チュートリアル

Gaussian
溶媒効果
V11.3.3
2023年1月17日

株式会社クロスアビリティ

Copyright 2008-2023 X-Ability Co., Ltd.

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本書について•本書はWinmostar V11の使用例を示すチュートリアルです。

•初めてWinmostar V11をお使いになる方はビギナーズマニュアルを参照してください。

•各機能の詳細を調べたい方はユーザマニュアルを参照してください。

•

本書の内容の実習を希望される方は、講習会を受講ください。
– Winmostar導入講習会：基礎編チュートリアルの操作方法のみ紹介します。

– Winmostar基礎講習会：理論的な背景、結果の解釈の解説、基礎編チュートリアルの操作方法、基礎編以外のチュートリアルの一部の操作方法を紹介します。
– 個別講習会：ご希望に応じて講習内容を自由にカスタマイズして頂けます。
•

本書の内容通りに操作が進まない場合は、まずよくある質問を参照してください。

•よくある質問で解決しない場合は、情報の蓄積・管理のため、お問合せフォームに、不具合の再現方法とその時に生成されたファイルを添付しご連絡ください。

•

本書の著作権は株式会社クロスアビリティが有します。株式会社クロスアビリティの許諾な
く、いかなる形態での内容のコピー、複製を禁じます。
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概要
PCM法を用いて水溶液中のアセトン分子の構造最適化とIR計算をB3LYP/6-31G*レベルで計算します。PCM(polarizable continuum model、分極連続体モデル)法では、溶媒の誘電率を持った連続誘電体を溶質分子の周りに置き、近似的に溶媒効果を取り込みます。

比較のために、真空中で同様に構造最適化と振動計算をB3LYP/6-31G*レベルで計算し、親水基のC=O部分の伸縮振動、疎水基のC-H部分の変角運動がどのように変化するかを確認します。

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Winmostar V11の動作モード
V11にはプロジェクトモードとファイルモードの2つの動作モードが用意されています。
本書ではプロジェクトモードでの操作方法を解説します。
ファイルモードの操作方法はV10のGaussianチュートリアルを参照してください。

プロジェクトモード V11新機能
ユーザは個々のファイルを意識することなくジョブを管理できます。
基本的にこのモードを推奨します。
ファイルモード
ユーザは個々のファイルを明示的に作成、管理します。操作方法はV10以前と一緒です。
継続ジョブを作成するときに、ファイルモードまたはV10以前では都度継続元ジョブの最終構造を表示する必要がありますが、プロジェクトモードでは自動で最終構造が引き継がれます。
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I. 系のモデリング1. Winmostarを起動し、新規プロジェクト（3次元構造を入力）をクリックします。（すでに起動している場合はファイル｜新規プロジェクトをクリックします。）
2. プロジェクト名に「acetone」と入力し保存をクリックします。

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I. 系のモデリング1. フラグメントを選択が-CH3の状態で、その右にあるReplaceボタンを1回クリックし、メタンを作成します。
2. フラグメントを選択から-CHOを選択し、Replaceボタンを1回クリックし、アセトアルデヒドを作成します。
3. フラグメントを選択から-CH3を選択し、Replaceボタンを1回クリックし、アセトンを作成します。

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II. 計算の実行
1. ソルバを選択メニューでGaussianを選択して、ワークフロー設定ボタンをクリックします。
2. Presetを「Optimize+IR」に変更します。
3. # of jobsの右隣の+ボタンをクリックして、2nd jobを追加します。

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II. 計算の実行
1. 2nd jobのSame conditions as previous jobのチェックを外します。
2. 2nd jobのSolventを「Water(PCM)」に変更して、OKボタンをクリックします。1st jobは真空中、2nd jobは水溶液中の計算になります。
3. ジョブの設定ウィンドウで実行ボタンをクリックします。

