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2013 年度 実績報告書

有機反応ダイナミクス支配現象の微視的解析

研究課題

研究課題/領域番号 22350023
研究機関立教大学

研究代表者

山高 博  立教大学, 理学部, 特定課題研究員 (60029907)

研究分担者 望月 祐志  立教大学, 理学部, 教授 (00434209)
佐藤 真  立教大学, 理学部, ポストドクトラルフェロー (10634347)
古明地 勇人  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (30357032)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワード有機化学反応 / 量子化学 / シミュレーション / 遷移状態 / 溶媒効果
研究概要

本年度の研究実施計画にあげた4項目のうち、第1のFMO-MD法の開発拡充については、これまでに作成・改良してきたFMO-MD導入ABINIT-MPの統一版のスーパーコンピュータ京への移植、コンソーシアム内での普及を行い、その有用性を確かめた。また、FMO-MD法を、従来の溶液中の低分子だけでなく、タンパク質などの高分子に適用できるように、アルゴリズムを改良した。応用計算としては、FMO法を用いてDNA断片の電子状態計算を行い、今後の計算の指標となる結果を得た。第2の有機反応における経路分岐現象の実験的検討に関しては、反応ダイナミクスの重要性が示唆されるハロケトン類のSN2/付加反応の反応機構境界領域反応について、各種置換フェナシルクロリドの無水メタノール中、ナトリウムメトキシドとの反応について、速度測定と生成物分布に対するメトキシドイオンの濃度効果を詳細に検討し、置換基効果解析に基づいて反応機構を解析した。得られた結果を既に報告した分子動力学シミュレーションの結果と比較し、溶液中でのシミュレーションの必要性を指摘した。この成果はBull. Chem. Soc. Jpn.誌に公表した。シミュレーション応用計算では、経路分岐現象の一般性と適応性を検証するためのビニルジアゾニウムイオンのイオン化反応についての分子動力学シミュレーションを行った。その結果、ベンジルビニルジアゾニウムイオンの反応で、経路分岐現象を見いだした。この結果はダイナミクス支配現象の多様性に関して新規な情報を与えるものであり、その成果を国際会議で報告した。さらに、最終年度の本年度は、これまでの成果をまとめていくつかの総説として報告した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Improved Description of the Orbital Relaxation Effect by Practical Use of the Self-Energy2014

    • 著者名/発表者名
      M. Saitow, T. Ida, Y. Mochizuki
    • 雑誌名

      International Journal of Quantum Chemistry

      巻: 114 ページ: 577-586

    • DOI

      10.1002/qua.24625

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accuracy of the Fragment Molecular Orbital (FMO) Calculations for DNA: Total Energy, Molecular Orbital, and Inter-Fragment Interaction Energy2014

    • 著者名/発表者名
      K. Fukuzawa, C. Watanabe, I. Kurisaki, N. Taguchi, Y. Mochizuki, T. Nakano, S. Tanaka, Y. Komeiji
    • 雑誌名

      Computational and Theoretical Chemistry

      巻: 1034 ページ: 7-16

    • DOI

      10.1016/j.comptc.2014.02.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron-Correlated Fragment-Molecular-Orbital Calculations for Biomolecular and Nano Systems2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, Y. Mochizuki, Y. Komeiji, Y. Okiyama, K. Fukuzawa
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 16 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1039/C4CP00316K

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分子シミュレーションによる有機反応機構解析:動力学的効果の検討2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤 真, 山高 博
    • 雑誌名

      有機合成化学協会誌

      巻: 72 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of α-Ketol-Type Rearrangement of Benzoin Derivatives under Basic Conditions2013

    • 著者名/発表者名
      M. Karino, D. Kubouchi, K. Hamaoka, S. Umeyama, H. Yamataka
    • 雑誌名

      Journal of Organic Chemistry

      巻: 78 ページ: 7194-7198

    • DOI

      10.1021/jo401156h

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Study on the Reaction Pathway of α-Haloacetophenones with NaOMe: Examination of Bifurcation Mechanism2013

    • 著者名/発表者名
      K. Tagawa, K. Sasagawa, K. Wakisaka, S. Monjiyama, M. Katayama, H. Yamataka
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 87 ページ: 119-126

    • DOI

      10.1246/bcsj.20130253

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of the Carboxylate Position during the Acylation Reaction Catalyzed by Biaryl DMAP Derivatives with an Internal Carboxylate2013

