生体内多核遷移金属錯体の電子構造、化学反応性および機能発現に関する理論的研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21550014
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 公益財団法人豊田理化学研究所 (2011); 財団法人豊田理化学研究所 (2009-2010)
• 研究代表者: 山口 兆 公益財団法人豊田理化学研究所, フェロー (80029537)
• 連携研究者: 神谷 信夫 大阪市立大学, 理学研究科, 教授 (60152865) ; 沈 建仁 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60261161) ; 中村 春木 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (80134485) ; 奥村 光隆 大阪大学, 理学研究科, 教授 (40356712) ; 山中 秀介 大阪大学, 理学研究科, 助教 (10324865) ; 川上 貴資 大阪大学, 理学研究科, 助教 (30321748) ; 北河 康隆 大阪大学, 理学研究科, 助教 (60362612) ; 北河 康隆 大阪大学, 理学研究科, 助教 (60362612)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 生体内多核遷移金属錯体 / 電子構造 / 化学反応性 / 機能発現 / 理論的研究 / p. 450 / MMO, OEC, PSII

研究概要

本研究では光合成水分解反応の触媒サイトであるCaMn4O5クラスターなどの生体内多核遷移金属錯体の電子構造の理論的解析法を提案しその有効性を検証した。さらに、これらクラスターの電子構造に基づいて水分解反応機構などの化学反応性の解明、混合原子価状態での電子移動現象などの機能発現の理論的解明を実行した。研究成果は種々の論文、国際会議での講演などにより公表した。

