生体分子解析学 2016/7/9 機器分析 分光学 Ｘ線結晶構造解析 質量分析 熱分析 その他機器分析 1 アナウンス 2016/7/9 今日の講義終了後から教室の清掃をします。 荷物等は置かないように。 今日の午後5時から薬学部13号館、21号館、 24号館を閉鎖しますので、大学には残らない ように。 明日はOSCE本試験のため午後5時までは入 館禁止です。 2 アナウンス２ 2016/7/9 薬品分析学実習のレポートの残りを薬品分析 学研究室(21号館7階）で返却します。 来週月曜日以降に研究室前に並べておきま すので、とりに来て下さい。 3 2016/7/9 ジアステレオマー＆エナンチオマー エナンチオマー (enantiomer) の関係 20 [α]D -30.9° +30.2° エナンチオマー (enantiomer) の関係 -0.68° +0.69° ジアステレオマー(diastereomer)の関係 4 2016/7/9 立体異性体 (ラセミ化) 鏡像異性体 (対掌体): エナンチオマー (enantiomer) + ラセミ化 100% 50% 50% 右旋性と左旋性が打ち消し合う 光学活性が失われる過程 旋光度α = 0° ラセミ体 5 2016/7/9 変旋光 変旋光について説明しなさい。 * * * * * * * * * * 不斉中心近傍（または不斉中心自体）に立体反転 立体異性体（ジアステレオマー又はエナンチオマー）生成 旋光度が変化 変旋光 注意：ブドウ糖に限った話ではない（でも有名）。 6 2016/7/9 旋光分散（ORD） 波長（λ1、λ2）に対する 旋光度（又は比旋光度）のプロット 旋光分散（ORD） 単純曲線 異常分散 (単調増加 or 単調減少) (コットン効果) 吸収帯前後で 正/負のバンド 吸収帯無し 吸収帯有り 7 円二色性（CD） 2016/7/9 不斉中心近傍の発色団の吸収帯 UV λmax λmax 左右円偏光に対する吸光係数の差 円二色性(CD) (正負あり) CD ORD 負の 正の コットン効果 コットン効果 紫外可視吸収帯有り 8 円二色性（CD）：応用 蛋白質 2016/7/9 核酸 構造研究 出典：浜口浩三、武貞啓子 著 生物化学実験法6「蛋白質の旋光性」学会出版センター 9 演習 2016/7/9 人生が充実している人と、そうでない人は、何が一番ことなるので しょうか？ 宿題 (予習) Ｘ線を用いた薬剤化合物の解析にはどのような方法がある か答えなさい。またその方法で何が解るかについても説明しなさい。 10 2016/7/9 Ｘ線分析法 Ｘ線吸収分光法 (XANES, EXAFS) 原子によるＸ線吸収を観測する分光法 蛍光Ｘ線分光法 原子が発する蛍光Ｘ線 (低エネルギー(= する分光法 波長)) を観測 Ｘ線結晶構造解析 Ｘ線回折を利用して、分子の 造ではない) を決定する手法 構造 (化学構 粉末Ｘ線回折法 結晶 を検出する手法。Ｘ線回折を利用して 結晶格子の違い (結晶相) を評価する手法。 11 Ｘ線分析法 2016/7/9 Ｘ線吸収分光法 (XANES, EXAFS) 原子によるＸ線吸収を観測する分光法 蛍光Ｘ線分光法 原子が発する蛍光Ｘ線 (低エネルギー(= 長長 波長)) を観測 する分光法 Ｘ線結晶構造解析 Ｘ線回折を利用して、分子の 造ではない) を決定する手法 三次元構造 (化学構 三次元 粉末Ｘ線回折法 結晶 多形 を検出する手法。Ｘ線回折を利用して 多形 結晶格子の違い (結晶相) を評価する手法。 12 2016/7/9 Ｘ線分析法 Ｘ線吸収分光法 (XANES, EXAFS) 原子によるＸ線吸収を観測する分光法 蛍光Ｘ線分光法 原子が発する蛍光Ｘ線 (低エネルギー(= 長 波長)) を観測 する分光法 Ｘ線結晶構造解析 Ｘ線回折を利用して、分子の 造ではない) を決定する手法 三次元 構造 (化学構 粉末Ｘ線回折法 結晶 多形 を検出する手法。Ｘ線回折を利用して 結晶格子の違い (結晶相) を評価する手法。 13 Ｘ線回折とは 2016/7/9 波の回折（波の干渉）：強め合う場合（位相がそろっている場合） ＋ 14 Ｘ線回折とは 2016/7/9 波の回折（波の干渉）：弱め合う場合（逆位相の場合） ＋ 15 Ｘ線回折とは 2016/7/9 Ｘ線回折はちょうど良い角度のときだけ起こる 出典：イメージから学ぶ構造解析法（第２版）定金豊 著、京都廣川書店 16 Ｘ線回折とは 2016/7/9 波の回折（波の干渉）：強め合う場合 θ θ 17 Ｘ線回折とは 2016/7/9 波の回折（波の干渉）：強め合う場合 θ θ θ 1波長のずれ 2波長のずれ 3波長のずれ 18 Ｘ線回折とは 2016/7/9 波の回折（波の干渉）：強め合う場合 θ d θ θ 1波長のずれ d = d sinθ 面間隔 d 19 Ｘ線回折とは 波の回折（波の干渉）：強め合う場合 θ d d 面間隔 d 2016/7/9 2d sinθ = nλ θ θ 波長×nのずれ ＋ = 2d sinθ = nλ 20 2016/7/9 Ｘ線回折とは 波の回折（波の干渉）：強め合う場合 2d sinθ = nλ nλ d= 2sinθ θ d d θ θ 面間隔d(分解能) は角度θの関数 d = f(θ) 面間隔 d = 分解能 21 Ｘ線回折とは 入射X線と回折 X線のなす角度 2016/7/9 回折X線 回折X線 2θ 入射X線 面間隔 22 Ｘ線分析法 2016/7/9 Ｘ線吸収分光法 (XANES, EXAFS) 原子によるＸ線吸収を観測する分光法 蛍光Ｘ線分光法 原子が発する蛍光Ｘ線 (低エネルギー(= 長波長)) を観測 する分光法 Ｘ線結晶構造解析 Ｘ線回折を利用して、分子の三次元構造 (化学構造では ない) を決定する手法 粉末Ｘ線回折法 結晶多形を検出する手法。