溶液中会合イオンの解離カイネティクスの多様性; 溶媒反応座標を用いた自由エネルギー地形解析

Distinct dissociation kinetics among ion pairs; Solvent-coordinate free-energy landscape analysis

米谷 佳晃

Yonetani, Yoshiteru

生体系の分子カイネティクスは、分子種により様々であるが、その違いがどのようにして生じるのかは、はっきりと分かっていない。本研究では、4つのイオン対LiCl, NaCl, KCl, CsClを対象に分子動力学シミュレーションを行い、カイネティクスに違いが生じるメカニズムを調べた。計算から導かれた解離レートコンスタントkは、4つのイオン間で大きく異なり、k k k k となった。これらの違いは、イオン対形成時の水ブリッジの形成率と相関していることが分かった。つまり、水ブリッジが形成しやすいものほど解離レートが高い。水ブリッジ数を反応座標として2次元自由エネルギー地形を解析した結果、この相関は、解離経路の自由エネルギー障壁から説明できることが分かった。つまり、水ブリッジが形成されているときの方が、形成されていないときよりも、自由エネルギー障壁が著しく低く、この違いが解離レートと水ブリッジ形成率の相関のもとになっている。

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