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2013 年度 実績報告書

イオン液体の構造・揺らぎの不均一性がもたらす超高速化学反応の特異性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23350006
研究機関同志社大学

研究代表者

木村 佳文  同志社大学, 理工学部, 教授 (60221925)

研究分担者 佐藤 啓文  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70290905)
八坂 能郎  同志社大学, 理工学部, 助教 (80631910)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワードイオン液体 / プロトン移動 / 励起波長依存性 / 不均一構造 / RISM-SCF / 超高速蛍光測定
研究概要

種々のイオン液体、種々の励起波長でのジエチルヒドロキシフラボンの時間分解蛍光測定の結果の解析を進めた。その結果初期の反応速度定数ならびに励起後200psにおけるノーマル体とトートマー体の蛍光強度比が、イオン液体を構成するアルキル炭素の数にほぼ線形に相関することを見出した。またこれらの量はイオン液体のイオン濃度にも比較的良い相関を示すことが明らかとなった。さらに励起波長依存性の大きさはアルキル炭素数と非常に良い相関を示すことが明らかとなった。以上のことからアルキル炭素の存在による溶媒和環境の不均一性が、反応収率に大きな影響を与えていることが実験的に明らかになった。溶媒和環境の不均一性を実験的にさらに検証するために、溶媒和ダイナミクスの励起波長依存性の詳細な検討を行い、アルキル鎖長が長いイオン液体のほうが不均一広がりが大きいことを明らかにするとともに、光解離などの反応過程においても溶媒和ダイナミクスが重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらにある種のアニオンでは基底状態においてもプロトン移動反応が進行するという特徴的な現象を見出した。これと関連して多様なイオン液体の合成をすすめ、不均一環境下で生じる特異な反応を見出した。
理論側では、プロトン移動系の総まとめを行うとともに、イオン液体の液体構造と構成イオンの電子構造との関連に着目し、フェロセニウム系イオン液体を対象とした研究も進めた。このイオン液体はカチオンの中心、鉄に由来する特徴的な磁気特性を有し、弱磁場下の凝固では多結晶が生成するが、強磁場下では単結晶となることが知られている。RISM-SCF-SEDD法で調べた結果、シクロペンタジエニル環に垂直な方向が磁化容易軸であり、磁気によってイオン液体の構造性をコントロールできることを明らかにし、外場によるイオン液体の構造制御への取り掛かりをつかんだ。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Chemisorption of carbon dioxide in carboxylate-functionalized ionic liquids: A mechanistic study2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yasaka, M. Ueno and Y. Kimura
    • 雑誌名

      Chem. Lett

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      10.1246/cl.131180

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo-dissociation dynamics of bis(p-dimethylaminophenyl) disulfide in ionic liquids studied by ultrafast transient absorption spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      K. Osawa, M. Terazima, and Y. Kimura
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 564 ページ: 21-25

    • DOI

      DOI:10.1016/j.cplett.2013.02.003.

  • [雑誌論文] An ab initio Study on an Excited-State Intramolecular Proton Transfer Reaction in Ionic Liquid2013

    • 著者名/発表者名
      S. Hayaki, Y. Kimura, and H. Sato
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 117 ページ: 6759-6767

    • DOI

      DOI:10.1021/jp311883f.

  • [雑誌論文] Excitation Wavelength Dependence of Excited State Intramolecular Proton Transfer Reaction of 4´-N,N-diethylamino-3-hydroxyflavone in Room Temperature Ionic Liquids Studied by Optical Kerr Gate Fluorescence Measurement2013

    • 著者名/発表者名
      K. Suda, M. Terazima, H. Sato, and Y. Kimura
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 117 ページ: 12567-12582

    • DOI

      DOI:10.1021/jp405537c.

  • [雑誌論文] Anomalous ground-state proton transfer of 4'-N,N-diethylamino-3-hydroxyflavone in ionic liquids of imidazolium-based cations with tetrafluoroborate2013

    • 著者名/発表者名
      Kayo Suda, Masahide Terazima, and Yoshifumi Kimura
    • 雑誌名

      Chem. Comm.

