Combined experimental and Computational Study on New Concept of Dynamics-Driven Organic Reaction and Path Bifurcation
Combined experimental and Computational Study on New Concept of Dynamics-Driven Organic Reaction and Path Bifurcation
批准号:
18550047
负责人:
YAMATAKA Hiroshi
金额:
$2.64万
依托单位:
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份:
2006
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
2006 至 2007
中文摘要
对取代苄基甲基酮肟和α-苯乙基甲基酮肟在气相的Beckmann反应进行了全量子分子动力学(MD)模拟。模拟结果表明,随着取代基的改变,反应产物从断裂到重排,在边界底物上发生了反应路径分叉。发现分岔比与初始给予反应体系的能量有关。取代基对反应速率和产物分布影响的物理有机实验表明,在这些反应体系中存在路径分叉。采用自制的基于片段分子轨道(FMO)-MD方法的MD模拟应用程序,研究了甲基重氮离子(CH3-N2+)的水解反应,该方法可以完全量子方式计算溶液动力学。采用一个由156个水分子围绕在体系重心处的底物(CH3-N2+)的水滴模型进行了模拟。在一定的反应条件下,模拟成功地揭示了反应是如何发生的,以及反应分子和溶剂中的原子在从反应物状态到生成物状态的反应过程中的分子行为。CH3-N2+的水解通过SN2机制进行,因为通过C-N裂解形成的甲基阳离子太不稳定,不能存在于亲核溶剂中,如水。模拟结果表明,CH3-N2+首先在其C-H键上与其中一个水分子相互作用,然后与取代N2离去基的CH3部分相互作用。O-C-N角从来没有像教科书上写的那样达到180°。O-C键的形成和C-N键的裂解具有不同的同步性,显示了溶液中化学反应的多样性。
英文摘要
Full quantum molecular dynamic(MD) simulations were carried out for the Beckmann reactions of substituted benzyl methyl ketone oximes and α-phenylethyl methyl ketoximes in the gas phase. The simulations revealed that reaction path bifurcation occurs for borderline substrates, where the reaction product changes from fragmentation to rearrangement with the change of substituent. The bifurcation ratios were found to have correlation with the amount of energy initially given to the reacting system. Physical organic experiment on the substituent effects on rates and product distribution suggests the existence of path bifurcation in these reaction systems.The hydrolysis reaction of methyl diazonium ion(CH3-N2+) was examined by means of home-made MD simulation application based on recently developed fragment molecular orbital(FMO)-MD method, which allows one to calculate solution dynamics in a full quantum fashion. The simulations were carried out by using a water droplet model consisting with 156 water molecules surrounding the substrate(CH3-N2+) located in the center of the gravity of the system. Under certain reaction conditions, the simulations succeeded to reveal how the reaction takes place and how the atoms in the reaction molecules and solvents behave during the reaction from the reactant state to the product state at the molecular level. The hydrolysis of CH3-N2+ proceeds via the SN2 mechanism since the methyl cation that would form via the C-N cleavage is too unstable to exist in nucleophilic solvent like water. The simulations showed that CH3-N2+ initial interacts with one of the water molecules in its C-H bond, and then H2O interacts with CH3 moiety displacing the N2 leaving group. The O-C-N angle never reached 180°as is written in the textbook. Variable synchronicity was observed for the O-C bond formation and the C-N bond cleavage, showing diversity in chemical reactions in solution.
