JP2012056946A - Metal complex, and adsorbing material, storage material and separation material composed thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属錯体、並びにそれからなる吸着材、吸蔵材及び分離材に関する。さらに詳しくは、特定のジカルボン酸化合物と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる金属錯体に関する。本発明の金属錯体は、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、水蒸気または有機蒸気などを吸着するための吸着材、吸蔵するための吸蔵材及び分離するための分離材として好ましい。 The present invention relates to a metal complex, and an adsorbent, an occlusion material, and a separation material comprising the same. More specifically, a specific dicarboxylic acid compound, at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 and 7-12 of the periodic table, and an organic configuration capable of bidentate coordination with the metal ion. The present invention relates to a metal complex composed of a ligand. The metal complex of the present invention is an adsorbent for adsorbing carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, water vapor or organic vapor, It is preferable as an occlusion material for occlusion and a separation material for separation.
これまで、脱臭、排ガス処理などの分野で種々の吸着材が開発されている。活性炭はその代表例であり、活性炭の優れた吸着性能を利用して、空気浄化、脱硫、脱硝、有害物質除去など各種工業において広く使用されている。近年は半導体製造プロセスなどへ窒素の需要が増大しており、かかる窒素を製造する方法として、分子ふるい炭を使用して圧力スイング吸着法や温度スイング吸着法により空気から窒素を製造する方法が使用されている。また、分子ふるい炭は、メタノール分解ガスからの水素精製など各種ガス分離精製にも応用されている。 So far, various adsorbents have been developed in fields such as deodorization and exhaust gas treatment. Activated carbon is a representative example, and is widely used in various industries such as air purification, desulfurization, denitration, and removal of harmful substances by utilizing the excellent adsorption performance of activated carbon. In recent years, the demand for nitrogen has increased for semiconductor manufacturing processes, etc., and as a method for producing such nitrogen, a method of producing nitrogen from air by pressure swing adsorption method or temperature swing adsorption method using molecular sieve charcoal is used. Has been. Molecular sieve charcoal is also applied to various gas separation and purification such as hydrogen purification from methanol cracked gas.
圧力スイング吸着法や温度スイング吸着法により混合ガスを分離する際には、一般に、分離吸着材として分子ふるい炭やゼオライトなどを使用し、その平衡吸着量または吸着速度の差により分離を行っている(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、平衡吸着量の差によって混合ガスを分離する場合、これまでの吸着材では除去したいガスのみを選択的に吸着することができないため分離係数が小さくなり、装置の大型化は不可避であった。また、吸着速度の差によって混合ガスを分離する場合、ガスの種類によっては除去したいガスのみを吸着できるが、吸着と脱着を交互に行う必要があり、この場合も装置は依然として大型にならざるを得なかった。 When separating mixed gas by pressure swing adsorption method or temperature swing adsorption method, generally, molecular sieve charcoal or zeolite is used as the separation adsorbent, and separation is performed by the difference in the equilibrium adsorption amount or adsorption rate. (For example, refer nonpatent literature 1). However, when separating the mixed gas based on the difference in the amount of equilibrium adsorption, the conventional adsorbents cannot selectively adsorb only the gas to be removed, so the separation factor becomes small, and the size of the apparatus is inevitable. . In addition, when separating the mixed gas based on the difference in adsorption speed, only the gas to be removed can be adsorbed depending on the type of gas, but it is necessary to perform adsorption and desorption alternately, and in this case, the apparatus still has to be large. I didn't get it.
一方、より優れた吸着性能を与える吸着材として、外部刺激により動的構造変化を生じる高分子金属錯体が開発されている(非特許文献1、非特許文献2参照)。この新規な動的構造変化高分子金属錯体をガス吸着材として使用した場合、ある一定の圧力まではガスを吸着しないが、ある一定圧を越えるとガス吸着が始まるという特異な現象が観測されている。また、ガスの種類によって吸着開始圧が異なる現象が観測されている。 On the other hand, polymer metal complexes that cause a dynamic structural change by an external stimulus have been developed as adsorbents that give better adsorption performance (see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). When this new dynamic structure change polymer metal complex is used as a gas adsorbent, a unique phenomenon is observed in which gas adsorption does not adsorb up to a certain pressure, but gas adsorption starts when a certain pressure is exceeded. Yes. In addition, a phenomenon has been observed in which the adsorption start pressure varies depending on the type of gas.
この現象を、例えば圧力スイング吸着方式のガス分離装置における吸着材に応用した場合、非常に効率良いガス分離が可能となる。また、圧力のスイング幅を狭くすることができ、省エネルギーにも寄与する。さらに、ガス分離装置の小型化にも寄与し得るため、高純度ガスを製品として販売する際のコスト競争力を高めることができることは勿論、自社工場内部で高純度ガスを用いる場合であっても、高純度ガスを必要とする設備に要するコストを削減できるため、結局最終製品の製造コストを削減する効果を有する。 When this phenomenon is applied to, for example, an adsorbent in a pressure swing adsorption type gas separation apparatus, very efficient gas separation is possible. In addition, the pressure swing width can be narrowed, contributing to energy saving. Furthermore, since it can contribute to miniaturization of the gas separation device, it is possible to increase cost competitiveness when selling high-purity gas as a product, of course, even when high-purity gas is used inside its own factory Since the cost required for the equipment that requires high purity gas can be reduced, the manufacturing cost of the final product can be reduced.
しかしながら、さらなる装置小型化によるコスト削減が求められているのが現状であり、これを達成するために吸着性能や吸蔵性能のさらなる向上が求められている。 However, the present situation is that cost reduction by further downsizing of the apparatus is required, and in order to achieve this, further improvement in adsorption performance and storage performance is required.
芳香族ジカルボン酸誘導体と金属イオンと該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる高分子金属錯体が開示されている(特許文献1参照)。しかしながら、実施例に記載されているのはフマル酸と銅イオンとピラジンとからなる高分子金属錯体、テレフタル酸と銅イオンとピラジンとからなる高分子金属錯体及びフマル酸とロジウムイオンとピラジンとからなる高分子金属錯体であり、二座配位可能な有機配位子がガス吸蔵性能及び混合ガス分離性能に与える効果ついては何ら言及されていない。 A polymer metal complex composed of an aromatic dicarboxylic acid derivative, a metal ion, and an organic ligand capable of bidentate coordination with the metal ion is disclosed (see Patent Document 1). However, what is described in the examples is a polymer metal complex composed of fumaric acid, copper ion and pyrazine, a polymer metal complex composed of terephthalic acid, copper ion and pyrazine, and fumaric acid, rhodium ion and pyrazine. No mention is made of the effect of an organic ligand capable of bidentate coordination on gas storage performance and mixed gas separation performance.
芳香族ジカルボン酸誘導体と金属イオンと該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる高分子金属錯体が開示されている(特許文献2参照)。しかしながら、実施例に記載されているのは4,4’−ビフェニルジカルボン酸と銅イオンと1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンとからなる高分子金属錯体であり、二座配位可能な有機配位子がガス吸蔵性能及び混合ガス分離性能に与える効果については何ら言及されていない。 A polymer metal complex composed of an aromatic dicarboxylic acid derivative, a metal ion, and an organic ligand capable of bidentate coordination with the metal ion is disclosed (see Patent Document 2). However, what is described in the examples is a polymer metal complex composed of 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, a copper ion, and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane. No mention is made of the effect of possible organic ligands on gas storage performance and mixed gas separation performance.
4,4’−ビフェニルジカルボン酸、2,7−ピレンジカルボン酸及び4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジカルボン酸と金属イオンと該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる高分子金属錯体が開示されている(特許文献3参照)。しかしながら、実施例に記載されているのはテレフタル酸と銅イオンと1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンとからなる高分子金属錯体、2,6−ナフタレンジカルボン酸と銅イオンと1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンとからなる高分子金属錯体及びテレフタル酸とロジウムイオンと1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンとからなる高分子金属錯体であり、混合ガス分離性能については何ら言及されていない。 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, 2,7-pyrene dicarboxylic acid and 4,5,9,10-tetrahydropyrene-2,7-dicarboxylic acid, metal ions, and organic coordination capable of bidentate coordination with the metal ions A polymer metal complex comprising a ligand has been disclosed (see Patent Document 3). However, what is described in the examples is a polymer metal complex composed of terephthalic acid, copper ion and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, copper ion and 1 , 4-diazabicyclo [2.2.2] octane and polymer metal complex consisting of terephthalic acid, rhodium ion and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, mixed No mention is made of gas separation performance.
