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4 P41 / (PCET) PCET PCET PCET 1 PCET PCET PCET T] / 1 2 X 125 K PCET 3

5 CCP 3 2 PCET PCET 41 PCET PCET π4 3 3 EP 4 T]2 3 TFA CV / 3 4 [ [ 1. Mitani, T., Saito, G., Urayama, H., Phys. Rev.Lett. 60, (1988). 2. Mayer, J. M., Borden, W. T., et al., J. Am. Chem. Soc. 124, (2002). 3. Hirao,Y., Saito, T., Kurata, H., Kubo, T., Angew. Chem. Int. Ed, 54, (2015).

6 1, JST-CREST 3 Legon [1] Legon 6 2,5- ClF HCl 1 CCSD(T)-F12/aug-cc-pVQZ ab initio CCSD(T)/aug-cc-pVQZ Localized Molecular Orbital Energy Decomposition Analysis; LMO-EDA [2] LMO-EDA (a)$ (b)$ (c)$ (d)$ (e)$ (f)$2,5* 1 Legon ClF! HCl

7 6 2 LMO-EDA Cl H Cl: 14.7, H: 4.49 a.u. 2 LMO-EDA EFP [3] EFP!/!kcal!mol *1 ClF HCl 80.00%% 60.00%% 40.00%% 20.00%% 0.00%%!30%%!20%%!10%% 0%% 10%% 20%% 30%%!20.00%%!40.00%%!60.00%%!/ 40.00%% 30.00%% 20.00%% 10.00%% 0.00%%!30%%!20%%!10%% 0%% 10%% 20%% 30%%!10.00%%!20.00%%!/ 2 [1] A. C. Legon, Phys. Chem. Chem. Phys., 2010, 12, 7736., [2] P. Su, H. Li, J. Chem. Phys., 2009, 131, [3] Q.A Smith et al., J. Phys. Chem. A 115, (2011). JST-CREST!/!kcal!mol *1

8 S -0 HACplR]TG ]lh GFP GFP p-hydroxybenzylidene-imidazolinone Ser205 Glu222 1A GFP GFP C. Fang [1] GFP ( 1ps TR-ISRS S/N [2] TR-ISRS GFP TR-ISRS 3 P1, P2, P3 1B GFP 110fs P1 ~390 nmδt 7 fs P nm P3 TR-ISRS P2 P3 ESPT + hv P1 Ground-state absorption P2 and P3 ( -0 I]l203 ) FGIS IEoS]2h2(o SE ESA transient absorption spectrum at 0.3 ps

9 2 ΔT=0.3ps GFP TR-ISRS TR-ISRS P2 ΔΤ) TR-ISRS ΔT GFP G 3A TR-ISRS GFP ΔΤ=0 1 ps ΔT=0.1ps 601 cm -1 imidazolinone 888 cm -1 C=C-C 1142 cm -1 phenol CH 1240 cm -1 phenol CO 1300 cm -1 phenolate CO 1142 cm -1 phenol CH ΔT=0.1ps ΔT=0.2 ps ΔT=0.35ps ΔT=0.5ps ΔT 105 cm -1 3B Phenol CH 105 cm -1 ( ( Phenol CH bend ~ Anionic form Protonated form Population change Vibrational component =3 HAC -0 I n Modulation frequency: 105 cm -1 Dephasing time: ~0.5 ps ( BE -0 II ls=3 ) 0. liesg lh[p 1. C. Fang et al., Nature, 462, (2009). 2., 2014, 2B02. (x 3)

