クマル酸とその誘導体の光誘起トランス－シス異性化機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25410017
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 江幡 孝之 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70142924)
• 研究分担者: 井口 佳哉 広島大学, 大学院理学研究科, 准教授 (30311187)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: isomerization / intrenal conversion / coumaric acids / PYP / supersonic beam / laser spectroscopy / cinnamte derivatives / theoretical calculation / クマル酸 / 光誘起異性化反応 / レーザー分光 / 超音速分子線 / 低温マトリックス単離赤外分光 / 光異性化 / 無輻射過程

研究成果の概要

桂皮酸誘導体の電子励起状態の無輻射失活およびトランス→シス異性化の初期過程を明らかにする研究を行った。超音速分子線／レーザー分光および極低温マトリックス赤外分光を行い、並行してS1励起状態からの無輻射緩和ルートを理論計算により探索した。実験の結果、プロペニル基に対してオルト位，メタ位に置換体を付けた桂皮酸誘導体はS1状態寿命が～10ナノ秒に対し、パラ位に置換体は数百ピコ秒以下の短い寿命であることが分かった。さらに、水分子がC=O基に水素結合するとS1状態が短くなった。実験結果と理論計算との対応から、S1状態からは直接異性化するルートと1np*状態に内部転換するルートが競合することが分かった。

研究成果

• [国際共同研究] AIX-Marseille University(France)
• [雑誌論文] Cage Effect on Conformational Preference and Photophysics in the Host-Guest Complex of Benzenediols with 18-Crown-6 (2016)
  • 著者名/発表者名: Fumiya Morishima, Ryoji Kusaka, Yoshiya Inokuchi, Takeharu Haino and Takayuki Ebata
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 18 号: 11 ページ: 8027-8038
  • DOI: 10.1039/c5cp07171b
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anomalous Cage Effect of the Excited State Dynamics of Catechol in the 18-Crown-6-Catechol Host--Guest Complex (2015)
  • 著者名/発表者名: Fumiya Morishima, Ryoji Kusaka, Yoshiya Inokuchi, Takeharu Haino, and Takayuki Ebata
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 119 号: 6 ページ: 2557-2565
  • DOI: 10.1021/jp508619f
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct Spectroscopic Evidence of Photoisomerization in para-Methoxy Methylcinnamate Revealed by Low-Temperature Matrix-Isolation FTIR Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Miyazaki, Yoshiya Inokuchi, Nobuyuki Akai,and Takayuki Ebata
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 6 号: 7 ページ: 1134-1139
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.5b00203
  • NAID: 120005646505
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] UV photodissociation spectroscopy of cryogenic cooled gas phase host-guest complex ions of crown ethers (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiya Inokuchi, Takeharu Haino, Ryo Sekiya, Fumiya Morishima, Claude Dedonder, Geraldine Feraud, Christophe Jouve, Takayuki Ebata
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 17 号: 39 ページ: 25925-25934
  • DOI: 10.1039/c5cp01960e
  • NAID: 120005829505
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Solvent Effects on the Encapsulation of Divalent Ions by Benzo-18-Crown-6 and Benzo-15-Crown-5 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiya Inokuchi, Takayuki Ebata, and Thomas R. Rizzo
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 119 号: 29 ページ: 8097-8105
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.5b04450
  • NAID: 120006523856
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultraviolet Photodissociation Spectroscopy of Cold K+Calix[4]arene Complex in the Gas Phase (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiya Inokuchi,Kazuki Soga, Kenta Hirai, Motoki Kida, Fumiya Morishima, and Takayuki Ebata
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 119 号: 31 ページ: 8512-8518
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.5b05328
  • NAID: 120006523857
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New insights into metal ion-crown ether complexes revealed by SEIRA spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiya Inokuchi, Takayuki Ebata, Toshiaki Ikeda, Takeharu Haino, Tetsunari Kimura, Hao Guo, Yuji Furutani
  • 雑誌名: New Journal of Chemistry 巻: 39 号: 11 ページ: 8673-8680
  • DOI: 10.1039/c5nj01787d
  • NAID: 120005829506
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] IR Photodissociation Spectroscopy of (OCS)n+ and (OCS)n- Cluster Ions: Similarity and Dissimilarity in the Structures of CO2, OCS, and CS2 Cluster Ions (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiya Inokuchi and Takayuki Ebata
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 142 号: 21 ページ: 214306-214312
  • DOI: 10.1063/1.4921991
  • NAID: 120005649420
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of Host-Guest Complexes on Gold Surface Investigated by Surface-Enhanced IR Absorption Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Inokuchi, Y., Mizuuchi, T., Ebata, T., Ikeda, T., Haino, T., Kimura, T., Guo, H., Furutani, Y
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 592 ページ: 90-95
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2013.12.026
  • NAID: 120005615680
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microhydration Effects on the Encapsulation of Potassium Ion by Dibenzo-18-Crown-6 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Inokuchi, T. Ebata, T. R. Rizzo, and O. V. Boyarkin
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 5 ページ: 1815-1824
  • DOI: 10.1021/ja4086066
  • NAID: 120005646503
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of Ultraviolet-Ultraviolet Hole-Burning Spectroscopy for Cold Gas-Phase Ions (2014)