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Two-Dimensional Free Energy Surface on Exchange Reaction of Alkyl Chloride/Chloride Using QM/MM-MC Method
利用 QM/MM-MC 方法研究烷基氯/氯化物交换反应的二维自由能面
DOI:
--
发表时间:
2008
期刊:
Chemical Physics Physical Chemistry 10
影响因子:
--
作者:
[Yasuhide Sasajima, Motoharu Shimizu, Norie Kuroyanagi, Nobuyuki Kishikawa, Kyoko Noda, Sumitaka Itoh, Hideo D. Takagi, and Masahiko Inamo, K.Baba, 稲毛正彦, 稲毛正彦, 稲毛正彦, 稲毛正彦, M.Sato, M.Ohisa]
通讯作者:
M.Ohisa
アシロインアニオンの分子内ヒドリド移動反応:溶媒和ダイナミクス構造の解析
偶姻阴离子的分子内氢化物转移反应:溶剂化动力学结构分析
DOI:
--
发表时间:
2007
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Claude F.Bernasconi, Shoshana D.Brown, Mahammad Ali, Zvi Rappoport, Hiroshi Yamataka, Hatim Salim, 香取 哲次, 佐藤 真, 佐藤 真, 片山 美佳, 秋元 諒, 狩野 真啓, 安藤 健一, 長谷川 拡人, 片山 美佳, 佐藤 真]
通讯作者:
佐藤 真
水溶液中におけるハロゲン化アルキルのハロゲン交換反応の反応経路
卤代烷在水溶液中进行卤素交换反应的反应路线
DOI:
--
发表时间:
2006
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Claude F.Bernasconi, Shoshana D.Brown, Mahammad Ali, Zvi Rappoport, Hiroshi Yamataka, Hatim Salim, 香取 哲次, 佐藤 真, 佐藤 真, 片山 美佳, 秋元 諒, 狩野 真啓, 安藤 健一, 長谷川 拡人, 片山 美佳, 佐藤 真, 片山 美佳, 長谷川 拡人, 秋元 諒, 香取 哲次, 山高 博, 香取 哲次, 望月 祐志, 望月 祐志, 佐藤 真, 阿部 正統, 片山 美佳, 佐藤 真, 香取 哲次, 吉村 亘由, 秋元 諒, 長谷川 拡人, H.Yamataka, M.Sato, Y.Komeiji, H. Yamataka, M. Sato, M. Katayama, Y. Komeiji, 大久 真幸]
通讯作者:
大久 真幸
アシルクロロメタン類のS_N2反応の経路に関する実験的研究
酰氯甲烷S_N2反应途径的实验研究
DOI:
--
发表时间:
2006
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Claude F.Bernasconi, Shoshana D.Brown, Mahammad Ali, Zvi Rappoport, Hiroshi Yamataka, Hatim Salim, 香取 哲次, 佐藤 真, 佐藤 真, 片山 美佳, 秋元 諒, 狩野 真啓, 安藤 健一, 長谷川 拡人, 片山 美佳, 佐藤 真, 片山 美佳, 長谷川 拡人, 秋元 諒, 香取 哲次, 山高 博, 香取 哲次, 望月 祐志, 望月 祐志, 佐藤 真, 阿部 正統, 片山 美佳, 佐藤 真, 香取 哲次, 吉村 亘由, 秋元 諒, 長谷川 拡人, H.Yamataka, M.Sato, Y.Komeiji, H. Yamataka, M. Sato, M. Katayama, Y. Komeiji, 大久 真幸, 香取 哲次, 阿部 正統, 片山 美佳]
通讯作者:
片山 美佳
The α-effects in the Gas-phase S_N2 Reactions at Saturated Carbon Centers
饱和碳中心气相S_N2反应中的α效应
DOI:
--
发表时间:
2006
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Claude F.Bernasconi, Shoshana D.Brown, Mahammad Ali, Zvi Rappoport, Hiroshi Yamataka, Hatim Salim, 香取 哲次, 佐藤 真, 佐藤 真, 片山 美佳, 秋元 諒, 狩野 真啓, 安藤 健一, 長谷川 拡人, 片山 美佳, 佐藤 真, 片山 美佳, 長谷川 拡人, 秋元 諒, 香取 哲次, 山高 博, 香取 哲次, 望月 祐志, 望月 祐志, 佐藤 真, 阿部 正統, 片山 美佳, 佐藤 真, 香取 哲次, 吉村 亘由, 秋元 諒, 長谷川 拡人, H.Yamataka, M.Sato, Y.Komeiji, H. Yamataka, M. Sato, M. Katayama, Y. Komeiji, 大久 真幸, 香取 哲次, 阿部 正統, 片山 美佳, 長谷川 拡人, 佐藤 真, 吉村 亘由, 山高 博, Y.Ren]
通讯作者:
Y.Ren
共 58 条
Microscopic Analysis of Dynamics-Controlled Organic Reactions
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批准号:22350023
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项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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资助金额:$11.98万
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财政年份:2010
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负责人:YAMATAKA Hiroshi
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依托单位:
Mechanism of organic reaction in solution : kinetics experiment and new QM/MM computations
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批准号:15550034
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项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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资助金额:$2.43万
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财政年份:2003
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负责人:YAMATAKA Hiroshi
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依托单位:
Elucidation of Electron-Transfer/S_N2 Borderline Mechanism : Toward the Development of a New Reaction Theory
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批准号:12640517
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项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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资助金额:$2.24万
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财政年份:2000
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负责人:YAMATAKA Hiroshi
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依托单位:
Reaction Route of Nucleophilic Addition to Carbonyl Compounds : Intermediate, Transition State and Selectivity
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批准号:07454167
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项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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资助金额:$5.06万
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财政年份:1995
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负责人:YAMATAKA Hiroshi
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依托单位:
Nucleophilic Carbonyl Addition of Organometallics: Reaction Pathway, Transition State Structure and Stereoselectivity
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批准号:03640451
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项目类别:Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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资助金额:$1.28万
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财政年份:1991
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负责人:YAMATAKA Hiroshi
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依托单位:
海外基金