MoleditPy PySCF Calculator Plugin Tutorial

目的

アセトン分子表面の電荷分布（静電ポテンシャル）をマッピングし、カルボニル基の極性と反応サイトを特定します。

操作手順

Step 1: 分子モデルの構築と計算実行

1. アセトンの描画:
   • 描画ツールを選択し、炭素鎖を3つ描きます（C-C-C）。
   • 中央の炭素からドラッグして酸素原子を追加します。
   • 二重結合にする: 「二重結合」ツールを選択するか、C-O結合の上で '2' キーを押して C=O カルボニル基を作成します。
   • 構造が アセトン (CH₃COCH₃) であることを確認します。
2. 計算のセットアップ:
   • "Convert 2D to 3D" ボタンをクリックして変換します。
   • Extensions > PySCF Calculator を開きます。
   • Calculation タブで、Job Type を Geometry Optimization に設定します。（正確なESPマップを得るには構造最適化が推奨されます）
   • Method は RKS / Functional b3lyp / Basis sto-3g に設定します。
   • Run Calculation をクリックします。

Step 2: ESPデータの生成

構造最適化計算の完了を待ちます。

1. 解析項目の選択:
   • Post-Calculation Analysis セクションのリストを確認します。
   • ESP (Electrostatic Potential + Density) という項目にチェックを入れます。
2. マップの生成:
   • Generate & Visualize Selected ボタンをクリックします。
   • 注: 電子密度グリッドの計算と、その等値面へのポテンシャルマッピングを行うため、軌道生成よりも少し計算時間がかかります。

Step 3: 電荷分布の可視化

生成が完了すると、ESPマップが自動的に表示されます。表示されない場合は Visualization Files から選択してください。

1. 表示の調整:
   • Visualization Controls パネルを使用します。
   • Isovalue スライダーを調整して、密度の等値面レベルを変更します（通常 0.002 - 0.02 a.u. 付近）。
   • Opacity (不透明度) スライダーを下げて（例: 0.6）、内部の分子骨格が見えるようにします。
2. マップの解釈:
   • 赤色の領域: 負のポテンシャル（電子密度が高い）を示します。酸素原子（ローンペア）周辺に集中しているはずです。
   • 青色の領域: 正のポテンシャル（電子密度が低い）を示します。水素原子周辺に見られます。
   • これによりカルボニル基の分極が確認でき、求電子剤は酸素を、求核剤はカルボニル炭素を攻撃しやすいことが予測できます。
   • 注: 静電ポテンシャルの単位は Hartree です。
   

補足事項

• 基底関数: 本チュートリアルでは速度優先で STO-3G を使用しています。
• トラブルシューティング: 操作を誤った場合は、無理に修正せず File > New で最初からやり直すことを推奨します。