量子化学計算が先導するデマンド・ドリブンに基づく有機分子触媒の精密反応場設計

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K19018
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分33:有機化学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 寺田 眞浩 東北大学, 理学研究科, 教授 (50217428)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2024-03-31
• キーワード: 有機分子触媒 / データ駆動 / デマンド・ドリブン / 量子化学計算 / 不斉反応場

研究成果の概要

近年、不斉触媒反応において「C-H…O非古典的水素結合、C-H…π、πスタッキング」といった「分散力を主とする弱い相互作用」を介して有機分子触媒あるいは不斉配位子と反応基質が相互作用し、遷移状態の安定化が図られていることが明らかになってきた。「分子間相互作用による遷移状態の安定化」が選択性を決定づける極めて重要な因子となっていることを受け、「分子間相互作用の最大化」という最適触媒に「要求される」条件を「駆動力」とするデマンド・ドリブン（要求駆動）に基づいて立体選択的な触媒反応系の探索を行った。この方法論の実証系として代表者が豊富な経験を有するキラルリン酸触媒を用いた反応系を検討した。

自由記述の分野

有機合成化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

物質の製造時における廃棄物を減らし、欲しい有用物質を選択的に得る、いわゆる環境負荷の軽減を目的とした有機合成手法の開発が急務となっている。こうした社会要請に応えるべく、高機能な触媒の設計開発や新たな戦略に基づく有機合成手法が確立され、多くの有機合成反応の高効率化が図られてきた。研究代表者はこうした高機能触媒の開発のなかでも、医農薬品などの多様化によって需要が高まっている光学活性化合物を効率的かつ選択的に得る不斉触媒反応の開発研究に取り組んできた。本研究は選択的な反応を開発する上で従来の試行錯誤法によらずに、計算科学を活用することで合理的かつ効率的に行う方法論を提供することを目指している。