テラヘルツ帯振動解析による分子性結晶の核形成挙動解明

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分子性結晶と溶液のテラヘルツ帯振動解析から、分子性結晶⇔分子集合体⇔溶液の挙動解明を目指す。具体的には、生体内物質および医薬品には、分子構造が同一であっても、その積み重なりの違いで、物性が大きく変化する物質(結晶多形)がある。結晶核は小さな分子集合体であり、その形成にはテラヘルツ帯に相当する弱い結合が重要な役割をはたしていると考えられる。そこで、高速測定が可能であるテラヘルツスペクトル測定を結晶と溶液内(未飽和-飽和-過飽和環境下)で調べ、核形成挙動を検討する。さらに、分子軌道計算を行い、テラヘルツ領域の振動が結晶核の形成・大きさ・結合様式にどの程度反映するかを検証し、結晶核と結晶多形の関係を明らかにする。具体的には、既存のIR領域では、分子内振動エネルギーを反映した吸収が現れているため、分子問振動エネルギーの直接的な議論は出来ない。そこで、分子問相互作用を直接測定できる領域での分光学的考察が必要である。Sulfanilamideの各結晶多形のテラヘルツスペクトル測定した結果、各多形により、スペクトルが大きく異なることがわかった。さらに、Sulfanilamide結晶のテラヘルツスペクトルの測定結果と、計算値を比較した結果、水素結合に起因する分子間振動を検知出来ており、実験値とそのピーク挙動が同様になった。このことから、それぞれの結晶のコンフォメーションとパッキングの違いを十分に検知可能であることが分かった。一方で、溶液のテラヘルツスペクトル測定も行った。すると、溶液構造が、不安定晶と類似の分子構造をしていることが示唆された。このように、テラヘルツスペクトルから、AA結晶多形を同定することができ、その晶析挙動を検討できることが分かり、さらに、溶液構造についての知見も得られる可能性があることが示唆された。