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**化学反応の原子レベルのダイナミクスに関する新たな研究**
化学反応の状態間の原子レベルのダイナミクスを理解することは、現代化学における中心的なテーマです。従来のモード特異的反応ダイナミクス研究を超えて、ここでは、グリシン分子（H2NCH2COOH）とヒドロキシル（OH）ラジカルとの反応を第一原理理論を用いて研究することで、サイトおよびコンフォーマー特異性の概念を探求します。30次元のポテンシャルエネルギー面におけるコンフォーマー特異的準古典軌道計算により、異なる官能基をターゲットとした3つの異なるH抽出経路が明らかになりました。CH2-およびNH2-H抽出は直接的な単一ステップメカニズムを通じて進行しますが、COOH-H抽出には二段階メカニズムが現れ、初期の脱水素化が頻繁にCO2とCH2NH2への断片化を引き起こします。COOH-H抽出は低エネルギーで好まれる一方、NH2-およびCH2-H抽出は高エネルギーで促進されます。不安定なH2NCH2COO•中間体の形成は、衝突エネルギーが高くなるにつれて相互作用時間が限られるため、ますます制限されます。特定の反応物コンフォーマーにおいて、シミュレーションは間接的なビラジカルメカニズムと、分子内H移動による代替的な安定化経路を明らかにします。生成物コンフォーマーの分布は、NH2-およびCH2-H抽出中に、カルボキシル基の再配置に関する三段階のパターンを示します。これは、Hの向きの切り替え、C–C軸周りの180°回転、およびそれらの組み合わせから成ります。構造特異的な生成物形成は、閉じたCOOHコンフォメーションによって駆動されるCH2-H抽出においてのみ明確に現れますが、NH2-H抽出は生成物におけるコンフォーマーの多様性をもたらします。
**データの利用可能性**
本研究の結果を支持するデータは、補足表1–4および補足データ1–3にて入手可能であり、合理的なリクエストに応じて対応著者からも入手できます。
**参考文献**
Lee, Y. T. 「分子ビームによる基本的化学プロセスの研究」Science 236, 793–798 (1987).
Lin, J. J., Zhou, J., Shiu, W. & Liu, K. 「F + CD4反応における同時生成物ペアの状態特異的相関」Science 300, 966–969 (2003).
Mikosch, J. et al. 「求核置換ダイナミクスのイメージング」Science 319, 183–186 (2008).
Schatz, G. C. & Kuppermann, A. 「量子力学的反応散乱：正確な三次元計算」J. Chem. Phys. 62, 2502–2504 (1975).
Czakó, G. & Bowman, J. M. 「正確なポテンシャルエネルギー面におけるメタンと塩素原子の反応のダイナミクス」Science 334, 343–346 (2011).
Welsch, R. & Manthe, U. 「グラフィックス処理ユニット上での高速シェパード補間：ポテンシャルエネルギー」
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