(57)【要約】【課題】複雑な物質においても効率的にかつ確実に遷移状態を求めることができる化学反応遷移状態計算方法を提供する。【解決手段】低精度ＴＳ探索計算により物質Ａの遷移状態（ＴＳ−Ａ）を求める工程と、前記工程で求められた（ＴＳ−Ａ）の低精度計算結果の反応部位を固定して高精度構造最適化計算を行う工程（ステップＶ７）と、前記工程の（ＴＳ−Ａ）の高精度構造最適化計算結果を用いた高精度遷移状態探索計算を行う工程（ステップＶ８）により（ＴＳ−Ａ）を得る化学反応遷移状態計算方法。【選択図】図１
2008250392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低精度ＴＳ探索計算により物質Ａの遷移状態（以下「（ＴＳ−Ａ）」という。）を求める工程と、
前記工程で求められた（ＴＳ−Ａ）の低精度計算結果の反応部位を固定して高精度構造最適化計算を行う工程と、
前記工程の（ＴＳ−Ａ）の高精度構造最適化計算結果を用いた高精度遷移状態探索計算を行う工程により（ＴＳ−Ａ）を得ることを特徴とする化学反応遷移状態計算方法。
【請求項２】
（１）ＴＳ−Ａ骨格の初期構造を作成する第１工程  
（２）第１工程で作成された（ＴＳ−Ａ骨格）について低精度遷移状態探索計算を行う第２工程  
（３）第２工程の低精度遷移状態探索計算された（ＴＳ−Ａ骨格）が（ＴＳ−Ａ）に達しているかどうかを判定する第３工程  
（４）第３工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）に達していない場合には、（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加する第４工程  
（５）第４工程の（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加した構造の置換基部位のみを、低精度構造最適化計算する第５工程  
（６）第５工程で低精度構造最適化計算された「（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加した構造を、新たな（ＴＳ−Ａ骨格）とする第６工程  
（７）第６工程の新たな（ＴＳ−Ａ骨格）について、第２工程に戻って低精度遷移状態探索計算を行う第７工程  
（８）第７工程で低精度遷移状態探索計算された新たな（ＴＳ−Ａ骨格）が（ＴＳ−Ａ）に達しているかどうかを判定する第８工程  
（９）第８工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）に達していない場合は、前述の第４〜第８工程を繰り返す第９工程
（１０）第３工程及び第８工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）に達した場合には、（ＴＳ−Ａ）の低精度計算結果の反応部位を固定し、高精度構造最適化計算を行う第１０工程
（１１）第１０工程の（ＴＳ−Ａ）の高精度構造最適化計算結果を用いた高精度遷移状態探索計算を行う第１１工程
（１２）第１１工程の高精度遷移状態探索計算により（ＴＳ−Ａ）が求まったか否かを判定する第１２工程
（１３）第１２工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）が求まると（ＴＳ−Ａ）を得る第１３工程
からなる化学反応遷移状態計算方法。
【請求項３】
請求項２記載の化学反応遷移状態計算方法において、第１２工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）が求まらなかった場合、
（１４）第４工程で付加した直前の置換基を１つ除去する第１４工程
（１５）第１４工程により置換基が除去された（ＴＳ−Ａ骨格）の反応部位を固定し、高精度構造最適化計算を行う第１５工程
（１６）第１５工程により得られた高精度構造最適化計算結果を初期構造として高精度遷移状態探索計算を行う第１６工程
（１７）第１６工程の高精度遷移状態探索計算により（ＴＳ−Ａ骨格）が求まったか否かを判定する第１７工程、
（１８）第１７工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ骨格）が求まった場合、求まった（ＴＳ−Ａ骨格）が（ＴＳ−Ａ）に達しているかどうか判定する第１８工程、
（１９）第１８工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）に達していると（ＴＳ−Ａ）を得る第１９工程
