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超原子価ラジカルの化学の新展開:気相からのアプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 18350009
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関神戸大学

研究代表者

冨宅 喜代一  神戸大学, 理学研究科, 教授 (00111766)

研究分担者 石川 春樹  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (80261551)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
16,010千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 1,110千円)
2007年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2006年度: 11,200千円 (直接経費: 11,200千円)
キーワード超原子価ラジカル / アンモニウムラジカル / オキソニウムラジカル / イオン化 エネルギー / フェムト秒分光 / ジペプチド / クラスター / 赤外分光 / イオン化エネルギー / NH_4ラジカル / 光イオン化 / 赤外スペクトル / 反応中間体
研究概要

本研究では超原子価ラジカルの反応特性を系統的に調べ、生体反応を含む広範な化学反応に果たすラジカルの役割を解明することを目的とした。 NH_4とCH_3OH_2に注目し、反応中間体としての生成過程と安定性を調べ、また関連するペプチドイオンの電子状態と光解離過程について以下の研究を遂行した1.NH_4はアルカリ原子と等電子構造を持ち、クラスター内で自発的にイオン化することが予測される。この特性の理解を深め、溶媒和電子生成と関連して水クラスター内での金属クラスターの安定性を調べるために、 [Na_2(H_2O)_n]の光電子分光実験と理論計算を行った。この結果、水分子3個以上が付加するとNa_2から水への電子の移動が起こるとともに、 Na原子間に水分子が挿入した構造が安定になり、二量体の溶解過程が始まることを明らかにした。
2.極性溶媒中でのNH_4の安定性:H_2OやCH_3OH中でのNH_4の生成と緩和過程のダイナミックス、及びオキソニウムラジカルCH_3OH_2の安定性を調べるために、(NH_3)_n(Ch_3OH)_m@Hのイオン化エネルギーの測定とフェムト秒レーザー分光実験を行った。H_2OやCH_3OHクラスター中では、(NH_3)_n中と異なり、より強い水素結合で構造が決まるとともに、NH_4の生成が遅くなることが明らかになった。またH原子はNH_3に優先的に付加してNH_4を生成し、CH_3OH_2は生成しないという結果が得られた。
3.タンパク質イオンの質量解析では、ペプチド類のN末端の-NH_3^+の電子再結合で生成するラジカルの解離反応が広く利用されている。この反応の基礎的理解を得るとともに、ペプチドの電子状態に与える影響を調べるために、ジペプチドイオンの赤外と紫外光解離分光実験を行った。この結果、構造および電子状態について新しい知見を得た。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (32件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Hydratlon Process of Na_2 in Small Water Clusters : Photoelectron Spectroscopy and Theoretical Study of Na_2-(H_2O)_n2008

    • 著者名/発表者名
      藤原 亮正
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A 111

      ページ: 7364-7373

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photodissociation and Spectroscopic Study of Cold Protonated Dipeptides.2008

    • 著者名/発表者名
      藤原 亮正
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A 112

      ページ: 1457-1463

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvation Structure and Stability of Hypervalent NH_4(CH_3OH)_m(NH_3)_n clusters2008

    • 著者名/発表者名
      山田 勇治
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett. 459

      ページ: 65-69

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photodissociation and Spectroscopic Study of Cold Protonated Dipeptides2008

    • 著者名/発表者名
      A. Fujihara, H. Matsumoto, Y. Shibata, H. Ishikawa, K. Fuke
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A, 112

      ページ: 1457-1463

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Solvation structure and stability of hypervalent NH_4(CH_3OH)_m(NH_3)_n clusters2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada, Y. Nishino, A. Fujihara, H. Ishikawa, K. Fuke
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett. 459

      ページ: 65-69

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Solvation Structure and Stability of Hypervalent NH_4(CH_3OH)_m(NH_3)_n clusters2008

    • 著者名/発表者名
      山田 勇治
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett. (in press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of a Temperature-Variable Photodissociation Spectrometer for Gas-Phase Cluster Ions and Its Application to Peptides2007

    • 著者名/発表者名
      藤原 亮正
    • 雑誌名

      The Bulletin of the Nano Science and Technolog 6

      ページ: 29-34

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydration Process of Na_2 in Small Water Clusters: Photoelectron Spectroscopy and Theoretical Study of Na_2(H_2O)_n2007

