赤外分光法による孤立気相状態における分子内水素結合の研究

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本研究の目的は近年開発された孤立気相分子・クラスターに対する赤外分光法を分子内水素結合を持つ化合物に適用し、OH伸縮振動の観測により孤立条件下における分子内水素結合の様相を明らかにするとともに、クラスター形成によるその変化を溶媒和との関連において微視的に理解することである。研究対象には分子内水素結合をもつ代表的な分子であるトロポロンを選び、単体に加えてトロポロン-水、-メタノールクラスターのOH振動領域赤外スペクトルを超音速ジェット中の孤立気相状態で観測した。トロポロン単体の赤外スペクトルにはOH振動は観測されず、これは分子内水素結合の影響であると考えられる。水及びメタノールとのクラスターはともに溶媒分子による強いOH振動バンドを示すが、小サイズのクラスターでは依然としてトロポロンのOH振動はスペクトルに現れず、溶媒分子との水素結合形成にも関わらず、分子内水素結合が保持されているものと解釈された。水が3分子、メタノールでは2分子が付着すると、トロポロンのOH振動バンドが現れ始め、分子内水素結合が切れて分子間のそれへと変化していることが分かった。これは水溶液中におけるトロポロンの弱酸性がこのサイズの溶媒和で発現し始めていることを示している。