(57)【要約】【課題】  カイラル液晶化合物の分子設計に際し、カイラル液晶の異方性の問題を解決し、カイラル液晶分子の液晶相自体の立体配座構造を含む物性特性の評価解析装置の提供。【解決手段】  共通骨格を有するカイラル液晶分子の液晶相の立体配座構造を含む物性特性を評価解析する装置に関し、カイラル液晶分子の液晶相の温度変化を赤外円二色性スペクトルから抽出し、カイラル液晶の液晶相の構造変化による物性特性を評価解析する装置に、液晶相の赤外円二色性スペクトルと等方性液体相の赤外円二色性スペクトル、固体相の赤外円二色性スペクトルあるいは予測赤外円二色性スペクトルのバンド強度を比較する又は相関を求め、カイラル液晶分子の液晶相のランダム配向、自発配向等の液晶相の配向状態の解析装置と、ランダム配向のカイラル液晶相の実測の赤外円二色性スペクトルと候補立体配座から求めたカイラル液晶の予測スペクトルとの一致検証装置が並列に接続される。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の液晶相の構造変化による物性特性を評価解析する装置において、カイラル液晶分子の液晶相を温度変化させたときの赤外円二色性スペクトルの相違をバンドとして取り出し、バンド強度として記録する装置からなることを特徴とする、共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の液晶相の構造変化による物性特性を評価解析する装置。
【請求項２】
請求項１記載の前記バンド強度として記録された装置から得られる結果を用いて、カイラル液晶分子の液晶相の赤外円二色性スペクトルと等方性液体相の赤外円二色性スペクトル、固体相の赤外円二色性スペクトルあるいは予測赤外円二色性スペクトルのバンド強度を比較する又は相関を求める装置により、カイラル液晶分子のランダム配向、自発配向等の液晶相の配向状態を解析することを特徴とする、共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の液晶相の構造変化による物性特性を評価解析する装置。
【請求項３】
請求項２記載のカイラル液晶分子のランダム配向にある液晶相の実測の赤外円二色性スペクトル測定結果と候補立体配座から求めた予測スペクトルとの一致を検証する装置が設けられていることを特徴とする、高い自由度を有するカイラル液晶分子の液晶相の立体配座構造を含む物性特性を予測解析する装置。
【請求項４】
請求項１記載の前記バンド強度として記録された装置に続き、カイラル液晶分子の液晶相の赤外円二色性スペクトルと等方性液体相の赤外円二色性スペクトル、固体相の赤外円二色性スペクトルあるいは予測赤外円二色性スペクトルのバンド強度を比較する又は相関を求める装置と、カイラル液晶分子のランダム配向にある液晶相の実測の赤外円二色性スペクトルと候補立体配座から求めた予測スペクトルとの一致を検証する装置が並列に接続されていることを特徴とする、高い自由度を有するカイラル液晶分子の液晶相の立体配座構造を含む物性特性を評価解析する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カイラル液晶分子の物性特性の評価解析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内分泌攪乱物質や薬剤の人体に対する活性において、それら分子の自由度に起因する立体配座構造が重要な一因子として働いていることが明らかにされつつある。そのため、実際の系における立体配座構造を測定する手段が求められている。
一方で、コレステリック相やカイラルスメクティック相を形成するカイラル液晶は、生命現象に深い関わりをもつ物質であり、光学活性を有する分子群に属している。これらの物質は、バイオニクスにかかわるリオトロピック液晶であることで、注目を集めている。
本発明者らは、生体分子をはじめとするキラリティーを有する物質の赤外円二色性（ＶＣＤ）バンドが立体配座に対して極めて敏感であることを見出し（非特許文献１）、すでにＶＣＤ分光法を活用する、液晶の物性特性予測を含んだ新たな構造解析手法に関する提案を行っている（特許文献１−３）。しかしながら、この構造解析手法はいずれも等方性液体相の状態を解析に用いており、液晶相自体の解析は液晶のもつ光学異方性により、サンプルセルの向きによってスペクトルが大きく変化するため困難な状況にあった。
この光学異方性を有する液晶相の解析には従来、偏光顕微鏡による観測およびＸ線回折による解析が主に用いられてきた。しかしながら、偏光顕微鏡では液晶相を形成する分子構造自体の情報を得ることはできず、またＸ線回折においても相の同定および層間隔は求めることはできても液晶分子の立体配座を含む立体構造情報を取り出すことは不可能であった。
