愛媛大学理学部の佐藤久子研究グループは、粘土鉱物の一種である層状複水酸化物（LDH）の層間に取り込まれた2種類の光学活性分子間の相互作用を赤外円二色性分光（VCD）法と理論計算を併用して明らかにすることができました。
本研究で用いたVCD法は、固体ホスト中に取り込まれた分子間の相互作用を詳細に解明する方法として今後も期待されます。
なお、本研究は岩手大学理工学部 化学・生命理工学科 化学コースの會澤純雄准教授らとの共同研究の成果です。

層状複水酸化物（LDH；ホスト）は粘土鉱物の一種で、陰イオン交換能を有する特徴があります。層間に多様な陰イオンや分子（ゲスト）を取り込むことができます。実用的にもフィラー、塗料、化粧品などに広く利用されてきました。さらに近年、層間におけるキラリティー誘導や無機系ドラッグキャリア材料への応用が注目されています。今まで層間におけるゲスト分子間の相互作用を詳細に解析することが困難でした。我々はこのための分光法として、多次元赤外円二色性分光法（VCD）の開発に取り組んでいます。
本研究では、フェニルアラニン（Phe）と酒石酸（Tart）の二つの光学活性物質をLDHの層間に取り込んだ化合物（Phe/Tart/LDHと略記）を合成し、VCD法と理論計算を用いてゲスト-ゲスト間またはゲスト-ホスト間の相互作用を解析しました。その結果、Phe/Tart/LDHのVCDスペクトルから、静電相互作用や水素結合によりPheとTartが層間で密に会合している構造を明らかにすることができました。
この成果によってVCD法が固体中のゲスト間やホスト-ゲスト間の相互作用を解明する方法として有効であることを示しました。今後はドラッグキャリア材料を含む医薬・医療分野において役立つLDHを基材とした無機有機複合材料の開発につながることが期待されます。

論文情報

Synthesis of phenylalanine and tartaric acid intercalated layered double hydroxide (LDH): Investigation of two kinds of chiral molecules interaction in interlayer space of LDH using solid-state vibrational circular dichroism
著　者：Sumio Aisawa (會澤純雄・岩手大学 理工学部 准教授), Chika Chida (千田千香・岩手大学大学院 理工学研究科), Honoka Ida (岩手大学大学院 総合科学研究科), Jing Sang (桑静・岩手大学 理工学部 准教授), Hidetoshi Hirahara (平原英俊・岩手大学 理工学部 教授), Hisako Sato (佐藤久子・愛媛大学大学院理工学研究科元教授（現在理学部研究員プロジェクトリーダー)
誌　名：Applied Clay Science
公表日：2023年8月23日
DOI：https://doi.org/10.1016/j.clay.2023.107108

図表等

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  多次元赤外円二色性分光法によって解明された無機有機ハイブリッド材料の分子構造

  PheとTartがLDHの層間に取り込まれた模式図

  credit : 會澤純雄（岩手大学 ）
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