遷移構造解析を基盤とした理論計算支援型反応設計への取り込み

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従来の新反応開拓研究における金属触媒の選択は、研究者の仮説(勘)あるいは膨大な数にのぼる基質・金属・配位子・溶媒・温度等の組み合わせ実験が必要とされてきた。その結果、金属錯体を用いる有機合成化学は実用的には充実してきているものの、理論的には混沌としている感が否めない。どんな中心金属を選ぶべきかどんな配位子を設計・検討するべきか新反応開拓に向けて理論的一般化および完全予測(少なくとも、理論的手法によって、条件のしぼり込み)が必要とされている。そこで、本研究では、計算科学的手法を用いた遷移構造解析に基づく反応経路の可視化を目指し研究に着手した。まず、補助的な手法として、NMR,ReactIR,MCD等の物理化学的手法を用いることで金属錯体の反応系中での真の活性種へのダイナミックな構造変化を明らかにし、計算化学との融合を測ることでこれまで謎の多かった有機亜鉛アート錯体の反応機構解明に挑んだ。本研究の目的は、新規反応開発・機能設計に向けた錯体の設計指針につながるような理論的一般化を目指すことであり、その第一歩となる亜鉛アート錯体を用いるカルボニル化合物への1,2-付加反応や1,4-付加反応、ならびにメタル化反応などの機構を明らかにできた。この過程で得られた知見をもとに錯体をデザインし、従来とは異なった観点(方法論)から新たな反応性・選択性および機能をデザインし、実際に実験を行うことにより新たな方法論を提案できた。