GRRMの応用例: HCOOH

GRRM11の効果的な使い方
1. 反応経路網の全面探索
2. 量子化学的逆合成解析
3. 反応物と生成物をつなぐ経路の二点間探索
4. 反応経路網の低エネルギー領域探索
5. 安定構造探索（クラスター、コンフォメーションなど）
6. ポテンシャル交差の探索
7. ONIOM法と組み合わせた巨大系の反応中心への応用
8. A + B型反応経路の探索（単純な反応について）
1

ギ酸分子から探索# GRRM/B3LYP/6-31G
01
H-0.452596548000
O-0.452596548000
O-0.452596548000
C-0.452596548000
H-0.452596548000
Options
GauMem=100
GauProc=4

ランダム初期構造から探索

Gaussianのルートセクションにコピーされる部分
0.034871834140
0.643013717456-1.276412777953-0.053534532177
0.652061759532

2# GRRM/B3LYP/6-31G

Gaussianのルートセクションにコピーされる部分

01
H
0.0
0.0
0.0
1
全原子をランダムに配置し、
O
0.0
0.0
0.0
2
O
0.0
0.0
0.0
3
そこからの構造最適化で
C
0.0
0.0
0.0
4
初期構造を作成
H
0.0
0.0
0.0
5
Options
NRUN=10 10個のランダム構造からスタート
GauMem=100
GauProc=4-1.807771705495-1.034349518878
0.242743092264
0.147136623161
0.979506709948

B3LYP/6-31Gで最適化されたギ酸分子の構造

34

アウトプットEQn.log• .logファイル：探索履歴、計算量、計算時間など

PROFILE OF SHS-PATH 1• EQ_list.log：安定構造のリスト• EQn.log：EQnからのADDF探索の履歴、ADDF経路に沿った構造およびエネルギー変化• TS_list.log：遷移状態構造のリスト• TSm.log：TSmからのIRC計算結果• DC_list.log：解離構造のリスト（有限な距離で解離したと判定しているので、厳密な解離構造ではない。また、EQからTSを経ずに直接解離するUpDCに相当。TSを経る解離構造
DownDCは、このリストには含まれない。）• DCm.log：DCmからのmeta-IRC計算結果
5

Initial geometry (negative direction of mode 1)
H-0.273098290958
0.034871834140-1.807771705495
O-0.470810700199
0.643013717456-1.034349518878
O-0.461175866010-1.276412777953
0.242743092264
C-0.434217247418-0.053534532177
0.147136623161
H-0.425702172635
0.652061759532
0.979506709948# STEP 1 E(Harmonic) = 0.001382748031
GENERATION = 1
H-0.427536180483
0.033981498650-1.806811316248
O-0.450816718537
0.643825451874-1.035605196155
O-0.448164828929-1.276628047144
0.242624857766
C-0.470612689786-0.053172482437
0.150438437675
H-0.361723584567
0.639174894802
0.961037157834
energy : -189.685073971923
Spin(**2) : 0.000000000000# STEP 2 E(Harmonic) = 0.015363867007~~~中略~~~
Another EQ was reached over the TOP of SHS-PATH 出発点とは別のEQへ到達した
61