10

11 ESICB N(Me 3 )3[1]3 2,2 - bpy 3[2] Gaussian09 ( [Co 2 (CO) 8 ] or Co G* (1 ( G** 3 ) [Co(Me 3 ) 3 (bpy)] 3[Co((Me 3 ) 2 NN(Me 3 )(Me 3 ) 2 (bpy))] (Me 3 ) 2 NN(Me 3 ) 2 1[Co(Me 3 )(bpy)] Co N N Co N N N [Co(Me 3 ) 3 (bpy)] (Me 3 ) 2 NN(Me 3 ) 2 ).[Co(Me 3 )(bpy)] 12.2 kcal/mol 1. M. Yuki, H. Tanaka, K. Sasaki, Y. Miyake, K. Yoshizawa, Y. Nishibayashi, Nat. Commun., 3, 1254 (2012). 2. R. Imayoshi, H. Tanaka, Y. Matsuo, M. Yuki, K. Nakajima, K. Yoshizawa, Y. Nishibayashi, Chem. Eur. J., 21, 8905 (2015). 2 = Me 3 N N = bpy N N 2N 3 2, N 2 N Co N N N N 2 N migration Cl, Na and bpy in DME Co N N N N N Co N N N migration

12 ミオグロビンの 2 状態転移に対するポリエチレングリコールの添加効果とその分子量特異性 九大院 理 安冨翔太 迫田憲治 関谷博 諸言 ポリエチレングリコール (PEG) は古くからタンパク質の結晶を得るための沈殿剤や, 変性したタンパク質を天然構造に巻き戻すためのリフォールディング剤等として用いられて きた. しかしながら PEG を添加剤として用いるには, 適切な分子量の選別などに多くの時間 を要し, 期待通りの効果が得られないことも多い. よって,PEG を添加剤として実用するた めには,PEG の添加がタンパク質の立体構造安定性に与える効果を詳しく理解することが不 可欠となる. そこで本研究では, ミオグロビン (Mb) の天然状態と変性状態間の 2 状態転移 に対する PEG の添加効果とその分子量依存性に関して調査を行った. 実験手法 Mb 2.0 mg/ml,peg 0~16.0 mg/ml の 9 種類の溶液を調整し,Mb の nm に おける吸光度の温度変化を測定することで各溶液における Mb の転移曲線を測定した.PEG の分子量には,6000,10000,20000,35000 の 4 種類を用いた. 結果及び考察 各溶液の転移曲線を測定すると,Mb 溶液と Mb + PEG (20000,35000) 溶液 は 81 付近で 1 段階の転移を示すのに対して,Mb + PEG (6000, 10000) 溶液では 2 段階の転移が見られた ( 図 1). Mb + PEG (6000, 10000) 溶液の実験データに 対して解析を行うと, 高温側に観測される 2 段階目の 転移温度 T m2 は,Mb 溶液での転移温度 T m とほぼ一致 することがわかった. よって,T m2 はフリーの Mb の 変性に対応すると考えられる. 一方,1 段階目の転移 温度 T m1 を PEG の濃度に対してプロットすると以下の 式で再現できることが分かった ( 図 2). T m1 = T m + B max K A [M]/(1 + K A [M]) (1) 式 (1) の右辺第 2 項はラングミュア型の吸着式と同 じ形をしている. ここで,K A は Mb と PEG の会合定 数,B max は PEG の吸着率を転移温度変化に変換する 係数である.T m1 が式 (1) によって上手く説明できるこ とから,1 段階目の転移は,PEG が Mb に吸着するこ とによって引き起こされると考えられる. ここで注目 吸光度 温度 ( ) Mb のみ 2 mg/ml 8 mg/ml 16 mg/ml すべき点は,1 段階目の転移で全ての Mb が変性するわけではない, ということである. この ことは,T m1 < T < T m2 において,PEG が Mb に吸着すると Mb は変性するが,PEG が脱着する と再び適切な立体構造に自発的に折り畳まれることを意味する. よって,Mb に対する PEG の吸脱着と Mb の構造転移は相互に相関していることがわかった. 1 段階目転移温度 T m1 ( ) 図 1 Mb + PEG(6000) 溶液の転移曲線 PEG 濃度 (mg/ml) PEG(6000) Fitting 図 2 Mb + PEG(6000) 溶液における 1 段階目の転移温度 T m

