Journal of Computer Chemistry, Japan

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.15, 32-40, by J-STAGE]
<Title:> イソシアナートのウレタン化反応過程におけるエネルギー，立体変化および置換基効果の分子シミュレーション
<Author(s):> 染川　賢一, 満塩　勝, 上田　岳彦
<Corresponding author E-Mill:> somekw(at)voice.ocn.ne.jp
<Abstract:> ウレタン樹脂の製造と物性に関する基本的情報である，イソシアナートのウレタン化反応性と触媒作用，生成するカルバミン酸とそのエステルの脱炭酸と安定性 および副生物の挙動について，計算化学を用いて検 討した．その際各節に示す基本的な実験結果につき，反応過程のエネルギーと立体化学変化をMOPAC-PM6 法 でシミュレーションして解析した．置換フェニルイソシアナートとアルコールとのウレタン化反応性が，フロンティア軌道HOMOとLUMOのエネルギーを利 用する置換基分子のMullikenの電気陰性度値((IP + EA)/2)，と大きい相関係数で表されること を示す．そのウレタン化反応は，1：2モル比の6員環錯体を経て，遷移状態の活性化エネルギー(Ea)は4 13 kcal mol^-1 と検証された．メチルアミンとのウレア化は反応性が高いが，それは会合体を形成し易く，Ea が小さいためと判断された．遷移状態構造の結果からは，3分子間の水素結合とその役割が理解される．第3級アミンの触媒作用は，上記1：2 錯体中のプロトンの捕捉促進とNCOへの受け渡しで，Eaを低下させると解析された．イソシアナートと水の反応で生成するカルバミ ン酸の不安定で発泡の事実等に関しては，分解の素過程の Ea が11 kcal mol^-1と低く，ア ミンと CO₂ に分解すると検証された．
<Keywords:> Urethane, Isocyanate, Carbamic acid, PM6, Activation energy, Six-membered 12 complex
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/15/2/15_2015-0073/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.15, 41-47, by J-STAGE]
<Title:> Wang-Landau法を用いたダイノルフィンA (1 17)の膜による α -ヘリックス形成の配座研究
<Author(s):> 中村　秀昭
<Abstract:> ダイノルフィンA (1 17)およびその変異体，R6W-DNYAは，細胞膜に貫入し，溶解および融合を引き起こすことが知られている．ペプチドと膜の相互作用によって，これら のペプチドの α ヘリックスの形成が促進される．膜による α ヘリックス形成を調べるために，Wang-Landau法を用いてエネルギー安定な α ヘリックス配座を系統的に求め，膜の疎水性環境に対応したシクロヘキサン溶媒中でそれらの配座の溶媒和自由エネルギーを評価する．その結果は，膜内にある ダイノルフィンA (1 17)とR6W-DNYAはGly³-Ile⁸とLeu¹²-Gln¹⁷の 2つの領域で α ヘリックスの形成を示唆している．
<Keywords:> Dynorphin-A (1-17), R6W-DNYA, Membrane-promoting α -helix formation, Cyclohexane solvent, Wang-Landau method
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/15/2/15_2016-0007/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.15, 23-31, by J-STAGE]
<Title:> 新設されたMembrane Bioreactorにおける膜抵抗予測手法の開発
<Author(s):> 小俣　真吾, 金子　弘昌, 船津　公人
<Corresponding author E-Mill:> funatsu(at)chemsys.t.u-tokyo.ac.jp
<Abstract:> Membrane bioreactor (MBR)とは微生物による汚濁物質の生分解と膜ろ過による固液分離を組み合わせた技術であり，省スペースで水処理を行えるという利点がある．しか し，MBRが抱える主要な問題の一つとしてファウリングがある．ファウリングとは膜が目詰まりする現象であり，膜の透過性能を低下させて運転コス トを増大させる．そのため膜を薬品によって定期的に洗浄する必要があるが，薬品による洗浄にはコストがかかるため頻繁に洗浄を行うのは望ましくな い．そこで適切な時期に洗浄を行うべくファウリングを予測するモデルの研究が行われている．既往の統計モデルによる予測手法では，MBRが新設直 後で測定データが存在しない場合や予測する期間の運転条件と過去の運転条件が類似していない場合は予測困難である．そこで本研究では，ファウリン グのメカニズムはあらゆるMBRにおいて共通だと考えられることに着目して，あるMBRにおけるファウリングを他のMBRでの測定データを用いた 統計モデルによって予測する手法を提案した．実際のMBRで測定されたデータを用いたケーススタディでは，新設直後のMBRでのファウリング予測 を行う際には，そのMBRでの測定データのみで構築されたモデルよりも，他のMBRでの測定データを合わせて構築したモデルの方が精度良く予測で きることが確認された (Figures 4, 5, Table 2)．
<Keywords:> Membrane bioreactor, Membrane fouling, Prediction, Transmembrane pressure, Resistance, Soft sensor