EQ_list.log

TS_list.log
List of Transition Structures

List of Equilibrium Structures# Geometry of TS 0, SYMMETRY = C2v
H-0.452579896769-0.739634023903-1.194712914423
O-0.452568723828
0.622484509496-1.029441079169
O-0.452556518725-1.176022414821
0.106195948153
C-0.452547834023
0.119374517004
0.165753891233
H-0.452526289353
0.696601689310
1.079890807874
Energy = -189.621177046091
Spin(**2) = 0.000000000000
ZPVE= 0.028318278608
Normal mode eigenvalues : nmode = 9-0.134645676 0.026856941 0.040118575 0.052256091 0.054695965
0.065556445 0.091473665 0.154739450 0.409107921
CONNECTION : 0 – 0 EQ0とEQ0をつなぐTS~~~中略~~~
CONNECTION : 1 – 0 EQ1とEQ0をつなぐTS~~~中略~~~
EQ0とDCをつなぐTS（どのようなDCかは、
CONNECTION : 0 – DC
対応するTSn.log参照）~~~中略~~~
CONNECTION : 0 - ?? EQ0と??をつなぐTS （??が何であるかは、TSm.log参照）# Geometry of EQ 0, SYMMETRY = Cs
H
-0.452596548000
0.034871834140-1.807771705495
O-0.452596548000
0.643013717456-1.034349518878
O-0.452596548000-1.276412777953
0.242743092264
C-0.452596548000-0.053534532177
0.147136623161
H-0.452596548000
0.652061759532
0.979506709948
Energy = -189.686345910766 電子エネルギー（hartree）
Spin(**2) = 0.000000000000
ZPVE= 0.033269502369
ゼロ点振動エネルギー（hartree）
Normal mode eigenvalues : nmode = 90.013844532 0.017705839 0.041505728 0.043865003 0.063830393
0.075651074 0.114134257 0.376915991 0.486564365

振動固有値 fi
振動数（cm-1）への変換：
sqrt(fi /1822.88853006256)*219474.638170777
78

量子化学的逆合成解析

TSm.log（分解経路の系統探索によるsynthonの予測）

INITIAL STRUCTURE
H
0.299046126297
0.824914186341-1.543088134585
O-0.527191800919
0.602385717426-1.071167510316
O-0.483843412292-1.274397964889
0.264284928724
C-0.391162088155-0.064922267476
0.144548168047
H-0.276089959676
0.619520579434
0.994380478018~~~中略~~~IRC FOLLOWING (FORWARD) STARTING FROM FIRST-ORDER SADDLE~~~中略~~~IRC FOLLOWING ALONG BACKWARD DIRECTION~~~中略~~~•

ForwardとBackwardのうち、どちらを生成物・反応物とするかは任意•

ForwardおよびBackwardそれぞれの最後の構造はEQ、DC、または、??

•

TS_list.logでコネクションがDCまたは??だった場合は、TSm.logのForwardまたはBackwardの最終構造を見て対応する構造を確認するとよい•??：最後のEQ最適化に失敗、到達した構造が虚数振動数を持っていた
9

インプット

Maeda, S.; Ohno, K. Chem. Lett. 2004, 33,
1372.; Maeda, S.; Ohno, K. Chem. Phys.
Lett. 2004, 398, 240.
10TS_list.log# GRRM/B3LYP/6-31G
01
C
0.692268578114-0.859602740672-0.001060332460
H
0.677740993312-1.514459597380
0.876536586179
H
0.678682736478-1.510652355957-0.881491724884
C-0.611168011571-0.040816289021-0.000086983445
O-0.394870440670
1.303201201109-0.000453147261
O-1.727513327852-0.556298092642
0.000681594335
N
1.863759281644
0.033038180758
0.000826841830
H
2.433071741324
0.008847406074-0.836395739236
H
0.603583762900
1.414439955155-0.000747436209
H
2.429316521329
0.010021320926
0.840645157227
Options
グリシンの構造
GauMem=800
GauProc=8FirstOnly 入力構造から始まる経路のみを探索して終了

11# Geometry of TS 2, SYMMETRY = CsC
0.229022877916-0.923253337269
0.358038127892
H
0.726068922113-0.942691597054
1.319554214820
H
0.644845702569-1.554721845183-0.416706366822
C-1.053219478319-0.229836209480
0.173955228531
O-0.513955621118
0.894468104516-0.245975228151
O-2.220201824375-0.590109061205
0.354703370666
N
2.264782055458
0.403351849702-0.207377902944
H
2.785759310501
0.105522928710-1.023821667847
H
1.508553545021
1.051792813467-0.402612865724
H
2.857103270848
0.669565839676
0.570429335491
Energy = -284.231895209385
Spin(**2) = 0.000000000000
ZPVE= 0.073957342609
Normal mode eigenvalues : nmode = 24
-0.004846823 0.000187008 0.000440696 0.001744631 0.003440002
0.005361809 0.010240801 0.012068208 0.013136015 0.015585156
0.030332068 0.033688846 0.036637877 0.039287499 0.059837651
0.082224122 0.106827611 0.112198995 0.114951553 0.391070332
0.419509691 0.455191436 0.507963113 0.513310523
CONNECTION : 0 - DC 分解経路、TS2.logを見てDCを確認

