(57)【要約】【課題】比旋光度測定やクロマトグラフィーが困難な場合にも実施可能な、新たなキラル識別および光学純度測定の方法を提供すること。【解決手段】光学活性を有するキラル識別剤を用いて、透過テラヘルツ波または反射テラヘルツ波を計測することによって測定対象物質のキラル識別または光学純度測定を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学活性物質とキラル識別剤との間で分子間相互作用が生じる状態にして０．０１〜３０THｚの波を照射することを特徴とする光学活性物質を含む試料のキラル識別又は光学純度測定。
【請求項２】
０．１〜１０THｚの波を照射することを特徴とする請求項１記載のキラル識別又は光学純度測定方法。
【請求項３】
０．３〜７THｚの波を照射することを特徴とする請求項２記載のキラル識別又は光学純度測定方法。
【請求項４】
前記光学活性物質を含む試料と前記キラル識別剤とを混和、湿潤、溶解又は再結晶させて両者を触れ合わせた状態としてテラヘルツ波を照射することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法。
【請求項５】
前記キラル識別剤は、単糖、オリゴ糖、多糖、環状糖、アミノ酸、ペプチド、イソプレノイド系化合物、アルカロイド、１，１’−ビナフチル骨格を有する化合物、ポルフィリン、シクロファン、クラウンエーテル、脂環式化合物およびこれらの誘導体ならびにこれらを一成分とする混合物を含んでなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法。
【請求項６】
前記キラル識別剤は、固体、粉末、膜、多孔質体、液体、ジェル、スラリー又は気体の形態を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法。
【請求項７】
前記光学活性物質を含む試料は、光学異性体を３つ以上含む物質であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法。
【請求項８】
前記光学活性物質を含む試料は、キラル識別あるいは光学純度測定しようとする物質以外の他の光学活性物質を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法。
【請求項９】
前記キラル識別剤は、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリンおよびこれらの誘導体から選ばれた一又は複数を含む混合物からなることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法。
【請求項１０】
前記試料は複数種の光学活性物質を含んでおり、当該複数種の光学活性物質の量を測定することを特徴とするキラル識別又は光学純度測定方法。
【請求項１１】
前記試料からの反射波、透過波、又は両波を測定することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キラル識別又は光学純度測定方法に係る。より詳細には、光学活性を有するキラル識別剤を用いて、透過テラヘルツ波または反射テラヘルツ波を計測することによって測定対象物質のキラル識別または光学純度測定を行うキラル識別又は光学純度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学活性物質のキラル識別あるいは光学純度測定を行う場合、従来は、比旋光度測定法や光学活性カラムを用いたクロマトグラフィー法などの方法を用いてきた(たとえば、特許文献１、特許文献２参照.)。
【０００３】
なお、ここで、光学活性とは、左右の円偏光に対する屈折率や吸光係数が異なる性質、あるいはこれに起因して生じる現象である。また、光学活性物質とは光学活性という現象を示す物質を言う。
また、光学純度とは、一対の対掌体だけからなる混合物中に存在する一方の対掌体の過剰量を百分率で表した値である。
キラルとはキラリティがあることをいい、キラリティとは、3次元の図形や物体や現象がその鏡像と重ね合わすことができない性質である。キラリティを有する分子は光学活性を呈する。
【０００４】
キラル識別剤とは、分子間力によって対象物質に作用するもののうちキラルであるものである。
【特許文献１】特公表２００５−５０３４４６号公報
【特許文献２】特開２００８−３１２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、比旋光度測定法は、光学異性体が3つ以上ある場合や、キラル識別又は光学純度を測定しようとする光学活性物質以外の他の光学活性物質が混在している場合は使用することができない。
【０００６】
