Qualitative and quantitative detection of trace impurities by precise lattice vibration measurement

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前年度までに、モデル化合物としてD-マンニトールを選択し、水溶液中の温度差法によってβ-form D-マンニトール結晶を安定的に成長することを確認した。この結晶の内部に構造同位体であるD-ソルビトールを故意に極微量不純物として添加した試料に対し、テラヘルツレーザー分光スペクトル測定と高性能液体クロマトグラフィを適用することで、テラヘルツ分光による微量検出限界がppmオーダーに達すると共に、テラヘルツレーザー分光スペクトル測定の検出限界が液体クロマトグラフよりも十分下にあることを見出した。このことは、従来にはない新規的な医薬品中微量不純物検出手法としての実用展開に期待が持てる結果である。上記は対象がβ-form D-マンニトール微結晶粉末であったが、単結晶とすることで更に鋭い吸収線を示すことを見出した。鋭い吸収線に開発手法を適用することで更に高い検出感度限界が実現できるので、この事実も重要な成果である。更に分子レベルでメカニズムが解明できれば、不純物の種類まで特定できる画期的な手法に進化すると考えられる。本年度はそのための第一歩としてβ-form D-マンニトール単結晶に偏光分光測定を適用して、観測スペクトルと量子化学計算結果との照合によって分子振動帰属解明を行った。次の段階ではここに不純物が混入した場合の分子構造と分子振動を決定して、実測されているピーク周波数シフトのメカニズム解明を進める予定であり、本年度までにクラスターPC型ワークステーションを自作構築するとともに、計算パッケージとしてCRYSTAL23を導入した。尚、当初計画で導入が予定されていた機械冷凍機は世界情勢の影響を受けて導入が遅れたものの、無事納品された。本年度は冷凍機を稼働して試料冷却（液体ヘリウム温度）を実現し、常時極低温でのテラヘルツレーザー分光スペクトル測定実現を目指す。