122

EQ0.log

EQ0.log

PROFILE OF SHS-PATH 12

PROFILE OF SHS-PATH 22

Initial geometry (positive direction of mode 18)~~~中略~~~
GENERATION = 1
C
0.704548498814-0.741116935273-0.126321896943
H
0.555038468712-2.319903451614
1.976816850989
H
0.683372436623-1.683165680060-0.658432283213
C-0.578949905598-0.031018435066-0.001789867057
O-0.476352511700
1.359110857350
0.059088142868
O-1.685407307918-0.570704842910-0.013677878776
N
1.897754907198-0.073465480394-0.036504634400
H
2.702162293155-0.467051156845-0.520529374586
H
0.374633193317
1.696818067805-0.277459800688
H
2.129938359518
0.475165331871
0.791523766035
energy : -284.166219569826
NH2CHCOOH + Hに対応するDC
Spin(**2) : 0.000000000000

Initial geometry (positive direction of mode 20)~~~中略~~~
C
2.085568310772-1.555922826638-0.227698296854
H
2.025909252773-2.099175762747
0.735223768196
H
3.042414055749-1.830570201822-0.704432982106
C-1.500160566931
0.453787226214
0.008435038057
O-0.689606968874
1.324781529310-0.089551191140
O-2.445631699592-0.293171875315
0.117873087918
N
2.220059624468-0.023207551327
0.120360416317
H
2.693061080022
0.294589735679-0.786965605219
H
1.316607948607
0.436826833210
0.225132094619
H
2.863884763055
0.271329193564
1.019953946341
energy : -284.203751045137
CH2NH3 + CO2に対応するDC
Spin(**2) : 0.000000000000# STEP 16 E(Harmonic) = 4.157448647915

Old DC was reached DC_list.logには記載されないDC

Minimum search on the final SH was failed DCと判定されていないDC (DownDC)
13

14

Double-end-ADDF (d-ADDF)
Sphere-Expansion-Moded-ADDF-TS/EQ (2PSHS/SCW)

Sphere-Contraction-Mode•d-ADDF-TS (2PSHS): 反応物と生成物が隣接している場
合に、それらの間のTSを一つ求める•

d-ADDF-EQ (SCW):反応物と生成物の間の中間体（EQ）
を求める

反応物/生成物

ADDF経路はTS付近を通過する（球面拡大と同様に）PES上の極小点は、特定の半径の超球面上の極小点

多段階反応経路を求める手順:
多段階反応経路を求める手順

反応物と生成物の間をつなぐ一本の経路のみを迅速に探索

1.

SCWによる中間体の探索

2.

2PSHSによる中間体同士を結ぶTSの探索

15

Ring ⇔ Cage (C10H10)

16

Ring ⇔ Cage (C10H10)
2. 球面縮小モードによるEQ探索

1.反応物と生成物の構造最適化
Top view of the Cage
(Pentaprismane)

17

18

3

インプットRing ⇔ Cage (C10H10)
3. 球面縮小モードによる隣接EQ間のTS探索# SCW/B3LYP/6-31G
01
C
2.445962211022
C
2.313863867720
C
0.785812904391~~~中略~~~
Reactant
C
2.200136081408
C
2.071261719400
C
1.136478821867~~~中略~~~
Options
GauMem=800
GauProc=8••片方の構造（反応物または生成物）-5.078046387022-3.896710330530-3.622434879896

