放射光X線による医薬品共結晶体の物性予測制御法の研究

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26460057
• 研究機関: 公益財団法人高輝度光科学研究センター
• 研究代表者: 杉本 邦久 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (00512807)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 共結晶体 / 放射光 / 精密構造解析 / 物性予測制御

研究実績の概要

Caffeine-Oxalic acid及びCaffeine-Malonic acidの共結晶体の単結晶をそれぞれ合成し、SPring-8の単結晶構造解析ビームラインBL02B1で超高分解X線回折データを観測した。これらのデータは、精密構造解析により電子密度分布を可視化し、さらに、静電ポテンシャルの可視化にも成功した。Caffeine-Oxalic acidの共結晶体は、Caffeine分子内のイミダゾール環の窒素とOxalic acidのカルボン酸の水素が水素結合を形成することにより構築されている（N…H-O = 1.81 Å）。一方、電子密度分布解析では、等電子密度面に色づけされたカルボン酸部位を見ると電子は局在化しており、この水素結合は、比較的強い静電相互作用であることが分かる。また、Caffeine-Malonic acidの共結晶体も同様に、Caffeine分子内のイミダゾール環の窒素とMalonic acidのカルボン酸の水素が水素結合を形成することにより構築されている（N…H-O = 1.83 Å）。これらの水素結合距離には、有意な差がないために原子間の距離だけからは判断しにくい。しかしながら、電子密度分布解析では、それぞれのカルボン酸部位を比較すると、Malonic acidのカルボン酸部位の電子がOxalic acidに比べて局在化していないことがわかる。従って、Malonic acidにより構築されるCaffeine共結晶体は、Oxalic acidにより構築されるCaffeine共結晶体に比べて弱い水素結合により構築されていることが示唆される。このような知見は、医薬品共結晶体の溶解度などの物性に深く寄与していると考えられる。今後、精密X線構造解析を用いた電子密度分布の定量化により医薬品共結晶体の物性予測への応用が期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] オーフス大学(デンマーク)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: オーフス大学
• [雑誌論文] Structural characterization of caffeine-oxalic acid co-crystals from the powder diffraction pattern at the SPring-8 BL02B2 beamline (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Sugimoto, S. Kawaguchi, M. Takemoto
  • 雑誌名: Powder Diff. 巻: 印刷中 ページ: －
  • DOI: https://doi.org/10.1017/S088571561700032X
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mixed-Valence Nickel Bis(azamacrocycle) Compounds with Ghost-Leg-type Sheets (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Hashiguchi, K. Otsubo, M. Maesato, K. Sugimoto, A. Fujiwara, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 56 ページ: 3838－3841
  • DOI: 10.1002/anie.201610515
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic perturbation of supramolecular conjugates of porphyrins and phthalocyanines (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Mihara, Y. Yamada, S. Akine, K. Sugimoto, K. Tanaka
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 53 ページ: 2230
  • DOI: 10.1039/c6cc09590a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physical properties and crystal structure analysis of double-perovskite NdBaMn2O6 by using single crystals (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Yamada, H. Sagayama, K. Higuchi, T. Sasaki, K. Sugimoto, T. Arima
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 ページ: 035101
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.95.035101
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Electrically Conductive Single-Component Donor-Acceptor-Donor Aggregate with Hydrogen-Bonding Lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Hayashi, K. Otsubo, M. Maesato, T. Komatsu, K. Sugimoto, A. Fujiwara, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 55 ページ: 13027－13034
  • DOI: 10.7566/JPSJ.85.094605
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carrier concentration dependence of structural disorder in thermoelectric Sn1-xTe (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Sist, E. M. J. Hedegaard, S. Christensen, N. Bindzus, K. F. F. Fischer, H. Kasai, K. Sugimoto, B. B. Iversen
  • 雑誌名: IUCrJ 巻: 2 ページ: 377－388
  • DOI: 10.1107/S2052252516012707
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Time-resolved crystal structure analysis of resonantly vibrating langasite oscillator (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Aoyagi, H. Osawa, K. Sugimoto, S. Takeda, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa
