2019 Fiscal Year Research-status Report
Theoretical analysis on the intermediate length-scale structural formation induced by concerted intermolecular interactions and the possibility of its spectroscopic detection
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19K05384
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
鳥居 肇 静岡大学, 工学部, 教授 (80242098)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 構造形成 / ハロゲン結合 / 水素結合 / 電子密度 / 振動分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多数の異種分子が複雑に相互作用する混雑系における構造形成を捉えるにあたって，理論研究の立場から考えられる重要な課題は，「そうした構造形成の様相を予測し得る能力の向上」と，「構造形成と分光シグナルの対応関係の確立」であると考えられる。そのために，含ハロゲン化合物がタンパク質分子への薬剤活性を発揮するケースにおいて鍵となるハロゲン結合について，電子分布の異方性・分極の効果・置換基効果を正確に分離した精緻なポテンシャル関数系を整備するとともに，混雑系における静電環境のプローブとなる分光シグナルの特性や，双極子微分量が大きい官能基が混雑する場合における中距離的構造形成とスペクトル形状の相関に関する解析を進める。
令和元年度においては，ハロゲン結合について，電子分布の異方性を表現するための追加的点電荷 (extra point charge) の配置法と，分極効果を構成する２要素（ハロゲン原子の双極的分極と分子内原子間電荷移動）の表現法，および両者の大きさの見積もりの検討を行うとともに，ハロゲン結合形成がTHzおよび赤外スペクトルの特徴に及ぼす影響の解析を行った。前者については，ハロゲン結合を形成する分子の電子密度からハロゲン化物イオン（等方的な電子分布をもつ）の電子密度を差し引いた差電子密度の極小点を，extra point chargeの配置点とすることが有効であること，分極効果を構成する２要素（ハロゲン原子の双極的分極と分子内原子間電荷移動）がともに重要であることなどを，ブロモベンゼン等の分子を対象とした解析から明らかにした。後者については，ハロゲン結合形成により分子振動が分子間電荷フラックスを引き起こすことが，THzおよび赤外スペクトルの強度の増減という形で観測できることと，それがハロゲン結合の部分的共有結合性などに関わることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに，「電子分布の異方性・分極の効果・置換基効果を正確に分離したハロゲン結合系の精緻なポテンシャル関数の開発」「中距離的構造形成とスペクトル形状の相関に関する解析」の双方について，進展を得ることができた。前者については，ブロモベンゼン等の分子を対象とした解析を進めたところであり，幾つかの学会で発表したほか，論文発表に向けて準備中である。後者については，pentafluoroiodobenzene (C6F5I) や nitryl chloride (O2NCl) がハロゲン結合を形成する場合を例とした解析の結果を，Phys. Chem. Chem. Phys. 誌に論文として発表したところである。このことから，「おおむね順調に進展している」と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
「電子分布の異方性・分極の効果・置換基効果を正確に分離したハロゲン結合系の精緻なポテンシャル関数の開発」については，置換基効果の見積もりを行い，臭素以外のハロゲンを含む分子系への展開を進めることにより，体系的なポテンシャル関数の開発を目指すとともに，実在系への応用による一般性の実証を進める。「中距離的構造形成とスペクトル形状の相関に関する解析」については，ハロゲン結合形成によりスペクトル強度が大きく変化する事例の解析を進めるとともに，混雑系における静電環境のプローブとなる分光シグナルの特性の解明をおこなう。
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| Causes of Carryover |
当初の予定に追加して，400,000円の前倒し支払請求を実施したところであり，その大部分を使用したが，計算サーバに関わる消耗品の一部について，想定より少々長持ちしたものがあったため，わずかな次年度使用額が生じた。
生じた次年度使用額は，年度の初期に，予定していた物品の購入のために使用する見込みである。
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