    • 著者名/発表者名
      R. Nishino, T. Furuta, K. Kan, M. Sato, M. Yamanaka, T. Sasamori, N. Tokitoh, T. Kawabata
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 52 ページ: 6445-6449

    • DOI

      10.1002/anie.201300665

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Fragmentation with Static Fragments (DF/SF) Algorithm Designed for Ab Initio Fragment Molecular Orbital-Based Molecular Dynamics (FMO-MD) Simulations of Polypeptides2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Komeiji, T. Fujiwara, Y. Okiyama, Y. Mochizuki
    • 雑誌名

      Chem-Bio Informatics Journal

      巻: 13 ページ: 45-57

    • DOI

      10.1273/cbij.13.45

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three- and Four-body Corrected Fragment Molecular Orbital Calculations with a Novel Subdividing Fragmentation Method Applicable to Structure-Based Drug Design2013

    • 著者名/発表者名
      C. Watanabe, K. Fukuzawa, Y. Okiyama, T. Tsukamoto, A. Kato, S. Tanaka, Y. Mochizuki, T. Nakano
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Graphics and Modelling

      巻: 41 ページ: 31-42

    • DOI

      10.1016/j.jmgm.2013.01.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] フラグメント分子軌道法を用いた分子シミュレーション:FMO-MD 法2013

    • 著者名/発表者名
      古明地勇人
    • 雑誌名

      Chemical Information and computer Sciences Journal

      巻: 31 ページ: 76-84

    • DOI

      10.11546/cicsj.31.76

    • 査読あり
  • [学会発表] Computational Study on 4-Pyrrolidinopyridine Catalyzed Chemoselective Monoacylation of 1,5-pentanediol

    • 著者名/発表者名
      M. Sato, M. Yamanaka, A. Tsuda, T. Huruta, T. Kawabata
    • 学会等名
      XIV European Symposium on Organic Reactivity
    • 発表場所
      Praha, Czech Republic
  • [学会発表] Theoretical Study on 4-Pyrrolidinopyridine Catalyzed Chemoselective Monoacylation of 1,5-pentanediol

    • 著者名/発表者名
      M. Sato, M. Yamanaka
    • 学会等名
      UK/Japan Conference in Catalytic Asymmetric Synthesis
    • 発表場所
      Sendai, Japan
  • [学会発表] Modeling of Silica-Peptide Interaction Based on the Fragment Molecular Orbital (FMO) Calculations

    • 著者名/発表者名
      Y. Mochizuki, K. Fukuzawa, Y. Okiyama, C. Watanabe
    • 学会等名
      ISAM (International Society of Addiction Medicine) 4 Conference
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
  • [学会発表] FMO Calculations For Nano-Biotechnology

    • 著者名/発表者名
      Y. Mochizuki, Y. Okiyama, K. Fukuzawa, C. Watanabe, K. Kato, T. Tsukamoto, T. Nakano, S. Tanaka
    • 学会等名
      Chem-Bio Informatics Conference 2013
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
  • [学会発表] FMO-Based Electron Density Analysis to Protein Structure Refinement

    • 著者名/発表者名
      C. Watanabe, K. Fukuzawa, Y. Okiyama, A. Kato, T. Tsukamoto, S. Tanaka, Y. Mochizuki
    • 学会等名
      Chem-Bio Informatics Conference 2013
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
  • [学会発表] FMO-Based Cluster Analysis for Drug Design by Multi-Dimensional Scaling

    • 著者名/発表者名
      R. Kurauchi, S. Tanaka, K. Fukuzawa, A. Kato, C. Watanabe, Y. Okiyama, Y. Mochizuki, T. Nakano
    • 学会等名
      Chem-Bio Informatics Conference 2013
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
  • [学会発表] Refinement of Crystal Structures Using Partial Geometry Optimization and Electron Density Calculations Based on the Fragment Molecular Orbital Method

    • 著者名/発表者名
      K. Fukuzawa, N. Watanabe, C. Watanabe, Y. Okiyama, S. Tanaka, Y. Mochizuki
    • 学会等名
      Chem-Bio Informatics Conference 2013
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
  • [学会発表] FMO Calculations with ABINIT-MP on K-Computer

    • 著者名/発表者名
      Y. Okiyama, C. Watanabe, K. Fukuzawa, S. Tanaka, Y. Mochizuki
    • 学会等名
      Chem-Bio Informatics Conference 2013
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
  • [学会発表] Explicit solvation modulates intra- and inter-molecular interactions within DNA: electronic aspects revealed by the ab initio Fragment Molecular Orbital (FMO) method

