基底状態でのプロトン移動反応の動力学的機構

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プロトン移動反応(PTR)は最も簡単な化学反応の一つとして古くから研究が進められてきており、特に最近のレーザー技術の進歩と共に、励起状態でのPTRの機構はかなり詳しくわかってきている。一方、基底状態でのPTRの研究は主に速度論的研究に留まり、動力学的な機構についてはまだ良くわかっていない。本研究では、モデル塩基対であるアザインドール類の二量体および反応生成物である互変異性体について、基底状態でのPTRの動力学的機構を検討するために以下の研究を行った。1.7ーアザインドール互変異性体の基底状態PTR超音速自由噴流中で形成する二量体をレーザー光照射し、励起状態でのPTRを介して、極低温の互変異性体を生成した。この互変異性体についてレーザー励起ケイ光スペクトルを測定し、基底状態のポテンシャル曲面の情報を得た。また、スペクトルの線巾の検討より、基低状態での逆プロトン移動反応は、零点振動準位より2000cm^<-1>高エネルギーの準位においても、励起状態の反応速度(10^<12>S^<-1>)に比べ数桁小さいことがわかった。2.7ーアザインドール二量体の基底状態PTR7ーアザインドール二量体は無ケイ光性(励起状態でのPTRが速い)のため、ケイ光法によって基底状態でのPTRを調べることはできない。本研究では、赤外レーザーと紫外レーザーの二重共鳴による基底状態PTRの検討を目的として、赤外レーザーの発振技術の開発を行った。赤外レーザーの発振方法として、YAGレーザーの基本波と色素レーザーの差周波混合法を用いた。種々の基礎実験の結果、2.5〜4.5μmの領域で数十μJの発振光が得られるようになった。現在、慶応大学理工学部茅研究室と共同で、発振出力の向上と二重共鳴を用いたPTRの実験を進めている。