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III.結果解析
1. 計算が終了してwork1_GAU_OPT-IR及びwork2_GAU_OPT-IRの作業フォルダの状態がENDに変化した後、作業フォルダのwork1_GAU_OPT-IRをクリックし、アクションのIR/Ramanをクリックすると、真空中のIRスペクトルウィンドウが現れます。

2. 作業フォルダのwork2_GAU_OPT-IRをクリックし、アクションのIR/Ramanをクリック
すると、水溶液中のIRスペクトルウィドウが現れます。

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III.結果解析
C=O伸縮振動を確認します。
1. 真空中のwork1_GAU_OPT-IRのIR Spectrumウィンドウの18 番 目 1824cm-1 を ク リ ッ
ク し 、Animationボタンをクリックします。
2. PCM 法 に よ る 水 溶 液 中 で の work2_GAU_OPT-IR の IR Spectrum ウ ィ ン ド ウ の 18 番 目1791cm-1をクリックし、Animationボタンをクリックします。
3. 新たに表れたViewer双方で、選択したモードが親水基のC=O部分の伸縮振動であり、真空中と水溶液中で33cm-1の差があることを確認します。

真空中

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水溶液中

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III.結果解析
C-H変角振動を確認します。
1. 真空中のwork1_GAU_OPT-IRのIR Spectrumウィンドウの12番目 1411cm-1もしくは13番目 1413cm-1を ク リ ッ ク し 、Animationボタンをクリックします。
2. PCM 法 に よ る 水 溶 液 中 で の work2_GAU_OPT-IR の IR Spectrum ウ ィ ン ド ウ の 12 番 目
1408cm-1もしくは13番目 1411cm-1をクリックし、Animationボタンをクリックします。
3. 新たに表れたViewer双方で、選択したモードが疎水基のC-H部分の変角振動であり、 C=O伸縮振動とは異なり真空中と水溶液中で5cm-1以下の差しかないことを確認します。

真空中

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水溶液中

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補足 リストにない溶媒の指定方法1
Gaussian Workflow SetupウィンドウのDetailsボタンをクリックして現れるGaussian
Keyword SetupウィンドウのScrf欄に、scrf=(方法,solvent=溶媒名) を入力します。
例：PCM法の1-butanolの場合
scrf=(pcm,solvent=1-butanol)
を入力します。
https://gaussian.com/scrf/のSolventsタブをクリックする(表示が無い場合はまずMoreをクリック)と、Gaussian16で物質名で使用できる溶媒一覧が表示されます。

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補足 リストにない溶媒の指定方法2
https://gaussian.com/scrf/のSolvents一覧に計算したい溶媒が無い場合、PCM法では溶媒の比誘電率と分子半径を入力します。
Gaussian Keyword SetupウィンドウのScrf欄に、scrf=(方法,solvent=generic,read)を入力します。PCM法の場合、さらにSubsection欄に溶媒の比誘電率と分子半径を記入します。
例：PCM法のn-decane(比誘電率：1.9853(化学便覧より)、半径：3.40Å(B3LYP/6-31G*最適化構造でツール|分子表面積、体積から算出))の場合は次のように入力します。
Scrf欄に、scrf=(pcm,solvent=generic)Subsection欄に、Eps=1.9853 Rsolv=3.40
さらに元素ごとに基底関数・ECPも指定する場合は、Subsection欄にまず基底関数・ECPを記入(元素ごとの基底関数・ECP指定チュートリアル参照)して、一行空けて溶媒の比誘電率と分子半径を記入します。

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最後に•

各機能の詳細を調べたい方はユーザマニュアルを参照してください。

ユーザマニュアル

Winmostar 講習会の風景•

本書の内容の 実習を希望され る方は 、Winmostar導入 講習 会 、Winmostar 基礎講習会、または個別講習会の受講をご検討ください。（詳細はP.2）•

本書の内容通りに操作が進まない場合は、まずよくある質問を参照してください。

•

よくある質問で解決しない場合は、情報の蓄積・管理のため、お問合せフォームに、不具合の再現方法とその時に生成されたファイルを添付しご連絡ください。
以上
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