人工力誘起反応法(AFIR)  AとBに分離した状態から人工的に力を加えてABになる過程をすばやく探索します!

AFIR(Aritificail Force Induced Reaction) 反応物を人工的に押し付け反応過程を探ります

 GRRMプログラム最新版(GRR14)には、反応物が互いに分離した状態から、たがいに接近して反応する過程を、 すばやく探索する新技術、人工力誘起反応法(Aritificial Force Induced Reaction法:AFIR法)が導入されました。 この方法は、GRRMプログラムに最初から搭載されているADD-Following法ではみつけにくい分子間反応過程を、 非常に簡単に探索できる方法です。
 上図の左上のように、AとBに分離した状態で、両者に人工的な力を加えてたがいに押し付け合います。 具体的には、AとBの距離、rABに比例する項(比例定数α)を余分にエネルギーEに加えてやると、 ポテンシャルの形が、右側の図の下の曲線のようになり、本来あるはずのポテンシャルの山(Barrier)がなくなって、 AとBが互いに谷底(AB)へと落ち込みます。 つまり、AとBの間に人工的に力を加えたことになり、AとBがたやすくくっつくことになるのです。
 このようにしてAとBの反応過程を素早く探索できますが、その結果得られる反応経路やエネルギーは、 人工力を加えたものですから、現実のものとは違うはずなので、そのままでは困ります。 けれども、探索過程で調べたポテンシャルの形に含まれる人工力を与える項の比例定数αを0に戻してやると、 そのポテンシャルは、人工力がない場合の、本来のポテンシャルになります。そして、 そのポテンシャル上にある遷移状態(TS)に相当するところを求めることも簡単にできます。こうして、 ADD-Following法では見つけることが難しかった分子間(原子間)の反応過程を、非常に簡単に調べられるようになりました。
 上の説明図では、AとBの2つだけですが、3つ以上の場合にも、AFIR法を適用することができます。

ハイドロホルミレーション過程の解析       触媒サイクルの先験的探索が可能に!

 Co錯体使って、エチレンと一酸化炭素と水素から、HCH2CH2CHOを生じる反応(下図右)は、 Hydroformilationと呼ばれる非常に重要な触媒反応です。 AFIR法を使うと、まったく予備知識なしに、 計算機が1台あれば、1週間もかからずに、その反応過程を量子化学計算に基づいて求めることができます。 下図左に示したように、個々の反応過程にAFIR法を適用することで、エチレンや一酸化炭素や水素との反応過程を、 簡単に調べることができ、その結果を合わせると、下図右の触媒反応サイクルを、予備知識なしに求めることができました。