東京大学は2023年12月21日、同大学大学院理学系研究科の研究グループが、超分子錯体の会合比の新しい決定法を発見したと発表した。この問題は1920年代に解決したと思われていたが、近年、信頼できる解法がないことがわかり、「現代化学での難題」として再注目されていた。研究グループでは、第1回ノーベル化学賞受賞者のファントホッフが1884年に編み出した手法「ファントホッフ・プロット」を使って、会合比についての明確な解答が得られることを見出した。
超分子錯体とは、複数の分子が弱い相互作用を介して会合する化学現象で、人間の体内では常に、さまざまな形で進行している。この化学現象を理解するための研究は、ノーベル化学賞に複数回取り上げられるなど、現代科学での重要な分野となっている。
超分子錯体の研究では、会合した分子の比（会合比）を決定することが化学平衡や相互作用を理解するための第一歩であり、最初に決定すべき基盤事項となる。これまで会合比の決定には、1928年にフランスの化学者P.ジョブが提案した「ジョブ・プロット」が用いられてきたが、2016年にその信頼性に疑問があることが指摘され、それ以降、統計学や情報学などを取り込んださまざまな手法が検討、開発されている。
今回、研究グループが着目したファントホッフ・プロットは、温度と平衡定数が熱力学によって結ばれていることに根ざした解析法で、エントロピーやエンタルピーという熱力学パラメーターを求めるための方法としてファントホッフが考案した。
研究グループが会合比の異なる錯体、それぞれのモデルで解析を行ったところ、正しいモデルでは直線関係が認められるが、誤ったモデルでは直線関係が認められなかった。これによって、ファントホッフ・プロットが会合比モデルの判別法として活用できることを確認した。
例えば、フェナインポルクセンというかご状分子の解析では、かごが「ホスト分子」として働き、その中に「ゲスト分子」（クロロホルム）が取り込まれることを発見。ホスト／ゲストの会合比が1：1と1：2のどちらが正しいのか、モデルを使ってファントホッフ・プロットを行った。
すると、1：1では、赤い実験値と黒い理論直線が一致するが、誤った1：2モデルでは直線関係が見いだせないということがわかった。
研究グループは、今回の新しい解法を用いて研究を進めることで、将来、生命科学分野や医薬品開発の現場などでの活用につながる可能性があるとしている。