従って、この液晶相の異方性のために、カイラル液晶という全体の枠組みの中で、その作用の根本となる要因についての詳細は、依然として把握されるに至っていない。
この点が把握されていないがために、新規機能を有するカイラル液晶分子の設計というような問題に立ち向かおうとすると、どこから手をつけていったらよいかというような根本的な課題設定を行うことができず、バイオニクスの観点からもこのような根本的な特性と構造との関係を明らかにすることへの期待が高まっている。
【０００３】
【非特許文献１】H. Izumi 他、J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 194
【特許文献１】特願２００３−３２２２８２
【特許文献２】特願２００３−３２４９９９
【特許文献３】特願２００４−６７９８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カイラル液晶は、従来、その作用の観点から整理されてきた経緯があり、カイラル液晶のもつ異方性が大きな障害となり、分子の立体配座などの構造と物理的性質の関係ということでは明らかではないと考えられる。
本発明が解決しようとする課題は、新たな物理的特性を有するカイラル液晶化合物の分子設計を行うに際し、カイラル液晶についての異方性の問題を解決し、カイラル液晶分子の液晶相自体の立体配座構造を含む物性特性を簡便に評価解析する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の重要な手がかりを得た。
共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の液晶相の温度変化を赤外円二色性スペクトルで追跡することにより、カイラル液晶分子の液晶相の構造変化を把握でき、かつ液晶相の赤外円二色性スペクトルと等方性液体相の赤外円二色性スペクトル、固体相の赤外円二色性スペクトルあるいは予測赤外円二色性スペクトルを比較することにより、カイラル液晶分子の液晶相のランダム配向、自発配向等の液晶相の配向状態を解析することが可能であることを見出した。
さらに、そのランダム配向にあるカイラル液晶分子の液晶相の実測の赤外円二色性スペクトルと候補立体配座から求めたカイラル液晶の予測スペクトルとの一致を検証することにより、異方性を有するカイラル液晶分子等の立体配座構造を予測解析可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
（１）共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の液晶相の構造変化による物性特性を評価解析する装置において、カイラル液晶分子の液晶相を温度変化させたときの赤外円二色性スペクトルの相違をバンドとして取り出し、バンド強度として記録する装置からなることを特徴とする、共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の液晶相の構造変化による物性特性を評価解析する装置。
（２）前記（１）記載のバンド強度として記録された装置から得られる結果を用いて、カイラル液晶分子の液晶相の赤外円二色性スペクトルと等方性液体相の赤外円二色性スペクトル、固体相の赤外円二色性スペクトルあるいは予測赤外円二色性スペクトルのバンド強度を比較する又は相関を求める装置により、カイラル液晶分子のランダム配向、自発配向等の液晶相の配向状態を解析することを特徴とする、共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の液晶相の構造変化による物性特性を評価解析する装置。
（３）前記（２）記載のカイラル液晶分子のランダム配向にある液晶相の実測の赤外円二色性スペクトル測定結果と候補立体配座から求めた予測スペクトルとの一致を検証する装置が設けられていることを特徴とする、高い自由度を有するカイラル液晶分子の液晶相の立体配座構造を含む物性特性を予測解析する装置。
