超分子化学

殆どの場合，分子は孤立して存在するというより，常に他の分子と相互作用している．特に溶液中では，必ず分子間における相互作用が存在する．このような分子間相互作用は分子骨格を形成する化学結合（共有結合）に比べとても弱いが，分子間相互作用が生命系の複雑な仕組みと深く関わり，秩序立ったシステムの形成・維持に寄与している．本授業では，ほぼ全ての分子間相互作用を扱い，さらに分子間相互作用の理解を深めるため，分子軌道により解釈される共有結合との比較も行う．
　水素結合やファンデルワールス力は分子間相互作用の一つで，高校化学の教科書でも取り扱われている．しかし，分子間相互作用について，いくつもの基本的な疑問がある．水素結合はどういう元素間で形成されやすく，なぜそうなるのか？DNAの塩基対は水素結合で形成されているが，ATペアよりGCペアの方が強いのはなぜか?単に水素結合の数だけで説明して良いのか？タンパク質はポリペプチドから形成され，アミド間の水素結合により一義構造へ折り畳まれるが，なぜアミド結合が選ばれたのか？なぜ水に溶けにくい物質は水を嫌って集合化するのか？また，水以外にこのような特性を示す溶媒は存在するのか？ファンデルワールス力は分子間相互作用の中で最も弱いが，無視できるほど弱いのか？分子が自発的に集合し，秩序構造を形成する自己集合という現象は，生命システムの形成に欠かせないが，どうやって自己集合体が形成されるのか？自己集合も化学反応の一つだが，その反応機構は，一般的な化学反応と同じような考え方で解釈できるのか？
　本授業では，これらの問題について「分子間相互作用」というキーワードをもとに合理的に考え，結論を導き出していく．