軟X線分光法によるイオン液体中における金属錯体の構造と電子状態

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26410018
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 高椋 利幸 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70291838)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: イミダゾリウム系イオン液体 / 軟X線吸収分光法 / 軟X線発光分光法 / 静電的相互作用 / 水素結合 / 電子構造 / 密度凡関数法 / 錯形成平衡

研究実績の概要

イミダゾリウム系イオン液体1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide (C2mimTFSA)に対してSPring-8においてN原子K吸収端の軟X線吸収(XAS)及び発光(XES)スペクトルを測定した。スペクトルは分離状態のC2mim+とTFSA-を仮定した密度凡関数理論(DFT)計算で再現することができた。このことは、陽イオンと陰イオンの静電的相互作用がN原子の電子構造に影響するほど強くないことを示唆している。これらの結果をJ. Phys. Chem. Bで報告した。
C2mimTFSAとジメチルスルホキシド(DMSO)との混合溶液に対してO原子K吸収端のXAS及びXES測定を行った。DMSO濃度増加によりDMSO O原子の発光ピークが約0.2 eV高エネルギーシフトした。これはイミダゾリウム環H原子とDMSO O原子との水素結合形成によると考えられ、水素結合形成による電子構造変化をDFT計算から解釈している。
電子スペクトル測定によるC2mimTFSA中でのNi2+と分子性液体DMSO，メタノール，アセトニトリルとの安定度定数の決定については、精度向上と平成27年度の結果の検証を目的として温度範囲25-45 ℃の5温度で再測定を行った。最終結果としてDMSO > アセトニトリル > メタノールの順番で安定な錯体を形成することが明らかになった。DMSOの高い電子供与性とメタノール分子同士の水素結合形成が寄与していると結論した。また、配位子がエタノールの場合、Ni2+錯体の安定度がわずかに増加した。エタノールの電子供与性がメタノールより若干高いことが寄与している。さらに、オクチル基を有するC8mimTFSA中でのNi2+とアセトニトリルとの錯形成は、C2mimTFSA中よりも安定であることがわかった。

