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ParaSurf

半経験的分子軌道計算プログラムの出力から分子表面・局所特性・記述子の計算を行うソフトウェア

ParaSurf

製品概要

ParaSurfは、EMPIRE、VAMPやパブリックドメイン版MOPAC等の半経験的分子軌道計算プログラムのアウトプットを用いて、分子表面の構築や分子記述子の計算を行うプログラムです。分子表面の構築にはshrink-wrap surfaceあるいはmarching-cube surfaceのアルゴリズム手法が用いられ、前者は球面調和関数に適合させることができます。

分子表面の各点において4つの局所プロパティ(静電子ポテンシャル、局所イオン化エネルギー、局所電子親和性、局所分極)を計算することができ、また、81種の分子記述子を計算することが可能です。これらの記述子は、定量的構造物性相関(QSPR)モデルなどに利用することができます。

ParaSurfは、溶媒和の局所的なエンタルピーや自由エネルギーを求め、分子表面全体にわたってそれらを積分することもできます。応用例としては、表面積分モデル(SIM)ファイルを読み込み、水和のエンタルピーや自由エネルギー、n-オクタノールやクロロホルムでの溶解の自由エネルギーなどの特性を計算することができます。

開発元： CEPOS INSILICO GmbH

【関連製品】

Cepos Suite

EMPIRE(+EH5cube)+ParaSurf+CImatchのセット商品

EMPIRE

大規模な系に適用可能な並列半経験的分子軌道法ソフトウェア

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CImatch

等電子密度面や局所特性に基づいて分子の重ね合わせ計算を行うソフトウェア

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CADDLE

高品質3D表示が可能なWebベースの分子モデリングシステム(EMPIREシングルノードバージョンを含む)

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SAR-caddle

エクセルファイルを入力データとして使用可能なQSAR/QSPRモデルの構築と適用のためのWebベースソフトウェア

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主要な機能

分子表面生成
等電子密度面

分子周囲の電子密度が一定の値をもつ表面として定義。通常、ファンデルワールス表面(shape)を近似する値が選択されます。

溶媒排除表面

2つの手法によって生成することが可能。

Shrink-wrap surfaceアルゴリズム

分子の外側にある1点を分子重心方向のベクトルに沿って内側に移動し、最初の分子表面との交差となる等密度面に値を決定することで分子面を近似する手法。球面調和関数に適合させることが可能(fit=sphhオプション)。分子重心の決定方法には、質量中心、分子をU字型やL字型と仮定した分子主慣性モーメントによる方法、分子内で最大数の原子を含む平面と2番目に多い平面のヒンジ部分へ設定する方法の3パターンがある。

Marching-cube surfaceアルゴリズム

分子の内外に3Dグリッド状に単位立方体を配置し、立方体の8つの頂点が分子の内部の位置にあるかどうか電子密度の値から判定し、パターン化された方法でその立方体の中に多面体を生成し、表面点を予め設定された電子密度の値に補正する手法。球面調和関数に適合させることができないが、等密度平面に近い表面を得ることができ、特性や記述子の値に一貫性があるため、QSPRや表面積分モデルのための純粋な数値面として使用されます。

局所特性

ParaSurfで計算される局所プロパティは分子内部の相互作用に関連付けされ、分子の周囲空間で異なる値を持ち、分子表面上で分散した値を持つ。最も重要な局所特性はクーロン相互作用を司る静電ポテンシャル(MEP)であるが、MEPは分子内部の相互作用エネルギーの一部しか記述しておらず、別の局所特性も重要である。

静電ポテンシャル(Molecular electrostatic potential)

分子の位置rで単一の正電荷が持つ相互作用エネルギーによって定義される。多極子モデルを用いる方法、自然原子軌道/PC (NAO-PC)モデルを用いる方法の2つがある。

局所イオン化エネルギー (local ionization energy)

分子近傍の点における各MO(分子軌道)に対する電子密度、固有値から、クープマンの定理によって計算されるイオン化ポテンシャル。電子受容体(ルイスの定義による酸)と相互作用する分子の傾向を表す。

局所電子親和性 (local electron affinity)

ParaSurf10に導入された強度フィルタリング技術により計算される、偏光d関数を使ったハミルトニアン(AM1*やMNDO/d)に対する電子親和性。電子供与体（ルイスの定義による塩基）との相互作用する局所的なイオン化エネルギーに相当する。

