動的経路分岐を記述する化学反応速度論の開発と反応経路網の速度論的解析への展開

发展化学反应动力学来描述动态路径分叉以及发展反应路径网络的动力学分析

基本信息

批准号：
22KJ0018
负责人：
伊藤琢磨
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当該年度は、動的経路分岐の自動探索手法の拡張と、有機化学反応における新奇動的経路分岐探索への適用を行った。研究代表者が以前に開発した動的経路分岐探索手法は、反応経路自動探索法の一つである人工力誘起反応（AFIR）法を基盤とする。AFIR法は反応物分子に様々な人工力を加え、反応物周りの様々な反応経路を探索する。探索手法は、AFIR法がたどる複数の経路が1つの共通の遷移状態（TS）を経由する場合を見つけ出すことで、動的経路分岐の探索を行う。この手法が、既報の動的経路分岐探索において有効であることを以前の研究において示してきたが、mechanical stressの付加や置換基修飾によって新たに発生する動的経路分岐にも適用可能であるかに関する知見は無かった。この問題を解決すべく、当該年度は動的経路分岐の発生機構の解明と、探索手法の改善を行った。まず、過去に報告された動的経路分岐の反応経路上で振動解析を行うことで、動的経路分岐の発生機構を明らかにした。次に、発生機構に基づき改良した探索手法を、動的経路分岐が報告されていない有機化学反応に適用し、その有効性を検討した。その結果、以前の手法では見落とされていた動的経路分岐を探索できることが明らかになった。さらに、動的経路分岐が起こる反応と起こらない反応を判別することが可能であることも示された。またその違いがポテンシャル面の形状で説明できることも明らかとなった。この結果は現在論文投稿の準備を進めている。

今年，我们扩展了动态路径分叉的自动搜索方法，并将其应用于有机化学反应中新型动态路径分叉搜索。课题负责人先前开发的动态路径分支搜索方法是基于人工力诱导反应（AFIR）方法，是一种自动反应路径搜索方法。 AFIR方法对反应物分子施加各种人工力，并搜索反应物周围的各种反应路径。该搜索方法通过查找 AFIR 方法遵循的多条路径经过公共过渡状态 (TS) 的情况来搜索动态路径分叉。先前的研究表明，该方法对于寻找已报道的动态路径分支是有效的，但它是否也适用于由于机械应力的添加或取代基的修改而新出现的动态路径分支？这。为了解决这个问题，今年我们明确了动态路径分叉发生的机制，并改进了搜索方法。首先，我们通过对过去报道的动态路径分叉的反应路径进行振动分析，阐明了动态路径分叉发生的机制。接下来，我们将基于生成机制的改进搜索方法应用于尚未报道动态路径分岔的有机化学反应，并检验其有效性。结果表明，探索以前方法忽视的动态路线分叉点是可能的。此外，研究表明，可以区分导致动态路径分叉的反应和不导致动态路径分叉的反应。很明显，这种差异可以通过势面的形状来解释。目前正在准备将结果发表在一篇论文中。