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/15/2/15_2016-0008/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.15, A15-A29, by J-STAGE]
<Title:> CO₂化学吸収法に対する計算化学研究：エネルギー・環境問題への挑戦
<Author(s):> 寺西　慶, 石川　敦之, 中井　浩巳
<Corresponding author E-Mill:> nakai(at)waseda.jp
<Abstract:> アルカノールアミンによるCO₂の化学吸収法は，発電所などの大規模 CO₂排出源における排出削減措置として現在最も有効な手段の1つと考えられている．現在，主にCO₂回 収過程におけるエネルギーコストの削減を目的として様々な吸収液が開発されており，CO₂吸収液に用いられるアミンの分子 設計が実験・理論の両面から精力的に進められている．本稿では，CO₂とアミンの化学反応の理解・分析において理論計算， 特に量子化学計算および第一原理分子動力学計算がどのように用いられてきたかを解説する．
<Keywords:> CO2emission reduction, Prevention of global warming, Chemical absorption of CO2, Quantum chemistry, ab initio molecular dynamics
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/15/2/15_2016-0010/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.15, A35-A38, by J-STAGE]
<Title:> 電子を描く(6) Z 軸まわりに円筒対称な節面による整理
<Author(s):> 時田　澄男
<Corresponding author E-Mill:> tokita(at)apc.saitama-u.ac.jp
<Abstract:> 水素原子の波動方程式を解いて得られる極座標で表される原子軌道のうち，球殻状の節面を持たない軌道の平方を，ガラスブロック内に実3次元で彫刻した．Z軸 に関して円筒対称な節面の規則的な変化が観察できた．
<Keywords:> electron, visualization, hydrogen atom, atomic orbital, imaginary wave function, real wave function, 1s orbital, 2p orbital, 3d orbital, 4f orbital, 5g orbital, 6h orbital, planar and conical node symmetrical aboutzaxis, isosurface, real 3-dimensional representation of an electron
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/15/2/15_2016-0025/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.15, A30-A34, by J-STAGE]
<Title:> SCCJ Cafe Season 5 生命現象の分子科学 (2)「レーザーラマンスペクトル」
<Author(s):> 高妻　孝光
<Corresponding author E-Mill:> takamitsu.kohzuma.qbs(at)vc.ibaraki.ac.jp
<Abstract:> 20世紀は，トランジスタ，コンピュータ，そしてレーザーが発明された時代でもある．これらの発展とともに，生体分子の新しい分析技術が発展した．本稿で は，20世紀中期以降においてレーザーやコンピュータがもたらしたラマン分光法の発展のアウトラインとタンパク質科学への応用について紹介する．
<Keywords:> Biomolecule, Quantum Beam, Quantum Mechanics, LASER, Raman Spectroscopy
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/15/2/15_2016-0026/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.15, A13-A14, by J-STAGE]
<Title:> データ集約型化学へのパラダイムシフト
<Author(s):> 船津　公人
<Abstract:>
<Keywords:>
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/15/2/15_foreword_15_2/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> イソシアナートのウレタン化反応過程におけるエネルギー，立体変化および置換基効果の分子シミュレーション
<Author(s):> 染川　賢一, 満塩　勝, 上田　岳彦
<Corresponding author E-Mill:> somekw(at)voice.ocn.ne.jp
