宇宙における芳香族化合物の成因の解明

Research Project

Project/Area Number	03640403
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	物理化学一般
Research Institution	Shizuoka University
Principal Investigator	相原惇一静岡大学, 理学部, 教授 (40001838)
Project Period (FY)	1991
Project Status	Completed (Fiscal Year 1991)
Budget Amount *help	¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000) Fiscal Year 1991: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywords	星間分子 / 芳香族炭化水素 / 芳香族性 / トポロジ-的共鳴エネルギ- / 光分解反応 / PM3分子軌道法
Research Abstract	1.これまでに星間空間で見つかった3種類の環状分子(C_3H_2、C_3H、C_2Si)は、いずれも2π電子系である。地球の自然界で反芳香族環状共役系が存在しないことから、星間空間でも反芳香族的な分子が見つかる可能性は非常に小さい。星間化学の基本分子であるH_3^+も環行2電子系で、芳香族分子と見なすことができる。このように、宇宙の環状分子はすべて正のトポロジ-的共鳴エネルギ-(TRE)を持つと考えられる。1990年にH.F.Schaeferらは新たな環状分子シクロペンタジエニリデン(C_5H_4)を星間分子の候補として提案したが、この分子は環状5π電子系で負のTREをもつ。したがって、この分子が宇宙に存在する可能性は極めて小さい。シクロペンタジエニリデンが反芳香族分子であることは、その2量体であるフルバレンが典型的な反芳香族化合物であることから、グラフ理論的に証明できる。 2.強い紫外線に照射された星雲では、大きくてコンパクトなベンゼン系縮合多環芳香族炭化水素(PAH)が放っていると思われる赤外線が観測される。これと関連して、大きなPAHであるヘキサベンゾコロネン、ケクレン、サ-カムアントラセンは高エネルギ-(70eV)の電子衝撃に対して極めて安定である。その理由として、これらの分子が基底状態でのみならず、励起状態や、1価、2価、3価の陽イオンの状態でも、大きなTREを持つことが上げられる。また、これらの分子が多数の振動モ-ドをもつことも、星雲における分子の安定性に大きく寄与していると考えられる。 3.大きくてコンパクトなPAHの光分解様式として脱水素が考えられるが、PM3分子軌道法によるコロネンなどの計算結果から、隣合った2個の水素が脱離しやすいことが分かった。