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全相互作用の統一的解析と分類・評価:AIM2元関数解析法の新展開と応用実践

研究課題

研究課題/領域番号 17K05785
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 有機化学
研究機関和歌山大学

研究代表者

中西 和郎  和歌山大学, 学内共同利用施設等, 名誉教授 (80110807)

研究分担者 林 聡子  和歌山大学, システム工学部, 准教授 (00294306)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードQTAIM二元関数解析法 / 量子化学計算 / ファンデルワールス相互作用 / 水素結合 / p-π相互作用 / 超原子価結合 / 拡張超原子価結合 / X線結晶構造解析 / 多重水素結合 / 理論有機化学 / 有機典型元素 / 構造有機化学 / QTAIM-DFA / 非結合相互作用
研究成果の概要

全相互作用を統一的に評価・分類できる解析法としてQTAIM二元関数解析法(QTAIM-DFA)を発展・確立した。QTAIM-DFAをπ---HX/XY系や遷移状態(IJQCの表紙に採択)に適用した。また、QTAIM-DFAの高信頼性・高精度化を実現するため、新規な摂動構造の作成法(CIV)を提案した(IJQCの表紙に採択)。CIVによる摂動構造は用いた座標系に依存しないため、本質的な動的特性が得られる。CIVをE-E(NJCの表紙に採択)やHBに適用し詳細を解明した(ChemistryOpenの表紙・CPSEuropeに採択)。また酢酸二量体や核酸塩基対の各HBの特性を独立に解析した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

実験化学者が自身の実験結果を直感的に解析・評価できるQTAIM-DFAのPOM、NIVのみならずCIVによる摂動構造作製法の確立により、化学現象全体を有効に解析できる方法に発展・整備することができた。多くの実験化学者にとって、実験結果の理論解析・理解を深める上で大きな手助けとなり、意味深いものと期待される。その結果、化学・薬学・生化学等の様々な分野で大きな成果を揚げると期待される。現時点でも国内外から多く解析や共同研究依頼が寄せられている。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 9件)

  • [雑誌論文] Dynamic and static nature of activated interactions in transition states as elucidated by quantum theory of atoms-in-molecules dual functional analysis: A case of ligand exchange at the N of sulfonylimino-λ3-bromanes2020

    • 著者名/発表者名
      Waro Nakanishi, Satoko Hayashi, Taro Nishide, Shota Otsuki
    • 雑誌名

      Int J Quantum Chem.

      巻: 120 号: 4

    • DOI

      10.1002/qua.26073

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nature of intramolecular O-H---π interactions as elucidated by QTAIM dual functional analysis with QC calculations2019

    • 著者名/発表者名
      Satoko Hayashi, Taro Nishide and Waro Nakanishi
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 9 号: 27 ページ: 15521-15530

    • DOI

      10.1039/c9ra01788g

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects from Basis Sets and Levels of Calculations on the Nature of Interactions Predicted by QTAIM Dual Functional Analysis with QTAIM Functions2019

    • 著者名/発表者名
      Satoko Hayashi, Taro Nishide, Kazuki Ueda, Koki Hayama, and Waro Nakanishi
    • 雑誌名

      ChemistrySelect

      巻: 4 号: 20 ページ: 6198-6208

    • DOI

      10.1002/slct.201900998

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nature of the E---E' interactions (E, E' = O, S, Se, and Te) at naphthalene 1,8-positions with fine details of the structures: experimental and theoretical investigations2019

    • 著者名/発表者名
      Satoko Hayashi, Manabu Uegaito, Taro Nishide, Eiichiro Tanaka, Waro Nakanishi, Takahiro Sasamori, Norihiro Tokitoh and Mao Minoura
    • 雑誌名

      New J. Chem.

      巻: 43 号: 36 ページ: 14224-14237

    • DOI

      10.1039/c9nj02198a

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The nature of G---E-Y σ(3c-4e) in o-MenGCH2C6H4EY (MenG = Me2N and MeE; E = O, S, Se and Te; Y = F, Cl, Br, EMe and Me) with contributions from CT and compliance constants in noncovalent G---E interactions2019

    • 著者名/発表者名
      Satoko Hayashi, Taro Nishide, Waro Nakanishi, Luca Sancineto and Claudio Santi
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 9 号: 67 ページ: 39435-39446

    • DOI

      10.1039/c9ra09022c

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Behavior of Multi-HBs in Acetic Acid Dimer and Related Species: QTAIM Dual Functional Analysis Employing Perturbed Structures Generated Using Coordinates from Compliance Force Constants2019

    • 著者名/発表者名
      Satoko Hayashi, Taro Nishide, and Waro Nakanishi
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. JPN

