2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel amine-synthesis method in a microflow reactor by using quantum chemical calculations
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17K06910
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
山田 秀尚 金沢大学, 先端科学・社会共創推進機構, 准教授 (60446408)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永木 愛一郎 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80452275)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ポストハートリーフォック法 / 結合クラスター法 / ラジカル / 高精度量子化学計算 / 精密有機合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、フローマイクロ合成を対象として、目的とする生成系に応じた最適な反応スキームを設計するための理論モデルを構築した。具体的には、遷移状態解析および固有反応座標計算等を実施して得られる化学反応経路上の電子状態変化から活性化エネルギーほかの諸パラメータを算出し、それらのパラメータを用いてフローマイクロ合成条件（滞留時間、溶媒等）を最適化する方法論を開発した。
ショッテンバウマン反応、すなわち、酸ハライドにアミンを塩基溶液共存下で反応させてアミドを得る反応をフローマイクロ合成のターゲット系とした。採用する量子化学計算モデルの選定においては、特に、溶媒和効果に着目し、各種溶媒和モデルを用いて得られる諸パラメータの信頼性を確認した。化学反応速度論に基づき、フローマイクロリアクタを用いた実験結果の解析を行った結果、本課題が目的とするモデルを構築するとともに、その妥当性を確認することができた。すなわち、量子化学計算によって遷移状態解析を行い、その結果を用いて速度論的解析を実施することで、反応系の分子構造情報からフローマイクロ合成条件の最適化ができるようになった。
さらに、ジハロメチルリチウムが不安定中間体となるフローマイクロ合成経路を対象とした例では、中間体の安定性パラメータを高精度量子化学計算で決定し、ハロゲン種を変えて、その安定性とフロー合成収率の相関を示すことができた。これによって、化学種に対して最適な滞留時間や温度の設計が可能となった。このように、本課題の成果は、当初計画のアミン系以外の合成系にも拡張することができた。
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Research Products
(9 results)
