2016 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical Studies on State Change of Enzymatic and Catalytic Species and Activity Control
Project Area | Stimuli-responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules |
Project/Area Number |
24109014
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Research Institution | Kyushu University |
Principal Investigator |
吉澤 一成 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (30273486)
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Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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Keywords | 量子化学 / 生体関連化学 / 金属酵素 / 電子物性 / 酵素反応 |
Outline of Annual Research Achievements |
新学術領域「感応性化学種が拓く新物質科学」のA04班の計画班長として本研究に参画し、酵素触媒反応種の状態変化と活性制御に関する理論的研究を推進した。酵素触媒反応の原動力となる金属活性種の構造と反応性について探索するため、実験研究者との共同研究体制の下に量子化学計算および分子力学計算による理論研究を展開した。理論計算化学は、実験的に観測困難な化学種の構造、反応、物性の研究に極めて有効な手段であり、最近の最先端研究における理論計算の役割は極めて重要である。本研究では理論計算化学の立場から、高周期典型元素と遷移元素を活性中心にもつ酵素反応系およびモデル系を対象として、実在系に生成する感応性化学種の発見に努めた。また、大規模量子化学計算を用いて活性中心の周辺環境や反応過程に応じて状態を変化させる感応性化学種の発見と、それらが受ける摂動メカニズムの解明に寄与した。本研究では、とくに金属酵素と関連するモデル錯体について、酸化反応などの生体模倣反応やタンパク質間相互作用の機構を領域内の実験グループと連携して研究を行った。密度汎関数法やQM/MM法により現実系の大規模計算を行い、酵素触媒反応種の構造と分光学的研究を行った。反応過程で生成する中間体のスピン状態変化およびタンパク質中での電子移動が、金属の関与する酵素触媒反応を理解するための鍵となることを明らかにした。実験による不安定活性種の観測は困難なため、量子化学計算は有効な研究手段となることを示した。平成28年~29年には46報の原著論文を報告した。その内、複数のグループとの領域内共同研究は16報の論文として発表され、領域内共同研究の推進に貢献した。
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Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(47 results)
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[Journal Article] Anisotropic Change in Magnetic Susceptibility of a Dynamic Single Crystal of Cobalt(II) Complex2017
Author(s)
Z.-S. Yao, S.-Q. Wu, Y. Kitagawa, S.-Q. Su, Y.-G. Huang, G.-L. Li, Z.-H. Ni, H. Nojiri, Y. Shiota, K. Yoshizawa, S. Kang, S. Kanegawa, O. Sato
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 56
Pages: 717-721
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] σ-CAM Mechanisms for the Hydrogenation of Alkenes by cis- and trans-Disilametallacyclic Carbonyl Complexes (M = Fe, Ru, Os): Experimental and Theoretical Studies2017
Author(s)
K. Miyamoto, A. Tahara, Y. Sunada, H. Tutumi, R. Inoue, H. Tanaka, Y. Shiota, K. Yoshizawa, and H. Nagashima
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Journal Title
Bull. Chem. Soc. Jpn.
Volume: 99
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Synthesis and Structure of a Water-soluble m-h1: h1-N2 Dinuclear RuII Complex with a Polyamine Ligand2016
Author(s)
K. Yoshimoto, T. Yatabe, T. Matsumoto, A. Robertson, H. Nakai, H. Tanaka, T. Kamachi, Y. Shiota, K. Yoshizawa, K. Asazawa, H. Tanaka, and Seiji Ogo
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Journal Title
Chem. Lett.
Volume: 45
Pages: 3277-3284
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Homogeneous Photocatalytic Water Oxidation with a Dinuclear Co(III)-Pyridylmethylamine Complex2016
Author(s)
T. Ishizuka, A. Watanabe, H. Kotani, K. Satonaka, T. Wada, Y. Shiota, K. Yoshizawa, K. Ohara, K. Yamaguchi, S. Kato, S. Fukuzumi, and T. Kojima
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Journal Title
Inorg. Chem.
Volume: 55
Pages: 1154-1164
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Formation and high reactivity of anti-dioxo form of high-spin μ-oxodioxodiiron(IV) as the active species that cleavages strong C-H bonds2016
Author(s)
M. Kodera, S. Ishiga, Y. Kawahara, T. Tsuji, K. Sakurai, Y. Hitomi, Y. Shiota, P. K. Sajith, K. Yoshizawa, K. Mieda, T. Ogura
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Journal Title
Chem. Eur. J.
Volume: 22
Pages: 5924-5936
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Superior Thermoelasticity and Shape-Memory Nanopores in a Porous Supramolecular Organic Framework2016
Author(s)
Y.-G. Huang, Y. Shiota, M.-Y. Wu, S.-Q. Su, Z.-S. Yao, S. Kang, S. Kanegawa, G.-L. Li, S.-Q. Wu, T. Kamachi, K. Yoshizawa, M.-C. Hong, and Osamu Sato
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Journal Title
Nature Commun.
Volume: 7
Pages: 11564/1-8
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] An Azulene-Fused Tetracene Diimide with a Small HOMO-LUMO Gap2016
Author(s)
T. Koide, M. Takesue, T. Murafuji, K. Satomi, Y. Suzuki, J. Kawamata, K. Terai, M. Suzuki, H. Yamada, Y. Shiota, K. Yoshizawa, and F. Tani
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Journal Title
ChemPlusChem
Volume: 2016
Pages: 81-86
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Thermally induced intra-carboxyl proton shuttle in a molecular rack-and-pinion cascade achieving macroscopic crystal deformation2016
Author(s)
Y.-G. Huang, Y. Shiota, S.-Q. Su, S.-Q. Wu, Z.-S. Yao, G.-L. Li, S. Kanegawa, S. Kang, T. Kamachi, K. Yoshizawa, K. Ariga, and O. Sato
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 55
Pages: 14628-14632
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 接着の分子論2016
Author(s)
吉澤 一成
Organizer
新学術領域研究第5回公開シンポジウム
Place of Presentation
東広島芸術文化ホールくらら小ホール(東広島市)
Year and Date
2016-05-19
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