ESR法によるカルボキシメチルセルロースラジカルの検討

ESR study of carboxymethyl cellulose radicals

佐伯 誠一; 長澤 尚胤; 玉田 正男; 工藤 久明*; 勝村 庸介*

Saiki, Seiichi; Nagasawa, Naotsugu; Tamada, Masao; Kudo, Hisaaki*; Katsumura, Yosuke*

カルボキシメチルセルロース(CMC)は濃厚水溶液において放射線照射を行うと橋かけするが、その橋かけ反応には水の放射線分解生成物であるOHラジカルが起因となっていると考えられている。そこで、本研究では、CMCの放射線橋かけメカニズムを解明するため、OHラジカルとの反応により生成するCMCラジカルをESR測定によって同定することを目的とした。0.35%CMC水溶液に10mMの過酸化水素を加え、紫外光を当てて生成したOHラジカルをCMCと反応させてESR測定を行った。水溶液中におけるCMCラジカルの直接観測に成功した。カルボキシメチル基の置換度が大きいほどラジカル濃度は高くなることから、生成ラジカルはカルボキシメチル基上のラジカルであると示唆される。カルボキシメチル基上のラジカルの存在を仮定すると、6位炭素に連なるカルボキシメチル基上ではTripletDoublet、2位又は3位炭素に連なるカルボキシメチル基上ではDoubletのESRスペクトルになると考えられ、それらの仮定したスペクトルを重ね合わせると、実験結果とよく一致し、カルボキシメチル基上のラジカルであると解釈できた。

Carboxymethyl cellulose (CMC) in a concentrated aqueous solution can be radiation-crosslinked, and OH in water radiolysis decomposition is assumed to cause radiation-crosslinking of polymer solutions. The purpose of this study is an indentification of CMC radicals formed by reactions with OH to understand the radiation-crosslinking mechanism of CMC. ESR spectra of CMC radicals formed by OH produced by photolysis of 10 mM hydrogen peroxide were measured in 0.35%CMC aqueous solution. As result, direct observation of CMC radicals in an aqueous solution were succeeded. Radical concentration increases as degree of substitution of carboxymethyl groups increases, and this implies that radicals are located on carboxymethyl groups. If radicals are located on carboxymethyl groups, ESR spectra would show Triplet Doublet, located on carboxymethyl groups linked with C6, and Doublet, located on carboxymethyl groups linked with C2 or C3. Overlapping these spectra at some proportion corresponded to experimental results accurately, and radicals on carboxymethyl groups were presumed from these results.