研究成果

• [国際共同研究] University of Lille 1/Normandie University(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: University of Lille 1/Normandie University
• [国際共同研究] V.N. Karazin Kharkiv National University(ウクライナ)
  • 国名: ウクライナ
  • 外国機関名: V.N. Karazin Kharkiv National University
• [国際共同研究] Eszterhazy Karoly University(ハンガリー)
  • 国名: ハンガリー
  • 外国機関名: Eszterhazy Karoly University
• [雑誌論文] Competition between Cation-Solvent and Cation-Anion Interactions in Imidazolium Ionic Liquids with Polar Aprotic Solvents (2017)
  • 著者名/発表者名: B. A. Marekha, O. N. Kalugin, M. Bria, T. Takamuku, S. Gadzuric, A. Idrissi
  • 雑誌名: ChemPhysChem 巻: 18 ページ: 718-721
  • DOI: 10.1002/cphc.201601445
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ATR-IR Spectroscopic Observation on Intermolecular Interactions in Mixtures of Imidazolium-based Ionic Liquids CnmimTFSA (n = 2-12) with DMSO (2017)
  • 著者名/発表者名: B. A. Marekha, K. Sonoda, T. Uchida, T. Tokuda, A. Idrissi, T. Takamuku
  • 雑誌名: J. Mol. Liquids 巻: 232 ページ: 431-439
  • DOI: 10.1016/j.molliq.2017.02.068
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solvation Power of HFIP for the Hydrophilic and the Hydrophobic Moieties of L-leucine Studied by MD, IR, and NMR Techniques (2017)
  • 著者名/発表者名: T. To, Y. Hatomoto, T. Umecky, T. Takamuku
  • 雑誌名: J. Mol. Liquids 巻: 230 ページ: 261-270
  • DOI: 10.1016/j.molliq.2017.01.018
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Correlation between Soft X-ray Absorption and Emission Spectra of the Nitrogen Atoms within Imidazolium-based Ionic Liquids (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Horikawa, T. Tokushima, O. Takahashi, H. Hoke, T. Takamuku
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 120 ページ: 7480-7487
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b04132
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Local Structure in Terms of Nearest Neighbor Approach in C4mim+-based Ionic Liquids: MD Simulations (2016)
  • 著者名/発表者名: B. A. Marekha, V. Koverga, E. Chesneau, O. Kalugin, T. Takamuku, P. Jedlovszky, A. Idrissi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 120 ページ: 5029-5041
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b04066
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Solvent-Dependent Properties and Higher-Order Structures of Aryl Alcohol + Surfactant Molecular Gels (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Katsube, M. Kinoshita, K. Amano, T. Sato, Y. Katsumoto, T. Umecky, T. Takamuku, T. Kaji, M. Hiramoto, Y. Tsurunaga, K. Nishiyama
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 ページ: 4352-4360
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b01109
  • 査読あり
• [学会発表] 軟X線吸光および発光分光法で観測するイミダゾリウム系イオン液体の電子構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高椋利幸，堀川裕加，德島 高，高橋 修，保家宇宙
  • 学会等名: 第39回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-11-09 – 2016-11-11
• [学会発表] グアニジンを用いたDeep Eutectic MixturesのCO2化学吸収 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅木辰也，後藤瑛裕，林 直樹，高椋利幸
  • 学会等名: 第39回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-11-09 – 2016-11-11
• [学会発表] アルコール添加による水溶液中のアミノ酸およびジペプチドの溶媒和構造の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤 貴弘，波戸本洋平，戸根川順子，堤 陽一，梅木辰也，高椋利幸
  • 学会等名: 第39回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-11-09 – 2016-11-11
• [学会発表] イミダゾリウム系イオン液体－分子性液体混合溶液中におけるCO2+，Ni2+の錯形成に対するイオン液体アルキル鎖長依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 櫻井裕之，川頭祐太郎，山田泰教，梅木辰也，小堤和彦，高椋利幸
  • 学会等名: 第39回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-11-09 – 2016-11-11
• [学会発表] 水溶液中のアミノ酸およびジペプチドの溶媒和に対するフッ化アルコール添加の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤 貴弘，波戸本洋平，戸根川順子，堤 陽一，梅木辰也，高椋利幸
  • 学会等名: 第39回フッ素化学討論会
  • 発表場所: 佐賀
  • 年月日: 2016-09-29 – 2016-09-30
• [学会発表] Thermodynamics for Complex Formation of Transition Metal Ions in Imidazolium-based Ionic Liquid-Molecular Liquid Binary Solutions (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Takamuku, Y. Kawazu, H. Sakurai, H. Hoke, Y. Yamada, T. Umecky, K. Ozutsumi
  • 学会等名: EMLG-JMLG Annual Meeting 2016
  • 発表場所: Platanias-Chania, Crete, Greece
  • 年月日: 2016-09-11 – 2016-09-16
  • 国際学会
• [学会発表] イミダゾリウム系イオン液体-分子性液体混合溶液中における遷移金属イオンの錯形成に対するイオン液体アルキル鎖長依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 櫻井裕之，川頭祐太郎，梅木辰也，小堤和彦，高椋利幸
  • 学会等名: 第53回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2016-07-02 – 2016-07-02
• [学会発表] イオン液体と分子性液体の混合状態と遷移金属イオンの錯形成平衡に対するその効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高椋利幸
  • 学会等名: 第29回九州分析化学若手の会春の講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-05-14 – 2016-05-14
  • 招待講演
• [図書] 材料表面の親水・親油の評価と制御設計 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井淑夫，高椋利幸，飯島史朗，貞包浩一朗，瀬戸秀紀，堀川裕加，宮田竜彦，山口敏男，吉田亨次ほか
  • 総ページ数: 577(499-505)
  • 出版者: テクノシステム
• [備考] 高椋・梅木研究室
  • URL: http://solution.chem.saga-u.ac.jp/
• [備考] 佐賀大学研究業績メタデータベース
  • URL: http://research.dl.saga-u.ac.jp/search/index.html