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第2回Matlantis User Conference_20230421_畠山歓先生
- 2. 経歴
• 早稲田
• 高校~大学院(博士) +教員5年
• 東工大
• 2023年4月~
• 助教
• 専門
• 高分子化学: 合成、計測、デバイス化など
• データ科学: マテリアルズ・インフォマティクス
2
- 21. 説明変数2/3
RDKitで計算した分子記述子105種(意味が比較的明瞭なもの)
MolWt, HeavyAtomMolWt, ExactMolWt, NumValenceElectrons, NumRadicalElectrons,
MaxPartialCharge, MinPartialCharge, MaxAbsPartialCharge, MinAbsPartialCharge, TPSA,
FractionCSP3, HeavyAtomCount, NHOHCount, NOCount, NumAliphaticCarbocycles,
NumAliphaticHeterocycles, NumAliphaticRings, NumAromaticCarbocycles, NumAromaticHeterocycles,
NumAromaticRings, NumHAcceptors, NumHDonors, NumHeteroatoms, NumRotatableBonds,
NumSaturatedCarbocycles, NumSaturatedHeterocycles, NumSaturatedRings, RingCount, MolLogP,
MolMR, fr_Al_COO, fr_Al_OH, fr_Al_OH_noTert, fr_ArN, fr_Ar_COO, fr_Ar_N, fr_Ar_NH, fr_Ar_OH,
fr_COO, fr_COO2, fr_C_O, fr_C_O_noCOO, fr_C_S, fr_HOCCN, fr_Imine, fr_NH0, fr_NH1, fr_NH2,
fr_N_O, fr_Ndealkylation1, fr_Ndealkylation2, fr_Nhpyrrole, fr_SH, fr_aldehyde, fr_alkyl_carbamate,
fr_alkyl_halide, fr_allylic_oxid, fr_amide, fr_amidine, fr_aniline, fr_aryl_methyl, fr_azide, fr_azo,
fr_barbitur, fr_benzene, fr_benzodiazepine, fr_bicyclic, fr_diazo, fr_dihydropyridine, fr_epoxide,
fr_ester, fr_ether, fr_furan, fr_guanido, fr_halogen, fr_hdrzine, fr_hdrzone, fr_imidazole, fr_imide,
fr_isocyan, fr_isothiocyan, fr_ketone, fr_ketone_Topliss, fr_lactam, fr_lactone, fr_methoxy,
fr_morpholine, fr_nitrile, fr_nitro, fr_nitro_arom, fr_nitro_arom_nonortho, fr_nitroso, fr_oxazole,
fr_oxime, fr_para_hydroxylation, fr_phenol, fr_phenol_noOrthoHbond, fr_phos_acid, fr_phos_ester,
fr_piperdine, fr_piperzine, fr_priamide, fr_prisulfonamd, fr_pyridine, fr_quatN, fr_sulfide, fr_sulfonamd,
fr_sulfone, fr_term_acetylene, fr_tetrazole, fr_thiazole, fr_thiocyan, fr_thiophene, fr_unbrch_alkane,
fr_urea,
21
- 22. 説明変数3/3
Group Contribution法で推定した分子物性
※ 一種の機械学習。分子構造をもとに物性を線形モデルで予測。既存
の学習モデルを使用
ACS Omega 2017, 2, 12, 8682–8688
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsomega.7b01464
BoilingPoint, MeltingPoint, CriticalTemp, CriticalPress, CriticalVolume,
EnthalpyForm, GibbsEnergy, HeatCapacity, EnthalpyVap, EnthalpyFus,
LiquidVisco, CrystalSolub_1, CrystalSolub_2, AmorphSolub_1,
AmorphSolub_2,
22
- 25. 分子体積𝑉の計算
• Matlantis (v. 3.0.0)を使用
• セル内に分子のユニット構造を充填
• 周期的境界条件
• 20分子
• ランダムに配置
• 分子構造の最適化
• 分子内の応力を下げるように構造変形
• ソルバー: LBFGSLineSearch
• 0 Kに急速冷凍するイメージ
• (構造ではなく)密度が収束したら計算終了
25
- 28. • PMMA
• 実測密度 1.18 g/cm3
• セル内の分子数を変えながら密度計算 (N =10)
セルサイズの最適化1
28
- 29. • PPO
• 実測密度 1.21―1.36 g/cm3
• セル内の分子数を変えながら密度計算 (N =10)
セルサイズの最適化2
29
- 35. 密度の回帰式
35
係数 備考
RDKit density 0.119867 RDKitの密度
Matlantis density 0.090046 Matlantisの密度
JR_CriticalPress 0.018928 推定される臨界密度
rdkit_fr_NH0 0.007591 NHの数
rdkit_fr_alkyl_halide 0.004204 アルキルハライドの数
JR_AmorphSolub_1 0.002374 推定される溶解度
rdkit_fr_nitrile 0.000203 ニトリルの数
- 36. 分極率の回帰式
36
係数
rdkit_MolMR 7.891426
vol 6.267404
alpha_0.0 5.371888
rdkit_ExactMolWt 3.58794
rdkit_MolWt 3.571914
rdkit_HeavyAtomMolWt 3.062773
rdkit_fr_halogen -2.892719
alpha_0.0694 2.563431
alpha_0.0773 2.529426
JR_GibbsEnergy 2.111205
rdkit_NumValenceElect
rons
2.019513
rdkit_HeavyAtomCount 1.959138
… …