局所分極 (local polarizability)

分子近傍の点において、原子軌道に電子を1つだけ占有したと仮定した場合の電子密度、コールソン占有率、原子軌道に起因する等方性分極率を用いて定義される。関わる原子軌道の密度によって寄与分が加重される。

局所硬度 (local hardness)

( 局所イオン化エネルギー – 局所電子親和性 ) / 2

局所電気陰性度 (local electronegativity)

( 局所イオン化エネルギー + 局所電子親和性 ) / 2

81種の分子記述子を計算可能

一覧リストは技術情報に記載

局所特性分布のシャノン情報エントロピー解析
「内部」シャノン情報エントロピー (i)

表面上の局所特性を参照し、個別分子に対応

「外部」シャノン情報エントロピー (e) (binnerモジュール)

事前に計算された背景統計量を参照し、関連付けや総量に対応

分子表面自己相関

全ての表面点のQSARプロパティを組み合わせた2分子についての7つの自己相関関数

形状/静電ポテンシャル/++静電ポテンシャル/–静電ポテンシャル/+-静電ポテンシャル/局所イオン化エネルギー/局所電子親和性/局所電子的偏光性

対応ファイル形式
入力
EMPIRE形式ファイル (.h5/.vwf/<Hamiltonian>.par)
EMPIRE/VAMP/MOPAC (.sdf)
グリッド情報 (.dat)
表面積分モデル (.sim)
出力
標準出力 (.out)
EMPIRE計算結果の処理のためのバイナリ波動関数ファイル (.vwf)
特性や記述子を含む標準構造データ (.sdf)
表面情報に関するParaSurf独自形式ファイル (.psf)
球面調和級数に適合する形式 (.asd)
局所的な疎水性モデルのデバッグ情報 (.vmp)

 

技術情報

 

バージョン情報

  • バージョン20 (2020年9月リリース)
    • アルゴリズムとパフォーマンスの向上に加え、従来のVWFやSDFファイルだけでなくEMPIRE20からHDF5形式で出力されたファイルの入力に対応しました。入力ファイル内の異種リストを処理できるようになりました。
  • バージョン19_A2 (2020年5月リリース)
    • SDF入力で従来のVhamil.parファイルではなくEMPIRE形式の<Hamiltonian>.parファイルを使用できるようになりました。
  • バージョン19 (2019年9月リリース)
    • パフォーマンスの向上に加え、CImatch でParaSurf フラグメントを用いて出力されたファイルを使用できるようになりました。
  • バージョン12 (2012年9月リリース)
    • アカデミックユーザ向けに無償で提供されているバージョンです。EMPIREやCepos Mopac6と組み合わせて使用できます。

 

動作環境

  • バージョン20 (2020年9月リリース)
    • 64-bit Windows / 64-bit Linux

 

ライセンス形態

  • ユーザ種別
    • 一般用
    • アカデミック (※サポートは含まれておりません)
  • 注意事項
    • ※ご所属一括での契約となるSiteライセンスです。
    • ※年間契約となり毎年更新が必要です。
  • 評価ライセンス
  • 注意事項
    • ※個人のご利用に制限されるSingle-Seatライセンスです。
    • ※年間契約となり毎年更新が必要です。
    • ※MAC IDとホストネームあるいはIPアドレスの登録が必要です。
  • 使用許諾条件について
    • ライセンスの詳細につきましては、使用許諾条件をご確認ください。

 

価格情報

ParaSurfのライセンス価格は、一般用とアカデミック用で異なります。ユーザライセンス形態と価格については、お問い合わせフォームからお問い合わせいただくか、弊社営業までお問い合わせください。

 

商品名 価格
ParaSurf20 Site お問い合わせください
Cepos Suite(*) シングルノード Site お問い合わせください
Cepos Suite(*) シングルノード&マルチノード Site お問い合わせください
ParaSurf20 Site 教育用 お問い合わせください
Cepos Suite(*) シングルノード Site 教育用 お問い合わせください
Cepos Suite(*) シングルノード&マルチノード Site 教育用 お問い合わせください

 

※全てのライセンスは毎年更新が必要です。

(*) Cepos SuiteはEMPIRE(+EH5cube)+ParaSurf+CImatchのセット商品です。

公開日:2020/11/10
最終更新日:2021/03/04