2023 Fiscal Year Annual Research Report
AIと理論計算の協奏による光駆動型および多成分型ロジウム触媒反応の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Digitalization-driven Transformative Organic Synthesis (Digi-TOS) |
|---|
| Project/Area Number |
22H05346
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
永島 佑貴 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90880055)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
|
| Keywords | 機械学習 / 量子化学計算 / ロジウム触媒 / 光反応 / ホウ素化反応 / [2+2+2]付加環化反応 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ロジウム (Rh) は、光駆動型触媒としての利用例が限られている。周期表上で隣り合わせに位置するイリジウム (Ir) やルテニウム (Ru) が光増感剤として膨大な反応に利用されていることとは対照的である。これは、ロジウムが特定の酸化数を取りにくいためであると考えられる。このようなロジウムの性質を逆手に取った新規ロジウム光触媒の開発に取り組んだ。前年度では、効率的に光を吸収できる新規ロジウム錯体として、スピロ部位を有する新規ロジウム錯体 Spiro-fluorene-indenoindenyl (SFI)-Rh(I) を開発し、「アレーンの C-H ホウ素化反応」や「ジインとアルキンの [2+2+2] 反応」を青色光照射下において触媒できることを明らかにした。当該年度は、上述にて開発した SFI-Rh 触媒に関して、電子的・立体的な修飾を施した SFI 配位子ライブラリーを構築し、[2+2+2] 付加環化反応をモデル反応とした触媒活性相関を取得した。その結果、基質に応じて最適触媒が変化することを見出した。さらに、理論計算による解析の結果、励起状態における活性化エネルギーの差のみでは説明できず、他の反応制御因子が存在することがわかった。そこで、触媒の種類と基質の種類の組合せによって取得した 40 程度の実験データセットを学習データとし、基質と触媒に関する多数の記述子を用いた「収率予測モデル」を機械学習によって作成した。このモデルの主因子解析を行い、反応制御因子を統計的な観点から推定した結果、本反応には基質の立体因子と触媒の HOMO / LUMO が影響しうることがわかった。
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
