2008 Fiscal Year Annual Research Report
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20050009
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
赤井 伸行 Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 助教 (50452008)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渋谷 一彦 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30126320)
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| Keywords | マトリックス単離法 / 赤外分光 / 酸化還元反応 / ヒドロキノン / 量子化学計算 / 生体分子 |
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| Research Abstract |
生体内反応で重要な酸化還元反応の多くは溶液相では観測できるが、孤立相では観測することができない。こうした反応メカニズムの理解のためには分子レベルでの反応機構を解明する必要がある。そこで、本研究ではマトリックス単離赤外分光法を用いて、酸化還元反応系の代表であるヒドロキノン-ベンゾキノンの光酸化反応を研究した。具体的には、ヒドロキノンおよびその水錯体を単離し光反応性の違いを赤外分光法を用いて研究することで、孤立相と溶液相反応の違いの補完と光酸化反応機構の解明を試みた。その結果、ヒドロキノンは単独では光酸化されないで光分解されることがわかった。その一方、ヒドロキノン-水錯体では光照射によるヒドロキノンからの水素脱離反応が進行し、ベンゾキノンが生成することが明らかとなった。マトリックス単離実験に量子化学計算を併用して解析することにより、この光酸化反応はヒドロキノン1分子と水2分子の錯体で進行することが強く示唆された。また、ヒドロキノンが電子受容体として水分子と錯体形成すると、S_1-S_0エネルギーが大きくレッドシフトし、エネルギー的に有利に反応が進行する。すなわち、酸化反応には水素結合による錯体形成の重要性が示される結果となった。また、この実験を行うための試料蒸発システムの開発を行い、これまで気化させることが困難であったイオン液体のマトリックス単離赤外分光スペクトルの測定に成功し、気相におけるイオン対構造を実験的にはじめて決定した。
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