JP6314516B2 - Method for producing organosilica mesoporous material - Google Patents
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Description
本発明は、有機シリカメソ多孔体の製造方法に関し、より詳しくは、ビピリジン基又はピリジン基を有する有機シリカメソ多孔体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an organic silica mesoporous material, and more particularly to a method for producing an organic silica mesoporous material having a bipyridine group or a pyridine group.
従来から、メソ細孔が規則的に配列したシリカメソ多孔体に様々な官能基を有する有機基を導入して、吸着特性等のシリカメソ多孔体の特性を向上させることが検討されている。例えば、特開2010−116512号公報(特許文献1)には、シリカメソ多孔体にピリジン基又はビピリジン基を導入した有機シリカメソ多孔体が開示されている。また、Angew.Chem.Int.Ed.、2011年、第50巻、11667〜11671頁(非特許文献1)には、シリカメソ多孔体にフェニルピリジン基を導入した有機シリカメソ多孔体が開示されている。 Conventionally, it has been studied to introduce organic groups having various functional groups into a silica mesoporous material in which mesopores are regularly arranged to improve the properties of the silica mesoporous material such as adsorption properties. For example, JP 2010-116512 A (Patent Document 1) discloses an organic silica mesoporous material in which a pyridine group or a bipyridine group is introduced into a silica mesoporous material. Also, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11667-11671 (Non-Patent Document 1) discloses an organic silica mesoporous material in which a phenylpyridine group is introduced into a silica mesoporous material.
特許文献1においては、2個のエトキシシリル基をジビニルピリジン基で架橋した有機架橋型シラン化合物が用いられ、これを室温で加水分解・縮重合させることによってジビニルピリジン基を有する有機シランメソ多孔体が合成されたことが開示されている。また、非特許文献1においては、2個のエトキシシリル基をフェニルピリジン基で架橋した有機架橋型シラン化合物が用いられ、これを室温で加水分解・縮重合させることによってフェニルピリジン基を有する有機シランメソ多孔体が合成されたことが開示されている。 In Patent Document 1, an organic cross-linked silane compound in which two ethoxysilyl groups are cross-linked with a divinylpyridine group is used, and an organosilane mesoporous material having a divinylpyridine group is obtained by hydrolysis and condensation polymerization at room temperature. It has been disclosed that it has been synthesized. In Non-Patent Document 1, an organic cross-linked silane compound in which two ethoxysilyl groups are cross-linked with a phenyl pyridine group is used. It is disclosed that a porous body has been synthesized.
本発明者らは、特許文献1〜2に記載の合成方法に従って、イソプロポキシシリル基を有するピリジン系有機シラン化合物を室温で加水分解・縮重合させても、加水分解・縮重合反応は十分に進行しないことを見出した。また、反応温度を高くすると、ピリジン基やビピリジン基とシリル基との間の結合が開裂して、所望の有機シリカメソ多孔体が合成されないことも見出した。 According to the synthesis methods described in Patent Documents 1 and 2, the present inventors can sufficiently perform hydrolysis / condensation reaction even if a pyridine-based organosilane compound having an isopropoxysilyl group is hydrolyzed / condensed at room temperature. I found that it did not progress. It has also been found that when the reaction temperature is increased, the bond between the pyridine group or bipyridine group and the silyl group is cleaved, and the desired organosilica mesoporous material is not synthesized.
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、原料としてイソプロポキシシリル基を有するピリジン系有機シラン化合物を用いてピリジン系有機シリカメソ多孔体を製造する方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the subject which the said prior art has, and provides the method of manufacturing a pyridine type organic silica mesoporous material using the pyridine type organic silane compound which has an isopropoxy silyl group as a raw material. Objective.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ビピリジン基又はピリジン基を有し、かつイソプロポキシシリル基を有する有機シラン化合物を加水分解・縮重合させる場合に、反応温度を比較的高く、かつ塩基濃度を低くする必要があることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have conducted a reaction temperature in the case of hydrolyzing and polycondensing an organosilane compound having a bipyridine group or a pyridine group and having an isopropoxysilyl group. Has been found to be relatively high and the base concentration needs to be low, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の有機シリカメソ多孔体の製造方法は、界面活性剤を含有し、温度が30〜80℃、塩基濃度[OH−]が0.01〜0.5mol/Lの溶液に、下記式(1)で表されるピリジン基含有有機シラン化合物及び下記式(2)で表されるピリジン基含有有機シラン化合物: That is, the method for producing an organosilica mesoporous material of the present invention comprises a surfactant, a temperature of 30 to 80 ° C., and a base concentration [OH − ] of 0.01 to 0.5 mol / L. A pyridine group- containing organosilane compound represented by (1) and a pyridine group- containing organosilane compound represented by the following formula (2):
〔前記式(1)中のR11〜R14のうちの少なくとも1つの基及びR15〜R18のうちの少なくとも1つの基、並びに、前記式(2)中のR21〜R25のうちの少なくとも2つの基は、下記式(3):
−Y−[Si(O−iPr)3]k (3)
(前記式(3)中、Yは、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基からなる群から選択される2価又は3価の有機基、或いは単結合であり、kは1又は2である)
で表されるイソプロポキシシリル基を有する基であり、前記式(1)及び(2)中のR11〜R18及びR21〜R25 のうちの残りの基は水素原子であり、前記式(1)中のXは窒素原子および炭素原子のうちのいずれかである〕
からなる群から選択される少なくとも1種のイソプロポキシシリル基を有するピリジン系有機シラン化合物を添加する添加工程、
前記ピリジン系有機シラン化合物を、30〜80℃の温度で加水分解・縮重合させ、前記界面活性剤を含有する有機シリカメソ構造体を得る反応工程、及び
前記有機シリカメソ構造体から前記界面活性剤を除去して有機シリカメソ多孔体を得る鋳型除去工程、
を含むことを特徴とするものである。
[At least one group among R 11 to R 14 and at least one group among R 15 to R 18 in the formula (1), and among R 21 to R 25 in the formula (2) At least two groups of the following formula (3):
-Y- [Si (O-iPr) 3 ] k (3)
(In the formula (3), Y is a divalent or trivalent organic group selected from the group consisting of an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, and an arylene group, or a single bond, and k is 1 or 2. is there)
Wherein the remaining groups of R 11 to R 18 and R 21 to R 25 in the formulas (1) and (2) are hydrogen atoms, X in (1) is either a nitrogen atom or a carbon atom]
An addition step of adding a pyridine-based organosilane compound having at least one isopropoxysilyl group selected from the group consisting of:
A reaction step of hydrolyzing and polycondensing the pyridine-based organosilane compound at a temperature of 30 to 80 ° C. to obtain an organosilica mesostructure containing the surfactant, and the surfactant from the organosilica mesostructure Removing the template to obtain an organosilica mesoporous material by removing,
It is characterized by including.
また、本発明にかかる添加工程においては、全有機シラン化合物の添加速度V(単位:mol/h)と溶液中の塩基のモル数M(単位:mol)とが下記式(a):
0.1≦V/M≦2 (a)
で表される条件を満たすように、前記ピリジン系有機シラン化合物を添加することが好ましい。
Moreover, in the addition process concerning this invention, the addition rate V (unit: mol / h) of all the organosilane compounds and the number of moles M (unit: mol) of the base in a solution are the following formula (a):
0.1 ≦ V / M ≦ 2 (a)
It is preferable to add the pyridine-based organosilane compound so as to satisfy the condition represented by:
さらに、本発明の有機シリカメソ多孔体の製造方法においては、前記添加工程で得られた反応混合液に30〜80℃の温度で超音波処理を施すことが好ましく、また、前記鋳型除去工程の前に、前記有機シリカメソ構造体に水熱処理を施すことが好ましい。 Furthermore, in the method for producing an organosilica mesoporous material of the present invention, it is preferable to subject the reaction mixture obtained in the addition step to ultrasonic treatment at a temperature of 30 to 80 ° C., and before the template removal step. Furthermore, it is preferable to subject the organic silica mesostructure to a hydrothermal treatment.
