溶液中の二分子反応において，反応分子のどのような衝突が化学反応を引き起こすか？

本研究課題の目的は，「溶液中の二分子反応において，反応分子のどのような衝突が化学反応を引き起こすか」を実験的に明らかにすることである．二分子間でも化学反応は反応分子同士の衝突によって引き起こされるが，溶液中での分子と分子の衝突の角度や速度，衝突部位を実験者が制御することができない．それに加えて，反応分子の衝突の相手はもう一方の反応分子ではなく溶媒分子である場合の方が圧倒的に多い．本研究では，四塩化炭素溶液中で芳香族分子が電子励起されると溶媒である四塩化炭素から塩素ラジカルを引き抜く高速二分子反応が起きることを利用して，二分子反応の初期過程を分光観測することで化学反応による反応分子の変化の詳細を調べることを目指している．研究代表者らは，これまでの研究でtrans-スチルベン分子を四塩化炭素溶液中で光照射すると最低励起一重項（S1）状態のスチルベン分子と溶媒の四塩化炭素分子の間で上述の高速二分子反応が起こることを見出していた．本研究では，まずtrans-スチルベンの片方のフェニル基にメトキシ基あるいはブロモ基を導入した4-メトキシ-trans-スチルベンと4-ブロモ-trans-スチルベンをそれぞれ四塩化炭素溶液中で光励起して，その後に起きる高速現象を時間分解分光測定している．時間分解赤外分光測定では，四塩化炭素溶液中でこれらの分子を光励起したときにトリクロロメチル（CCl3）ラジカルに由来する赤外吸収信号を検出した．時間分解けい光分光測定からは，4-メトキシ-trans-スチルベンと4-ブロモ-trans-スチルベンのS1状態の寿命がそれぞれ0.73 psと11 psであり，通常の溶媒中での寿命である30 psおよび68 psに比べて顕著に短寿命化していることが分かった．これらの分子の電子励起状態が溶媒の四塩化炭素分子によって高速で失活することが明らかになった．

本研究課題の目的は，「溶液中の二分子反応において，反応分子のどのような衝突が化学反応を引き起こすか」を実験的に明らかにすることである．二分子間でも化学反応は反応分子同士の衝突によって引き起こされるが，溶液中での分子と分子の衝突の角度や速度，衝突部位を実験者が制御することができない．それに加えて，反応分子の衝突の相手はもう一方の反応分子ではなく溶媒分子である場合の方が圧倒的に多い．本研究では，四塩化炭素溶液中で芳香族分子が電子励起されると溶媒である四塩化炭素から塩素ラジカルを引き抜く高速二分子反応が起きることを利用して，二分子反応の初期過程を分光観測することで化学反応による反応分子の変化の詳細を調べることを目指している．研究代表者らは，これまでの研究でtrans-スチルベン分子を四塩化炭素溶液中で光照射すると最低励起一重項（S1）状態のスチルベン分子と溶媒の四塩化炭素分子の間で上述の高速二分子反応が起こることを見出していた．本研究では，まずtrans-スチルベンの片方のフェニル基にメトキシ基あるいはブロモ基を導入した4-メトキシ-trans-スチルベンと4-ブロモ-trans-スチルベンをそれぞれ四塩化炭素溶液中で光励起して，その後に起きる高速現象を時間分解分光測定している．時間分解赤外分光測定では，四塩化炭素溶液中でこれらの分子を光励起したときにトリクロロメチル（CCl3）ラジカルに由来する赤外吸収信号を検出した．時間分解けい光分光測定からは，4-メトキシ-trans-スチルベンと4-ブロモ-trans-スチルベンのS1状態の寿命がそれぞれ0.73 psと11 psであり，通常の溶媒中での寿命である30 psおよび68 psに比べて顕著に短寿命化していることが分かった．これらの分子の電子励起状態が溶媒の四塩化炭素分子によって高速で失活することが明らかになった．