フーリエ変換赤外振動円二色性分光法を使用したキラル分子の反応モニタリング
化学反応に関与するキラルな分子の鏡像体過剰率をモニターする方法および装置。この方法は、反応における化合物のＶＣＤスペクトルおよびＩＲスペクトルを得ることにより化学反応をリアルタイムにモニターする工程と、当該スペクトルを処理して％ＥＥを得る工程を含む。このようなリアルタイム情報を用いて、反応パラメータを変化させて１のキラルな分子を他のものよりも多く製造するように当該反応をシフトさせることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光法と分光計とを使用する化学反応モニタリングの分野に関する。特に、本発明は、近赤外（NIR）分光法及び中赤外（MIR）分光法の分野、及びキラル分子の識別装置の使用、及び反応時の一つの鏡像体の他の鏡像体に対する過剰率に関する。
【背景技術】
【０００２】
キラル分子は、右手と左手が重ね合わせることができないのと同様に、鏡像がそれ自身に重ね合わせることができない分子である。キラル分子の、化学反応の進行をモニタすること（反応モニタリングとも呼ばれる）は、反応混合物の２つの量或いは性質の測定に関わる。１つの量は、混合物中に存在する分子種の各々の濃度（量或いは分別組成）である。この量は、化学反応過程における時間関数として多数の波長を通して吸収スペクトルから直接決定され得る。吸収スペクトルは、何らかの方法で、反応する化学物質の濃度に関係するであろう。第２の性質は、存在するキラル分子種の各々のパーセント鏡像体過剰率（以下、％EE）である。１つのキラル分子種の％EEは、キラル分子の１つの鏡像体（特定の鏡像形態）の濃度と同分子の逆鏡像体の濃度との差を分子の全濃度（２つの鏡像体の濃度の和）で割ってこれに１００を掛けたもの（％）として定義される。単一キラル分子種の％EEは、例えば光学回転（OR）又は円偏光二色性（CD）のような任意の光学活性形態を使用して測定され得る。キラル分子種の化学反応のモニタリング時に、化合物の濃度のみならず該化合物の鏡像体の％EEもモニタすることが望ましい場合がある。
【０００３】
キラル化学物質の化合物、特に医薬剤の生成時、該化合物の特定の鏡像体を多く、他の鏡像体を少なく生成することが望ましい場合がある。そのような状況では、所望の生成物が最大に生成されるように、化学反応をモニタすることが有益である。実際に、この最大を達成するためには、反応条件と変数、例えば反応室の圧力、温度、触媒及び化学物質濃度を注意深く管理することが要求される。如何なる１つの条件の変動或いは変化によっても、所望の生成物が少なくなり得よう。
【０００４】
化合物を量産しようとする場合、最適な条件を決定するのに多大な努力が要る。よって、生成が起こるべき条件を考える際、％EEを知ることが有益である。ここに記述する方法により、％EEのリアルタイムなモニタリングが可能となり、条件の調節を、調節の結果を観察しながら行うことができる。このため、％EEモニタリングは、生成時に、適切な生成物が生成されていること、かつ該生成物が最大となっていることを確認するために使用できることを認識するであろう。仮に望ましくない結果が観察されても、最適な結果を達成するように反応条件を変更できる。従来技術のモニタリング方法は、％EEのリアルタイムなモニタリングを可能とするには不十分であった。
【０００５】
典型的には、円偏光二色性（CD）測定に使用される分光計には、可視・紫外（Vis-UV）領域用タイプと、中赤外（MIR）領域用フーリエ変換振動円二色性（FT-VCD）分光計と呼ばれるタイプの２つのタイプがある。また、OR計も、Vis-UV領域の固定単一波長点用に市販されている。
【０００６】
スペクトルのVis-UV領域（１４,０００〜５０,０００ｃｍ−１）用CD分光計は、所望のスペクトルを生成するのに全ての波長を通して目的のスペクトルを逐次走査することが必要な分散型機器に基づいている。しかしながら、目的の全ての分子が上で定義したようなVis-UV領域で電子遷移を有するとは限らない。加えて、時間依存の研究はスペクトル走査に必要な時間が有限であるため難しく、分散型技術はリアルタイムな反応モニタリングには適さない。
【０００７】
反応過程をモニタする別の方法はキラルクロマトグラフィーである。これは、時間とカラム及び溶離液を含むシステムの長期的メンテナンス費を要する化合物の２つの鏡像体の物理的分離に関わる。加えて、キラルクロマトグラフィーを使用してリアルタイムに反応をモニタすることは可能ではない。
【０００８】
スペクトルのMIR領域（８００〜４,０００ｃｍ−１）用CD分光計は、全ての波長を同時に測定するフーリエ変換（FT）分光計に普通基づいている。赤外円二色性分光計は、分子の化学結合の振動遷移のスペクトルを測定する。振動円二色性（VCD）スペクトルと呼ばれるこれらのスペクトルは、分子の構造と立体構造に関して容易に解釈される多数の遷移を所有する。FT‐VCD分光計で行う化学反応速度測定は、一速度実験時に全スペクトルにわたり同時に行うことができ、上で定義したVis-UV領域用CD分光計のような分散型走査分光計よりも明らかな利点を提供する。よってFT‐VCDはリアルタイムな反応モニタリングに適する。
【０００９】
スペクトルの近赤外（NIR）領域は、MIR領域とVis-UV領域との間にあって４,０００ｃｍ−１と１４,０００ｃｍ−１との間の振動数にわたる。NIR領域は、基本スペクトルが振動遷移に基づいており従って多数の利用可能な遷移を有するばかりでなく分子の構造と立体構造に対してMIR領域と同じ感度を有するため魅力的である。
【００１０】
従来技術では、化学反応時にキラル種の％EEをモニタするMIR領域又はNIR領域で利用可能なFT‐VCD方法がない。更に、従来技術は、FT‐VCD測定が、存在する全てのキラル分子種に対して同時に反応をモニタするようにフローセル或いは任意の他の方法を使用してリアルタイムで実行され得ることを示唆しない。
【００１１】
分散型走査CD分光計の技術はVis-UVで利用可能である。しかしながら、それは単に一度に１つの選択波長で使用できるだけであり、よって存在分子について構造の情報が欠如する。加えて、Vis-UV領域で例えばOR又はCDにより２個以上のキラル分子に関わる反応の進行をモニタするのに単一波長のみが利用可能である場合、該波長でこれらのキラル分子のOR又はCDの重なりがあるならば、存在する任意のキラル分子の％EEを同時に追従するのは可能ではない。
【発明の開示】
【００１２】
FT‐VCD機器を使用して赤外吸収（FT-IR)スペクトルとVCDスペクトルとを同時に得ることができることにより、多数の種の％EEを同時に決定できる。時間の関数としての付随するFT-IRスペクトルにより、存在する全ての化学物質種の濃度が同時に決定される。この情報を化学反応のFT‐VCD測定値と組み合わせると、各種の見掛けの％EEを通常のFT-IRスペクトルから得られたその濃度で割ることにより、存在する全てのキラル種の％EEを得ることができる。
【００１３】
ここで述べる方法は、反応混合物を分析計のビーム中にもたらすフローセル或いは該反応混合物のいくらかをフローセルへ移動させることを必要とする或いは必要としない反応容器の付近へ赤外線光を直接もたらす光ファイバーのいずれかを使用する反応種のリアルタイムな分析を含む。FT-IR吸収スペクトルから得られる各存在種の濃度による各存在種のVCDスペクトルに対する寄与を規格化することによって、全てのキラル種の％EEを利用可能な振動FT-IR吸収スペクトルとFT-VCDスペクトルとで同時にモニタできる。
