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Development of a new solvent effect estimation program capable of predicting reactivity and selectivity

Research Project

Project/Area Number 17K05787
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Organic chemistry
Research InstitutionKochi University

Principal Investigator

Kaneno Daisuke  高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (00361593)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords立体選択性 / 分子軌道計算 / 溶媒効果 / 量子化学計算 / 遷移状態 / ジアステレオ選択性 / 量子科学計算 / 有機化学
Outline of Final Research Achievements

A new solvent effect calculation program was developed to parameterize the polarity and steric effects of solvents, and its validity was verified. The regioselective tricyanovinylation of pyrroles and the diastereoselective hydride reduction of ketones having a chiral center at the α-position were taken up as examples of reactions in which the difference in solvent species significantly affects the reaction selectivity, and were analyzed both experimentally and by molecular orbital calculations. In both reactions, a significant change in selectivity reversal and reaction rate was observed depending on the solvent species. The solvent effect calculation program developed in this study was applied to these reactions, and it was found that the steric effects of solvent molecules interacting with substrates and reagents are likely to affect the reactivity and selectivity of the reactions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題で作成した溶媒効果計算プログラムでは,溶媒分子の立体効果の重要性に着目し,極性効果と立体効果の2つのパラメータで高精度かつ高速に溶媒効果計算を行ことができる。特に溶媒の立体効果については,溶媒和のし易さ,溶媒の方向,溶媒和による反応阻害,の3つのパラメータという,これまでにない視点からの計算を行っている。有機化学反応の反応条件に用いる溶媒の最適化は多くの場合,経験に基づいたランダムスクリーニングによって行なわれているが,本プログラムを用いることにより,各種反応に適切な溶媒選択を理論的に行なうことが可能となり,反応予測や新規反応開発を行なう際の有力なツールになり得ると考えられる。

Report

(7 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (36 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (32 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Synthesis and photophysical properties of a new push-pull pyrene dye with green-to-far-red emission and its application to human cellular and skin tissue imaging2022

    • Author(s)
      Inoue Kazuki、Kawakami Ryosuke、Murakami Masamoto、Nakayama Taku、Yamamoto Shinkuro、Inoue Keiji、Tsuda Teruko、Sayama Koji、Imamura Takeshi、Kaneno Daisuke、Hadano Shingo、Watanabe Shigeru、Niko Yosuke
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry B

      Volume: 10 Issue: 10 Pages: 1641-1649

    • DOI

      10.1039/d1tb02728j

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    • Author(s)
      Ichikawa Yoshiyasu、Kaneno Daisuke、Saeki Nobuyoshi、Minami Takahiro、Masuda Toshiya、Yoshida Kumi、Kondo Tadao、Ochi Rika
    • Journal Title

      Carbohydrate Research

      Volume: - Pages: 108280-108280

    • DOI

      10.1016/j.carres.2021.108280

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  • [Journal Article] Effects of the Monomeric Components of Poly-hydroxybutyrate-co-hydroxyhexanoate on the Growth of Vibrio penaeicida In Vitro and on the Survival of Infected Kuruma Shrimp (Marsupenaeus japonicus)2021

    • Author(s)
      Fukami Kimio、Takagi Fumika、Sonoda Kohei、Okamoto Hiroshi、Kaneno Daisuke、Horikawa Takao、Takita Masaki
    • Journal Title

      Animals

      Volume: 11 Issue: 2 Pages: 567-567

    • DOI

      10.3390/ani11020567

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Bright and two-photon active red fluorescent dyes that selectively move back and forth between the mitochondria and nucleus upon changing the mitochondrial membrane potential2018

    • Author(s)
      Seki Hitomi、Onishi Shozo、Asamura Naoya、Suzuki Yasutaka、Kawamata Jun、Kaneno Daisuke、Hadano Shingo、Watanabe Shigeru、Niko Yosuke
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry B

      Volume: 6 Issue: 45 Pages: 7396-7401

    • DOI

      10.1039/c8tb02415d

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      M. Ishitate, H. Saigo, M. Tabei, M. Shigehara, C. Yamasaki, K. Maeda, D. Kaneno
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  • [Presentation] α-置換ケトンのヒドリド還元における溶媒効果と立体選択性2021

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      石建舞美,西郷ひかり,田部井優,前田江遼,繁原みのり,山﨑智咲子,金野大助
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  • [Presentation] α-置換プロピオフェノンのジアステレオ選択的ヒドリド還元における溶媒効果2020

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      石建舞美,西郷ひかり,田部井優,前田江遼,金野大助
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      石建舞美,西郷ひかり,田部井優,前田江遼,金野大助
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      前田江遼,西郷ひかり,田部井優,繁原みのり,山﨑智咲子,金野大助,津田正史
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      関仁望,浅村直哉,大西省三,鈴木康孝,川俣純,金野大助,波多野慎悟,渡辺茂,仁子陽輔
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      中村祐太,金野大助
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Published: 2017-04-28   Modified: 2024-01-30  

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