本発明によれば、原料としてイソプロポキシシリル基を有するピリジン系有機シラン化合物を用いてピリジン系有機シリカメソ多孔体を製造することが可能となる。 According to the present invention, a pyridine-based organic silica mesoporous material can be produced using a pyridine-based organic silane compound having an isopropoxysilyl group as a raw material.
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.
(ピリジン系有機シラン化合物)
先ず、本発明に用いられるピリジン系有機シラン化合物について説明する。本発明においては、下記式(1)で表されるピリジン基を有する有機シラン化合物及び下記式(2)で表されるピリジン基を有する有機シラン化合物からなる群から選択される少なくとも1種のイソプロポキシシリル基を有するピリジン系有機シラン化合物(以下、「イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物」という)を使用する。
(Pyridine-based organosilane compound)
First, the pyridine-based organosilane compound used in the present invention will be described. In the present invention, at least one isoform selected from the group consisting of an organosilane compound having a pyridine group represented by the following formula (1) and an organosilane compound having a pyridine group represented by the following formula (2). A pyridine-based organosilane compound having a propoxysilyl group (hereinafter referred to as “isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound”) is used.
前記式(1)において、R11〜R14のうちの少なくとも1つの基及びR15〜R18のうちの少なくとも1つの基は、下記式(3):
−Y−[Si(O−iPr)3]k (3)
で表されるイソプロポキシシリル基を有する基であり、残りの基は水素原子である。また、前記式(2)において、R21〜R25のうちの少なくとも2つの基は、前記式(3)で表されるイソプロポキシシリル基を有する基であり、残りの基は水素原子である。さらに、前記式(1)中のXは窒素原子および炭素原子のうちのいずれかである。
In the formula (1), at least one group of R 11 to R 14 and at least one group of R 15 to R 18 are represented by the following formula (3):
-Y- [Si (O-iPr) 3 ] k (3)
The group which has the isopropoxy silyl group represented by these, and the remaining group is a hydrogen atom. In the formula (2), at least two groups out of R 21 to R 25 are groups having an isopropoxysilyl group represented by the formula (3), and the remaining groups are hydrogen atoms. . Furthermore, X in the formula (1) is either a nitrogen atom or a carbon atom.
前記式(3)において、Yは、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜12、より好ましくは炭素数1〜6)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2〜12、より好ましくは炭素数2〜6)、アルキニレン基(好ましくは炭素数2〜12、より好ましくは炭素数2〜6)、アリーレン基(好ましくは炭素数6〜12)、エーテル基、カルボニル基、アミノ基、アミド基、及びイミド基からなる群から選択される2価又は3価の有機基、或いは単結合であり、kは1又は2である。前記式(3)中のYとしては、アルキレン基及び単結合のうちのいずれかが好ましく、単結合がより好ましい。 In the formula (3), Y is an alkylene group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms) or an alkenylene group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms). ), An alkynylene group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms), an arylene group (preferably having 6 to 12 carbon atoms), an ether group, a carbonyl group, an amino group, an amide group, and an imide group. A divalent or trivalent organic group selected from the group consisting of or a single bond, and k is 1 or 2. As Y in the formula (3), either an alkylene group or a single bond is preferable, and a single bond is more preferable.
本発明において、前記イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物は単独で使用してもよいし、その他の有機シラン化合物と組み合わせて使用してもよい。原料として使用する全有機シラン化合物中の前記イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物の割合としては、1質量%以上(その他の有機シラン化合物の割合が99質量%以下)であれば特に制限はないが、得られる有機シリカメソ多孔体においてビピリジン基やピリジン基の量が増加し、金属錯体の固体配位子としての機能が向上するという観点から、10〜100質量%(その他の有機シラン化合物の割合が0〜90質量%)が好ましく、30〜100質量%(その他の有機シラン化合物の割合が0〜70質量%)がより好ましく、50〜100質量%(その他の有機シラン化合物の割合が0〜50質量%)が更に好ましく、70〜100質量%(その他の有機シラン化合物の割合が0〜30質量%)が特に好ましく、100質量%(その他の有機シラン化合物の割合が0質量%)が最も好ましい。 In the present invention, the isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound may be used alone or in combination with other organosilane compounds. The ratio of the isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound in the total organosilane compound used as a raw material is not particularly limited as long as it is 1% by mass or more (the ratio of other organosilane compounds is 99% by mass or less). However, in the obtained organic silica mesoporous material, the amount of bipyridine group or pyridine group is increased, and the function as a solid ligand of the metal complex is improved. The proportion is preferably 0 to 90 mass%), more preferably 30 to 100 mass% (the proportion of other organic silane compounds is 0 to 70 mass%), and 50 to 100 mass% (the proportion of other organic silane compounds is 0). To 50% by mass) is more preferable, and 70 to 100% by mass (the ratio of other organosilane compounds is 0 to 30% by mass) is particularly preferable. 0 wt% (percentage of 0% by mass of other organic silane compound) is most preferred.
前記その他の有機シラン化合物としては、ジメトキシシラン、ジエトキシシラン、ジイソプロポキシシランといったジアルコキシシラン;トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリイソプロポキシシランといったトリアルコキシシラン;テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラジイソプロポキシシランといったテトラアルコキシシラン;1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エチレン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)アセチレン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、4,4’−ビス(トリエトキシシリル)ビフェニル、1,2−ビス(トリイソプロポキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリイソプロポキシシリル)エチレン、1,2−ビス(トリイソプロポキシシリル)アセチレン、1,4−ビス(トリイソプロポキシシリル)ベンゼン、4,4’−ビス(トリイソプロポキシシリル)ビフェニルといった有機基架橋型アルコキシシラン等の公知のアルコキシシラン化合物が挙げられる。これらのアルコキシシラン化合物は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。 Examples of the other organic silane compounds include dialkoxysilanes such as dimethoxysilane, diethoxysilane, and diisopropoxysilane; trialkoxysilanes such as trimethoxysilane, triethoxysilane, and triisopropoxysilane; tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, Tetraalkoxysilanes such as tetradiisopropoxysilane; 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane, 1,2-bis (triethoxysilyl) ethylene, 1,2-bis (triethoxysilyl) acetylene, 1,4- Bis (triethoxysilyl) benzene, 4,4′-bis (triethoxysilyl) biphenyl, 1,2-bis (triisopropoxysilyl) ethane, 1,2-bis (triisopropoxysilyl) ethylene, 1,2 -Bis (triiso Ropokishishiriru) acetylene, 1,4-bis (triisopropoxysilyl) benzene, 4,4'-bis (known alkoxysilane compounds such as organic groups crosslinked alkoxysilane such triisopropoxysilyl) biphenyl. These alkoxysilane compounds may be used alone or in combination of two or more.
このようなその他の有機シラン化合物のうち、下記式(4):
(R32O)3Si−R31−Si(OR32)3 (4)
で表される有機基架橋型アルコキシシランが好ましい。
Among such other organosilane compounds, the following formula (4):
(R 32 O) 3 Si—R 31 —Si (OR 32 ) 3 (4)
An organic group-crosslinked alkoxysilane represented by the formula is preferred.
前記式(4)において、R31は、2〜4価の有機基であり、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜12、より好ましくは炭素数1〜6)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2〜12、より好ましくは炭素数2〜6)、アルキニレン基(好ましくは炭素数2〜12、より好ましくは炭素数2〜6)、アリーレン基(好ましくは炭素数6〜12)等が挙げられる。また、R32は、それぞれ独立に炭素数1〜8(好ましくは1〜4)のアルキル基を表す。 In the formula (4), R 31 is a divalent to tetravalent organic group, an alkylene group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms), an alkenylene group (preferably having 2 carbon atoms). -12, more preferably 2 to 6 carbon atoms), an alkynylene group (preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms), an arylene group (preferably 6 to 12 carbon atoms), and the like. Further, R 32 is (preferably 1 to 4) each independently a C1-8 alkyl group.