<Abstract:> ウレタン樹脂の製造と物性に関する基本的情報である，イソシアナートのウレタン化反応性と触媒作用，生成するカルバミン酸とそのエステルの脱炭酸と安定性 および副生物の挙動について，計算化学を用いて検 討した．その際各節に示す基本的な実験結果につき，反応過程のエネルギーと立体化学変化をMOPAC-PM6 法 でシミュレーションして解析した．置換フェニルイソシアナートとアルコールとのウレタン化反応性が，フロンティア軌道HOMOとLUMOのエネルギーを利 用する置換基分子のMullikenの電気陰性度値((IP + EA)/2)，と大きい相関係数で表されること を示す．そのウレタン化反応は，1：2モル比の6員環錯体を経て，遷移状態の活性化エネルギー(Ea)は4 13 kcal mol^-1 と検証された．メチルアミンとのウレア化は反応性が高いが，それは会合体を形成し易く，Ea が小さいためと判断された．遷移状態構造の結果からは，3分子間の水素結合とその役割が理解される．第3級アミンの触媒作用は，上記1：2 錯体中のプロトンの捕捉促進とNCOへの受け渡しで，Eaを低下させると解析された．イソシアナートと水の反応で生成するカルバミ ン酸の不安定で発泡の事実等に関しては，分解の素過程の Ea が11 kcal mol^-1と低く，ア ミンと CO₂ に分解すると検証された．
<Keywords:> Urethane, Isocyanate, Carbamic acid, PM6, Activation energy, Six-membered 12 complex
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2015-0073/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> 新設されたMembrane Bioreactorにおける膜抵抗予測手法の開発
<Author(s):> 小俣　真吾, 金子　弘昌, 船津　公人
<Corresponding author E-Mill:> funatsu(at)chemsys.t.u-tokyo.ac.jp
<Abstract:> Membrane bioreactor (MBR)とは微生物による汚濁物質の生分解と膜ろ過による固液分離を組み合わせた技術であり，省スペースで水処理を行えるという利点がある．しか し，MBRが抱える主要な問題の一つとしてファウリングがある．ファウリングとは膜が目詰まりする現象であり，膜の透過性能を低下させて運転コス トを増大させる．そのため膜を薬品によって定期的に洗浄する必要があるが，薬品による洗浄にはコストがかかるため頻繁に洗浄を行うのは望ましくな い．そこで適切な時期に洗浄を行うべくファウリングを予測するモデルの研究が行われている．既往の統計モデルによる予測手法では，MBRが新設直 後で測定データが存在しない場合や予測する期間の運転条件と過去の運転条件が類似していない場合は予測困難である．そこで本研究では，ファウリン グのメカニズムはあらゆるMBRにおいて共通だと考えられることに着目して，あるMBRにおけるファウリングを他のMBRでの測定データを用いた 統計モデルによって予測する手法を提案した．実際のMBRで測定されたデータを用いたケーススタディでは，新設直後のMBRでのファウリング予測 を行う際には，そのMBRでの測定データのみで構築されたモデルよりも，他のMBRでの測定データを合わせて構築したモデルの方が精度良く予測で きることが確認された (Figures 4, 5, Table 2)．
<Keywords:> Membrane bioreactor, Membrane fouling, Prediction, Transmembrane pressure, Resistance, Soft sensor
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2016-0008/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.15, 13-21, by J-STAGE]
<Title:> Quantitative Evaluation of Dissociation Mechanisms in Phenolphthalein and the Related Compounds
<Author(s):> Toshihiko HANAI
<Corresponding author E-Mill:> thanai(at)kf7.so-net.ne.jp
<Abstract:> Computational chemistry programs were evaluated as aids to teaching qualitative analytical chemistry. Computational chemical calculations can predict absorption spectra, thus enabling the modeling of indicator dissociation mechanisms by different computational chemical programs using a personal computer. An updated MNDO program among 51 programs was found to be the best predictor to explain the dissociation mechanisms of isobenzofuranones and sulfonephthaleins. Unknown dissociation constants were predicted from atomic partial charges instead of Hammett’s constants.
<Keywords:> Quantitative analysis of dissociation mechanisms, Isobenzofuranone, Sulfonephthalein, Computational chemistry
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/15/1/15_2015-0055/_article/-char/ja/