宇宙における芳香族化合物の生成消滅反応の理論的究明

宇宙中芳香族化合物的形成和湮灭反应的理论研究

基本信息

批准号：
05227212
负责人：
相原惇一
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.宇宙における芳香族炭化水素の生成消滅反応の解明を目的として、PM3分子軌道法を用い、典型的な多環式芳香族炭化水素(PAH)であるベンゼノイド炭化水素から同時、または逐次的に2個の水素原子を解離させるのに要するエネルギーの推定を行った。分子内で隣り合った2個の水素原子を水素分子として解離させるのに要するエネルギー(約100kcal/mol)は、1個の水素原子を解離させるのに要するエネルギーと同程度であった。このことは、PAHの質量スぺクトルで、親分子イオンに次いで質量数M-2のイオンのシグナルが強いことと関係していると考えられる。2.2個の水素原子が逐次的に解離する場合は、それぞれの段階で約100kcal/molのエネルギーを必要とする。ナフタレンやアントラセンのようなポリアセン分子の1、4位の水素原子が逐次的に解離する場合は、環の数が1つ少ない2、3-ジエチニル芳香族化合物を生成することがわかった。この場合の2段階目の反応に要するエネルギーはかなり小さい。宇宙の紫外線照射場では、ポリアセンのようなコンパクトでないPAHはあまり存在しないと考えられるが、これらの分子はこのようなタイプの環開裂反応によって分解する可能性が大きく、宇宙で生成しても寿命があまり長くないためであろうと推測される。3.一連の非ベンゼン系芳香族炭化水素から水素原子1個を解離させるのに要するエネルギーを計算し、小さな環に結合した水素原子ほど一般に大きな解離エネルギーを必要とすることがわかった。このことと関連して、PAHでとなりの位置にCH結合をもたないCH結合(いわゆるソロ水素)が解離しにくいのは、解離した分子の歪みのエネルギーが大きくなるためではないかと考えられる。

1.为了阐明芳香烃在太空中的产生和消失反应，我们采用PM3分子轨道方法同时或依次生成苯型烃，这是典型的多环芳香烃（PAHs）解离两个氢所需的能量。原子被估计。将两个相邻氢原子解离成一个氢分子所需的能量（约 100 kcal/mol）与解离一个氢原子所需的能量相当。这被认为与PAH的质谱中，质量数为M-2的离子具有仅次于母体分子离子的第二强信号有关。 2.如果两个氢原子依次解离，每一步大约需要100 kcal/mol的能量。研究发现，当萘、蒽等多并苯分子的1位和4位氢原子依次离解时，会形成少一个环的2,3-二乙炔基芳香族化合物。在这种情况下第二步反应所需的能量是相当小的。尽管诸如多并苯之类的非紧凑型多环芳烃不太可能存在于太空的紫外线照射场中，但这些分子非常容易被此类开环反应分解，而且即使在太空中产生，它们的寿命也可能是有限的。假设这是因为它不是很长。 3.我们计算了从一系列非苯芳香烃中解离一个氢原子所需的能量，发现与较小环键合的氢原子通常需要较大的解离能。与此相关，认为PAH中相邻位置不具有CH键的CH键(所谓的单独氢)难以解离的原因是解离的分子的应变能增加。