Ｘ線回折を利用して結晶格子 の違い (結晶相) を評価する手法。 23 Ｘ線結晶構造解析 2016/7/9 回折点 格子状に並んでいる (厳密には逆空間中) 格子点 (h, k, l) で 各回折点を指定できる 各回折点は固有の強度を有している X線回折データ 格子点 (h, k, l) の 回折(X線)強度 逆フーリエ変換（コンピュータによる計算） 電子密度 電子密度への原子の割当 = 三次元構造の決定 24 Ｘ線の散乱 Ｘ線を散乱させる本体： 2016/7/9 電子 散乱Ｘ線は電子(電子密度) の情報を持っている。 入射Ｘ線 e− 散乱Ｘ線 散乱Ｘ線 = f(電子密度) y = f(x) yはxの関数の意 25 2016/7/9 Ｘ線の散乱 Ｘ線回折 散乱Ｘ線の干渉 Ｘ線を散乱させる本体： 入射Ｘ線 e− 入射Ｘ線 e− 入射Ｘ線 e− 電子 y = f(x) yはxの関数の意 Σ(散乱X線) 散乱X線を 足し合わせ るの意 散乱Ｘ線 回折Ｘ線 散乱Ｘ線 散乱Ｘ線 散乱Ｘ線 = f(電子密度) 回折Ｘ線 = Σ(散乱X線) 回折Ｘ線 = f1(電子密度) 即ち、 電子密度 = f2 (回折Ｘ線) 26 Ｘ線結晶構造解析 2016/7/9 回折点 格子状に並んでいる (厳密には逆空間中) 格子点 (h, k, l) で 各回折点を指定できる 各回折点は固有の強度を有している X線回折データ 格子点 (h, k, l) の 回折(X線)強度 逆フーリエ変換（コンピュータによる計算） 電子密度 一次データ 電子密度への原子の割当 = 三次元構造の決定 (二次データ) 27 Ｘ線分析法 2016/7/9 Ｘ線吸収分光法 (XANES, EXAFS) 原子によるＸ線吸収を観測する分光法 蛍光Ｘ線分光法 原子が発する蛍光Ｘ線 (低エネルギー(= 長波長)) を観測 する分光法 Ｘ線結晶構造解析 Ｘ線回折を利用して、分子の三次元構造 (化学構造では ない) を決定する手法 粉末Ｘ線回折法 結晶多形を検出する手法。Ｘ線回折を利用して結晶格子 の違い (結晶相) を評価する手法。 28 結晶多形 (結晶相) とは 2016/7/9 同一分子が結晶内で、異なる配置で並んだ結晶を作る現象 結晶A 結晶B 結晶相の異なる結晶では、結晶（即ち薬物）の 溶解速度が異なる！！！ バイオアベーラビリティ (腸管吸収速度等) に違いがでる！！！ 薬の化合物の重要な規格の一つ 29 粉末Ｘ線回折 2016/7/9 2θ 粉末微結晶 (多数) 出典: Wikipedia 360° あらゆる方向に回折 回折点が 円周上にならぶ 元を正せば、単結晶の回折点 θ d 面間隔 d d θ nλ 面間隔 d の情報 d = 2sinθ 結晶格子の情報 結晶多形の確認 30 2016/7/9 結晶多形とは 同一分子が結晶内で、異なる配置で並んだ結晶を作る現象 結晶A 単位格子 d 面間隔 d が変化 結晶B 結晶格子が変化 nλ d= 2sinθ 単位格子 d 角度θが変化 粉末X線の回折パターンの変化 31 2016/7/9 演習 Ｘ線が結晶の格子面に対して下図のように角度θで入射し、角 度θで散乱（反射）している（前提条件）。 この時、角度 a, b が a = θ, b = 2θとなることを証明しなさい。 θ d 面間隔 θ a d b d 32 2016/7/9 演習 角度 a, b が a = θ, b = 2θとなることを証明しなさい。 θとaに挟まれた角をcと すると a + c = 90° eq.1 θ θ + c = 90° eq.2 d a θ c eq.1とeq.2の差をとると a + c = 90° −) θ + c = 90° d b d a − θ = 0° 即ち、 a = θ 33 2016/7/9 演習 角度 a, b が a = θ, b = 2θとなることを証明しなさい。 θ a d d b = θ + θ = 2θ d θ θ b θ θ 34 宿題 2016/7/9 以下の文章から読み取れることを書き出しなさい。 例）A氏が軽井沢でゴルフをする時はいつも、40人近い長野 県警の警察官が警護に当たるのが常だった。 16歳の少年が郷里の新潟県から出稼ぎに上京したのは1934年 （昭和９年）のことだった。 余裕があれば以下の課題もやってみて下さい。 「定性(分析)」とはどのような分析かを説明しなさい（この 言葉の辞書の編集者になった気持ちで）。 35 2016/7/9 36 Ｘ線回折とは 2016/7/9 波の回折（波の干渉）：強め合う場合 37 Ｘ線回折とは 2016/7/9 波の回折（波の干渉）：強め合う場合 38
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