ケンブリッジ構造データベースを標準とする分子間相互作用

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10304052
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 大澤 映二 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (40001763)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 栗田 典之 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (40283501) ; 後藤 仁志 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60282042)
• Keywords: 結晶構造からエネルギー関数 / データベース / 分子間相互作用ポテンシャル / CSD / 構造パラメーチー確率分布 / O-H…O水素結合 / C-H…パイ相互作用 / C-C結合長平衡値

Research Abstract

前年度実績報告書に記したようにケンブリッジ構造データベースからretrieveすることの出来る分子間相互作用に与る部分構造フラグメント構造パラメータの分布曲線から、エネルギー関数を導く半経験的な方法を創始した。そこで本研究計画最終年度にあたる平成12年度においては、「分子間相互作用ポテンシャル決定法」の精密化に重点を置いて鋭意検討を行い、次のような結果を得た:
(1)昨年度まで水素結合距離としてプロトン受容体の非結合電子対の中心からプロトン核の中心までというunconventionalな定義を用いた。しかし、これでは他の原子対相互作用の定義と本質的にかけ離れるために不便である。そこで、通常用いられる核間距離を用いて全計算とfittingをやり直したところ、これまで用いられた水素結合距離をそのまま用いても差し支えないことが明らかとなった。
(2)最終的に4次元水素結合ポテンシャルを導出したが、その3次元立体表示によって、初めて異方性の強い水素結合エネルギーの空間分布を可視的に把握することが出来た。その様相は従来精密理論計算によって予測されていた様子と矛盾しない。
(3)前年どに問題としたO-H...O型分子間水素結合における非直線性は用いたデータベースに起因するartifactであることが判明した。
その他に、本方法の拡張として、まず分子間相互作用以外に分子内構造パラメータから分子内原子間相互作用ポテンシャル関数のパラメータを求める可能性を検討した。C-C結合長を例にとって、その伸縮振動エネルギー関数のパラメータを求め、平衡結合長を求めた。これは構造パラメータ標準値決定法として従来用いられている機械的平均法に比べて原理的に優れている。
またC-H・・・π相互作用に対して本手法を適応したところ、C-H・・・C型van der Waals相互作用よりも原子間距離が有意に短い領域に分布極大が認められ、この相互作用がspecificな分子間相互作用であることが始めて明確に証明された。エネルギー関数導出にも初めて成功した。

Research Products

• [Publications] Z.Slanina ほか3名: "Computations of IPR Isomers of C_<88> and C_<90>"nanostruct.mater.. (印刷中). (2001)
• [Publications] Z.Slanina ほか4名: "Computations of Metal-covered C_<60> and C_<70>"Comput.mater.Sci.. 18. 308-314 (2000)
• [Publications] Z.Slanina ほか3名: "Enthalpy-Entropy Interplay for C_<36> lages : B3LYP/6-3LG^*Calculations"J.Chem.Phys.. 113・12. 4933-4937 (2000)
• [Publications] F.Uhlik ほか2名: "Thermodynamic Properties of He@C_<60>"Fullerene Sci.Technol.. 8・445. 351-367 (2000)
• [Publications] Z.Slanina ほか3名: "A Computational Treatment of 35 IPR Isomer of C_<88>"Fullerene Sci.Technol.. 8・445. 433-447 (2000)
• [Publications] K.H.Lee ほか7名: "Structures and Energetics of Regioisomers of C_<60> Dimer and Trimars"J.Phys.Chem.. 104. 7038-7042 (2000)
• [Publications] Z.Slanina ほか3名: "Fullerenes-Chemistry,Physics,and Technology"Wiley-Interscience. 283-330 (2000)
• [Publications] 大澤映二: "カーギンナ/チューブーナ/デバイスへの挑戦"化学同人(京都). 47-50 (2001)