13 RlQQ R[it -d. Lys216 BRBR BR ATP BR PR 1 BR PR all-trans 13-cis BR 2 KLMNO PR L K [1] PR 8 P 03 P (c ]B -al. [2] He-Cd

14 442 nm M 532 nm KL N ms -rs. WTPR N E108Q nm trace a WT PR [3] 1655 cm -1 CN 1537 cm -1 C=C 1000 cm -1 trace bg WT E108Q 1550 cm -1 C=C E108Q K N L 1 ) 12REB PR cm -1 C=N C=N 1630 cm -1 K 1646 cm -1 L C=N K 19 cm -1 L 25 cm -1 BR L K -gn. [1] G. Varo et al. Biophys. J. 2003, 84, [2] Y. Tateishi et al. Biochemistry 2011, 50, [3] J. M. Kralj et al. J. Phys. Chem. B 2008, 112,

15 ビニルラジカル D 置換体のミリ波ジェット分光 松林大夢 1 原田賢介 1 田中桂一 1 九大 院理 1 序論 ビニルラジカルは基本的な重合反応や燃焼において重要なラジカルである ビニルラジカルの α 位に位置する水素は対照な二極小ポテンシャルによって支配されたトンネル運動を行っている ( 図 1) α 位の水素原子のトンネル運動のため 振動基底状態は 0 + と 0 - に分裂する トンネル分裂の両側がそれぞれオルト パラ準位に対応し 近接して存在するため β 位の水素原子の核スピンのオルト-パラ変換が非常に高速で起こる [1] 一方 β 位の水素原子を重水素置換した HDCCH ラジカルは cis と trans は β 位水素のゼロ点振動の効果によりポテンシャル曲線が実効的に非対称となるためトンネル運動が起こらず cis と trans は別の異性体として存在すること が我々の研究で明らかになっている ( 図 2) [2] 理論計算 より cis の基底状態は trans の基底状態より E tc0 = 33 図 1:H 2 CCH のポテンシャル cm -1 低いと予想される 本研究では HDCCH および D 2 CCD の b-type 遷移を実験手法や条件を改善してさ らに測定した HDCCH では新たに α 位の水素の核ス (α)h ピン 電子スピン磁気双極子相互作用の非対角項 T ab を決定し 相互作用の主軸と慣性主軸のなす角度 γ を 決定した 実験 ビニルラジカル D 置換体である HDCCHCl D 2 CCDCl を合成して光解離前駆体として用いた それ ぞれ HCCH DCCD に活性炭を触媒として DCl を付加 して合成した Ar:H 2 = 3:1 の混合気体に光解離前駆体 を 5 % 混ぜたサンプルを作製した サンプルに 193 nm ArF エキシマーレーザーを照射してビニルラジカルを 生成し 多重反射セル中に押し圧 8 気圧で噴出させて ジェット冷却した 多重反射光学系を用いて ミリ波 図 2:HDCCH のポテンシャル を超音速ジェット中で 10 往復させてスペクトルを測定した 今回の測定ではサンプル濃度を 2 倍にし 押し圧を一定に制御して観測し 親分子の吸収を差し引いてラジカルの吸収スペ クトルのみを高感度で観測した

