2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study on visible-light induced reaction of ozone-molecule complex
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18K05026
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
赤井 伸行 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (50452008)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | オゾン-分子錯体 / N-オキシド生成 / 赤色光反応 / 三重項ポテンシャル / マトリックス単離分光法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低温貴ガスマトリックス単離法と赤外分光法および可視吸収分光法を用いてオゾンとアミン類や環状硫黄化合物などとの分子錯体の光反応性の実験研究を行った。過去の研究ではオゾン単分子の可視光領域における光吸収強度は極めて弱いが、ジメチルスルフィドと分子錯体を形成すると可視光吸収増強が起こると報告されているが増強機構などは全く分かっていなかった。本研究の結果、硫黄化合物だけではなく非共有電子対を有した窒素化合物と分子錯体を形成した場合にも、可視光領域の吸収強度が増強されることが明らかとなった。
またオゾン-ジメチルスルフィド錯体へ赤色光を照射すると温和な光反応が起こってジメチルスルホキシドが生成する反応と同様に、低温マトリックス中に形成されたオゾンー分子錯体のほとんどは低エネルギーの光照射によって、オゾンから錯体を形成している対分子に酸素原子が移動し、様々なオキシド化合物を選択的に生成することが明らかとなった。特にオゾン-チアゾリジン錯体、オゾン-ピロリジン錯体の光反応ではこれまでに報告のないチアゾリジン-S-オキシド、ピロリジン-N-オキシドの生成が確認された。
この光反応機構はオゾン-トリメチルアミン錯体の反応経路を高度な量子化学計算を用いて解析することで明らかとなった。その結果、分子錯体への光照射によって、オゾン分子から電子三重項基底状態の酸素原子（3P状態）が対分子に移動し、電子三重項オキシドの安定点を経由して電子一重項基底状態オキシドへ緩和する可能性が高いこと提案した。すなわち、このオゾン-分子錯体の光反応を利用することで、有用なオキシド化合物を選択的に生成できることが明らかとなった。
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