2022 年度研究成果報告書

溶媒種による反応性や選択性の変化を予測できる新規溶媒効果計算プログラムの開発

研究課題

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研究課題/領域番号	17K05787
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	有機化学
研究機関	高知大学
研究代表者	金野大助高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (00361593)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2023-03-31
キーワード	立体選択性 / 分子軌道計算
研究成果の概要	溶媒の極性効果と立体効果をパラメータ化した新しい溶媒効果計算プログラムを作成し，その有効性の検証を行った。溶媒種の違いが反応選択性に大きく影響する例として，ピロール類の位置選択的トリシアノビニル化反応およびα位に不斉中心を有するケトンのジアステレオ選択的ヒドリド還元を取り上げ，実験および分子軌道計算の両面から解析を行なったところ，いずれの反応でも溶媒種の違いによって選択性の反転や反応速度の顕著な変化が観測された。これらの反応について本研究で作成した溶媒効果計算プログラムを適応した結果，基質や試薬と相互作用した溶媒分子の立体効果が反応性や選択性に影響を与えている可能性が高いことが明らかとなった。
自由記述の分野	有機化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究課題で作成した溶媒効果計算プログラムでは，溶媒分子の立体効果の重要性に着目し，極性効果と立体効果の２つのパラメータで高精度かつ高速に溶媒効果計算を行ことができる。特に溶媒の立体効果については，溶媒和のし易さ，溶媒の方向，溶媒和による反応阻害，の3つのパラメータという，これまでにない視点からの計算を行っている。有機化学反応の反応条件に用いる溶媒の最適化は多くの場合，経験に基づいたランダムスクリーニングによって行なわれているが，本プログラムを用いることにより，各種反応に適切な溶媒選択を理論的に行なうことが可能となり，反応予測や新規反応開発を行なう際の有力なツールになり得ると考えられる。