【００１４】
VCDを使用する%EE決定の初期の文献は、分散型走査VCD分光計或いはFT-VCD分光計を使用した測定に基づいていた。殆どの従来測定は、最初に純粋な鏡像体のVCDスペクトルを記録してから化学反応或いは%EEの変化した試料のVCDを測定することに基づいた振動数帯域に対して、フローセルを使用することがなく、静的であった。単一種或いは反応生成物の濃度を決定するのにIRスペクトルのみを使用した一方、キラル試料分子の鏡像体の%EEを決定するのにVCD強度の大きさおよび符号を使用できた。各測定は非常に多くの作成分析時間を要した。分散型分光計のVCDスペクトルを測定するのにかかる長い走査時間のために、1つの比較的狭いスペクトル領域に対してさえも、反応過程の時間において反応過程を追従する機会がなかった。%EEのFT-VCD測定では、静止セルの使用は、リアルタイムに変化をモニタする可能性を妨げた。本発明は、フローセルの使用又は光ファイバーサンプリングを介してキラルの種の連続的に変化する化学反応をアットラインとオンラインの両方でリアルタイムにモニタリングできる。
【００１５】
%EEを決定するためのOR及びVCDの相対的メリットの最近の比較は、ORが多くの場合VCDより正確だったことを示す。しかしながら、ORが非常に小さい場合或いは1つ以上のキラル種が混合物として存在する場合の何れかの場合、VCD測定から決定した%EEは合理的な精度についての明確な利点を提供する。いずれの場合でも、ORは単一波長キラルモニタリングに制限されており、任意のキラル種の%EEを、２個以上のそのような種が存在するなら、%EEの変化とともに、追従できない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ＶＣＤの最も単純な応用の１つは、特定のキラル分子の鏡像異性体の混合物からなるサンプルの鏡像体過剰率（ＥＥ）を決定することである。サンプルのパーセントＥＥ（％ＥＥ）は、両方の鏡像異性体の量（濃度）の合計に対する、１つの鏡像異性体の量の、他の鏡像異性体の量を超える過剰量として定義される。鏡像異性体Ａの鏡像異性体Ｂに対する％ＥＥは、以下の等式で表される。
１．％ＥＥ（Ａ）＝（ＮＡ−ＮＢ）１００％／（ＮＡ＋ＮＢ）
上記式中、ＮＡは鏡像異性体Ａのモル数、ＮＢは鏡像異性体Ｂの対応量を示す。従って、鏡像異性体Ａの光学的に純粋なサンプルの％ＥＥは１００％となり、ラセミ混合物（５０％のＡ及び５０％のＢ）の値は０％となる。鏡像異性体Ｂの光学的に純粋なサンプルの値は−１００％となる。
【００１７】
ＶＣＤ分光法においては、結果的に、スペクトルに同時に測定される多数のスペクトル・バンドが得られる。これらのバンドは、振動光学的活性強度の測定に役立つだけではなく、測定されるキラル分子の構造的特異性の測定も可能であり、サンプル中における１を超えるキラル種の％ＥＥを同時に決定することさえ可能である。
【００１８】
鏡像異性体ＡのＶＣＤスペクトルの大きさ、又は光学活性の他の形の大きさは、鏡像異性体Ａの％ＥＥに直接的かつ一次的に関係している。特に、ＶＣＤは１００％ＥＥのサンプルに対して最大値を有し、ラセミ混合体に対する全体のスペクトルに対してゼロであり、また、−１００％ＥＥのサンプル（純粋な鏡像異性体Ｂのサンプル）に対して負数の最大値を有している。しかしながら、ＶＣＤの大きさは鏡像異性体の濃度の変化に基づいて変化することもできる。
【００１９】
溶液の％ＥＥを分析する方法には、光学活性種を包含する反応を提供すること、及びその中で反応が行われるチャンバーへのリアル・タイムのアクセスが可能な装置を提供することが含まれる。このようなアクセス手段としては、反応チャンバー（反応室）から器具類までのセル流路（フローセル）又は光ファイバー経路を挙げることができる。このような方法を実施するために用いられる器具類は、反応チャンバー内の材料のＶＣＤスペクトル及びＩＲスペクトルを発生させることができる。
【００２０】
ＶＣＤ及びＩＲの分光光度の測定後、ＶＣＤスペクトル及びＩＲスペクトルは、利用可能な統計的プログラム技術を用いて、存在する各光学活性種（キラル種）から各寄与分に分解される。混合体中に存在する各光学活性種のＩＲ寄与分は、存在する各光学活性種の濃度に比例する係数として表される。ＶＣＤ寄与分は、存在する各キラル種の濃度と％ＥＥとの積に比例する係数として表される。存在する各キラル種に対するＩＲ係数によってＶＣＤ係数を割り算すると、存在する各キラル種の濃度から独立した各キラル種の％ＥＥを表す新しいＶＣＤ係数が得られる。これで、存在する各鏡像異性体の反応チャンバーにおける％ＥＥの分析が完了する。当業者であれば、複合混合体における各キラル種に対するＩＲ及びＶＣＤ係数が、利用可能な統計的なプログラムを用いることによって、既知の各純粋なキラル種のＩＲ及びＶＣＤスペクトルのスペクトルから決定できることがわかる。ここで、ＶＣＤ係数は、断片的な（フラクショナルな）ＥＥによる掛け算によって真の濃度係数に関係することになる見かけの係数である。
【００２１】
ＦＴ−ＶＣＤ分光計の光学的ブロック図が図１に示される。光源（ＬＳ）２は、典型的に、ＭＩＲ領域においては、所与の温度に加熱される特別なセラミック材料であり、ＮＩＲ領域においては、タングステン・ハロゲン・ランプである。波長選択手段（Ｇ）４は、ＦＴ光学干渉計における全波長をフーリエ周波数で同定するために用いられる。直線偏光子（Ｐ）６は、例えば、垂直偏光のような単一偏光状態を形成するために必要とされる。偏光モジュレータ（ＰＭ）８は、偏光を左円偏光と右円偏光との間で切り替える。サンプルは、サンプル位置（Ｓ）１０に配置される。光は、上記光学要素を通過した後、検知器（Ｄ）１２で検知される。ＶＣＤに対する信号は、分離され、ロックイン増幅器（ＬＩＡ）１６によって処理され、その出力信号（ＣＤ）１８は、ＶＣＤスペクトル（ΔＡ）２４を生成するコンピュータ（ＤＩＶ）２２による割り算により、通常の赤外線伝送信号（ＴＲ）２０に対して比率化される。
【００２２】
基本的なＶＣＤ分光計に関する上述の説明は先行技術においてよく知られており、より精巧で複雑なＶＣＤ分光計もまた知られている。実験方法は、BioTools, Inc., Wauconda, IL, USAから入手可能な二円偏光モジュレーテッドＶＣＤ分光計で実証される。この分光計は、ＩＲ及びＶＣＤの両方のスペクトルを出力することができる。ＩＲ及びＶＣＤの両方のスペクトルは、室温で、８００−２０００ｃｍ−１のスペクトル範囲における４ｃｍ−１の解像度で収集される。０．１ｍｍの光路及びフッ化バリウムの窓（International Crystal Laboratories, Garfield, NJ, USA）を有するセル流路は、サンプル位置１０で用いられる。反応流体は、ＶＣＤ及びＩＲ分光光度測定用のセル流路に配管を通してポンプで注入される。
【００２３】
実験は、１つの鏡像異性体の既知の濃度が、反対の鏡像異性体の既知の濃度で修正されることで行われる。従って、溶液中の両方の鏡像異性体の濃度は、一回で知られることになる。このことは、実験プロセスに対するキャリブレーション曲線をシュミレートし、反応それ自身をシュミレートする。ＶＣＤ分光計は、２４個の時間ブロックの１０分測定を連続して行うように設定される。この１０分ブロックのうち、１分はＩＲ測定に用いられ、９分はＶＣＤ測定に用いられる。当業者であれば、有効なスペクトルを得るために要する時間は分光計及び測定されるサンプルの組成に依存して変化するので、このようなタイミングが望ましい結果を得るために必須ではないことがわかる。
