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LCST型の相転移を示すイオン液体/水混合系の相転移メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 14J08496
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

税田 祥平  東京農工大学, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsイオン液体 / Zwitterion / 下限臨界溶解温度 / 上限臨界溶解温度
Outline of Annual Research Achievements

イオン液体は、低融点、難揮発性、難燃性などの性質を有しているため、環境負荷の低い溶媒として認知されている。申請者はこれまでに構成イオン種の疎水性が適切な領域になるように設計したある種のイオン液体が、水と低温では相溶し、高温では相分離する下限臨界溶解温度(LCST)を示すことを報告した。
申請者はこの挙動をより詳細に検討するために、イオン液体のカチオンとアニオンを共有結合で結んだZwitterion(ZI)の研究に着手した。比較短いアルキル鎖を有する構造N,N,N-tripentyl -3-sulfonyl-1-propaneammonium (N555C3S)は親水性で水と任意の割合で相溶した。一方、N,N,N-trihexyl -3-sulfonyl-1-propaneammonium (N666C3S)は疎水性で水と常に相分離した。そこで、これらのZIの中間の疎水性になるように設計したN,N-dihexyl-n-monopentyl-3-sulfonyl-1-propaneammonium (N665C3S)を新規に合成し、水との相挙動を検討したところ、LCST型の相転移を示した。相転移温度は水のモル数に依存し、N665C3Sに対して40分子の水を添加するとその混合系の相転移温度は10oCであった。
次に疎水性と親水性のZIを混合し、相転移温度の制御を試みた。N555C3SとN666C3Sを等モルになるように混合した場合はLCST型の相転移は観測されなかったが、N555C3Sが過剰な混合系は水とLCST型の相転移を示した。さらに、これらの混合系は冷却しても相分離し、LCST型の相転移だけでなく上限臨界溶解温度(UCST)型の相転移も示すことを新たに見出した。二つの相転移温度はZIも混合比に依存し、親水性のN555C3Sのモル比が大きくと両方の相転移温度は高くなった。一方、水のモル数を大きくするとLCSTは低くなり、なる程LCSTイオン液体/水混合系と同様に疎水性の組成比が大きくなる程、Tcは低下した。さらに、冷却でも相分離し、UCST型の相転移も示すことを新たに見出した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Thermoresponsive polyelectrolytes derived from ionic liquids2015

    • Author(s)
      Yuki Kohno, Shohei Saita, Yongjun Men, Jiayin Yuane and Hiroyuki Ohno
    • Journal Title

      Polymer chemistry

      Volume: 6 Issue: 12 Pages: 2163-2178

    • DOI

      10.1039/c4py01665c

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Density fluctuations in Aqueous Solution of Ionic Liquid with Lower Critical Solution Temperature: Mixture of Tetrabutylphosphonium Trifluoroacetate and Water2015

    • Author(s)
      Ayako Nitta, Takeshi Morita, Shohei Saita, Yuki Kohno, Hiroyuki Ohno, Keiko Nishikaw
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters

      Volume: not determined

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ammonium based zwitterions showing both LCST- and UCST-type phase transitions after mixing with water in a very narrow temperature range2014

    • Author(s)
      Shohei Saita, Yuki Mieno, Yuki Kohno, and Hiroyuki Ohno
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 50 Issue: 97 Pages: 15450-15452

    • DOI

      10.1039/c4cc06210h

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Design of zwitterion/water biphasic system showing temperature- driven phase change as potential reaction matrix for biorefinery2015

    • Author(s)
      Shohei Saita, Yuki Mieno, Hiroyuki Ohno
    • Organizer
      2nd International Workshop of Cyanofactory
    • Place of Presentation
      Tokyo University of Agriculture and Technology, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2015-03-05 – 2015-03-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Required factor for Zwitterion-type ionic liquids to show temperature driven phase transition after mixing with water,2014

    • Author(s)
      Shohei Saita, Hiroyuki Ohno
    • Organizer
      FILL symposium
    • Place of Presentation
      Tokyo University of Agriculture and Technology, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2014-10-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Design and control of ionic liquid/water mixtures showing LCST-type phase transition2014

    • Author(s)
      Shohei Saita, Hiroyuki Ohno
    • Organizer
      2nd International Conference on Ionic Liquids in Separation and Purification Technology
    • Place of Presentation
      The Westin Harbour Castle, Toronto, Canada
    • Year and Date
      2014-06-29 – 2014-07-02
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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