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一般的な話題

水素結合の発見者は誰?

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さて化学大好きっ子の皆さんにクイズです。次のものの発見者は誰でしょう?

1、酸素

2、電子

3、ラジウム

4、中性子

5、水素結合

6、DNAの構造

電子はJ. J. Thomson、ラジウムはCurie夫妻、中性子はChadwick、DNAはWatsonCrick、それとWilkinsFranklinでしょうか。酸素は少し微妙ですがPriestlyか、ScheeleLavoisierが思い浮かんだことでしょう。

では水素結合はどうでしょうか?Paulingと答えたあなたはちょっと惜しいですね。化学結合の概念という意味ではPaulingでしょう。しかし違います。水素結合は高校の化学の教科書にも登場するほど重要な概念の発見であるにも関わらず、意外にも発見者はあまり知られていません。その名はTom Sidney MooreThomas Field Winmillです。

さて今回のポストでは今月の Nature Chemistry誌から、Nature誌のsenior editorであるPatrick Goymer氏のthesisというかessayをご紹介します。 先月のthesisはこちら

100 years of the hydrogen bond

Goymer, T. Nature Chem. 4, 863-864 (2012). doi:10.1038/nchem.1482

Goymer氏は水素結合の概念の提唱者の一人であるMooreのひ孫さんと結婚しています。その縁あっての寄稿という事もあるのでしょう。

ではそのMooreとはどんな方だったのでしょうか。Mooreはthe East London Technical College、現在のLondon大学Queen Maryでまず化学者のJ. T. Hewittと物理学者のR. A. Lehfeldtの下で18歳まで初期の科学教育を受けたようです。その後Oxford大学に移り、数学、化学で優秀な成績を修めた後、ドイツなどで研究に勤め1905年にはOxford大(Magdalen College)に戻っています。Oxfordでは研究室を主宰したというよりも今でいうところの非常勤のような職にあり、十分なポストとは言えませんでした。

丁度その時期に結婚、子供達の誕生もありお金には少し困っていたのかもしれません。Cambridge大学St John’s Collegeでも教鞭をとっていたそうです。そしてThomas Winmillは1911年にMagdalenでMooreの学生となります。しかし歳は半年ほどしか違わなかったようです。そこで行われたWinmillとMooreの共同研究の成果が1912年にJournal of Chemical Societyに掲載されることになるのです。

The state of amines in aqueous solution

Moore, T. S. and Winmill, T. F. J. Chem. Soc., Trans. 101, 1635–1676 (1912). doi:10.1039/CT9120101635

そうなんです。実は水素結合の概念が世に出てから今年は100年なんですね。

論文は主に二つの部分からなり、Winmillの行った様々なアミン塩酸塩のイオン化定数の測定と、Mooreによるその実験結果の解釈についてです。特にトリメチルアミンよりテトラメチルアンモニウム塩の方が強い塩基であるという事実の解釈によって、水素結合という概念を導き出しています。

N(CH3)3 + H2O → [N(CH3)3H]+ + OH

[N(CH3)4]OH → [N(CH3)4]+ + OH (より強い塩基)

さて、この論文のその後ですが、世の中の化学者に強烈なインパクトを与えるような一大センセーションを巻き起こしたのか?と問えば、それは残念ながらNoです。

When discussing the history of hydrogen bonding, Pauling points to a somewhat unremarkable-sounding study published in 1912.

科学上多くの重大な発見が初めひっそりとなされるのと同様に、世の化学者にはあまり反響が無かったようです。しかし、振り返ってみればこれほど大きな化学の発見はそうあるものではありません。にも関わらず現代まで続く以後の扱いは少し残念に思えます。

hydrogenbond_1.jpg

T. S. Mooreの肖像 図は文献より引用

論文の発表後、WinmillはCambridge大学に移り、その後British American Tobaccoのchairman(会長?)となります。一方のMooreは論文発表の次の年にはOxfordから十分なオファーをもらうことができず、 London大学のwomen’s collegeに移ることになり、1946年まで勤めます。

この移籍はひょっとしたら化学の世 界にとっては少し残念なことであったかもしれませんが、Mooreは尊敬される良き指導者となり、女子教育に尽力したとのことです。また、英国の化学会の副会長などを歴任するなど化学会に貢献しますが、それにしても偉大な発見を成し遂げた人物としてはあまりにも知られていなさすぎますね。DNAの二重らせんの構造だってこの水素結合の概念がなくては分からなかった訳ですし、もっとスポットライトを浴びてもいいのではと思いますが、高校の教科書に登場させるにはMooreとWinmillの実験の内容はちょっと難しすぎますか?

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