【００２４】
このような実験の結果は、図２及び図３に示される。当初溶液は、Aldrich Chemical Companyから入手され、さらなる精製することなく用いられた、四塩化炭素（ＣＣｌ４）中における８ミリリットルの３．１４Ｍ（１Ｒ）−（＋）−α−ピネンであった。各偶数番号の時間ブロックの初めに、以下の体積の３．１４Ｍ（１Ｓ）−（−）−α−ピネン溶液（０．５、０．５、０．５、０．５、０．５、０．５、１．０、１．０、１．０、１．０、１．０ミリリットル）が、８ミリリットルの当初溶液に注入された。奇数番号の時間ブロックからの結果が分析され、図２に表されている。化合物（ピネン）の濃度が変化しないので、ＩＲスペクトルは変化しない。その追加（注入）に対応した％ＥＥは、（追加なし）１００％４０、８８．２％４２、７７．８％４４、６８．４％４６、６０％４８、５２．４％５０、４５．５％５２、３３．３％５４、２３．１％５６，１４．３％５８、６．７％６０、及び０％６２である。ＶＣＤ測定値は、純粋な（１Ｒ）−（＋）−α−ピネンからピネンのラセミ混合物まで変化する。ラセミ混合物６２のスペクトルは、実質的に器具システムのバックグラウンドである。従って、反応過程の間の時間内のいくつかのポイントにおけるＶＣＤスペクトルの測定値から、時間内のそのポイントにおける溶液の％ＥＥを決定することができるが、これは、ただピネンの濃度が変化しなかったからにすぎない。この実験は、純粋な鏡像異性体溶液がラセミ混合物に変化する反応を再現している。このタイプの実験は従来技術で知られている。
【００２５】
単一の波長または個々のスキャンされたピークにおいて単にモニターする従来方法に対して、％ＥＥの測定を改善する試みにおいて、統計学的分析のためにＦＴ−ＶＣＤスペクトル全体における全てのポイントを同時に考慮する部分最小２乗法（ＰＬＳ）として知られる統計学的方法が用いられた。このＰＬＳ分析は、Ｇｒａｍｓ／３２ＡＩ（６．００）（米国NH州、SalemのGalactic Industries社）中のＰＬＳplus/ＩＱモジュール・ソフトウェアを使用して実施された。ＰＬＳ分析の利点の１つは、それが「全スペクトル」分析を実施できるということである。個々のピークを選択せずに、ある大きなスペクトル領域が使用でき、かつ加工前のスペクトルが溶媒−減算およびベースライン補正無しで使用できる。データのＰＬＳ分析において、高濃度の鏡像異性体を含むスペクトルは、低濃度のスペクトルよりも重く秤量される。従って、ＰＬＳ法はＶＣＤ定量分析用の優れたツールであると考えられる。この実験では、９００ｃｍ−１と１３５０ｃｍ−１間のＶＣＤスペクトルが分析された。図３は、本実験のＰＬＳ分析の結果を示す。横軸は既知の添加からの実測％ＥＥであり、縦軸はＰＬＳ分析を用いた算出％ＥＥである。鏡像異性体の実測濃度とＰＬＳで決定された濃度の相関係数は、０．９９８４（１．００００が完全であるが）である。％ＥＥの標準偏差は１．１５％であり、これは当該方法が１％近くまで精確であることを示している。従って、ＶＣＤおよびＰＬＳ分析の組合せは、％ＥＥの精確な分析をもたらすことができる。
【００２６】
もし我々がこの時点で式１に戻って参照する場合、我々は、％ＥＥを決定する計算の分母が溶液中に存在する化合物の濃度であることを理解できる。当該式中で（ＮＡ＋ＮＢ）によって表されるこの濃度は、ＩＲスペクトル単独から決定され得る。なぜなら、ＩＲスペクトルは化合物の濃度に直接関連するからである。もし濃度に何ら変化が無ければ、先の具体例に示されたように、％ＥＥはＶＣＤスペクトル単独の分析から決定できる。これら２つの構成要素は独立して決定され得ることが重要である。なぜなら、ある化合物が化学的に反応して別の化合物を形成する所の複雑な反応においては、化合物の濃度と％ＥＥの両方が変化する可能性があり、その場合ＶＣＤスペクトル単独では％ＥＥを決定するのに十分ではないからである。図４において、ＩＲおよびＶＣＤスペクトルのプロットがＣＣｌ４中の（＋）−ショウノウおよび（＋）−ボルネオールの１．０Ｍ溶液について表されている。図５において、これら２つの種の濃度もまた変化する場合の２つの種の混合物についての％ＥＥの決定を説明するプロットが示されている。ここで、最初のプロット（上の左側）においては、ＩＲ単独が濃度をモニターするように使用されている。第２のプロット（上の右側）は複合ＶＣＤの分析から得られるショウノウおよびボルネオールの見掛け濃度を示しているが、これらの見掛け値は％ＥＥ値により減じられており、％ＥＥ値もまたこれら２つの種について変化している。ＶＣＤスペクトルがＩＲから得られる濃度によって正規化される場合、溶液中の２つの分子の％ＥＥにおける変化は、第３のプロット（下の中心側）に示されるように決定される。図６、７および８は、図５における３つのプロットを構成するのに使用される数値データの表を示す。この実験の増加した複雑性にかかわらず、ＰＬＳ法によって分析する場合に与えられる両化合物の％ＥＥについて１．５％以下の標準偏差を達成することができた。従って、本方法は、生体分子反応の反応速度をモニターするのに必須の精度を有する。
【００２７】
本明細書において記載された本発明は、あるＰＬＳ分析システムと共にＦＴ−ＩＲとＦＴ−ＶＣＤ分光分析の組合せを用いることによって複数のキラルな種の濃度および％ＥＥを同時にモニターすることを可能にする。絶対％ＥＥ値の測定には、大きなＳＮ比を有する当該種のＶＣＤスペクトルを得るために、各化合物の純粋あるいはほぼ純粋な鏡像異性体を伴うキャリブレーション（較正）を行わなければならない。これらの予備的較正があれば、反応速度は、ＦＴ−ＩＲとＦＴ−ＶＣＤスペクトルの同時の時間依存性測定によって精確に追跡できる。相対％ＥＥの測定には、事前の構成が不要であり、反応はリアルタイムでモニターできる。
【００２８】
本明細書で実施された実験はあるＦＴ−ＶＣＤ装置内のフローセル（flow cell）システムを使用したが、光ファイバ・サンプリングシステムを使用することができる。従来技術において、光ファイバは、ある容器内の化学反応についてのＦＴ−ＭＩＲおよびＦＴ−ＮＩＲ吸収情報を収集するのに適合されている。ファイバを通じての円偏光の制御と関連する問題の故に、従来技術を％ＥＥのモニタリングに拡大適用する事は自明ではない。これらの問題は２つの基本的な方法で克服できる。１つの方法は、ビームの直線偏光６および円偏光変調８より前に、スペクトロメータ４からの赤外光を反応容器に供給するようにファイバを使用し、これを、放射光をフローセル領域および通常の方法におけるサンプリングへもたらす唯一の手段とすることである。このような光ファイバシステムは、試料に関するデータをアットライン又はオンラインで収集することが必要とされ、かつ試料をスペクトロメータの試料室に運ぶ必要が無い場所に光を配置することを可能にする。上述したＦＴ−ＩＲ／ＦＴ−ＶＣＤ法と共に想定され得る第２の方法は、偏光変調８の後方に光ファイバを配置し光ファイバが反応容器内に円偏光変調光を直接供給し生のＣＤスペクトルを収集することを可能にすることと、光ファイバによって光を検出器１２へ戻し、試料フローセル１０を不要とすることである。どちら場合でも、光ファイバは、化学反応に関与する全てのキラルな種の組成および％ＥＥのリアルタイム測定を実施する中心的な方法において使用される。
