水溶液試料の振動円偏光二色性(VCD)測定を可能にする顕微スキャン型多次元赤外円二色性分光システム

輝度の高い量子カスケードレーザーを光源とすることで試料を透過する赤外光強度を確保してノイズの影響を低減でき、高吸光度試料の VCD スペクトルを正しく測定できることが期待されます。 (1R)-(+)-α-Pinene と (1S)-(-)-α-Pinene の neat 液体を検証に用い、熱光源を用いた FT-VCD と量子カスケードレーザーを用いた QCL-VCD を測定しました。FT-VCD では VCD ノイズが大きいため対称な VCD 信号が得られませんでしたが、QCL-VCD では 対称な VCD 信号が得られました。このことから、QCL-VCD は吸収強度の強い試料の測定に有効なシステムと言えます。

VCD の高吸光度測定の応用事例として、水溶液の測定が挙げられます。様々な分野で水溶液の研究は行われていますが、特に生体分野においては避けられない測定の一つです。水溶液の試料には グリシン-ロイシン (Gly-Leu) の D 体、L 体（濃度：0.3 M）を用いて検証しました。IR のスペクトルは、水の吸収が支配的ですが、1580 cm^-1 近傍に試料のアミドⅡの吸収を確認できました。1580 cm^-1 近傍に確認できるアミドⅡの吸収は水の吸収と合わせて吸光度が 1～2 程度と非常に高いですが、アミドⅡの吸収帯の VCD 信号が明瞭に観測されました。このように、QCL-VCD はこれまで測定が困難であった水溶液の測定に威力を発揮します。

QCL-VCD はシステムの高感度化により積算時間を短縮できるのに加え、着目する波数範囲のみを測定することで、FT-VCD より短時間でスペクトルを取得できます。これにより、試料を移動させ、複数の VCD スペクトルを測定するマッピング測定への応用が期待されます。VCD の 1603 cm^-1 のピーク強度に基づく色分け図を示します。VCD の 1603 cm^-1 がプラスに検出されている場合は黄緑色（D-アラニン）、マイナス検出されている場合は橙色（L-アラニン）で色分け表示をしました。意図した通り D-アラニン が錠剤の右側、L-アラニン が左側に分布している結果が得られました。これより、QCL-VCD はマッピング測定に応用可能であり、キラル化合物の分布状態を評価できます。