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

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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。