1.291611782326
2.316180910401
2.546590288136-6.095456140104-5.039832830138-4.070037184363

1.697094495718
2.723796656501
2.828097321401

もう片方の構造（生成物または反応物）

得られた中間体がEQ_list.logに表示される
EQ_list.logには見つかったのと逆順に中間体が出てくる

EQ3

EQ2

EQ1

19

インプット

•

4. TSからのIRC計算

片方の構造（反応物または生成物）-5.078046387022-3.896710330530-3.622434879896

1.291611782326
2.316180910401
2.546590288136-5.573029589518-4.121231952680-3.478859068434

1.732444377651
2.114651850808
2.679681180328

20

Ring ⇔ Cage (C10H10)# 2PSHS/B3LYP/6-31G
01
C
2.445962211022
C
2.313863867720
C
0.785812904391~~~中略~~~
Reactant
C
2.071278856174
C
2.104963849879
C
0.764704277745~~~中略~~~
Options
GauMem=800
GauProc=8

EQ0

EQ1

隣接する中間体得られたTSは.log末尾に表示される
21

22

注意点（2）

注意点（1）• 一回のSCWで全ての中間体が得られる訳ではない

1.
2.
3.

EQ0

• どちらを球面の中心とするかによって結果が変わる

フラーレン－リング間にSCW（リングが球面の中心）1で得た中間体間にSCW
1と2で得た中間体間に2PSHS（つながらないペアにはもう一度SCW）
23

最初のSCWでフラーレンを球面の中心にした場合段数が多い場合は両方とも試す方がよい
244Large-ADDF (l-ADDF)

注意点（3）••

反応物・生成物間に多数の経路が在る場合にはその中の最大2通りしか見つからない特に、反応物生成物を結ぶ直線から大きく外れた経路は見つかりにくい（ex. A-B + C + D  B-C-D-A  A-B-C-D）
反応物

いくつか中間体を仮定し
た方がよい

中間体

• Full-ADDF (f-ADDF): 全てのADDを追跡• l-ADDF: ADDの内で大きな方からN番目までを追跡
Our postulate: 大きなADDを示す経路ほどTSが近くに現れるHammond postulate: TSが近いほど、生成物が安定
Bell-Evans-Polanyi principle:
生成物が安定なほどTSが低い

生成物

大きなADDを示す経路ほど、TSおよび生成物が低い
Maeda, S.; Ohno, K. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 4527.

25

l-ADDFの応用例: HCOOH

26

ギ酸分子から探索# GRRM/B3LYP/6-31G

Gaussianのルートセクションにコピーされる部分

01H-0.452596548000
0.034871834140-1.807771705495
O-0.452596548000
0.643013717456-1.034349518878
O-0.452596548000-1.276412777953
0.242743092264
C-0.452596548000-0.053534532177
0.147136623161
H-0.452596548000
0.652061759532
0.979506709948
Options
B3LYP/6-31Gで最適化されたギ酸分子の構造
GauMem=100
GauProc=4
LADD=5 ADDの内で大きな方から5番目までを追跡

f-ADDF: 80,926 gradients and 2,672 Hessian (38 h on 4 CPU-cores)
l-ADDF (N = 5): 7,617 gradients and 314 Hessian (3.7 h on 4 CPU-cores)

27

28

インプット

l-ADDFによる(H2O)8の構造探索# GRRM/RHF/6-31G

水分子単体の構造

Lowest 20 minima at 0 K

Lowest 20 minima at 400 K

29

01
O
-0.000000000000
0.010468354749
0.754819362610 1
H0.000000000000
0.771670165130
1.319188188547 1
H-0.000000000000-0.747077150089
1.324086214974 1
O-0.000000000000
0.010468354749
0.754819362610 2
H0.000000000000
0.771670165130
1.319188188547 2
H-0.000000000000-0.747077150089
1.324086214974 2~~~中略~~~
O-0.000000000000
0.010468354749
0.754819362610 8
H0.000000000000
0.771670165130
1.319188188547 8
H-0.000000000000-0.747077150089
1.324086214974 8
Options
NRUN=24 24個のランダム構造からスタート
LADD=5
EQリストの中で、0~500 Kでの自由エネルギーがNLowest=24
Temperature=500.0 低い方から24番目にまでにADDFを適用
EQOnlyTSは探さない
UpDC=12DownDC=1230

