キチンキトサンについて・・・

Question

はじめまして。理系の大学生をしているものです。
最近、キチンキトサンという物質を友人に教えてもらい、興味を持っていろいろ
調べてみました。その中で、ちょっとした疑問がでてきました。それは、’キチ
ンキトサンって紫外線を吸収するのか’ということです。この疑問に誰か答えて
頂けないでしょうか？また、自分自身、まだ、紫外線の吸収機構についての勉強
をきちんとしていないので、なぜ紫外線吸収が起こるのかということもあまりよ
くわかっていません。できれば、なぜ紫外線の吸収が起こるのかということにつ
いても教えていただけると幸いです。

noname#3136 · Accepted Answer

なぜキチン、キトサンを調べていて紫外線の吸収の有無が疑問になったのか？私はむしろそちらの方に興味があります（笑）。

それはさておき、キチン、キトサンは多糖類ですから普通の紫外線吸収は起こらないでしょう。（ものすごく短い波長の紫外線、いわゆるDeep-UVなら吸収するでしょうが）

＞できれば、なぜ紫外線の吸収が起こるのかということにつ 
＞いても教えていただけると幸いです。

なぜ、という質問に簡単に答えるのはちょっと難しいです（私に説明する力量がないこともあるけれど）。ものすごく単純に云えば、分子が光のエネルギーを受け取ることによって、分子軌道内の電子が、より高いエネルギー準位に跳び上がる（励起する）のですね。その時に光の吸収が起こります。正確に理解するには電子軌道論などを勉強してみてください。

なお、ヘテロ原子を含まない有機化合物に限る、という限定で非常に単純に言えば、二重結合が多いほど、また、その二重結合が共役しているほど、紫外ないし可視光領域で光の吸収が生じる可能性が増えます。
例えば、ベンゼン→ビフェニル→p-ターフェニル→p-クアテルフェニルの順に光の吸収波長は長波長側にシフトするはずです。
二重結合が共役しているかしていないか、という例で云えば、ベンゼン環同士が共役していないm-ターフェニルよりも、共役しているp-ターフェニルの方が長波長側に吸収を持つでしょう。

この例からお判りのように、キチン、キトサンは二重結合をひとつも持っていないので、少なくとも近紫外領域に吸収をもつ可能性はないワケです。

noname#3136 · Answer

rei00さん、こんばんわ。
多分質問者の方はもう見ていないような気がするので、質問者そっちのけでほとんど二人の間での議論になってますね（笑）。

＞共役が無いと「吸収極大を与える波長」は紫外部よりも短波長側になりますが，紫外部の波長域に吸収が全く無いわけではないと思いますが・・・。 

もちろんおっしゃる通りです。σ結合だけからなっていても、紫外光の吸収は生じますよね。なので、最初の回答で「少なくとも近紫外に吸収を持つ可能性はない」という表現になっています。

＞つまり，共役があって紫外部に吸収極大を持つ場合に比べると，紫外部の吸収は弱くなる。と，言いたかったのですが・・・。

確かにrei00さんの回答を読み返してみるとその通りですね。ただ、C=C二重結合とC=O二重結合を同列に論じているように読めたものですから。私も理解不足でした。

＞なお，「禁制遷移」は起こらないわけではないと思います。吸収波長が紫外部ではなく，強度が弱いというだけで・・・。

これもまたご指摘の通りです。起こらないワケではないです。なので、私の回答でも「非常に起こりにくい遷移」という表現になっています。ただ、モル吸光係数が非常に小さいというだけです。実際、光ラジカル発生剤などは、カルボニルのn-π*遷移を利用しているワケですし。

そんなところで。

rei00 · Answer

rei00 です。

　Kookoo さんのご指摘がありましたので，補足致します。

> 吸収強度と吸収波長が混同されているようなのでちょっと補足。
　私自身は混同していないのですが，チョット説明不足だったようです。以下に補足しておきます。

　まず，Kookoo さんの回答されている吸収波長と吸収強度は，「吸収極大を与える波長」と「その波長での吸収強度」ですね。

　確かに，「吸収極大を与える波長」と「その波長での吸収強度」についてはその通りです。共役が無いと「吸収極大を与える波長」は紫外部よりも短波長側になりますが，紫外部の波長域に吸収が全く無いわけではないと思いますが・・・。

