セルロースおよびキチン結晶多形の構造精密化

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セルロースI_βの結晶構造を放射光X線回折、中性子線回折データに基づいて精密化し、水素結合にかかわる水素の位置を含めた構造を報告した。セルロースI_αおよびセルロースIII_Iの結晶構造を精密化し、水素結合にかかわる水素の位置を明らかにした。この結果、セルロースI_αおよびセルロースIII_IについてO6のコンフォメーションはそれぞれtgとgtに固定されているが、水素結合については二つの様式が同時に存在することが示唆された。いずれの場合もO3から隣接残基のO5に向かう分子内水素結合は常にあるが、O2とO6の間の水素結合は水素供与側と受容側が入れ替わる結合様式が中性子の差分フーリエ合成図から示唆された。実際に酸素の位置関係からはどちらの水素結合も可能である。一方で希釈重水素置換法によって赤外吸収スペクトルはきわめて単純化することを明らかにしたが、その場合2種類の水素結合様式をもった酸素基も赤外吸収スペクトルについてはひとつの吸収線しか与えないことから、構造と振動スペクトルの関係についてはさらに理論的考察が必要である。セルロースとエチレンジアミンの複合結晶についてフーリエ合成によってエチレンジアミンの位置およびコンフォメーションを決定することができた。このような複合結晶の構造解析は、今後セルロースの溶解過程の解明、溶媒の設計において重要な役割を担うであろう。また繊維図からでも結晶性の高い試料によるものであればフーリエ合成による未知の構造の可視化が可能であることを示すことができた。さらにベータキチンについてThalassiosiraから大量に高結晶性試料を得ることができ、またゲルに包埋して延伸することによって高度に配向させることができた。