Effect of NaCl Salts on the Activation Energy of Excited-State Proton Transfer Reaction of Coumarin 183

이 연구에서는 Coumarin 183 (C183)을 photoacid로 사용하여, NaCl이 수용액에서 일어나는 들뜬 상태 양성자 전달 반응(excited-state proton transfer, ESPT)에 미치는 영향을 조사하였다. 형광 분광법과 시간상관 단일광자 계수법(time-correlated single photon counting, TCSPC)을 이용해 NaCl 농도에 따른 C183의 산-염기 평형 및 양성자 전달 반응의 활성화 에너지를 측정하였다. NaCl 농도가 증가하면 용액의 유전율이 감소하고, 이에 따라 탈양성자형(RO⁻)의 용매화 에너지가 증가하여 평형이 산형(ROH) 쪽으로 이동하였다. TCSPC 신호를 전역 피팅하여 얻은 반응 속도 상수들과 양자화학 계산 결과를 통해, C183 주변의 국소 수소 결합 구조가 Na+와 Cl−에 의해 어떻게 달라지고 이 변화가 ESPT 반응의 활성화 에너지에 어떤 영향을 주는지를 밝혔다. 특히 Na+는 첫 번째 수화 껍질의 물 분자의 염기성을 낮춰 양성자 전달을 늦추는 반면, Cl−은 상대적으로 더 빠른 전달을 유도하며, 전체적으로는 NaCl 농도가 높을수록 ESPT 반응의 활성화 에너지가 증가하는 경향을 보였다. 이 연구는 용존 이온이 유도하는 수소 결합 환경의 변화를 통해 양성자 전달 반응성을 조절할 수 있음을 보여준다.