5熱力学シミュレーション

DCの定義
•

結合の有無は以下の式で判断• Superposition Approach例えば) Wales, D. J.; et al. Adv. Chem. Phys. 2000, 115, 1.

0.1×N×(RA + RB)
1.

ADDFによる上り: UpDC = N (10がデフォルト)

2.

IRCによる下り: DownDC = N (8がデフォルト)

•

推奨値

1.

共有結合系: UpDC = 10, DownDC = 8 (デフォルト)

2.

水素結合系: UpDC = 12, DownDC = 123.

分散力系(希ガスクラスター等): UpDC = 15, DownDC = 15

• 温度Tにおける構造iの存在確率

Pi (T ) =

( )
( )
∑
Zi T
X
Z T
k =1 k• 分子: Zi(T)・・・温度Tにおける分配関数(調和近似)• 分母: 得られた全ての構造に関する分配関数の和
熱力学シミュレーションは、GRRMで得た構造データと自作のプログラムを用いて行うことができる
31

32

H+(H2O)8クラスター構造の温度依存性

熱力学解析

Located 168 local minima (MP2/6-311++G(3df,2p)//B3LYP/6-311+G**)

List of Equilibrium Structures

回転# Geometry of EQ 0, SYMMETRY = C1
O
-3.990749673348
0.812671330496
0.759596654549
H-4.623998138945
1.477984504789
0.989567688782
H-4.102553621535-0.016833813104
1.233805951983~~~中略~~~
Energy = -608.028031295279 電子エネルギー
Spin(**2) = 0.000000000000
ZPVE= 0.215589990623
振動
Normal mode eigenvalues : nmode = 66
0.000010181 0.000032843 0.000087596 0.000141739 0.000189141
0.000289300 0.000410092 0.000619427 0.000760112 0.000883149
0.001138962 0.001194830 0.001290467 0.001517249 0.001737303~~~中略~~~•

Population (by the superposition approach) on the basis of harmonic vibrationalfrequencies reproduced three (IR) observations at different temperatures
1.
2.
3.

任意の温度Tにおける分配関数(調和近似・剛体回転子)を計算可能

33

Ru-BINAP触媒による不斉選択メカニズムの解明

JACS 2000, 122, 1398: a mixture of chains and a Zundel single-ring, at ~170 K
Science 2004, 304, 1134: dominated by chains, at >> 170 K
Science 2005, 308, 1765: dominated by a Zundel single-ring, at <<170 K
Luo, Y.; Maeda, S.; Ohno, K. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 10732.

34

インプット
# GRRM/PM6 EmpiricalDispersion=GD3

反応中心以外の90原子01C-0.128588
1.878776
3.239214~~~中略~~~
H
1.027143-4.484840
3.683857
Frozen Atoms
P
1.563807-0.793743-0.751263
P-1.403001-1.238551-0.057742
Ru
0.135998-2.368924-1.238020
H0.578221-3.350460
0.067996Cl-0.285807-1.341860-3.384823
C
1.155131-4.429632-0.860073
O
0.985945-4.096942-2.110175
Options
反応中心をTSの形に固定
GauMem = 400
GauProc = 8
LADD=5
NLowest=5 低エネルギーのコンフォメーションを探索

不斉点が導入される反応ステップに関する遷移状態
遷移状態68個を自動探索し遷移状態 個を自動探索し（右図は安定な5個）、不斉選択メカ
不斉選択メカ
ニズムを解明Maeda, S.; Ohno, K. J. Am. Chem. Soc.
2008, 130, 17228.

