計算化学に基づく高精度合成計画法の開発と複雑天然物のコンピューター支援全合成

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半自動遷移状態探索プログラムの作成には、多様な化学反応の遷移状態探索が必須である。そこでR4年度は、典型金属を介したカルボアニオン反応の反応機構解析に取り組んだ。具体的には当研究室のアンフィジノリドLの合成研究で使用している立体制御アルドール反応の反応機構解析を実施した。遷移状態計算でよく利用されるimplicitモデルでは立体選択性の実験結果が再現できなかったため、explicitモデルによる遷移状態探索を行った。THF溶媒分子を多様な配位形式でLiイオンに配位させることで、実験結果を再現する遷移状態を得ることに成功した。反応解析には、より現実に近いexplicitモデルは有効であるが、溶媒の配位形式が不明であるため、反応の予測に適用させることは容易ではない、と考えている。今後、カルボアニオン反応を予測する一般的な手法の開発が必要である。半自動遷移状態探索プログラムの作成に向けて、研究協力者によって、Gaussianなどの計算化学ソフトウェアの大量の入出力データを迅速かつ正確に処理できるpythonライブラリが開発された。本ライブラリにより、Diels-Alder反応などの簡単な反応の反応成否の予測、立体選択性の予測が可能になった。これまでに、Diels-Alder反応によるナキテルピオシンのCD環形成、2-アミノイミダゾール類の3環性骨格の構築の成否を本プログラムで評価し、プログラム上での基質構造の最適化を実施した。実際に反応が進行すると判断できる基質を合成しDiels-Alder反応を検討したところ、予想通り反応が進行した。また、立体選択性についても予測通りであることを確認した。