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生体分子中のプロトン移動反応解析へ向けた量子多成分系理論の開発と応用計算

研究課題

研究課題/領域番号 18K05028
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関岐阜大学

研究代表者

宇田川 太郎  岐阜大学, 工学部, 助教 (70509356)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード量子多成分系理論 / 同位体効果 / NEB法 / ストリング法 / 化学反応解析 / 原子核の量子効果 / 化学反応 / 原子核の量子揺らぎ / プロトン移動反応 / Nudged elastic band
研究成果の概要

申請者はこれまで、水素原子核のような軽い原子核の量子揺らぎを直接取り込んだ量子多成分系理論による化学反応解析法(量子多成分系CI-NEB法)を開発し、化学反応における原子核の量子揺らぎの効果を明らかにしてきた。本研究課題では、量子多成分系CI-NEB法を深化させ、生体分子のような大きな分子中における化学反応までをターゲットにできる新しい量子多成分系理論の確率を目指した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発している手法は、原子核を固定された点電荷として取り扱う従来の量子化学計算手法と異なり、原子核自身の量子性を直接取り込むことができる手法である。この手法により、例えば重水素のような同位体原子の精密な取り扱いが可能になり、より実在系に近い理論計算が可能になる。
申請者らは、この手法による化学反応解析手法を拡張・開発し、原子核の量子効果を含めた化学反応解析や、化学反応に対する重水素同位体効果の理論計算による解析を可能にした。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Geometrical H/D Isotope Effect of Blue-shifting Dihydrogen-bonded Clusters2020

    • 著者名/発表者名
      Ishida Yusuke、Funahashi Haruki、Tachikawa Masanori、Udagawa Taro
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 号: 6 ページ: 745-748

    • DOI

      10.1246/cl.200198

    • NAID

      130007852141

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alternative Route Triggering Multistep Spin Crossover with Hysteresis in an Iron(II) Family Mediated by Flexible Anion Ordering2020

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara Hiroaki、Minoura Ryo、Udagawa Taro、Mibu Ko、Okabayashi Jun
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 59 号: 14 ページ: 9866-9880

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c01069

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determining if Reaction Selectivity Can Be Controlled by the H/D Isotope Effect in CH・・・O Interactions2020

    • 著者名/発表者名
      Funahashi Haruki、Tachikawa Masanori、Udagawa Taro
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 22 号: 24 ページ: 9439-9443

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c03351

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Toward strong self-healing polyisoprene elastomers with dynamic ionic crosslinks2020

    • 著者名/発表者名
      Miwa Yohei、Kurachi Junosuke、Sugino Yusuke、Udagawa Taro、Kutsumizu Shoichi
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 16 号: 14 ページ: 3384-3394

    • DOI

      10.1039/d0sm00058b

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of heteroatoms on aromaticity analyzed by geometric, magnetic, and electronic criteria2020

    • 著者名/発表者名
      Iwaki Regina Akemi、Udagawa Taro
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 745 ページ: 137271-137271

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2020.137271

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constrained sialic acid donors enable selective synthesis of α-glycosides2019

    • 著者名/発表者名
      Komura Naoko、Kato Keiichi、Udagawa Taro、Asano Sachi、Tanaka Hide-Nori、Imamura Akihiro、Ishida Hideharu、Kiso Makoto、Ando Hiromune
    • 雑誌名

      Science

      巻: 364 号: 6441 ページ: 677-680

    • DOI

      10.1126/science.aaw4866

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iron(II) Spin Crossover Complex with the 1,2,3-Triazole-Containing Linear Pentadentate Schiff-Base Ligand and the MeCN Monodentate Ligand2019

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Tomoe、Nakata Keishi、Hagiwara Hiroaki、Udagawa Taro
    • 雑誌名

      Crystals

      巻: 9 号: 6 ページ: 276-276

    • DOI

      10.3390/cryst9060276

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of carbazoloquinone derivatives and their antileukemic activity via modulating cellular reactive oxygen species2019

    • 著者名/発表者名
      Suematsu Natsumi、Ninomiya Masayuki、Sugiyama Hodaka、Udagawa Taro、Tanaka Kaori、Koketsu Mamoru
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: 29 号: 16 ページ: 2243-2247