    • 著者名/発表者名
      K. Fukuzawa, I. Kurisaki, C. Watanabe, Y. Okiyama, Y. Mochizuki, S. Tanaka, Y. Komeiji
    • 学会等名
      58th Annual Meeting of Biophysical Society
    • 発表場所
      San Francisco, USA
  • [学会発表] 2-メチル-3-置換フェニル-(E)-プロペニル-1-ジアゾニウムイオンの転位および断片化反応における動力学的効果

    • 著者名/発表者名
      佐藤 真, 綿貫亜美, 柊澤康介, 山高 博
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋
  • [学会発表] フラグメント分子軌道計算の現状と今後

    • 著者名/発表者名
      望月祐志
    • 学会等名
      第13回蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      鳥取
    • 招待講演
  • [学会発表] フラグメント分子軌道(FMO)計算の現状と今後

    • 著者名/発表者名
      望月祐志
    • 学会等名
      新学術領域「分子ロボティックス」研究会
    • 発表場所
      東京
    • 招待講演
  • [学会発表] フラグメント分子軌道計算プログラムABINIT-MPの開発と応用事例

    • 著者名/発表者名
      望月祐志
    • 学会等名
      新化学技術推進協議会-先端化学・材料技術部会-研究会
    • 発表場所
      東京
    • 招待講演
  • [学会発表] ABINIT-MPでの現状の機能紹介と今後の展開

    • 著者名/発表者名
      望月祐志
    • 学会等名
      スーパーコンピューティング技術産業応用協議会-セミナー
    • 発表場所
      東京
    • 招待講演
  • [学会発表] フラグメント分子軌道計算に基づくペプチド-シリカの相互作用解析

    • 著者名/発表者名
      望月祐志, 沖山佳生, 渡邉千鶴, 塚本貴志, 福澤薫, 田中成典
    • 学会等名
      応用物理学会秋季年会2013
    • 発表場所
      京田辺
  • [学会発表] テトラシアニド白金錯体-メチルビオロゲン複合系における電子状態解析と構造予測

    • 著者名/発表者名
      小嶋亮平, 上之原和佳, 松下信之, 森寛敏, 望月祐志
    • 学会等名
      第63回錯体化学討論会
    • 発表場所
      沖縄
  • [学会発表] ナフチリジンを架橋配位子とするRu-Ru錯体の電子状態に関する理論解析

    • 著者名/発表者名
      小嶋亮平, 瀬戸根直希, 和田亨, 望月祐志
    • 学会等名
      第63回錯体化学討論会
    • 発表場所
      沖縄
  • [学会発表] フラグメント分子軌道法プログラムABINIT-MPの京への導入

    • 著者名/発表者名
      望月祐志
    • 学会等名
      HPCI戦略プログラム分野4次世代ものづくり-ワークショップ
    • 発表場所
      東京
    • 招待講演
  • [学会発表] 逆相液体クロマトグラフィー系の分離挙動に関する計算化学的研究

    • 著者名/発表者名
      永田大樹,豊島輝,沖山佳生,都築誠二,宮部寛志,望月祐志
    • 学会等名
      応用物理学会春季年会2014
    • 発表場所
      相模原
  • [学会発表] 酵素Ny1B-基質複合体における誘導適合に伴う残基間相互作用エネルギー(IFIE)変化の理論解析

    • 著者名/発表者名
      安東寛之, 馬場剛史, 重田育照, 渡邉千鶴, 沖山佳生, 望月祐志, 中野雅由
    • 学会等名
      日本化学会2014春季年会
    • 発表場所
      名古屋
  • [学会発表] ABINIT-MPによる京でのフラグメント分子軌道計算

    • 著者名/発表者名
      沖山佳生, 渡邉千鶴, 望月祐志, 坂倉耕太, 山本純一, 野口孝明, 小久保達信, 新宮哲, 古明地勇人, 福澤薫, 中野達也, 田中成典
    • 学会等名
      日本化学会2014春季年会
    • 発表場所
      名古屋
  • [学会発表] FMO電子状態計算によるX線結晶構造の精密化の検討

    • 著者名/発表者名
      福澤薫, 渡邉千鶴, 塚本貴志, 加藤昭史, 沖山佳生, 田中成典, 望月祐志
    • 学会等名
      日本化学会2014春季年会
    • 発表場所
      名古屋

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公開日: 2015-05-28  

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