カルコゲン結合相互作用の起源
Dominic J Pascoe1, Kenneth B Ling2, Scott L Cockroft1
1EaStCHEM School of Chemistry, University of Edinburgh , Joseph Black Building, David Brewster Road, Edinburgh EH9 3FJ, U.K.
Journal of the American Chemical Society
|October 7, 2017
まとめ
カルコゲン結合は16組の元素の相互作用であり,水素結合と同じくらい強いが,溶媒に依存しない. これらの分子相互作用は,電静力ではなく,軌道移転によって引き起こされ,分子認識に影響を与えます.
科学分野:
- 化学について
- 分子 相互作用
- コンピュータ化学
背景:
- 水素とハロゲン結合に類似するカルコゲン結合は,グループ16の元素を含み,様々な化学分野において極めて重要です.
- カルコゲン結合のエネルギー的意義と起源は,特に溶媒効果への依存は議論の余地があります.
研究 の 目的:
- 実験的にカルコゲン結合相互作用のエネルギー学を定量的に調査する.
- 置換剤と溶媒がカルコゲン結合の強度と特性に及ぼす影響を調べる.
- カルコゲン結合の物理化学的起源を解明する.
主な方法:
- 合成分子のバランスを利用し 160以上の実験的構成自由エネルギーを測定した.
- 様々なカルコゲン接触 (O·S,O·Se,S·S) と関連するC·H接触 (O·HC,S·HC) を調査した.
- 13種類の溶媒で代替剤と溶媒の効果を分析した.
主要な成果:
- 最も強いカルコゲン結合は,実験的に,従来の水素結合に匹敵する強さであることが判明した.
- 水素結合とは異なり,カルコゲン結合の強さは溶媒の極性,極化性,および水素結合能力から驚くべき独立性を示した.
- 接触タイプに関係なく,ドナー単体対と受容体抗結合軌道間の軌道移位 (n → σ*) が支配的な安定作用として特定された.
結論:
- カルコゲン結合は主に軌道離位によって支配され,その強さと溶媒の独立性を説明する.
- 静電性,ソルボフォビック性,ヴァン・デル・ワールズの力は,カルコゲン結合における観測された実験的傾向を十分に説明できない.
- 軌道移位は,構成制御と分子認識において重要な役割を果たし,化学システムにおけるその重要性を強調しています.
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