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2019.06.038

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supramolecular Light‐Harvesting Antennas of Metal‐Coordinated Bis(8‐Hydroxyquinoline)‐Substituted Porphyrin Networks2019

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Junko、Hayashi Sari、Kainuma Hideyuki、Manseki Kazuhiro、Udagawa Taro、Miyaji Hidekazu
    • 雑誌名

      Chemistry An Asian Journal

      巻: 14 号: 15 ページ: 2567-2572

    • DOI

      10.1002/asia.201900483

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multicomponent QM study on the reaction of HOSO + NO2 with H2O: Nuclear quantum effect on structure and reaction energy profile2019

    • 著者名/発表者名
      Hideya Sugimoto, Masanori Tachikawa, Taro Udagawa
    • 雑誌名

      International Journal of Quantum Chemistry

      巻: 119(10) 号: 10

    • DOI

      10.1002/qua.25895

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A gas-plastic elastomer that quickly self-heals damage with the aid of CO2 gas2019

    • 著者名/発表者名
      Miwa Yohei、Taira Kenjiro、Kurachi Junosuke、Udagawa Taro、Kutsumizu Shoichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 1828-1828

    • DOI

      10.1038/s41467-019-09826-2

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Constrained Sialic Acid Donors Enable Stereocontrol of Glycosidation2019

    • 著者名/発表者名
      Naoko Komura, Keiichi Kato, Taro Udagawa, Sachi Asano, Hide-Nori Tanaka, Akihiro Imamura, Hideharu Ishida, Makoto Kiso, Hiromune Ando
    • 雑誌名

      Science

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 芳香族炭化水素分子のCH3内部回転に対するH/D同位体効果の理論的解析2021

    • 著者名/発表者名
      宇田川太郎
    • 学会等名
      計算分子分光学セミナー2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 2位N-イミドイル保護グルコース供与体を用いた高β選択的グリコシル化反応2021

    • 著者名/発表者名
      淺野剛志、宇田川太郎、河村奈緒子、安藤弘宗、田中秀則
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] H/D isotope effects on CH3 rotation in 9-methylanthracene by multi-component quantum mechanics method2021

    • 著者名/発表者名
      Taro Udagawa, Takayoshi Ishimoto, Umpei Nagashima, Tsuneo Hirano, Naofumi Nakayama, Masanori Tachikawa, Masaaki Baba
    • 学会等名
      The 5th Asian Workshop on Molecular Spectroscopy
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 理論計算による反応経路探索高速化のためのString法の改良2020

    • 著者名/発表者名
      舩橋晴輝、立川仁典、宇田川太郎
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 2位N-イミドイル保護グルコース供与体を用いた立体選択的グリコシル化反応2020

    • 著者名/発表者名
      淺野剛志、宇田川太郎、河村奈緒子、安藤弘宗、田中秀則
    • 学会等名
      第39回日本糖質学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 重水素を取り扱うための量子化学計算手法の開発と応用計算2020

    • 著者名/発表者名
      宇田川太郎
    • 学会等名
      第1回Deut-Switchセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 量子多成分系分子理論を用いた9-メチルアントラセンのCH3回転に対するH/D同位体効果の理論的解析2020

    • 著者名/発表者名
      宇田川太郎
    • 学会等名
      重水素化薬剤研究会2020横浜
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 多成分量子力学CI-NEB法およびCI-String法の高速化と応用計算2019

    • 著者名/発表者名
      杉浦啓太、鈴木机倫、立川仁典、宇田川太郎
    • 学会等名
      第22回理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 動的イオン架橋エラストマーの力学特性と自己修復挙動に対する中和金属イオン種の効果2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川功季、三輪洋平、倉地寿乃介、宇田川太郎、沓水祥一、新家雄
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 室温で自発的な自己修復性を示すイオン性シリコーンエラストマー2019

    • 著者名/発表者名
      三輪洋平、平健二郎、門勇輔、宇田川太郎、沓水祥一
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Multicomponent QM-climbing image nudged elastic band method to analyze chemical reactions including nuclear quantum nature2019

    • 著者名/発表者名
      Taro Udagawa, Kimichi Suzuki, Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      The 23rd International Annual Symposium on Computational Science and Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多成分系QM法によるCH3内部回転のH/D同位体効果に関する理論的研究2019

