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二つの異なる分子が存在する時、その2分子の親和性を定量的に評価したいのですが、どのような方法があるのでしょうか?
HOMO LUMOをいう概念を聞いたことがあるのですが、それで説明できるのでしょうか?
例えば有機物質の親和性はよく極性で表現されますが、もっと定量的に評価するためにはどのような指標を用いればいいのかが知りたいです。

A 回答 (5件)

ホスト分子とゲスト分子の相互作用の場合の話。


細かいエネルギーまで考慮しない場合は、単純に錯形成定数をUV-visやNMRなどの手法で算出し、こっちのホスト分子の方が包摂能力が高いと評価しますが、それをさらに細かいエネルギーまで分解して検討するのは実験的には困難というか、できるのかな?私はやり方がおもいつきません。

実際には、理論計算と併用することで、相互作用がどのような原因に起因しているか?というのを分解して評価しています。
軌道間の相互作用(HOMO-LUMOのフロンティア軌道間の相互作用など)なら、関与する軌道間の相互作用を摂動論で計算できますし、最近では、NBOといって、ドナー・アクセプター相互作用を定量計算する手法が行われています。
もっと古典論的なイオン間やダイポール間の静電相互作用なら、古典的な電磁気学で計算できます。
ファンデルワールス相互作用も、種々のポテンシャル関数を利用して計算することはできます。
疎水性相互作用は理論的な取り扱いはどうするのかな?私は分かりません。

いずれの場合も、指標としては、相互作用の安定化エネルギー(~熱という場合もあるでしょう)であらわします。
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実際には「混ぜてみて」発熱か吸熱かその大きさがどれ程かを測定するのが「究極的」かつ「実際的」な方法になってしまいます。


それでも、気体同士か、気体と液体か、溶液かなど「標準を何処に取るか」「温度の函数化」の合理的な尺度が要求されるでしょうから、かなり困難でしょう。
ある意味、地味だが「皆なが喜ぶ」良い研究テーマなのですが、計算結果と比較したりしないと「論文」として発表できないので、やる人にはキツイです。
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親和性という概念が曖昧ですが、たとえば、酸や塩基の、硬さとか軟らかさの概念、すなわち、HSAB則(Hard and soft acids and bases principle)はHOMOとLUMOから説明されることがあったと思います。


うろ覚えですが、LUMOのエネルギー準位が低いものは、HOMOのエネルギー準位の高いものと相性が良い(親和力が大きい)といった感じだったと思います。

しかし、現実問題として、それを定量的に評価するのはかなり困難だと思います。
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c80s3xxxさんのご指摘のとおりです。


親和性といっても、いろんな分子間力があるので、それぞれごとに指標が考案され使われています。
クーロン引力、軌道相互作用、疎水性相互作用、ファンデルワールス引力、etc.
どのような分子と分子を対象にしているのかを言わないと、回答があまりに膨大になってしまいますよ。
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あなたのいう「親和性」とは何を意味しているのでしょうか?

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