また、クロマトグラフィー法は、適当なカラムがない場合にも使用することができない。
このような場合に際しては、新原理に基づく別の方法が必要になる。
【０００７】
このような場合に際しては、新原理に基づく別の方法が必要になる。
また、溶媒に溶解せずにキラル識別あるいは光学純度測定を行う方法に対する需要もある。
【０００８】
さらに、装置の構成配置の都合で反射測定が望ましい場合があり、反射測定によってキラル識別あるいは光学純度測定を行う方法も求められている。
【０００９】
本発明は、従来行われてきた比旋光度測定やクロマトグラフィーなどが使用できない場合であっても使用することが可能なキラル識別法および光学純度測定法を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、透過測定のみならず反射測定も可能なキラル識別法および光学純度測定法を提供すること目的とする。
本発明は、溶媒に溶解することなく測定することも可能なキラル識別法および光学純度測定法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、光学活性物質とキラル識別剤との間で分子間相互作用が生じる状態にして０．０１〜３０THｚの波を照射することを特徴とする光学活性物質を含む試料のキラル識別又は光学純度測定方法である。
請求項２に係る発明は、０．１〜１０THｚの波を照射することを特徴とする請求項１記載のキラル識別又は光学純度測定方法である。
請求項３に係る発明は、０．３〜７THｚの波を照射することを特徴とする請求項２記載のキラル識別又は光学純度測定方法である。
請求項４に係る発明は、前記光学活性物質を含む試料と前記キラル識別剤とを混和、湿潤、溶解又は再結晶させて両者を触れ合わせた状態としてテラヘルツ波を照射することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法である。
請求項５に係る発明は、前記キラル識別剤は、単糖、オリゴ糖、多糖、環状糖、アミノ酸、ペプチド、イソプレノイド系化合物、アルカロイド、１，１’−ビナフチル骨格を有する化合物、ポルフィリン、シクロファン、クラウンエーテル、脂環式化合物およびこれらの誘導体ならびにこれらを一成分とする混合物を含んでなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法である。
請求項６に係る発明は、前記キラル識別剤は、固体、粉末、膜、多孔質体、液体、ジェル、スラリー又は気体の形態を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法である。
請求項７に係る発明は、前記光学活性物質を含む試料に、光学異性体が３つ以上含まれていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法である。
請求項８に係る発明は、前記光学活性物質は、キラル識別あるいは光学純度測定しようとする物質以外の他の光学活性物質を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法である。
請求項９に係る発明は、前記キラル識別剤は、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリンおよびこれらの誘導体から選ばれた一又は複数を含む混合物からなることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法である。
請求項１０に係る発明は、前記試料は複数種の光学活性物質を含んでおり、当該複数種の光学活性物質の量を測定することを特徴とするキラル識別又は光学純度測定方法である。
請求項１１に係る発明は、前記試料からの反射波、透過波、又は両波を測定することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項記載のキラル識別又は光学純度測定方法である。
【００１２】
以下に、新たに見いだした本発明の原理を説明する。  
周波数がおおむね０．０１から３０ＴＨｚの電磁波、いわゆるテラヘルツ波は、有機分子間における分子間相互作用等の振動周波数の帯域と重なることから、テラヘルツ波の透過率や反射率を測定することにより、これらの相互作用の観測が可能であると考えられる。
また、相互作用がある場合、一方または両方の分子内振動周波数にも変化が生じることが期待され、その変化もテラヘルツ透過率および反射率に影響すると考えられる。
特に、より効果的な測定を行う上からは０．１〜１０ＴＨｚが好ましく、０．３〜７ＴＨｚがより好ましい。
【００１３】