16 結果 考察 162 GHz 付近の HDCCH の吸収スペクトルを図 3 に示す 上段 は実測スペクトル 下段は解析から得 られた分子定数からの計算値に線幅を つけた予測スペクトルである 遷移に帰属されたスペクトルを矢印で 示す HDCCH に関しては 決定された回転定数 ( 表 1) と ab intio 計算 [2] を比較すると 特に A の値が cis 体の計算値と近い 今回新たに α 位水素の磁気双極子相互作用の非対角項 T (α)h ab が-18.7(37) MHz と決定された この値と慣性主軸方向の磁気双極子相互作用定数 T (α)h aa, T (α)h bb を用いて 相互作用の主軸と慣性主軸のなす角 γ 主軸方向の電子スピン- 核スピン双極子 - 双極子相互作用定数 T (α)h xx, T (α)h yy を表 2 のように算出した H 2 CCH のミリ波分光 [3] より γ = 33.0 と決定されている D 置換すると慣性主軸の回転のため cis-hdcch では γ は 28.9 に減少し trans-hdcch は 37.6 に増加すると予想される 今回決定した γ は 29.3(26) に減少しており 値も cis 型の予想値と一致する β 位の水素 重水素のフェルミ接触相互作用 α F (β)h α F (β)d は表 2 のように決定された Table.2 で示す Ar matrix 中の H 2 CCH の ESR の値 [4] と比較すると trans 位 の β 水素の α F (β)h は今回の観測値と近い また ESR で観測された cis 位の β 水素の α F (β)h に重水素と水素の核磁気モーメントの比 μ D /μ H = を掛け て cis 位の β 重水素の α F (β)d を予想する と 17.0 MHz となり 実測の α F (β)d と一致する これらのことから 観測された HDCCH は cis 体であると結論した D 2 CCD についてはトンネル分裂幅が E 0 = (14) MHz α 位重水素のフェルミ接触相互 作用の非対角項が δα F (α)d = 10.14(83) MHz と決定された スペクトルを以前より精度良く帰属 出来たため 誤差は 25% 程度小さくなった 図 3:HDCCH の回転スペクトル 表 1:HDCCH の回転定数 (MHz) 回転定数 観測値 CCSD(T)/aug-cc-pVTZ cis trans A (16) B (23) C (15) E 0-0 cm cm -1 表 2:HDCCH の超微細相互作用項 (MHz) Constants cis-hdcch MMW ESR(Ar matrix) (48) (12) (15) (92) 4.276(90) 6.758(90) -18.7(37) -20.2(48) 37.5(31) 37.9(44) (32) -6.4(44) -7.0 γ 29.3(26) 33.0(25) H 2 CCH (13) (40) (29) 引用文献 [1] K.Tanaka, et al. Mol.Phys. 108, 2289 (2010). [2] 博士論文 : 林雅人 (2008). [3] K.Tanaka, et al. J. Chem. Phys. 120, 3604 (2004). [4] P. H. Kasai, J. Am, Chem. Soc. 94, 5950, (1972).

17 ) / γ-(0 0 1)Amorphous Cell Tools 3 6 Å 1.1 g/cm 3 12 Å Å 1.. DFTB+DFTB+ Slater-Koster library matsci / kcal/mol 3 6 Å / kcal/mol, kcal/mol / kcal/mol, kcal/mol 2 3 Å, 6 Å , 0.93, 0.88 Å , , MPa 1) T. Semoto, Y. Tsuji, K. Yoshizawa, Bull. Chem. Soc. Jpn. 85, 672 (2012).

