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合成キラル金属ポルフィリンの反応機構と選択性の計算化学による研究

研究課題

研究課題/領域番号 14F04334
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 物理化学
研究機関京都大学

研究代表者

榊 茂好 (2016)  京都大学, 福井謙一記念研究センター, 研究員 (20094013)

諸熊 奎治 (2014-2015)  京都大学, 福井謙一記念研究センター, FIFCリサーチフェロー (40111083)

研究分担者 WICKRAMARACHCHI CHAMIL  京都大学, 福井謙一記念研究センター, 外国人特別研究員
WICKRAMARACHCHI MILLAWALAGE CHAMIL SAMEERA  京都大学, 福井謙一記念研究センター, 外国人特別研究員
WICKRAMARACHCHI MILLAWALAGE Chamil Sameera  京都大学, 福井謙一記念研究センター, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2014年度: 100千円 (直接経費: 100千円)
キーワード選択的酸化過程 / 鉄触媒 / QM/MM法 / 反応経路 / 生体触媒 / 遷移金属錯体 / 均一系触媒 / 計算化学 / 反応経路探索 / 反応機構 / 立体選択性
研究実績の概要

生体酵素である、Prostaglandin endoperoxide H synthases (PGHSs)のバイオミメティック触媒である、ポルフィリン錯体("ツインコロネット"型錯体)によって触媒されるジエンの位置選択的および立体選択的酸素化のメカニズムを理論化学計算で調べることを目標とし、さらにPGHSsの反応機構を理解することを試みた。手法としては、two-layer ONIOM (QM/MM)法及びAFIR法を用いた。特に、溶液中で最も熱力学的に安定な反応前駆体、中間活性種の生成過程、位置選択的水素の引き抜き反応、そして、ジエンの酸化過程について、詳細に調べた。選択的過程については、遷移状態構造の系統的かつ効率的な探索をAFIR法を応用し実行した。また、この錯体は300原子を超える系であり、応用する分子力場の依存性が高いことが考えられる。そのため、我々は、様々な種類の分子力場(AMOEBA09[分極可能],MMM3, MMFF, OPLS-AA, CHARMM22)を適用し、反応経路などに違いを詳細に検討した。その結果、反応経路の概略および位置選択性の決定過程が解明された。
また、ノンヘム鉄(III)-スーパーオキソ系においては、中間体を含めた詳細な電子構造の解析とともに、2-ヒドロキシ2-アザマンタン、フェニルヒドラジンを基質とした、水素引き抜きの反応性について調べた。方法は、上述のtwo-layer ONIOM(QM/MM)法を使用した。その結果、反応機構の概略を解明した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] A Theoretical study on the addition reactions of L4M(M = Rh, Ir) and L2M(M = Pd, Pt) to Li+@C602016

    • 著者名/発表者名
      M.-C. Yang, A. K. Sharma, W. M. C. Sameera, K. Morokuma, M.-D. Su
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 121 ページ: 2665-2673

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Artificial force induced reaction method for systematic determination of complex reaction mechanisms2016

    • 著者名/発表者名
      W. M. C. Sameera, A. K. Sharma, S. Maeda, K. Morokuma
    • 雑誌名

      Chem. Rec.

      巻: 16 ページ: 2349-2363

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Palladium-catalyzed regioselective ring-opening borylation of 2-arylaziridines with bis(pinacolato)diboron: experimental and computational studies2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takeda, A. Kuroda, W. M. C. Sameera, K. Morokuma, S. Minakata
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 7 ページ: 6141-6152

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Computational catalysis using the artificial force induced reaction (AFIR) method2016

    • 著者名/発表者名
      W. M. C. Sameera, S. Maeda, K. Morokuma
    • 雑誌名

      Acc. Chem. Res.

      巻: 49 ページ: 763-773

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Theoretical studies homogeneous catalysis2016

    • 著者名/発表者名
      W. M. C. Sammera
    • 学会等名
      The International Symposium on Homogeneous Catalysis
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-07-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical studies of control and design of catalytic reactions using stimuli-responsive chemical species2016

    • 著者名/発表者名
      W. M. C. Sammera
    • 学会等名
      Stimili-responsive chemical species for the reaction of functional molecules
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-05-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Exploration of Potential Energy Surfaces of Chemical Reactions Using the Global Reaction Route Mapping (GRRM) Strategy2016

    • 著者名/発表者名
      諸熊 奎治
    • 学会等名
      APCTCC7
    • 発表場所
      高雄、台湾
    • 年月日
      2016-01-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Artificial force induced reaction method for mechanistic and selectivity studies of transition metal complexes and clusters2016

    • 著者名/発表者名
      W.M.C. Sameera
    • 学会等名
      APCTCC7
    • 発表場所
      高雄、台湾
    • 年月日
      2016-01-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of the Global Reaction Route Mapping(GRRM) Strategy and Its Applications to Chemical Reactions of Complex Molecular Systems2015

    • 著者名/発表者名
      諸熊 奎治
    • 学会等名
      第15回ICQC
    • 発表場所
      北京、中国
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carbon-carbon bond formation reactions: DFT and AFIR studies2015

    • 著者名/発表者名
      W.M.C. Sameera
    • 学会等名
      第15回ICQC
    • 発表場所
      北京、中国
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the mechanism of Fe(II) catalyzed asymmetric Mukaiyama-Aldol reaction in aqueous media2014

    • 著者名/発表者名
      W. M. C. Sameera, Miho Hatanaka, Keiji Morokuma
    • 学会等名
      The 2nd international symposium for young chemists
    • 発表場所
      Osaka University, Japan
    • 年月日
      2014-12-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Computational studies of the carbon-carbon bond formation reactions”, Conference on C-C bond cleavage2014

    • 著者名/発表者名
      W. M. C. Sameera, and Keiji Morokuma
    • 学会等名
      Conference on C-C bond cleavage
    • 発表場所
      Kyoto University, Japan
    • 年月日
      2014-10-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A computational study of the asymmetric Mukaiyama-Aldol reaction”. Conference on the new aspects of reactive organometallic complexes of transition metals2014

    • 著者名/発表者名
      W. M. C. Sameera, Miho Hatanaka, Keiji Morokuma
    • 学会等名
      Conference on the new aspects of reactive organometallic complexes of transition metals
    • 発表場所
      Osaka University, Japan.
    • 年月日
      2014-07-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] Predicting reaction pathways from reactants, Applied Theoretical Chemistry2016

    • 著者名/発表者名
      R. Ramozzi, W. M. C. Sameera, K. Morokuma
    • 出版者
      World scientific publishing
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] Morokuma Group Web Page

    • URL

      http://kmweb.fukui.kyoto-u.ac.jp/top/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 京都大学福井謙一記念研究センター

    • URL

      http://www.fukui.kyoto-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 京都大学福井謙一記念研究センター

    • URL

      http://www.fukui.kyoto-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] Morokuma Group Web Page

    • URL

      http://kmweb.fukui.kyoto-u.ac.jp/top/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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