フェニルアラニンの既知の結晶多型の遠赤外スペクトルへ

固体状態の必須アミノ酸フェニルアラニンの構造には、新たな関心があります。2012年から2014年に3つの新しい多型が見つかりました。ここでは、ファンデルワールスの相互作用を組み込んだ密度官能的機能理論のレベルでの第一原理シミュレーションを使用して、これらのフェーズの構造、安定性、およびエネルギー順序を調査します。2つの異なる結晶形態は、振動自由エネルギー補正が考慮された後、構造的に類似しており、非常に近いことがわかります。同様に、赤外線吸収スペクトルが計算され、実験的測定と比較されます。取得された測定値を市販のフーリエ変換赤外線分光計と自家製のエアフォトニクスベースのTHZ時間ドメイン分光計と組み合わせることにより、1〜40 THzの振動周波数領域でこの比較を実行できます。ライン位置と確立されたエネルギーランキングの優れた一致により、フェニルアラニンの最も安定した多形を特定することができます。

There is renewed interest in the structure of the essential amino acid phenylalanine in the solid state. Three new polymorphs were found in the years 2012 to 2014. Here, we investigate the structure, stability, and energetical ordering of these phases using first-principles simulations at the level of density functional theory incorporating van der Waals interactions. Two of the distinct crystal forms are found to be structurally similar and energetically very close after vibrational free energy corrections have been taken into account. Infrared absorption spectra are likewise calculated and compared to experimental measurements. By combining measurements obtained with a commercial Fourier transform infra-red spectrometer and a homemade air-photonics-based THz time domain spectrometer, we could carry out this comparison in the vibrational frequency region from 1 to 40 THz. The excellent agreement of the line positions and the established energy ranking allow us to identify the most stable polymorph of phenylalanine.