    • 著者名/発表者名
      A. Fujihara, C. Miyata, A. Maekawa, K. Fuke, K. Daigoku, N. Murata, K. Hashimoto
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A 111

      ページ: 7364-7373

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] "Construction of a Temperature-Variable Photodissociation Spectrometer for Gas-Phase Cluster Ions and Its Application to Peptides.2007

    • 著者名/発表者名
      A. Fujihara, H. Ishikawa, K. Fuke
    • 雑誌名

      The Bulletin of the Nano Science and Technology 6

      ページ: 29-34

    • NAID

      40015753036

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hydration Process of Na_2 in Small Water Clusters: Photoelectron Spectroscopy and Theoretical Study of Nat_2-(H_2O)_n2007

    • 著者名/発表者名
      藤原 亮正
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A 111

      ページ: 7364-7373

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spontaneous Ionization and Disslution of Na_2 in Small Water Clusters: Photoelectron Spectroscopy and Theoretical Study of Na_2 (H_2O)_n2007

    • 著者名/発表者名
      藤原 亮正
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Solvation Structure and Ultra-fast Dynamics of Hypervalent Radical in Ammonia-methanol Clusters2008

    • 著者名/発表者名
      山田勇治, 他
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 発表場所
      オズワ(フランス)
    • 年月日
      2008-09-10
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Solvation Structure and Ultra-fast Dynamics of Hypervalent Radical in Ammonia-methanol Clusters2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada, et al.
    • 学会等名
      Gordon Conference
    • 発表場所
      France
    • 年月日
      2008-09-10
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Photodissociation Spectroscopy of Cold Protonated Dipeptides and its solvated clusters2008

    • 著者名/発表者名
      冨宅喜代一, 他
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 発表場所
      オズワ(フランス)
    • 年月日
      2008-09-08
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Photodis sociation Spectroscopy of Cold Protonated Dipeptides and its solvated clusters2008

    • 著者名/発表者名
      K. Fuke, et al.
    • 学会等名
      Gordon Conference
    • 発表場所
      France
    • 年月日
      2008-09-08
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] NH_3・CH_3OHクラスター中での超原子価ラジカルの溶媒和構造と超高速ダイナミックス2008

    • 著者名/発表者名
      山田勇治, 他
    • 学会等名
      化学反応討論会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2008-06-03
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 光電子分光法を用いたポリアラニンの構造の研究2008

    • 著者名/発表者名
      石川春樹, 他
    • 学会等名
      化学反応討論会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2008-06-03
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] クラスター化学を支える実験と理論の共同研究2007

    • 著者名/発表者名
      冨宅喜代一
    • 学会等名
      実在系分子理論研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-11-17
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Spectroscopy of cooled molecular ions in gas-phase2007

    • 著者名/発表者名
      冨宅喜代一
    • 学会等名
      Asian CORE Symposium on Advanced Laser Spectroscopy
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2007-09-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 赤外分光法を用いた7-アザインドールニ量体の基底状態二重プロトン移動反応の研究2007

    • 著者名/発表者名
      石川春樹, 他
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-09-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] アンモニア・メタノールクラスター中での超原子価ラジカルの生成及び緩和機構の解明2007

    • 著者名/発表者名
      山田勇治, 他
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-09-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 「Spectroscopy of cooled molecular ions in gas-phase2007

    • 著者名/発表者名
      K. Fuke
    • 学会等名
      Asian CORE Symposium on Advanced Laser Spectroscopy
    • 発表場所
      Kobe.
    • 年月日
      2007-09-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Formation and Relaxation Mechanism of Hypervalent Radicals in Ammonia-Methanol Clusters2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada, et al.
    • 学会等名
      Annual Meeting of Japan Society for Molecular Science
    • 発表場所
      Sendai.
    • 年月日
      2007-09-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 赤外分光法を用いた7-アザインドール二量体の基底状態二重プロトン移動反応の研究2007

    • 著者名/発表者名
      石川春樹
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-09-25
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 気体核磁気共鳴法の開発2007