4,4’−ビフェニルジカルボン酸、2,7−ピレンジカルボン酸及び4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジカルボン酸と金属イオンと該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる高分子金属錯体が開示されている(特許文献4参照)。しかしながら、実施例に記載されているのは4,4’−ビフェニルジカルボン酸と銅イオンと1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンとからなる高分子金属錯体であり、二座配位可能な有機配位子がガス吸蔵性能及び混合ガス分離性能に与える影響については何ら言及されていない。 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, 2,7-pyrene dicarboxylic acid and 4,5,9,10-tetrahydropyrene-2,7-dicarboxylic acid, metal ions, and organic coordination capable of bidentate coordination with the metal ions A polymer metal complex comprising a ligand has been disclosed (see Patent Document 4). However, what is described in the examples is a polymer metal complex composed of 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, a copper ion, and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane. No mention is made of the influence of possible organic ligands on gas storage performance and mixed gas separation performance.
したがって、本発明の目的は、従来よりも吸着量が大きいガス吸着材、従来よりも有効吸蔵量が大きいガス吸蔵材、従来よりも分離性能が高いガス分離材として使用することができる金属錯体を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide a gas adsorbent having a larger adsorption amount than the conventional one, a gas storage material having a larger effective occlusion amount than the conventional one, and a metal complex that can be used as a gas separation material having a higher separation performance than the conventional one. It is to provide.
本発明者は鋭意検討し、特定のジカルボン酸化合物と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる金属錯体により、上記目的を達成することができることを見出し、本発明に至った。 The present inventor has intensively studied, a specific dicarboxylic acid compound, at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 and 7 to 12 of the periodic table, and bidentate coordination to the metal ion The present inventors have found that the above object can be achieved by a metal complex composed of a possible organic ligand, and have reached the present invention.
すなわち、本発明によれば、以下のものが提供される。
(1)下記一般式(I);
That is, according to the present invention, the following is provided.
(1) The following general formula (I);
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ同一または異なって水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、ホルミル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アシルアミノ基またはハロゲン原子であるか、R2とR3、或いはR6とR7が一緒になって置換基を有していてもよいアルキレン基またはアルケニレン基を形成してもよい。)で表されるジカルボン酸化合物(I)と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが8.0Å以上15.5Å未満であり、かつヘテロ原子を6〜12個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子(但し、3,6−ジ(4−ピリジル)−1,2,4,5−テトラジンは除く。)とからなる金属錯体。
(2)該二座配位可能な有機配位子が、下記一般式(II);
(Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, or an alkoxy group. , Formyl group, acyloxy group, alkoxycarbonyl group, nitro group, cyano group, amino group, monoalkylamino group, dialkylamino group, acylamino group or halogen atom, R 2 and R 3 , or R 6 and R 7 Together may form an alkylene group or alkenylene group which may have a substituent.) And a dicarboxylic acid compound (I) represented by groups 2 and 7 to 12 in the periodic table. At least one metal ion selected from the ions of the metal to which it belongs, the point group is D∞h , the length in the major axis direction is from 8.0 to less than 15.5, and from 6 to 6 heteroatoms 12 The metal ions in a bidentate coordination acceptable organic ligand having (However, 3,6-di (4-pyridyl) -1,2,4,5-tetrazine are excluded.) And metal complexes composed of.
(2) The bidentate organic ligand is represented by the following general formula (II):
(式中、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17及びR18はそれぞれ同一または異なって水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、ホルミル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アシルアミノ基またはハロゲン原子である。)で表される2,6−ジ(4−ピリジル)−ベンゾ[1,2−c:4,5−c’]ジピロール−1,3,5,7(2H,6H)−テトロン誘導体である(1)に記載の金属錯体。
(3)該金属イオンが亜鉛イオンである(1)〜(2)のいずれかに記載の金属錯体。
(4)(1)〜(3)のいずれかに記載の金属錯体からなる吸着材。
(5)該吸着材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン、水蒸気または有機蒸気を吸着するための吸着材である(4)に記載の吸着材。
(6)(1)〜(3)のいずれかに記載の金属錯体からなる吸蔵材。
(7)該吸蔵材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、水蒸気または有機蒸気を吸蔵するための吸蔵材である(6)に記載の吸蔵材。
(8)(1)〜(3)のいずれかに記載の金属錯体からなる分離材。
(9)該分離材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン、水蒸気または有機蒸気を分離するための分離材である(8)に記載の分離材。
(10)該分離材が、メタンと二酸化炭素、エタンと二酸化炭素、エチレンと二酸化炭素、水素と二酸化炭素、窒素と二酸化炭素、メタンとエタン、空気とメタン、エタンとエチレン、エチレンとアセチレン、エタンとプロパン、プロパンとプロペン、またはメタンとエタンとプロパンを分離するための分離材である(8)に記載の分離材。
(11)ジカルボン酸化合物(I)と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが8.0Å以上15.5Å未満であり、かつヘテロ原子を6〜12個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とを溶媒中で反応させ、金属錯体を析出させる、(1)に記載の金属錯体の製造方法。
(In the formula, R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 and R 18 may be the same or different and each may have a hydrogen atom or a substituent. A good alkyl group, alkoxy group, formyl group, acyloxy group, alkoxycarbonyl group, nitro group, cyano group, amino group, monoalkylamino group, dialkylamino group, acylamino group or halogen atom. The metal according to (1), which is a 6-di (4-pyridyl) -benzo [1,2-c: 4,5-c ′] dipyrrole-1,3,5,7 (2H, 6H) -tetron derivative Complex.
(3) The metal complex according to any one of (1) to (2), wherein the metal ion is a zinc ion.
(4) An adsorbent comprising the metal complex according to any one of (1) to (3).
(5) The adsorbent is carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane, water vapor or The adsorbent according to (4), which is an adsorbent for adsorbing organic vapor.
(6) An occlusion material comprising the metal complex according to any one of (1) to (3).
(7) The storage material is a storage material for storing carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, water vapor or organic vapor. The storage material according to (6).
(8) A separating material comprising the metal complex according to any one of (1) to (3).
(9) The separator is carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane, water vapor or The separation material according to (8), which is a separation material for separating organic vapor.
(10) The separator is methane and carbon dioxide, ethane and carbon dioxide, ethylene and carbon dioxide, hydrogen and carbon dioxide, nitrogen and carbon dioxide, methane and ethane, air and methane, ethane and ethylene, ethylene and acetylene, ethane The separation material according to (8), which is a separation material for separating propane, propane, propane and propene, or methane, ethane and propane.
(11) The dicarboxylic acid compound (I), at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Group 2 and Group 7-12 of the periodic table, a point group of D∞h , and a long axis An organic ligand having a length in the direction of 8.0 to less than 15.5 and having 6 to 12 heteroatoms and capable of bidentate coordination is reacted in a solvent to form a metal complex. The method for producing a metal complex according to (1), wherein the metal complex is deposited.
本発明により、特定のジカルボン酸化合物と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる金属錯体を提供することができる。 According to the present invention, a specific dicarboxylic acid compound, at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 and 7-12 of the periodic table, and an organic configuration capable of bidentate coordination with the metal ion. A metal complex comprising a ligand can be provided.
本発明の金属錯体は、各種ガスの吸着性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン、水蒸気または有機蒸気などを吸着するための吸着材として使用することができる。 Since the metal complex of the present invention is excellent in the adsorption performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxidation It can be used as an adsorbent for adsorbing substances, nitrogen oxides, siloxanes, water vapor, organic vapors and the like.
また、本発明の金属錯体は、各種ガスの吸蔵性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、水蒸気または有機蒸気などを吸蔵するための吸蔵材としても使用することができる。 Moreover, since the metal complex of the present invention is excellent in the occlusion performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, It can also be used as a storage material for storing water vapor or organic vapor.
さらに、本発明の金属錯体は、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン、水蒸気または有機蒸気を分離するための分離材としても使用することができる。 Furthermore, the metal complex of the present invention includes carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane, water vapor Alternatively, it can be used as a separating material for separating organic vapor.
本発明に用いる金属錯体は、ジカルボン酸化合物(I)と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが8.0Å以上15.5Å未満であり、かつヘテロ原子を6〜12個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる。 The metal complex used in the present invention comprises a dicarboxylic acid compound (I), at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 and 7-12 of the periodic table, and a point group of D∞h . And an organic ligand having a length in the major axis direction of from 8.0 to less than 15.5 and capable of bidentate coordination with the metal ion having 6 to 12 heteroatoms.