【００２９】
当該好ましい実施形態の詳細な記述は、具体例としてのみ意図されており、本明細書に記載された本発明の範囲を意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、ＦＴ−ＶＣＤ分光計のブロック図である。
【図２】図２は、３．１４Ｍ（１Ｒ）−（＋）−α−ピネン及び３．１４Ｍ（１Ｓ）−（−）−α−ピネンの、％ＥＥに対するＶＣＤスペクトル曲線である。
【図３ａ】図３ａは、α−ピネンの、実際の％ＥＥに対する予測された％ＥＥの関係を示すグラフである。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａのグラフを作成するのに用いられる実験結果を数値で示す表である。
【図４】図４は、四塩化炭素（ＣＣｌ４）中における１．０Ｍ溶液としての（＋）−ショウノウ（樟脳）及び（＋）−ボルネオールの、ＩＲスペクトル曲線及びＶＣＤスペクトル曲線である。
【図５ａ】図５ａは、ショウノウ及びボルネオールの、実際の濃度に対する予測された濃度の関係（これらの濃度をモニターするためＩＲスペクトルを用いている）を示すグラフである。
【図５ｂ】図５ｂは、ショウノウ及びボルネオールの、実際の濃度に対する予測された濃度の関係（これらの濃度をモニターするためＶＣＤスペクトルを用いている）を示すグラフである。
【図５ｃ】図５ｃは、ショウノウ及びボルネオールの、実際の％ＥＥに対する予測された％ＥＥの関係（ＩＲスペクトルによって正常化されたＶＣＤスペクトルを用いている）を示すグラフである。
【図６】図６は、図５ａのグラフを作成するのに用いられるデータを示す表である。
【図７】図７は、図５ｂのグラフを作成するのに用いられるデータを示す表である。
【図８】図８は、図５ｃのグラフを作成するのに用いられるデータを示す表である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光法と分光計とを使用する化学反応モニタリングの分野に関する。特に、本発明は、近赤外（NIR）分光法及び中赤外（MIR）分光法の分野、及びキラル分子の識別装置の使用、及び反応時の一つの鏡像体の他の鏡像体に対する過剰率に関する。
【背景技術】
【０００２】
キラル分子は、右手と左手が重ね合わせることができないのと同様に、鏡像がそれ自身に重ね合わせることができない分子である。キラル分子の、化学反応の進行をモニタすること（反応モニタリングとも呼ばれる）は、反応混合物の２つの量或いは性質の測定に関わる。１つの量は、混合物中に存在する分子種の各々の濃度（量或いは分別組成）である。この量は、化学反応過程における時間関数として多数の波長を通して吸収スペクトルから直接決定され得る。吸収スペクトルは、何らかの方法で、反応する化学物質の濃度に関係するであろう。第２の性質は、存在するキラル分子種の各々のパーセント鏡像体過剰率（以下、％EE）である。１つのキラル分子種の％EEは、キラル分子の１つの鏡像体（特定の鏡像形態）の濃度と同分子の逆鏡像体の濃度との差を分子の全濃度（２つの鏡像体の濃度の和）で割ってこれに１００を掛けたもの（％）として定義される。単一キラル分子種の％EEは、例えば光学回転（OR）又は円偏光二色性（CD）のような任意の光学活性形態を使用して測定され得る。キラル分子種の化学反応のモニタリング時に、化合物の濃度のみならず該化合物の鏡像体の％EEもモニタすることが望ましい場合がある。
【０００３】
キラル化学物質の化合物、特に医薬剤の生成時、該化合物の特定の鏡像体を多く、他の鏡像体を少なく生成することが望ましい場合がある。そのような状況では、所望の生成物が最大に生成されるように、化学反応をモニタすることが有益である。実際に、この最大を達成するためには、反応条件と変数、例えば反応室の圧力、温度、触媒及び化学物質濃度を注意深く管理することが要求される。如何なる１つの条件の変動或いは変化によっても、所望の生成物が少なくなり得よう。
【０００４】
化合物を量産しようとする場合、最適な条件を決定するのに多大な努力が要る。よって、生成が起こるべき条件を考える際、％EEを知ることが有益である。ここに記述する方法により、％EEのリアルタイムなモニタリングが可能となり、条件の調節を、調節の結果を観察しながら行うことができる。このため、％EEモニタリングは、生成時に、適切な生成物が生成されていること、かつ該生成物が最大となっていることを確認するために使用できることを認識するであろう。仮に望ましくない結果が観察されても、最適な結果を達成するように反応条件を変更できる。従来技術のモニタリング方法は、％EEのリアルタイムなモニタリングを可能とするには不十分であった。
【０００５】
典型的には、円偏光二色性（CD）測定に使用される分光計には、可視・紫外（Vis-UV）領域用タイプと、中赤外（MIR）領域用フーリエ変換振動円二色性（FT-VCD）分光計と呼ばれるタイプの２つのタイプがある。また、OR計も、Vis-UV領域の固定単一波長点用に市販されている。
【０００６】
スペクトルのVis-UV領域（１４,０００〜５０,０００ｃｍ−１）用CD分光計は、所望のスペクトルを生成するのに全ての波長を通して目的のスペクトルを逐次走査することが必要な分散型機器に基づいている。しかしながら、目的の全ての分子が上で定義したようなVis-UV領域で電子遷移を有するとは限らない。加えて、時間依存の研究はスペクトル走査に必要な時間が有限であるため難しく、分散型技術はリアルタイムな反応モニタリングには適さない。
【０００７】
反応過程をモニタする別の方法はキラルクロマトグラフィーである。これは、時間とカラム及び溶離液を含むシステムの長期的メンテナンス費を要する化合物の２つの鏡像体の物理的分離に関わる。加えて、キラルクロマトグラフィーを使用してリアルタイムに反応をモニタすることは可能ではない。
【０００８】
スペクトルのMIR領域（８００〜４,０００ｃｍ−１）用CD分光計は、全ての波長を同時に測定するフーリエ変換（FT）分光計に普通基づいている。赤外円二色性分光計は、分子の化学結合の振動遷移のスペクトルを測定する。振動円二色性（VCD）スペクトルと呼ばれるこれらのスペクトルは、分子の構造と立体構造に関して容易に解釈される多数の遷移を所有する。FT‐VCD分光計で行う化学反応速度測定は、一速度実験時に全スペクトルにわたり同時に行うことができ、上で定義したVis-UV領域用CD分光計のような分散型走査分光計よりも明らかな利点を提供する。よってFT‐VCDはリアルタイムな反応モニタリングに適する。
【０００９】
スペクトルの近赤外（NIR）領域は、MIR領域とVis-UV領域との間にあって４,０００ｃｍ−１と１４,０００ｃｍ−１との間の振動数にわたる。NIR領域は、基本スペクトルが振動遷移に基づいており従って多数の利用可能な遷移を有するばかりでなく分子の構造と立体構造に対してMIR領域と同じ感度を有するため魅力的である。
【００１０】
従来技術では、化学反応時にキラル種の％EEをモニタするMIR領域又はNIR領域で利用可能なFT‐VCD方法がない。更に、従来技術は、FT‐VCD測定が、存在する全てのキラル分子種に対して同時に反応をモニタするようにフローセル或いは任意の他の方法を使用してリアルタイムで実行され得ることを示唆しない。