      巻: 49 ページ: 3976-3978

    • DOI

      10.1039/c3cc40943k

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of the organization of water-in-ionic liquid microemulsions on the size of silver particles during photoreduction2013

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Harada, Masako Yamada, Yoshifumi Kimura, Kenji Saijo
    • 雑誌名

      J. Colloid and Interface Sci.

      巻: 406 ページ: 94-104

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2013.05.068

    • 査読あり
  • [学会発表] Excitation wavelength dependence of the excited state intramolecular proton transfer reaction in ionic liquid2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kimura, K. Suda, M. Shibuya, Y. Yasaka, M. Ueno
    • 学会等名
      ACS National Metting Fall 2014
    • 発表場所
      サンフランシスコ、アメリカ
    • 年月日
      20140810-20140814
    • 招待講演
  • [学会発表] イオン液体の不均一構造と化学反応2014

    • 著者名/発表者名
      木村 佳文
    • 学会等名
      ナノ・バイオサイエンス研究センター講演会
    • 発表場所
      同志社大学、京田辺
    • 年月日
      20140308-20140308
    • 招待講演
  • [学会発表] テトラブチルホスホニウムギ酸塩による二酸化炭素化学吸収メカニズム2013

    • 著者名/発表者名
      八坂能郎,齋藤佑磨,川上亮,上野正勝,木村佳文
    • 学会等名
      第4回イオン液体討論会
    • 発表場所
      慶應義塾大学、日吉
    • 年月日
      20131120-20131121
  • [学会発表] イオン液体中における溶質分子拡散の温度・圧力依存性2013

    • 著者名/発表者名
      木村佳文,機田祐人,眞野詢子,八坂能郎
    • 学会等名
      第4回イオン液体討論会
    • 発表場所
      慶應義塾大学、日吉
    • 年月日
      20131120-20131121
  • [学会発表] 過渡回折格子法によるイオン液体中での拡散ダイナミクスに対する圧力効果の研究2013

    • 著者名/発表者名
      木村佳文,吉澤成高,佐久間健,機田祐人,眞野詢子
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟
    • 年月日
      20131114-20131116
  • [学会発表] 励起状態プロトン移動反応からみたイオン液体中での溶媒和の不均一性2013

    • 著者名/発表者名
      須田佳代,早木清吾,佐藤啓文,寺嶋正秀,木村佳文
    • 学会等名
      第36回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学、札幌
    • 年月日
      20131009-20131011
  • [学会発表] ホスホニウム系イオン液体の二酸化炭素吸収とそのメカニズム2013

    • 著者名/発表者名
      八坂能郎,上野正勝,木村佳文
    • 学会等名
      第36回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学、札幌
    • 年月日
      20131009-20131011
  • [学会発表] 励起状態プロトン移動反応からみたイオン液体中での溶媒和の不均一性2013

    • 著者名/発表者名
      須田佳代,早木清吾,佐藤啓文,寺嶋正秀,木村佳文
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ、京都
    • 年月日
      20130924-20130927
  • [学会発表] フェロセニウム系イオン液体の構造に関する理論的研究2013

    • 著者名/発表者名
      野口純樹, 佐藤啓文
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ、京都
    • 年月日
      20130924-20130927
  • [学会発表] Diffusion and diffusion limited reaction in supercritical fluids and ionic liquids2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kimura
    • 学会等名
      33rd International conference on the solution chemistry
    • 発表場所
      Kyoto Terrsa, Kyoto
    • 年月日
      20130707-20130712
    • 招待講演
  • [学会発表] Study on the Excitation Wavelength Dependence of the Photo-induced Proton Transfer Reaction2013

    • 著者名/発表者名
      K. Suda, S. Hayaki, H. Sato, M. Terazima, and Y. Kimura
    • 学会等名
      33rd International conference on the solution chemistry
    • 発表場所
      Kyoto Terrsa, Kyoto
    • 年月日
      20130707-20130712
  • [学会発表] Dynamics of the Polymer-RTILs Solutions which Show LCST Behavior2013

    • 著者名/発表者名
      A. Iwata, K. Fujii, T. Ueki, M. Shibayama, M. Watanabe, M. Terazima, and Y. Kimura
    • 学会等名
      33rd International conference on the solution chemistry
    • 発表場所
      Kyoto Terrsa, Kyoto
    • 年月日
      20130707-20130712

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公開日: 2015-05-28  

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