金属錯体は、ジカルボン酸化合物(I)と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属の塩から選択される少なくとも1種の金属塩と、点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが8.0Å以上15.5Å未満であり、かつヘテロ原子を6〜12個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とを、常圧下、溶媒中で数時間から数日間反応させ、析出させて製造することができる。例えば、金属塩の水溶液または有機溶媒溶液と、ジカルボン酸化合物(I)及び二座配位可能な有機配位子を含有する有機溶媒溶液とを、常圧下で混合して反応させることにより得ることができる。 The metal complex is composed of a dicarboxylic acid compound (I), at least one metal salt selected from the salts of metals belonging to Groups 2 and 7-12 of the periodic table, a point group of D∞ , and a long An organic ligand having an axial length of 8.0 to less than 15.5 and capable of bidentate coordination with the metal ion having 6 to 12 heteroatoms in a solvent under normal pressure. It can be produced by reacting for several days from the time and depositing. For example, it is obtained by mixing and reacting an aqueous solution or organic solvent solution of a metal salt with an organic solvent solution containing a dicarboxylic acid compound (I) and an organic ligand capable of bidentate coordination under normal pressure. Can do.
本発明に用いられるジカルボン酸化合物(I)は下記一般式(I); The dicarboxylic acid compound (I) used in the present invention is represented by the following general formula (I):
で表される。式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ同一または異なって水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、ホルミル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アシルアミノ基またはハロゲン原子であるか、R2とR3、或いはR6とR7が一緒になって置換基を有していてもよいアルキレン基またはアルケニレン基を形成してもよい。 It is represented by In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are the same or different and each is a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group, A formyl group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, a nitro group, a cyano group, an amino group, a monoalkylamino group, a dialkylamino group, an acylamino group, or a halogen atom, R 2 and R 3 , or R 6 and R 7 are An alkylene group or alkenylene group which may have a substituent may be formed together.
上記R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8を構成することのできる置換基の内、アルキル基またはアルコキシ基の炭素原子数は1〜5が好ましい。アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基などの直鎖または分岐を有するアルキル基が、アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基,n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基が、アシロキシ基の例としては、アセトキシ基、n−プロパノイルオキシ基、n−ブタノイルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基が、アルコキシカルボニル基の例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基が、モノアルキルアミノ基の例としては、メチルアミノ基が、ジアルキルアミノ基の例としては、ジメチルアミノ基が、アシルアミノ基の例としては、アセチルアミノ基が、ハロゲン原子の例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が、それぞれ挙げられる。また、該アルキル基等が有していてもよい置換基の例としては、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基,n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基など)、アミノ基、モノアルキルアミノ基(メチルアミノ基など)、ジアルキルアミノ基(ジメチルアミノ基など)、ホルミル基、エポキシ基、アシロキシ基(アセトキシ基、n−プロパノイルオキシ基、n−ブタノイルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基など)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基など)、カルボン酸無水物基(−CO−O−CO−R基)(Rは炭素数1〜5のアルキル基である)などが挙げられる。アルキル基の置換基の数は、1〜3個が好ましく、1個がより好ましい。 Among the substituents that can constitute R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 , the alkyl group or alkoxy group preferably has 1 to 5 carbon atoms. . Examples of the alkyl group include a linear or branched alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and a pentyl group, and an alkoxy group. Examples of methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, tert-butoxy group, and examples of acyloxy group include acetoxy group, n-propanoyloxy group , N-butanoyloxy group, pivaloyloxy group, benzoyloxy group are examples of alkoxycarbonyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group are examples of monoalkylamino group, methylamino Examples of the dialkylamino group include a dimethylamino group Examples of amino group, acetylamino group, examples of the halogen atom, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, and the like, respectively. Examples of the substituent that the alkyl group may have include an alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, tert-butoxy group). Etc.), amino group, monoalkylamino group (such as methylamino group), dialkylamino group (such as dimethylamino group), formyl group, epoxy group, acyloxy group (acetoxy group, n-propanoyloxy group, n-butanoyl) Oxy group, pivaloyloxy group, benzoyloxy group, etc.), alkoxycarbonyl group (methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, etc.), carboxylic acid anhydride group (—CO—O—CO—R group) (R Is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms). 1-3 are preferable and, as for the number of the substituents of an alkyl group, one is more preferable.
上記アルキレン基の炭素数は、1または2が好ましい。アルキレン基の炭素数が1の場合、R2とR3、或いはR6とR7はそれらが結合している炭素原子と一緒になって5員環(シクロペンタジエン環)を構成し、アルキレン基の炭素数が2の場合、R2とR3、或いはR6とR7はそれらが結合している炭素原子と一緒になって6員環(シクロヘキサジエン環)を構成する。 The number of carbon atoms of the alkylene group is preferably 1 or 2. When the alkylene group has 1 carbon atom, R 2 and R 3 , or R 6 and R 7 together with the carbon atom to which they are bonded form a 5-membered ring (cyclopentadiene ring), and the alkylene group When R 2 has 2 carbon atoms, R 2 and R 3 , or R 6 and R 7 together with the carbon atom to which they are bonded form a 6-membered ring (cyclohexadiene ring).
上記アルケニレン基の炭素数は、2が好ましい。アルケニレン基の炭素数が2の場合、R2とR3、或いはR6とR7はそれらが結合している炭素原子と一緒になって6員環(ベンゼン環)を構成する。 The alkenylene group preferably has 2 carbon atoms. When the alkenylene group has 2 carbon atoms, R 2 and R 3 , or R 6 and R 7 together with the carbon atom to which they are bonded form a 6-membered ring (benzene ring).
また、該アルキレン基、アルケニレン基が有していてもよい置換基の例としては、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基,n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基など)、アミノ基、モノアルキルアミノ基(メチルアミノ基など)、ジアルキルアミノ基(ジメチルアミノ基など)、ホルミル基、エポキシ基、アシロキシ基(アセトキシ基、n−プロパノイルオキシ基、n−ブタノイルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基など)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基など)、カルボン酸無水物基(−CO−O−CO−R基)(Rは炭素数1〜5のアルキル基である)などが挙げられる。 Examples of the substituent that the alkylene group or alkenylene group may have include an alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, tert- Butoxy group, etc.), amino group, monoalkylamino group (such as methylamino group), dialkylamino group (such as dimethylamino group), formyl group, epoxy group, acyloxy group (acetoxy group, n-propanoyloxy group, n- Butanoyloxy group, pivaloyloxy group, benzoyloxy group, etc.), alkoxycarbonyl group (methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, etc.), carboxylic acid anhydride group (—CO—O—CO—R group) (R is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms).
ジカルボン酸化合物(I)としては、例えば、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、2,7−フルオレンジカルボン酸、2,7−ピレンジカルボン酸及び4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジカルボン酸を使用することができ、中でも4,4’−ビフェニルジカルボン酸が好ましい。 Examples of the dicarboxylic acid compound (I) include 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, 2,7-fluorenedicarboxylic acid, 2,7-pyrene dicarboxylic acid, and 4,5,9,10-tetrahydropyrene-2,7. -Dicarboxylic acids can be used, among which 4,4'-biphenyldicarboxylic acid is preferred.
周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンとしては、例えば、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、クロムイオン、モリブデンイオン、タングステンイオン、マンガンイオン、鉄イオン、ルテニウムイオン、コバルトイオン、ロジウムイオン、ニッケルイオン、パラジウムイオン、銅イオン、亜鉛イオン及びカドミウムイオンを使用することができ、中でもマグネシウムイオン、マンガンイオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、亜鉛イオン及びカドミウムイオンが好ましく、亜鉛イオンがより好ましい。 Examples of ions of metals belonging to Groups 2 and 7-12 of the periodic table include magnesium ions, calcium ions, chromium ions, molybdenum ions, tungsten ions, manganese ions, iron ions, ruthenium ions, cobalt ions, rhodium ions, Nickel ion, palladium ion, copper ion, zinc ion and cadmium ion can be used, among which magnesium ion, manganese ion, cobalt ion, nickel ion, copper ion, zinc ion and cadmium ion are preferable, and zinc ion is more preferable. .