【００１１】
分散型走査CD分光計の技術はVis-UVで利用可能である。しかしながら、それは単に一度に１つの選択波長で使用できるだけであり、よって存在分子について構造の情報が欠如する。加えて、Vis-UV領域で例えばOR又はCDにより２個以上のキラル分子に関わる反応の進行をモニタするのに単一波長のみが利用可能である場合、該波長でこれらのキラル分子のOR又はCDの重なりがあるならば、存在する任意のキラル分子の％EEを同時に追従するのは可能ではない。
【発明の開示】
【００１２】
FT‐VCD機器を使用して赤外吸収（FT-IR)スペクトルとVCDスペクトルとを同時に得ることができることにより、多数の種の％EEを同時に決定できる。時間の関数としての付随するFT-IRスペクトルにより、存在する全ての化学物質種の濃度が同時に決定される。この情報を化学反応のFT‐VCD測定値と組み合わせると、各種の見掛けの％EEを通常のFT-IRスペクトルから得られたその濃度で割ることにより、存在する全てのキラル種の％EEを得ることができる。
【００１３】
ここで述べる方法は、反応混合物を分析計のビーム中にもたらすフローセル或いは該反応混合物のいくらかをフローセルへ移動させることを必要とする或いは必要としない反応容器の付近へ赤外線光を直接もたらす光ファイバーのいずれかを使用する反応種のリアルタイムな分析を含む。FT-IR吸収スペクトルから得られる各存在種の濃度による各存在種のVCDスペクトルに対する寄与を規格化することによって、全てのキラル種の％EEを利用可能な振動FT-IR吸収スペクトルとFT-VCDスペクトルとで同時にモニタできる。
【００１４】
VCDを使用する%EE決定の初期の文献は、分散型走査VCD分光計或いはFT-VCD分光計を使用した測定に基づいていた。殆どの従来測定は、最初に純粋な鏡像体のVCDスペクトルを記録してから化学反応或いは%EEの変化した試料のVCDを測定することに基づいた振動数帯域に対して、フローセルを使用することがなく、静的であった。単一種或いは反応生成物の濃度を決定するのにIRスペクトルのみを使用した一方、キラル試料分子の鏡像体の%EEを決定するのにVCD強度の大きさおよび符号を使用できた。各測定は非常に多くの作成分析時間を要した。分散型分光計のVCDスペクトルを測定するのにかかる長い走査時間のために、1つの比較的狭いスペクトル領域に対してさえも、反応過程の時間において反応過程を追従する機会がなかった。%EEのFT-VCD測定では、静止セルの使用は、リアルタイムに変化をモニタする可能性を妨げた。本発明は、フローセルの使用又は光ファイバーサンプリングを介してキラルの種の連続的に変化する化学反応をアットラインとオンラインの両方でリアルタイムにモニタリングできる。
【００１５】
%EEを決定するためのOR及びVCDの相対的メリットの最近の比較は、ORが多くの場合VCDより正確だったことを示す。しかしながら、ORが非常に小さい場合或いは1つ以上のキラル種が混合物として存在する場合の何れかの場合、VCD測定から決定した%EEは合理的な精度についての明確な利点を提供する。いずれの場合でも、ORは単一波長キラルモニタリングに制限されており、任意のキラル種の%EEを、２個以上のそのような種が存在するなら、%EEの変化とともに、追従できない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ＶＣＤの最も単純な応用の１つは、特定のキラル分子の鏡像異性体の混合物からなるサンプルの鏡像体過剰率（ＥＥ）を決定することである。サンプルのパーセントＥＥ（％ＥＥ）は、両方の鏡像異性体の量（濃度）の合計に対する、１つの鏡像異性体の量の、他の鏡像異性体の量を超える過剰量として定義される。鏡像異性体Ａの鏡像異性体Ｂに対する％ＥＥは、以下の等式で表される。
１．％ＥＥ（Ａ）＝（ＮＡ−ＮＢ）１００％／（ＮＡ＋ＮＢ）
上記式中、ＮＡは鏡像異性体Ａのモル数、ＮＢは鏡像異性体Ｂの対応量を示す。従って、鏡像異性体Ａの光学的に純粋なサンプルの％ＥＥは１００％となり、ラセミ混合物（５０％のＡ及び５０％のＢ）の値は０％となる。鏡像異性体Ｂの光学的に純粋なサンプルの値は−１００％となる。
【００１７】
ＶＣＤ分光法においては、結果的に、スペクトルに同時に測定される多数のスペクトル・バンドが得られる。これらのバンドは、振動光学的活性強度の測定に役立つだけではなく、測定されるキラル分子の構造的特異性の測定も可能であり、サンプル中における１を超えるキラル種の％ＥＥを同時に決定することさえ可能である。
【００１８】
鏡像異性体ＡのＶＣＤスペクトルの大きさ、又は光学活性の他の形の大きさは、鏡像異性体Ａの％ＥＥに直接的かつ一次的に関係している。特に、ＶＣＤは１００％ＥＥのサンプルに対して最大値を有し、ラセミ混合体に対する全体のスペクトルに対してゼロであり、また、−１００％ＥＥのサンプル（純粋な鏡像異性体Ｂのサンプル）に対して負数の最大値を有している。しかしながら、ＶＣＤの大きさは鏡像異性体の濃度の変化に基づいて変化することもできる。
【００１９】
溶液の％ＥＥを分析する方法には、光学活性種を包含する反応を提供すること、及びその中で反応が行われるチャンバーへのリアル・タイムのアクセスが可能な装置を提供することが含まれる。このようなアクセス手段としては、反応チャンバー（反応室）から器具類までのセル流路（フローセル）又は光ファイバー経路を挙げることができる。このような方法を実施するために用いられる器具類は、反応チャンバー内の材料のＶＣＤスペクトル及びＩＲスペクトルを発生させることができる。
【００２０】
ＶＣＤ及びＩＲの分光光度の測定後、ＶＣＤスペクトル及びＩＲスペクトルは、利用可能な統計的プログラム技術を用いて、存在する各光学活性種（キラル種）から各寄与分に分解される。混合体中に存在する各光学活性種のＩＲ寄与分は、存在する各光学活性種の濃度に比例する係数として表される。ＶＣＤ寄与分は、存在する各キラル種の濃度と％ＥＥとの積に比例する係数として表される。存在する各キラル種に対するＩＲ係数によってＶＣＤ係数を割り算すると、存在する各キラル種の濃度から独立した各キラル種の％ＥＥを表す新しいＶＣＤ係数が得られる。これで、存在する各鏡像異性体の反応チャンバーにおける％ＥＥの分析が完了する。当業者であれば、複合混合体における各キラル種に対するＩＲ及びＶＣＤ係数が、利用可能な統計的なプログラムを用いることによって、既知の各純粋なキラル種のＩＲ及びＶＣＤスペクトルのスペクトルから決定できることがわかる。ここで、ＶＣＤ係数は、断片的な（フラクショナルな）ＥＥによる掛け算によって真の濃度係数に関係することになる見かけの係数である。
【００２１】
ＦＴ−ＶＣＤ分光計の光学的ブロック図が図１に示される。光源（ＬＳ）２は、典型的に、ＭＩＲ領域においては、所与の温度に加熱される特別なセラミック材料であり、ＮＩＲ領域においては、タングステン・ハロゲン・ランプである。波長選択手段（Ｇ）４は、ＦＴ光学干渉計における全波長をフーリエ周波数で同定するために用いられる。直線偏光子（Ｐ）６は、例えば、垂直偏光のような単一偏光状態を形成するために必要とされる。偏光モジュレータ（ＰＭ）８は、偏光を左円偏光と右円偏光との間で切り替える。サンプルは、サンプル位置（Ｓ）１０に配置される。光は、上記光学要素を通過した後、検知器（Ｄ）１２で検知される。ＶＣＤに対する信号は、分離され、ロックイン増幅器（ＬＩＡ）１６によって処理され、その出力信号（ＣＤ）１８は、ＶＣＤスペクトル（ΔＡ）２４を生成するコンピュータ（ＤＩＶ）２２による割り算により、通常の赤外線伝送信号（ＴＲ）２０に対して比率化される。
