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2021 年度 実績報告書

赤外円二色性の理論計算とラベル化による中分子・極性分子の新たな構造解析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H02093
研究機関北海道大学

研究代表者

谷口 透  北海道大学, 先端生命科学研究院, 講師 (00587123)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード円二色性 / 構造決定 / 柔軟分子 / 中分子 / 理論計算
研究実績の概要

中分子や柔軟分子のような新奇分子の構造を簡便に分析する手法の開発に向けて、赤外円二色性(VCD)の理論計算と化学ラベル化という二つのアプローチを用いて研究を進めてきた。理論計算を用いるアプローチでは、従来の分子力学(MM)計算と密度汎関数法(DFT)を用いた計算法に加えて、特に構造決定したい分子のフラグメント構造を適切に抽出・モデル化して計算に用いる手法を活用した。本計算法は構造解析に有用であるのみならず特性IR・VCD吸収の振動モード解明にも有効である。
上記の計算法を用いて、極めて柔軟な酸化脂質の構造決定を実施した。多価不飽和脂肪酸は生体内において酵素的・非酵素的に酸化されて酸化脂質を生じる。酸化は不斉炭素の生成を伴うものの、脂質の高い柔軟性によってその構造分析は困難である。また酸化脂質やその誘導体を創薬化学へ利用する際にはそれらの立体配座の解明も望ましい、我々はVCD分光測定の利用によって、酸化脂質のキラリティーやコンフォメーションを解明する方法論の開発に成功した。
化学ラベル化を用いるアプローチでは、対象分子に対して2400-1900 cm-1に吸収を有する発色団を導入することによって複雑な分子でもその局所構造情報を本発色団のVCDシグナルを基に解明する方法論の開発を実施した。適切な官能基を探索するべく、シアノ基、イソシアノ基、アルキン基、アジド基などを各種分子に導入しそのVCDを測定した。アジド基は特に強度が大きく、解釈しやすいVCDシグナルを与えることを見出した。各種生体関連分子へのアジド基導入と、構造解析も可能だった。また、シグナル強度は小さいものの重水素メトキシ基(OCD3)は局所構造の抽出に特に有効であることも見出した。不斉炭素を10個有する分子においても重水素メトキシ基はその近傍の1つの不斉炭素の情報のみ抽出できることを実証した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Deuterium Labelling to Extract Local Stereochemical Information by VCD Spectroscopy in C-D Stretching Region: A Case Study of Sugars2022

    • 著者名/発表者名
      Mohamad Zarif Mohd Zubir, Nurul Fajry Maulida, Yoshihiro Abe, Yuta Nakamura, Mariam Abdelrasoul, Tohru Taniguchi, Kenji Monde
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 20 ページ: 1067-1072

    • DOI

      10.1039/d1ob02317a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of Reactions of Pyruvates by Catalysts: Direct Enantioselective Mannich Reactions of Pyruvates Catalyzed by Amine-based Catalyst Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Santanu Mondal, Ravindra D. Aher, Venkati Bethi, Yu-Ju Lin, Tohru Taniguchi, Kenji Monde, Fujie Tanaka
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 24 ページ: 1853-1858

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.2c00436

  • [雑誌論文] Myrindole A, an Antimicrobial Bis-indole from a Marine Sponge Myrmekioderma sp.2021

    • 著者名/発表者名
      Philipp Moosmann, Tohru Taniguchi, Kazuo Furihata, Hiroaki Utsumi, Yuji Ise, Yasuhiro Morii, Nobuhiro Yamawaki, Tomohiro Takatani, Osamu Arakawa, Shigeru Okada, Shigeki Matsunaga
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 23 ページ: 3477-3480

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.1c00922

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enantiodivergent One-Pot Synthesis of Axially Chiral Biaryls Using Organocatalyst-Mediated Enantioselective Domino Reaction and Central-to-Axial Chirality Conversion2021

    • 著者名/発表者名
      Seitaro Koshino, Tohru Taniguchi, Kenji Monde, Eunsang Kwon, Yujiro Hayashi
    • 雑誌名

      Chem.-Eur. J.

      巻: 27 ページ: 15786-15794

    • DOI

      10.1002/chem.202102797

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Bicyclo[2.2.2]octanes with a Quaternary Bridgehead Carbon by Diphenylprolinol Silyl Ether-mediated Domino Reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Nariyoshi Umekubo, Tohru Taniguchi, Kenji Monde, Yujiro Hayashi
    • 雑誌名

      Asian J. Org. Chem.

      巻: 10 ページ: 3261-3265

    • DOI

      10.1002/ajoc.202100573

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exploration of Chromophores for VCD Couplet in Biomolecularly Transparent Infrared Region2021

    • 著者名/発表者名
      Tohru Taniguchi, Mohamad Zarif Mohd Zubir, Nobuyuki Harada, Kenji Monde
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 23 ページ: 27525-27532

    • DOI

      10.1039/d1cp04074j

    • 査読あり
  • [学会発表] VCD分光法による柔軟な酸化脂質の立体配置決定2022

    • 著者名/発表者名
      谷口透、井田南加、Davidson Agbo、門出健次
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] Exploration of Biomolecularly Transparent IR Region for Structural Identification Using VCD2022

    • 著者名/発表者名
      Zarif Zubir, Nurul Fajry Maulida, Tohru Taniguchi, Kenji Monde
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] Exploration of Biomolecularly Transparent IR Region for Structural Identification of Biomacromolecules Using VCD2021

    • 著者名/発表者名
      Mohamad Zarif Mohd Zubir, Nurul Fajry Maulida, Tohru Taniguchi, Kenji Monde
    • 学会等名
      Symposium on Molecular Chirality 2021
  • [学会発表] Three-dimensional structure of flexible lipids studied using VCD2021

    • 著者名/発表者名
      Tohru Taniguchi
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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