18 ホルムアミド溶液中の Co(Ⅱ) の溶媒和構造 引石宜孝 1 大橋和彦 1 関谷博 1 九大院 理 1 [ 序 ] 本研究で溶媒として用いたホルムアミド (FA) はペ プチド鎖を含む最小の分子であり ペプチド結合は生体 内での反応を理解するうえで重要である FA は図 1 に 示すように共鳴構造により表され 気相中では (ii) 構造 に 液体中では (i) 構造に偏っている 本研究では FA 溶 媒中における Co(Ⅱ) イオンの溶媒和構造の解明を目的とした [ 実験 ]Co(ClO 4 ) 2 6H 2 O に FA を加え 0.1M 溶液とし 紫外可視吸収スペクトルを測定した また Co(ClO 4 ) 2 6H 2 O に FA を加え それぞれ 1.0M, 2.0M, 3.0M 溶液とし それらの赤外スペ クトルを測定した スペクトルの帰属を行うため密度汎関数理論 (DFT) による計算を行った 汎関数は B3LYP を用い 基底関数は金属に関して G(2df) を その他の原子に関して 6-31+G(d) をそれぞれ用いた 溶媒効果は PCM 法により取り入れた [ 結果 考察 ] 可視吸収スペクトルには [Co(H 2 O) 6 ] 2+ をはじめとする八面体型六配位錯体 に特徴的な 500 nm 付近にのみバンドが観測され た したがって Co 2+ に対する FA の配位数は 6 で あると考えられる 赤外スペクトルの測定結果を 図 2 に示す 純粋 FA の CN 伸縮振動 (ν CN ) は 1307 cm -1 付近に現れるが このバンドは Co 2+ 濃度上昇 に伴って高波数シフトすることが確認できる 3.0M の結果についてこの領域を拡大し 重なり 合ったバンドを成分分解したものが図 3 である 新しい成分が 1333 および 1342 cm -1 付近に現れて いることがわかり これらを Co 2+ の影響を受けた ν CN と帰属した 一方 純粋 FA の CO 伸縮振動 (ν CO ) は 1673 cm -1 付近に現れ 濃度上昇に伴う顕著な シフトは認められない しかし 図 4 に示したよ うに成分分解すると 純粋 FA から約 30 cm -1 低波 数シフトした 1641 cm -1 付近の成分を加えないと 実測スペクトルを再現できないことがわかる こ の成分を Co 2+ の影響を受けた ν CO と帰属した 以 上の結果から Co 2+ 存在下で FA は純粋液体中よ 図 1.FA の共鳴構造 図 2.(a) 純粋 FA, (b)1.0m, (c)2.0m, (d)3.0m 溶液の赤外スペクトル 図 3.3.0M 溶液の赤外スペクトルの ν CN 領域 図 4.3.0M 溶液の赤外スペクトルの ν CO 領域 りもさらに (i) 構造に偏っているといえ Co 2+ は FA の O 原子に結合していることが示唆される IR Intensity IR Intensity IR Intensity (a) (b) (c) (d) CN CH 波数 (cm -1 ) 波数 (cm -1 ) 1650 波数 (cm -1 ) 1673 HNH CO

19 ベンジルメチルエーテルの立体構造の研究 ( 福岡大院理 ) 西薗晃平, 岡嶋静香, 是木怜美, 山田勇治, 仁部芳則 [ 序論 ] エーテル基のコンフォメーションは trans 体が支配的な アルキル鎖の場合と異なり gauche 体も比較的安定に存在し 凝 集状態も異なる そのため融点 相転移などのマクロな物性に大 きな影響を及ぼす このコンフォメーションを決める因子として 超共役などの分子内軌道間相互作用や分子内水素結合 CH π 相互作用などが挙げられる これらの分子内相互作用によるエー テル基のコンフォメーションの安定性を議論するため ベンゼン環と 1 つのエーテル基を持つベ ンジルメチルエーテル (BME) を対象とした BME には Fig.1 に示した 2 つの二面角 () に関し て異なる配座異性体が存在することが予想される 本研究では超音速ジェット法を用い ジェッ ト冷却された BME 単量体の異性体を分離した電子及び振動スペクトルを観測し 異性体の構造 決定を試みた さらに これらの異性体に水やメタノールなどが溶媒和することによる電子構造 の変化とそれに伴うコンフォメーション安定性への影響を調べるため 溶媒和クラスターの電 子 振動スペクトルの観測を行った また 末端のメチル基を重水素置換し (BME-d3) 振動スペ クトルの簡略化をはかり 無置換体 (BME-d0) と比較してコンフォメーションの決定を行った [ 実験 ] ジェット冷却された BME-d0 及び BME-d3 単量体 そしてその溶媒和クラス ターは 水またはメタノール蒸気を含んだ He 気体と共に BME 蒸気を約 3 atm の背圧 をかけて真空チャンバー中に噴出させるこ とで生成させた それらに波長可変の紫外 光を照射し 電子遷移による蛍光を検出す ることでレーザー誘起蛍光 (LIF) スペクト ルを測定した また 観測された電子スペ クトルの各バンド強度を観測しながら 紫 外光より前に赤外光またはもう一方の紫外 光の波長を掃引し 蛍光検出赤外分光 (FDIR) スペクトル及び UV-UV ホールバー ニング (HB) スペクトルを測定した 量子化 学計算は Gaussian 09 を用い B3LYP/ G(d,p) レベルで行い 実験 結果と比較して構造を決定した (a) (b) Fig.1 : BME の 2 つの二面角 wavenumber / cm -1 [ 結果と考察 ] Fig.2 (a) は BME-d0 単量体の LIF スペクトルを示す LIF スペクトルにおいて cm -1 付近に複数のバンドが現れており また UV-UV HB スペクトルより jet 中における BME 単量体には 3 つの異性体が存在することが分かった Fig.2 (b) は CH 伸縮振動領域の FDIR スペクトル及び量子化学計算によって得られた振動スペクトルを示す 電子スペクトル及び b a b c a c Fig.2 : BME-d0 の LIF スペクトル (a) 及び CH 伸縮振動領域の FDIR スペクトル (b) 図中のスティックスペクトルは (c) に示した各異性体の計算された振動スペクトル