　つまり，共役があって紫外部に吸収極大を持つ場合に比べると，紫外部の吸収は弱くなる。と，言いたかったのですが・・・。説明不足ですね（スミマセン）。

　なお，「禁制遷移」は起こらないわけではないと思います。吸収波長が紫外部ではなく，強度が弱いというだけで・・・。

　いかがでしょうか。違ってますか？

noname#3136 · Answer

すみません、harumage-donさんは下記以上の詳細な回答を求めてないと思うので補足の必要はないのかもしれませんが、一点だけ。

rei00さんの回答で、吸収強度と吸収波長が混同されているようなのでちょっと補足。

吸収強度は、共役二重結合が並んでいる数（π(パイ)共役長と云います）とは無関係です。C=C二重結合（つまりπ結合）が共役している長さは、吸収波長の方に影響を与えます。π共役長が長いほど、長い波長の光を吸収するのですね。

一方、吸収強度（通常モル吸光係数で表します）は、光によって分子軌道内の電子がより高いエネルギー準位に叩き上げられる確率と言い換えられますが、これは電子遷移の種類によってほぼ決まります。

C=C二重結合、つまりπ結合にあずかる電子が光によって叩き上げられる遷移は、π-π*遷移と呼ばれ、非常に高い確率で起こります。一方、下で指摘されているアセチル基のC=O結合（カルボニル結合）ではn-π*遷移と呼ばれる電子遷移が起こり、これは非常に起こりにくい遷移です。量子力学的に禁止された遷移であるためで、これを「禁制遷移」と呼びます。アセチル基の吸収強度が極めて弱いのはこのためで、共役しているかいないかとは無関係です。

以上、補足まで。んでわ。

rei00 · Answer

私も「どこでキチン・キトサンと紫外線吸収が繋がったか」に興味がありますが・・・。

> ’キチンキトサンって紫外線を吸収するのか’

　程度の差はあっても，すべての有機化合物は紫外線を吸収します。

　ただ，二重結合を持たない化合物の場合，紫外線領域の電磁波の吸収の強度が非常に弱いため，一般には紫外線を吸収しないと言われます。また，二重結合を持っていても，２つ以上の二重結合が並んでいない場合（つまり，共役していない場合）には，その吸収強度が弱いため，紫外線を吸収するとは言われません。

　キチン・キトサンの場合ですが，キトサンには二重結合が存在しませんので殆ど紫外線吸収が無いと言えます。一方，キチンは「Ｎ－アセチルグルコサミンのポリマー」で，アセチル部分に C=O 二重結合を持っています。そのため紫外線吸収はありますが，共役していませんので弱い吸収です。


> なぜ紫外線の吸収が起こるのか

　これについては，「物理化学」，「分析化学」，「有機化学」，「化学」等の教科書の「UV スペクトル」とか「UV 吸収」の所を御覧下さい。

noname#3136 · Answer

すみません、No.4の補足です。

＞ヘテロ原子を含まない有機化合物に限る

と書いたので誤解を招くかもしれません。
キチン、キトサンはもちろんヘテロ原子をもっていますが、それでもやっぱり近紫外領域の吸収はないでしょう（と思う）。

でわ。

fluorite · Answer

御免なさい．
3回も書き込んでしまいました．

fluorite · Answer

正確にはキチンとキトサンは別の物質（多糖）です．
性質や定義，利用価値などは参考URLを見てください．
あまりつっこんだ情報は書いてないかもしれませんが，
リンクから色んな所に飛べますので，調べてみては如何でしょう？

あとは理系の学生さんのようですので，英語の勉強も兼ねてpubmedで検索をかけるとか．．．

参考URL：http://www.humanbalance.net/kitosan/

キチンキトサンについて・・・

なぜキチン、キトサンを調べていて紫外線の吸収の有無が疑問になったのか？私はむしろそちらの方に興味があります（笑）。

rei00さん、こんばんわ。

rei00 です。

すみません、harumage-donさんは下記以上の詳細な回答を求めてないと思うので補足の必要はないのかもしれませんが、一点だけ。

私も「どこでキチン・キトサンと紫外線吸収が繋がったか」に興味がありますが・・・。

すみません、No.4の補足です。

御免なさい．

正確にはキチンとキトサンは別の物質（多糖）です．

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