200518_JAICI

結晶構造の検証
VUSDIXとVUSDIX01の結晶構造について
CSD-Materialsの機能を使って考察する【内容】
・2つの多形結晶が得られた．
・それぞれの結晶構造の概要をCSD-Materialsの機能を使って検証する．

★中上級者向け
・各ツールの詳細は，Mercury→Helpより参照可能．
・一部の機能は，CSD-Materialsの契約が必要．
【参考】は，今回の結晶構造では該当しないが，参考の機能．
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確認項目
項目

使用ツール

結晶情報全般CIFとMercury

Voidの確認 (不自然な空隙がないか)

Mercury (Void)

分子ジオメトリー(結合距離，角度等)が妥当か．

Mogul geometry check

相互作用距離は．

Mercury (Colour by distance)

H-Bond Stats [ここでは省略]
水素結合の統計処理 (距離や角度)

ConQuestによる距離，角度
Python API

CSDのデータによる水素結合からの分析

H-Bond Propensity Analysis分子間相互作用マップからの分析

Full Interaction Maps

水和物の状況確認 [参考]ここでは省略

Hydrate Analyser

取り込まれた溶媒の状況確認 [参考]ここでは省略

Solvate Analyser

使用する定義p. 8とp.14の表

Mogul
OK ：角度/結合長がz < 3で，ねじれ角も一般的．
注意：角度/結合長がz > 3で，関連するねじれ角が非典型．
Colour by contact. 相互作用を簡易的に距離で確認．短 (黄 vdw dist -1Å),
中間 (赤, vdw dist - 0.5Å)，長 (青, vdw dist)で示す．
OK ： 相互作用が黄～赤の場合．
注意：相互作用が青の場合．
H-Bond Stats (CSD Python APIでの条件指定が必要)
ConQuestで水素結合の距離や角度を調べ，-1.96 < z < 1.96の場合を通常とする.
これ以外の場合，非典型とする．
H-Bond Propensity
OK ：得られた結晶の構造が優勢(dominate)，propensityとcoordinationで優位な場合．
注意：別の組み合わせがpropensityとcoordinationで優位な場合．
Full Interaction Maps
OK ：Donor, Acceptorの相手が，map上にある場合．
注意：Donor, Acceptorの相手が，mapからはずれている．

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Sample 1：VUSDIX【1】 分子の概要

VUSDIX•

Disorder: なし•

非対称単位 & 空間群: 1 molecule in the ASU, P 21/c•

キラリティー: No chiral centres•

Donor & Acceptor: 2 Donors (N1, N3) and 4 Acceptors (N2, N4, O1, S1)【参考】 どういった点を確認するか．
1. Disorderのある例：
ABAHIV

2. Asymmetric Unitの確認法

3. Stereocentresでキラル中心表示法

ASUが0.5の例:
ANTCEN07
例：CUALTE01【2】 Voidの確認
・ Voidなし【ツールの起動法】
Mercury→Display→Voids…
→ 見落としがないようGridを小さめ(0.3)に変更する

VUSDIX3

【3】 Mogulでジオメトリーの確認
結合長，結合角，ねじれ角，環に問題はないか

ヒストグラムから外れている(警告)•

結合長：2 unusual bond lengths (2つとも z-score < 3) ,•角度：2 unusual bond angles (１つはz-score > 3)•

ねじれ角：All torsions usual•

環：All rings usual

ダブルクリックすると，ヒストグラムが表示される．

【ツールの起動法】
Mercury→CSD-System→Mogul Geometry Check…

z-score

読み込んだ分子の構造が，ヒストグラムから外れたジオメトリーを持つ場合，赤字で警告される．

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【4】 水素結合距離の確認
距離で色分け【ツールの起動法】
Mercury→Display→Colours→Contacts→Colour by distance- vdw dist - 1.0- vdw dist - 0.5- vdw dist

VUSDIX
青っぽい赤色•N1からO1に1つに水素結合．

•

相互作用は，青っぽい赤(そこそこの距離)．

【参考】
点線の上で右クリック→Style→Contact Settings→0.8など相互作用線を太く表示することも可能【5】 水素結合とモチーフ【ツールの起動法】
Mercury→Calculate→Graph set
Hydrogen bond graph sets•

この分子は，1回水素結合している．

•N1がO1にdonorとしてHを提供．

R: Ring, C: Chain, 関わっているA, Dの数など
Graph set: 水素結合の様式を系統だててまとめた．
M. C. Etter, Acc. Chem. Res., 23, 120, 1990

