Foundation and application of the image analysis method of intermolecular interactions based on electron density changes

基于电子密度变化的分子间相互作用图像分析方法的建立及应用

• 批准号: 22K05020
• 负责人: 鳥居 肇
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05020/
• 关键词: 分子間相互作用; 画像解析; 電子密度

水素結合系やハロゲン結合系など，凝縮相系における分子間相互作用と分子間構造形成および観測可能量（分光シグナルなど）の変化の相関に関わる事例について，電子密度解析の手法を用いて進めてきた理論研究の発展形として，分子間相互作用を空間分解的に捉えるための汎用的プロトコルを導くことができる可能性を追求する。そのため，典型的と考えられる事例のうち，これまでに扱わなかったものを対象に，追加的な解析を行ったのち，分子間相互作用の各因子に特徴的な電子密度変化を数百メガピクセルの画像パターンとして認識し類型化することにより，その解析プロトコルを導く。さらに，数理最適化の手法を援用して，この手法の自動化を図る。令和４年度においては，「典型的な事例の追加的解析」を進めるとともに，「電子密度変化の類型化」に向けた準備をおこなった。前者については，ハロベンゼンのさまざまな置換体（計48種の分子）を対象とした計算をおこない，ハロゲン結合供与分子に特徴的な電子密度の様相がハロゲン原子（Cl, Br, I）にどのように依存し，どのような置換基効果を受けるかを，明らかにした。後者については，典型的な水素結合受容官能基であるカルボニル基の，水との相互作用による分極に伴う電子密度変化を対象に，特異値分解の手法を用いた解析をおこない，各原子内（と見なすことができる空間領域内）の分極に由来する成分と分子内原子間の電荷移動に由来する成分の双方が確認できることを明らかにした。

The combination of water and water is a complex system, and the molecular structure of the interaction between molecules in the condensed phase is formed to form the molecular structure of the interaction between molecules in the condensed phase to form the thermal energy (spectroscopic energy). The electron density analysis method is used to study the evolution of the electron density analysis method. The space decomposition of intermolecular interaction is very important in the pursuit of the possibility of space decomposition. This is a typical example of a computer, an example of a typical computer, an additional analysis of the number of factors in the interaction between molecules, the density of electrons in the interaction between molecules is hundreds of thousands of dollars in the image, the image is typed, and the image is analyzed. The most mathematical method is to use it, and the technique to make it self-activating. Ling and 4 years of training, "additional Analysis of typical examples" and "Electron density characterization" prepare for the preparation of electronic density testing. The former is sensitive to the molecular density of electrons (Cl, Br, I), which is sensitive to each other, and the base is sensitive to the molecular density of electrons, which is used to calculate the electron density of the molecule. In the latter, the water element is combined with the capacitive functional group, and the interaction between water and water is closely related to the density of electrons, and the special decomposition method is used to analyze the electron density. The reason for the separation of atoms (in the field of space) is that the charge transfer between atoms within the molecule is due to the transfer of electrons between atoms within the molecule.

项目成果

Substituent Effect and Its Halogen-Atom Dependence of Halogen Bonding Viewed through Electron Density Changes

从电子密度变化观察卤素键的取代基效应及其卤素原子依赖性

• DOI: 10.1002/asia.202201196
• 发表时间: 2023
• 期刊: Chemistry - An Asian Journal
• 作者: Sakai Takanori;Torii Hajime
• 通讯作者: Torii Hajime

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ハロゲン結合系の静電的異方性に関わるハロゲン原子依存性と置換基効果の電子密度に基づく解析

基于电子密度分析卤原子依赖性和与卤键体系静电各向异性相关的取代基效应

• 发表时间: 2022
• 作者: Sakai Takanori;Torii Hajime;酒井孝徳，鳥居 肇
• 通讯作者: 酒井孝徳，鳥居 肇