| 研究領域 | デジタル化による高度精密有機合成の新展開 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05328
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
久保田 浩司 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60824828)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | メカノケミストリー / ボールミル / データサイエンス / 機械学習 / 固体反応 / メカノケミカル反応 / クロスカップリング / データ科学 / メカノケミカル合成 / 二軸混錬機 / フロー合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、ボールミルを用いたメカノケミカル反応が、クリーンな合成技術として注目されている。しかし、ボールミルの振動数、ボールの数やサイズ、材質などのパラメータが反応効率に与える影響を予測することは困難であり、膨大なスクリーニングが必要であった。本研究では、機械学習・データサイエンスを用いてメカノケミカル反応の迅速な最適化を行い、溶媒を極力使用しない革新的な環境調和型有機合成プロセスの構築を目指す。
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| 研究実績の概要 |
申請者はメカノケミカル鈴木-宮浦クロスカップリング反応の開発に成功しているが、さらなる効率改善のためには、振動数やボールの数や大きさなどの各メカノケミカルパラメータが収率に与える影響を深く理解することが必要であると考えた。そこで本研究では、振動数、ボールの数、サイズ、ジャーのサイズ、材質などを変数とする線形回帰分析を行い、メカノケミカルクロスカップリングの収率予測モデルの構築を検討した。このデータサイエンスに基づく分析により、各化学工学的なパラメータが与える影響を「可視化」し、ブラックボックスとなっていたメカノケミカルプロセスの詳細を明らかにすることを目的とした。2023年度における本領域での研究活動においては、研究体制として、北海道大学化学反応創成研究拠点(WPI-ICReDD)に所属しているVarnek教授 (研究協力者、データ解析専門)、Stub特任助教 (研究協力者、データ解析専門)、Sidorov特任助教 (研究協力者、データ解析専門)と共同研究チームを形成し、主にトレーニングセットとなる150反応程度の実験データの収集に注力した。また、得られたトレーニングデータをもとに線形回帰分析を行い、メカノケミカルクロスカップリングの収率を予測する予備的なモデルの構築に成功した。モデルにはまだ不完全な部分があるため、2024年度も以降も継続して共同研究を実施し、メカノケミストリーとデータサイエンスの日本発融合研究を推し進める。また、本領域の研究活動として、二軸混錬機を用いた固体フロー合成法の開発にも着手し、鈴木-宮浦クロスカップリング反応の固体フロー化にも成功した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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