35

反応中心

36

6

結合を維持した立体配座解析
ポテンシャル交差空間への応用# GRRM/MP2/6-31G
01
C
C
O
O
H
N
H
H
H
H
O
H
H

0.034470972470
1.555706865360-0.600743418915-0.573553848994-1.600420418543
2.304303043645
1.829960324659
2.155015560040
2.145062241398
1.844720060301-3.043197812453-3.960906464802-2.595617104155-0.133657344559
0.011877768080
1.082520046663-1.239185250132
0.971285233196-1.246590662124
0.649783180579-1.847584189936-1.762423335468
0.563420786877
0.039474619100-0.010294964756-0.833225887510

Options
LADD=5
NLowest=20
Bond Condition
1 2 < 1.83
1 3 < 1.65
1 4 < 1.52
2 6 < 1.76
2 7 < 1.32
2 10 < 1.32
3 5 < 1.21
5 11 < 2.06
6 8 < 1.22
6 9 < 1.22
7 10 < 2.11
8 9 < 2.00
11 12 < 1.16
11 13 < 1.18
12 13 < 1.96
End

-0.008968693366-0.014004503847
0.055174410851-0.058054230964
0.054654487773-0.082467933273-0.865130683854
0.723772682733-0.943908353721
0.890956967281-0.006440464386
0.305977710209-0.038761395432

ポテンシャル交差領域内エネルギー極小点の探索
MSX自動探索アルゴリズム（Seam Model Function法）
1. 近似的なMSX構造を、下記のペナル
ティー関数の極小点として自動探索
2. 手順1で得た近似的なMSX構造を初期構造とするMSX最適化計算を行い、全てのMSX構造を得る

Bond Condition

A penalty function for automated MSX search:) ((Mean potential energy

H2CO (S0, S1, and T1 PESs)
New

New

A penalty function

構造最適化
計算レベルは必ず統一する

0 1 一重項状態
C-0.341655575913-0.061830207285-0.629143745161
O0.051090096597-0.153079538593
0.678261012364
H-0.148111884773
0.634881653256
1.224415641392
H
0.344846324087-0.329784658376-1.435884114596
Options
OptX(Seam) ポテンシャル交差領域内
Second Input
UB3LYP/6-31G
0 3 三重項状態
END
MaxStepSize = 0.1 構造最適化のステップ幅はデフォルトより小さくする
Stable=Opt

New

このオプションがないと、DFTで一重項が常に閉殻で計算されてしまう

Initial search: (4e,3o)-CASSCF/6-31G and (2e,3o)-CASSCF/6-31G(85,000 (4e,3o)-CASSCF gradients and 80,000 (2e,3o)-CASSCF gradients)
Optimization 1: (12e,10o)-CASSCF/aug-cc-pVDZ
Optimization 2: (12e,10o)-CASPT2/aug-cc-pVDZ (shown in parentheses)
39

40

Geometrical Microiteration

MSX構造の近似構造の自動探索# GRRM/UB3LYP/6-31G

モデル関数上で最適化された構造

01（このインプットのGRRMをMINに変えた計算結果）
C-0.341655575913-0.061830207285-0.629143745161
O0.051090096597-0.153079538593
0.678261012364
H-0.148111884773
0.634881653256
1.224415641392
H
0.344846324087-0.329784658376-1.435884114596
Options
ModelF(Seam) モデル関数を用いてMSX近傍にEQを作る
Second Input
UB3LYP/6-31G
03
END
MaxStepSize = 0.1
Stable=Opt

•
•
•

38

MSX構造の最適化

New# MIN/UB3LYP/6-31GNew

2

Maeda, S.; Ohno, K.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 1704.