(界面活性剤)
次に、本発明に用いられる界面活性剤について説明する。本発明において、界面活性剤は、そのミセルや液晶構造がメソ細孔を形成するための鋳型として機能するものである。このような界面活性剤としては特に制限はなく、カチオン性、アニオン性、ノニオン性のうちのいずれであってもよく、具体的には、アルキルトリメチルアンモニウム、アルキルトリエチルアンモニウム、ジアルキルジメチルアンモニウム、ベンジルアンモニウム等の塩化物、臭化物、ヨウ化物或いは水酸化物;脂肪酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリエチレンオキサイド系ノニオン性界面活性剤、一級アルキルアミン等が挙げられる。これらの界面活性剤は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
(Surfactant)
Next, the surfactant used in the present invention will be described. In the present invention, the surfactant functions as a template for forming a mesopore in the micelle or liquid crystal structure. Such a surfactant is not particularly limited and may be any of cationic, anionic and nonionic, specifically, alkyltrimethylammonium, alkyltriethylammonium, dialkyldimethylammonium, benzylammonium. Such as chlorides, bromides, iodides or hydroxides; fatty acid salts, alkyl sulfonates, alkyl phosphates, polyethylene oxide nonionic surfactants, primary alkyl amines and the like. These surfactants may be used alone or in combination of two or more.
前記界面活性剤のうち、ポリエチレンオキサイド系ノニオン性界面活性剤としては、疎水性成分として炭化水素基、親水性部分としてポリエチレンオキサイドをそれぞれ有するポリエチレンオキサイド系非イオン性界面活性剤等が挙げられる。このような界面活性剤としては、例えば、一般式CnH2n+1(OCH2CH2)mOHで表され、nが10〜30、mが1〜30であるものが好適に使用できる。また、オレイン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸とソルビタンとのエステル、或いはこれらのエステルにポリエチレンオキサイドが付加した化合物もポリエチレンオキサイド系ノニオン性界面活性剤として用いることができる。 Among the surfactants, examples of the polyethylene oxide nonionic surfactant include a polyethylene oxide nonionic surfactant having a hydrocarbon group as a hydrophobic component and polyethylene oxide as a hydrophilic portion. Such surfactants, for example, the general formula C n H 2n + 1 (OCH 2 CH 2) expressed in m OH, n is 10 to 30, m can be preferably used those which are 1 to 30. Further, esters of fatty acids such as oleic acid, lauric acid, stearic acid and palmitic acid and sorbitan, or compounds obtained by adding polyethylene oxide to these esters can also be used as the polyethylene oxide nonionic surfactant.
さらに、ポリエチレンオキサイド系ノニオン性界面活性剤として、トリブロックコポリマー型のポリアルキレンオキサイドを用いることもできる。このような界面活性剤としては、ポリエチレンオキサイド(EO)とポリプロピレンオキサイド(PO)からなり、一般式(EO)x(PO)y(EO)xで表されるものが挙げられる。x、yはそれぞれEO、POの繰り返し数を表すが、xは5〜110、yは15〜70であることが好ましく、xは13〜106、yは29〜70であることがより好ましい。前記トリブロックコポリマーとしては、(EO)19(PO)29(EO)19、(EO)13(PO)70(EO)13、(EO)5(PO)70(EO)5、(EO)13(PO)30(EO)13、(EO)20(PO)30(EO)20、(EO)26(PO)39(EO)26、(EO)17(PO)56(EO)17、(EO)17(PO)58(EO)17、(EO)20(PO)70(EO)20、(EO)80(PO)30(EO)80、(EO)106(PO)70(EO)106、(EO)100(PO)39(EO)100、(EO)19(PO)33(EO)19、(EO)26(PO)36(EO)26が挙げられる。これらのトリブロックコポリマーはBASF社、アルドリッチ社等から入手可能であり、また、小規模製造レベルで所望のx値とy値を有するトリブロックコポリマーを得ることができる。 Furthermore, a triblock copolymer type polyalkylene oxide can also be used as the polyethylene oxide nonionic surfactant. Examples of such surfactants include those composed of polyethylene oxide (EO) and polypropylene oxide (PO) and represented by the general formula (EO) x (PO) y (EO) x . x and y represent the number of repetitions of EO and PO, respectively, x is preferably 5 to 110, y is preferably 15 to 70, x is preferably 13 to 106, and y is more preferably 29 to 70. Examples of the triblock copolymer include (EO) 19 (PO) 29 (EO) 19 , (EO) 13 (PO) 70 (EO) 13 , (EO) 5 (PO) 70 (EO) 5 , (EO) 13. (PO) 30 (EO) 13 , (EO) 20 (PO) 30 (EO) 20 , (EO) 26 (PO) 39 (EO) 26 , (EO) 17 (PO) 56 (EO) 17 , (EO ) 17 (PO) 58 (EO) 17 , (EO) 20 (PO) 70 (EO) 20 , (EO) 80 (PO) 30 (EO) 80 , (EO) 106 (PO) 70 (EO) 106 , (EO) 100 (PO) 39 (EO) 100 , (EO) 19 (PO) 33 (EO) 19 , (EO) 26 (PO) 36 (EO) 26 may be mentioned. These triblock copolymers are available from BASF, Aldrich, etc., and triblock copolymers having desired x and y values can be obtained at a small scale production level.
また、エチレンジアミンの2個の窒素原子にそれぞれ2本のポリエチレンオキサイド(EO)鎖−ポリプロピレンオキサイド(PO)鎖が結合したスターダイブロックコポリマーもポリエチレンオキサイド系ノニオン性界面活性剤として使用することができる。このようなスターダイブロックコポリマーとしては、一般式((EO)x(PO)y)2NCH2CH2N((PO)y(EO)x)2で表されるものが挙げられる。ここでx、yはそれぞれEO、POの繰り返し数を表すが、xは5〜110、yは15〜70であることが好ましく、xは13〜106、yは29〜70であることがより好ましい。 Further, a star diblock copolymer in which two polyethylene oxide (EO) chains-polypropylene oxide (PO) chains are bonded to two nitrogen atoms of ethylenediamine can also be used as the polyethylene oxide nonionic surfactant. Examples of such star diblock copolymers include those represented by the general formula ((EO) x (PO) y ) 2 NCH 2 CH 2 N ((PO) y (EO) x ) 2 . Here, x and y represent the number of repetitions of EO and PO, respectively, x is preferably 5 to 110, y is preferably 15 to 70, x is 13 to 106, and y is 29 to 70. preferable.
このような界面活性剤のうち、規則的なメソ細孔を有するメソポーラス有機シリカが得られるという観点から、アルキルトリメチルアンモニウム[CpH2p+1N(CH3)3]の塩(好ましくはハロゲン化物塩)を用いることが好ましい。また、その場合は、アルキルトリメチルアンモニウム中のアルキル基の炭素数は8〜22であることがより好ましい。このようなものとしては、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、テトラデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、デシルトリメチルアンモニウムブロミド、オクチルトリメチルアンモニウムブロミド、ドコシルトリメチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。 Among such surfactants, a salt (preferably a halide salt) of alkyltrimethylammonium [C p H 2p + 1 N (CH 3 ) 3 ] from the viewpoint that a mesoporous organic silica having regular mesopores can be obtained. ) Is preferably used. In that case, the alkyl group in the alkyltrimethylammonium preferably has 8 to 22 carbon atoms. Examples thereof include octadecyltrimethylammonium chloride, hexadecyltrimethylammonium chloride, tetradecyltrimethylammonium chloride, dodecyltrimethylammonium bromide, decyltrimethylammonium bromide, octyltrimethylammonium bromide, docosyltrimethylammonium chloride, and the like.
(その他の成分)
本発明においては、反応液の塩基濃度を所定の値に調整するために、塩基性物質を使用する。このような塩基性物質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、水酸化アンモニウム(アンモニア水)等が挙げられる。
(Other ingredients)
In the present invention, a basic substance is used to adjust the base concentration of the reaction solution to a predetermined value. Such basic substances include alkali metal and alkaline earth metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, ammonium hydroxide (ammonia water), etc. Is mentioned.