金属錯体の製造に用いる金属塩としては、例えば、マグネシウム塩、カルシウム塩、クロム塩、モリブデン塩、タングステン塩、マンガン塩、鉄塩、ルテニウム塩、コバルト塩、ロジウム塩、ニッケル塩、パラジウム塩、銅塩、亜鉛塩及びカドミウム塩を使用することができ、中でもマグネシウム塩、マンガン塩、コバルト塩、ニッケル塩、銅塩、亜鉛塩及びカドミウム塩が好ましく、亜鉛塩がより好ましい。金属塩は、単一の金属塩を使用することが好ましいが、2種以上の金属塩を混合して用いてもよい。また、本発明の金属錯体は、単一の金属からなる金属錯体を2種以上混合して使用することもできる。これらの金属塩としては、酢酸塩、ギ酸塩などの有機酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩などの無機酸塩を使用することができる。 Examples of the metal salt used in the production of the metal complex include magnesium salt, calcium salt, chromium salt, molybdenum salt, tungsten salt, manganese salt, iron salt, ruthenium salt, cobalt salt, rhodium salt, nickel salt, palladium salt, copper Salts, zinc salts and cadmium salts can be used, among which magnesium salts, manganese salts, cobalt salts, nickel salts, copper salts, zinc salts and cadmium salts are preferable, and zinc salts are more preferable. The metal salt is preferably a single metal salt, but two or more metal salts may be mixed and used. Moreover, the metal complex of this invention can also be used in mixture of 2 or more types of the metal complex which consists of a single metal. As these metal salts, organic acid salts such as acetate and formate, and inorganic acid salts such as hydrochloride, hydrobromide, sulfate, nitrate and carbonate can be used.
本発明に用いられる点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが8.0Å以上15.5Å未満であり、かつヘテロ原子を6〜12個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子は下記一般式(II); The point group used in the present invention is D ∞h , the length in the major axis direction is 8.0 to less than 15.5 and bidentate coordination to the metal ion having 6 to 12 heteroatoms Possible organic ligands are the following general formula (II):
で表される。式中、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、及びR18はそれぞれ同一または異なって水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、ホルミル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アシルアミノ基またはハロゲン原子であり、好ましくは水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基もしくはハロゲン原子である。 It is represented by In the formula, R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , and R 18 may be the same or different and each may have a hydrogen atom or a substituent. Good alkyl group, alkoxy group, formyl group, acyloxy group, alkoxycarbonyl group, nitro group, cyano group, amino group, monoalkylamino group, dialkylamino group, acylamino group or halogen atom, preferably hydrogen atom, substituent Or an alkyl group which may have a halogen atom or a halogen atom.
R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、及びR18を構成することのできる置換基の内、アルキル基の炭素原子数は1〜5が好ましい。アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基などの直鎖または分岐を有するアルキル基が、アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基,n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基が、アシロキシ基の例としては、アセトキシ基、n−プロパノイルオキシ基、n−ブタノイルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基が、アルコキシカルボニル基の例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基が、モノアルキルアミノ基の例としては、メチルアミノ基が、ジアルキルアミノ基の例としては、ジメチルアミノ基が、アシルアミノ基の例としては、アセチルアミノ基が、ハロゲン原子の例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が、それぞれ挙げられる。また、該アルキル基が有していてもよい置換基の例としては、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基,n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基など)、アミノ基、モノアルキルアミノ基(メチルアミノ基など)、ジアルキルアミノ基(ジメチルアミノ基など)、ホルミル基、エポキシ基、アシロキシ基(アセトキシ基、n−プロパノイルオキシ基、n−ブタノイルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基など)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基など)、カルボン酸無水物基(−CO−O−CO−R基)(Rは炭素数1〜5のアルキル基である)などが挙げられる。アルキル基の置換基の数は、1〜3個が好ましく、1個がより好ましい。 Among the substituents that can constitute R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , and R 18 , the alkyl group has 1 to 1 carbon atoms. 5 is preferred. Examples of the alkyl group include a linear or branched alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and a pentyl group, and an alkoxy group. Examples of methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, tert-butoxy group, and examples of acyloxy group include acetoxy group, n-propanoyloxy group , N-butanoyloxy group, pivaloyloxy group, benzoyloxy group are examples of alkoxycarbonyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group are examples of monoalkylamino group, methylamino Examples of the dialkylamino group include a dimethylamino group Examples of amino group, acetylamino group, examples of the halogen atom, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, and the like, respectively. Examples of the substituent that the alkyl group may have include an alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, tert-butoxy group, etc. ), Amino group, monoalkylamino group (such as methylamino group), dialkylamino group (such as dimethylamino group), formyl group, epoxy group, acyloxy group (acetoxy group, n-propanoyloxy group, n-butanoyloxy) Group, pivaloyloxy group, benzoyloxy group, etc.), alkoxycarbonyl group (methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, etc.), carboxylic acid anhydride group (—CO—O—CO—R group) (R is And an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms). 1-3 are preferable and, as for the number of the substituents of an alkyl group, one is more preferable.
本発明に用いられる二座配位可能な有機配位子は点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが8.0Å以上15.5Å未満であり、かつヘテロ原子を6〜12個有する。ここで、二座配位可能な有機配位子とは非共有電子対で金属イオンに対して配位する原子を2つ以上有する中性配位子を意味する。 The organic ligand capable of bidentate coordination used in the present invention has a point group of D∞h , a length in the major axis direction of from 8.0 to less than 15.5, and from 6 to 6 heteroatoms. I have twelve. Here, the bidentate organic ligand means a neutral ligand having two or more atoms coordinated to a metal ion by a lone pair.
二座配位可能な有機配位子の点群は、下記参考文献1に記載の方法に従って決定することができる。
参考文献1:中崎昌雄、分子の対称と群論、39〜40頁(1973年、東京化学同人)
The point group of the organic ligand capable of bidentate coordination can be determined according to the method described in Reference Document 1 below.
Reference 1: Masao Nakazaki, Molecular symmetry and group theory, 39-40 (1973, Tokyo Chemical Doujin)
例えば、1,2−ビス(4−ピリジル)エチン、1,4−ビス(4−ピリジル)ベンゼン、4,4’−ビス(4−ピリジル)ビフェニル、3,6−ジ(4−ピリジル)−1,2,4,5−テトラジン及び2,6−ジ(4−ピリジル)−ベンゾ[1,2−c:4,5−c’]ジピロール−1,3,5,7(2H,6H)−テトロンは左右対称な直線分子であり、かつ対称心を有するので、点群はD∞hとなる。また、1,2−ビス(4−ピリジル)エテンは2回回転軸とその軸に垂直な対称面を有するので、その点群はC2hとなる。 For example, 1,2-bis (4-pyridyl) ethyne, 1,4-bis (4-pyridyl) benzene, 4,4′-bis (4-pyridyl) biphenyl, 3,6-di (4-pyridyl)- 1,2,4,5-tetrazine and 2,6-di (4-pyridyl) -benzo [1,2-c: 4,5-c ′] dipyrrole-1,3,5,7 (2H, 6H) -Tetron is a symmetric linear molecule and has a symmetrical center, so the point cloud is D∞h . In addition, 1,2-bis (4-pyridyl) ethene has a two-fold rotation axis and a plane of symmetry perpendicular to the axis, so the point group is C 2h .
二座配位可能な有機配位子の点群がD∞h以外の場合、対称性が低いために無駄な空隙が生じてしまい、吸着量が低下する。 When the point group of the organic ligand capable of bidentate coordination is other than D ∞h , useless voids are generated due to low symmetry, and the amount of adsorption decreases.
本明細書における二座配位可能な有機配位子の長軸方向の長さは、富士通株式会社製Sigress Explorer Professional Version 7.6.0.52を用い、分子力学法MM3で配座解析を行った後、半経験的分子軌道法PM5で構造最適化を行うことで求めた最安定構造における、金属イオンに対して配位可能な原子のうち構造式内で最も離れた位置にある2原子中心間の距離と定義する。 In this specification, the length in the major axis direction of the organic ligand capable of bidentate coordination was measured using molecular dynamics method MM3 using Sigles Explorer Professional Version 7.6.0.52 manufactured by Fujitsu Limited. 2 atoms at the most distant positions in the structural formula among the atoms that can coordinate to the metal ion in the most stable structure obtained by performing the structure optimization by the semi-empirical molecular orbital method PM5 It is defined as the distance between the centers.
