鋳型法による常温常圧での二酸化炭素クラスレートハイドレートの合成や熱的性質・構造

模板法常压二氧化碳笼形水合物的合成、热性质及结构

• 批准号: 14654125
• 负责人: 市川 和彦
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14654125/
• 关键词: 二酸化炭素; クラスレートハイドレート; 鋳型分子; ゲル; nitrilotris(2-benzimidazolylmethylsulfate); 水素結合; 生成熱; 分解熱

CO_2クラスレートハイドレート(包接水和物)は常温・常圧では自然界に存在しないし,生成することができない.本研究の目的は,鋳型法によって常温常圧でCO_2クラスレートハイドレート類似の物質生成とそのキャラクタリゼーションや熱的性質を明らかにすることである.<鋳型分子の設計と合成>水素結合によって水分子の三次元格子生成の鋳型の役割を果たす物質nitrilotris(2-benzimidazolylmethylsulfate)L1S^<3->の分子設計が必要である.-SO_3のO…Oが水分子の三次元格子に組み込まれる様な配置になっていなければならない.鋳型として機能するようなスルホン酸基間のコンホメーションを出現させるためにhelperの導入が必要である.そのhelperとして亜鉛(II)を用いて亜鉛化合物[L1SZn]^+を合成した.尚,当水溶性亜鉛化合物はcarbonic hydrase活性中心として二酸化炭素水和反応を促進させることができる.<CO_2バブルによるゲル状物質の生成>等モル数50mMのL1S^<3->とZn^<2+>を水中に溶解しpHを8.5に調製した.この水溶液にCO_2をバブルすると白濁しゲル状となった.このゲル状物質は,光学顕微鏡観察から50μm程度のフレーク状の粒子からなりたっていた.ゲル状物質はスルホン酸基の酸素原子と水分子によって形成された水素結合ネットワークから生成したと考えられる.亜鉛モデル化合物とCO_2との比が等モル数から成り立つクラスレートハイドレート様化合物であると考えられる.<ゲル状物質の熱的性質>当物質の生成熱と分解熱を熱分析測定装置等を用いて決定した.当生成熱ΔH_fは混合水溶液(等モル数50mMのL1S^<3->とZn^<2+>)に二酸化炭素バブリングによるゲル状物質生成反応のエンタルピー変化量(発熱)ΔH_fとなる.水溶液1l当り-4kJから-12kJの値で,pH依存性では極大を示した.ゲル状物質の分解熱ΔH_<dec>(ゲルから水蒸気,亜鉛化合物(固体),そして二酸化炭素ガスに分解)は35℃から60℃でおこり,ΔH_<dec>(吸熱)の値は15kJmol^<-1>前後から25kJmol^<-1>前後であった.

CO_2 (including water and matter) exists in nature under normal temperature and pressure. The purpose of this study is to investigate the formation and thermal properties of CO_2-like substances under normal temperature and pressure by using a novel method. Molecular Design and Synthesis of Nitrilotris(2-benzimidazolymethylsulfate)L1S^is Necessary for Molecular Design of Nitrilotris(2-benzimidazolymethylsulfate)L1S <3->^ SO_3 O…O is a three-dimensional lattice of water molecules. The function of the helper is necessary for the introduction of the helper. Lead compounds [L1SZn]^+ were synthesized by using lead (II) as a helper. When water-soluble lead compounds are used as active centers of carbonic hydrase, diacidification of carbon water and reaction promotion. &lt;CO_2<3->&gt; CO_2 in aqueous solution. The optical microscope observation of these particles is at the level of 50μm. The acid atom of the acid group and the water molecule are formed. The ratio of lead compounds to CO_2 is equal to that of lead compounds. &lt;Thermal Properties of Solid Matter&gt; When the Heat of Formation and Decomposition of Matter is Determined by Thermal Analysis Apparatus, etc. When the heat ΔH_f is generated, a mixed aqueous solution (equivalent to 50mM L1S ^<3->Zn^&lt;2+&gt;) is produced, and the carbon dioxide is oxidized to form a solid substance. For aqueous solution 1l,pH dependence is maximum when the pH value is-4 kJ or-12 kJ. Heat of decomposition ΔH_<dec>(ΔH) of lead compounds (solid) decreases from 35℃ to 60℃<dec><-1><-1>.

项目成果

K.Nakata, N.Shimomura, N.Shiina, M.Izumi, K.Ichikawa, M.Shiro: "Kinetic study of catalytic CO_2 hydration by water-soluble model compound of carbonic anhydrase and anion inhibition effect on CO_2 hydration"Journal of Inorganig Biochemistry. 89. 255-266 (2

K.Nakata、N.Shimomura、N.Shiina、M.Izumi、K.Ichikawa、M.Shiro：“碳酸酐酶水溶性模型化合物催化CO_2水合的动力学研究以及阴离子对CO_2水合的抑制作用”Journal of

Kazuhiko Ichikawa, Kou Nakata, M.M.Ibrahim: "CO_2-Encapsulated Clathrate Hydrate Formed by Sulfonate-Assisting Hydrogen Bonds and Template Contribution from Helper Species of Zinc(II)"Chemistry Letters. 796-797 (2000)

Kazuhiko Ichikawa、Kou Nakata、M.M.Ibrahim：“由磺酸盐辅助氢键形成的 CO_2 封装的笼形水合物和锌 (II) 辅助物种的模板贡献”化学快报。