2019 年度実績報告書

キャピラリーセルを用いた超臨界CO2顕微分光測定によるモディファイヤー効果の解明

研究課題

研究課題/領域番号	17K05893
研究機関	茨城大学
研究代表者	大橋朗茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (50344833)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	超臨界二酸化炭素 / 共鳴ラマンスペクトル / モディファイヤー / 溶解度
研究実績の概要	水素結合供与性モディファイヤー添加に伴う金属錯体の超臨界二酸化炭素への溶解度向上の要因を明らかにするため、開発した角型フューズドシリカキャピラリーをセルとして用いる超臨界二酸化炭素相分光システムを用い、実験を行った。耐圧容器にコバルト(III)-アセチルアセトン錯体と水素結合供与性モディファイヤー（メタノール、トリフルオロエタノールなど）を加え、超臨界二酸化炭素に溶解したのち、角型キャピラリーセルに送り込み、共鳴ラマンスペクトルを測定した。また同時に二酸化炭素のラマンスペクトルも測定し、モディファイヤー添加による二酸化炭素のラマンスペクトル変化も測定した。コバルト(III)-アセチルアセトン錯体のラマンスペクトルは、モディファイヤー添加に伴い変化した。また、その変化の度合いはモデファイヤーの水素結合供与能が大きい（すなわちpKa値が小さい）ものほど大きくなった。この結果は、コバルト錯体とモディファイヤー間で水素結合を介した相互作用が存在していることを示している。一方で二酸化炭素のラマンスペクトルはモディファイヤー添加後もほとんど変化せず、モディファイヤー添加による媒体の性質変化はほとんど無視できることが分かった。これらの結果より、水素結合供与性モディファイヤー添加に伴う金属錯体の超臨界二酸化炭素への溶解度の著しい向上は、モディファイヤー添加による極性などの媒体の性質変化ではなく、水素結合を介した金属錯体-モデファイヤー会合体生成によるものであることが明らかにされた。本研究で開発した装置により、吸光度からSC-CO2相に溶解している分析物の定量、ラマンスペクトルから分析物の構造情報を同時に得ることが可能になった。本装置は、超臨界二酸化炭素相中での溶質とモディファイヤー間の相互作用を検討するうえで有用な分析装置であると考えられる。