  • 雑誌名: Jpn., J. Appl. Phys. 巻: 55 ページ: 10TC05
  • DOI: 10.7567/JJAP.55.10TC05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structurally Diverse Polynuclear Copper(I) Complexes Bridged by Pyrimidine-, Pyrazine-, and Triazine- based Ligands with Several 2-Pyridyl Groups (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Maekawa, K. Sugimoto, T. Okubo, T. Kuroda-Sowa, M. Munakata
  • 雑誌名: ChemistrySelect 巻: 1 ページ: 3812－3822
  • DOI: 10.1002/slct.201600791
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bis(dipyrrinato)zinc(II) Complexes: Emission in the Solid State (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Tsuchiya, R. Sakamoto, M. Shimada, Y. Yamanoi, Y. Hattori, K. Sugimoto, E. Nishibori, H. Nishihara
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 55 ページ: 5732－5734
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b00431
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Order Structural Change Accompanied by Yb Valence Transition in YbInCu4 (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Tsutsui, K. Sugimoto, R. Tsunoda, Y. Hirose, T. Mito, R. Settai, M. Mizumaki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 ページ: 063602
  • DOI: 10.7566/JPSJ.85.063602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafine Metal-Organic Right Square Prism Shaped Nanowires (2016)
  • 著者名/発表者名: KI. Otake, K. Osubo, K. Sugimoto, A. Fujiwara, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 ページ: 6448－6451
  • DOI: 10.1002/anie.201601678
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation of superconductivity with crystal structure in (NH3)yCsxFeSe (2016)
  • 著者名/発表者名: L. Zheng, X. Miao, Y. Sakai, H. Goto, E. Uesugi, R. Eguchi, S. Nishiyama, K. Sugimoto, A. Fujiwara, Y. Kubozono
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 ページ: 104508
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.93.104508
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Neutral-Type One-Dimensional Mixed-Valence Halogen-Bridged Platinum Chain Complexes with Large Charge-Transfer Band Gaps (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Otake, K. Otsubo, K. Sugimoto, A. Fujiwara, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 55 ページ: 2620－2626
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b02980
  • 査読あり
• [学会発表] Controlled Self-Assembly of a 2-D Sheet Coordination Polymer and Monomer Containing Eight-Membered Cu4I4 Ring Crown Motif (2016)
  • 著者名/発表者名: Kunihisa Sugimoto, Masahiko Maekawa, Takayoshi Kuroda-Sowa
  • 学会等名: The 14th Conference of the Asian Crystallographic Association (AsCA2016)
  • 発表場所: Hanoi, Vietnam
  • 年月日: 2016-12-04 – 2016-12-07
  • 国際学会
• [学会発表] 八員環Cu4I4クラウンモチーフを有する金属錯体の結晶構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉本邦久、前川雅彦、黒田孝義
  • 学会等名: 平成28年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 茨城県立県民文化センター（茨城県水戸市）
  • 年月日: 2016-11-17 – 2016-11-18
• [学会発表] 先端放射光で物質の成り立ちを探究する (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉本邦久
  • 学会等名: 第6回CSJ化学フェスタ2016
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2016-11-14 – 2016-11-16
• [学会発表] Structural characterization of co-crystal caffeine with dicarboxylic acid from powder diffraction (2016)
  • 著者名/発表者名: Kunihisa Sugimoto, Syogo Kawaguchi, Michitaka Takemoto
  • 学会等名: 15th European Powder Diffraction Conference
  • 発表場所: Bari, Italy
  • 年月日: 2016-06-12 – 2016-06-15
  • 国際学会
• [備考] SPring-8/JASRI利用研究促進部門
  • URL: http://rud.spring8.or.jp/member/0006544.html