化学構造

分子の化学構造は、分子内の原子とそれらの化学結合の空間的な配置である。その決定には、化学者が分子形状を指定し、可能で必要な場合は、標的分子またはその他の固体の電子構造を指定することが含まれる。分子形状とは、分子内の原子の空間的な配置と、原子を結合させる化学結合を指し、構造式と分子モデルを使用して表すことができる。^[1]完全な電子構造の記述には、分子の分子軌道の占有の指定が含まれる。^{[2] [3]構造決定は、非常に単純な分子（}二原子酸素または窒素など）から非常に複雑な分子（タンパク質やDNAなど）まで、さまざまな標的に適用できる。

化学構造の理論は、1858年頃からアウグスト・ケクレ、アーチボルド・スコット・クーパー、アレクサンドル・ブトレロフらによって初めて開発されました。 ^[4] これらの理論は、化合物は原子と官能基のランダムな集まりではなく、分子を構成する原子の価数によって定義される明確な秩序を持ち、分子に決定または解析可能な3次元構造を与えることを初めて提唱しました。

化学構造に関しては、分子内の原子の純粋な連結性（化学構成）、三次元配置の記述（分子構成、例えばキラリティーに関する情報を含む）、および結合長、角度、ねじれ角の正確な決定、すなわち（相対的な）原子座標の完全な表現を区別する必要があります。

化合物の構造を決定する際には、通常、まず最低限、分子内のすべての原子間の結合のパターンと程度を取得することを目的とし、可能であれば、分子（または他の固体）内の原子の3次元空間座標を求めます。^[5]

分子の構造を決定する方法は構造解明と呼ばれます。これらの方法には以下のものがあります。

• 原子の結合性のみに関係する研究には、核磁気共鳴（陽子および炭素13 NMR）などの分光法、さまざまな質量分析法（分子全体の質量とフラグメントの質量を示す）などがあります。吸収分光法や振動分光法（赤外線およびラマン）などの技術は、それぞれ多重結合の数と隣接性、官能基の種類（内部結合によって振動シグネチャが現れる）に関する重要な裏付け情報を提供します。分子の電子構造に寄与する洞察を与えるさらなる推論研究には、サイクリックボルタンメトリーやX線光電子分光法などがあります。
• 正確な計量三次元情報に関しては、気体については気体電子回折とマイクロ波（回転）分光法（およびその他の回転分解分光法）によって、結晶性固体についてはX線結晶構造解析^[6] または中性子回折によって得ることができる。これらの技術は、原子スケールの解像度で三次元モデルを作成することができ、通常、距離については0.001Å、角度については0.1°の精度（まれにそれ以上の精度）となる。^{[7] [6]}

追加の情報源は次のとおりです。分子の構造の官能基に不対電子スピンがある場合、 ENDORおよび電子スピン共鳴分光法も実行できます。これらの後者の技術は、分子に金属原子が含まれている場合や、結晶学に必要な結晶または NMR に必要な特定の原子タイプが構造決定に利用できない場合に、さらに重要になります。最後に、電子顕微鏡などのより専門的な方法も、場合によっては適用できます。

• 構造化学
• 化学構造図
• 結晶構造データベース
• MOGADOC 気相で決定された実験構造のデータベース
• パウリの排他原理
• 化学グラフジェネレータ

• Gallagher, Warren (2006)。「講義 7: X 線結晶構造解析による構造決定」。Chem 406: 生物物理化学(PDF) (自費出版のコースノート)。オークレア、ウィスコンシン州、米国: ウィスコンシン大学オークレア校、化学学部。2014年7 月 2 日閲覧。
• Ward, SC; Lightfoot, MP; Bruno, IJ; Groom, CR (2016 年 4 月 1 日). 「ケンブリッジ構造データベース」. Acta Crystallographica Section B . 72 (2): 171–179. doi : 10.1107/S2052520616003954 . ISSN  2052-5206. PMC  4822653 . PMID  27048719.