<有機シリカメソ多孔体の製造方法>
(界面活性剤含有溶液の調製)
本発明においては、先ず、前記界面活性剤と溶媒とを混合して前記界面活性剤を含有する溶液(以下、「界面活性剤含有溶液」という)を調製する。前記溶媒としては、水、水と混和できる有機溶媒(例えば、低級アルコール(好ましくは炭素数6以下)、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等)と水との混合溶媒等が挙げられる。この溶液中の界面活性剤の濃度としては、0.1〜10質量%が好ましく、0.5〜5質量%がより好ましい。前記界面活性剤の濃度が前記下限未満になると、細孔の形成が不完全となりやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えると溶液中に残留する界面活性剤の量が増大して細孔の均一性が低下しやすい傾向にある。また、前記濃度の界面活性剤含有溶液を使用することによって、前記界面活性剤を20〜90質量%(好ましくは30〜70質量%)の割合で含有する有機シリカメソ構造体が得られる傾向にある。有機シリカメソ構造体中の界面活性剤の含有量が前記下限未満になると、メソ細孔構造の秩序が低下しやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、メソ細孔の均一性が低下しやすい傾向にある。
<Method for producing organic silica mesoporous material>
(Preparation of surfactant-containing solution)
In the present invention, first, the surfactant and a solvent are mixed to prepare a solution containing the surfactant (hereinafter referred to as “surfactant-containing solution”). Examples of the solvent include water, a water-miscible organic solvent (for example, a lower alcohol (preferably having a carbon number of 6 or less), acetone, acetonitrile, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and the like) and water. . The concentration of the surfactant in this solution is preferably 0.1 to 10% by mass, and more preferably 0.5 to 5% by mass. When the concentration of the surfactant is less than the lower limit, pore formation tends to be incomplete, whereas when the upper limit is exceeded, the amount of surfactant remaining in the solution increases, Uniformity tends to decrease. Further, by using the surfactant-containing solution having the above-mentioned concentration, an organic silica mesostructure containing the surfactant in a proportion of 20 to 90% by mass (preferably 30 to 70% by mass) tends to be obtained. . When the content of the surfactant in the organosilica meso structure is less than the lower limit, the order of the mesopore structure tends to be lowered, and when the upper limit is exceeded, the uniformity of the mesopores is lowered. It tends to be easy.
また、本発明においては、前記界面活性剤含有溶液を調製する際、前記塩基性物質を添加して、得られる界面活性剤含有溶液の塩基濃度[OH−]を0.01〜0.5mol/Lに調整する。前記塩基濃度が前記下限未満になると、イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物の加水分解・縮重合反応が十分に進行せず、所望の有機シリカメソ多孔体を得ることが困難となる。他方、前記塩基濃度が前記上限を超えると、イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物の加水分解・縮重合反応は進行するものの、得られる縮重合物においてビピリジン基やピリジン基とシリル基との間の結合が完全に開裂するため、所望の有機シリカメソ多孔体を得ることが困難となる。また、イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物の加水分解・縮重合反応が十分に進行し、かつ得られる縮重合物においてビピリジン基やピリジン基とシリル基との間の結合の開裂が十分に抑制されるという観点から、前記塩基濃度[OH−]としては0.01〜0.15mol/Lが好ましく、0.015〜0.1mol/Lがより好ましい。 Moreover, in this invention, when preparing the said surfactant containing solution, the said basic substance is added and base concentration [OH < - >] of the surfactant containing solution obtained is 0.01-0.5 mol / Adjust to L. When the base concentration is less than the lower limit, the hydrolysis / condensation polymerization reaction of the isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound does not proceed sufficiently, and it becomes difficult to obtain a desired organic silica mesoporous material. On the other hand, when the base concentration exceeds the upper limit, the hydrolysis / condensation reaction of the isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound proceeds, but in the resulting polycondensation product, a bipyridine group or a pyridine group and a silyl group. Since the bond between them is completely cleaved, it becomes difficult to obtain a desired organosilica mesoporous material. In addition, the hydrolysis / condensation reaction of isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound proceeds sufficiently, and the resulting polycondensation product has sufficient cleavage of the bipyridine group or the bond between the pyridine group and the silyl group. From the viewpoint of being suppressed, the base concentration [OH − ] is preferably 0.01 to 0.15 mol / L, and more preferably 0.015 to 0.1 mol / L.
(添加工程)
次に、このようにして調製した界面活性剤含有溶液を30〜80℃の温度に加熱し、この温度を保持し、激しく撹拌しながら、前記界面活性剤含有溶液に、前記イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物及び必要に応じてその他の有機シラン化合物を添加する(以下、これらをまとめて「原料有機シラン化合物」という)。前記界面活性剤含有溶液の温度が前記下限未満になると、イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物の加水分解が十分に進行せず、均一な反応混合液(反応懸濁液)が得られず、他方、前記界面活性剤含有溶液の温度が前記上限を超えると、ビピリジン基やピリジン基とシリル基との間の結合が開裂する。また、イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物の加水分解が十分に進行し、かつビピリジン基やピリジン基とシリル基との間の結合の開裂が十分に抑制されるという観点から、前記界面活性剤含有溶液の温度としては40〜70℃が好ましい。
(Addition process)
Next, the surfactant-containing solution prepared in this way is heated to a temperature of 30 to 80 ° C., and this isopropoxysilyl group-containing solution is added to the surfactant-containing solution while maintaining this temperature and stirring vigorously. A pyridine-based organic silane compound and other organic silane compounds are added as necessary (hereinafter, these are collectively referred to as “raw organic silane compounds”). When the temperature of the surfactant-containing solution is less than the lower limit, hydrolysis of the isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound does not proceed sufficiently, and a uniform reaction mixture (reaction suspension) cannot be obtained. On the other hand, when the temperature of the surfactant-containing solution exceeds the upper limit, the bond between the bipyridine group or the pyridine group and the silyl group is cleaved. Further, from the viewpoint that hydrolysis of the isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound proceeds sufficiently and the cleavage of the bond between the bipyridine group or the pyridine group and the silyl group is sufficiently suppressed, the surface activity The temperature of the agent-containing solution is preferably 40 to 70 ° C.
本発明において、前記原料有機シラン化合物は溶媒に溶解した状態で添加することが好ましい。前記溶媒としては、メタノール、エタノール、n-プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、アセトン、アセトニトリル等の水と混和する有機溶媒等が挙げられる。添加する溶液中の原料有機シラン化合物の濃度としては0.5〜10mol/Lが好ましい。また、前記原料有機シラン化合物を含有する溶液(以下、「原料有機シラン化合物含有溶液」という)の添加は、可能な限り低速で行うことが好ましい。具体的には、前記原料有機シラン化合物含有溶液中の全有機シラン化合物の添加速度V(単位:mol/h)と前記界面活性剤含有溶液中の塩基のモル数M(単位:mol)とが、好ましくは、下記式(a):
0.1≦V/M≦2 (a)
で表される条件を満たすように、より好ましくは、下記式(b):
0.2≦V/M≦1.5 (b)
で表される条件を満たすように、前記原料有機シラン化合物含有溶液の添加速度を調整することがより好ましい。これにより、より規則性の高いメソ細孔を有する有機シリカメソ多孔体を得ることが可能となる。
In this invention, it is preferable to add the said raw material organosilane compound in the state melt | dissolved in the solvent. Examples of the solvent include organic solvents miscible with water such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, acetone and acetonitrile. As a density | concentration of the raw material organic silane compound in the solution to add, 0.5-10 mol / L is preferable. The addition of the solution containing the raw organic silane compound (hereinafter referred to as “raw organic silane compound-containing solution”) is preferably performed at the lowest possible speed. Specifically, the addition rate V (unit: mol / h) of all organosilane compounds in the raw material organosilane compound-containing solution and the number of moles M (unit: mol) of the base in the surfactant-containing solution are: Preferably, the following formula (a):
0.1 ≦ V / M ≦ 2 (a)
More preferably, the following formula (b):
0.2 ≦ V / M ≦ 1.5 (b)
It is more preferable to adjust the addition rate of the raw material organosilane compound-containing solution so as to satisfy the condition represented by: Thereby, it is possible to obtain an organic silica mesoporous material having more regular mesopores.