      巻: 1 号: 1 ページ: 87-96

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180186

    • NAID

      130007578586

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Behavior of I4 σ(4c-6e) in tellurolane system and related species, elucidated by QTAIM dual functional analysis with QC calculations2018

    • 著者名/発表者名
      Satoko Hayashi, Taro Nishide, and Waro Nakanishi
    • 雑誌名

      Heteroatom Chemistry

      巻: 29 号: 5-6

    • DOI

      10.1002/hc.21462

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intrinsic Dynamic Nature of Neutral Hydrogen Bonds Elucidated with QTAIM Dual Functional Analysis: Role of the Compliance Force Constants and QTAIM-DFA Parameters in Stability2018

    • 著者名/発表者名
      Taro Nishide, Satoko Hayashi, and Waro Nakanishi
    • 雑誌名

      ChemistryOpen

      巻: 7 号: 8 ページ: 565-575

    • DOI

      10.1002/open.201800051

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Perturbed structures generated using coordinates derived from compliance constants in internal vibrations for QTAIM dual functional analysis: Intrinsic dynamic nature of interactions2018

    • 著者名/発表者名
      W. Nakanishi and S.Hayashi
    • 雑誌名

      Int. J. Quantum Chem.

      巻: 118 号: 11

    • DOI

      10.1002/qua.25590

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Behaviour of the XH-*-π and YX-*-π interactions (X, Y = F, Cl, Br and I) in the coronene π-system, as elucidated by QTAIM dual functional analysis with QC calculations2018

    • 著者名/発表者名
      Satoko Hayashi, Yuji Sugibayashi and Waro Nakanishi
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 8 号: 29 ページ: 16349-16361

    • DOI

      10.1039/c8ra01862f

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Behavior of the E-E' Bonds (E, E' = S and Se) in Glutathione Disulfide and Derivatives Elucidated by Quantum Chemical Calculations with the Quantum Theory of Atoms-in-Molecules Approach2018

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Satoko、Tsubomoto Yutaka、Nakanishi Waro
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 23 号: 2 ページ: 443-443

    • DOI

      10.3390/molecules23020443

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-resolution X-ray diffraction determination of the electron density of 1-(8-PhSC10H6)SS(C10H6SPh-8')-1' with the QTAIM approach: evidence for S4 σ(4c-6e) at the naphthalene peri-positions2018

    • 著者名/発表者名
      Tsubomoto Yutaka、Hayashi Satoko、Nakanishi Waro、Mapp Lucy K.、Coles Simon J.
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 8 号: 18 ページ: 9651-9660

    • DOI

      10.1039/c7ra13636f

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Behavior of interactions between hydrogen chalcogenides and an anthracene π-system elucidated by QTAIM dual functional analysis with QC calculations2017

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Satoko、Sugibayashi Yuji、Nakanishi Waro
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 7 号: 51 ページ: 31858-31865

    • DOI

      10.1039/c7ra04224h

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Nature of E---E' (E, E' = O, S, Se, and Te) at Naphthalene 1,8-Positions: Theoretical and Experimental Investigations2019

    • 著者名/発表者名
      Satoko Hayashi, Manabu Uegaito, Taro Nishide, Eiichiro Tanaka, Waro Nakanishi, Takahiro Sasamori, Norihiro Tokitoh, Mao Minoura
    • 学会等名
      14th International Conference on the Chemistry of Selenium and Tellurium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Attempts to Isolate New Optically Active Organoselenium and Organotellurium Derivatives2019

    • 著者名/発表者名
      Aleksandra Jasiak, Grazyna Mielniczak, Waro Nakanishi, Satoko Hayashi, and Jozef Drabowicz
    • 学会等名
      14th International Conference on the Chemistry of Selenium and Tellurium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Structure of Tetraaryltellurium(IV)2019

    • 著者名/発表者名
      Mao Minoura, Sho Kobayashi, Taro Nishide, Satoko Hayashi, and Waro Nakanishi
    • 学会等名
      14th International Conference on the Chemistry of Selenium and Tellurium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Nature of G---E-Y σ(3c-4e) in o-MenGCH2C6H4EY (MenG = Me2N and MeE; E = O, S, Se and Te) with Contributions from CT and Compliance Constants in Noncovalent G---E Interactions2019

    • 著者名/発表者名
      Satoko Hayashi, Taro Nishide, Waro Nakanishi, Luca Sancineto, and Claudio Santi
    • 学会等名
      The 9th International Meeting on Halogen Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] o-MenGCH2C6H4EY (MenG = Me2N and MeE; E = O, S, Se, and Te) におけるG---E-Y σ(3c-4e)の特性2019