37

New

)

1
E State1 (Q ) − E State2 (Q )X (Q ) = E State1 (Q ) + E State2 (Q ) +2
αNO

Initial Structure

Initial Structure

Calculate force on all
atoms

Optimize positions of nonreaction center atoms

Determine displacementsof all atoms

Calculate force onreaction center atoms

Converged?

Determine displacementsof reaction center atoms

YES
Exit

LADDやNlowestなどGRRM用のオプションが使用可能
EQOnlyが自動的に適用される得られるEQはMSX構造の近似構造、OptXで再最適化する必要がある

通常の構造最適化アルゴリズム

NO

Converged?
YES
Exit

41

Microiterationを含むアルゴリズム 42

7インプットAn Application to the Si6-Prism# GRRM/ONIOM(B3LYP/6-31G*:UFF)

Real System

Model
SystemReactant
0 kJ/mol

Reactant
0 kJ/mol

New channels open in the real system43

大気化学（多体反応への応用）

反応中心（リンクアトムは反応中心に含める）
01
Si-Si3-0.10182 -1.1881857-0.9102208-1.0465917
H
Si-Si3-0.09963 -1.2116703-0.4296025
1.3210086
H~~~中略~~~
C-C_R--0.09616 2.3999742-0.7349068
2.7547234
L
H-H_--0.08955 5
C-C_R--0.09221 2.3697321
2.7146470-0.8151322
L
H-H_--0.10701 6
External Atoms
C-C_R--0.09800 -4.5129210-2.4126440-3.1593396
L~~~中略~~~
Options
Microiterationで毎ステップ最適化される原子
GauMem=800
GauProc=8FirstOnly
GauInpB
UFF力場計算のためのコネクティ
1
2
1.0 3
1.0 4
1.0 7
1.0
ビティ行列（Gaussianのインプット
2
3
1.0 5
1.0 8
1.0
の末尾にコピーされる）~~~中略~~~
180
END
44

l-ADDFによる反応前錯体# GRRM/M062X/6-31+G*

•
•

02
H
0.279704309-2.419095131
0.087118953 1
O
0.279704309-1.767230166
0.810586808 1
HCOOHO
0.279704309-3.669699011
2.040431695 1
C0.279704309-2.467398098
1.960665441 1
H0.279704309-1.772053247
2.812917361 1
O0.349449893-2.139473528
0.851411182 2
H 2O
H
0.349449893-1.380136528
1.447454182 2H
0.349449893-2.898810528
1.447454182 2O
0.349449893-2.139473528
0.851411182 3OH
H
0.349449893-1.380136528
1.447454182 3
Options
DownDC=12
UpDC=12LADD=3
水クラスターの構造探索のときと似た設定
NLowest=3
NRUN=16
EQOnlyl-ADDFによる反応前錯体の構造探索（cf. 水クラスター）
原子を手でシフトさせて生成物を作りd-ADDFによって経路をつなぐ
Luo, Y.; Maeda, S.; Ohno, K. Chem. Phys. Lett. 2009, 469, 57. 45

46

Ru-BINAP-catalyzed hydrogenation

d-ADDFによって経路をつなぐ

Mechanism by d-ADDF(Only QM-atoms are shown)
ONIOM(B3LYP/6-311++G**:UFF)# 2PSHS/M062X/6-31+G*

l-ADDFで得た構造（下図左）02H-0.462142232965-1.064413231066
0.102466212778
O-1.206875810840-0.667073981701
0.642204190946
O-0.096500753587
1.280103269769
0.399425908015~~~中略~~~
Reactant
H-0.084528637-1.459791639-0.466700719
O-1.206875811-0.667073982
0.642204191 l-ADDFで得た構造から手作業
O-0.096500754
1.280103270
0.399425908 で作成した構造（下図右）~~~中略~~~
Options
GauMem=800
水素原子をシフト
GauProc=8
DownDC=12
UpDC=1247

d-ADDFによるサイクル全体
Ohno, K.; Maeda, S. J. Mol. Catal.
A: Chem. 2010, 324, 133.

48

8