からなる請求項２記載の化学反応遷移状態計算方法。
【請求項４】
請求項３記載の化学反応遷移状態計算方法において、第１８工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａに達していない場合、
（２０）（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加する第２０工程
（２１）第２０工程の（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加した構造の置換基部位のみを、高精度構造最適化計算する第２１工程
（２２）第２１工程で高精度構造最適化計算された「（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加した構造」を、新たな（ＴＳ−Ａ骨格）とする第２２の工程
（２３）第２２工程の（ＴＳ−Ａ）の高精度構造最適化計算結果を用いた高精度遷移状態探索計算を行う第２３工程
（２４）第２３工程の高精度遷移状態探索計算により（ＴＳ−Ａ骨格）が求まったか否かを判定する第２４工程
（２５）第２４工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ骨格）が（ＴＳ−Ａ）に達していない場合、第２０工程〜第２４工程を繰り返す第２５工程
からなる請求項３記載の化学反応遷移状態計算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学反応遷移状態計算方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学反応の遷移状態（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｓｔａｔｅ:  以下、単に「ＴＳ」と称する場合がある。）を明らかにすることは、その反応の進行性を調査する、あるいは理論的な知見を得るなどといった面から重要である。化学反応の遷移状態は、量子化学計算により求めることができる。量子化学計算には様々な計算方法が存在するが、遷移状態を求める際、主に、半経験的分子軌道計算、非経験的分子軌道計算、密度汎関数理論計算の３種類の計算方法を用いている。
【０００３】
半経験的分子軌道計算は、計算時間が短く、比較的計算コストの低い計算手法である。一方、非経験的分子軌道計算と密度汎関数理論計算は計算時間が長く、比較的計算コストの高い計算手法である。またこれらの計算手法の中でも、計算レベルと呼ばれる分類があり、計算レベルが高くなればなるほど計算コストも高くなる。また、計算コストの高さと、得られる計算結果の精度は一般的に比例する。つまり、計算コストの高い計算を行えば行うほど、精度の高い計算結果が得られることになる。
【０００４】
本願明細書では、計算レベルの高い非経験的分子軌道計算と密度汎関数理論計算を「高精度な計算」、半経験的分子軌道計算と計算レベルの低い非経験的分子軌道計算を「低精度な計算」として表現している。
【０００５】
計算レベルの高い非経験的分子軌道計算とは、計算レベルがＲＨＦ／６−３１Ｇ以上の高精度な計算である。
【０００６】
計算レベルの低い非経験的分子軌道計算とは、計算レベルがＲＨＦ／３−２１Ｇを超えない低精度な計算である。
【０００７】
ところで遷移状態を求めるためには、以上の量子化学計算をどのように利用して行くかが重要となる。量子化学計算を利用して遷移状態を求めるために、様々な計算方法が提案されているが、主に、ミニマムエネルギーパス法、ＳＡＤＤＬＥ法、等高線図法などを用いている。これらを、遷移状態探索計算と呼んでいる。この遷移状態探索計算を用いることで、化学反応の遷移状態を探索して求めることが可能になる。遷移状態探索計算は、量子化学計算を利用する方法を意味する。例えば、ミニマムエネルギーパス法であれば、反応部位の距離、角度もしくは、二面角を一方向に変化させてゆきながら量子化学計算を繰り返し行い、遷移状態を探索する方法であり、ＳＡＤＤＬＥ法は、反応物が生成物に至るように、座標を変化させて行きながら量子化学計算を繰り返し行い、遷移状態を探索する方法であり、等高線図法は、変化させる距離、角度もしくは、二面角を二方向に変化させてゆきながら量子化学計算を繰り返し行い、遷移状態を探索する方法である。
【０００８】