（４）前記（１）記載のバンド強度として記録された装置に続き、カイラル液晶分子の液晶相の赤外円二色性スペクトルと等方性液体相の赤外円二色性スペクトル、固体相の赤外円二色性スペクトルあるいは予測赤外円二色性スペクトルのバンド強度を比較する又は相関を求める装置と、カイラル液晶分子のランダム配向にある液晶相の実測の赤外円二色性スペクトルと候補立体配座から求めた予測スペクトルとの一致を検証する装置が並列に接続されていることを特徴とする、高い自由度を有するカイラル液晶分子の液晶相の立体配座構造を含む物性特性を評価解析する装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、カイラル液晶分子について、共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の液晶相の温度変化を赤外円二色性スペクトルから抽出することにより、構造変化を評価でき、かつ液晶相の赤外円二色性スペクトルと等方性液体相の赤外円二色性スペクトル、固体相の赤外円二色性スペクトルあるいは予測赤外円二色性スペクトルのバンド強度を比較する又は相関を求めることにより、ランダム配向、自発配向等の液晶相の配向状態を解析することができ、さらに、そのランダム配向にある液晶相の実測の赤外円二色性スペクトルと候補立体配座から求めた予測スペクトルとの一致を検証することにより、異方性を有するカイラル液晶分子等の立体配座構造を含む物性特性を評価解析する装置が得られる。
本発明に係る前記評価解析装置は、カイラリティーと高い自由度を有する、カイラル液晶等の温度変化に伴う配向情報と立体配座構造を同時に取り出すことにより、物性予測に用いることが出来ることから、例えば新たな機能を有する液晶分子の設計に活用することができ、さらに、構造−物性−活性相関等を活用した、有害物質の人体への影響評価やバイオニクス、薬理プロテオミクスによる創薬などの応用面での展開が充分に期待されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に係る前記評価解析装置は、カイラル液晶を対象とするものである。
カイラル液晶は、生命現象に深い関わりをもつ物質として広く知られており、一般のディスプレー材料としても広く用いられている。
このカイラル液晶に含まれる一連の物質は、共通する骨格および不斉を有する化合物群から構成されている。
【０００９】
このカイラル液晶は、光学活性を有しかつ構造の一部に鎖状構造あるいは環状構造を有する有機化合物である。この一部に鎖状構造、又は環状構造を有する点が、重要な手掛かりとなる。
前記光学活性を有する化合物は、一部がエステル基、炭酸エステル基、カルボニル基、ヒドロキシル基、フェニル基、アルケン、ハロゲンのような官能基で置換されている場合があるが、これらを含んでいても当然差し支えない。さらに不斉点は、複数を有していてもかまわない。また、前記光学活性を有する化合物を含有しかつ液晶相を示しさえすれば、混合物あるいは溶液であっても差し支えない。
【００１０】
このような光学活性分子としては、例えば、以下のような化合物を例示することができる。
コレステロールアセテート、コレステロールプロピオネート、n-ブチリックアシッドコレステロールエステル、コレステロールn-バレレート、コレステロールn-ヘキサノエート、コレステロールn-ヘプタノエート、コレステロールn-カプリレート、コレステロールぺラルゴネート、コレステロールn-カプレート、コレステロールラウレート、コレステロールミリステート、コレステロールパルミテート、コレステロール、β-コレスタノール、コレステリルクロライド、コレステリルブロマイド、コレステロールメチルカルボネート、コレステロールエチルカルボネート、コレステロール-n-ブチルカルボネート、コレステロール-n-アミルカルボネート、コレステロール-n-ヘキシルカルボネート、コレステロール-n-ヘプチルカルボネート、コレステロール-n-ノニルカルボネート、コレステロールオレイルカルボネート、コレステロールベンゾエート。
【００１１】
本発明の装置は、各工程の接続及び組み合わせにより構成されており、その全体の構成は、図１に示されている。以下、この図にしたがって、説明する。
本発明の装置及び測定方法は、以下の装置からなる工程から構成される。
第一工程：共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の赤外円二色性スペクトルから温度変化に伴う有意な差異を有するバンドを抽出する装置、及びこの結果を、バンド強度としてプロットする装置から構成される工程である。
（１）共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の赤外円二色性スペクトルから温度変化に伴う有意な差異を有するバンドを抽出するには、カイラル液晶分子を一度、等方性液体相の状態にしてサンプルセルに導入し、赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を測定する装置を用いて測定結果を収集する。
