SN2 反応の解析

SN2 反応の解析
1. 臭化メチルの構造の作成
i. ファイルメニューから、
「新規」を選択する。
ii. （[-CH3]ボタンをクリックし、
）炭素原子を右クリックすると、メタンが表示される。
iii. 元素プルダウンメニューから Br (臭素)を選ぶ。
iv. Chng.ボタンをクリックして、水素を臭素に変更する。
2. Z-Matrix の編集
i. MOPAC 計算のキーワードのテキストエリア（1 行目）を
PM3 EF PRECISE
とする。
ii. コメント行（3 行目）にタイトル等を入力する。
iii. ファイルメニューから「名前を付けて保存」を選択し、「CH3Br.dat」の名前で保存する。
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3. 構造最適化計算の実行
i. 計算メニューから、
「(3)MOPAC 2009 start」を選択し、計算を開始する。
ii. 計算が終了すると、計算結果を書き出したファイル「CH3Br.out」が開かれる。
4. NH3 の付加
i.
元素プルダウンメニューから H（水素）を選択する。
ii.
編集メニューから、
「原子追加」を選択する。
iii. 適当な位置をクリックして、水素を追加する。
iv. 部品選択欄で、[-NH2]を選択する。
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v.
[Rep]ボタンをクリックして、NH3 に変更する。
vi. 作成された構造を、
「CH3BrNH3.dat」の名前で保存する。
5. 遷移状態の構造の候補探索－ Minimum Energy Path 計算
i. 6N の行を選択し、参照原子を「1 2 3」から「1 3 2」に変更する。（結合角が 180°になら
ないようにする。
）
ii. 6N の行を選択し、結合距離を「2.2」
、構造最適化フラグを「-1」に設定する。
iii. MOPAC 計算のキーワードのテキストエリアに、
PM3 EF PRECISE POINT=7 STEP=-0.1
と入力する。
iv. ファイルメニューから「名前を付けて保存」を選択し、“CH3BrNH3.dat” の名前で保存
する。
iii. 計算メニューから、
「(3)MOPAC 2009 start」を選択し、計算を開始する。
iv. 計算が終了すると、計算結果を書き出したファイル「CH3BrNH3.out」が開かれる。
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遷移状態の計算
i. [計算]メニューから、[Import] – [IRC, STEP(out)]を選び、ファイル「CH3BrNH3.out」か
ら計算結果を読み込む。
ii. アニメーション・ウィンドウが表示される。
iii. それぞれの距離におけるエネルギー値を確認し、遷移状態に最も近いと思われる行をクリ
ックする。
iv. 構造が Winmostar の Z マトリックスに反映される。
v.
vi.
6N の行を選択し、構造最適化フラグを「1」に戻す。
MOPAC 計算のキーワード欄に、
PM3 TS PRECISE XYZ
と入力する。
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vii.
ファイルメニューから「名前を付けて保存」を選択し、「CH3BrNH3-TS.dat」の名前で
保存する。
viii. 計算メニューから、
「(3)MOPAC 2009 start」を選択し、計算を開始する。
ix. 計算が終了すると、計算結果を書き出したファイル「CH3BrNH3-TS.out」が開かれる。
7 振動解析による遷移状態の確認
i.
MOPAC 計算のキーワード欄に、
PM3 FORCE
と入力する。
ii. ファイルメニューから「名前を付けて保存」を選択し、
「CH3BrNH3-Freq.dat」の名前で保
存する。
iii.
計算メニューから、
「(3)MOPAC 2009 start」を選択し、計算を開始する。
iv. 計算が終了すると、計算結果を書き出したファイル「CH3BrNH3-Freq.out」が開かれる。
iii. [計算]メニューから、[Import] – [FORCE(out)]を選び、ファイル「CH3BrNH3－Freq.out」
から計算結果を読み込む。
iv. IR スぺクトル・ウィンドウが表示される。
v.
得られた基準振動のなかで、ただ一つだけ負の固有値（虚の振動数）を有するものがある
ことを確認する。
8．反応座標の計算
8.1 正方向の IRC に沿った計算
i. キーワード欄に「PM3 IRC=1 PRECISE LARGE=20」と入力する。
ii.
ファイルメニューから「名前を付けて保存」を選択し、
「CH3BrNH3-IRC+.dat」の名前で
保存する。
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iii.
計算メニューから、
「(3)MOPAC 2009 start」を選択し、計算を開始する。
iv. 計算が終了すると、計算結果を書き出したファイル「CH3BrNH3-IRC+.out」が開かれる。
v.
[計算]メニューから、[Import] – [IRC, STEP(out)]を選び、ファイル「CH3BrNH3-IRC+.out」
から計算結果を読み込む。
vi. アニメーション・ウィンドウが表示される。
vii.
「3D」ボタンをクリックすると、3D Viewer の画面が表示され、IRC に沿った構造変化
のアニメーションを表示することができる。
viii. 「Excel」ボタンをクリックする。
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ix. CSV ファイルが出力される。Excel がインストールされている場合は、Excel が起動する。
x.
Excel ファイルとして保存する。
8.2 逆方向の IRC に沿った計算
i. ファイルメニューから「開く」を選択し、ファイルの種類「*.arc」を選択する。
ii. 「CH3BrNH3-TS.arc」をクリックして選択し、[開く]ボタンをクリックする。
iii. キーワード欄に「PM3 IRC=-1 PRECISE LARGE=20」と入力する。
iv. ファイルメニューから「名前を付けて保存」を選択し、「CH3BrNH3-IRC-.dat」の名前で
保存する。
v.
計算メニューから、
「(3)MOPAC 2009 start」を選択し、計算を開始する。
vi. 計算が終了すると、計算結果を書き出したファイル「CH3BrNH3-IRC-.out」が開かれる。
vii. [計算]メニューから、[Import] – [IRC, STEP(out)]を選び、ファイル「CH3BrNH3-IRC-.out」
から計算結果を読み込む。
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viii. アニメーション・ウィンドウが表示される。
ix. 「3D」ボタンをクリックすると、3D Viewer の画面が表示され、IRC に沿った構造変化のア
ニメーションを表示することができる。
x. 「Excel」ボタンをクリックする。
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xi. CSV ファイルが出力される。Excel がインストールされている場合は、Excel が起動する。
xii. 距離の小さい順に行を並べ替える。
xiii. Excel ファイルとして保存する。
8.3 IRC に沿ったエネルギー変化のグラフ
i. 逆方向の IRC 計算で得られた Excel ファイルの J 列の距離の符号を反転させる。
ii. 距離の小さい順に行を並べ替える。
iii. 正方向の IRC 計算で得られた Excel ファイルに挿入する。
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iv. 距離と生成熱の列を選択し、グラフを描く。
（木原
10
寛）

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