例えば、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンの窒素原子間距離は2.609Å、ピラジンの窒素原子間距離は2.810Å、4,4’−ビピリジルの窒素原子間距離は7.061Å、1,2−ビス(4−ピリジル)エチンの窒素原子間距離は9.583Å、1,4−ビス(4−ピリジル)ベンゼンの窒素原子間距離は11.315Å、3,6−ジ(4−ピリジル)−1,2,4,5−テトラジンの窒素原子間距離は11.204Å、2,6−ジ(4−ピリジル)−ベンゾ[1,2−c:4,5−c’]ジピロール−1,3,5,7(2H,6H)−テトロンの窒素原子間距離は15.182Å、4,4’−ビス(4−ピリジル)ビフェニレンの窒素原子間距離は15.570Å、N,N’−ジ(4−ピリジル)−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシジイミドの窒素原子間距離は15.533Åとなる。 For example, the distance between nitrogen atoms of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane is 2.609Å, the distance between nitrogen atoms of pyrazine is 2.810Å, and the distance between nitrogen atoms of 4,4′-bipyridyl is 7. The distance between nitrogen atoms of 061Å, 1,2-bis (4-pyridyl) ethyne is 9.583Å, and the distance between nitrogen atoms of 1,4-bis (4-pyridyl) benzene is 11.315Å, 3,6-di ( The distance between nitrogen atoms of 4-pyridyl) -1,2,4,5-tetrazine is 11.204Å, 2,6-di (4-pyridyl) -benzo [1,2-c: 4,5-c ′]. The distance between nitrogen atoms of dipyrrole-1,3,5,7 (2H, 6H) -tetron is 15.182Å, the distance between nitrogen atoms of 4,4′-bis (4-pyridyl) biphenylene is 15.570Å, N, N′-di (4-pyridyl) -1,4,5,8 Nitrogen interatomic distance naphthalene tetracarboxylic diimide becomes 15.533A.
二座配位可能な有機配位子の長軸方向の長さが8.0Å未満の場合は、細孔容積が小さくなり過ぎるため、吸着量が低下する。一方、長軸方向の長さが15.5Å以上の場合は細孔径が大きくなり過ぎ、分子ふるい効果がなくなるため、選択性が低下する。 When the length in the long axis direction of the organic ligand capable of bidentate coordination is less than 8.0 mm, the pore volume becomes too small, and the adsorption amount decreases. On the other hand, when the length in the major axis direction is 15.5 mm or more, the pore diameter becomes too large and the molecular sieving effect is lost, so the selectivity is lowered.
本明細書における二座配位可能な有機配位子が有するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、リン原子、硫黄原子などが挙げられる。 Examples of the hetero atom of the organic ligand capable of bidentate coordination in the present specification include a nitrogen atom, an oxygen atom, a phosphorus atom, and a sulfur atom.
例えば、1,2−ビス(4−ピリジル)エチンが有するヘテロ原子数は2個、1,4−ビス(4−ピリジル)ベンゼンが有するヘテロ原子数は2個、3,6−ジ(4−ピリジル)−1,2,4,5−テトラジンが有するヘテロ原子数は6個、2,6−ジ(4−ピリジル)−ベンゾ[1,2−c:4,5−c’]ジピロール−1,3,5,7(2H,6H)−テトロンが有するヘテロ原子数は8個、N,N’−ジ(4−ピリジル)−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシジイミドが有するヘテロ原子数は8個となる。 For example, 1,2-bis (4-pyridyl) ethyne has 2 heteroatoms, 1,4-bis (4-pyridyl) benzene has 2 heteroatoms, 3,6-di (4- Pyridyl) -1,2,4,5-tetrazine has 6 heteroatoms and 2,6-di (4-pyridyl) -benzo [1,2-c: 4,5-c ′] dipyrrole-1 , 3,5,7 (2H, 6H) -Tetron has 8 heteroatoms, N, N′-di (4-pyridyl) -1,4,5,8-naphthalenetetracarboxydiimide has heteroatoms The number is eight.
二座配位可能な有機配位子が有するヘテロ原子数は6〜12個が好ましく、6〜10個がより好ましく、6〜8個がさらに好ましい。二座配位可能な有機配位子の有するヘテロ原子数が5個以下の場合は、細孔壁を構成する配位子上の電荷密度が小さく、ガス分子と細孔壁の相互作用が小さくなるため、吸着量が低下する。一方、二座配位可能な有機配位子が有するヘテロ原子数が13個以上の場合は、細孔壁を構成する配位子上の電荷密度が大きくなり、ガス分子と細孔壁の相互作用が大きくなるため、選択性が低下する。 The number of heteroatoms contained in the bidentate organic ligand is preferably 6-12, more preferably 6-10, and even more preferably 6-8. When the number of heteroatoms of an organic ligand capable of bidentate coordination is 5 or less, the charge density on the ligand constituting the pore wall is small and the interaction between the gas molecule and the pore wall is small. Therefore, the amount of adsorption decreases. On the other hand, when the organic ligand capable of bidentate coordination has 13 or more heteroatoms, the charge density on the ligand constituting the pore wall is increased, and the mutual relationship between the gas molecule and the pore wall is increased. Since the effect is increased, the selectivity is lowered.
二座配位可能な有機配位子としては、例えば、2,6−ジ(4−ピリジル)−ベンゾ[1,2−c:4,5−c’]ジピロール−1,3,5,7(2H,6H)−テトロンを使用することができる。 As an organic ligand capable of bidentate coordination, for example, 2,6-di (4-pyridyl) -benzo [1,2-c: 4,5-c ′] dipyrrole-1,3,5,7 (2H, 6H) -Tetron can be used.
金属錯体を製造するときのジカルボン酸化合物(I)と二座配位可能な有機配位子との混合比率は、ジカルボン酸化合物(I):二座配位可能な有機配位子=1:5〜8:1のモル比の範囲内が好ましく、1:3〜6:1のモル比の範囲内がより好ましい。これ以外の範囲で反応を行っても目的とする金属錯体は得られるが、収率が低下し、副反応も増えるために好ましくない。 The mixing ratio of the dicarboxylic acid compound (I) to the bidentate organic ligand when producing the metal complex is as follows: dicarboxylic acid compound (I): bidentate organic ligand = 1: A molar ratio in the range of 5-8: 1 is preferred, and a molar ratio in the range of 1: 3-6: 1 is more preferred. Even if the reaction is carried out in a range other than this, the desired metal complex can be obtained, but this is not preferable because the yield is lowered and the side reaction is also increased.
金属錯体を製造するときの金属塩と二座配位可能な有機配位子の混合比率は、金属塩:二座配位可能な有機配位子=3:1〜1:3のモル比の範囲内が好ましく、2:1〜1:2のモル比の範囲内がより好ましい。これ以外の範囲では目的とする金属錯体の収率が低下し、また、未反応の原料が残留して得られた金属錯体の精製が困難になる。 The mixing ratio of the metal salt and the bidentate organic ligand when producing the metal complex is as follows: metal salt: bidentate organic ligand = 3: 1 to 1: 3 molar ratio Within the range, the molar ratio of 2: 1 to 1: 2 is more preferable. In other ranges, the yield of the target metal complex decreases, and purification of the metal complex obtained by leaving unreacted raw materials becomes difficult.
金属錯体を製造するための混合溶液におけるジカルボン酸化合物(I)のモル濃度は、0.005〜5.0mol/Lが好ましく、0.01〜2.0mol/Lがより好ましい。これより低い濃度で反応を行っても目的とする金属錯体は得られるが、収率が低下するため好ましくない。また、これより高い濃度では溶解性が低下し、反応が円滑に進行しない。 The molar concentration of the dicarboxylic acid compound (I) in the mixed solution for producing the metal complex is preferably 0.005 to 5.0 mol / L, and more preferably 0.01 to 2.0 mol / L. Even if the reaction is performed at a concentration lower than this, the desired metal complex can be obtained, but this is not preferable because the yield decreases. If the concentration is higher than this, the solubility is lowered and the reaction does not proceed smoothly.
金属錯体を製造するための混合溶液における金属塩のモル濃度は、0.005〜5.0mol/Lが好ましく、0.01〜2.0mol/Lがより好ましい。これより低い濃度で反応を行っても目的とする金属錯体は得られるが、収率が低下するため好ましくない。また、これより高い濃度では未反応の金属塩が残留し、得られた金属錯体の精製が困難になる。 The molar concentration of the metal salt in the mixed solution for producing the metal complex is preferably 0.005 to 5.0 mol / L, and more preferably 0.01 to 2.0 mol / L. Even if the reaction is performed at a concentration lower than this, the desired metal complex can be obtained, but this is not preferable because the yield decreases. Further, at a concentration higher than this, unreacted metal salt remains, and purification of the obtained metal complex becomes difficult.