本発明で用いる赤外および赤外円二色性測定に使用する装置に制約はなく、赤外スペクトル装置および赤外円二色性スペクトル装置としては、たとえばBomem/BioTools製Chiralirを用いることができる。
赤外円二色性測定に使用されるサンプルセルは、赤外線を透過する材質で温度制御が可能であれば何れも使用できるが、CaF2板あるいはBaF2板からなるサンプルセルを使用することができる。サンプルセルのセル長に制約はないが、好ましくは1
mm−100 mmが望ましい。サンプルセルは、表面加工、電場、磁場、角度調整器等により液晶相の配向が制御されていてもよい。液晶は通常加熱により等方性液体相の状態にして導入されるが、液晶相を示す溶液の場合には溶液の状態で導入してもよい。赤外円二色性測定に使用する溶媒は、疎水性溶媒、親水性溶媒いずれの溶媒も使用できるが、好ましくは、四塩化炭素、重クロロホルム、重塩化メチレン、重ジメチルスルホキシド、水等が使用される。
そして、赤外円二色性スペクトルを、赤外吸収スペクトル（IR）と重ね合わせて表示し、温度変化に伴う有意な差異を有するVCDバンドを抽出する装置に送る（前記特許文献１の方法）。具体的には、赤外吸収スペクトルから共通する振動モードに由来するバンドをローレンツ関数近似により抽出する装置である。
そして、この結果がプロット装置に接続されている。
この結果に対して、立体配座構造情報を必要としないと判断された場合には、第二工程の「プロットされた結果から、その対照となるバンドとの相関を検証することにより、不斉を有する液晶等の配向を解析する工程」に接続する。
（２）そして、（１）の操作において、この結果に対する立体配座構造情報を必要とすると判断された場合には、理論計算を用いて優位な配座を求めることができるまで解析を行う装置である。優位な配座を求めることができたら、その結果を、第二工程の「プロットされた結果から、その対照となるバンドとの相関を検証することにより、不斉を有する液晶等の配向を解析する工程」に接続する。
【００１２】
第二工程  前工程で得られたバンド強度をプロットされたバンド強度の結果から、その対照となるカイラル液晶分子の液晶相の赤外円二色性スペクトルと等方性液体相の赤外円二色性スペクトル、固体相の赤外円二色性スペクトルあるいは予測赤外円二色性スペクトルのバンド強度を比較する又は相関を求める装置からなる。そして、カイラル液晶等の配向を解析する装置からなる工程である。
バンド強度の相関を検証することにより、カイラル液晶の配向を解析するには、たとえば、前記特許文献１記載の方法を用いて、液晶相の赤外円二色性バンドと等方性液体相の赤外円二色性バンド、固体相の赤外円二色性バンドあるいは予測赤外円二色性バンドを比較することにより、その類似性から、ランダム配向、自発配向等の液晶相の配向状態を解析すればよい。液晶相がランダム配向をとれば等方性液体相の赤外円二色性バンドおよび予測赤外円二色性バンドによい相関を見出すことができる。さらに前記特許文献３記載の装置を用いてカイラル液晶の物性の予測解析を行ってもよい。
【００１３】
第三工程  さらに、カイラル液晶相のランダム配向の赤外円二色性スペクトルと候補立体配座から求めた予測スペクトルとの一致を検証する装置から構成されている。この工程では、その温度におけるカイラル液晶相にある液晶分子の立体配座構造を予測することができる。
立体配座候補の探索には、たとえば、前記特許文献２記載の方法を用いればよい。候補立体配座から予測スペクトルを作成する装置に特に制限はないが、好ましくはB3LYPファンクショナルを用いた密度汎関数法による振動数計算からギブズ自由エネルギーを求めた後、ボルツマンポピュレーションに変換し、各々の立体配座の予測スペクトルにボルツマンポピュレーションの係数を掛けたものを足すことにより平均スペクトルを求める装置を用いることができる。
具体的には、前記第一工程の赤外円二色性スペクトルを重ね合わせて表示し、温度変化に伴う有意な差異を有するVCDバンドを抽出した後に、カイラル液晶分子について、B3LYPファンクショナルを用いた密度汎関数法による理論計算を行い、優位な立体配座の探索を行う。選択則に従い、優位な立体配座を見出す装置である。各々の立体配座の予測スペクトルに振動数計算から求めたボルツマンポピュレーションの係数を掛けたものを足し、平均スペクトルを作成することにより、実測のスペクトルとの比較を行うことができる。予測スペクトルと実測のスペクトルが非常によい一致を示した場合には、前記の優位な立体配座に支配されていることがわかる。
【００１４】
前記の工程を整理すると以下の通りである。