20 FDIR スペクトルと量子化学計算より LIF スペクトルに現れた 3 つのピークに対応す る BME-d0 の構造は Fig.2 (c) 中に示した 3 つの異性体であると帰属されたが cm -1 の領域において Fermi 共 鳴等による複雑な振動構造の観測のために 異性体の構造がどの LIF のピークを与える か 決定的な帰属はできなかった Fig.3 (a) は BME-d0 及び d3 単量体の LIF スペクトルを示し Fig.3 (b) は BME-d 単量体の FDIR スペクトル及び量子化学計 wavenumber / cm -1 算によって得られた振動スペクトルを示す Fig.3 : BME-d0 と BME-d3 単量体の LIF スペクトル (a) 及び CH 伸縮振動領域における FDIR スペクトル重水素置換による LIF スペクトルの変化が (b) 図中のスティックスペクトルは fig.2 (c) で示し非常に小さいことから 末端メチル基の重た構造と同じ重水素置換体の振動スペクトル 水素置換は電子遷移にほとんど影響しないと結論 付け BME-d0 体と同様に 3 つの異性体が存在する ことが分かった Fig.3 (b) において 末端メチル基 を重水素置換することで BME-d0 体の振動バンド の一部が消失し 振動スペクトルを簡略化すること ができた これらの結果は BME-d0 体における Fig.2 (c) の帰属を裏付けるものとなった Fig.4 は BME-d0 単量体に水やメタノールを加えて 得られた LIF スペクトルである これらのスペクト ルでは クラスター由来の新たなバンドが現れ 図 中の Wa~Mb で表した cm -1 のバンドは OH 伸縮振動領域の赤外スペクトルによりメタノール との 1:2 クラスターであることが分かった Fig.4 中の Wa~Mb で示したバンドにプローブ波 長を固定して得られた CH 伸縮振動領域の FDIR スペクトルを Fig.5 に示す ここで メタノール 溶媒和クラスターについては メタノールのメチ ル基の CH バンドの重複を避けるため 今回はメ チル基を全て CD に置換したメタノール -d3 を用い た 単量体との比較から Wa と Ma は単量体 a と また Wb と Mb は単量体 b のスペクトルと非常に 似ており それぞれの単量体のクラスターである と結論付け 単量体 c 由来のクラスターは観測さ れなかった (a) (b) BME-d 0 BME-d 3 a b c (c) (b) (a) b Mb a Wb c wavenumber / cm :2 Ma Wa Fig.4 : (a)bme-d0 単量体 (b)bme-d0+ 水 (c)bme-d0+ メタノールの LIF スペクトル Wa Wb Ma Mb wavenumber / cm Fig.5 :BME-d 0 溶媒和クラスターの CH 伸縮振動領域の FDIR スペクトル

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