【００２２】
基本的なＶＣＤ分光計に関する上述の説明は先行技術においてよく知られており、より精巧で複雑なＶＣＤ分光計もまた知られている。実験方法は、BioTools, Inc., Wauconda, IL, USAから入手可能な二円偏光モジュレーテッドＶＣＤ分光計で実証される。この分光計は、ＩＲ及びＶＣＤの両方のスペクトルを出力することができる。ＩＲ及びＶＣＤの両方のスペクトルは、室温で、８００−２０００ｃｍ−１のスペクトル範囲における４ｃｍ−１の解像度で収集される。０．１ｍｍの光路及びフッ化バリウムの窓（International Crystal Laboratories, Garfield, NJ, USA）を有するセル流路は、サンプル位置１０で用いられる。反応流体は、ＶＣＤ及びＩＲ分光光度測定用のセル流路に配管を通してポンプで注入される。
【００２３】
実験は、１つの鏡像異性体の既知の濃度が、反対の鏡像異性体の既知の濃度で修正されることで行われる。従って、溶液中の両方の鏡像異性体の濃度は、一回で知られることになる。このことは、実験プロセスに対するキャリブレーション曲線をシュミレートし、反応それ自身をシュミレートする。ＶＣＤ分光計は、２４個の時間ブロックの１０分測定を連続して行うように設定される。この１０分ブロックのうち、１分はＩＲ測定に用いられ、９分はＶＣＤ測定に用いられる。当業者であれば、有効なスペクトルを得るために要する時間は分光計及び測定されるサンプルの組成に依存して変化するので、このようなタイミングが望ましい結果を得るために必須ではないことがわかる。
【００２４】
このような実験の結果は、図２及び図３に示される。当初溶液は、Aldrich Chemical Companyから入手され、さらなる精製することなく用いられた、四塩化炭素（ＣＣｌ４）中における８ミリリットルの３．１４Ｍ（１Ｒ）−（＋）−α−ピネンであった。各偶数番号の時間ブロックの初めに、以下の体積の３．１４Ｍ（１Ｓ）−（−）−α−ピネン溶液（０．５、０．５、０．５、０．５、０．５、０．５、１．０、１．０、１．０、１．０、１．０ミリリットル）が、８ミリリットルの当初溶液に注入された。奇数番号の時間ブロックからの結果が分析され、図２に表されている。化合物（ピネン）の濃度が変化しないので、ＩＲスペクトルは変化しない。その追加（注入）に対応した％ＥＥは、（追加なし）１００％４０、８８．２％４２、７７．８％４４、６８．４％４６、６０％４８、５２．４％５０、４５．５％５２、３３．３％５４、２３．１％５６，１４．３％５８、６．７％６０、及び０％６２である。ＶＣＤ測定値は、純粋な（１Ｒ）−（＋）−α−ピネンからピネンのラセミ混合物まで変化する。ラセミ混合物６２のスペクトルは、実質的に器具システムのバックグラウンドである。従って、反応過程の間の時間内のいくつかのポイントにおけるＶＣＤスペクトルの測定値から、時間内のそのポイントにおける溶液の％ＥＥを決定することができるが、これは、ただピネンの濃度が変化しなかったからにすぎない。この実験は、純粋な鏡像異性体溶液がラセミ混合物に変化する反応を再現している。このタイプの実験は従来技術で知られている。
【００２５】
単一の波長または個々のスキャンされたピークにおいて単にモニターする従来方法に対して、％ＥＥの測定を改善する試みにおいて、統計学的分析のためにＦＴ−ＶＣＤスペクトル全体における全てのポイントを同時に考慮する部分最小２乗法（ＰＬＳ）として知られる統計学的方法が用いられた。このＰＬＳ分析は、Ｇｒａｍｓ／３２ＡＩ（６．００）（米国NH州、SalemのGalactic Industries社）中のＰＬＳplus/ＩＱモジュール・ソフトウェアを使用して実施された。ＰＬＳ分析の利点の１つは、それが「全スペクトル」分析を実施できるということである。個々のピークを選択せずに、ある大きなスペクトル領域が使用でき、かつ加工前のスペクトルが溶媒−減算およびベースライン補正無しで使用できる。データのＰＬＳ分析において、高濃度の鏡像異性体を含むスペクトルは、低濃度のスペクトルよりも重く秤量される。従って、ＰＬＳ法はＶＣＤ定量分析用の優れたツールであると考えられる。この実験では、９００ｃｍ−１と１３５０ｃｍ−１間のＶＣＤスペクトルが分析された。図３は、本実験のＰＬＳ分析の結果を示す。横軸は既知の添加からの実測％ＥＥであり、縦軸はＰＬＳ分析を用いた算出％ＥＥである。鏡像異性体の実測濃度とＰＬＳで決定された濃度の相関係数は、０．９９８４（１．００００が完全であるが）である。％ＥＥの標準偏差は１．１５％であり、これは当該方法が１％近くまで精確であることを示している。従って、ＶＣＤおよびＰＬＳ分析の組合せは、％ＥＥの精確な分析をもたらすことができる。
【００２６】
もし我々がこの時点で式１に戻って参照する場合、我々は、％ＥＥを決定する計算の分母が溶液中に存在する化合物の濃度であることを理解できる。当該式中で（ＮＡ＋ＮＢ）によって表されるこの濃度は、ＩＲスペクトル単独から決定され得る。なぜなら、ＩＲスペクトルは化合物の濃度に直接関連するからである。もし濃度に何ら変化が無ければ、先の具体例に示されたように、％ＥＥはＶＣＤスペクトル単独の分析から決定できる。これら２つの構成要素は独立して決定され得ることが重要である。なぜなら、ある化合物が化学的に反応して別の化合物を形成する所の複雑な反応においては、化合物の濃度と％ＥＥの両方が変化する可能性があり、その場合ＶＣＤスペクトル単独では％ＥＥを決定するのに十分ではないからである。図４において、ＩＲおよびＶＣＤスペクトルのプロットがＣＣｌ４中の（＋）−ショウノウおよび（＋）−ボルネオールの１．０Ｍ溶液について表されている。図５において、これら２つの種の濃度もまた変化する場合の２つの種の混合物についての％ＥＥの決定を説明するプロットが示されている。ここで、最初のプロット（上の左側）においては、ＩＲ単独が濃度をモニターするように使用されている。第２のプロット（上の右側）は複合ＶＣＤの分析から得られるショウノウおよびボルネオールの見掛け濃度を示しているが、これらの見掛け値は％ＥＥ値により減じられており、％ＥＥ値もまたこれら２つの種について変化している。ＶＣＤスペクトルがＩＲから得られる濃度によって正規化される場合、溶液中の２つの分子の％ＥＥにおける変化は、第３のプロット（下の中心側）に示されるように決定される。図６、７および８は、図５における３つのプロットを構成するのに使用される数値データの表を示す。この実験の増加した複雑性にかかわらず、ＰＬＳ法によって分析する場合に与えられる両化合物の％ＥＥについて１．５％以下の標準偏差を達成することができた。従って、本方法は、生体分子反応の反応速度をモニターするのに必須の精度を有する。
【００２７】
本明細書において記載された本発明は、あるＰＬＳ分析システムと共にＦＴ−ＩＲとＦＴ−ＶＣＤ分光分析の組合せを用いることによって複数のキラルな種の濃度および％ＥＥを同時にモニターすることを可能にする。絶対％ＥＥ値の測定には、大きなＳＮ比を有する当該種のＶＣＤスペクトルを得るために、各化合物の純粋あるいはほぼ純粋な鏡像異性体を伴うキャリブレーション（較正）を行わなければならない。これらの予備的較正があれば、反応速度は、ＦＴ−ＩＲとＦＴ−ＶＣＤスペクトルの同時の時間依存性測定によって精確に追跡できる。相対％ＥＥの測定には、事前の構成が不要であり、反応はリアルタイムでモニターできる。