遷移状態探索計算を行うためには、初期構造を作成し入力することが必要となる。ここで初期構造とは、遷移状態に近いと思われる分子構造のことである。遷移状態探索計算は、最初に入力された初期構造を基に計算を行うため、初期構造が遷移状態に近ければ近いほど、より早く遷移状態を求めることができる。一方、遷移状態から遠い構造であれば、遷移状態を求めるのに時間がかかったり、遷移状態が求まらなかったりといったことになる。従って、与える初期構造が重要となる。実際には、分子モデリングソフトウェアなどを用いて、初期構造の入力を行い、原子の種類及びその原子が位置する三次元的な位置（ＸＹＺ座標）をファイルに保存し、それを、遷移状態探索計算を行うプログラムに入力することになる。もちろんこの時入力する初期構造は遷移状態に近い構造であればあるほどよい。初期構造とする分子構造の入力は人がその構造を予測して入力を行うが、これではＴＳに近い構造を入力することはできない。人が入力した初期構造をＴＳに近い構造に変換するために、構造最適化計算が必要となる。この計算を経ることで、ＴＳに近い構造を入力することができる。
【０００９】
単純な物質の反応の遷移状態を求めるためには、遷移状態探索計算をそのまま用いればよい。しかし、物質の構造が複雑になればなるほど、遷移状態を求めるのは難しくなる。即ち、複雑な構造の物質の遷移状態を求めるためには、遷移状態探索計算の適用方法を工夫する必要がある。さもなければ、遷移状態が求まらないか、遷移状態が求まっても、多大な計算時間を要することになる。
【００１０】
遷移状態を求めるため、次に挙げる従来方法が知られている。
【００１１】
（１）従来方法１
この方法は、物質Ａの遷移状態（遷移状態）を求めるための初期構造を作成し、それに対して高精度な遷移状態探索計算を行い、結果を得る方法である。
【００１２】
図２は従来方法１のフローチャートである。図２に示すステップは次のとおりである。
【００１３】
ステップＳ１：物質ＡのＴＳ−Ａを計算するための初期構造を作成する工程である。
【００１４】
ステップＳ２：ステップＳ１で作成された構造を用いてのＴＳ−Ａを求めるための高精度遷移状態探索計算を行う工程である。
【００１５】
ステップＳ３：ステップＳ２の計算によりＴＳ−Ａが求まったか判別する工程である。求まっている場合にはステップＳ４へ、求まっていない場合にはエンドへ進む。
【００１６】
ステップＳ４：ステップＳ２の計算結果よりＴＳ−Ａを得る工程である。この工程に達すれば物質ＡのＴＳ−Ａを得ることができる。
【００１７】
ここで、構造が単純な物質の反応の遷移状態ならば本方法で求まるが、物質が複雑になればなるほど、本方法で遷移状態を求めることは困難になり、求まっても多大な計算時間を必要とする。そこで、本方法を改良した方法として次の従来方法２が考え出されている。
【００１８】
（２）従来方法２
本方法は従来方法１を改良した方法である。まず、物質Ａの遷移状態を求めるための初期構造を作成し、これを用いて低精度な遷移状態探索計算を行う。低精度な遷移状態探索計算で得られた計算結果（低精度遷移状態）を初期構造として、高精度な遷移状態探索計算を行い、結果を得る。
【００１９】
図３は従来方法２のフローチャートである。図３に示すステップは次のとおりである。
【００２０】
ステップＴ１：物質ＡのＴＳ−Ａを計算するための初期構造を作成する工程である。
【００２１】
ステップＴ２：ステップＴ１で作成された構造を用いてＴＳ−Ａを求めるための低精度遷移状態探索計算を行う工程である。
【００２２】
ステップＴ３：ステップＴ２の計算結果を用いて高精度遷移状態探索計算を行う工程である。
【００２３】
ステップＴ４：ステップＴ３の計算によりＴＳ−Ａが求まったか判別する工程である。求まっている場合にはＴ５へ、求まっていない場合にはエンドへ進む。
【００２４】
ステップＴ５：ステップＴ３の計算結果よりＴＳ−Ａを得る工程である。
【００２５】
従来方法１では、低精度な計算を行わずに高精度な計算を行っていたが、高精度な遷移状態探索計算を行う初期構造として、低精度な計算により得られた遷移状態を用いることで、高精度な遷移状態探索計算時間が短縮される。従って、本方法は計算時間の短縮を狙った方法であるといえる。しかしながら、複雑な物質になればなるほど、遷移状態が求まりにくくなる点は解消されていない。この問題を解決するため考え出されたのが次の従来方法３である。
【００２６】
（３）従来方法３