  • 著者名/発表者名: Geraldine Feraud, Claude Dedonder, Christophe Jouvet, Yoshiya Inokuchi, Takeharu Haino, Ryo Sekiya, Takayuki Ebata
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 5 号: 7 ページ: 1236-1240
  • DOI: 10.1021/jz500478w
  • NAID: 120006523855
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Experimental and Theoretical Study on the Excited-State Dynamics of ortho-, meta-, and para-Methoxy Methylcinnamate (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyazaki, K. Yamamoto, J. Aoki, T. Ikeda, Y. Inokuchi, M. Ehara, T. Ebata
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 141 号: 24
  • DOI: 10.1063/1.4904268
  • NAID: 120005615681
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microhydration Effects on the Intermediates of the SN2 Reaction of Iodide Anion with Methyl Iodide (2013)
  • 著者名/発表者名: K. DOI:, E. Togano, S. S. Xantheas, R. Nakanishi, T. Nagata, T. Ebata, and Y. Inokuchi
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. 巻: 52 号: 16 ページ: 4380-4383
  • DOI: 10.1002/anie.201207697
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on Vibrational Relaxation Dynamics of Phenol-Water Complex by Picosecond Time-Resolved IR-UV Pump-Probe Spectroscopy in a Supersonic Molecular Beam (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyazaki, Y. Inokuchi, T. Ebata, and M. Petkovic
  • 雑誌名: Chem. Phys. 巻: 419(16) ページ: 205-211
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2013.02.023
  • NAID: 120005649419
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibrational Spectroscopy of Picolinamide and Water: From Dimers to Condensed Phase (2013)
  • 著者名/発表者名: V. Jovanovic;, Y. Miyazaki, T. Ebata, M. Petkovic;
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 117 号: 30 ページ: 6474-6482
  • DOI: 10.1021/jp402033c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and Hydrogen-Bonding Ability of Estrogens Studied in the Gas Phase (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Morishima, Y. Inokuchi, and T. Ebata
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 117(50) 号: 50 ページ: 13543-13555
  • DOI: 10.1021/jp407438j
  • NAID: 120005646502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser Spectroscopic Study of Cold Host-Guest Complexes of Crown Ethers in the Gas Phase (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Inokuchi, R. Kusaka, T. Ebata, O. V. Boyarkin, and T. R. Rizzo
  • 雑誌名: Chem Phys Chem. 巻: 14 号: 4 ページ: 649-660
  • DOI: 10.1002/cphc.201200746
  • NAID: 120005615677
  • 査読あり
• [学会発表] Effect of Solvation on Conformation Preference of Inclusion Complexes (2016)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ebata
  • 学会等名: The 2016 Gordon Research Conference on Molecular and Ionic Clusters
  • 発表場所: Ventura CA, USA
  • 年月日: 2016-01-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Experimental and theoretical study on the excited state dynamics of methyl cinnamate and its derivatives (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ebata
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Honolulu Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] UV photodissociation(UVPD) spectroscopy of M+calix[4]arene and M+4-tert-butyl-calix[4]arene complexes under the cold gas phase condition (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenta Hirai,Takayuki Ebata1,Yoshiya Inokuchi
  • 学会等名: The 12th Nano Bio Info Chemistry Symposium
  • 発表場所: Hiroshima University
  • 年月日: 2015-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] 金属イオンーカリックスアレン錯体の極低温気相レーザー分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井口佳哉，曽我和毅，平井健太，木田基，江幡孝之
  • 学会等名: 第９回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] フェノール誘導体・・18crown6錯体における構造選択的包接 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森島史哉，井口佳哉，灰野岳晴，江幡孝之
  • 学会等名: 第９回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 低温アルゴンマトリックス赤外分光法と超音速ジェット分光法による桂皮酸誘導体の光異性化の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎泰典，井口佳哉，江幡孝之，玉木愛梨，小島聡志，赤井伸行，金澤悠紀，江原正博
  • 学会等名: 第９回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 極低温気相クラウンエーテル包接イオン錯体のレーザー分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江幡孝之，井口佳哉，森島史哉，灰野岳晴，関谷亮，Claude Dedoner, Christophe Jouvet
  • 学会等名: 第９回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Laser spectroscopic study of cold gas phase functional molecular ions generated by ESI combined with Cold Ion-trap (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ebata
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Gaseous Ions: Structures, Energetics & Reactions
  • 発表場所: Texas(USA)
  • 年月日: 2015-02-22 – 2015-02-27
  • 招待講演
• [学会発表] 18-crown-6…benzenediol complex: changing of the S1 lifetime accompanied by structural modification (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Morishima, R. Kusaka, Y. Inokuchi, T. Haino, T. Ebata
  • 学会等名: The 11th Nano Bio Info Chemistry Symposium
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2014-12-13
• [学会発表] Excited-State Dynamics of Methyl Cinnamate Derivatives in Gas Phase (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto1, J. Aoki, Y. Miyazaki, Y. Inokuchi1, M. Ehara, T. Ebata
  • 学会等名: The 11th Nano Bio Info Chemistry Symposium