(超音波処理工程)
本発明においては、前記添加工程で得られた反応混合液(反応懸濁液)に30〜80℃(好ましくは40〜70℃)の温度で超音波処理を施すことが好ましい。これにより、反応混合液(反応懸濁液)中の粒状物が均一に分散し、より規則性の高いメソ細孔を有する有機シリカメソ多孔体を得ることが可能となる。その他の超音波処理条件としては、発振周波数:20〜100kHz、処理時間:0.5〜3時間が好ましい。超音波処理時間が前記下限未満になると、超音波処理による効果が十分に得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、超音波処理による効果が飽和する傾向にある。
(Sonication process)
In the present invention, the reaction mixture (reaction suspension) obtained in the addition step is preferably subjected to ultrasonic treatment at a temperature of 30 to 80 ° C. (preferably 40 to 70 ° C.). Thereby, the particulate matter in the reaction mixture (reaction suspension) is uniformly dispersed, and an organic silica mesoporous material having more regular mesopores can be obtained. As other ultrasonic treatment conditions, oscillation frequency: 20 to 100 kHz, treatment time: 0.5 to 3 hours are preferable. When the sonication time is less than the lower limit, the effect of the sonication tends not to be sufficiently obtained. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the effect of the sonication tends to be saturated.
(反応工程)
次に、前記添加工程又は前記超音波処理工程で得られた反応混合液(反応懸濁液)を30〜80℃の温度で撹拌して前記原料有機シラン化合物を加水分解・縮重合させることにより、前記界面活性剤を含有する有機シリカメソ構造体が得られる。反応温度が前記下限未満になると、イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物の加水分解・縮重合反応が十分に進行せず、所望の有機シリカメソ多孔体を得ることが困難となる。他方、反応温度が記上限を超えると、イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物の加水分解・縮重合反応は進行するものの、得られる縮重合物においてビピリジン基やピリジン基とシリル基との間の結合が完全に開裂するため、所望の有機シリカメソ多孔体を得ることが困難となる。また、イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物の加水分解・縮重合反応が十分に進行し、かつ得られる縮重合物においてビピリジン基やピリジン基とシリル基との間の結合の開裂が十分に抑制されるという観点から、反応温度としては40〜70℃が好ましい。
(Reaction process)
Next, the reaction mixture (reaction suspension) obtained in the addition step or the ultrasonic treatment step is stirred at a temperature of 30 to 80 ° C. to hydrolyze / condensate the raw material organic silane compound. An organic silica mesostructure containing the surfactant is obtained. When the reaction temperature is lower than the lower limit, the hydrolysis / condensation polymerization reaction of the isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound does not proceed sufficiently, and it becomes difficult to obtain a desired organic silica mesoporous material. On the other hand, when the reaction temperature exceeds the upper limit, the hydrolysis / condensation reaction of the isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound proceeds, but the resulting polycondensation product has a bipyridine group or a pyridine group and a silyl group. Thus, it is difficult to obtain a desired organosilica mesoporous material. In addition, the hydrolysis / condensation reaction of isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound proceeds sufficiently, and the resulting polycondensation product has sufficient cleavage of the bipyridine group or the bond between the pyridine group and the silyl group. From the viewpoint of being suppressed, the reaction temperature is preferably 40 to 70 ° C.
また、攪拌時間としては、12時間〜3日間が好ましく、1〜2日間がより好ましい。攪拌時間が前記下限未満になると、イソプロポキシシリル基含有ピリジン系有機シラン化合物の加水分解・縮重合反応が十分に進行せず、所望の有機シリカメソ多孔体を得ることが困難となる傾向にある。他方、攪拌時間が前記上限を超えると、得られる縮重合物において、ピリジン基やビピリジン基とシリル基との間の結合が開裂し始める傾向や、或いは撹拌による効果が飽和する傾向がある。 Moreover, as stirring time, 12 hours-3 days are preferable, and 1-2 days are more preferable. When the stirring time is less than the lower limit, the hydrolysis / condensation polymerization reaction of the isopropoxysilyl group-containing pyridine-based organosilane compound does not proceed sufficiently, and it tends to be difficult to obtain a desired organic silica mesoporous material. On the other hand, when the stirring time exceeds the upper limit, in the resulting polycondensation product, the bond between the pyridine group or bipyridine group and the silyl group starts to be cleaved, or the effect of stirring tends to be saturated.
また、本発明においては、前記反応温度を保持しながら、前記有機シリカメソ構造体を含有する懸濁液を静置することが好ましい。これにより、より規則性の高いメソ細孔を有する有機シリカメソ多孔体を得ることが可能となる。静置時間としては、12時間〜3日間が好ましく、1〜2日間がより好ましい。静置時間が前記下限未満になると、静置による効果が十分に得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる縮重合物において、ピリジン基やビピリジン基とシリル基との間の結合が開裂し始める傾向や、或いは静置による効果が飽和する傾向にある。 In the present invention, it is preferable that the suspension containing the organosilica mesostructure is allowed to stand while maintaining the reaction temperature. Thereby, it is possible to obtain an organic silica mesoporous material having more regular mesopores. The standing time is preferably 12 hours to 3 days, more preferably 1 to 2 days. If the standing time is less than the lower limit, the effect due to standing tends not to be sufficiently obtained. On the other hand, if the upper limit is exceeded, in the resulting polycondensation product, between the pyridine group or bipyridine group and the silyl group. There is a tendency for the bond of the metal to begin to break or the effect of standing still saturates.
このようにして得られた前記有機シリカメソ構造体を含有する懸濁液にろ過等の固液分離処理を施して前記有機シリカメソ構造体を回収する。 The suspension containing the organosilica mesostructure thus obtained is subjected to a solid-liquid separation treatment such as filtration to recover the organosilica mesostructure.
(水熱処理工程)
本発明においては、前記有機シリカメソ構造体に水熱処理を施すことが好ましい。これにより、より規則性の高いメソ細孔を有する有機シリカメソ多孔体を得ることが可能となる。水熱処理の方法としては、例えば、前記有機シリカメソ構造体を水又は前記有機シリカメソ構造体を形成する際に使用した界面活性剤を含有する水溶液(界面活性剤の濃度としては0.1〜10質量%が好ましく、0.5〜5質量%がより好ましい)に再分散させ、得られた分散液(pH6〜8)を50〜100℃の温度で12〜24時間静置する方法が挙げられる。
(Hydrothermal process)
In the present invention, the organic silica mesostructure is preferably subjected to hydrothermal treatment. Thereby, it is possible to obtain an organic silica mesoporous material having more regular mesopores. As a method of hydrothermal treatment, for example, the organic silica mesostructure is water or an aqueous solution containing a surfactant used when forming the organic silica mesostructure (the concentration of the surfactant is 0.1 to 10 mass) %, More preferably 0.5 to 5% by mass), and the resulting dispersion (pH 6 to 8) is allowed to stand at a temperature of 50 to 100 ° C. for 12 to 24 hours.
このようにして得られた水熱処理を施した有機シリカメソ構造体を含有する懸濁液にろ過等の固液分離処理を施して前記有機シリカメソ構造体を回収する。 The suspension containing the hydrothermally treated organic silica mesostructure thus obtained is subjected to solid-liquid separation treatment such as filtration to recover the organic silica mesostructure.