【００２８】
本明細書で実施された実験はあるＦＴ−ＶＣＤ装置内のフローセル（flow cell）システムを使用したが、光ファイバ・サンプリングシステムを使用することができる。従来技術において、光ファイバは、ある容器内の化学反応についてのＦＴ−ＭＩＲおよびＦＴ−ＮＩＲ吸収情報を収集するのに適合されている。ファイバを通じての円偏光の制御と関連する問題の故に、従来技術を％ＥＥのモニタリングに拡大適用する事は自明ではない。これらの問題は２つの基本的な方法で克服できる。１つの方法は、ビームの直線偏光６および円偏光変調８より前に、スペクトロメータ４からの赤外光を反応容器に供給するようにファイバを使用し、これを、放射光をフローセル領域および通常の方法におけるサンプリングへもたらす唯一の手段とすることである。このような光ファイバシステムは、試料に関するデータをアットライン又はオンラインで収集することが必要とされ、かつ試料をスペクトロメータの試料室に運ぶ必要が無い場所に光を配置することを可能にする。上述したＦＴ−ＩＲ／ＦＴ−ＶＣＤ法と共に想定され得る第２の方法は、偏光変調８の後方に光ファイバを配置し光ファイバが反応容器内に円偏光変調光を直接供給し生のＣＤスペクトルを収集することを可能にすることと、光ファイバによって光を検出器１２へ戻し、試料フローセル１０を不要とすることである。どちら場合でも、光ファイバは、化学反応に関与する全てのキラルな種の組成および％ＥＥのリアルタイム測定を実施する中心的な方法において使用される。
【００２９】
当該好ましい実施形態の詳細な記述は、具体例としてのみ意図されており、本明細書に記載された本発明の範囲を意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、ＦＴ−ＶＣＤ分光計のブロック図である。
【図２】図２は、３．１４Ｍ（１Ｒ）−（＋）−α−ピネン及び３．１４Ｍ（１Ｓ）−（−）−α−ピネンの、％ＥＥに対するＶＣＤスペクトル曲線である。
【図３ａ】図３ａは、α−ピネンの、実際の％ＥＥに対する予測された％ＥＥの関係を示すグラフである。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａのグラフを作成するのに用いられる実験結果を数値で示す表である。
【図４】図４は、四塩化炭素（ＣＣｌ４）中における１．０Ｍ溶液としての（＋）−ショウノウ（樟脳）及び（＋）−ボルネオールの、ＩＲスペクトル曲線及びＶＣＤスペクトル曲線である。
【図５ａ】図５ａは、ショウノウ及びボルネオールの、実際の濃度に対する予測された濃度の関係（これらの濃度をモニターするためＩＲスペクトルを用いている）を示すグラフである。
【図５ｂ】図５ｂは、ショウノウ及びボルネオールの、実際の濃度に対する予測された濃度の関係（これらの濃度をモニターするためＶＣＤスペクトルを用いている）を示すグラフである。
【図５ｃ】図５ｃは、ショウノウ及びボルネオールの、実際の％ＥＥに対する予測された％ＥＥの関係（ＩＲスペクトルによって正常化されたＶＣＤスペクトルを用いている）を示すグラフである。
【図６】図６は、図５ａのグラフを作成するのに用いられるデータを示す表である。
【図７】図７は、図５ｂのグラフを作成するのに用いられるデータを示す表である。
【図８】図８は、図５ｃのグラフを作成するのに用いられるデータを示す表である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある化学反応に関与する複数のキラルな分子の鏡像体過剰率をモニターする方法であって、
ある化学溶液中で化学反応が生じている際に当該化学溶液の中間赤外線領域における複数のフーリエ変換振動円偏光二色性スペクトルおよびフーリエ変換吸収スペクトルを取得する手段と、
前記複数のフーリエ変換振動円偏光二色性および吸収スペクトルをスペクトル収集の時間の関数として順序付ける手段と、
前記フーリエ変換振動円偏光二色性および吸収スペクトルを分析して時間の関数として各キラルな分子の濃度および鏡像体過剰率を同時に決定する手段を備えるモニター方法。
【請求項２】
ある化学反応に関与する複数のキラルな分子の鏡像体過剰率をモニターする方法であって、
ある化学溶液中で化学反応が生じている際に当該化学溶液の近赤外線領域における複数のフーリエ変換振動円偏光二色性スペクトルおよびフーリエ変換吸収スペクトルを取得する手段と、
前記複数のフーリエ変換振動円偏光二色性および吸収スペクトルをスペクトル収集の時間の関数として順序付ける手段と、
前記フーリエ変換振動円偏光二色性および吸収スペクトルを分析して時間の関数として各キラルな分子の濃度および鏡像体過剰率を同時に決定する手段を含んで構成されるモニター方法。
【請求項３】
前記化学溶液はフローセルの手段によりモニターされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記化学溶液はフローセルの手段によりモニターされる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記化学溶液は、フローセルを伴う或いは伴わない光ファイバ結合されたアクセサリの手段によりモニターされる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記化学溶液は、フローセルを伴う或いは伴わない光ファイバ結合されたアクセサリの手段によりモニターされる、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
ある溶液中のキラルな分子の鏡像体過剰率を測定する方法であって、
前記溶液のＩＲスペクトルから濃度係数を取得し、
前記溶液のＶＣＤスペクトルの見掛けの濃度係数を取得し、
ＩＲスペクトルからの濃度係数により前記ＶＣＤスペクトルの見掛けの濃度係数を除算して％ＥＥを得る各工程を含む方法。
【請求項８】
ＩＲスペクトルおよび／または係数を取得する前記工程、およびＶＣＤスペクトルを取得する前記工程は同時に行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
反応室中の分子の鏡像体過剰率をモニターする方法であって、
前記分子を含む反応室を準備し、
前記反応室中の分子のＩＲスペクトルとＶＣＤスペクトルの両方を生成するための装置を準備し、
前記装置を使用して前記反応室中の分子のＩＲスペクトルとＶＣＤスペクトルを取得し、
前記ＩＲスペクトルから個々の種の濃度係数を求め、かつ前記ＶＣＤスペクトルから個々の種の見掛けの係数を求め、
前記ＩＲスペクトル中の個々の種の対応する濃度係数により前記ＶＣＤスペクトル中に存在する個々の種の見掛けの濃度係数を除算し、それにより、反応の過程の間に前記反応室中に存在する個々の種の％ＥＥ・ＶＣＤを取得する各工程を含む方法。
【請求項１０】
更に、前記反応室と前記装置の間に光ファイバの経路を準備する工程を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
更に、注目する分子のＩＲスペクトルから濃度係数およびＶＣＤスペクトルの見掛け濃度係数を提供する工程と、前記ＶＣＤおよびＩＲ濃度係数を除算することにより注目する分子の％ＥＥを決定する工程を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