光学活性であるが立体配置あるいは光学純度が不明の対象物質をキラル識別剤と混和し、あるいは当該対象物質をキラル識別剤に浸潤または溶解し、あるいはキラル識別剤を当該対象物質に浸潤または溶解し、あるいはキラル識別剤と当該対象物質とをともに同じ溶媒に溶解し、あるいはキラル識別剤と当該対象物質をともに溶解した溶液から再結晶し混晶を形成し、あるいはキラル識別剤を当該対象物質に蒸着し、あるいは当該対象物質とキラル識別剤とを共昇華し混晶を形成し、あるいはこれらの方法を複合して実行する。
これにより、キラル識別剤と当該対象物質との間での相互作用が発生する。相互作用の様式および強さは当該対象物質の立体配置ないし光学純度に左右される。従って、テラヘルツ波を照射した場合、透過または反射するテラヘルツ波は当該対象物質の立体配置あるいは光学純度を反映したものになる。
【００１４】
このとき、透過または反射したテラヘルツ波を計測すると、異なる光学異性体間で特定周波数におけるその強度に差があるので、両者が異なる立体構造であることが判る。また、個別に計測した特定の異性体のテラヘルツ波透過または反射の特性と比較することで、光学異性体の種類と分量を知ることができ、キラル識別および光学純度測定が行われる。
【００１５】
ここで行う透過または反射テラヘルツ波の計測は、一定範囲で周波数を掃引して各周波数での透過または反射強度を計測するスペクトル測定でも良いし、一または複数の特定周波数のみで計測する方法でも良い。
【００１６】
本発明による測定のひとつの典型について、その概念を図１に示す。
【００１７】
測定対象試料４には、キラル識別剤１、第一の光学異性体２および第二の光学異性体３がともに含まれている。ここにテラヘルツ光源５から入射光８が試料４に入射し、キラル識別剤１と光学異性体２の複合体およびキラル識別剤１と光学異性体３の複合体に吸収あるいは反射されるような測定系を構成する。試料４を透過したテラヘルツ波９は透過側検出器６によって計測される。また、反射されたテラヘルツ波１０は反射側検出器７によって計測される。
【００１８】
透過したテラヘルツ波９の強度、周波数または周波数ごとに強度をプロットした透過スペクトルが得られる。また、反射したテラヘルツ波１０の強度、周波数または周波数ごとに強度をプロットした反射スペクトルが得られる。
【００１９】
キラル識別剤１は、光学異性体２および３とはそれぞれ異なる様式で結合する。したがって、キラル識別剤１と光学異性体２の複合体にかかるテラヘルツ帯振動の強度や周波数は、キラル識別剤１と光学異性体３の複合体にかかるテラヘルツ帯振動の強度や周波数と異なる。また、光学異性体２あるいは光学異性体３の一方のみが複合体を形成し他方が複合体を形成しない場合もあり、この場合も、テラヘルツ帯振動の強度や周波数が両者間で異なる。
それゆえ、同定されている光学異性体について個別に測定した吸収または反射スペクトルと比較すれば、光学異性体２および３の分量が算定され、光学純度測定が完結する。
【００２０】
なお、定量を求めるには、例えば、次のように行えばよい。
対象とする２つの光学異性体の物質量をXD（モル）およびXL（モル）、キラル識別剤の物質量をXS（モル）で表示する。対象とする光学異性体1分子がキラル識別剤1分子と複合体を形成する場合で、その複合体形成の反応定数が充分に大きく、全ての光学異性体がキラル識別剤と複合していると考えられるとき、XS=XD+XLとなるように調製したならば、
たとえば、D体（純品）の透過率をTD、L体（純品）の透過率をTLとすると、ある割合で混合された混合物の透過率がTであった場合、D体の光学純度Ｙ（％）は
Ｙ＝（T−TL）÷（TD−TL）×１００
で与えられる。
【００２１】
また、試料４中に唯一の光学異性体が含まれている場合に、ある特定の周波数における透過または反射の強度、あるいは透過または反射スペクトルを測定し、同定されている光学異性体について個別に測定した測定値と比較することにより、光学異性体２または３のどちらが試料４に含まれているのかを知ることができ、キラル識別が完結する。
【００２２】
ここに用いるキラル識別剤は、例えば、単糖、オリゴ糖、多糖、環状糖、アミノ酸、ペプチド、イソプレノイド系化合物、アルカロイド、１，１’−ビナフチル骨格を有する化合物、ポルフィリン、シクロファン、クラウンエーテル、脂環式化合物およびこれらの誘導体ならびにこれらを一成分とする混合物が好ましく用いられる。
【００２３】
より具体的には、次の通りである。
単糖には、例えば、D−およびL−グリセルアルデヒド、D−およびL−エリスロール、D−およびL−トレオース、D−およびL−リボース、D−およびL−アラビノース、D−およびL−キシロース、D−およびL−グルコース、D−およびL−マンノース、D−およびL−ガラクトース、D−およびL−タロース、D−およびL−フルクトース、ならびにこれらの誘導体として、D−およびL−デオキシグルコース、D−およびL−デオキシリボース、メチル−D−グリコシド等があげられる。
