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2023 年度 実績報告書

金属・光二元触媒システムにおけるデータ駆動型高活性有機光触媒の設計法の開発

公募研究

研究領域デジタル化による高度精密有機合成の新展開
研究課題/領域番号 22H05356
研究機関名古屋大学

研究代表者

納戸 直木  名古屋大学, 学際統合物質科学研究機構, 助教 (20909949)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
キーワード機械学習 / 光反応 / 有機光増感剤
研究実績の概要

初年度は、光増感剤を用いたフェノール合成反応において、基礎となるデータベース構築と機械学習モデルの開発を行った。この研究に関しては、昨年に論文投稿を完了した(Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202219107.)。そこで2年目となる昨年度は、データベースのさらなる拡張及び転移学習等を含むより発展的な機械学習法の適用に取り組んだ。結果として、異なる分子変換を引き起こす光反応間で知識を共有する転移学習法の開発を達成した。また、より高度な量子化学計算を活用して設計した記述子と可視化手法を組み合わせることで、説明可能性及び予測精度を両立した機械学習モデルの開発にも取り組んだ。これらに関する論文は現在執筆中であるため、なるべく早く投稿及び出版までこぎつけたいと考えている。さらに、領域内外の複数の研究グループと共同して、実験を主体とした光反応(さまざまなエネルギー移動、電子移動系を含む)データベースのさらなる拡張や、量子化学計算や分子生成技術を活用した計算値主体のデータベース開発も進めている。領域での後期の活動を通して、より大規模なこれらのデータベースを活用した触媒設計法の確立などに挑戦する予定している。
光反応以外にも、新たに開発した脱水触媒システム及び、金属触媒を用いた水素化反応におけるデータベース構築、機械学習モデルの開発、及び仮想スクリーニングによるより有効な触媒の発見等についてもまとまった結果が得られたため、これらも論文作成に取り掛かっている。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [学会発表] 異種反応間で有機光増感剤の触媒活性を予測する転移学習法の開発2024

    • 著者名/発表者名
      國定龍雅、納戸直木、Tabea Rohlfs、小島諒介、Olga Garcia Mancheno、柳井毅、斎藤進
    • 学会等名
      第104回日本化学会春季年会
  • [学会発表] ルテニウム錯体触媒を用いるケトンの水素化反応のデータベース構築と機械学習法の開発2024

    • 著者名/発表者名
      中島春野、村田知隼、納戸直木、斎藤進
    • 学会等名
      第104回日本化学会春季年会
  • [学会発表] リン化合物とカテコール誘導体を用いた触媒的脱水アミド化反応における反応性予測モデルの開発2023

    • 著者名/発表者名
      永野泰規、納戸直木、斎藤進
    • 学会等名
      第12回JACI/GSC シンポジウム
  • [学会発表] 有機光反応における光増感剤の反応性を予測する機械学習モデルの開発2023

    • 著者名/発表者名
      納戸直木
    • 学会等名
      2023年光化学討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] リン化合物/カテコール触媒システムによる脱水アミド化反応と機械学習法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      永野泰規、Dattatraya B. Bagal、納戸直木、斎藤進
    • 学会等名
      2023年第123回有機合成シンポジウム
  • [学会発表] Machine-Learning Prediction of the Catalytic Activity of Organic Photosensitizers2023

    • 著者名/発表者名
      Naoki Noto、Susumu Saito
    • 学会等名
      International Joint Symposium 2023 on Synthetic Organic Chemistry -ISDigiTOS-2, ICAMS-3, & CREST-OS-FRIR-
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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