して、これを用いて構造の全エネルギーを計算し、極小値となる構造を演算して求める（ステップＳ１４）。
さらに、反応部位固定部１０は、先に固定されていた反応部位の固定解除を行い、ＴＳ構造最適化計算部９は、構造最適化計算を実行した後の中途ＴＳに対して、ＴＳ最適化計算を実行する。具体的には、ＴＳ構造最適化計算部９は、記憶装置５からＴＳ最適化の演算を行うための計算モデル２０を読み出して、この計算モデル２０を用いて、構造の全エネルギーを計算する（ステップＳ１５）。さらに、計算を行いながら、構造の全エネルギーが極大値となる構造を求める。極大値となる構造を得たら、ＴＳ構造最適化計算部９は、それが中途ＴＳであると判断する（ステップＳ１６，１７）。
ステップＳ１６で中途ＴＳでないと判断された場合には、再度ステップＳ１３へ戻り、反応部位固定部１０あるいは構造最適化計算部１２が、現在の置換基を付加する前の中途ＴＳ（予備）を記憶装置５の中途ＴＳ（予備）履歴データ２９から読み出す（ステップＳ１３）。すなわち、ここでさらに序数を１つ前にした中途ＴＳ（予備）を選択して読み出し、ステップＳ１４以下を実行する。なお、図２には示していないものの、中途ＴＳ（予備）履歴データ２９に序数と共に格納されている中途ＴＳ（予備）に関するデータは、序数が１で最後となるので、序数が１の場合の中途ＴＳ（予備）データを用いてステップＳ１４及びステップＳ１５の計算を実施してステップＳ１６で中途ＴＳが求まらない場合には、計算を終了するようにしておくことが望ましい。
【００３４】
ＴＳ構造最適化計算部９は、中途ＴＳであると判断したら、さらに、記憶装置５から振動解析関数モデル２２を読み出し、振動解析を実行して、この中途ＴＳが真の中途ＴＳであるか、あるいは単に、中途ＴＳの源構造であるか否かを判断する。この判断は、振動解析を実行した際に、虚の振動数を持つ基準振動が唯一存在するか否かで判断される（ステップＳ１６，１７）。ＴＳ構造最適化計算部９によって得られた真の中途ＴＳに関するデータは、中途ＴＳデータ３０としてＴＳ構造最適化計算部９によって読み出し可能に記憶装置５に格納される。
このステップＳ１６，１７で中途ＴＳが求まると、ステップＳ１８では、この中途ＴＳが目的ＴＳの源構造に達しているか否か、すなわち一致しているか否かを判断する。
この一致の判断は、前述のとおり、反応生成物を入力装置２から入力する場合には、その反応生成物のデータ中に含まれているので、その反応生成物の中に含まれる目的ＴＳ源構造を記憶装置５に格納しておく。また、入力装置２から入力するのが、中途ＴＳ源構造の場合には、予め目的ＴＳ源構造も別途入力して記憶装置５に格納しておく必要がある。そして、ＴＳ構造最適化計算部９によって、記憶装置５からその目的ＴＳ源構造を読み出し、これと中途ＴＳを比較して、中途ＴＳの中に既に目的ＴＳに含まれるべき源構造が含まれているか否かを判断する。
【００３５】
中途ＴＳがまだ目的ＴＳの源構造に一致していないと判断された場合には、置換基付加部１１がこの中途ＴＳに対して、記憶装置５から置換基データ２７を読み出して、置換基を付加する演算を実施する（ステップＳ１９）。この置換基としては、図２２に符号Ｃの破線楕円で囲まれるチオフェンチオ基５２が選択される。既に、既にステップＳ６で目的ＴＳ（予備）が得られており、この構造との関係から選択される置換基は一義的に選択される。
置換基付加部１１は、記憶装置５から読み出したチオフェンチオ基５２に関する置換基データ２７を、中途ＴＳ５３に含まれる水素原子と交換する形で付加するように作用する。
このように置換基付加部１１によって置換基を付加された新たな中途ＴＳ５３を図２２に示す。この新たな中途ＴＳ５３は、構造最適化計算部１２によって、新たに付加された置換基についてのみ構造最適化の計算の実行を受ける（ステップＳ２０）。構造最適化計算部１２では、図２２に符号Ｃで示すチオフェンチオ基５２についてのみ構造最適化計算を実施するが、その際には、記憶装置５から構造最適化に関する計算モデル２０を読み出して、これを用いて構造のエネルギー計算を実施し、全エネルギーが極小値となる構造を求める。
さらに、ＴＳ構造最適化計算部９は、この構造最適化の計算が終了した中途ＴＳ５３に対して、ＴＳ最適化計算を実行する。具体的には、ＴＳ構造最適化計算部９は、記憶装置５からＴＳ最適化の演算を行うための計算モデル２０を読み出して、この計算モデル２０を用いて、構造の全エネルギーを計算する（ステップＳ２１）。さらに、計算を行いながら、構造の全エネルギーが極大値となる構造を求める。極大値となる構造を得たら、ＴＳ構造最適化計算部９は、それが中途ＴＳであると判断する（ステップＳ２２、ステップＳ１７）。
