2011 Fiscal Year Annual Research Report
分子内協同試薬による高度イオン液体抽出系の構築と金属イオン発光センシングへの展開
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22760585
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
下条 晃司郎 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究員 (50414587)
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| Keywords | イオン液体 / 溶媒抽出法 / 有害金属イオン / 発光 / センシング / 超分子化学 |
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| Research Abstract |
溶媒抽出法において、イオン液体を抽出媒体に用いた場合、従来の一般有機溶媒を用いた系では見られない特殊な抽出挙動が起きることがある。これは、対象となる金属イオンの電荷をニオンで中和しなくても抽出が可能であったり、抽出金属錯体の構造変化に起因する。本研究では、このイオン液体の特殊な溶媒特性を利用し、有害金属イオンの抽出と検出を同時に行うシステムを開発する。具体的には協同効果を示す2つ配位子と発色団を1つの分子内に組み込んだ新規抽出剤を開発し、イオン液体抽出系ならではの擬似的な分子内協同効果を発現させることで、有害金属イオンの高度抽出システムを構築する。さらに、イオン液体に抽出された金属錯体の発光特性を利用することで、有害金属イオンを発光により検出可能な有害金属イオン応答型抽出クロミックセンサーの開発に挑戦する。
1年目は2分子の8-キノリノール誘導体をジアザクラウンエーテルに結合した新規抽出剤を合成し、有害金属イオンであるカドミウムイオン(Cd^<2+>)の抽出を行った。その結果、イオン液体を用いた系では8-キノリノール誘導体とジアザクラウンエーテルが分子内で協同的に作用し、Cd^<2+>に対して極めて高い抽出能力を示すことが明らかとなった。また、このような分子内協同効果は一般有機溶媒系では観測されず、イオン液体特有の現象であることを見出した。
2年目はイオン液体および有機溶媒における抽出挙動を解析することで、それぞれの抽出メカニズムが異なることを明らかにし、抽出平衡式を導き出した。また、抽出されたCd^<2+>錯体の発光スペクトルを測定したところ、Cd^<2+>と抽出錯体を形成することで新たな吸光(励起)ピークが現れ、発光挙動が変化することが明らかとなった。この結果、Cd^<2+>の有無を発光により検出することに成功し、Cd^<2+>の濃度と発光強度に比例関係があることから、定量的な測定にも応用できることを示した。
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