2020 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
| Project/Area Number |
19K05384
|
|---|
| Research Institution | Shizuoka University |
|---|
Principal Investigator |
鳥居 肇 静岡大学, 工学部, 教授 (80242098)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 構造形成 / ハロゲン結合 / 水素結合 / 電子密度 / 振動分光 |
|---|
| 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２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，令和元年度に引き続いて電子密度解析の手法を用いておこない，ブロモベンゼンなど含臭素基本５分子を対象とした解析結果をまとめた。その上で，ハロゲンが塩素やヨウ素となった場合やベンゼン環の置換基による，追加的点電荷の配置法などへの影響の解析を進めた。また，ハロゲンが関わる中距離的構造形成の重要問題の１つに，フッ化水素の水素結合鎖の構造的特徴を生み出すメカニズム解明の問題があることを認識したため，ブロモベンゼンなどで得られた知見をベースにしながら，分子間相互作用の詳細と構造形成の相関について解析を進めた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和元年度に引き続いて，「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，ブロモベンゼンなど含臭素基本５分子を対象とした解析結果をまとめて，J. Chem. Phys.誌に論文として発表したところであり，さらにハロゲンが塩素やヨウ素となった場合やベンゼン環の置換基による，追加的点電荷の配置法などへの影響の解析を進めている。後者については，フッ化水素の水素結合鎖の構造的特徴を生み出すメカニズム解明の問題があることを認識した上で，ブロモベンゼンなどで得られた知見をベースにしながら，分子間相互作用の詳細と構造形成の相関について解析を進めており，その一部は学会で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。
|
| 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，水素結合との協同効果により強度増大するハロゲン結合系を対象として含めた解析を行い，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。その上で，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ことにより，「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，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。
|
| Causes of Carryover |
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。
|
-
-
[Journal Article] Vibrational Spectroscopic Map, Vibrational Spectroscopy, and Intermolecular Interaction2020
Author(s)
C. R. Baiz, B. Blasiak, J. Bredenbeck, M. Cho, H. Torii, L. Wang, L. J. Webb, M. T. Zanni, et al.
-
Journal Title
Chemical Reviews
Volume: 120
Pages: 7152～7218
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
