2017 Fiscal Year Research-status Report
パーフルオロアルキル化合物の物性の徹底理解に向けた異種分子との相互作用機構の解明
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17K14502
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
下赤 卓史 京都大学, 化学研究所, 助教 (40609921)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | フッ素化学 / パーフルオロアルキル鎖 / ラマン分光イメージング法 / ねじれ構造 / アトロプ異性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，パーフルオロアルキル（Rf）化合物が示す，酸素分子や二酸化炭素分子の高い溶解性の起源解明を最終目的とし，ラマン分光イメージング法を用いたガス分子の吸着状態の解析と，吸着によるRf鎖の集合構造変化の解析を目指している．本年度はまず，ガス分子吸着前の集合状態を把握すべく，いくつかのRf化合物についてバルク状態の測定を行った．その結果，ラマン分光イメージング法によりRf鎖のねじれ構造に関する重要な知見を得られることを明らかにした．
Rf鎖の集合構造は，CF結合間に生じた“大きな双極子由来の相互作用”と，鎖内で隣接するCF2間の立体反発に起因する“ねじれ構造”という2つの因子により形成する．Rf鎖は低いポテンシャル障壁で隔たれた，右・左巻き2つのねじれ構造をとることができるアトロプ異性体で，同じねじれ構造どうしでしか二次元集合を形成できないことが予想される．すなわち，Rf化合物を自己集合させた試料には，右および左巻きどうしが集合したドメインが存在すると予想される．そこで，光学活性なRf鎖が集合したドメインを識別すべく，ラマン分光イメージング法によるラマン光学活性（ROA；Raman Optical Activity）解析を行った．
Rf化合物の解析を行う前に，不斉炭素を有するアラニンの2つの光学異性体（L体およびD体）の粉末の測定を行い，固体試料でもラマン分光イメージング装置によりROA解析ができることを確認した．その後，自己凝集能が高いことがわかっているRf化合物のROA解析を行い，予想通り右・左巻きのRf鎖どうしが集合していることを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本課題のメインのテーマである，Rf化合物へのガス分子の吸着には至らなかった．しかし，Rf化合物のバルク試料の解析により，Rf鎖のねじれ構造に関する新たな解析手法を構築した．この手法は，今後のガス吸着実験における基盤となると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に得た知見を活かし，今後Rf化合物へのガス吸着実験へと移行する．ラマン分光イメージング装置の内部に，吸着させるガスを導入する機構を作製し，Rf化合物への吸着を見る予定であるが，吸着量が少なくスペクトル変化が小さい可能性もある．そういった場合，必要に応じて多変量解析のひとつである主成分分析を用いる．これにより微小なスペクトル変化を引き出すことが期待できる．
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| Causes of Carryover |
研究実績概要にも記したように，本来予定していた解析の下準備の段階で，興味深い分光分析手法を見出し，初年度はその手法の確立に注力した．この基盤をもとに今後計画通りに研究が進む予定である
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