Study of chiral recognition on polysaccharide derivatives using molecular simulation combined with data analysis method

分子模拟结合数据分析方法的多糖衍生物手性识别研究

基本信息

批准号：
21K05187
负责人：
湯井敏文
金额：
$ 2.75万
依托单位：
University of Miyazaki
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

光学異性体または鏡像異性体は、立体構造が互いに鏡に投影した関係にある対となる分子のことで、光学異性体の関係にある分子は、化学的、物理的に同じ性質を示す。生体が光学異性体に対してのみ識別する高い識別能を持つことから、キラル（光学異性体を持つ）な医薬品の開発・合成・製造過程において生理活性を示す一方の光学異性体の分離が大変重要である。この分離を行う装置の部材であるセルロース誘導体キラル充填剤は岡本佳男によって開発され、（株）ダイセルによって、今日、世界のトップシェアを占める種々の多糖誘導体キラル充填剤が商品化された。セルロースを含めた多糖類は、一般に、立体規則性高分子に相当し、自己組織化により溶液中ではロッド状形態、固体構造中では規則性らせん構造を形成する。らせんから外側に突き出したかさ高い置換基がらせん認識場として機能すると推測される。本申請研究は、多糖類誘導体が示す光学異性体分離現象を分子論的に解明するために、コンピュータ上で分子挙動を再現し、それらの性質を明らかにする分子シミュレーション手段を適用する。安定したキラル分離が再現される計算手段を確立し、種々のキラル分子と既存の多糖誘導体充填剤のシミュレーションモデル系へ解析対象を拡げ、それらに共通する分離機構モデルを提案する。本研究の将来展望として、シミュレーションが提供するキラル分離の分子描像や熱力学量等の体系的な計算結果と蓄積された膨大な分離実験データに対してデータ駆動型解析を適用し、キラル分子のin silico絶対構造予測や新規多糖誘導体充填剤の分子・材料設計の可能性を探ることを目標とする。

光学异构体或对映异构体是一个成对的分子，其结构被投射到镜像上，而光学异构体关系中的分子具有相同的化学和物理性质。由于活生物体具有很高的歧视能力，只能区分光学异构体，因此将一种光学异构体分开在手性的发育，合成和制造过程中表现出生理活性的光学异构体（带有光学异构体）。纤维素衍生性手性填充剂是该分离装置的组成部分，由Okamoto Yoshio开发，而Daicel Corporation将各种多糖衍生物手性填充物商业化，这今天占了世界上最高的份额。多糖（包括纤维素）通常对应于立体牙的聚合物，并且自组装在溶液和固体结构中的常规螺旋结构中产生类似杆状的形态。据推测，从螺旋中向外投射的庞大取代基将充当螺旋识别场。在此应用中，为了阐明多糖衍生物在分子理论中表现出的分子分离现象，我们将应用分子模拟意味着在计算机上重现分子行为并阐明其性质。我们已经建立了一种可以重现稳定的手性分离的计算方法，我们将将分析目标扩展到各种手性分子和现有多糖衍生物填充物的模拟模型系统，并提出了一种分离机制的模型。这项研究的目的是将数据驱动的分析应用于模拟提供的手性分离分子图像和热力学数量的系统计算结果，以及巨大的累积分离实验数据，并探索硅质绝对结构在胆汁性分子的预测中的可能性和材料设计polys firics firivical icalaCy serivive serivive serivive serivive serivive serivive serivers oderive serivrics forivers oderive serivil inverers的可能性。