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2011 年度 実績報告書

異核原子間における短い水素結合系の解析

研究課題

研究課題/領域番号 22550013
研究機関岡山大学

研究代表者

石田 祐之  岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (70193331)

研究分担者 後藤 和馬  岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 助教 (20385975)
キーワード水素結合 / 相転移 / 単結晶X線構造解析 / 核四極共鳴
研究概要

1.クロラニル酸-5,5'-ジメチル-2,2'-ビピリジン(1/1)とクロラニル酸-1,5-ナフチルリジン(1/1)化合物の^<14>N核四極共鳴周波数の温度変化を測定し,反強誘電相-常誘電相転移機構について調べた。いずれの化合物においても、反強誘電相ではクロラニル酸のプロトン移動に伴う非等価なN原子(N^+-H...OとN...H-O)が存在し、常誘電相ではN原子は等価(N...H...O)となることを明らかにし、これが相転移機構の重要な鍵をなっていることを示した。また、クロラニル酸-ピロリドンおよびクロラニル酸-ピペリドンの(1/1)と(1/2)結晶の調製と単結晶X線構造解析を行い、クロラニル酸-ピペリドン(1/2)結晶においてクロラニル酸のプロトンがクロラニル酸とピペリドンのO...H...O水素結合中で無秩序状態となっていることを明らかにした。これらの知見は,学術誌Phys.Chem.Chem.Phys.とActa Crystallographica Section Cにそれぞれ発表した。
2.クロロニトロ安息香酸-キノリン類系のプロトンの無秩序化を伴う短い水素結合をもつ化合物の探索を行った。キノリン系として4-メチルキノリンと6-メチルキノリンを取り上げ,種々のクロロニトロ安息香酸との単結晶試料の作成と単結晶X線構造解析を行った。その結果の一部は分子科学討論会で発表した。2-クロロ-4-ニトロ安息香酸-キノリン(1/1)および4-クロロ-2-ニトロ安息香酸-ピラジン(2/1)の結晶構造解析結果は学術誌Acta Crystallographica Section Eに発表した。さらに,クロロ安息香酸-フタラジン(1/1)化合物についても単結晶試料の調整と単結晶X線構造解析を行い、プロトンの無秩序化を伴う非常に短い水素結合を見出した。この結果はActa Crystallographica Section Cに発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

単結晶X線構造解析と塩素および窒素核四極共鳴実験の測定結果が、当初の計画以上に得られており、それらの解析も順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

現在、クロラニル酸-モルフォリン(1/1)化合物のクロラニル酸間一次元水素結合中におけるプロトン無秩序状態について、単結晶X線構造解析と塩素核四極共鳴実験の温度変化により得られた結果を纏めて学術論文を作成中であるが、非常に短い水素結合系においては単結晶X線構造解析より求めたプロトンの占有率と、塩素核四極共鳴実験より求めた占有率では有意の差が低温領域で出てくることを見出した。
この原因の一つとしては水素結合の供与・受領原子の孤立電子対が係わっていると考えられるが、定量的な議論を行うためには単結晶X線構造解析の低温側の測定範囲を広げる必要があることが分かった。
残念ながら現有の装置では100Kまでしか測定できないため、今後60Kまで測定できる装置の導入を図り、さらに精密な解析を行う予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2011

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Hydrogen-bonded structures of the isomeric compounds of phthalazine with 3-chloro-2-nitrobenzoic acid, 4-chloro-2-nitrobenzoic acid and 4-chloro-3-nitrobenzoic acid2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoand Hiroyuki Ishida
    • 雑誌名

      Acta Cryst

      巻: C67 ページ: o473-o478

    • DOI

      DOI:10.1107/S0108270111044829

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A ^<14>N nuclear quadrupole resonance study of phase transitions and molecular dynamics in hydrogen bonded organic antiferroelectrics 55DMBP-H_2ca and 1,5-NPD-H_2ca2011

    • 著者名/発表者名
      Janez Seliger, Veselko Zagar, Tetsuo Asaji, Kazuma Gotoh, Hiroyuki Ishida
    • 雑誌名

      Phys.Chem.Chem.Phys.

      巻: 13 ページ: 9165-9172

    • DOI

      10.1039/C0CP02873H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen-bonded structures of the 1:1 and 1:2 compounds of chloranilicacid with pyrrolidin-2-one and piperidine-2-one2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoh, Hiroyuki Ishida
    • 雑誌名

      Acta Cryst.C

      巻: 67 ページ: o500-o504

    • DOI

      10.1107/S0108270111048165

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2-Chloro-4-nitrobenzoic acid-quinoline (1/1)2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoh, Hiroyuki Ishida
    • 雑誌名

      Acta Cryst.E

      巻: 67 ページ: o2883-o2883

    • DOI

      10.1107/S160053681104075X

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 4-Chloro-2-nitrobenzoic acid-pyrazine (2/1)2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoh, Hiroyuki Ishida
    • 雑誌名

      Acta Cryst.E

      巻: 67 ページ: o3222-o3222

    • DOI

      10.1107/S1600536811046113

    • 査読あり
  • [学会発表] 短い水素結合をもつメチルキノリンークロロニトロ安息香酸系化合物の結晶構造2011

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬、近藤崇弘、石田祐之
    • 学会等名
      分子科学討論会2011
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2011-09-20

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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