誘起円偏光発光とニューラルネットワーク法によるキラル分子の構造解析

利用诱导圆偏振光发射和神经网络方法分析手性分子的结构

基本信息

批准号：
22K05152
负责人：
山本茂樹
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05152/
关键词：
キラリティ絶対配置キラル分光分光分析機械学習

项目摘要

生物の単一キラリティ選択（L-アミノ酸とD-糖の採用）が原因となり，生物はキラル選択的な反応を示す。そのためキラル分子の絶対配置を測定することは，薬剤分子や香料分子の生理活性と安全性を保つ上で重要である。医薬品の認可には絶対配置の決定が必要であり，既存のサリドマイドやアンフェタミンなどキラル分子は光学異性による薬効（または毒性）の違いから医学において改めて注目されている。本研究では，アキラルなユーロピウム（Eu）ジケトン錯体をプローブとした誘起円偏光発光（Induced Circularly Polarized Luminescence: ICPL）を用いて，キラルなアミン，アルコール，カルボン酸，ケトン，リン酸の絶対配置および置換基構造の決定法を開発する。市販の円偏光発光測定装置と比べて高感度高精度なラマン光学活性測定装置をICPL測定に用い，mM-μM濃度にて構造解析を行う。ニューラルネットワーク法による機械学習を高精度なICPLスペクトルへ適用することで，分子構造とスペクトルとの複雑な関係性を明らかとし，キラル分子の絶対配置だけでなく，全体構造を識別する新たなキラル構造解析法を開発する。ICPLにおいては，アキラルなEuジケトン錯体を発光プローブとして用い，溶液中においてキラル分子をEuへ付加配位させることで，Euからの発光を強く円偏光へ誘起し，その左右円偏光の強度差（I R -I L ）を分光検出するものである。励起は532nmレーザー，発光は584-600nmの分裂した Euの電子遷移である。今年度は，キラルアミン分子10種，キラルアルコール分子10種についてICPL測定を行い，絶対配置とスペクトルとの相関を調べた。アキラルなEuジケトン錯体EuFODとキラルアミン分子の濃度を変化させることで，一付加体と二付加体に特徴的なICPLピークを明らかとした。

生物体的单手性选择（采用L-氨基酸和D-糖）会导致生物有选择地反应手性。因此，测量手性分子的绝对构型对于维持药物和香料分子的生理活性和安全性很重要。绝对构型批准需要进行药物批准，并且由于药物疗效（或毒性）的差异是由光学异构体引起的，因此现有的手性分子（如沙利度胺和苯丙胺）再次引起了医学的关注。在这项研究中，我们将开发一种方法，用于确定手性胺，醇，羧酸，酮和磷酸的绝对构型和取代结构，并使用诱导的循环极化发射（ICPL）用Actaral Europium（EU）二酮酮复合物进行诱导的循环极化发射（ICPL）。与市售圆形极化的光发射测量装置相比，具有高灵敏度和精度的拉曼光学活性测量设备用于ICPL测量，并以MM-μm浓度进行结构分析。通过使用神经网络方法应用机器学习到高度准确的ICPL光谱，我们将揭示分子结构和光谱之间的复杂关系，并开发一种新的手性结构分析方法，不仅可以识别手性分子的绝对配置，而且还标识了整体结构。在ICPL中，将Achiral Eu Diketone复合物用作发光探针，并且在溶液中将手性分子添加到欧盟中，从而诱导欧盟的光强到圆形极化光，左圆形和圆形极化光的强度差异是光谱。激发是532nm激光器，发射是从584-600nm分裂的欧盟电子过渡。今年，对10个手性胺分子和10个手性酒精分子进行了ICPL测量，并检查了绝对构型和光谱之间的相关性。通过改变Achiral Eu Diketone络合物EUFOD和手性胺分子的浓度，我们揭示了单胶合和dinducts的ICPL峰特征。