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2022 Fiscal Year Annual Research Report

重水素科学のための基礎理論の構築と新概念の創出

Planned Research

Project AreaDeuterium Science
Project/Area Number 20H05739
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

石元 孝佳  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (50543435)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 兼松 佑典  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (10765936)
宇田川 太郎  岐阜大学, 工学部, 助教 (70509356)
Project Period (FY) 2020-10-02 – 2023-03-31
Keywords重水素 / 理論化学 / 量子効果
Outline of Annual Research Achievements

重水素化物質の安定性・反応性の制御や薬理活性の本質的な理解のためには、デューテロンの量子性が重水素化物質の電子状態に与える影響を正しく理解することが必要である。これまで、重水素は水素の同位体であるため、化学的・物理的性質は質量の違いを除きほぼ等価である、と考えられてきたが、構造や物性に関する様々な実験の積み重ねで水素・重水素化物質の電子状態の違いが明らかになりつつある。
本申請では、重水素化物質の物性や反応性に関する本当の姿を明らかにするために、重水素化物質に対して、Born-Oppenheimer (BO)近似を用いない、つまりnon-BO型の新規量子論の構築に取り組んだ。さらに、重水素化物質に対する新たな概念を創出するために、重水素化物質の電子状態や物性、KIEの解析、反応溶媒(D2Oなど)・酵素との安定性、反応性に関する解析に取り組んだ。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (19 results)

All 2023 2022

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Homemade Solution of NaOD in D2O: Applications in the Field of Stilbene‐d1 Synthesis2023

    • Author(s)
      Imai Keisuke、Tomita Naohito、Fujioka Hiroyoshi、Kamiya Mako、Ogasahara Riku、Ban Kazuho、Shimizu Hyoga、Ishimoto Takayoshi、Sajiki Hironao、Akai Shuji、Sawama Yoshinari
    • Journal Title

      Asian Journal of Organic Chemistry

      Volume: 12 Pages: -

    • DOI

      10.1002/ajoc.202200690

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct Elucidation of the Vibrationally Averaged Structure of Benzene: A Path Integral Molecular Dynamics Study2023

    • Author(s)
      Udagawa Taro、Tanaka Hikaru、Hirano Tsuneo、Kuwahata Kazuaki、Tachikawa Masanori、Baba Masaaki、Nagashima Umpei
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 127 Pages: 894~901

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.2c07197

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hydrogen/Deuterium Transfer from Anisole to Methoxy Radicals: A Theoretical Study of a Deuterium-Labeled Drug Model2022

    • Author(s)
      Kimura Yuka、Kanematsu Yusuke、Sakagami Hiroki、Rivera Rocabado David S.、Shimazaki Tomomi、Tachikawa Masanori、Ishimoto Takayoshi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 126 Pages: 155~163

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.1c08514

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nuclear quantum effect and H/D isotope effect in excited state intramolecular proton transfer and electron‐induced intramolecular proton transfer reactions in 8‐hydroxyquinoline2022

    • Author(s)
      Udagawa Taro、Hattori Ikumi、Kanematsu Yusuke、Ishimoto Takayoshi、Tachikawa Masanori
    • Journal Title

      International Journal of Quantum Chemistry

      Volume: 122 Pages: e26962

    • DOI

      10.1002/qua.26962

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electronic, vibrational, and rotational analysis of 1,2-benzanthracene by high-resolution spectroscopy referenced to an optical frequency comb2022

    • Author(s)
      Katori Toshiharu、Kunishige Sachi、Baba Masaaki、Nakayama Naofumi、Ishimoto Takayoshi、Nishiyama Akiko、Yamasaki Sho、Misono Masatoshi
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 157 Pages: 234303~234303

    • DOI

      10.1063/5.0129297

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oxidative two-way regiocontrolled coupling of 3-methoxycarbonylcatechol and indoles to arylindoles2022

    • Author(s)
      Sawama Yoshinari、Kuwata Shoko、Mae Miyu、Udagawa Taro、Akai Shuji、Sajiki Hironao
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 58 Pages: 12935~12938

    • DOI

      10.1039/D2CC04843D

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A path integral molecular dynamics study on the NH4+ rotation in NH4+...XH2 (X = Be or Mg) dihydrogen bond systems2022

    • Author(s)
      Udagawa Taro、Kinoshita Amane、Kuwahata Kazuaki、Tachikawa Masanori
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 24 Pages: 17295~17302

    • DOI

      10.1039/D2CP01999J

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low-Barrier Hydrogen Bond in Fujikurin A-D: A Computational Study2022

    • Author(s)
      Tanaka Hikaru、Kuwahata Kazuaki、Tachikawa Masanori、Udagawa Taro
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 7 Pages: 14244~14251

    • DOI

      10.1021/acsomega.2c00857

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Competitive nuclear quantum effect and H/D isotope effect on torsional motion of H2O2: An ab initio path integral molecular dynamics study2022

    • Author(s)
      Udagawa Taro、Kuwahata Kazuaki、Tachikawa Masanori
    • Journal Title

      Computational and Theoretical Chemistry

      Volume: 1208 Pages: 113542~113542

    • DOI

      10.1016/j.comptc.2021.113542

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 重医薬品の設計に向けた理論計算-機能発現における起源は何か-2023

    • Author(s)
      石元孝佳
    • Organizer
      日本薬学会第143年会
    • Invited
  • [Presentation] 量子多成分系分子理論における赤外分光計算の条件検討2022

    • Author(s)
      片岡 和樹、兼松 佑典、石元 孝佳
    • Organizer
      第22回大つくば物理化学セミナー
  • [Presentation] 重水素医薬品の代謝におけるH/D速度論的同位体効果の発現機構に関する理論的解析2022

    • Author(s)
      見谷泰知、兼松佑典、石元孝佳
    • Organizer
      2022年日本化学会中国四国支部大会 広島大会
  • [Presentation] CPLB法による氷の構造と物性に対する重水素効果の理論解析2022

    • Author(s)
      下畑佑也、兼松佑典、David S. Rivera Rocabado、石元孝佳
    • Organizer
      2022年日本化学会中国四国支部大会 広島大会
  • [Presentation] 金属表面への分子吸着における吸着構造とH/D動態効果の解析に向けたCPLB法の開発2022

    • Author(s)
      坂上弘輝、石元孝佳、立川仁典
    • Organizer
      第16回分子科学討論会2022
  • [Presentation] 重水素医薬品におけるH/D速度論的同位体効果の発現機構に関する理論的解析2022

    • Author(s)
      見谷泰知、兼松佑典、石元孝佳
    • Organizer
      第16回分子科学討論会2022
  • [Presentation] CPLB法による氷の構造と物性に対する重水素効果の理論解析2022

    • Author(s)
      下畑佑也、兼松佑典、David S. Rivera Rocabado、石元孝佳
    • Organizer
      第16回分子科学討論会2022
  • [Presentation] 気相・吸着分子のH/D同位体効果に関する精密量子化学計算2022

    • Author(s)
      石元孝佳
    • Organizer
      冷却分子・精密分光シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 白金表面における水の吸着・反応に関する重水素効果の理論解析2022

    • Author(s)
      那須一真、坂上弘輝、石元孝佳、島崎智実、立川仁典
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
  • [Presentation] 金属表面への分子吸着に対するH/D同位体効果の解析に向けたCPLB法の開発2022

    • Author(s)
      坂上弘輝、石元孝佳、立川仁典
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会

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Published: 2023-12-25  

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