Experimental and theoretical studies of circular dichroism spectroscopy aimed at the structural analysis of a wide range of molecules

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05413
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Nehira Tatsuo 広島大学, 統合生命科学研究科(総), 准教授 (60321692)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松尾 光一 広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (40403620)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 円二色性 / 量子化学計算 / 絶対立体化学

Outline of Final Research Achievements

Focusing on circular dichroism (CD) as a method for the three-dimensional structure analysis of molecules, we conducted the following three research issues. First, the absolute configurations of novel natural product and novel synthetic compound were determined by analyzing the experimental CD spectra via quantum mechanics calculations. Second, as a fundamental study of fluorescence detected circular dichroism (FDCD), we analyzed exciton chirality-based organic small molecules that contain both fluorescent and non-fluorescent chromophores. We clarified that CD and FDCD do not necessarily coincide, and that FDCD spectra can be analyzed in the same way as CD when fluorescent 6-methoxy-2-naphthoate is used as the chromophore. Third, in the course of developing a method for the stereochemical analysis of chiral allenes, we synthesized some chiral propargyl alcohols.

Free Research Field

構造有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で注目するCDスペクトルは測定が容易なので、分子の立体構造解析法として非常に有望である。一方、得られるスペクトルが単純な曲線であることから、CDスペクトルの有用性を高めるためには、解析の手段を増やすことと測定の幅を広げることが鍵となる。本研究では、CDスペクトルの経験則が使えない場合に、理論計算によって解析した例を複数提供した。いずれの場合にも計算条件を予め絞り込んで実施しており、将来の理論計算でもこれらの条件はガイドライン的な役割になると期待できる。また、本研究により励起子キラリティー系に適した蛍光発色団を提案したことで、FDCDによって測定の幅を広げられることも示された。