共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の赤外円二色性スペクトルから温度変化に伴う有意な差異を有するバンドを抽出する装置、バンド強度をプロットする装置（第一工程）、その相関を検証する装置（第二工程）を結合することにより、カイラル液晶の配向状態が解析可能となり、また、第一工程から得られた結果と、カイラル液晶相のランダム配向の赤外円二色性スペクトルと候補立体配座から求めた予測スペクトルとの一致を検証する装置（第三工程）を結びつけることにより、高い自由度を有するカイラル液晶の液晶相の立体配座構造が予測可能となる。
カイラル液晶の物性特性の評価解析装置は、共通する骨格を有する一連のカイラル液晶分子の赤外円二色性スペクトルから温度変化に伴う有意な差異を有するバンドを抽出する装置、バンド強度をプロットする装置（第一工程）に続いて、前記第二工程の装置及び第三工程の装置を並列に結合することにより、カイラル液晶の液晶相の構造変化を評価し、ランダム配向、自発配向等の液晶相の配向状態を解析し、かつカイラル液晶相のランダム配向の赤外円二色性スペクトルと候補立体配座から求めた予測スペクトルとの一致を検証することにより、高い自由度を有するカイラル液晶の液晶相の立体配座構造を予測するものである。本解析装置を活用すると従来不可能であった、異方性を有する液晶等の配向情報と立体配座構造を同時に取り出すことができる。
【００１５】
従って、本発明に係る前記解析装置は、カイラリティーと高い自由度を有する、カイラル液晶等の温度変化に伴う配向情報と立体配座構造を同時に取り出すことにより、物性予測に用いることが出来ることから、例えば新たな機能を有する液晶分子の設計に活用することができ、さらに、構造−物性−活性相関等を活用した、有害物質の人体への影響評価やバイオニクス、薬理プロテオミクスによる創薬などの応用面での展開が充分に期待されるものである。
次に本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。
【００１６】
実施例１
下記化学構造式(I)で表せるコレステロールぺラルゴネート（RはC8H17を示す。）とコレステロールアセテート（RはCH3を示す。）をモル比で４：１の割合で混合し、150℃に加熱し、等方性液体状態にしてからCaF2窓板サンプルセルに導入し、温度調整器で温度を一定にして液晶状態に相転移させてから１５分間積算を行い、赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。それら赤外円二色性スペクトルを重ね合わせて表示し、温度変化に伴う有意な差異を有するVCDバンドを抽出した。その結果を図２に示す。その際、温度変化に伴うVCDバンドの変化にあわせて液晶相の反射光の色彩が変化した。
【化１】
2005345131.tif 000002
つぎに、サンプルセルを冷却し固体状態に相転移させ、固体状態の赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。その結果を図３に示す。その後、65℃に加熱し液晶状態に相転移させ、赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。その際、等方性液体状態から液晶状態に相転移させたときの赤外円二色性スペクトルとはまったく異なったスペクトルを与え、固体状態と同様の明らかな異方性を示す著しく強度の大きいVCDバンドが観測された。その結果を図４に示す。温度を少しずつ下げて測定を行ってもスペクトルに等方性液体状態から液晶状態に相転移させたときのような変化はみられず、液晶相の反射光の色彩の変化も異なっていた。固体状態と液晶状態の相転移を繰り返したところ、液晶状態において異方性が認められるほぼ同一のスペクトルが再現された。
さらに、このコレステロール誘導体混合物を四塩化炭素溶液にしてから等方性溶液状態の赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。その際、等方性液体状態から液晶状態に相転移させたときの液晶相のスペクトルとよく類似していた。その結果を図５に示す。この結果から、等方性液体状態から液晶状態に相転移させたときの液晶相はランダム配向をとっており、液晶相の反射光の色彩の変化は液晶相の過冷却状態に対応していることがわかった。一方で、固体状態から液晶状態に相転移させたときには液晶相は自発配向しており、固体状態と類似の配向状態をとり、等方性液体状態から液晶状態に相転移させたときにみられた過冷却状態をとらないことがわかった。
