Scanning electrochemical microscopic study of electron transfer at the oil/water interface as a biomembrane model

作为生物膜模型的油/水界面电子传递的扫描电化学显微研究

• 批准号: 16550073
• 负责人: OSAKAI Toshiyuki
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16550073/
• 关键词: oil; water interface; electron transfer; scanning electrochemical microscopy; natural antioxidants; kinetics; reaction mechanism; Marcus theory; diffusion control; 抗酸化剤; ボルフィリン錯体; 反応層

Electron transfer at the oil/water interface is important for understanding electron transfer processes at biomembranes, which include respiratory electron transport reactions and synergistic antioxidant activities of natural antioxidants such as vitamin C and vitamin E. In this study scanning electrochemical microscopy (SECM) was employed to examine the reaction mechanisms of interfacial electron transfer reactions for biologically relevant compounds.In the 2004 fiscal year, SECM was used to determine rate constants for the electron transfer between zinc tetraphenylporphyrin radical cation and natural antioxidants including ascorbic acid (vitamin C) and chlorogenic acid at nitrobenzene/water and benzene/water interfaces. The apparent rate constants determined were proportional to the square root of the antioxidant concentration. This dependence could not be elucidated in terms of either the "electron-transfer mechanism" due to heterogeneous electron transfer at the interface or the "ion-transfer mechanism" involving the distribution of the radical cation to the aqueous phase. However, the dependence could be well explained by a new mechanism, in which the electron transfer should occur in the oil phase after the partial distribution of the antioxidant to the oil phase.In the 2005 fiscal year, SECM was employed to study the mechanism of heterogeneous (i.e., true) electron transfer at oil/water interfaces. The rate constants (κ) determined for the electron transfer between decamethylferrocene and hexacyanoferrate at oil/water interfaces depended on the Gibbs free energy (ΔG) of the electron transfer reaction, but did not show the parabolic dependence expected from the Marcus theory. There was an upper limit of the rate constant, which supported our previous theory in which the "microscopic" diffusion of redox species at the oil/water interface was taken into consideration.

在油/水界面处的电子转移对于理解生物膜上的电子传递过程很重要，其中包括呼吸电子传输反应和天然抗氧化剂的协同抗氧化剂活性，例如维生素C和维生素E.在这项研究中，扫描扫描的扫描电化学的电反应性的反应性的相结合在研究中扫描范围内的反应性。财政年度，SECM用于确定在硝基苯/水和苯/水界面上在锌四苯基孢子蛋白自由基阳离子和包括抗坏血酸（维生素C）和氯化酸在内的天然抗氧化剂之间的电子转移的速率常数。确定的表观速率常数与抗氧化剂浓度的平方根成正比。由于界面上的异质电子转移或涉及自由基阳离子到水相的分布，因此无法用“电子转移机制”或“离子转移机制”在“电子转移机制”上阐明这种依赖性。但是，依赖性可以通过一种新机制来很好地解释，在该机制中，抗氧化剂部分分布到石油阶段后应在石油阶段发生电子转移。在2005财政年度中，SECM被用来研究在油/水接口处的异质（即真实）电子传递的异质（即真实）电子传递的机制。速率常数（κ）确定了在油/水接口处的甲基甲基苯基和己酰胺之间的电子转移取决于电子转移反应的Gibbs自由能（ΔG），但并未显示来自Marcus理论的抛物面依赖性。速率常数的上限，这支持了我们先前的理论，在该理论中，考虑了油/水界面上氧化还原物种的“微观”差异。

项目成果

油水界面の電気分析化学における最近の進歩(総説)

油水界面电分析化学最新进展（综述）

• 发表时间: 2005
• 期刊: 分析化学 第54巻(印刷中)
• 作者: Mariko;Shinshi;T.Osakai;大堺 利行
• 通讯作者: 大堺 利行

Photoinduced Electron Transfer of 5,10,15,20-Tetraphenyl-porphyrinato Zinc(II) at the Polarized Water/1,2-Dichloroethane Interface

5,10,15,20-四苯基卟啉锌(II)在极化水/1,2-二氯乙烷界面上的光致电子转移

• 发表时间: 2004
• 期刊: Anal. Sci. 第20巻・第11号
• 作者: Ya Jin;Takashi Manabe;H.Nagatani
• 通讯作者: H.Nagatani

油水界面イオン移動の標準電位(総説)

油水界面离子转移的标准电位（综述）

• 发表时间: 2006
• 期刊: Rev. Polarogr. 52
• 作者: Claude F.Bernasconi;Shoshana D.Brown;Mahammad Ali;Zvi Rappoport;Hiroshi Yamataka;Hatim Salim;香取 哲次;佐藤 真;佐藤 真;片山 美佳;秋元 諒;狩野 真啓;安藤 健一;長谷川 拡人;片山 美佳;佐藤 真;片山 美佳;長谷川 拡人;秋元 諒;香取 哲次;山高 博;香取 哲次;望月 祐志;望月 祐志;佐藤 真;阿部 正統;片山 美佳;佐藤 真;香取 哲次;吉村 亘由;秋元 諒;長谷川 拡人;H.Yamataka;M.Sato;Y.Komeiji;H. Yamataka;M. Sato;M. Katayama;Y. Komeiji;大久 真幸;香取 哲次;阿部 正統;片山 美佳;長谷川 拡人;佐藤 真;吉村 亘由;山高 博;Y.Ren;H. Yamataka;T. Sugihara;T. Osakai;T. Sugihara;T. Osakai;T. Osakai;T. Osakai;K. Otsuka;T. Osakai;K. Otsuka;T. Osakai;T.Osakai;大堺 利行
• 通讯作者: 大堺 利行

A True Electron-Transfer Reaction between 5,10,15,20-Tetraphenylporphyrinato Cadmium(II) and the Hexacyanoferrate Couple at the Nitrobenzene/Water Interface

• DOI: 10.2116/analsci.20.1567
• 发表时间: 2004-11
• 期刊: Analytical Sciences
• 影响因子: 1.6
• 作者: T. Osakai;S. Ichikawa;H. Hotta;H. Nagatani

Interfacial Nanochemistry

界面纳米化学

• 发表时间: 2005
• 作者: 喜多村 昇