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京大、120年来の謎だった水の界面で起こる「フェントン反応」の機構を解明

京都大学は1月6日、北海道大学(北大)、米カリフォルニア工科大学などとの共同研究により、気液界面に存在する化学種を選択的に検出可能な新しい実験手法を用いて、発見から120年以上にわたって未解明だった水の界面で起こる「フェントン反応」におけるメカニズムの解明に成功したと発表した。

成果は、京大 白眉センターの江波進一特定准教授、北大 環境科学院の坂本陽介博士研究員(日本学術振興会PD)、カリフォルニア工科大のAgustin J. Colussi客員研究員らの国際共同研究チームによるもの。研究の詳細な内容は、米国東部時間2013年12月30日付けで米科学雑誌「米科学アカデミー紀要(PNAS)」オンライン版に掲載された。

二価の鉄イオンと過酸化水素の反応である[Fe(II)+H2O2]はフェントン反応と呼ばれ、大気化学、生化学、グリーンケミストリーなど、さまざまな分野で重要な役割を果たしている(画像1)。例えば、大気中の雲の微小な
水滴に含まれている二価の鉄イオンは過酸化水素と反応することで、より反応性の高い化学種となり、水滴中の有機化合物などを酸化し、酸などに変換する働きをしている。

また生体内では過剰な鉄イオンと過酸化水素の反応が、細胞のガン化や生物の老化のメカニズムと密接な関係があることが近年になってわかってきた。また鉄イオンと過酸化水素の反応によって生成する活性種を利用することで、有害物質を無害な化合物に酸化できるため、浄水処理にも利用されている。


画像1。さまざまな分野で中心的な役割を果たしているフェントン反応

このようにフェントン反応は幅広い分野で重要であるにも関わらず、1894年のFentonによる発表から120年たった今でも、実はその反応機構はよくわかっていない。特に「ヒドロキシルラジカル(・OHラジカル)」ができるという従来の反応経路に対して、近年、「フェリル(Ferryl)」と呼ばれる不安定な四価の鉄である「Fe(IV)=O中間体」ができるという新しい反応経路が提案されているそうで、現在、研究者の間で論争が起こっているという。

※続きはソースで
http://news.mynavi.jp/news/2014/01/10/527/index.html

＞まとめると、今回の実験の条件下における気液界面のフェントン反応は、
＞(1)液中に比べて千～1万倍速く進む、
＞(2)四価鉄Fe(IV)=Oと三価鉄Fe(III)を生成する、
＞(3)・OHラジカルを生成しない、
＞の3点が明らかになった。