(鋳型除去工程)
次に、反応工程又は水熱処理工程で得られた前記有機シリカメソ構造体から前記界面活性剤を除去することによって、前記有機シリカメソ構造体において前記界面活性剤が存在していた部分がメソ細孔となり、有機シリカメソ多孔体が形成される。界面活性剤を除去する方法としては、例えば、(i)界面活性剤に対する溶解度が高い有機溶媒(例えば、エタノール)中に、前記有機シリカメソ構造体を浸漬して前記界面活性剤を除去する方法、(ii)前記有機シリカメソ構造体を250〜550℃で焼成して前記界面活性剤を除去する方法、(iii)前記有機シリカメソ構造体を酸性溶液(例えば、希塩酸)に浸漬して加熱し、前記界面活性剤を水素イオンに交換せしめるイオン交換法、(iv)前記有機シリカメソ構造体を、加熱した酸性蒸気(例えば、塩酸蒸気)に曝露した後、有機溶媒(例えば、エタノール)に浸漬して前記界面活性剤を有機溶媒中に溶出させる方法、等が挙げられる。これらの方法における処理条件は、使用する界面活性剤、有機溶媒、酸性蒸気の種類等により適宜設定することができる。
(Mold removal process)
Next, by removing the surfactant from the organosilica mesostructure obtained in the reaction step or hydrothermal treatment step, the portion where the surfactant was present in the organosilica mesostructure becomes mesopores. An organic silica mesoporous material is formed. As a method of removing the surfactant, for example, (i) a method of removing the surfactant by immersing the organic silica mesostructure in an organic solvent (for example, ethanol) having high solubility in the surfactant, (Ii) a method of removing the surfactant by baking the organosilica mesostructure at 250 to 550 ° C., (iii) immersing the organosilica mesostructure in an acidic solution (for example, dilute hydrochloric acid) and heating, An ion exchange method in which a surfactant is exchanged with hydrogen ions; (iv) the organic silica mesostructure is exposed to a heated acidic vapor (for example, hydrochloric acid vapor) and then immersed in an organic solvent (for example, ethanol) Examples include a method of eluting a surfactant in an organic solvent. The treatment conditions in these methods can be appropriately set depending on the type of surfactant, organic solvent, acidic vapor used and the like.
(有機シリカメソ多孔体)
このようにして得られる有機シリカメソ多孔体は、下記式(5)で表されるピリジン基を有する構造及び下記式(6)で表されるピリジン基を有する構造からなる群から選択される少なくとも1種の構造を備えるピリジン系有機シリカメソ多孔体である。
(Organic silica mesoporous material)
The organosilica mesoporous material thus obtained is at least one selected from the group consisting of a structure having a pyridine group represented by the following formula (5) and a structure having a pyridine group represented by the following formula (6). It is a pyridine-based organosilica mesoporous material having a seed structure.
前記式(5)において、R51〜R54のうちの少なくとも1つの基及びR55〜R58のうちの少なくとも1つの基は、下記式(7): In the formula (5), at least one group of R 51 to R 54 and at least one group of R 55 to R 58 are represented by the following formula (7):
で表される基であり、残りの基は水素原子である。また、前記式(6)において、R61〜R65のうちの少なくとも2つの基は、前記式(7)で表される基であり、残りの基は水素原子である。さらに、前記式(5)中のXは窒素原子および炭素原子のうちのいずれかである。 And the remaining group is a hydrogen atom. In the formula (6), at least two of R 61 to R 65 are groups represented by the formula (7), and the remaining groups are hydrogen atoms. Furthermore, X in the formula (5) is either a nitrogen atom or a carbon atom.
前記式(7)において、Yは、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜12、より好ましくは炭素数1〜6)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2〜12、より好ましくは炭素数2〜6)、アルキニレン基(好ましくは炭素数2〜12、より好ましくは炭素数2〜6)、アリーレン基(好ましくは炭素数6〜12)、エーテル基、カルボニル基、アミノ基、アミド基、及びイミド基からなる群から選択される2価又は3価の有機基、或いは単結合であり、kは1又は2であり、*は隣接する構造との結合部位である。前記式(7)中のYとしては、アルキレン基及び単結合のうちのいずれかが好ましく、単結合がより好ましい。 In the formula (7), Y represents an alkylene group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms), an alkenylene group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms). ), An alkynylene group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms), an arylene group (preferably having 6 to 12 carbon atoms), an ether group, a carbonyl group, an amino group, an amide group, and an imide group. A divalent or trivalent organic group selected from the group consisting of or a single bond, k is 1 or 2, and * is a binding site with an adjacent structure. As Y in Formula (7), either an alkylene group or a single bond is preferable, and a single bond is more preferable.
このようなピリジン系有機シリカメソ多孔体のメソ細孔構造における細孔径(中心細孔直径)としては、1〜50nmが好ましく、2〜30nmがより好ましい。また、細孔容量としては、0.1cm3/g以上が好ましく、0.3cm3/g以上がより好ましい。さらに、BET比表面積としては、100cm2/g以上が好ましく、300cm2/g以上がより好ましい。 The pore diameter (center pore diameter) in the mesopore structure of such a pyridine-based organic silica mesoporous material is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 2 to 30 nm. Moreover, as pore volume, 0.1 cm < 3 > / g or more is preferable and 0.3 cm < 3 > / g or more is more preferable. Furthermore, as a BET specific surface area, 100 cm < 2 > / g or more is preferable and 300 cm < 2 > / g or more is more preferable.
なお、前記中心細孔直径とは、細孔容積(V)を細孔直径(D)で微分した値(dV/dD)を細孔直径(D)に対してプロットした曲線(細孔径分布曲線)の最大ピークにおける細孔直径であり、次に述べる方法により求めることができる。すなわち、試料を液体窒素温度(−196℃)に冷却して窒素ガスを導入し、定容量法或いは重量法によりその吸着量を求め、次いで、導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させ、各平衡圧に対する窒素ガスの吸着量をプロットし、吸着等温線を得る。この吸着等温線を用い、Cranston−Inklay法、Pollimore−Heal法、BJH法等の計算法により細孔径分布曲線を求めることができる。 The central pore diameter is a curve (pore diameter distribution curve) in which a value (dV / dD) obtained by differentiating the pore volume (V) with respect to the pore diameter (D) is plotted against the pore diameter (D). ) At the maximum peak, and can be determined by the method described below. That is, the sample is cooled to liquid nitrogen temperature (−196 ° C.), nitrogen gas is introduced, the adsorption amount is determined by a constant volume method or a gravimetric method, and then the pressure of the introduced nitrogen gas is gradually increased, Plot the adsorption amount of nitrogen gas against the equilibrium pressure to obtain the adsorption isotherm. Using this adsorption isotherm, a pore size distribution curve can be obtained by a calculation method such as Cranston-Inklay method, Pollimore-Heal method, BJH method or the like.
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.
(実施例1)
オクタデシルトリメチルアンモニウムクロリド(C18TMACl,2.43g,6.98mmol)、蒸留水(132ml)及び6N水酸化ナトリウム水溶液(0.770ml)を混合し、得られた界面活性剤水溶液(塩基濃度[OH−]:0.035mol/L)を50℃に加熱した。温度を50℃に保持し、磁気撹拌装置を用いて激しく撹拌(撹拌速度:1300rpm)しながら、この界面活性剤水溶液に5,5’−ビス(トリイソプロポキシシリル)−2,2’−ビピリジン(Si−BPy−Si,2.97g,5.26mmol)のエタノール溶液(5ml)を、シリンジポンプを用いて滴下した。なお、前記エタノール溶液の滴下速度は、前記Si−BPy−Siの添加速度V(単位:mol/h)と前記界面活性剤水溶液中の塩基のモル数M(単位:mol)との比(V/M)が0.57h−1となるように、2.5〜3.5ml/hの範囲で調整した。
Example 1
Octadecyltrimethylammonium chloride (C 18 TMACl, 2.43 g, 6.98 mmol), distilled water (132 ml) and 6N aqueous sodium hydroxide solution (0.770 ml) were mixed, and the resulting aqueous surfactant solution (base concentration [OH - ]: 0.035 mol / L) was heated to 50 ° C. While maintaining the temperature at 50 ° C. and vigorously stirring using a magnetic stirrer (stirring speed: 1300 rpm), this surfactant aqueous solution was added to 5,5′-bis (triisopropoxysilyl) -2,2′-bipyridine. An ethanol solution (5 ml) of (Si-BPy-Si, 2.97 g, 5.26 mmol) was added dropwise using a syringe pump. The dropping rate of the ethanol solution is the ratio of the addition rate V of Si-BPy-Si (unit: mol / h) to the number of moles M of the base in the surfactant aqueous solution (unit: mol) (V / M) was adjusted in the range of 2.5 to 3.5 ml / h so that it would be 0.57 h- 1 .
