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化学書籍レビュー

Density Functional Theory in Quantum Chemistry

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内容

In this fifth edition of Jack Jie Li’s seminal “Name Reactions”, the author has added twenty-seven new name reactions to reflect the recent advances in organic chemistry. As in previous editions, each reaction is delineated by its detailed step-by-step, electron-pushing mechanism and supplemented with the original and the latest references, especially from review articles. Now with addition of many synthetic applications, this book is not only an indispensable resource for advanced undergraduate and graduate students, but is also a good reference book for all organic chemists in both industry and academia.

Unlike other books on name reactions in organic chemistry, Name Reactions, A Collection of Detailed Reaction Mechanisms and Synthetic Applications focuses on the reaction mechanisms. It covers over 320 classical as well as contemporary name reactions.

(引用:書籍紹介ページより)

対象

化学系(理論・実験系)の大学院生、博士学生

解説

2013年に量子化学分野からノーベル賞受賞者が出たことでこの分野が注目されることとなったが(関連記事:2013年ノーベル化学賞)、これを受け量子化学計算について興味をもった方も多いと思う。量子化学は新規エネルギーや新材料の開発、また創薬化学などの様々な分野へ貢献してる。例えば、インフルエンザ治療薬のタミフルは量子化学によるドラックデザインの結果開発された薬であり、実際に身近なところでも役に立っている。

さて、量子化学といえば、“DFT”という言葉を耳にしたことがあるだろう。DFTとはDensity Functional Theory(密度汎関数法)の略で、ポテンシャルを電子密度で表すことで固体の電子状態を高速化することを目的として考案され、現在の量子化学の主流となっている計算手法のことである。本書は、DFTを一から学び、計算ソフトを用いた量子化学計算を研究に導入したいと考える理論・実験系化学者のための教科書である。

学部で学ぶ様な基礎的な量子化学の理論から、量子化学の始祖とも言えるHartree–Fock方程式を始め、Kohn–Sham方程式、さらには様々な汎関数法について、丁寧に解説されている。第1章ではSchrödinger方程式の導出から、分子の振動・回転・電子状態への応用が示されているため、量子化学の予備知識を持っていない方でも比較的読みやすくなっている。第2章からはHartree–Fock方程式やKohn–Sham方程式の導出を目的とした解説。また、第7章では分子軌道エネルギーを様々な計算手法を用いた場合、どのような効果が表れるかが説明されている。著者の常田貴夫教授が自身で開発したLC法などを用いた比較が計算データと共に示されているため、実際に研究で用いる量子化学計算にも触れることができる。

最近では、様々な分野においてDFTを用いた計算が行われており、理論化学者のみでなく実験化学者の方々でも、DFTに触れる機会が多い。この機会に一度DFTについて知ってみるのも良いのではないだろうか。

 

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Chem-Station代表。早稲田大学理工学術院教授。専門は有機化学。主に有機合成化学。分子レベルでモノを自由自在につくる、最小の構造物設計の匠となるため分子設計化学を確立したいと考えている。趣味は旅行(日本は全県制覇、海外はまだ20カ国ほど)、ドライブ、そしてすべての化学情報をインターネットで発信できるポータルサイトを作ること。

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