【００２４】
オリゴ糖には、例えば、スクロース、セロビオース、マルトース、ラクトース、トレハロース、ラフィノース、ならびにこれらの誘導体等があげられる。
多糖には、例えば、デンプン、アミロース、アミロペクチン、セルロース、グリコーゲン、キチン、キトサン、ペクチン、ペクチン酸、ならびにこれらの誘導体として、硝酸セルロース、酢酸セルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ニトロセルロース、カルボキシメチルセルロース等があげられる。
【００２５】
環状糖には、例えば、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、ならびにこれらの誘導体として、６−O−マルトシル−β−シクロデキストリン、ヘプタキス（２，３，６−トリ−O−ベンゾイル）−β−シクロデキストリン、ヘプタキス（２，３，６−トリ−O−メチル）−β−シクロデキストリン、ヘプタキス（２，３−ジ−O−アセチル−６−O−スルホ）−β−シクロデキストリン、ヘプタキス（２，６−ジ−O−エチル）−β−シクロデキストリン、ヘプタキス（３−O−アセチル−２，６−ジ−O−メチル）−β−シクロデキストリン、ヘプタキス（６−O−スルホ）−β−シクロデキストリン、（２−ヒドロキシエチル）−β−シクロデキストリン、（２−ヒドロキシプロピル）−α−シクロデキストリン、（２−ヒドロキシプロピル）−β−シクロデキストリン、（２−ヒドロキシプロピル）−γ−シクロデキストリン、（ヒドロキシプロピル）−γ−シクロデキストリン、６−O−α−D−グリコシル−β−シクロデキストリン、６−O−α−マルトシル−β−シクロデキストリン、アセチル−β−シクロデキストリン、部チル−β−シクロデキストリン、ブチル−γ−シクロデキストリン、カルボキシメチル−β−シクロデキストリン、カルボキシメチル−γ−シクロデキストリン、ヘプタキス（２，３，６−トリ−O−アセチル）−β−シクロデキストリン、ヘプタキス（２，３，６−トリ−O−ベンゾイル）−β−シクロデキストリン、ヘプタキス（６−O−ｔ−ブチルジメチルシリル−２，３−ジ−O−アセチル）−β−シクロデキストリン、ヘクサキス（２，３，６−トリ−O−アセチル）−α−シクロデキストリン、ヘクサキス（２，３，６−トリ−O−メチル）−α−シクロデキストリン、メチル−β−シクロデキストリン、オクタキス（２，３，６−トリ−O−メチル）−γ−シクロデキストリン、オクタキス（２，６−ジ−O−ペンチル）−γ−シクロデキストリン、オクタキス（６−O−ｔ−ブチルジメチルシリル）−γ−シクロデキストリン、サクシニル−（２−ヒドロキシプロピル）−β−シクロデキストリン、サクシニル−α−シクロデキストリン、サクシニル−β−シクロデキストリン、スルホプロピル−β−シクロデキストリン、トリアセチル−α−シクロデキストリン、トリアセチル−β−シクロデキストリン、（２，６−ジ−O−）エチル−β−シクロデキストリン、６−モノデオキシ−６−モノアミノ−β−シクロデキストリン、ヘプタキス（２，３，６−トリ−O−エチル）−β−シクロデキストリン、ヘプタキス（２，３，６−トリ−O−メチル）−β−シクロデキストリン、ヘプタキス（２，６−ジ−O−メチル）−β−シクロデキストリン、ヘクサキス（２，３，６−トリ−O−オクチル）−α−シクロデキストリン、ヘクサキス（６−O−テルブチル−ジメチルシリル）−α−シクロデキストリン等があげられる。
【００２６】
アミノ酸には、例えば、D−およびL−アラニン、D−およびL−アルギニン、D−およびL−アスパラギン、D−およびL−アスパラギン酸、D−およびL−システイン、D−およびL−グルタミン、D−およびL−グルタミン酸、D−およびL−ヒスチジン、D−およびL−イソロイシン、D−およびL−ロイシン、D−およびL−リジン、D−およびL−メチオニン、D−およびL−フェニルアラニン、D−およびL−プロリン、D−およびL−セリン、D−およびL−トレオニン、D−およびL−トリプトファン、D−およびL−チロシン、D−およびL−バリン、D−およびL−ヒドロキシプロリン、D−およびL−セレノシステイン、ならびにこれらの誘導体等があげられる。
【００２７】
ペプチドには、例えば、ポリ−D−アラニン、ポリ−L−アラニン、ポリ−D−ロイシン、ポリ−L−ロイシン、ポリ−D−リシン、ポリ−L−リシン、ポリ−D−リシンハイドロブロマイド、ポリ−L−リシンハイドロブロマイド、アスパルテーム等があげられる。
イソプレノイド系化合物には、例えば、（＋）−および（−）−リモネン、（＋）−および（−）−テルピネン、（＋）−および（−）−テルピネオール、（＋）−および（−）−カルボン、（＋）−および（−）−α―ピネン、（＋）−および（−）−β−ピネン、（＋）−および（−）−メンソール、ならびにこれらの誘導体等があげられる。