研究成果

• [雑誌論文] Broken-symmetry Natural Orbital(BANO)-Mk-MRCC Study on the Exchange Coupling in the Bunuclear Copper(II) Compounds (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, N. Yasuda, S. Nishihara, S. Yamanaka, Y. Kitagawa, T. Kawakami, M. Okumura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 505 ページ: 11-15
  • DOI: DOI:10.1016/j.cplett.2011.02.-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unique Structural and Electronic Features of Perferryl-Oxo Oxidant in Cytochrome p-450 (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Isobe, S. Yamanaka, M. Okumura, K. Yamaguchi, J. Shimada
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A115 ページ: 10730-10738
  • DOI: DOI:10.1021/jp206004y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Labile electronic and spin states of the CaMn4O5 cluster in the PSII system refined to the 1.9A X-ray resolution UB3LYP computational results (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kanda, S. Yamanaka, T. Saito, Y. Umena, K. Kawakami, J. R. Shen, N. Kamiya, M. Okumura, H. Nakamura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 506 ページ: 98-103
  • DOI: DOI:10.1016/j.cplett.2011.02.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible Mechanisms for the O-O Bond Formation in Oxygen Evolution Reaction at the CaMn4O5(H2O) 4 Cluster of PSII refined to 1.9A X-ray Resolution (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Yamanaka, H. Isobe, K. Kanda, T. Saito, Y. Umena, K. Kawakami, J. R. Shen, N. Kamiya, M. Okumura, H. Nakamura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 511 ページ: 138-145
  • DOI: DOI:10.1016/j.cplett.2011.06.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symmetry and Broken Symmetry in Molecular Orbital Description of Unstable Molecules IV : Comparison between single and multi-reference computational results for antiaromatic molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, S. Nishihara, S. Yamanaka, Y. Kitagawa, T. Kawakami, S. Yamada, H. Isobe, M. Okumura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Theoret. Chem. Acc 巻: 130 ページ: 749-763
  • DOI: DOI:10.1007/s00214-011-0941-9
• [雑誌論文] Singlet-triplet Energy Gap for Trimethylenemethane, Oxyallyl Diradical, and Related Species : Single and Multi-reference Computational Results (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, S. Nishihara, S. Yamanaka, Y. Kitagawa, T. Kawakami, S. Yamada, H. Isobe, M. Okumura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Theoret. Chem. Acc 巻: 130 ページ: 739-748
  • DOI: DOI:10.1007/s00214-011-0914-z
• [雑誌論文] MRCC, APUCC and APUBD Calculations of Didehydropolyene Diradicals, The Nature of Through-Bond Effective Exchange Integrals for Diradicals (2010)
  • 著者名/発表者名: S, Nishihara, T. Saito, S. Yamanaka, Y. Kitagawa, T. Kawakami, M. Okumura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Mol. Phys 巻: 19 ページ: 2559-2578
  • DOI: DOI:10.1155/2010/908132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reinvestigation of the Reaction of Ethylene and Singlet Oxygen by the Approximate Spin Projection Method. Comparison with Multi-reference Coupled-Cluster Calculations (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, S. Nishihara, Y. Kataoka, Y. Nakanishi, Y. Kitagawa, T. Kawakami, S. Yamanaka, M. Okumura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A114 ページ: 7969-7874
  • DOI: DOI:10.1021/jp102772v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Which Hybrid GGA DFT is Suitable for Cu2O2 Systems if the Spin Contamination Error Is Removed (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, Y. Kataoka, Y. Nakanishi, T. Matsui, Y. Kitagawa, T. Kawakami, M. Okumura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Chem. Phys 巻: 368 ページ: 1-6
  • DOI: DOI:10.1016/j.chemphys.2009.12.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of Chemical Bonds in Metalloenzymes. XV. Local Singlet and Triplet Diradical Mechanisms for Radical Coupling Reactions in the Oxygen Evolution Complex (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi, M. Shoji, T. Saito, H. Isobe, S. Nishihara, K. Koizumi, S. Yamada, T. Kawakami, Y. Kitagawa, S. Yamanaka, M. Okumura
  • 雑誌名: Int. J. Quant. Chem 巻: 110 ページ: 3101-3128
  • DOI: DOI:10.1002/quq.22914
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resonating Coupled-Cluster CI Approach to Ion-Radical Systems : Comparison with the unrestricted Coupled-Cluster Approach (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Yamanaka, S. Nishihara, K. Nakata, Y. Yonezawa, M. Okumura, T. Takada, H. Nakamura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Int. J. Quant. Chem 巻: 109 ページ: 3811-3818
  • DOI: DOI:10.1002/qua.22441
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resonating Broken-Symmetry Configuration Interaction Approach for Double Exchange Magnetic Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Nishihara, S. Yamanaka, K. Kusakabe, K. Nakata, Y. Yonezawa, H. Nakamura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Condens. Matter 巻: 21 ページ: 064227
  • DOI: DOI:10.1088/0953-8984/21/6/064227
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symmetry and Broken Symmetry in Molecular Orbital Descriptions of Unstable Molecules 3.The Nature of Chemical Bonds of Spin Frustrated Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kawakami, R. Takeda, S. Nishihara, S. Yamanaka, T. Saito, M. Shoji, S. Yamada, Y. Kitagawa, M. Okumura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A113 ページ: 15281-15297
  • DOI: DOI:10.1021/jp905991r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transition State Optimization Based on Approximate Spin-projected(AP) method (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, S. Nishihara, Y. Kataoka, Y. Nakanishi, T. Matsui, Y. Kitagawa, T. Kawakami, M. Okumura, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 483 ページ: 168-171
  • DOI: DOI:10.1016/j.cplett.2009.10055
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Broken-Symmetry Methods. Application to the CaMn4O5 Cluster st OEC of PSII Refined to 1.9A X-Ray Resolution (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi
  • 学会等名: The Seventh Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: Waseda
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] Electronic and Spin Sates of the CaMn4O5 Cluster at OEC of PSII Refined to 1.9A X-Ray Resolution (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi
  • 学会等名: International Symposium on Activation of Dioxygen and Homogeneous Catalytic Oxidation
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 20110700
• [学会発表] First Principle Calculations of Effective Exchange Integrals-Comparison between SR(BS) and MRCC Computational Results (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi
  • 学会等名: ICCMSE VIII
  • 発表場所: Greece
  • 年月日: 20101000
• [図書] Broken-Symmetry法の発展 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口兆
  • 総ページ数: 177-182
  • 出版者: 化学同人編集部
• [図書] 計算化学における多階層連結コンピューティング(エネルギー科学における多階層連結コンピューティング) (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口兆、山中秀介
  • 総ページ数: 155-205
  • 出版者: 国際高等研究所
• [図書] Broke-Symmetry法の発展.マンガン酸化物クラスターの水分解酸素発生機構(理論化学編) (2010)
  • 著者名/発表者名: 山口兆
  • 総ページ数: 71-77
  • 出版者: 化学同人
• [備考]
  • URL: http://www.toyotariken.jp/researcher/j_yamaguchi.html