つぎに、これらのコレステロール誘導体について、B3LYPファンクショナルを用いた密度汎関数法による理論計算を行い、優位な立体配座の探索を行った。選択則に従い、それぞれの優位な立体配座を見出した。各々の立体配座の予測スペクトルに振動数計算から求めたボルツマンポピュレーションの係数を掛けたものを足すことにより平均スペクトルを作成し、さらに混合比を考慮した予測スペクトルを作成し、ランダム配向をとる液晶相の実測のスペクトルとの比較を行った。その結果を図６に示す。図６から、予測スペクトルと実測のスペクトルが非常によい一致を示したことから、ランダム配向をとる液晶相の優位な立体配座がわかった。さらに、温度変化に伴う有意な差異を有するVCDバンドが帰属された。コレステロールアセテートのもっとも安定な予測立体配座を図７に示す。
【００１７】
実施例２
前記化学構造式(I)で表せるコレステロールベンゾエート（RはC6H5を示す。）、コレステロールパルミテート（RはC15H31を示す。）とコレステロールアセテート（RはCH3を示す。）をモル比で１：１：１の割合で混合し、150℃に加熱し、等方性液体状態にしてからCaF2窓板サンプルセルに導入し、温度調整器で温度を一定にして液晶状態に相転移させてから１５分間積算を行い、赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。このコレステロール誘導体混合物は55℃においてもスペクトル変化が観測されたため、赤外円二色性スペクトルを重ね合わせて表示し、この変化に伴う有意な差異を有するVCDバンドを抽出した。その結果を図８に示す。実施例１との比較からこの変化はランダム配向から自発配向への変化に対応することがわかった。
つぎに、サンプルセルを冷却し固体状態に相転移させ、固体状態の赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。その結果を図９に示す。その後、65℃に加熱し液晶状態に相転移させ、赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。その際、等方性液体状態から液晶状態に相転移させたときの赤外円二色性スペクトルとはまったく異なったスペクトルを与え、明らかな異方性を示す著しく強度の大きいVCDバンドが観測された。このコレステロール誘導体混合物の自発配向した液晶状態の赤外円二色性スペクトルは温度に依存して敏感に変化した。その結果を図１０に示す。この固体状態と液晶状態の相転移を繰り返したところ、液晶状態の65℃において異方性が認められるほぼ同一のスペクトルが再現された。
さらに、このコレステロール誘導体混合物を四塩化炭素溶液にしてから等方性溶液状態の赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。その際、等方性液体状態から液晶状態に相転移させたときの液晶相のスペクトルとよく類似していた。その結果を図１１に示す。この結果から、等方性液体状態から液晶状態に相転移させたときの液晶相はランダム配向をとっていることが確認された。
【００１８】
実施例３
下記化学構造式(II)で表せるコレステロールぺラルゴネート（RはOCOC8H17を示す。）とコレステリルクロライド（RはClを示す。）をモル比で４：１の割合で混合し、150℃に加熱し、等方性液体状態にしてからCaF2窓板サンプルセルに導入し、温度調整器で温度を一定にして液晶状態に相転移させてから１５分間積算を行い、赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。それら赤外円二色性スペクトルを重ね合わせて表示し、温度変化に伴う有意な差異を有するVCDバンドを抽出した。その結果を図１２に示す。その際、温度変化に伴うVCDバンドの変化にあわせて液晶相の反射光の色彩が変化した。また、このコレステロール誘導体混合物は50℃以下において、実施例２と同様のランダム配向から自発配向への変化も観測された。その結果を図１３に示す。
【化２】
2005345131.tif 000003
