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2023 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0394
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, 准教授 (00587123)

研究期間 (年度) 2019 – 2023
キーワードラマン光学活性 / QM/MM理論計算 / 分子動力学 / ヌクレオシド / 糖 / 重水素
研究実績の概要

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。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2022 2019

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] 有機化学・生化学研究所(チェコ)2022

    • 年月日
      2022-05-09 – 2022-05-19 | 2023-03-052023-03-27 | 2024-03-122024-03-20
    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      有機化学・生化学研究所
    • 主な海外共同研究者名
      ピーター・ボーア
    • 部局
      分子分光学グループ
    • 職名
      教授
    • 渡航先外国機関変更承認日
      2022年5月13日
  • [国際共同研究] ロイヤルメルボルン工科大学(オーストラリア)2019

    • 年月日
      2019-08-22 – 2019-09-03 | 2020-02-172020-02-29
    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      ロイヤルメルボルン工科大学
    • 主な海外共同研究者名
      ユアン・ブランチ
    • 部局
      応用化学・環境科学
    • 職名
      教授
    • 渡航先外国機関変更承認日
      2022年5月13日
  • [雑誌論文] Raman optical activity study of deuterated sugars: deuterium labelling as a tool for structural analysis2024

    • 著者名/発表者名
      Tohru Taniguchi, Davidson Obinna Agbo, Qin Yang, Josef Kapitan, Tao Wu, Shuki Oyama, Shuji Akai, Yoshinari Sawama and Petr Bour
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1039/D4CP02406K

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Vibrational Circular Dichroism Studies on Axially Chiral Carbodiimides and Allenes2023

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Tohru
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 34 ページ: 1839~1844

    • DOI

      10.1055/a-2071-4411

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vibrational circular dichroism spectroscopy in the C-D, X≡Y, and X=Y=Z stretching region2023

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Tohru、Agbo Davidson Obinna
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 25 ページ: 28567~28575

    • DOI

      10.1039/d3cp04287a

  • [学会発表] Raman Optical Activity of Deuterated Sugars in Water2024

    • 著者名/発表者名
      Davidson Obinna Agbo, Tohru Taniguchi
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2024年冬季研究発表会
  • [学会発表] Use of Vibrational Circular Dichroism in the Biomolecularly Transparent Region for Structural Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Tohru Taniguchi, Mohamad Zarif Mohd Zubir, Davidson Obinna Agbo, Kenji Monde
    • 学会等名
      Chirality2024
    • 国際学会
  • [学会発表] Vibrational Optical Activity of Deuterated Sugars2023

    • 著者名/発表者名
      Davidson Obinna Agbo, Tao Wu, Josef Kapitan, Tohru Taniguchi, Petr Bour
    • 学会等名
      第19回国際キラル分光国際会議
    • 国際学会
  • [学会発表] Stereostructural Analysis of flexible oxidized fatty acids by VCD spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Davidson Obinna Agbo, Naka Ida, Takuya Kitahara, Tohru Taniguchi, Kenji Monde
    • 学会等名
      モレキュラー・キラリティー2023

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公開日: 2024-12-25  

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