本方法は、従来方法１及び２と違い、まず物質Ａの骨格構造（Ａ骨格）から計算を始める。骨格構造とは、複雑な物質Ａの置換基を除去し簡略化した構造である。実際の物質を簡略化することはできないが、計算上は可能である。この物質Ａの骨格構造の遷移状態（ＴＳ−Ａ骨格）を求め、その遷移状態に置換基を順に付加してゆき、Ａの構造に近づける方法である（非特許文献１，２参照）。
【００２７】
図４は従来方法３のフローチャートである。図４に示すステップは次のとおりである。
【００２８】
ステップＵ１：（ＴＳ−Ａ骨格）を計算するための初期構造を作成する工程である。
【００２９】
ステップＵ２：ステップＵ１で作成された構造を用いて（ＴＳ−Ａ骨格）を求めるための低精度遷移状態探索計算を行う工程である。例えＡが複雑な構造であっても、（ＴＳ−Ａ骨格）は簡単な構造とすることができるため、（ＴＳ−Ａ骨格）を求めることは可能である。
【００３０】
ステップＵ３：ステップＵ２により求まった（ＴＳ−Ａ骨格）の構造とＴＳ−Ａの構造が一致しているかどうかチェックする工程である。一致している場合はステップＵ６へ、一致していない場合はＵ４へ進む。
【００３１】
ステップＵ４：ステップＵ２により求まった（ＴＳ−Ａ骨格）の構造に１つ置換基を付加した構造を作成する工程である。
【００３２】
ステップＵ５：ステップＵ４で作成された置換基付加構造の置換基部位のみを、低精度構造最適化計算する工程である。この計算結果はステップＵ２における計算のための初期構造として利用される。これにより、（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基が１つ付加した遷移状態が得られる。このように、順に置換基を付加しながら遷移状態を求めて行き、最終的な構造のＴＳ−Ａに近づけてゆく。Ａが複雑になればなるほどのこの作業のステップ数は多くなる。
【００３３】
ステップＵ６：ステップＵ２により求まった低精度ＴＳ−Ａを初期構造として従来方法２と同様に高精度遷移状態探索計算を行う工程である。
【００３４】
ステップＵ７：ステップＵ６の計算により高精度ＴＳ−Ａが求まったか判別する工程である。求まっている場合にはステップＵ８へ、求まっていない場合にはエンドへ進む。
【００３５】
ステップＵ８：ステップＵ６の計算結果よりＴＳ−Ａを得る工程である。これにより、複雑な物質の遷移状態も求めることが可能となる。
【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、山本  豪紀、「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】
【００３６】
しかしながら、前記従来方法３を用いても、物質の構造が複雑になればなるほど、低精度遷移状態と高精度遷移状態の構造的な差異は大きくなり、低精度遷移状態から高精度遷移状態を計算するのは困難になってしまい、遷移状態を求めるのが困難となり、また遷移状態が求められないという課題があった。
【００３７】
そこで、本発明は、前記課題を解決するため、複雑な物質においても効率的にかつ確実に遷移状態を求めることができる化学反応遷移状態計算方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
低精度な計算（半経験的分子軌道計算）により求められた遷移状態（遷移状態）の計算結果を利用することにより、高精度な計算（非経験的分子起動計算、密度汎関数理論計算）により求める遷移状態をコンピュータシステムにより行うものである。
【００３９】
そのため、本発明の化学反応遷移状態計算方法では、低精度ＴＳ探索計算により物質Ａの遷移状態（以下「（ＴＳ−Ａ）」という。）を求める工程と、前記工程で求められた（ＴＳ−Ａ）の低精度計算結果の反応部位を固定して高精度構造最適化計算を行う工程と、前記工程の（ＴＳ−Ａ）の高精度構造最適化計算結果を用いた高精度遷移状態探索計算を行う工程により（ＴＳ−Ａ）を得ることを特徴とする。
【００４０】
例えば、本発明の化学反応遷移状態計算方法は、次の工程からなる。
（１）物質Ａより置換基を取り除いた骨格構造Ａ骨格を合成するための遷移状態（以下「（ＴＳ−Ａ骨格）」という。）の初期構造を作成する第１工程  
（２）第１工程で作成された（ＴＳ−Ａ骨格）について低精度遷移状態探索計算を行う第２工程  
（３）第２工程の低精度遷移状態探索計算された（ＴＳ−Ａ骨格）が物質Ａを合成するための反応の遷移状態（以下「（ＴＳ−Ａ）」という。）に達しているかどうかを判定する第３工程  