    • 著者名/発表者名
      冨宅喜代一
    • 学会等名
      日本質量分析学会イオン反応研究会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2007-08-04
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 極低温冷却したプロトン化ジペプチドの構造と反応性2007

    • 著者名/発表者名
      藤原亮正, 他
    • 学会等名
      第23回化学反応討論会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2007-06-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] NH_3・ CH_3OHクラスター中での超原子価ラジカルの溶媒和と安定性2007

    • 著者名/発表者名
      西野曜子, 他
    • 学会等名
      第23回化学反応討論会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2007-06-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] NH_3・CH_3OHクラスター中での超原子価ラジカルの溶媒和と安定性2007

    • 著者名/発表者名
      西野曜子
    • 学会等名
      第23回化学反応討論会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2007-06-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 気相クラスターイオンの温度可変光解離分光装置の製作2007

    • 著者名/発表者名
      藤原亮正, 他
    • 学会等名
      ナノ学会第5回大会
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      2007-05-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Dissolution Process of Na2 in Water Clusters2007

    • 著者名/発表者名
      A. Maekawa, et al.
    • 学会等名
      87^<TH> Chemical Society Meeting
    • 発表場所
      Osaka.
    • 年月日
      2007-03-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Temperature-Variable Ultraviolet Photodissociation Spectroscopy of Protonated Peptide Ions2007

    • 著者名/発表者名
      A. Fujihara, et al.
    • 学会等名
      87^<TH> Chemical Society Meeting
    • 発表場所
      Osaka.
    • 年月日
      2007-03-27
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 水クラスター中でのNa_2の溶解過程2007

    • 著者名/発表者名
      前川亜耶子
    • 学会等名
      第87日本化学会春季年会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2007-03-26
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 気相溶媒和金属イオンの温度可変分光解析装置の開発と生体分子への応用2007

    • 著者名/発表者名
      冨宅喜代一
    • 学会等名
      第87日本化学会春季年会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2007-03-26
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] プロトン化したジペプチドイオンの温度可変紫外光解離分光2007

    • 著者名/発表者名
      藤原亮正, 他
    • 学会等名
      第87日本化学会春季年会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2007-03-26
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 金属クラスターの溶媒和構造と溶解過程2007

    • 著者名/発表者名
      冨宅喜代一
    • 学会等名
      分子科学研究所研究会
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2007-03-19
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Structure and Reactivity of Ultracold Dipeptides2007

    • 著者名/発表者名
      A. Fujihara, et al.
    • 学会等名
      23th Symposium on Chemical Reaction Dynamics
    • 発表場所
      Klobe.
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 温度可変分光解析装置の開発と生体分子への応用」2006

    • 著者名/発表者名
      冨宅喜代一, 石川春樹
    • 学会等名
      分子科学研究所研究会
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2006-12-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Microscopic solvation and reaction processes of metal atoms/ions in small gas-phase clusters2006

    • 著者名/発表者名
      冨宅 喜代一
    • 学会等名
      Indo-Japan Joint Workshop
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2006-09-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Microscopic solvation and reaction processes of metal atoms/ions in small gas-phase clusters2006

    • 著者名/発表者名
      K. Fuke
    • 学会等名
      Indo-Japan Joint Workshop
    • 発表場所
      Kobe.
    • 年月日
      2006-09-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] プロトン化したジペプチドイオンの光解離過程2006

    • 著者名/発表者名
      松本浩幸, 他
    • 学会等名
      分子構造総合討論会
    • 発表場所
      静岡
    • 年月日
      2006-09-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] エレクトロスプレーイオン源を備えた温度可変分光解析装置の製作2006

    • 著者名/発表者名
      藤原亮正
    • 学会等名
      分子構造総合討論会
    • 発表場所
      静岡
    • 年月日
      2006-09-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] クラスター内での水素原子反応のダイナミックス2006

    • 著者名/発表者名
      冨宅喜代一
    • 学会等名
      強光子場研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2006-09-14
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 溶媒和Mg原子の構造と反応性2006

    • 著者名/発表者名
      西野曜子
    • 学会等名
      第22回化学反応討論会
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2006-06-07
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 気体核磁気共鳴装置2007

    • 発明者名
      冨宅喜代一
    • 権利者名
      神戸大学
    • 出願年月日
      2007-01-09
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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