In situ analysis of microchemical reactions by temperature and material combination Raman spectral imaging

通过温度和材料组合拉曼光谱成像对微化学反应进行原位分析

基本信息

批准号：
21K18857
负责人：
岡島元
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では微小空間の温度と分子構造とを同時かつ複合的に測る新規分光イメージングを構築する。当該年度は、前年度に行ったマイクロ合成反応追跡についてより詳細な解析をするとともに、類似の研究をさまざまな混合系に対して実施してきた。1,2-ジクロロエタン（DCE）とシクロヘキサン・アセトンとの混合を追跡し、トランス-ゴーシュ異性化反応と分子間相互作用の変化について分析した。この分子は極性の低い（あるいは高い）溶媒と混合することで回転異性体の存在比を変える分子である。Y字型流路による急速混合反応において、DCEの局所的な濃度変化に回転異性体比の変化が完全には追随していないことが示された。さらに、ラマンスペクトルの低振動数領域に見られる分子間振動の変化を多変量解析によって調べると、混合後の時間経過に従ってDECと溶媒の相互作用が発現すること、それが回転異性体比の変化と相関していることが示唆された。エタノールと水の混合を追跡し、水素結合に基づく低振動数ラマンスペクトルの変化を調べた。この系の低振動数ラマンスペクトルは、両者の線型結合でよく近似できることが知られており、このことから、溶液中でのエタノール・水クラスターの存在が示唆されている。このスペクトルが急速混合によってどのように変化するかを調べた。混合直後から数秒の時間スケールで、混合スペクトルの線型結合からのずれは比較的増加することが明らかになった。このことは、クラスター的な混合から徐々に分子レベルでの混合に変化する過程を追跡していると考えられる。上記の混合系にては、エタノールの水和熱も考慮に入れる必要がある。当該年度は、また、ラマンスペクトルを用いたエタノール・水・水溶液の温度測定の正確性を高めるための研究も行った。同一の強度補正・解析手法を用いることで、低振動数ラマンスペクトルからこれらの液体の温度を正確に決められることを示した。

在这项研究中，我们将构建一种新型的光谱成像，该成像同时并与微层的温度和分子结构结合使用。在这个财政年度，我们对上一个财政年度进行的微型合成反应跟踪进行了更详细的分析，并对各种混合系统进行了类似的研究。遵循1,2-二氯乙烷（DCE）与环己烷 - 丙酮的混合，并进行了分析，分析了反式磨牙异构化反应和分子间相互作用的变化。该分子是一个分子，当与低（或更高）溶剂混合时，它会改变旋转剂的丰度比。结果表明，DCE的局部浓度变化并未完全遵循与Y形流通通道快速混合反应中DCE局部浓度的旋转比率变化。此外，在检查通过多变量分析在拉曼谱的低频区域中看到的分子间振动的变化时，建议在混合后DEC和溶剂之间的相互作用发生随着时间的推移而发生，并且这与旋转组比的变化相关。跟踪乙醇和水的混合，并研究了基于氢键的低频拉曼光谱的变化。众所周知，通过两者的线性耦合，该系统的低频拉曼光谱可以很好地近似，这表明溶液中存在乙醇 - 水簇。我们研究了这种频谱如何随着快速混合而变化。已经发现，与混合光谱的线性组合的偏差相对在混合后几秒钟的时间尺度上增加。人们认为这可以跟踪逐渐从类似聚类的混合变为分子级混合的过程。在上述混合系统中，还必须考虑乙醇的水合热。在今年，还进行了研究，以提高使用拉曼光谱的乙醇，水和水溶液的温度测量的准确性。使用相同的强度校正和分析方法，已经表明可以从低频拉曼光谱中准确确定这些液体的温度。