（４）第３工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）に達していない場合には、（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加する第４工程  
（５）第４工程の（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加した構造の置換基部位のみを、低精度構造最適化計算する第５工程  
（６）第５工程で低精度構造最適化計算された「（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加した構造」を、新たな（ＴＳ−Ａ骨格）とする第６工程  
（７）第６工程の新たな（ＴＳ−Ａ骨格）について、第２工程に戻って低精度遷移状態探索計算を行う第７工程  
（８）第７工程で低精度遷移状態探索計算された新たな（ＴＳ−Ａ骨格）が（ＴＳ−Ａ）に達しているかどうかを判定する第８工程  
（９）第８工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）に達していない場合は、前述の第４〜第８工程を繰り返す第９工程
（１０）第３工程及び第８工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）に達した場合には、（ＴＳ−Ａ）の低精度計算結果の反応部位を固定し、高精度構造最適化計算を行う第１０工程
（１１）第１０工程の（ＴＳ−Ａ）の高精度構造最適化計算結果を用いた高精度遷移状態探索計算を行う第１１工程
（１２）第１１工程の高精度遷移状態探索計算により（ＴＳ−Ａ）が求まったか否かを判定する第１２工程
（１３）第１２工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）が求まると（ＴＳ−Ａ）を得る第１３工程により高精度遷移状態探索計算を行う。
【００４１】
また、第１２工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）が求まらなかった場合、次の工程で高精度遷移状態探索計算を行う。
（１４）第４工程で付加した直前の置換基を１つ除去する第１４工程
（１５）第１４工程により置換基が除去された（ＴＳ−Ａ骨格）の反応部位を固定し、高精度構造最適化計算を行う第１５工程
（１６）第１５工程により得られた高精度構造最適化計算結果を初期構造として高精度遷移状態探索計算を行う第１６工程
（１７）第１６工程の高精度遷移状態探索計算により（ＴＳ−Ａ骨格）が求まったか否かを判定する第１７工程、
（１８）第１７工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ骨格）が求まった場合、求まった（ＴＳ−Ａ骨格）が（ＴＳ−Ａ）に達しているかどうか判定するする第１８工程
（１９）第１９工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）に達していると（ＴＳ−Ａ）を得る第１９工程
により高精度遷移状態探索計算を行う。
【００４２】
また、第１９工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ）に達していない場合、
（２０）（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加する第２０工程
（２１）第２０工程の（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加した構造の置換基部位のみを、低精度構造最適化計算する第２１工程
（２２）第２１工程で低精度構造最適化計算された「（ＴＳ−Ａ骨格）に置換基を付加した構造」を、新たな（ＴＳ−Ａ骨格）とする第２２の工程
（２３）第２２工程の（ＴＳ−Ａ）の高精度構造最適化計算結果を用いた高精度遷移状態探索計算を行う第２３工程
（２４）第２３工程の高精度遷移状態探索計算により（ＴＳ−Ａ）が求まったか否かを判定する第２４工程
（２５）第２４工程の判定の結果、（ＴＳ−Ａ骨格）が（ＴＡ−Ｓ）に達していない場合、第２０工程〜第２４工程を繰り返す第２５工程