【００２８】
なお、以上のものを複数種用いてもよい。
また、固体、粉末、膜、多孔質体、液体、ジェル、スラリー、気体、ミストなどの形態で好ましく用いられる。
【００２９】
上記原理に基づき、本発明は、光学活性のキラル識別剤を用い、キラル識別剤と測定対象物質を、混和、浸潤、溶解、再結晶などの方法によって触れ合わせ、分子間相互作用を引き起こし、これにより生じるテラヘルツ波透過または反射の差異を測定することにより、キラル識別あるいは光学純度測定を行うものであり、従来方法の適用が不可能または困難な場合の代替となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば以下の効果が達成される。
キラル識別剤と測定対象物質との間に生じる相互作用に関係するテラヘルツ帯透過または反射特性を活用することによって、従来の方法では困難な場合であっても、キラル識別あるいは光学純度測定を行うことができる。
従来行われてきた比旋光度測定やクロマトグラフィーなどが使用できない場合であっても測定が可能である。
透過測定のみならず反射測定も可能である。
溶媒に溶解することなく測定することも可能である。従って、例えば、適切な溶媒が無いため測定し得なかったものであっても測定することが可能となる。
また、本発明は、異性体の等量混合物（ラセミ体）についても測定を行うことが可能である。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
本実施例においては、キラル識別剤β−シクロデキストリンを用いて光学活性物質トリプトファンのD体（D−トリプトファン）およびL体（L−トリプトファン）のキラル識別を実施した。
ジルコニア・ビーズとβ−シクロデキストリンとD−トリプトファンあるいはL−トリプトファンとを容器に入れ激しく震盪した。
ついで、ジルコニア・ビーズを除き、試料をポリエチレン粉で希釈し圧縮してペレットを形成した。
このペレットに１〜６THｚの周波数のテラヘルツ波を照射し、テラヘルツ分光計を用いて透過率を測定した。
透過率の測定結果を図２に示す。
図２にみられるように、D−トリプトファンを含む試料とL−トリプトファンを含む試料とでは透過スペクトルに明瞭な差が認められた。
【００３２】
（実施例２）
シクロデキストリンをキラル識別剤とし、このキラル識別剤をリモネンのような液体の光学活性物質と混合しテラヘルツ透過測定を行った。
当該光学活性物質のキラル識別あるいは光学純度測定を行うことができた。
【００３３】
（実施例３）
多糖であるセルロースあるいはその誘導体でできた薄片をキラル識別剤とし、測定対象である液体試料を浸潤させた当該キラル識別剤の透過スペクトルを計測し、キラル識別を行うことも可能である。
【００３４】
シクロデキストリンなど光学活性物質の粉末をキラル識別剤とし、測定対象物質の粉末と充分に混合摩砕し、包接、錯体形成、化学吸着またはこれらに類似した分子間相互作用状態を引き起こし、さらに圧粉によるペレット化などを施し、透過スペクトルを計測し、あるいは、粉末試料のテラヘルツ波拡散反射を計測し、キラル識別を行うことも可能である。
【００３５】
測定対象物質の複数種類の光学異性体がキラル識別剤と相互作用し、テラヘルツ帯のいかなる周波数に固有吸収を有するかがあらかじめ実験または科学計算によって既知であるとき、当該物質の複数種類の光学異性体を含む試料のテラヘルツ帯吸収スペクトルを計測し、各々の異性体に帰属する固有吸収の吸収強度を測ることにより、各々の異性体の含有割合を求めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、従来測定が不能あるいは困難であったものに対しても、テラヘルツ波を用いたキラル識別および光学純度測定を行うための方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による光学純度測定およびキラル識別の典型の概念図である。
【図２】本発明の実施例における、β−シクロデキストリンをキラル識別剤として用いて行った、トリプトファンのキラル識別の結果を示すスペクトル図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・キラル識別剤
２・・・第一の光学異性体
３・・・光学異性体２と鏡像関係にある第二の光学異性体
４・・・測定対象試料
５・・・テラヘルツ光源
６・・・透過側検出器
７・・・反射側検出器
８・・・入射光
９・・・透過光
１０・・・反射光
【図１】
2010054216.tif 000003
【図２】
2010054216.tif 000004