早稻田大学理工学术院的朝日透教授、该校综合研究机构的中川铁马主任研究员、中西卓也上级研究员、该校研究生院先进理工学研究科的松本绫香（研究生）、东京科学大学理学院化学系的关根Aki子助教、名古屋工业大学生命与应用化学类的柴田哲男教授、东京大学研究生院工学系研究科的佐藤宗太特任教授等人组成的研究团队发表研究成果称，通过对沙利度胺晶体结构的温度依赖性进行大范围测定后，发现对映体晶体与外消旋晶体的晶体结构在温度依赖性上存在差异。该成果有望广泛应用于手性药物的结晶化与品质保障领域。相关研究成果已发表在国际学术期刊《Journal of the American Chemical Society》的3月27日刊上。
图：研究概要（供图：早稻田大学）
沙利度胺具有镜像异构体性质，像右手与左手一样存在互为镜像的关系（R体与S体），作为一种即使原子排列相同，但在三维空间上的排列却截然不同的、存在立体异构体的手性药物而为人们所熟知。该药物曾作为镇痛催眠药在全球范围内销售，但因孕妇服用后胎儿致畸引发重大问题。后续研究证实仅S体具有致畸性。目前因其对多发性骨髓瘤、麻风病等多种疑难病症的疗效而重获关注。
沙利度胺晶体包括仅由R体或S体构成的“对映体晶体”，以及由等量R体和S体构成的“外消旋晶体”。外消旋晶体存在两种多晶型（α型和β型），均以二聚体为基本结构，且两种晶体中分子的排列及分子间距离的相似程度极为罕见。而二者物理化学性质的差异，尤其是温度变化引起的分子结构与晶体结构的变化此前一直不明确。
因此，此次研究团队对比了对映体晶体与外消旋晶体随温度变化的差异，探究了分子环境的细微差异对热膨胀的影响。
研究团队通过溶剂蒸发法分别培育出耐高温的单晶样品，在-173至150℃的广泛温度范围内，针对对映体晶体的R体与S体、外消旋晶体的α型与β型进行了X射线结构解析。
结果发现，对映体晶体与外消旋晶体在晶格常数的温度依赖性、热膨胀系数的温度依赖性上存在明显差异。
研究团队进一步研究结构后发现，对映体晶体中配对的两种单量子体结构差异随温度升高进一步扩大，而外消旋晶体中R体分子与S体分子的结构变化温度依赖性相同，维持了对称性。
中川主任研究员表示：“沙利度胺虽是社会知名度极高的重点药物，但其基础物性研究仍存不足。尤其值得注意的是，沙利度胺以固态形式销售和服用，而关于其手性的研究几乎全部在溶液中进行，除我们的研究外，固体状态的研究寥寥无几。我们计划进一步拓展本研究，避开液体状态，通过‘直接在固体状态’评估固态沙利度胺的手性，从物理化学角度阐明此前未知的固体沙利度胺热性质及固相反应。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Journal of the American Chemical Society
论文：How Temperature Change Affects the Lattice Parameters, Molecular Conformation, and Reaction Cavity in Enantiomeric and Racemic Crystals of Thalidomide
DOI：110.1021/jacs.4c18394