ステップＳ２２で中途ＴＳが求められなかったと判断された場合には、計算は終了する。
【００３６】
ＴＳ構造最適化計算部９は、中途ＴＳであると判断した場合には、さらに、記憶装置５から振動解析関数モデル２２を読み出し、振動解析を実行して、この中途ＴＳが真の中途ＴＳであるか、あるいは単に、中途ＴＳの源構造であるか否かを判断する。この判断は、振動解析を実行した際に、虚の振動数を持つ基準振動が唯一存在するか否かで判断される（ステップＳ１７）。
このステップＳ１７で中途ＴＳが求まると、ステップＳ１８では、この中途ＴＳが目的ＴＳの源構造に達しているか否か、すなわち一致しているか否かを判断する。そして、目的ＴＳの源構造に達している場合には、計算が終了する。
中途ＴＳ５３に対してＴＳ最適化計算を実行することで得られた中途ＴＳ（目的ＴＳ５４）に関する計算結果を図２３に示し、その構造を図２４に示す。
ＴＳ構造最適化計算部９によって求められた目的ＴＳ５４に関するデータは、ＴＳ構造最適化計算部９によって記憶装置５に目的ＴＳデータ３１として読み出し可能に格納される。
なお、図２３では、一行目は計算に必要なキーワード、二行目は空行、３行目は計算のタイトル、四行目は空行、五行目は電荷とスピンの値、六行目以降は、原子種、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を示している。原子種及びＸ，Ｙ，Ｚ座標が示されている行の後の行には、エネルギー等の値が書かれている。
【００３７】
以上説明したとおり、本実施の形態に係る化学反応遷移状態探索システム１及び化学反応遷移状態探索方法においては、計算時間を短縮しながら、しかも高い確率で目的ＴＳを探索することが可能である。しかも、分子構造が複雑化した生成物であっても、目的ＴＳを求めることが可能である。
これは、中途ＴＳ（予備）を精度の低い計算（予備）モデルを用いて求めて目的ＴＳ（予備）を求め、この目的ＴＳ（予備）から一旦目的ＴＳを求めようとし、そこで目的ＴＳが求められなかった場合に、１つ前の履歴における中途ＴＳ（予備）を読み出して、この段階から、精度の高い計算モデルを用いて今度は中途ＴＳを求めて、この中途ＴＳから目的ＴＳを求めるという工程を経ることで実現される効果である。言い換えれば、異なる２つの目的ＴＳの探索方法を無駄なく連続して実行することで得られる計算時間の短縮効果と複雑な分子構造を備えた目的ＴＳを確実に求めるという効果の相乗効果とも言えるものである。
また、ＴＳ最適化に関する演算を実施する際に、まず、反応部位を固定して全エネルギーが極小となる構造の最適化（Ｓ９、Ｓ１４）を図った後、その反応部位の固定を解除した上で、全エネルギーが極大となるＴＳの最適化に関する演算を実施（Ｓ１０、Ｓ１５）するので、演算を効率的かつ高精度に実行することが可能である。
なお、以上本実施の形態に係る化学反応遷移状態探索システム及び化学反応遷移状態探索方法について説明を行ったが、図１を汎用のコンピュータと捉え、これを動作させるプログラムとして、図２に示すフロー図を実行させることを考えると、上述の説明はコンピュータが各工程を実行しながら遷移状態を探索するプログラムについての実施の形態の説明として成立するものであり、このプログラムについての実施の形態に係る作用、効果については先に説明した化学反応遷移状態探索システムとその方法に係る実施の形態に係る作用、効果と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上説明したように、本発明の請求項１乃至請求項９に記載された発明は、新薬開発や農薬開発など広く一般的に新しい化合物を合成する製薬分野や化学分野などにおける利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る化学反応遷移状態探索システムの構成図である。
【図２】本実施の形態に係る化学反応遷移状態探索システム、化学反応遷移状態探索方法及び化学反応遷移状態探索プログラムにおけるデータ処理手順を示すフロー図である。
【図３】2-(thiophen-2-ylthio)benzoyl azide （2-(チオフェン-2-イルチオ)ベンゾイルアジド）から2-(2-isocyanatophenylthio)thiophene（2-(2-イソチアナートフェニルチオ)チオフェン）を合成してＮ２（窒素）を放出するCurtius（クルチウス）転移反応を示す化学反応式である。