金属錯体を製造するための混合溶液における二座配位可能な有機配位子のモル濃度は、0.001〜5.0mol/Lが好ましく、0.005〜2.0mol/Lがより好ましい。これより低い濃度で反応を行っても目的とする金属錯体は得られるが、収率が低下するため好ましくない。また、これより高い濃度では溶解性が低下し、反応が円滑に進行しない。 The molar concentration of the bidentate organic ligand in the mixed solution for producing the metal complex is preferably 0.001 to 5.0 mol / L, and more preferably 0.005 to 2.0 mol / L. Even if the reaction is performed at a concentration lower than this, the desired metal complex can be obtained, but this is not preferable because the yield decreases. If the concentration is higher than this, the solubility is lowered and the reaction does not proceed smoothly.
金属錯体の製造に用いる溶媒としては、有機溶媒、水またはそれらの混合溶媒を使用することができる。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、塩化メチレン、クロロホルム、アセトン、酢酸エチル、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、水またはこれらの混合溶媒を使用することができる。反応温度としては、253〜423Kが好ましい。 As a solvent used for producing the metal complex, an organic solvent, water, or a mixed solvent thereof can be used. Specifically, methanol, ethanol, propanol, diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, hexane, cyclohexane, heptane, benzene, toluene, methylene chloride, chloroform, acetone, ethyl acetate, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, water or These mixed solvents can be used. The reaction temperature is preferably 253 to 423K.
結晶性の良い金属錯体は、純度が高くて吸着性能が良い。反応が終了したことはガスクロマトグラフィーまたは高速液体クロマトグラフィーにより原料の残存量を定量することにより確認することができる。反応終了後、得られた混合液を吸引濾過に付して沈殿物を集め、有機溶媒による洗浄後、373K程度で数時間真空乾燥することにより、本発明の金属錯体を得ることができる。 A metal complex having good crystallinity has high purity and good adsorption performance. The completion of the reaction can be confirmed by quantifying the remaining amount of the raw material by gas chromatography or high performance liquid chromatography. After completion of the reaction, the obtained mixed solution is subjected to suction filtration to collect a precipitate, washed with an organic solvent, and then vacuum dried at about 373 K for several hours to obtain the metal complex of the present invention.
以上のようにして得られる本発明の金属錯体は、ジカルボン酸化合物(I)のカルボキシレートイオンと金属イオンとからなるパドルホイール骨格中の金属イオンのアキシャル位に二座配位可能な有機配位子が配位して形成されるジャングルジム骨格が多重に相互貫入した三次元構造を有する。 The metal complex of the present invention obtained as described above is an organic coordination capable of bidentate coordination to the axial position of the metal ion in the paddle wheel skeleton composed of the carboxylate ion and the metal ion of the dicarboxylic acid compound (I). It has a three-dimensional structure in which jungle gym skeletons formed by coordination of children are interpenetrated multiple times.
本明細書において、「ジャングルジム骨格」とは、ジカルボン酸化合物(I)のカルボキシレートイオンと金属イオンからなるパドルホイール骨格中の金属イオンのアキシャル位に二座配位可能な有機配位子が配位し、ジカルボン酸化合物(I)と金属イオンとからなる二次元格子状シート間を連結することで形成されるジャングルジム様の三次元構造と定義する。 In this specification, the “jungle gym skeleton” is an organic ligand capable of bidentate coordination at the axial position of the metal ion in the paddle wheel skeleton composed of the carboxylate ion and the metal ion of the dicarboxylic acid compound (I). It is defined as a jungle-gym-like three-dimensional structure formed by coordination and connection between two-dimensional lattice sheets made of dicarboxylic acid compound (I) and metal ions.
本明細書において、「ジャングルジム骨格が多重に相互貫入した構造」とは、二以上のジャングルジム骨格が互いの細孔を埋める形で貫入し合った三次元集積構造と定義する。 In the present specification, “a structure in which multiple jungle gym skeletons interpenetrate” is defined as a three-dimensional integrated structure in which two or more jungle gym skeletons penetrate each other so as to fill the pores of each other.
金属錯体が「ジャングルジム骨格が多重に相互貫入した構造を有する」ことは、例えば単結晶X線構造解析、粉末X線結晶構造解析などにより確認することができる。 The fact that the metal complex has “a structure in which the jungle gym skeleton has multiple interpenetrations” can be confirmed by, for example, single crystal X-ray structure analysis, powder X-ray crystal structure analysis, or the like.
本発明の金属錯体における三次元構造は、合成後の結晶においても変化できるため、その変化に伴って、細孔の構造や大きさも変化する。この構造が変化する条件は、吸着される物質の種類、吸着圧力、吸着温度に依存する。吸脱着に伴う構造変化の模式図を図1に示す。本発明では、一般式(I)で表されるジカルボン酸化合物と点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが8.0Å以上15.5Å未満であり、かつヘテロ原子を6〜12個有する二座配位可能な有機配位子を用いて細孔形状及び細孔表面の電化密度を制御することで、高いガス吸着性能、高いガス吸蔵性能及び高いガス分離性能が発現する。吸着された物質が脱着した後は、元の構造に戻るので、細孔の大きさも元に戻る。 Since the three-dimensional structure in the metal complex of the present invention can be changed in the synthesized crystal, the structure and size of the pores change with the change. The conditions for changing the structure depend on the type of substance to be adsorbed, the adsorption pressure, and the adsorption temperature. FIG. 1 shows a schematic diagram of the structural change accompanying adsorption / desorption. In the present invention, the dicarboxylic acid compound represented by the general formula (I) and the point group are D ∞h , the length in the major axis direction is from 8.0 to less than 15.5 and the heteroatoms are 6 High gas adsorption performance, high gas storage performance, and high gas separation performance are manifested by controlling the pore shape and the charge density on the surface of the pores using ~ 12 bidentate organic ligands . After the adsorbed substance is desorbed, it returns to its original structure, so the pore size also returns.
前記の吸着メカニズムは推定ではあるが、例え前記メカニズムに従っていない場合でも、本発明で規定する要件を満足するのであれば、本発明の技術的範囲に包含される。 Although the said adsorption mechanism is presumption, even if it does not follow the said mechanism, if the requirements prescribed | regulated by this invention are satisfied, it will be included in the technical scope of this invention.
本発明の金属錯体は、各種ガスの吸着性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素(メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロペン、メチルアセチレン、プロパジエンなど)、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなど)、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン(ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサンなど)、水蒸気または有機蒸気などを吸着するための吸着材として好ましい。有機蒸気とは、常温、常圧で液体状の有機物質の気化ガスを意味する。このような有機物質としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類;トリメチルアミン、トリエチルアミンなどのアミン類;アセトアルデヒドなどのアルデヒド類;炭素数5〜16の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;塩化メチル、塩化メチレン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。 Since the metal complex of the present invention is excellent in the adsorption performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms (methane, ethane, ethylene, acetylene, propane, Propene, methylacetylene, propadiene, etc.), noble gases (helium, neon, argon, krypton, xenon, etc.), hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane (hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane) Etc.), and is preferable as an adsorbent for adsorbing water vapor or organic vapor. The organic vapor means a vaporized organic substance that is liquid at normal temperature and pressure. Examples of such organic substances include alcohols such as methanol and ethanol; amines such as trimethylamine and triethylamine; aldehydes such as acetaldehyde; aliphatic hydrocarbons having 5 to 16 carbon atoms; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene. Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; halogenated hydrocarbons such as methyl chloride, methylene chloride and chloroform;
また、本発明の金属錯体は、各種ガスの吸蔵性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素(メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロペン、メチルアセチレン、プロパジエンなど)、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなど)、硫化水素、アンモニア、水蒸気または有機蒸気などを吸蔵するための吸蔵材としても好ましい。有機蒸気とは、常温、常圧で液体状の有機物質の気化ガスを意味する。このような有機物質としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類;トリメチルアミンなどのアミン類;アセトアルデヒドなどのアルデヒド類;炭素数5〜16の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;塩化メチル、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。 In addition, since the metal complex of the present invention is excellent in the occlusion performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms (methane, ethane, ethylene, acetylene, Propane, propene, methylacetylene, propadiene, etc.), noble gases (helium, neon, argon, krypton, xenon, etc.), hydrogen sulfide, ammonia, water vapor, or organic vapor are also preferred as occlusion materials. The organic vapor means a vaporized organic substance that is liquid at normal temperature and pressure. Examples of such organic substances include alcohols such as methanol and ethanol; amines such as trimethylamine; aldehydes such as acetaldehyde; aliphatic hydrocarbons having 5 to 16 carbon atoms; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene; acetone And ketones such as methyl ethyl ketone; halogenated hydrocarbons such as methyl chloride and chloroform.
