紫外―赤外二重共鳴分光からのアプローチによるカルバゾールの光化学反応機構の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13740338
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 酒井 誠 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (60298172)
• Keywords: カルバゾール / クラスター / 紫外-赤外二重共鳴分光 / 赤外スペクトル / 理論計算

Research Abstract

カルバゾールは溶液中で紫外光を照射すると種々の反応を起こし、反応の種類は溶媒によって劇的に変化することが知られている。即ち、極性溶媒中ではイオン化が主たる反応経路であるが、無極性溶媒中では水素原子解離反応のみが起き、イオン化は全く観測されない。溶液中で観測されるカルバゾールの特異な光化学反応を理解するにはカルバゾール分子に溶媒がどのように配向し、作用するのかを明らかにすることが必要不可欠であると考えられる。申請者は、溶液の部分系であるカルバゾール溶媒和クラスターに着目し、紫外-赤外二重共鳴分光法を適用した振動構造解析からのアプローチによるカルバゾールの光化学反応機構の解明を試みている。光化学反応機構の理解には、紫外光照射後に生成するS_1状態およびカチオンにおける分子構造を明らかにすることが重要であるが、その解析の基礎情報としてS_0状態の構造決定が、必要不可欠である。申請者はカルバゾール・(水)_nクラスターにおいてはn=0-3において紫外-赤外二重共鳴分光による赤外スペクトル測定と理論計算との比較からクラスター内の分子配向の詳細な構造決定を行い、本年度学術論文(J. Phys. Chem. A,105(38),8651-8657(2001))として発表した。さらに、光化学反応において直接的な役割を担うと考えられる電子励起分子の振動構造解析の足がかりとして、カルバゾール・(水)_1クラスターのみではあるが、S_1状態およびカチオン状態の赤外吸収スペクトルの測定にも成功した。実験結果については、国内学会(分子構造総合討論会,札幌)および国際会議(The 10th International Conference on Time-resolved Vibrational Spectroscopy, Okazaki) において報告した。

Research Products

• [Publications] M.Sakai, K.Daigoku, S.Ishiuchi M.Saeki, K.Hashimoto, M.Fujii: ""Structures of carbazole-(H_2O)_n(n=1-3) clusters studied by IR dip spectroscopy and a quantum chemical calculation""Journal of Physical Chemistry A. 153(38). 8651-8657 (2001)