水溶性有機溶媒と水との均一混合溶媒を用いる抽出分離法の新展開

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11440217
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 田端 正明 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40039285)
• 研究分担者: 西本 潤 佐賀大学, 機器分析センター, 助教授 (80253582) ; 高椋 利幸 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (70291838)
• キーワード: 混合溶媒 / 相分離 / 溶媒構造 / 溶媒クラスター / アセトニトリル / ジオキサン

研究概要

本研究では、水に溶ける有機溶媒を用いて、従来の方法では分離が不可能な化学種を分離分析する方法の開発とその機構を明らかにすることである。特に、混合溶媒中で溶媒分子のどうしが集合した、溶媒クラスターに着目し、有機溶媒溶媒クラスターと水分子のクラスター間での溶質の分配を考えた、「クラスター溶媒抽出機構」により、新規の溶媒抽出の展開を図ることを目的とした。そのために、混合溶媒の塩添加による抽出分離現象を混合溶媒の液体構造から研究した。
1.混合溶媒を用いる抽出法野研究の結果次のことが明らかになった。
(1)有機相は多量の水を含み、極めて高い極性を示した。その結果、クロロホルムなどに抽出されにくい高電荷を持つ化学種の抽出が可能となった。
(2)抽出化学種は、有機相中でイオン化している。
2.混合溶媒の液体構造
(3)溶液X線回折より、水とアセトニトリルの混合溶媒は、マクロなレベルで見れば均一であるが、ミクロなレベルでは不均一であり、溶媒分子同士が集合した溶媒クラスターを生成している。
(4)レイリー散乱スペクトルの解析からも、同じ溶媒分子同士が集合しており、その程度は、水の濃度が0.2-0.4モル分率のところで最大となる。
3.中性子小角散乱の研究
(5)混合溶媒は明らかに、溶媒クラスターが存在していることが、散乱変化から明らかになった。
(6)塩添加によって、それらのクラスターは成長する。
(7)混合溶媒中に存在する溶媒クラスターは塩添加による相分離の前駆体であるある。
4.選択的溶媒和
(8)混合溶媒中では色素は選択的溶媒和が起こっている。疎水性色素ほど、有機溶媒が溶媒和している。

研究成果

• [文献書誌] T.Takamuku, A.Yamaguchi, D.Matsuo, M.Tabata: "NaCl-Induced Phase Separationof1, 4-dioxane-Water Mixtures Studied by Large-Angle X-ray Scattering and Small-angle Neutron Scattering Techniques"J.Phys.Chem.B. 105. 10101-10110 (2001)
• [文献書誌] Y.G.Wu, M.Tabata, T.Takamuku: "A Local Solvent Structure Study on 1, 4-dioxane-Water Binary Mixtures by Total Isotropic Rayleigh Light Scattering Method"J.Mol Liquids. 94. 273-282 (2001)
• [文献書誌] Y.G.Wu, M.Tabata, T.Takamuku: "An Extended Johnson-Furter Equation to Salting-out Phase Separation of Aqueous Solution of Water-Miscible Organic Solvents"Fluid Phase Equil. 192. 1-12 (2001)
• [文献書誌] Y.G.Wu, M.Tabata, Takamuku: "A Rayleigh Light Scattering Study on Mixing Sates of 2-Propanol Water Mixtures Widely Used as Mobile Phase in Separation"Talanta. 54. 69-77 (2001)
• [文献書誌] M.Kumamoto, T.Sonda, K.Takedomi, M.Tabata: "Enhanced Separation and Elution of Catechins in HPLC Using Mixed-Solvents of Water, Acetonitrile and Ethylacetate as Mobil Phase"Anal.Sci.. 16. 139-144 (2000)
• [文献書誌] T.Takamuku, D.Matuo, A.Yamaguchi, M.Tabata: "Small-Angle Neutron Scattering Study on Aggregation in Acetonitrile D_2O and Acetonitrile-D_20-NaCl Mixutres"Chem.Lett.. 978-979 (2000)