    • 著者名/発表者名
      林 聡子、西出太郎、中西和郎、Luca Sancineto、Claudio Santi
    • 学会等名
      第46回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 核酸塩基対における各水素結合の静的および動的特性: QTAIM2元関数解析法の適用2019

    • 著者名/発表者名
      林 聡子、西出太郎、中西和郎
    • 学会等名
      第46回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 1-(8-MeSC10H6)SS(C10H6SMe-8')-1'の電子密度の高分解能X線回折測定およびQTAIM法による解析2018

    • 著者名/発表者名
      林 聡子・杉林 祐至・中西 和郎・Lucy K. Mapp・Simon J. Coles
    • 学会等名
      第45回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 近接多重水素結合の解析: CIVによる摂動構造を用いたQTAIM2元関数解析法の適用2018

    • 著者名/発表者名
      西出 太郎・林 聡子・中西 和郎
    • 学会等名
      第45回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 相互作用特性における基底関数およびレベル依存性: QTAIM2 元関数解析法による評価2018

    • 著者名/発表者名
      上田 一貴・端山 浩輝・西出 太郎・林 聡子・中西 和郎
    • 学会等名
      第45回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] アントラキノンの1,8,9-位における 拡張超原子価結合の評価・分類2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 彩・林 聡子・中西 和郎
    • 学会等名
      2018 ハロゲン利用ミニシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 1-位にX-Se (X = H, F, Cl, Br)を有する アントラキノン誘導体における超原子価結合の理論的解明2018

    • 著者名/発表者名
      久城 敬嗣・林 聡子・中西 和郎
    • 学会等名
      2018 ハロゲン利用ミニシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ナフタレンのペリ位におけるS4 σ(4c-6e): 電子密度の高分解能X線回折測定およびQTAIM法による解析2018

    • 著者名/発表者名
      林 聡子・坪本 裕・杉林祐至・中西 和郎・Lucy K. Mapp・Simon J. Coles
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機セレン化合物の微細構造決定因子としてのセレンを含む非結合軌道の役割2018

    • 著者名/発表者名
      林 聡子・中西 和郎
    • 学会等名
      第4回日本セレン研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Nature of the AE---BE Interactions in Neutral and Charged Forms of AE(CH2CH2CH2)2BE (AE, BE = S, Se, Te, and O), Elucidated by Improved QTAIM-DFA2017

    • 著者名/発表者名
      Nishide Taro, Matsuiwa Kohei, Nishizawa Nozomu, Hayashi Satoko, Nakanishi Waro
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Heteroatom Chemistry (ICHAC-12)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nature of E-E in Neutral and Charged Forms of Cyclo-1,2-EE(CH2)3 (E = S, Se, Te, and O), Elucidated by Improved Method of QTAIM Approach2017

    • 著者名/発表者名
      Okumura Aya, Nishide Taro, Hayashi Satoko, Nakanishi Waro
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Heteroatom Chemistry (ICHAC-12)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nature of E2X2 σ(4c-6e) at Naphthalene 1,8-Positions and Models, Elucidated by QTAIM Dual Functional Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Satoko Hayashi, Tsubomoto Yutaka, Nakanishi Waro, Sasamori Takahiro, Tokitoh Norihiro,
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Heteroatom Chemistry (ICHAC-12)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic and static behavior of hydrogen bonds of the X-H…π type (X = F, Cl, Br, I, RO, and RR'N; R, R' = H or Me) in the benzene π-system, elucidated by QTAIM dual functional analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Sugibayashi Yuji、Hayashi Satoko、Nakanishi Waro
    • 学会等名
      the 8th International Meeting on Halogen Chemistry (HALCHEM VIII)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Halogen Bonding in Neutral Polybromine Clusters, Elucidated by QTAIM Dual Function Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Tsubomoto Yutaka、Hayashi Satoko、Nakanishi Waro
    • 学会等名
      the 8th International Meeting on Halogen Chemistry (HALCHEM VIII)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] QTAIM2元関数解析法による芳香族π系におけるH…πおよびE…π相互作用の動的および静的挙動の解明2017

    • 著者名/発表者名
      杉林 祐至、林 聡子、中西 和郎
    • 学会等名
      第44回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ナフタレンの1,8-位における拡張超原子価結合系へのジアセチレン架橋効果2017

    • 著者名/発表者名
      永田 健吾 、林 聡子、中西 和郎
    • 学会等名
      第44回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] QTAIM2元関数解析法による新たな摂動作成法を用いた水素結合の分類・評価2017

    • 著者名/発表者名
      西出 太郎、林 聡子、中西 和郎
    • 学会等名
      第28回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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