得られた反応懸濁液に超音波装置を用いて50℃で2時間以上の超音波処理(周波数:40kHz)を施して粒状物を均一に分散させた。その後、前記反応懸濁液を、50℃で3日間撹拌(撹拌速度:500rpm)し、さらに、50℃で3日間静置して、下記反応式(I): The obtained reaction suspension was subjected to ultrasonic treatment (frequency: 40 kHz) for 2 hours or more at 50 ° C. using an ultrasonic device to uniformly disperse the particulate matter. Thereafter, the reaction suspension was stirred at 50 ° C. for 3 days (stirring speed: 500 rpm), and further allowed to stand at 50 ° C. for 3 days to obtain the following reaction formula (I):
で表される加水分解・縮重合反応を行なった。 The hydrolysis / condensation polymerization reaction represented by
得られた沈殿を加圧ろ過装置を用いてろ取し、鋳型界面活性剤(C18TMACl)を含むビピリジン基含有有機シリカメソ構造体を得た(収量:2.39g)。この有機シリカメソ構造体をC18TMACl水溶液(C18TMACl(8.70g)を蒸留水(433ml)に溶解したもの)に再分散させた。得られた分散液を95℃で24時間静置して前記有機シリカメソ構造体に水熱処理を施し、その後、沈殿を加圧ろ過装置を用いてろ取した(収量:1.56g)。水熱処理後の前記有機シリカメソ構造体を酸性エタノール溶液(エタノール(260ml)に2N塩酸(7.2ml)を添加したもの)に添加し、一晩懸濁させて前記鋳型界面活性剤を除去し、薄黄色〜白色の粉末状のビピリジン基含有有機シリカメソ多孔体(BPy−PMO)を得た(収量:1.39g)。 The resulting precipitate was filtered using a pressure filtration device to obtain a bipyridine group-containing organic silica mesostructure containing a template surfactant (C 18 TMACl) (yield: 2.39 g). This organosilica mesostructure was redispersed in a C 18 TMACl aqueous solution (C 18 TMACl (8.70 g) dissolved in distilled water (433 ml)). The obtained dispersion was allowed to stand at 95 ° C. for 24 hours to subject the organosilica mesostructure to hydrothermal treatment, and then the precipitate was collected by filtration using a pressure filtration device (yield: 1.56 g). The organosilica mesostructure after hydrothermal treatment is added to an acidic ethanol solution (ethanol (260 ml) added with 2N hydrochloric acid (7.2 ml)) and suspended overnight to remove the template surfactant. A light yellow to white powdery bipyridine group-containing organosilica mesoporous material (BPy-PMO) was obtained (yield: 1.39 g).
この有機シリカメソ多孔体BPy−PMOのX線回折パターンを粉末X線回折装置((株)リガク製「RINT−2200」)を用いて測定したところ、図1Aに示すように、2θ=1.96°(d=4.50nm)、3.40°(d=2.60nm)、3.84°(d=2.30nm)に規則的なヘキサゴナル構造に由来する回折ピークが観察された。また、2θ=7.6°(d=1.16nm)、15.2°(d=0.58nm)、23.0°(d=0.39nm)にビピリジン基の層状配列構造に由来する回折ピークが観察された。さらに、前記有機シリカメソ多孔体BPy−PMOの窒素吸脱着等温線を自動比表面積/細孔分布測定装置(カンタクローム社製「Autosorb−1 system」)を用い、液体窒素温度(−196℃)条件で定容量式ガス吸着法により求めたところ、図1Bに示すように、IV型であり、前記有機シリカメソ多孔体BPy−PMOは規則的なメソ細孔を有するものであることが確認された。また、この有機シリカメソ多孔体BPy−PMOの比表面積をBET法により算出したところ、739m2/gであり、中心細孔直径をDFT法により算出したところ、38.0Åであり、細孔容量をt−プロット検定により算出したところ、0.41cm3/gであった。 When the X-ray diffraction pattern of this organosilica mesoporous material BPy-PMO was measured using a powder X-ray diffractometer (“RINT-2200” manufactured by Rigaku Corporation), as shown in FIG. 1A, 2θ = 1.96. A diffraction peak derived from a regular hexagonal structure was observed at ° (d = 4.50 nm), 3.40 ° (d = 2.60 nm), and 3.84 ° (d = 2.30 nm). Further, diffraction derived from a layered arrangement structure of bipyridine groups at 2θ = 7.6 ° (d = 1.16 nm), 15.2 ° (d = 0.58 nm), and 23.0 ° (d = 0.39 nm). A peak was observed. Further, the nitrogen adsorption / desorption isotherm of the organosilica mesoporous material BPy-PMO was measured using an automatic specific surface area / pore distribution measuring device (“Autosorb-1 system” manufactured by Cantachrome) under conditions of liquid nitrogen temperature (−196 ° C.). As shown in FIG. 1B, it was confirmed that the organic silica mesoporous material BPy-PMO has regular mesopores. Further, when the specific surface area of this organosilica mesoporous material BPy-PMO was calculated by the BET method, it was 739 m 2 / g, and when the center pore diameter was calculated by the DFT method, it was 38.0 mm, and the pore volume was It was 0.41 cm < 3 > / g when computed by the t-plot test.
(実施例2)
オクタデシルトリメチルアンモニウムクロリド(C18TMACl,1.45g,4.17mmol)、蒸留水(77.7ml)及び6N水酸化ナトリウム水溶液(1.13ml)を混合し、得られた界面活性剤水溶液(塩基濃度[OH−]:0.09mol/L)を50℃に加熱した。温度を50℃に保持し、磁気撹拌装置を用いて激しく撹拌(撹拌速度:1300rpm)しながら、この界面活性剤水溶液に5,5’−ビス(トリイソプロポキシシリル)−2,2’−ビピリジン(Si−BPy−Si,882mg,1.56mmol)及び4,4’−ビス(トリイソプロポキシシリル)ビフェニル(Si−Bp−Si,880mg,1.56mmol)を含有するエタノール溶液(3ml)を、シリンジポンプを用いて滴下した。なお、前記エタノール溶液の滴下速度は、前記Si−BPy−Si及び前記Si−Bp−Siの添加速度V(単位:mol/h)と前記界面活性剤水溶液中の塩基のモル数M(単位:mol)との比(V/M)が0.31h−1となるように、2.5〜3.5ml/hの範囲で調整した。
(Example 2)
Octadecyltrimethylammonium chloride (C 18 TMACl, 1.45 g, 4.17 mmol), distilled water (77.7 ml) and 6N aqueous sodium hydroxide solution (1.13 ml) were mixed, and the resulting aqueous surfactant solution (base concentration) [OH − ]: 0.09 mol / L) was heated to 50 ° C. While maintaining the temperature at 50 ° C. and vigorously stirring using a magnetic stirrer (stirring speed: 1300 rpm), this surfactant aqueous solution was added to 5,5′-bis (triisopropoxysilyl) -2,2′-bipyridine. An ethanol solution (3 ml) containing (Si-BPy-Si, 882 mg, 1.56 mmol) and 4,4'-bis (triisopropoxysilyl) biphenyl (Si-Bp-Si, 880 mg, 1.56 mmol) It was dripped using a syringe pump. The dropping rate of the ethanol solution includes the addition rate V of the Si-BPy-Si and Si-Bp-Si (unit: mol / h) and the number of moles M of the base in the surfactant aqueous solution (unit: mol) was adjusted in the range of 2.5 to 3.5 ml / h so that the ratio (V / M) to 0.31 h −1 was obtained.