    • 著者名/発表者名
      宇田川太郎
    • 学会等名
      高分解能分子分光シンポジウム2019京都
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 二環性シアル酸を用いたαグリコシド化反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      河村奈緒子、加藤慶一、宇田川太郎、浅野早知、田中秀則、今村彰宏、石田秀治、木曽真、安藤弘宗
    • 学会等名
      第38回日本糖質学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CH...O相互作用に対するH/D同位体効果の理論的解析:化学反応への影響について2019

    • 著者名/発表者名
      舩橋晴輝、立川仁典、宇田川太郎
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会名古屋2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 9-メチルアントラセンのCH3内部回転に対するH/D同位体効果の理論的解析2019

    • 著者名/発表者名
      宇田川太郎、石元孝佳、長嶋雲兵、平野恒夫、中山尚史、馬場正昭
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会名古屋2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 1,2,3-トリアゾール基を含む直鎖型五座配位子とアセトニトリルが配位した単核鉄(II)錯体の合成、構造と非晶質化を伴うスピン転移2019

    • 著者名/発表者名
      松山冬萌、萩原宏明、中田敬士、宇田川太郎
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 中和金属イオン種の違いによるイオン性ポリイソプレンエラストマーの物性の変化2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川功季、三輪洋平、宇田川太郎、沓水祥一、新家雄
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CO2を利用して素早く自己修復するイオン性シリコーンエラストマー2019

    • 著者名/発表者名
      平健二郎、三輪洋平、宇田川太郎、沓水祥一
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] イオン性シリコーンエラストマーの自己修復メカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      三輪洋平、平健二郎、宇田川太郎、沓水祥一
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] カルコン誘導体の合成と細胞毒性に関する理論的考察2019

    • 著者名/発表者名
      國田英怜奈、二ノ宮真之、纐纈守、宇田川太郎
    • 学会等名
      第50回中部化学関連学協会支部連合秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ムラヤキノン型カルバゾロキノン類の合成とヒト癌細胞に対する細胞毒性の検討2019

    • 著者名/発表者名
      杉山穂高、末松奈津美、二ノ宮真之、宇田川太郎、纐纈守
    • 学会等名
      第50回中部化学関連学協会支部連合秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CO2ガスですばやく自己修復するイオン性シリコーンエラストマー2019

    • 著者名/発表者名
      三輪洋平、平健二郎、宇田川太郎、沓水祥一
    • 学会等名
      第28回ポリマー材料フォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] MC_QM法を用いた9-メチルアントラセンのCH3回転に対するH/D同位体効果の理論的解析2019

    • 著者名/発表者名
      宇田川太郎
    • 学会等名
      計算分子分光学セミナー2019横浜
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 多成分量子力学CI-NEBおよびCI-String法の高速化と応用計算2019

    • 著者名/発表者名
      杉浦啓太、鈴木机倫、立川仁典、宇田川太郎
    • 学会等名
      第22回理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Multicomponent QM-climbing image-nudged elastic band method to analyze chemical reactions including nuclear quantum nature2019

    • 著者名/発表者名
      Taro Udagawa, Kimichi Suzuki, Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      The 23rd International Annual Symposium on Computational Science and Engineering (ANSCSE23)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A MC_QM-ONIOM-NEB method for analyzing isotope effect in chemical reactions in large systems2018

    • 著者名/発表者名
      Hideya Sugimoto, Masanori Tachikawa, Taro Udagawa
    • 学会等名
      6th Asian Network for Natural and Unnatural Materials (ANNUM VI)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclear quantum effect and H/D isotope effect on Cl + (H2O)n -> HCl + OH(H2O)n-1 (n = 1-3) reactions2018

    • 著者名/発表者名
      Keita Sugiura, Masanori Tachikawa, Taro Udagawa
    • 学会等名
      6th Asian Network for Natural and Unnatural Materials (ANNUM VI)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子多成分系理論によるH/D同位体効果の解析2018

    • 著者名/発表者名
      宇田川太郎
    • 学会等名
      高分解能分子分光シンポジウム2018富山
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 多成分量子力学CI-NEB法の拡張と応用計算2018

    • 著者名/発表者名
      杉浦啓太、鈴木机倫、立川仁典、宇田川太郎
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会2018福岡
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 岐阜大学工学部化学・生命工学科 纐纈・宇田川研究室

    • URL

      http://www1.gifu-u.ac.jp/~kulab

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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