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2014-12-13
• [学会発表] Structure and Cage Effect of Benzenediol---Crown ether Inclusion Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ebata
  • 学会等名: Core-to-core International Symposium on Ionization Induced Switching
  • 発表場所: Berlin (Germany)
  • 年月日: 2014-12-12 – 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] Nonradiative decay dynamics of p-coumaric acid and its derivatives in the gas phase (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ebata
  • 学会等名: Chemical Physics of Molecules and Polyfunctional Materials
  • 発表場所: Orenburg (Russia)
  • 年月日: 2014-10-29 – 2014-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] クラウンエーテルの金属イオン包接に対する溶媒効果の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井口佳哉，江幡孝之，T. Rizzo
  • 学会等名: 第８回分子科学討論会
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] 18-crown-6との錯体形成によるbenzenediolの構造と励起状態寿命の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森島史哉，日下良二，井口佳哉，灰野岳晴，江幡孝之
  • 学会等名: 第８回分子科学討論会
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] メチルシンナメート誘導体の電子励起状態無輻射緩和の置換基および水素結合効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本冠仁，江幡孝之，井口佳哉，宮崎泰典，江原正博
  • 学会等名: 第８回分子科学討論会
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] 表面増強赤外分光法によるクラウンエーテルの金属イオン包接現象の観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山内佑，池田俊明，灰野岳晴，江幡孝之
  • 学会等名: 第８回分子科学討論会
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] 偏光赤外スペクトル測定によるオキサアルカノール結晶の構造推定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山駿，福原幸一，江幡孝之
  • 学会等名: 第８回分子科学討論会
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] クラウンエーテル包接錯体のレーザー分光 (2014)
  • 著者名/発表者名: 江幡孝之
  • 学会等名: 第３１回シクロデキストリンシンポジウム
  • 発表場所: 島根
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] S1 excited state dynamics of OMpCA and its hydrogen-bonded complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yasunori,Y. Inokuchi,T. Ebata, M. Ehara
  • 学会等名: 第３０回化学反応討論会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2014-06-04 – 2014-06-06
• [学会発表] Huge fluorescence lifetime elongation of catechol by comlexation with 18-crown-6 ether (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Morishima, R. Kusaka, Y. Inokuchi, T. Ebata
  • 学会等名: 第３０回化学反応討論会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2014-06-04 – 2014-06-06
• [学会発表] Conformational preference in the 18C6…benzenediol complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Morishima, Y. Inokuchi, T. Ebata
  • 学会等名: Symposium on Molecular Science and Synthesis of Functional Molecules for Next Generation
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] Development of laser spectroscopy for cold encapsulated ion complexes in gas phase (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Soga, T. Ebata, Y. Inokuchi
  • 学会等名: Symposium on Molecular Science and Synthesis of Functional Molecules for Next Generation
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] Excited-State Dynamics of Methyl Cinnamate Derivatives (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyazaki, K. Yamamoto, J. Aoki, Y. Inokuchi, T. Ebata, M. Ehara
  • 学会等名: Symposium on Molecular Science and Synthesis of Functional Molecules for Next Generation
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] Study on vibrational dynamics of phenol-water complex in a supersonic molecular beam (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyazaki、Y. Inokuchi、T. Ebata、M. Petkovic
  • 学会等名: 29th symposium on chemical kinetics and dynamics
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Structures and the hydrogen bonding ability of estrogens studied by supersonic jet/laser spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Morishima, Y. Inokuchi, T. Ebata
  • 学会等名: 68th Ohio state university international symposium on molecular spectroscopy
  • 発表場所: オハイオ州立大学、米国
• [学会発表] クマル酸誘導体の無輻射緩和経路機構とダイナミックス (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮崎泰典、島田大樹、井口佳哉、江幡孝之、江原正広
  • 学会等名: 第７回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] p-methoxy methyl cinnamate の電子励起状態の異性化を含めた無輻射過程についての研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本冠仁、宮崎康典、井口佳哉、江幡孝之
  • 学会等名: 第７回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 金薄膜上に化学吸着させたクラウンエーテル金属イオン錯体の赤外分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 水内喬裕、池田俊明、灰野岳晴、Guo Hao、木村哲就、古谷祐詞、江幡孝之、井口佳哉
  • 学会等名: 第７回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] レーザー分光実験と量子化学計算によるエストロゲンの水酸基の水素結合能力と生理活性に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森島史哉、井口佳哉、江幡孝之
  • 学会等名: 第７回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] イオン包接錯体の研究を目的とした極低温レーザー分光装置の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 曽我和毅、江幡孝之、井口佳哉
  • 学会等名: 第７回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Nonradiative decay dynamics of p-coumaric acid and its derivatives in the gas phase (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ebata
  • 学会等名: Core-to-core international symposium on ionization induced switching
  • 発表場所: マンチェスター、英国
  • 招待講演
• [備考] 広島大学大学院理学研究科化学専攻 構造物理化学研究グループ
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/ebatalab/
• [備考] 広島大学大学院理学研究科化学専攻 構造物理化学研究グループ
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/ebatalab/