大学Chapter 37約12分
分子間力と超分子化学
共有結合より弱いが、タンパク質・DNA・薬の機能を決める分子間力。水素結合・ファンデルワールス力・π-π相互作用の理論。
#分子間力#水素結合#ファンデルワールス力#ロンドン分散力#超分子#ホスト・ゲスト化学
「弱い力」が生命と物質を作る
共有結合（200〜400 kJ/mol）に比べ、分子間力は 1〜40 kJ/mol と弱い。
しかしタンパク質の折りたたみ・DNAの二重鎖・薬の標的結合——すべて分子間力の精密な組み合わせで動く。
主要な分子間力
✓分子間力の種類と強さ
| 力の種類 | 強さ | 特徴 |
|---|---|---|
| イオン-双極子 | 40-600 kJ/mol | 塩と水 |
| 水素結合 | 5-40 kJ/mol | N-H, O-H, F-H |
| 双極子-双極子 | 5-25 kJ/mol | 極性分子間 |
| π-π相互作用 | 2-50 kJ/mol | 芳香環間 |
| ロンドン分散力 | 0.05-40 kJ/mol | すべての分子間 |
ロンドン分散力
∑ロンドンの式（近似）
：分極率、：イオン化エネルギー、：分子間距離
依存性：距離が2倍になるとエネルギーは1/64に。
大きな分子（π電子豊富）ほど分散力が強い——これが沸点と分子量の相関の理由。
水素結合の特別性
⚠水素結合の強さの理由
X-H…Y（X, Y = N, O, F）において、X-Hの強い分極でHが「裸」に近い状態になり、Y の孤立電子対を強く引きつける。
方向性が強く（線形が最強）、酵素の基質特異性の鍵になる。
π-π 相互作用
芳香環間の相互作用。2つの配置：
- face-to-face（スタッキング）：電子雲の反発で少し弱い
- edge-to-face（T字型）：C-H…π相互作用で安定
DNAの塩基スタッキング・タンパク質の活性部位で重要。
超分子化学
✓分子認識の原理
カテナン・ロタキサン：機械的結合を持つ分子 クラウンエーテル：金属イオンをサイズ選択的に包接 シクロデキストリン：疎水性空洞に薬物を取り込む（薬の溶解性向上）
🌍医薬品・材料・センサー
がん治療薬のシクロデキストリン包接体（副作用低減）・有機太陽電池のドナー・アクセプター相互作用・人工酵素の設計はすべて分子間力の精密制御に依存する。
// quiz
確認問題
Q1.ロンドン分散力が生じる原因はどれか？
Q2.水の沸点が同族のH₂SやH₂Seより異常に高い理由は何か？
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