つぎに、サンプルセルを冷却し固体状態に相転移させ、固体状態の赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。その結果を図１４に示す。その後、65℃に加熱し液晶状態に相転移させ、赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。その際、等方性液体状態から液晶状態に相転移させたときの赤外円二色性スペクトルとはまったく異なったスペクトルを与えた。また固体状態の赤外円二色性スペクトルとも異なる明らかな異方性を示す強度の大きいVCDバンドが観測された。このコレステロール誘導体混合物の自発配向した液晶状態の赤外円二色性スペクトルは温度に依存して敏感に変化し、温度の低下に伴ってVCDバンド強度の絶対値の増加が観測された。65℃で緑色、55℃で橙色とVCDバンド強度の変化にあわせて液晶相の反射光の色彩が変化した。さらに低温にしても、VCDバンド強度の絶対値の増加が認められるだけで、65℃の自発配向した液晶状態の赤外円二色性スペクトルとよく似ており、固体状態の赤外円二色性スペクトルとは一致しなかった。その結果を図１５に示す。この温度変化を繰り返したところ、液晶状態の65℃において異方性が認められるほぼ同一のスペクトルが再現された。このことから、65℃の自発配向した液晶状態の配向は固体状態の配向とまったく異なっていることがわかった。
さらに、このコレステロール誘導体混合物を四塩化炭素溶液にしてから等方性溶液状態の赤外円二色性スペクトル（VCD）及び赤外吸収スペクトル（IR）を収集した。その際、等方性液体状態から液晶状態に相転移させたときの液晶相のスペクトルとよく類似していた。その結果を図１６に示す。この結果から、等方性液体状態から液晶状態に相転移させたときの液晶相はランダム配向をとっており、液晶相の反射光の色彩の変化は液晶相の過冷却状態に対応していることがわかった。
つぎに、これらのコレステロール誘導体について、B3LYPファンクショナルを用いた密度汎関数法による理論計算を行い、優位な立体配座の探索を行った。選択則に従い、それぞれの優位な立体配座を見出した。各々の立体配座の予測スペクトルに振動数計算から求めたボルツマンポピュレーションの係数を掛けたものを足すことにより平均スペクトルを作成し、さらに混合比を考慮した予測スペクトルを作成し、ランダム配向をとる液晶相の実測のスペクトルとの比較を行った。その結果を図１７に示す。図１７から、予測スペクトルと実測のスペクトルが非常によい一致を示したことから、ランダム配向をとる液晶相の優位な立体配座がわかった。さらに、温度変化に伴う有意な差異を有するVCDバンドが帰属された。コレステリルクロライドのもっとも安定な予測立体配座を図１８に示す。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の装置を説明するフローチャート
【図２】コレステロール誘導体混合物（ランダム配向、RはC8H17、CH3を示す。）のVCDスペクトル
【図３】コレステロール誘導体混合物（固体状態、RはC8H17、CH3を示す。）のVCDスペクトル
【図４】コレステロール誘導体混合物（自発配向、RはC8H17、CH3を示す。）のVCDスペクトル
【図５】コレステロール誘導体混合物（溶液状態、RはC8H17、CH3を示す。）のVCDスペクトル
【図６】コレステロール誘導体混合物（ランダム配向、RはC8H17、CH3を示す。）の実測及び予測VCDスペクトル
【図７】コレステロール誘導体（RはCH3を示す。）のもっとも安定な予測立体配座
【図８】コレステロール誘導体混合物（ランダム配向→自発配向、RはC6H5、C15H31、CH3を示す。）のVCDスペクトル
【図９】コレステロール誘導体混合物（固体状態、RはC6H5、C15H31、CH3を示す。）のVCDスペクトル
【図１０】コレステロール誘導体混合物（自発配向、RはC6H5、C15H31、CH3を示す。）のVCDスペクトル
【図１１】コレステロール誘導体混合物（溶液状態、RはC6H5、C15H31、CH3を示す。）のVCDスペクトル
【図１２】コレステロール誘導体混合物（ランダム配向、RはOCOC8H17、Clを示す。）のVCDスペクトル
【図１３】コレステロール誘導体混合物（ランダム配向→自発配向、RはOCOC8H17、Clを示す。）のVCDスペクトル
【図１４】コレステロール誘導体混合物（固体状態、RはOCOC8H17、Clを示す。）のVCDスペクトル
【図１５】コレステロール誘導体混合物（自発配向、RはOCOC8H17、Clを示す。）のVCDスペクトル
【図１６】コレステロール誘導体混合物（溶液状態、RはOCOC8H17、Clを示す。）のVCDスペクトル
【図１７】コレステロール誘導体混合物（ランダム配向、RはOCOC8H17、Clを示す。）の実測及び予測VCDスペクトル
【図１８】コレステロール誘導体（RはClを示す。）のもっとも安定な予測立体配座
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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