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高校生と在学生の皆さんへ

 このページでは,堀・隅本研究室の研究と学士中間論文についてわかりやすく(?!)解説しました.

〜FAQ〜
研究内容 学士中間論文 興味や疑問を持った学生さんは気軽に研究室(本館北側4階、西側の角)に訪ねてきてください。



〜コンピュータと実験を併用した化学の研究〜

FAQ  学士中間論文
  1. 反応速度の測定と計算を併用した合成収率の予測
     合成経路設計システムにより創出される合成経路のランキングを行う上で、合成収率は有用な指標の一つです。堀・住本研究室では,理論計算により得られる活性化エネルギー(Ea)と実験条件を用いた多変量解析により、それを予測する研究を行ってきました。でも、多くの反応の実験例を文献から得ることは難しく、その検証が困難なです。そのため,いろいろな有機反応の反応速度定数を測定と理論計算をあわせて,合成実験を行ったらどれくらいの量の化合物が取れるかを予測する研究を行っています.


     
  2. 環境に優しい有機合成に関する研究
     20世紀までは,新たな物質 を合成するときには,その合成経路は「合成化学者」が考えていました.「21世紀」 の現在の今日では,コンピュータも考えてくれるようになりました.しかしながら,合成化学者やコンピュータが考える合成経路で100%望む物質が合成できるとは 限りません.
     コンピュータを使えば、『化学実験』を『バーチャルの世界(コンピュータの中)』でできます。わが研究室では、 このバーチャルな世界で新しい反応の開発を行っています。爆発もないので、安心して化学実験ができるはず!


     コンピュータを使えば、『化学実験』が『バーチャルな世界(コンピュータの中)』でシミュレーションできます。我が研究室では情報化学的な方法とバーチャルな世界とを組み合わせて、新規機能性分子、薬物関連分子、また既存分子の新しい合成経路開発を行っています。コンピュータを用いて予測や解析を行うことで環境負荷の小さな化学を実現します。また得られた新しい合成経路に対して、『マイクロリアクタ』を用いた検証実験も行っています。

  3. 化学反応と溶媒効果に関する研究
     コンピュータの進化に伴い、化学反応をバーチャルな世界で容易にシミュレーションできるようになりました。しかし、実際に行う化学反応は、水、アルコールなど様々な溶媒中で行われることがほとんどです。我が研究室では、実験に即したシミュレーションを可能にするために、これまでうまく評価できなかった『溶媒効果を考慮した化学反応』の反応解析を,我々が開発したQM/MC/FEP法を用いて行っています。計算結果から、化学反応に与える溶媒分子の効果や活性化自由エネルギーの値などを評価できるようになりました。

     溶媒効果を詳しく研究するためには実験結果と計算結果を比較する必要があります.研究室にはHPLC(高速液体クロマトグラフ,GC-MS(マススペクトルとガスクロマトグラフを組み合わせた検出装置)を用いて,反応速度の測定も行っています.

  4. 触媒反応機構の解析
     隅本先生が中心となって,遷移金属が示す特殊な反応の解析を行っています.2010年のノーベル化学賞が与えられた鈴木-宮浦カップリング,Heck反応などもその研究対象となっています.

  5. マイクロリアクター(MR)を用いた合成研究
     マイクロリアクターの中の反応は,「計算化学的」に検証される反応機構と近いものであると考えられています.そのため堀研究室では,計算化学とマイクロリアクタを使った合成経路開発に関する研究を,これから重要な研究テーマにしようと思っています.その目的で,MRを用いてプレリシャエフ反応の反応速度を計測しています.



     
〜学士中間論文(2010年度)〜


FAQ 研究内容 過去の論文内容

堀研究室では、学士中間論文に 3 つの大きなテーマを考えています

  1. 環境に優しい有機合成に関する研究
    • コンピュータを使用することで、『化学実験』を『バーチャルな世界(コンピュータの中)』でシミュレーションしていき、新しい有機合成経路の開発を行います。
    • 本年度は,Baeyer-Villiger 反応の理論計算を行います。この反応は,
      ケトンとアセトフェノンとその誘導体を反応基質とし,m-クロロ過安息香酸(mCPBA)を用いてエステルを生成させる反応です。


  2. 用水・排水中の農薬分析に関する研究

    • 自然界には様々な形で化学物質が放出されていますが、それらの中には生分解せず人や環境に害を与えるものも存在しています
    • 環境水や排水中に含まれる除草剤などの農薬の基準は厳しく定められており,その測定方法も法律により定められています。
    • 環境水中に含まれる有害物質がどのような方法で測定されるのかを調べ,実際に用水路等で採取した水を公定法に準拠した方法で測定し,どのような化学物質が含まれているのかを検証します。
    • LC-MSやGC-MSなどの機器分析や,前処理等の方法を勉強します。

  3. 土壌の 1,4-ジオキサン測定に関する研究
    • 1,4-ジオキサンはワックスや染料などの溶剤として幅広く使用されていますが,同時に水溶性も高く,健康への影響も懸念されている化学物質です。このような観点から,水中の基準値が厳しく制限されている化学物質の一つです。
    • このテーマでは,土壌中に1,4-ジオキサンが含まれている場合,公定法に準拠した測定方法で検出できるか,を検証します。
    • LC-MSやGC-MSなどの分析装置を使用します。また,測定を行う際の前処理等の勉強を行います。

  4. これまでに実施した学士中間論文のポスター(学生諸君が作ったものです)