さらに、本発明の金属錯体は、各種ガスを選択的に吸着することができるので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素(メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロペン、メチルアセチレン、プロパジエンなど)、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなど)、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン(ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサンなど)、水蒸気または有機蒸気などを分離するための分離材としても好ましく、特に、メタン中の二酸化炭素、エタン中の二酸化炭素、エチレン中の二酸化炭素、水素中の二酸化炭素、窒素中の二酸化炭素、メタン中のエタン、空気中のメタン、エタン中のエチレン、エチレン中のアセチレン、エタン中のプロパン、プロパン中のプロペンまたはメタン中のエタンとプロパンなどを、圧力スイング吸着法や温度スイング吸着法により分離するのに適している。有機蒸気とは、常温、常圧で液体状の有機物質の気化ガスを意味する。このような有機物質としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類;トリメチルアミンなどのアミン類;アセトアルデヒドなどのアルデヒド類;炭素数5〜16の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;塩化メチル、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。 Furthermore, since the metal complex of the present invention can selectively adsorb various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, C 1-4 hydrocarbons (methane, ethane, ethylene, Acetylene, propane, propene, methylacetylene, propadiene, etc.), noble gases (such as helium, neon, argon, krypton, xenon), hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane (hexamethylcyclotrisiloxane, octane) Methylcyclotetrasiloxane, etc.), preferable as a separating material for separating water vapor or organic vapor, etc., particularly carbon dioxide in methane, carbon dioxide in ethane, carbon dioxide in ethylene, carbon dioxide in hydrogen, nitrogen Carbon dioxide, ethane in methane, methane in air, ethylene in ethane, ethane Acetylene in Ren, propane ethane, the ethane and propane propene or methane in propane, are suitable for separating the pressure swing adsorption or temperature swing adsorption. The organic vapor means a vaporized organic substance that is liquid at normal temperature and pressure. Examples of such organic substances include alcohols such as methanol and ethanol; amines such as trimethylamine; aldehydes such as acetaldehyde; aliphatic hydrocarbons having 5 to 16 carbon atoms; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene; acetone And ketones such as methyl ethyl ketone; halogenated hydrocarbons such as methyl chloride and chloroform.
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の実施例および比較例における分析および評価は次のようにして行った。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Analysis and evaluation in the following examples and comparative examples were performed as follows.
(1)粉末X線回折パターンの測定
粉末X線回折装置を用いて、回折角(2θ)=5〜50°の範囲を走査速度1°/分で走査し、対称反射法で測定した。分析条件の詳細を以下に示す。
<分析条件>
装置:株式会社リガク製RINT2400
X線源:CuKα(λ=1.5418Å) 40kV 200mA
ゴニオメーター:縦型ゴニオメーター
検出器:シンチレーションカウンター
ステップ幅:0.02°
スリット:発散スリット=0.5°
受光スリット=0.15mm
散乱スリット=0.5°
(1) Measurement of powder X-ray diffraction pattern Using a powder X-ray diffractometer, a range of diffraction angle (2θ) = 5 to 50 ° was scanned at a scanning speed of 1 ° / min, and measured by a symmetric reflection method. Details of the analysis conditions are shown below.
<Analysis conditions>
Apparatus: RINT2400 manufactured by Rigaku Corporation
X-ray source: CuKα (λ = 1.5418Å) 40 kV 200 mA
Goniometer: Vertical goniometer Detector: Scintillation counter Step width: 0.02 °
Slit: Divergent slit = 0.5 °
Receiving slit = 0.15mm
Scattering slit = 0.5 °
(2)吸脱着等温線の測定
ガス吸着量測定装置を用いて容量法で測定を行った。このとき、測定に先立って試料を373K、50Paで8時間乾燥し、吸着水などを除去した。分析条件の詳細を以下に示す。
<分析条件>
装置:日本ベル株式会社製BELSORP−18PLUS
平衡待ち時間:500秒
(2) Measurement of adsorption / desorption isotherm Measurement was performed by a volumetric method using a gas adsorption amount measuring device. At this time, prior to the measurement, the sample was dried at 373 K and 50 Pa for 8 hours to remove adsorbed water and the like. Details of the analysis conditions are shown below.
<Analysis conditions>
Device: Nippon Bell Co., Ltd. BELSORP-18PLUS
Equilibrium waiting time: 500 seconds
<合成例1>
窒素雰囲気下、硝酸亜鉛六水和物2.81g(9.5mmol)、4,4’−ビフェニルジカルボン酸2.29g(9.5mmol)及び2,6−ジ(4−ピリジル)−ベンゾ[1,2−c:4,5−c’]ジピロール−1,3,5,7(2H,6H)−テトロン1.75g(4.7mmol)を容量比でN,N−ジメチルホルムアミド:エタノール=1:1からなるN,N−ジメチルホルムアミドとエタノールの混合溶媒800mLに溶解させ、363Kで48時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、メタノールで3回洗浄を行った。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体4.32g(収率93%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図2に示す。
<Synthesis Example 1>
Under a nitrogen atmosphere, zinc nitrate hexahydrate 2.81 g (9.5 mmol), 4,4′-biphenyldicarboxylic acid 2.29 g (9.5 mmol) and 2,6-di (4-pyridyl) -benzo [1 , 2-c: 4,5-c ′] dipyrrole-1,3,5,7 (2H, 6H) -tetron 1.75 g (4.7 mmol) in a volume ratio of N, N-dimethylformamide: ethanol = 1 1 was dissolved in 800 mL of a mixed solvent of N, N-dimethylformamide and ethanol consisting of 1 and stirred at 363 K for 48 hours. The precipitated metal complex was recovered by suction filtration, and then washed with methanol three times. Then, it dried at 373 K and 50 Pa for 8 hours, and obtained the target metal complex 4.32g (yield 93%). The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG.
<比較合成例1>
窒素雰囲気下、硝酸亜鉛六水和物2.81g(9.5mmol)、4,4’−ビフェニルジカルボン酸2.29g(9.5mmol)及び4,4’−ビピリジル0.75g(4.7mmol)を容量比でN,N−ジメチルホルムアミド:エタノール=1:1からなるN,N−ジメチルホルムアミドとエタノールの混合溶媒800mLに溶解させ、363Kで24時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、メタノールで3回洗浄を行った。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体3.24g(収率89%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図3に示す。
<Comparative Synthesis Example 1>
Under a nitrogen atmosphere, zinc nitrate hexahydrate 2.81 g (9.5 mmol), 4,4′-biphenyldicarboxylic acid 2.29 g (9.5 mmol) and 4,4′-bipyridyl 0.75 g (4.7 mmol) Was dissolved in 800 mL of a mixed solvent of N, N-dimethylformamide and ethanol having a volume ratio of N, N-dimethylformamide: ethanol = 1: 1 and stirred at 363 K for 24 hours. The precipitated metal complex was recovered by suction filtration, and then washed with methanol three times. Then, it dried at 373K and 50 Pa for 8 hours, and obtained the target metal complex 3.24g (yield 89%). The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG.
<比較合成例2>
窒素雰囲気下、硝酸亜鉛六水和物2.81g(9.5mmol)、4,4’−ビフェニルジカルボン酸2.29g(9.5mmol)及び1,2−ビス(4−ピリジル)エチン0.852g(4.7mmol)を容量比でN,N−ジメチルホルムアミド:エタノール=1:1からなるN,N−ジメチルホルムアミドとエタノールの混合溶媒800mLに溶解させ、363Kで24時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、メタノールで3回洗浄を行った。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体3.04g(収率81%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図4に示す。
<Comparative Synthesis Example 2>
Under a nitrogen atmosphere, zinc nitrate hexahydrate 2.81 g (9.5 mmol), 4,4′-biphenyldicarboxylic acid 2.29 g (9.5 mmol) and 1,2-bis (4-pyridyl) ethyne 0.852 g (4.7 mmol) was dissolved in a volume ratio of N, N-dimethylformamide: ethanol = 1: 1 mixed solvent of N, N-dimethylformamide and ethanol (800 mL) and stirred at 363 K for 24 hours. The precipitated metal complex was recovered by suction filtration, and then washed with methanol three times. Then, it dried at 373K and 50 Pa for 8 hours, and obtained the target metal complex 3.04g (yield 81%). The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG.
