日本大百科全書(ニッポニカ) 「フロンティア電子理論」の意味・わかりやすい解説
フロンティア電子理論
ふろんてぃあでんしりろん
frontier electron theory
化学反応を統一的に説明する理論で、福井謙一により提唱された。フロンティア軌道理論ともよばれている。福井のこの研究に対して1981年にノーベル化学賞が授与され、専門以外の人々にも広く「フロンティア電子理論」の名が知られるようになった。
分子軌道理論によると、化学結合に関与し分子をつくりあげている電子はすべて分子中に広がる軌道を占めている。に示すように、分子はいろいろな値のエネルギーの軌道をもっていて、化学結合の形成に関与する電子は、低エネルギーの軌道から順番に、一つの軌道に2個ずつ入っている（図で横線は軌道、○は軌道を占めている電子を表す）。電子が詰まっている軌道のうちでもっともエネルギーが高い軌道を最高被占軌道（HOMO）とよび、空軌道のうちでエネルギーがもっとも低い軌道を最低空軌道（LUMO）とよんでいる。福井は、最高被占軌道ないしは最低空軌道が、その分子の化学反応性を支配していることをみいだし、それに基づいて化学反応を統一的に説明する理論を提唱した。これがフロンティア電子理論である。反応の種類により、最高被占軌道が反応を支配する場合と、最低空軌道が反応を支配する場合があるが、この「反応を支配する軌道」をフロンティア軌道とよぶので、フロンティア電子（軌道）理論の名が生まれた。この理論によると、二つの分子の間での反応は、一方の分子の最高被占軌道と他方の分子の最低空軌道の間での相互作用を経て進行する（）。エネルギー的にみて、一方のHOMOから他方のLUMOに電子が移動しやすいほど、反応はおこりやすい。また、分子のうちでどの原子が反応しやすいかは、フロンティア軌道を占める電子が各原子上に存在する量（電子密度）により決まるので、この量をフロンティア電子密度とよんでいて、フロンティア電子理論で反応がおこる位置を推定するのに用いられている。
［廣田 穰 2015年7月21日］
『日本化学会編『福井謙一とフロンティア軌道理論』（1983・学会出版センター）』