により高精度遷移状態探索計算を行う。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の化学反応遷移状態計算方法は、半経験的分子軌道計算を使用する低精度な計算により求められた遷移状態の計算結果を利用して非経験的分子軌道計算、密度汎関数理論計算を使用する高精度な計算により、複雑な物質においても確実に遷移状態を求めることが可能となる。しかも、遷移状態を短時間に低い計算コストで計算し精度の高い結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
まず、ＴＳ−Ａ骨格を求めるための初期構造の作成を行う。初期構造の作成は、ＧＵＩインターフェイスを備えたコンピュータプログラム用いてコンピュータにＸＹＺ座標を入力する方法により行う。
【００４５】
作成された（ＴＳ−Ａ骨格）の低精度遷移状態探索計算を行う。低精度遷移状態探索計算は、低精度な計算ルーチンを備えた、量子化学計算コンピュータプログラムにより行う。
【００４６】
これで低精度（ＴＳ−Ａ）が求まったか否か判定する。この判定は、低精度な計算ルーチンを備えた、量子化学計算コンピュータプログラムを用いた振動解析計算により行う。
【００４７】
（ＴＳ−Ａ骨格）が遷移状態（以下「（ＴＳ−Ａ）」という。）に達しているかどうかを判定する。
【００４８】
この判定は求まったＴＳ−Ａ骨格の原子数、結合先原子、結合種がＴＳ−Ａのそれと一致しているかをチェックすることにより行う。
【００４９】
判定の結果、（ＴＳ−Ａ）に達していない場合には、順に置換基を付加してゆき（ＴＳ−Ａ）を求める。順に付加する置換基は、式量の小さいものより選択を行う。
【００５０】
ここまでの手順は従来方法３と同じである。
【００５１】
作成された置換基付加構造の置換基部位のみを、低精度構造最適化計算する。
【００５２】
低精度構造最適化計算は、低精度な計算ルーチンを備えた、量子化学計算コンピュータプログラムにより行う。
【００５３】
この計算結果は、前記の（ＴＳ−Ａ骨格）の低精度遷移状態探索計算のための初期構造として利用される。
【００５４】
付加された置換基＋（ＴＳ−Ａ骨格）を、新たな（ＴＳ−Ａ骨格）とする。
【００５５】
新たな（ＴＳ−Ａ骨格）について、前述と同様に低精度遷移状態探索計算を行い、（ＴＳ−Ａ）に達しているかどうかを判定する。（ＴＳ−Ａ）に達していない場合は、前述の手順を繰り返す。
【００５６】
低精度（ＴＳ−Ａ）が求まったら、（ＴＳ−Ａ）の低精度計算結果の反応部位を固定し、高精度構造最適化計算を行う。
【００５７】
高精度構造最適化計算は、高精度な計算ルーチンを備えた、量子化学計算コンピュータプログラムにより行う。これは、反応部位は低精度遷移状態計算結果をそのまま利用し、反応に関与しない部位を高精度な計算結果に置換する方法である。これにより、低精度遷移状態構造を高精度遷移状態構造に近づけることが可能となる。
【００５８】
次に（ＴＳ−Ａ）の高精度構造最適化計算結果を用いた高精度遷移状態探索計算を行う。高精度遷移状態探索計算は、高精度な計算ルーチンを備えた、量子化学計算コンピュータプログラムにより行う。
【００５９】
これで高精度（ＴＳ−Ａ）が求まったか否か判定する。
【００６０】
この判定は、高精度な計算ルーチンを備えた、量子化学計算コンピュータプログラムを用いた振動解析計算により行う。
【００６１】
高精度（ＴＳ−Ａ）が求まれば終了となる。
【００６２】
しかし、ここまでのステップでも（ＴＳ−Ａ）が求まるとは限らない。従来の方法では、（ＴＳ−Ａ）が求まらなかった場合、システム的に対処する方法は考案されていなかった。これに対して、本発明では、以下のような手順を経ることで確実に（ＴＳ−Ａ）を求めることが可能である。
【００６３】
まず、判定前の（ＴＳ−Ａ）の高精度構造最適化計算結果を用いた高精度遷移状態探索計算から得られた（ＴＳ−Ａ）の構造から直前に付加した置換基を除去する。
【００６４】
置換基を１つ除去した（ＴＳ−Ａ骨格）の構造の低精度計算結果（これはこれまでのステップで計算結果が蓄積されている）の反応部位を固定し、高精度構造最適化計算を行う。
【００６５】
反応部位を固定した高精度構造最適化計算を行うことは先ほどと同じであるが、計算対象が（ＴＳ−Ａ）ではなく、（ＴＳ−Ａ）より置換基を除いた（ＴＳ−Ａ骨格）となっている。後は同様に、（ＴＳ−Ａ骨格）の高精度遷移状態探索計算を行い遷移状態を得る。
【００６６】
遷移状態が得られなかった場合は、逆に置換基を１つずつ除去してゆき、計算を行う。これにより、置換基をいくつか除去した高精度（ＴＳ−Ａ骨格）が求まる。求まった高精度（ＴＳ−Ａ）に置換基を付加して、高精度な遷移状態探索計算を行ってゆけば、高精度ＴＳ−Ａが求まる。
