[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

iPadで計算化学にチャレンジ:iSpartan

[スポンサーリンク]

 

 

計算化学という分野は、主にPC等の計算機によって分子の構造やその性質、変化等をシミュレーションする、という研究を行なっています。

昔は、計算用のPCも計算用のソフトも非常に高価であったため、専門の研究者がいなければ大学などでも購入しない、というのが一般的でした。しかし、最近では通常のPC程度でも、高分子でなければ比較的信頼性の高い様々なデータを計算によって求めることが出来るようになりました。

ごく最近、さらにその計算化学を手元のタブレットでできちゃう!?という驚愕アプリが登場しました。

それが、iSpartanです。

iSpartanってどんなアプリ?

化学研究者によく使われている分子モデリングソフトウェアspartanの機能を一部アプリに移植したものと考えればよいでしょう。

iSpartanでは、自分で分子構造を作図し、この二次元のスケッチを三次元構造に変換します。その後、配座解析を実施でき、それぞれの状態での構造情報を計測できます。そこから、web上のデータをダウンロードし、NMRとIRのスペクトル、分子軌道、静電ポテンシャルマップ、および原子および分子の各種プロパティ情報にアクセスすることができます。

 

iSpartanのつかいかた

まずは、iSpartan Appを起動すると、こんな感じ。

IMG_0088.PNG

図:iSpartanを起動!

インストールて初めて起動したときは左上に構造作図用のメニューがありますが、移動することもできます。

試しにエタノールを描いてみると…

iSpartan-Ethanol作成.png

図:エタノールを書いてみました

10秒くらいですぐにできました。

Cのボタンをタップしてから、白いキャンバス上に線をちょっとひっぱるとすぐにCH3-CH3ができるので、片方のCからOをちょっと引っ張るだけでできます。

ここまでできたら、下のバーのなかの3Dボタンをタッチすると、そこからMM法で計算がスタート!

 

iSpartan-Ethanol3D

図:計算後すぐに3次元構造が表示される

 

上図のようにすぐに3次元構造が表示され、くるくる回転させたりして楽しめます。

画面上にいくつかボタンがあります。左側のグループは、左より3D構造表示、配座解析の結果の表示、データベースの検索ボタンとなっています。右側のボタンのグループは、左側から分子軌道、静電ポテンシャル、分子情報、IR、1H-NMR、13C-NMRが表示されるボタンになっていますが、分子情報以外はデータベースからデータを落としてこないとみられませんので、はじめはボタン表示が薄くなっています。

 

 分子を解析してみる

 

とりあえず、配座解析できたのかみると

iSpartan-Ethanol-ConformationalAnalysis

図:エタノールの配座

ちゃんと、-OHが回転する2パターンの配座が解析できていました。

ここから、データを検索させてみます。

iSPartan-Ethanol-Cloud

図:データを検索

すると、物質名が画面下の白いバーに表示され、右上のボタン表示が濃くなり、有効になったことを示しています。

本当にNMRとか見られるのか…と思い、まずはNMRを見てみることに。

 

iSPartan-Ethanol-1HNMR

図:NMR(1H)を表示させてみる

ちゃんと1H-NMRが表示されるだけでなく、ピークを選択することで、水素の帰属までできています。

ちなみに、一応13C-NMRも見てみると…

iSPartan-Ethanol-13CNMR

図:13C-NMRもバッチリ見れます

こちらもバッチリ。

他も、きっちり確認してみるといろいろとみれることがわかりました。例えば、軌道を表示してからHOMOを選択してみました。

iSpartan-Ethanol-HOMO

図:エタノールのHOMO

静電ポテンシャルはいかが?でました。

iSPartan-Ethanol-EPED

図:エタノールの静電ポテンシャル

 

続いて、IRスペクトル。iPadでは動画が撮影できないので伝えられませんが、ピークを選択すると分子が振動してなかなか面白いです。

 

iSPartan-Ethanol-IR

図:IRスペクトル。ピークを選択するとその部分が振動します

分子情報はこんな感じで、分子内の原子間距離なども詳細に表示されています。

iSPartan-Ethanol-info

 

ちなみに、どこのページでもキャンバス上の右上のボタンを押すことで、データの保存や送信ができるというすぐれもの。

iSpartan-dataout

図:表示された分子を様々な方法でアウトプット

もうちょっと触ってみます

じゃあ、次にリモネンでも作ってみようかな、と思った私ですが…

iSpartan-Limonen-int

図:リモネンを書いています。

 

途中まで構造を覚えていたのに、最後肝心なところを忘れてしまった… なんてこと、ありますよね?

そんなときのための、?ボタン!

これを使って…

iSpartan-Limonen-QConf

図:わからないところを?にしてみると

 

こんな感じに構造を作ります。ここから、画面下のボタン左から3つ目のSearchをタップ! すると…

 

iSPartan-Limonen-Search

図:リモネンがでた!

