【新春特集】産業革新を推進するコンビナトリアル計算化学
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特集にあたって
Preface to Special Edition

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宮本明(東北大学 未来科学技術共同研究センター 教授)





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医薬産業での計算化学を活用した研究開発
Use of Computational Chemistry in Drug Development of Pharmaceutical Industry

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西島和三(持田製薬(株) 医薬開発本部 主事(東北大学 未来科学技術共同研究センター 客員教授))

医薬産業における新薬への研究開発では,非臨床での創薬プロセスの加速化および合理化によって,優れた開発候補化合物を見いだすことが必須である。そこで,依然として不確実性がきわめて高い探索ステージにおいて,計算化学を駆使しながら疾患関連タンパク質の構造情報を有効に活用した合理的な創薬が検討されている。

【目次】
1. はじめに
2. 標的タンパク質の構造情報がない時代の計算化学を活用した創薬
3. 標的タンパク質の構造情報と計算化学を利用した合理的な創薬
4. 計算化学に支援された創薬スクリーニングの実施
5. おわりに


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化粧品におけるコンピューター計算の利用
Application of Computing in Cosmetics

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福井寛((株)資生堂 新成長領域研究開発センター 特別研究員)

化粧品産業は多くの科学技術を利用している。本報では,コンビナトリアルを利用したエマルション系の基本処方検討や,コンピューターシミュレーションを利用した光学粉体の設計とメーキャップへの応用,in silicoによる安全性研究,画像による顔の印象の研究,化粧品のエキスパートシステムなど幅広く紹介した。

【目次】
1. はじめに
2. 基剤に関する領域
2.1 スキンケア・ヘアケア領域
2.2 メーキャップ領域
3. 安全性評価
3.1 定量的構造活性相関
3.2 化粧品分野でのQSAR
4. その他の利用
4.1 顔の画像
4.2 欲しい色を見つける方法
4.3 欲しい化粧品を見つける方法
5. おわりに


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計算化学を活用した触媒材料開発
Development of Catalyst using Computational Chemistry

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倉本圭((株)豊田中央研究所 計算物理研究室)
石村和也((株)豊田中央研究所 計算物理研究室)
兵頭志明((株)豊田中央研究所 計算物理研究室)

計算化学を活用した触媒材料の解析例について紹介する。触媒材料は多種多彩であり,客先ニーズにより求められるものも多岐にわたる。シミュレーション活用だけでそれらすべてをサポートすることは困難であるが,今後の計算機性能・シミュレーション技術の向上とともにシミュレーション活用した材料開発が進むことはまちがいない。

【目次】
1. はじめに
2. ナノサイズの触媒モデルを計算し解析する手法の開発
3. 電極表面触媒反応を計算する手法の開発
4. マルチスケールモデル
5. おわりに


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トイレタリー製品開発におけるシミュレーション技術の活用
Application of Computer Simulations for Development of Toiletry Products

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柴田雅史(東京工科大学 応用生物学部 准教授)

化粧品,シャンプー,ヘアカラーなどトイレタリー製品の開発においても,計算科学やシミュレーション技術の活用が図られている。本稿では新規原料の分子設計,ファンデーションでの材料設計,メーキャップシミュレーターの高機能化などにおける実例と,今後の技術発展が期待される油系ソフトマテリアルの研究を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. トイレタリー製品への計算科学・シミュレーション技術の応用
2.1 材料や製品開発における活用
2.2 店頭での販売支援ツールとしての活用
2.3 基剤の挙動解析
3. 今後発展が望まれる分野の例(油系ソフトマテリアル)
4. おわりに


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メタクリル酸合成用触媒開発への計算化学からのアプローチ
Theoretical Studies on Reaction Mechanism for Catalytic Oxidation of Methacrolein to Methacrylic Acid over 12-Molybdophosphoric acid,H3PMo12O40

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渡部洋子(三菱レイヨン(株) 中央技術研究所 触媒研究グループ 研究員)
近藤正英(三菱レイヨン(株) 中央技術研究所 触媒研究グループ 主任研究員)

メタクリル酸メチルは多くの用途をもつ有用なモノマーである。日本では製造法として 主にC4直接酸化法が用いられているが,収率が比較的低いという課題を残している。われわれはC4直接酸化法の後段酸化反応に着目し,密度汎関数法およびTight-Binding近似に基づく高速化量子分子動力学法を用いて反応機構の検討を行った。

【目次】
1. はじめに
2. 密度汎関数法による反応機構検討
2.1 計算方法および計算モデル
2.2 リンモリブデン酸によるMAL酸化反応
2.3 Ob欠損リンモリブデン酸の再酸化反応
3. 量子分子動力学計算の適用
3.1 計算方法および計算モデル
3.2 リンモリブデン酸によるMAL酸化反応のダイナミクス
4. おわりに


