液-液、固-液界面反応場の構築と生体関連イオンの一斉分析

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互いに交じり合わない2相の境界面である液-液界面は、バルクとは異なる物理化学的性質を有している。従ってバルク、2相分配系では発現し得ない新たなイオン認識機能の発現の探索を目的として、液-液界面におけるアニオン認識機能を、動的界面張力測定法により速度論的、熱力学的に解析し、水素結合によるアニオン認識反応に与える液-液界面の効果を検討した。種々のホスト分子について測定を行った結果、中性アニオン認識ホスト分子であるチオ尿素型ホスト分子に対しては界面張力の減少が見られなかったが、電荷を有するアニオン認識部位であるイソチオ尿素(チオウロニウム)を導入したホスト分子MT-C_1、及びイソチオ尿素基に、チオ尿素基を導入したチオ尿素-イソチオ尿素型ホストBT-C_1に対して界面張力の減少が見られた。速度論的解析の結果、界面錯形成反応の反応機構はホスト濃度により変化することが明らかとなった。界面張力の減少量はイソチオ尿素型ホストMT-C_1に比べてBT-C1は大きく増加した。更に熱力学的解析を行った結果、界面でのホスト-アニオン錯体の安定度の目安である吸着定数K及び飽和界面濃度もBT-C_1の方が大きかった。この結果は水分子が多く存在する液-液界面において中性官能基であるチオ尿素による水素結合が効果的に働いたためであると考えられる。吸着定数Kから見たアニオン選択性についてはMT-C_1ではBr^-(K=56,000±11,000)>H_2PO_4^-(K=30,000±6,600)≒Cl^-(K=25,000±18,000)、BT-C_1についてはH_2PO_4^-(K=170,000±6,000)>Br^-(K=81,000±23,000)>Cl^-(K=63,000±22,000)となりBT-C_1にリン酸選択性が発現した。以上の結果は液-液界面が親水性アニオンに対する選択性発現のための特異的な認識反応場として有用であることを強く示唆するものである。