<比較合成例3>
窒素雰囲気下、硝酸亜鉛六水和物2.81g(9.5mmol)、4,4’−ビフェニルジカルボン酸2.29g(9.5mmol)及び3,6−ジ(4−ピリジル)−1,2,4,5−テトラジン1.12g(4.7mmol)を容量比でN,N−ジメチルホルムアミド:エタノール=1:1からなるN,N−ジメチルホルムアミドとエタノールの混合溶媒800mLに溶解させ、363Kで24時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、メタノールで3回洗浄を行った。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体3.37g(収率84%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図5に示す。
<Comparative Synthesis Example 3>
Under a nitrogen atmosphere, 2.81 g (9.5 mmol) of zinc nitrate hexahydrate, 2.29 g (9.5 mmol) of 4,4′-biphenyldicarboxylic acid and 3,6-di (4-pyridyl) -1,2 , 4,5-tetrazine (1. 12 g, 4.7 mmol) was dissolved in 800 mL of a mixed solvent of N, N-dimethylformamide and ethanol consisting of N, N-dimethylformamide: ethanol = 1: 1 at a volume ratio of 363 K. Stir for 24 hours. The precipitated metal complex was recovered by suction filtration, and then washed with methanol three times. Then, it dried at 373 K and 50 Pa for 8 hours, and obtained the target metal complex 3.37g (yield 84%). FIG. 5 shows a powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex.
<比較合成例4>
窒素雰囲気下、硝酸亜鉛六水和物1.49g(5.0mmol)、4,4’−ビフェニルジカルボン酸1.21g(5.0mmol)及びN,N’−ジ(4−ピリジル)−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシジイミド1.05g(2.5mmol)をN,N−ジメチルホルムアミド500mLに溶解させ、413Kで48時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、メタノールで3回洗浄を行った。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体1.82g(収率70%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図6に示す。
<Comparative Synthesis Example 4>
In a nitrogen atmosphere, 1.49 g (5.0 mmol) of zinc nitrate hexahydrate, 1.21 g (5.0 mmol) of 4,4′-biphenyldicarboxylic acid and N, N′-di (4-pyridyl) -1, 1.05 g (2.5 mmol) of 4,5,8-naphthalenetetracarboxydiimide was dissolved in 500 mL of N, N-dimethylformamide and stirred at 413 K for 48 hours. The precipitated metal complex was recovered by suction filtration, and then washed with methanol three times. Then, it dried at 373K and 50 Pa for 8 hours, and obtained the target metal complex 1.82g (yield 70%). The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG.
<比較合成例5>
窒素雰囲気下、硝酸亜鉛六水和物2.81g(9.5mmol)、テレフタル酸1.57g(9.5mmol)及び2,6−ジ(4−ピリジル)−ベンゾ[1,2−c:4,5−c’]ジピロール−1,3,5,7(2H,6H)−テトロン1.75g(4.7mmol)を容量比でN,N−ジメチルホルムアミド:エタノール=1:1からなるN,N−ジメチルホルムアミドとエタノールの混合溶媒800mLに溶解させ、363Kで48時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、メタノールで3回洗浄を行った。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体3.72g(収率95%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図7に示す。
<Comparative Synthesis Example 5>
Under a nitrogen atmosphere, zinc nitrate hexahydrate 2.81 g (9.5 mmol), terephthalic acid 1.57 g (9.5 mmol) and 2,6-di (4-pyridyl) -benzo [1,2-c: 4 , 5-c ′] dipyrrole-1,3,5,7 (2H, 6H) -tetron 1.75 g (4.7 mmol) in a volume ratio of N, N-dimethylformamide: ethanol = 1: 1 The mixture was dissolved in 800 mL of a mixed solvent of N-dimethylformamide and ethanol and stirred at 363 K for 48 hours. The precipitated metal complex was recovered by suction filtration, and then washed with methanol three times. Then, it dried at 373 K and 50 Pa for 8 hours, and obtained the objective metal complex 3.72g (yield 95%). FIG. 7 shows a powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex.
<実施例1>
合成例1で得た金属錯体について、195Kにおける二酸化炭素の吸着等温線を測定した。結果を図8に示す。
<Example 1>
For the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the adsorption isotherm of carbon dioxide at 195 K was measured. The results are shown in FIG.
<比較例1>
比較合成例1で得た金属錯体について、195Kにおける二酸化炭素の吸着等温線を測定した。結果を図8に示す。
<Comparative Example 1>
The adsorption complex isotherm of carbon dioxide at 195K was measured for the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1. The results are shown in FIG.
図8より、本発明の金属錯体は二酸化炭素の吸着量が多いので、二酸化炭素の吸着材として優れていることは明らかである。 FIG. 8 clearly shows that the metal complex of the present invention is excellent as an adsorbent for carbon dioxide because it has a large amount of carbon dioxide adsorbed.
<実施例2>
合成例1で得た金属錯体について、195Kにおける二酸化炭素の吸脱着等温線を測定した。結果を図9に示す。
<Example 2>
For the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the adsorption and desorption isotherm of carbon dioxide at 195 K was measured. The results are shown in FIG.
<比較例2>
比較合成例1で得た金属錯体について、195Kにおける二酸化炭素の吸脱着等温線を測定した。結果を図9に示す。
<Comparative example 2>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1, the adsorption and desorption isotherm of carbon dioxide at 195 K was measured. The results are shown in FIG.
図9より、本発明の金属錯体は二酸化炭素の吸蔵量が多いので、二酸化炭素の吸蔵材として優れていることは明らかである。 From FIG. 9, it is clear that the metal complex of the present invention is excellent as a carbon dioxide storage material because it has a large storage amount of carbon dioxide.
<実施例3>
合成例1で得た金属錯体について、195Kにおける二酸化炭素及びメタンの吸脱着等温線を測定した。結果を図10に示す。
<Example 3>
For the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the adsorption and desorption isotherms of carbon dioxide and methane at 195 K were measured. The results are shown in FIG.
<比較例3>
比較合成例1で得た金属錯体について、195Kにおける二酸化炭素及びメタンの吸脱着等温線を測定した。結果を図11に示す。
<Comparative Example 3>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1, the adsorption and desorption isotherms of carbon dioxide and methane at 195 K were measured. The results are shown in FIG.
<比較例4>
比較合成例2で得た金属錯体について、195Kにおける二酸化炭素及びメタンの吸脱着等温線を測定した。結果を図12に示す。
<Comparative example 4>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 2, the adsorption and desorption isotherms of carbon dioxide and methane at 195 K were measured. The results are shown in FIG.
<比較例5>
比較合成例3で得た金属錯体について、195Kにおける二酸化炭素及びメタンの吸脱着等温線を測定した。結果を図13に示す。
<Comparative Example 5>
The adsorption and desorption isotherms of carbon dioxide and methane at 195 K were measured for the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 3. The results are shown in FIG.
<比較例6>
比較合成例4で得た金属錯体について、195Kにおける二酸化炭素及びメタンの吸脱着等温線を測定した。結果を図14に示す。
<Comparative Example 6>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 4, the adsorption and desorption isotherms of carbon dioxide and methane at 195 K were measured. The results are shown in FIG.
<比較例7>
比較合成例5で得た金属錯体について、195Kにおける二酸化炭素及びメタンの吸脱着等温線を測定した。結果を図15に示す。
<Comparative Example 7>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 5, adsorption / desorption isotherms of carbon dioxide and methane at 195 K were measured. The results are shown in FIG.
図10と図11〜15の比較より、本発明の金属錯体は二酸化炭素を選択的に吸着し、かつ二酸化炭素の吸着量が多いので、メタンと二酸化炭素の分離材として優れていることは明らかである。 From the comparison between FIG. 10 and FIGS. 11 to 15, it is clear that the metal complex of the present invention selectively adsorbs carbon dioxide and has a large amount of carbon dioxide adsorption, and thus is excellent as a separator for methane and carbon dioxide. It is.
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-
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