液体断熱膨張分子線法による分子会合体の安定性に関する研究

1987 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62540346
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 西 信之 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助教授 (60013538)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 篠原 久典 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (50132725)
• Keywords: 分子クラスター / 水和錯体 / エタノール水溶液 / 溶液内会合 / 分子線

Research Abstract

本年度は, 水溶液中での溶質-溶質, 溶質-溶媒相互作用を調べる目的で, エチルアルコールー水混合系, 及びカルボン酸, アミン分+の希薄水溶液中でのグラスター生成とその安定性を調べた. 水溶液中での水和会合平衡反応の平衡定数に比例する定数として, K1及びK2を定義し, 13種の化合物についてこれを求めた. その結果, ギ酸や酢酸と同じくらい, エチルアルコールやイソプロピルアルコールの水和性が強く, また低温領域で顕著な溶質同志の会合が起こることがわかった. このため, 水とアルコールの比が1:20より小さくなると, アルコール分+の鎖状クラスターが溶液内に多く存在し, 水分+は, 逆にばらばらになり, この鎖のアルキル基のまわりを取り囲んでいることがわかった. この鎖は, 水が更に少なくなると不安定となり, 純粋なアルコール中には存在しない. 観測されたクラスター分布による溶液内の分+の会合状況は, NMRや熱測定, 分光測定等の結果を見事に説明し本手法が溶液内の分+レベルでの会合構造に関する重要な情報を与えることが明らかになった. このように, アルコールの会合が, エチルやプロピルといったアルキル基の疎水性水和によって起ることが明らかになったが, ギ酸やメチルアミンあるいはアミド化合物のような親水性の溶質は, 高温領域で溶質-溶質会合を示し, 低温では多量体の生成がおさえられ, 水分子のつくる三次元ネットワークの中にうまく取り込まれ, かえってこれを安定化することが明らかになった. 現在, この新手法を水溶液中での化学反応の解明に応用する実験が進行しているが, これまでの方法では見い出せなかった様々の現象が明らかとなりつつある.

Research Products

• [Publications] 西信之,山本和典: Journal of American Chemical Society. 109. 7353-7361 (1987)
• [Publications] 西信之,古賀邦正,大島千賀子,山本和典,長島雲兵,永見憲三: Journal of American Chemical Society. 110. (1988)
• [Publications] 條原久典,西信之: Chemical Physics Letters. 141. 292-296 (1987)