不明な部分に色々な置換基を含む化合物の一覧が表示され、その中にちゃんと目的のLimoneneが!いやー、忘れっぽい私には大助かりの機能ですね。

ここまでできて、お値段たったの1700円!! 今後リリースされるiSpartan Server(win/mac)によって、自分でデータを計算し、cloud上のデータを増やすこともできるようです。

 

複雑な分子も問題なし

ちなみに、もう少し複雑な分子ストリキニーネも作ってみました。構造も数分でささっと。

 

iSpartan-Strychnine

図:ストリキニーネを書いてみました

さすがに、3Dモデル表示には10秒くらいかかりました。

 

iSpartan-Strychnine-3D

図:分子モデルを表示

配座解析には、1分半ほど。

iSpartan-Strychnine-ConformationAnalysis

図:計算後

ストリキニーネのデータがクラウド上になかったのが残念!ですが、分子情報の一部はちゃんと表示できました。

 

iSpartan-Strychnine-info

 

というわけで教育的にも使えそうな予感満載のiSpartan。購入は、こちらから。

iSpartanIconiSpartan Apps

Avatar photo

chemaholic

投稿者の記事一覧

修士(化学教育)取得後、公立高校に勤務している高校教師です。わかりやすく!をモットーに、身近なところに潜むトピックに迫りたいと思っています。

関連記事

  1. アルケニルアミドに2つアリールを入れる
  2. 日本化学会がプロモーションムービーをつくった:ATP交流会で初公…
  3. 機能性ナノマテリアル シクロデキストリンの科学ーChemical…
  4. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり ⑦:「はん蔵…
  5. カメレオン変色のひみつ 最新の研究より
  6. レジオネラ菌のはなし ~水回りにはご注意を~
  7. 太陽光変換効率10%での人工光合成を達成
  8. 世界最高速度でCO₂からマルチカーボン化合物を合成~電気エネルギ…

注目情報

ピックアップ記事

  1. 分子間および分子内ラジカル反応を活用したタキソールの全合成
  2. 【Spiber】タンパク質 素材化への挑戦
  3. IRの基礎知識
  4. カリコ― カタリン Karikó Katalin
  5. 夢・化学-21 化学への招待
  6. 化学エンターテイメント小説第3弾!『ラブ・リプレイ』
  7. 有機合成化学協会誌2018年9月号:キラルバナジウム触媒・ナフタレン多量体・バイオインスパイアード物質変換・エラジタンニン・モルヒナン骨格・ドナー・アクセプター置換シクロプロパン・フッ素化多環式芳香族炭化水素
  8. (-)-MTPA-Cl
  9. Reaxys PhD Prize 2016ファイナリスト発表!
  10. だれが原子を見たか【夏休み企画: 理系学生の読書感想文】

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2013年4月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930  

注目情報

最新記事

先端の質量分析:GC-MSおよびLC-MSデータ処理における機械学習の応用

キャラクタライゼーションの機械学習応用は、マテリアルズ・インフォマティクス(MI)およびラボオートメ…

原子半径・電気陰性度・中間体の安定性に起因する課題を打破〜担持Niナノ粒子触媒の協奏的触媒作用〜

第648回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院工学系研究科(山口研究室)博士課程後期2年の松山…

リビングラジカル重合ガイドブック -材料設計のための反応制御-

概要高機能高分子材料の合成法として必須となったリビングラジカル重合を、ラジカル重合の基礎から、各…

高硬度なのに高速に生分解する超分子バイオプラスチックのはなし

Tshozoです。これまでプラスチックの選別の話やマイクロプラスチックの話、およびナノプラスチッ…

新発想の分子モーター ―分子機械の新たなパラダイム―

第646回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院理学研究院化学部門 有機反応論研究室 助教の …

大人気の超純水製造装置を組み立ててみた

化学・生物系の研究室に欠かせない超純水装置。その中でも最も知名度が高いのは、やはりメルクの Mill…

Carl Boschの人生 その11

Tshozoです。間が空きましたが前回の続きです。時系列が前後しますが窒素固定の開発を始めたころ、B…

PythonとChatGPTを活用するスペクトル解析実践ガイド

概要ケモメトリクスと機械学習によるスペクトル解析を、Pythonの使い方と数学の基礎から実践…

一塩基違いの DNA の迅速な単離: 対照実験がどのように Nature への出版につながったか

第645回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院工学系研究科相田研究室の龚浩 (Gong Hao…

アキラル色素分子にキラル光学特性を付与するミセルを開発

第644回のスポットライトリサーチは、東京科学大学 総合研究院 応用化学系 化学生命科学研究所 吉沢…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー