早稻田大學理工學術院的朝日透教授、該校綜合研究機構的中川鐵馬主任研究員、中西卓也上級研究員、該校研究生院先進理工學研究科的松本綾香（研究生）、東京科學大學理學院化學系的關根Aki子助教、名古屋工業大學生命與應用化學類的柴田哲男教授、東京大學研究生院工學系研究科的佐藤宗太特任教授等人組成的研究團隊發表研究成果稱，通過對沙利度胺晶體結構的溫度依賴性進行大範圍測定後，發現對映體晶體與外消旋晶體的晶體結構在溫度依賴性上存在差異。該成果有望廣泛應用於手性藥物的結晶化與品質保障領域。相關研究成果已發表在國際學術期刊《Journal of the American Chemical Society》的3月27日刊上。
圖：研究概要（供圖：早稻田大學）
沙利度胺具有鏡像異構體性質，像右手與左手一樣存在互為鏡像的關係（R體與S體），作為一種即使原子排列相同，但在三維空間上的排列卻截然不同的、存在立體異構物的手性藥物而為人們所熟知。該藥物曾作為鎮痛催眠藥在全球範圍內銷售，但因孕婦服用後胎兒致畸引發重大問題。後續研究證實僅S體具有致畸胎性。目前因其對多發性骨髓瘤、痲瘋病等多種疑難病症的療效而重獲關注。
沙利度胺晶體包括僅由R體或S體構成的「對映體晶體」，以及由等量R體和S體構成的「外消旋晶體」。外消旋晶體存在兩種多晶型（α型和β型），均以二聚體為基本結構，且兩種晶體中分子的排列及分子間距離的相似程度極為罕見。而二者物理化學性質的差異，尤其是溫度變化引起的分子結構與晶體結構的變化此前一直不明確。
因此，此次研究團隊對比了對映體晶體與外消旋晶體隨溫度變化的差異，探究了分子環境的細微差異對熱膨脹的影響。
研究團隊通過溶劑蒸發法分別培育出耐高溫的單晶樣品，在-173至150℃的廣泛溫度範圍內，針對對映體晶體的R體與S體、外消旋晶體的α型與β型進行了X射線結構解析。
結果發現，對映體晶體與外消旋晶體在晶格常數的溫度依賴性、熱膨脹係數的溫度依賴性上存在明顯差異。
研究團隊進一步研究結構後發現，對映體晶體中配對的兩種單量子體結構差異隨溫度升高進一步擴大，而外消旋晶體中R體分子與S體分子的結構變化溫度依賴性相同，維持了對稱。
中川主任研究員表示：「沙利度胺雖是社會知名度極高的重點藥物，但其基礎物性研究仍存不足。尤其值得注意的是，沙利度胺以固態形式銷售和服用，而關於其手性的研究幾乎全部在溶液中進行，除我們的研究外，固體狀態的研究寥寥無幾。我們計劃進一步拓展本研究，避開液體狀態，通過‘直接在固體狀態’評估固態沙利度胺的手性，從物理化學角度闡明此前未知的固體沙利度胺熱性質及固態反應。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Journal of the American Chemical Society
論文：How Temperature Change Affects the Lattice Parameters, Molecular Conformation, and Reaction Cavity in Enantiomeric and Racemic Crystals of Thalidomide
DOI：110.1021/jacs.4c18394
