2023 Fiscal Year Annual Research Report
赤外円二色性とラマン光学活性による中分子・極性分子の高精度構造解析法の開発
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18KK0394
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
谷口 透 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (00587123)
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| Project Period (FY) |
2019 – 2023
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| Keywords | ラマン光学活性 / QM/MM理論計算 / 分子動力学 / ヌクレオシド / 糖 / 重水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新規分子の構造解析は研究全体のボトルネックとなりうる段階であり、特に極性分子や中分子に対して実用的な解析法は限られている。我々はVCD(赤外円二色性)を用いた各種分子の構造解析を達成してきた。本国際共同研究ではVCD分光法と相補的なROA(ラマン光学活性)を用いて、糖や核酸など各種分子の構造を水溶液中で解明する方法論の開発に着手した。
本研究開始当初は、オーストラリアのロイヤルメルボルン工科大学のグループが所有するROA装置を用いた国際共同研究を実施していたが、コロナウイルスによる影響で共同研究先の研究機関が長期間閉鎖され、ROA装置も故障してしまった。2022年5月からチェコの研究機関との共同研究を開始した。チェコでは独自のROA分光器が組み立てられており、本分光器を用いることで市販型よりもS/Nの良好なスペクトルが短時間で得られるのみならず、従来器では測定が困難だった2000～4000 cm-1領域も観測できる。そこで、以前オーストラリアで測定したROAデータも全て再測定することとした。
測定サンプルとしてはヌクレオシドと糖について論文化可能なデータが出揃っている。特に糖については重水素化されたものも数種測定した。ROAの測定と理論計算によって、水溶液中での分子の詳細構造を解析できることを見出した。
さらに、炭素と重水素の伸縮振動に基づくROAシグナル（2000～2300 cm-1）をもとに分子の構造解析が可能であるという新たな知見を得た。さらに、通常用いられるharmonicな密度汎関数法とは別に、anharmonicな密度汎関数法計算を行うことによって2000～2300 cm-1領域のIR、VCD、ラマン、ROAなどの各種の振動シグナルをより正確に予測できるようになった。糖の結果について論文を報告し、ヌクレオシドの結果については論文執筆中である。
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