【００６７】
このように、逆に置換基を除去して計算を行ってゆく場合、低精度な遷移状態探索計算を行わずに高精度な遷移状態探索計算を行うことになり、確実に遷移状態を求めることが可能となる。
【００６８】
従来方法３では物質が複雑になればなるほど遷移状態を求めるのが困難になったのに対し、本発明では複雑な物質においても確実に遷移状態を求めることが可能である。
【００６９】
図１は本発明による化学反応遷移状態計算方法の手順を示すフローチャートである。
【００７０】
ステップＶ１：物質Ａの骨格構造である（ＴＳ−Ａ骨格）を計算するための初期構造を作成する工程である。
【００７１】
ステップＶ２：ステップＶ１で作成された構造を用いて（ＴＳ−Ａ骨格）を求めるための低精度遷移状態探索計算を行う工程である。
【００７２】
ステップＶ３：ステップＶ２により求まった（ＴＳ−Ａ骨格）の構造がＴＳ−Ａの構造に達しているかどうかチェックする工程である。達している場合はステップＶ７へ、一致していない場合はＶ４へ進む。
【００７３】
ステップＶ４：ステップＶ２により求まった（ＴＳ−Ａ骨格）の構造に置換基を付加する工程である。
【００７４】
ステップＶ５：ステップＶ４で作成された置換基付加構造の置換基部位のみを、低精度構造最適化計算する工程である。この計算結果はステップＶ２における計算のための初期構造として利用される。
【００７５】
ステップＶ６：ステップＶ４で付加された置換基＋（ＴＳ−Ａ骨格）を、新たな（ＴＳ−Ａ骨格とする工程である。
【００７６】
ステップＶ７：ステップＶ２により求まった低精度ＴＳ−Ａの反応部位を固定して、高精度構造最適化計算を行う工程である。
【００７７】
ステップＶ８：ステップＶ７により得られた高精度構造最適化計算結果を初期構造として、高精度遷移状態探索計算を行う工程である。
【００７８】
ステップＶ９：ステップＶ８の計算により高精度ＴＳ−Ａが求まったか否か判定する工程である。求まっている場合にはステップＶ１９へ、求まっていない場合にはステップＶ１０へ進む。
【００７９】
ステップＶ１０：ステップＶ４で付加した直前の置換基を１つ除去する工程である。
【００８０】
ステップＶ１１：ステップＶ１０により置換基が除去された（ＴＳ−Ａ骨格）構造においてステップＶ２で得られた低精度（ＴＳ−Ａ骨格）の反応部位を固定し、高精度構造最適化計算を行う工程である。
【００８１】
ステップＶ１２：ステップＶ１１により得られた高精度構造最適化計算結果を初期構造として高精度遷移状態探索計算を行う工程である。
【００８２】
ステップＶ１３：ステップＶ１２の計算により高精度（ＴＳ−Ａ骨格）が求まったか判定する工程である。求まっている場合にはステップＶ１４へ、求まっていない場合にはステップＶ１０へ進む。
【００８３】
ステップＶ１４：ステップＶ１２により求まった（ＴＳ−Ａ骨格）の構造と遷移状態（ＴＳ−Ａの構造）が一致しているかどうかチェックする工程である。一致している場合はステップＶ１９へ、一致していない場合はステップＶ１５へ進む。
【００８４】
ステップＶ１５：ステップＶ１２により求まった（ＴＳ−Ａ骨格）の構造に置換基（を付加する工程である。
【００８５】
ステップＶ１６：ステップＶ１５で作成された置換基付加構造の置換基部位のみを、高精度構造最適化計算する工程である。
【００８６】
ステップＶ１７：ステップＶ１５で付加された置換基＋（ＴＳ−Ａ骨格を、新たな（ＴＳ−Ａ骨格として認識する工程である。
【００８７】
ステップＶ１８：ステップＶ１６より得られた高精度構造最適化計算結果を初期構造として高精度遷移状態探索計算を行う工程である。
【００８８】
ステップＶ１９：ステップＶ８，ステップＶ１２，ステップＶ１８の計算結果よりＴＳ−Ａを得る工程である。
【実施例】
【００８９】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものでない。
【００９０】
本実施例は、６−ｍｅｔｈｙｌ−３−（１−ｎｉｔｒｏｐｒｏｐｙｌ）ｃｙｃｌｏｈｅｘ−３−ｅｎｅｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄを合成するＤｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応の遷移状態計算を実施する例を示す。
【００９１】