更に、部分最小２乗分析を用いて、既知濃度での分子のＩＲスペクトルおよびＶＣＤスペクトルとの比較により前記ＩＲスペクトルの濃度係数と前記ＶＣＤスペクトルの見掛け濃度係数を決定する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
更に、前記反応室に接続されたフローセルを含み、ＩＲスペクトルおよびＶＣＤスペクトルの両方を生成するための前記装置を前記フローセルに近接して配置する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記反応室の周囲温度は制御可能であり、注目する特別の分子の％ＥＥ情報が前記反応室の温度、圧力または他の条件を制御するように用いられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
ある化学反応に関与する複数のキラルな分子の鏡像体過剰率をモニターする方法であって、
ある化学溶液中で化学反応が生じている際に当該化学溶液の中間赤外線領域における複数のフーリエ変換振動円偏光二色性スペクトルおよびフーリエ変換吸収スペクトルを取得する手段と、
前記複数のフーリエ変換振動円偏光二色性および吸収スペクトルをスペクトル収集の時間の関数として順序付ける手段と、
前記フーリエ変換振動円偏光二色性および吸収スペクトルを分析して時間の関数として各キラルな分子の濃度および鏡像体過剰率を同時に決定する手段を備えるモニター方法。
【請求項２】
ある化学反応に関与する複数のキラルな分子の鏡像体過剰率をモニターする方法であって、
ある化学溶液中で化学反応が生じている際に当該化学溶液の近赤外線領域における複数のフーリエ変換振動円偏光二色性スペクトルおよびフーリエ変換吸収スペクトルを取得する手段と、
前記複数のフーリエ変換振動円偏光二色性および吸収スペクトルをスペクトル収集の時間の関数として順序付ける手段と、
前記フーリエ変換振動円偏光二色性および吸収スペクトルを分析して時間の関数として各キラルな分子の濃度および鏡像体過剰率を同時に決定する手段を含んで構成されるモニター方法。
【請求項３】
前記化学溶液はフローセルの手段によりモニターされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記化学溶液はフローセルの手段によりモニターされる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記化学溶液は、フローセルを伴う或いは伴わない光ファイバ結合されたアクセサリの手段によりモニターされる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記化学溶液は、フローセルを伴う或いは伴わない光ファイバ結合されたアクセサリの手段によりモニターされる、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
ある溶液中のキラルな分子の鏡像体過剰率を測定する方法であって、
前記溶液のＩＲスペクトルから濃度係数を取得し、
前記溶液のＶＣＤスペクトルの見掛けの濃度係数を取得し、
ＩＲスペクトルからの濃度係数により前記ＶＣＤスペクトルの見掛けの濃度係数を除算して％ＥＥを得る各工程を含む方法。
【請求項８】
ＩＲスペクトルおよび／または係数を取得する前記工程、およびＶＣＤスペクトルを取得する前記工程は同時に行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
反応室中の分子の鏡像体過剰率をモニターする方法であって、
前記分子を含む反応室を準備し、
前記反応室中の分子のＩＲスペクトルとＶＣＤスペクトルの両方を生成するための装置を準備し、
前記装置を使用して前記反応室中の分子のＩＲスペクトルとＶＣＤスペクトルを取得し、
前記ＩＲスペクトルから個々の種の濃度係数を求め、かつ前記ＶＣＤスペクトルから個々の種の見掛けの係数を求め、
前記ＩＲスペクトル中の個々の種の対応する濃度係数により前記ＶＣＤスペクトル中に存在する個々の種の見掛けの濃度係数を除算し、それにより、反応の過程の間に前記反応室中に存在する個々の種の％ＥＥ・ＶＣＤを取得する各工程を含む方法。
【請求項１０】
更に、前記反応室と前記装置の間に光ファイバの経路を準備する工程を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
更に、注目する分子のＩＲスペクトルから濃度係数およびＶＣＤスペクトルの見掛け濃度係数を提供する工程と、前記ＶＣＤおよびＩＲ濃度係数を除算することにより注目する分子の％ＥＥを決定する工程を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
更に、部分最小２乗分析を用いて、既知濃度での分子のＩＲスペクトルおよびＶＣＤスペクトルとの比較により前記ＩＲスペクトルの濃度係数と前記ＶＣＤスペクトルの見掛け濃度係数を決定する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
更に、前記反応室に接続されたフローセルを含み、ＩＲスペクトルおよびＶＣＤスペクトルの両方を生成するための前記装置を前記フローセルに近接して配置する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記反応室の周囲温度は制御可能であり、注目する特別の分子の％ＥＥ情報が前記反応室の温度、圧力または他の条件を制御するように用いられる、請求項１３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２００７−５２４８４５（Ｐ２００７−５２４８４５Ａ）
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３５４１２（Ｐ２００６−５３５４１２）
【出願日】平成１６年１０月１３日（２００４．１０．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３４４２７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３８４３９
【国際公開日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（５０６１２８３１８）バイオ トゥールズ インク (1)
【氏名又は名称原語表記】ＢＩＯ ＴＯＯＬＳ，ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１３日（２００４．１０．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３４４２７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３８４３９
【国際公開日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（５０６１２８３１８）バイオ トゥールズ インク (1)
【氏名又は名称原語表記】ＢＩＯ ＴＯＯＬＳ，ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
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