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【6】 水素結合の傾向を確認
CSDのデータによる水素結合からの分析：CCDCならではのツール．
使い方については付録を参照．
【ツールの起動法】
Mercury→CSD-Materials→Polymorph Assessment→Hydrogen Bond Propensities…でHBPを起動する，VUSDIX

H-Bond Propensity Chart
水素結合を観測する頻度 →

ペアの組
みやすさ

Optimalほど，高いscore
つまり，右下ほど理想的→Plotを拡大可能•

この結晶構造の水素結合パターンは，most optimal．

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【7】分子間相互作用マップからの分析【ツールの起動法】
Mercury→CSD-Materials→Full Interaction Maps…
→Calculate Maps

VUSDIX

O1の水素結合を満足せず

N1の水素結合を満足•

N1からの水素結合エリアを満足．

7

Sample 1：VUSDIX

まとめ項目判定

結晶情報全般Disorderなし

Voidの確認

Voidなし分子ジオメトリー(結合距離，角度等)が妥当か．

角度が1つかなり一般的でないがまずまず．

相互作用距離は．

そこそこの距離．

水素結合の統計処理 (距離や角度)

今回，保留

CSDのデータによる水素結合からの分析

統計的には問題なし

分子間相互作用マップからの分析

妥当

水和物の状況確認

該当せず取り込まれた溶媒の状況確認

該当せず★これは見本ですので、判定につきましては、ご自身でなさってください。

8Sample 2：多形結晶であるVUSDIX01【1】 分子の概要•Disorder: なし•

ASU & 空間群: 非対称単位に2 分子, P -1•

Chirality: キラル中心なし•

2 Donor (N1, N3)/(N5, N7) と4 Acceptor (N2, N4, O1, S1)/(N6, N8, O2,S2)【2】 Voidの確認•Voidあり•35.35 Å3 (1.8% of unit cell volume)

Ref：水1分子は，約18-20 Å39【3】 Mogulでジオメトリーの確認
VUSDIX01

Molecule A: Bond length C1-N2

Molecule B: Bond length C24-C23

Molecule A: Bond Angle C7-C2-C1* Bond length: Molecule A: 3 unusual (enough hits) histogram (C1-N2, C6-C5, C2-C3)
Molecule B: 1 unusual (enough hits) histogram (C24-C23)• Bond Angle: Molecule A: 2 unusual (enough hits) histogram (C2-C1-N2, C7-C2-C1)•Molecule B: All angles are usual.

• Torsion and Rings: Molecule A & B are all usual.

10【4】 水素結合距離の確認
VUSDIX01•The Molecule forms 2 hydrogen bond interactions:•N1 donates once to O1: long H-B interaction (blue-ish)•N3 donates once to N4: long H-B interaction (blue-ish)

相互作用が弱いということは、もっといいHBネットワークの結晶多形があるかもしれません。

【5】 水素結合とモチーフ•

Hydrogen bond graph sets

The Molecule forms 1 hydrogen bond interactions:•N1 donates once to O1

合計10種の Graph sets observed.
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【6】 水素結合の傾向を確認•

All donors behaving optimally.

•Coordinationとしては，Optimal

水素結合様式が異なるため，Co-ordinationの組み合わせがVUSDIXと異なる．

一番右下なので，妥当．
ただ，近接していくつか点があるので，多形があってもおかしくない．

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【7】分子間相互作用マップからの分析

N1…O1, N5…O2は満足、O1…N1は満足せず、O2…N5は少しずれてる。

ここでは水素結合しか表示していませんが、他の相互作用やパッキングもご確認ください。
水分子や溶媒分子を取り込んでいる場合、Hydrate AnalyserやSolvate Analyserが便利です。

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Sample 2：VUSDIX01
CSD 2019使用

まとめ項目

判定

結晶情報全般Disorderなし

Voidの確認

大きなVoidあり(水分子１つ分)

分子ジオメトリー(結合距離，角度等)が妥当か．

結合距離，結合角度に典型的でない点あり相互作用距離は．

強い相互作用認められず

水素結合の統計処理 (距離や角度)

今回，保留

CSDのデータによる水素結合からの分析

統計的には問題なし

分子間相互作用マップからの分析

一部あわず

水和物の状況確認

該当せず取り込まれた溶媒の状況確認

該当せず★これは見本ですので、判定につきましては、ご自身でなさってください。

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