化学反応式（１）に示す物質Ａは、６−ｍｅｔｈｙｌ−３−（１−ｎｉｔｒｏｐｒｏｐｙｌ）ｃｙｃｌｏｈｅｘ−３−ｅｎｅｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄである。ＴＳ−Ａは物質Ａの遷移状態である。以後遷移状態は、四角括弧（［  ］）の右肩に二重短剣符（‡）を付加した記号で括って表現することとする。
【化１】
2008250392.tif 000003
【００９２】
ＴＳ−Ａを求めるために、物質Ａの置換を取り除いた（２）に示す物質Ａ骨格を作成する。
【化２】
2008250392.tif 000004
【００９３】
（２）を基に、ＴＳ−Ａ骨格を計算するための初期構造（３）を作成する。（ステップＶ１）
【化３】
2008250392.tif 000005
【００９４】
（３）に対して、低精度（ＰＭ３レベルの半経験的ＭＯ計算）遷移状態探索計算を行い、（４）に示すＴＳ−Ａ骨格を得る。（ステップＶ２）
【化４】
2008250392.tif 000006
【００９５】
（４）にメチル基（置換基を１つ）を付加し（ステップＶ４）、メチル基部位のみを低精度構造最適化計算を行い（ステップＶ５）得られた構造（５）を新たなＴＳ−Ａ骨格の初期構造とする。（ステップＶ６）
【化５】
2008250392.tif 000007
【００９６】
（５）に対して、低精度遷移状態探索計算を行い、（６）に示すＴＳ−Ａ骨格を得る。
【化６】
2008250392.tif 000008
【００９７】
以下、カルボニル基、プロピル基、ニトロ基を順に付加して行き、置換基部位の低精度構造最適化計算、遷移状態探索計算を行い、新たなＴＳ−Ａ骨格を得ることを繰り返す。これにより得られた構造を（７）、（８）、（９）に示す。
【化７】
2008250392.tif 000009
【００９８】
ここで、最後に得られたＴＳ−Ａ骨格（９）は、ＴＳ−Ａと構造が等しいため、これをＴＳ−Ａとする（ステップＶ３）。（９）の反応部位を固定（黒太線部分）して（１０）、高精度（Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊レベルの密度汎関数理論計算）構造最適化計算を行う（ステップＶ７）。
【化８】
2008250392.tif 000010
【００９９】
（１０）を初期構造として、高精度遷移状態探索計算を行い（ステップＶ８）、高精度なＴＳ−Ａを得る（ステップＶ９）。構造は（９）と等しい。ここで、ＴＳ−Ａが得られなかった場合は（ステップＶ９）、置換基を１つ除去した（ステップＶ１０）ＴＳ−Ａ骨格の低精度遷移状態探索計算の反応部位を固定（黒太線）して（１１）、高精度構造最適化計算を行う（ステップＶ１１）。
【化９】
2008250392.tif 000011
【０１００】
（１１）を初期構造として、高精度遷移状態探索計算（ステップＶ１２）を行い、高精度なＴＳ−Ａ骨格（１２）を得る。
【化１０】
2008250392.tif 000012
【０１０１】
ＴＳ−Ａ骨格が得られなかった場合は（ステップＶ１３）、さらに置換基を１つ除去し、低精度遷移状態探索計算の反応部位を固定して、高精度構造最適化計算を行った構造を初期構造として、遷移状態探索計算を行い、高精度なＴＳ−Ａ骨格を得る。
【０１０２】
ＴＳ−Ａ骨格が得られた場合は、（１２）に除去した置換基を付加し（ステップＶ１５）、置換基部位の高精度構造最適化計算を行い（ステップＶ１６）、これを新たなＴＳ−Ａ骨格とし（ステップＶ１７）、遷移状態探索計算を行い（ステップＶ１８）高精度なＴＳ−Ａ骨格を得る。構造は（９）と等しい。
【０１０３】
この場合高精度ＴＳ−Ａ骨格とＴＳ−Ａは構造が等しいため（ステップＶ１４）、これをＴＳ−Ａとする。
【０１０４】
以上の手順によりＴＳ−Ａを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明による化学反応遷移状態計算方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】従来方法１のフローチャートである。
【図３】従来方法２のフローチャートである。
【図４】従来方法３のフローチャートである。
【図１】
2008250392.tif 000013
【図２】
2008250392.tif 000014
【図３】
2008250392.tif 000015
【図４】
2008250392.tif 000016