計算化学と情報化学を融合した合成経路開発システムの開発と検証

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550826
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 堀 憲次 山口大学, 工学部, 教授 (30165568)
• 研究分担者: 山本 豪紀 山口大学, 工学部, 助教授 (70264116)
• キーワード: 合成経路設計 / 非経験的分子軌道計算 / 計算化学 / 情報化学 / 融合 / 遷移状態データベース / 密度汎関数理論計算

研究概要

理論的には可能であるものの、新規および既存物質の新たな合成経路を、計算化学的手法により提案するに至っていない。一方、情報化学的手法を駆使したAIPHOS、EROS、LHASAなどの合成経路設計システムを用いると、新規もしくは既存化合物の合成経路を発生させることが、今日では可能となっている。ただし、多段階にわたる合成経路の提案にこれらプログラムを適用した場合、その経路の数は級数的に増加し、到底すべての経路を実験的に確かめることはできない。合成経路の絞込みには、反応の起こりやすさ、即ち遷移状態の情報をデータベース化し、その結果を合成法の容易さのランキングに利用することである。即ち、化学反応の反応熱、遷移状態などの情報をデータベース化した遷移状態データベース(Data Base of Transition States, TSDB)と新規計算を組み合わせて、合成経路設計システムが与えた合成経路について、実験を着手する順序を決定すればよい。我々はこれまで、この計算化学と情報化学を融合するTSDB構築に関する研究を行ってきた。本研究では、データベースプログラムの改良とともに、理論計算、実験の両面から、TSDBの可能性の検討を行った。その結果、コンピュータ支援による合成経路設計では、SRDS、TSDBおよびそれらと組み合わせられるMO計算が不可欠である。実際の実験を行うときにも、得られる未知の化合物をChemicsによる中間体の構造予測、さらにはそれを同定するためには、情報化学的またはMO計算を用いたNMR計算が有効である。今後、さらにいくつか化合物の合成経路に対して同様な解析結果を行うことが、本研究で開発した手法の有用性を検討するためには必要と考えられる。

研究成果

• [文献書誌] K.Hori, K.Yoshimura, H.Ohno, K.Onimura, T.Ohishi: "Theoretical Study on the polymerization mechanism of substituted maleimides by using a chiral catalyst with Zn^<2+>"Tetrahedron. 59. 6301-6309 (2003)
• [文献書誌] 堀憲次: "計算化学と情報化学を融合した合成経路開発システム"ファインケミカル. 32. 14-23 (2003)
• [文献書誌] H.Ohno, K.Yoshimura, K.Hori: "Theoretical Study on Mechanism on Initiation Reaction of Asymmetric Anionic Polymerization of N-Substituted Maleimide with a Zn catalyst"J.Comp.Aided Chem.. 4. 52-59 (2003)
• [文献書誌] 大野 英俊, 大石 勉, 鬼村 謙二郎, 堀 憲次: "Li錯体を用いたN-置換マレイミドの不斉アニオン重合に関する理論的研究"J.Compt.Aided Chem. 3. 107-116 (2002)
• [文献書誌] K.Hori, N.Dou, K.Okano, A.Ohgami, H.Tsukube: "Stable Conformations of 12-crown-O_3N and its Li^+ Complex in Aqueous Solution"j.Comptutational Chem.. 23. 1226-1235 (2002)