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高分子重合触媒の計算化学を活用した開発
Computer Aided Development of Polymerization Catalyst

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林繁和(林事務所 所長)

高分子をテーラーメードで高収率で得るためには,最適な触媒設計と重合条件の選定が重要である。メタロセン触媒による高温高圧エチレン/α-オレフィン共重合を例にとり,実験化学的手法と相まって,効率よく触媒開発を推進するための,量子化学理論と分子動力学法の組み合わせからなる超高速化大規模触媒反応シミュレーション手法について紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. これまでの研究
3. DFTによるエチレン/α-オレフィン共重合反応の量子化学的取り扱い
3.1 配位子を簡素化したCGC2/MAO触媒を用いた計算
3.2 実験で高性能を示したCGC1/MAO触媒を用いた計算
4. 時間発展加速化分子動力学法による重合反応速度解析
4.1 計算方法
4.2 計算結果
5. 超高速化量子分子動力学法に基づく大規模触媒反応シミュレーション
6. おわりに


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キナーゼ阻害剤の創薬研究における計算化学の活用事例
Computational Chemistry in Kinase Knowledge-based Drug Discovery

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佐藤秀行(グラクソ・スミスクライン(株) 開発本部)

キナーゼの構造類似性に着目したSystems-based Researchでは,複数のキナーゼと阻害剤の複合体X線結晶構造を比較し,創薬研究に有用な相互作用をKnowledgeとして一般化することが可能である。このKnowledgeを,計算化学を用いる新規阻害剤の分子設計に応用することで,効率的かつ精度高い創薬研究が可能となる。

【目次】
1. はじめに
2. Knowledgeに基づくキナーゼ阻害剤の創薬研究
3. 計算化学を活用したGSK3β阻害剤の分子設計
4. CDK2阻害剤の結合状態解析
5. キナーゼ・ファーマコフォアを考慮したTie-2受容体キナーゼのホモロジーモデリング
6. おわりに


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業界展望

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グリーン・サステイナブルケミカルプロセス創造的基盤技術開発

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伯田幸也(経済産業省 化学課 研究開発専門職)

経済産業省は,わが国の化学産業が抱える環境対策問題,地球温暖化問題,資源枯渇問題などの外的な諸問題の抜本的解決と部材分野の国際競争力の持続的強化とを同時に達成し,かつ将来にわたって持続的な生産を可能とする産業構造への転換を促進するために,2008年度から「グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発」事業を実施する。本稿では,事業の背景となる化学産業現状を述べたのち,本事業の技術戦略,さらに具体的な研究開発テーマの概要について紹介する。

【目次】
1. 背景
1.1 化学産業の現状と抱える課題
1.2 化学品製造プロセスの特徴と将来の方向性
2. 技術戦略マップにおけるGSC
2.1 GSCの定義
2.2 技術戦略マップ(GSC分野)
3. グリーン・サステイナブルケミカルプロセス創造的基盤技術開発
3.1 開発項目と開発目標
3.2 研究開発テーマ
(1) 革新的アクア・固定化触媒技術開発
(2) 革新的酸化プロセス基盤技術開発
(3) 高機能不均一触媒の開発と環境調和型プロセスの研究開発
4. おわりに


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連載 触媒からみる化学工業の未来(1)

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超高活性触媒

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室井髙城(アイシーラボ 代表;早稲田大学 客員研究員;BASFジャパン(株) 顧問)

工業触媒は化学反応の手段であるため,高活性とりわけ超高活性触媒の開発は永遠の目的である。化学者の夢でもある。高活性化のために従来,さまざまな技術が開発されてきた。最近,均一系触媒において従来にない高活性な触媒が見つかっている。今後の触媒技術の発展を示唆していると思われるので紹介したい。

【目次】
1. 均一系触媒反応
2. 均一系触媒
2.1 カルボニル化
2.2 ヒドロホルミル化
2.3 水素化
2.4 鈴木-宮浦カップリング反応
2.5 Heck反応
3. 将来の展望


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ケミカルプロフィル

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アセトニトリル
(Acetonitrile)

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【目次】
(1) 概要
(2) 毒性
(3) 製法
(4) 生産
(5) 需要
(6) 価格


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アルケニルコハク酸無水物
(Dodecenyl succinic anhydride)

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【目次】
(1) 概要
(2) 毒性
(3) 製法
(4) 生産
(5) 需要
(6) 価格


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青葉アルコール
(Leaf alcohol)

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【目次】
(1) 概要
(2) 毒性
(3) 製法
(4) 生産
(5) 需要
(6) 価格


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塩化シアヌル
(Cyanuric chloride)

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【目次】
(1) 概要
(2) 毒性
(3) 製法
(4) 生産
(5) 需要
(6) 価格


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コラム:技術雑記(第43話)

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ミッションインポッシブル

永田宏二


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ニュースダイジェスト

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海外編
国内編





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