Prasad Ramesh Joshi, and Yuan-Pern Lee
J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 33, 23306–23320

國立陽明交通大學 應用化學系 李遠鵬教授

乙醇醛 [HOCH₂C(O)H] 是在星際介質 (ISM) 中檢測到的醣樣分子，是合成複雜糖類的可能前驅物。雖然其極具重要性，但在星際環境下從乙醇醛形成複雜糖分子的機制仍然不甚清楚。由乙醇醛衍生的自由基中間體HOCH₂CH₂O^• (1)、HOCH₂C^•HOH (2)、HOCH₂C^•O (3)、HOC^•HC(O)H (4) 和O^•CH₂C(O)H (5)可能是潛在的ISM黑暗區域中形成甘油醛(醛糖)、二羥基丙酮(酮糖)和乙二醇(糖醇)的前驅物。然而，這些中間體的光譜鑑定及其反應卻很少被研究。我們利用氫原子在3.2 K的固體仲氫中的穿隧反應進行了氫原子與順式-順式乙醇醛異構體( Cc-GA)的反應，並鑑定了自由基 Cc-HOCH₂C^•O (3) 和 Cc-HOC^•HC(O)H (4) 以及二次擷氫反應的產物HOCHCO (6) 的紅外光譜。此外， Cc-HOCH₂CH₂O^• (1)和C^•H₂OH + H₂CO 分別會經由氫原子加成和氫原子加成引致的斷鍵途徑產生。在黑暗中僅能發生氫原子穿隧反應，(3)的形成較多，而(1)的形成較少。但在紅外光照射以產生具較高能量的氫原子的過程中，(4)和C^•H₂OH + H₂CO的形成變得重要。我們也透過長時間照射2827 nm紅外光成功地將多數 Cc-GA 轉化為反式-反式乙醇醛( Tt-GA) 異構體，研究 H + Tt-GA，並觀察到 Tt-HOCH₂C^•O (3')、 Tt-HOC^•HC(O)H (4')、HOCHCO (6)、 Tt-HOCH₂CH₂O^• (1') 和C^•H₂OH + H₂CO。我們討論了(1)、(3)和(4)繼續反應形成複雜糖分子或相關化合物的可能途徑。前人提出的(2)和(5)自由基未被觀測到，應該在氫原子與乙醇醛的反應中不重要。綜言之，我們在氫原子和乙醇醛反應中觀測到前所未有的多樣化學反應途徑(具三種不同類型的四個途徑)，顯示乙醇醛在天文化學中可能扮演多重性的角色。