【図４】図３に示される化学反応における目的ＴＳを求める前に、中途ＴＳを概念するために選択された化学反応式である。
【図５】中途ＴＳ源構造を用いて得られたＩＧの構造を示す概念図である。
【図６】本実施の形態に係るＣＧ探索計算部における計算結果を示すグラフである。
【図７】本実施の形態に係るＣＧ探索計算部によって得られたＣＧ（予備）の構造を示す概念図である。
【図８】本実施の形態に係るＴＳ構造最適化計算部によって得られた中途ＴＳ（予備）の構造を示す概念図である。
【図９】メチル基の構造を示す概念図である。
【図１０】本実施の形態に係る置換基付加部によって置換基を付加された新たな中途ＴＳ（予備）の構造を示す概念図である。
【図１１】図１０に示される中途ＴＳ（予備）を含む化学反応式である。
【図１２】新たな中途ＴＳ（予備）の構造を示す概念図である。
【図１３】フェニル基の構造を示す概念図である。
【図１４】本実施の形態に係る置換基付加部によって置換基としてフェニル基を付加された新たな中途ＴＳ（予備）の構造を示す概念図である。
【図１５】図１４に示される中途ＴＳ（予備）を含む化学反応式である。
【図１６】本実施の形態に係るＴＳ構造最適化計算部によって得られた新たな中途ＴＳ（予備）の構造を示す概念図である。
【図１７】チオフェンチオ基の構造を示す概念図である。
【図１８】本実施の形態に係る置換基付加部によって置換基としてチオフェンチオ基を付加された新たな中途ＴＳ（予備）を含む化学反応式である。
【図１９】（ａ）は本実施の形態に係るＴＳ構造最適化計算部によって新たな中途ＴＳ（予備）に対してなされたＴＳ最適化計算の結果を示す出力であり、（ｂ）はその新たな中途ＴＳ（予備）の構造を示す概念図である。
【図２０】新たな中途ＴＳ（予備）の構造を示す概念図である。
【図２１】図２０に示される中途ＴＳ（予備）の置換基を付加する前の中途ＴＳ（予備）の構造を示す概念図である。
【図２２】置換基付加部によって置換基を付加された新たな中途ＴＳの構造を示す概念図である。
【図２３】中途ＴＳに対してＴＳ最適化計算を実行することで得られた中途ＴＳ（目的ＴＳ）に関する計算結果を示す出力である。
【図２４】ＴＳ最適化計算を実行することで得られた中途ＴＳ（目的ＴＳ）の構造を示す概念図である。
【図２５】（ａ）は初期構造（ＩＧ）から遷移状態構造の候補構造（ＣＧ）を経て遷移状態構造（ＴＳ）を算出するまでの一般的な流れを示すフロー図であり、（ｂ）は計算（予備）を用いてＩＧから目的ＴＳ（予備）を解析し、さらに、最適化計算を経て目的ＴＳを求める流れを示すフロー図であり、（ｃ）はＩＧから目的ＴＳではなく、一旦中途ＴＳを解析しておき、その後に目的ＴＳを解析して求める流れを示すフロー図である。
【図２６】最も基本的は遷移状態の探索方法の従来技術を示すフロー図である。
【図２７】遷移状態の探索方法の従来技術を示すフロー図である。
【図２８】遷移状態の探索方法の従来技術を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…化学反応遷移状態探索システム  ２…入力装置  ３…演算処理装置  ４…出力装置  ５…記憶装置  ６…データ入力部  ７…ＩＧ作成部  ８…ＣＧ探索計算部  ９…ＴＳ構造最適化計算部  １０…反応部位固定部  １１…置換基付加部  １２…構造最適化計算部  １３…データ出力部  １４…中途ＴＳ設定部  ２０…計算モデル  ２１…計算（予備）モデル  ２２…振動解析関数モデル  ２５…ＩＧデータ  ２６…ＣＧデータ  ２７…置換基データ  ２８…反応部位データ  ２９…中途ＴＳ（予備）履歴データ  ３０…中途ＴＳデータ  ３１…目的ＴＳデータ  ４１…2-(thiophen-2-ylthio)benzoyl azide （2-(チオフェン-2-イルチオ)ベンゾイルアジド）  ４２…2-(2-isocyanatophenylthio)thiophene （2-(2-イソチアナートフェニルチオ)チオフェン）  ４３…窒素  ４４…formyl azide （フォルミルアジド）  ４５…isocyanic acid （イソシアン酸）  ４６…窒素  ４７…ＩＧ  ４８…ＣＧ（予備）  ４９，４９ａ〜４９ｃ…中途ＴＳ（予備）  ５０…メチル基  ５１…フェニル基  ５２…thiophenthio（チオフェンチオ）基  ５３…中途ＴＳ  ５４…目的ＴＳ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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