得られた反応懸濁液に超音波装置を用いて50℃で2時間以上の超音波処理(周波数:40kHz)を施して粒状物を均一に分散させた。その後、前記反応懸濁液を、50℃で3日間撹拌(撹拌速度:500rpm)し、さらに、50℃で3日間静置して、下記反応式(II): The obtained reaction suspension was subjected to ultrasonic treatment (frequency: 40 kHz) for 2 hours or more at 50 ° C. using an ultrasonic device to uniformly disperse the particulate matter. Thereafter, the reaction suspension was stirred at 50 ° C. for 3 days (stirring speed: 500 rpm), and further allowed to stand at 50 ° C. for 3 days to obtain the following reaction formula (II):
で表される加水分解・縮重合反応を行なった。 The hydrolysis / condensation polymerization reaction represented by
得られた沈殿を加圧ろ過装置を用いてろ取し、鋳型界面活性剤(C18TMACl)を含むビピリジン基含有有機シリカメソ構造体を得た(収量:900mg)。この有機シリカメソ構造体をC18TMACl水溶液(C18TMACl(3.17g)を蒸留水(162ml)に溶解したもの)に再分散させた。得られた分散液を95℃で24時間静置して前記有機シリカメソ構造体に水熱処理を施し、その後、沈殿を加圧ろ過装置を用いてろ取した(収量:800mg)。水熱処理後の前記有機シリカメソ構造体を酸性エタノール溶液(エタノール(150ml)に2N塩酸(4.1ml)を添加したもの)に添加し、一晩懸濁させて前記鋳型界面活性剤を除去し、薄黄色〜白色の粉末状のビピリジン基及びビフェニル基含有有機シリカメソ多孔体(BPy−Bp−PMO)を得た(収量:649mg)。 The resulting precipitate was collected using a pressure filtration device to obtain a bipyridine group-containing organic silica mesostructure containing a template surfactant (C 18 TMACl) (yield: 900 mg). This organosilica mesostructure was redispersed in a C 18 TMACl aqueous solution (C 18 TMACl (3.17 g) dissolved in distilled water (162 ml)). The obtained dispersion was allowed to stand at 95 ° C. for 24 hours, and the organic silica mesostructure was subjected to hydrothermal treatment, and then the precipitate was collected by filtration using a pressure filtration device (yield: 800 mg). The organosilica mesostructure after hydrothermal treatment is added to an acidic ethanol solution (ethanol (150 ml) added with 2N hydrochloric acid (4.1 ml)) and suspended overnight to remove the template surfactant. A pale yellow to white powdery bipyridine group- and biphenyl group-containing organic silica mesoporous material (BPy-Bp-PMO) was obtained (yield: 649 mg).
この有機シリカメソ多孔体BPy−Bp−PMOのX線回折パターンを実施例1と同様に測定したところ、図2Aに示すように、2θ=2.02°(d=4.37nm)に規則的なメソ構造に由来する回折ピークが観察された。また、2θ=7.56°(d=1.17nm)、15.1°(d=0.59nm)、22.7°(d=0.39nm)に有機基の層状配列構造に由来する回折ピークが観察された。さらに、前記有機シリカメソ多孔体BPy−PMOの窒素吸脱着等温線を実施例1と同様に求めたところ、図2Bに示すように、IV型であり、前記有機シリカメソ多孔体BPy−Bp−PMOは規則的なメソ細孔を有するものであることが確認された。また、この有機シリカメソ多孔体BPy−Bp−PMOの比表面積をBET法により算出したところ、960m2/gであり、中心細孔直径をDFT法により算出したところ、35.4Åであり、細孔容量をt−プロット検定により算出したところ、0.50cm3/gであった。 When the X-ray diffraction pattern of this organosilica mesoporous material BPy-Bp-PMO was measured in the same manner as in Example 1, it was regular at 2θ = 2.02 ° (d = 4.37 nm) as shown in FIG. 2A. A diffraction peak derived from the mesostructure was observed. Further, diffraction derived from a layered arrangement structure of organic groups at 2θ = 7.56 ° (d = 1.17 nm), 15.1 ° (d = 0.59 nm), and 22.7 ° (d = 0.39 nm) A peak was observed. Furthermore, the nitrogen adsorption / desorption isotherm of the organosilica mesoporous material BPy-PMO was determined in the same manner as in Example 1. As a result, as shown in FIG. 2B, it was IV type, and the organosilica mesoporous material BPy-Bp-PMO was It was confirmed to have regular mesopores. Moreover, when the specific surface area of this organosilica mesoporous material BPy-Bp-PMO was calculated by the BET method, it was 960 m 2 / g, and when the center pore diameter was calculated by the DFT method, it was 35.4 mm. It was 0.50 cm < 3 > / g when the capacity | capacitance was computed by t-plot test.
(実施例3)
オクタデシルトリメチルアンモニウムクロリド(C18TMACl,1.01g,2.90mmol)、蒸留水(134ml)及び6N水酸化ナトリウム水溶液(2.02ml)を混合し、得られた界面活性剤水溶液(塩基濃度[OH−]:0.09mol/L)を50℃に加熱した。温度を50℃に保持し、磁気撹拌装置を用いて激しく撹拌(撹拌速度:1300rpm)しながら、この界面活性剤水溶液に5,5’−ビス(トリイソプロポキシシリル)−2,2’−ビピリジン(Si−BPy−Si,760mg,1.34mmol)及び1,2−ビス(トリイソプロポキシシリル)エタン(Si−Et−Si,2.79,6.35mmol)を含有するエタノール溶液(1.27ml)を、シリンジポンプを用いて滴下した。なお、前記エタノール溶液の滴下速度は、前記Si−BPy−Si及び前記Si−Et−Siの添加速度V(単位:mol/h)と前記界面活性剤水溶液中の塩基のモル数M(単位:mol)との比(V/M)が0.32h−1となるように、2.5〜3.5ml/hの範囲で調整した。
(Example 3)
Octadecyltrimethylammonium chloride (C 18 TMACl, 1.01 g, 2.90 mmol), distilled water (134 ml) and 6N aqueous sodium hydroxide solution (2.02 ml) were mixed, and the resulting aqueous surfactant solution (base concentration [OH - ]: 0.09 mol / L) was heated to 50 ° C. While maintaining the temperature at 50 ° C. and vigorously stirring using a magnetic stirrer (stirring speed: 1300 rpm), this surfactant aqueous solution was added to 5,5′-bis (triisopropoxysilyl) -2,2′-bipyridine. An ethanol solution (1.27 ml) containing (Si-BPy-Si, 760 mg, 1.34 mmol) and 1,2-bis (triisopropoxysilyl) ethane (Si-Et-Si, 2.79, 6.35 mmol). ) Was added dropwise using a syringe pump. The dropping rate of the ethanol solution includes the addition rate V of the Si-BPy-Si and Si-Et-Si (unit: mol / h) and the number of moles M of the base in the surfactant aqueous solution (unit: mol) was adjusted in the range of 2.5 to 3.5 ml / h so that the ratio (V / M) to 0.32 h −1 was obtained.
得られた反応懸濁液に超音波装置を用いて50℃で2時間以上の超音波処理(周波数:40kHz)を施して粒状物を均一に分散させた。その後、前記反応懸濁液を、50℃で3日間撹拌(撹拌速度:500rpm)し、さらに、50℃で3日間静置して、下記反応式(III): The obtained reaction suspension was subjected to ultrasonic treatment (frequency: 40 kHz) for 2 hours or more at 50 ° C. using an ultrasonic device to uniformly disperse the particulate matter. Thereafter, the reaction suspension was stirred at 50 ° C. for 3 days (stirring speed: 500 rpm), and further allowed to stand at 50 ° C. for 3 days to obtain the following reaction formula (III):
で表される加水分解・縮重合反応を行なった。 The hydrolysis / condensation polymerization reaction represented by
得られた沈殿を加圧ろ過装置を用いてろ取し、鋳型界面活性剤(C18TMACl)を含むビピリジン基含有有機シリカメソ構造体を得た(収量:1.73g)。この有機シリカメソ構造体をC18TMACl水溶液(C18TMACl(2.16g)を蒸留水(229ml)に溶解したもの)に再分散させた。得られた分散液を95℃で24時間静置して前記有機シリカメソ構造体に水熱処理を施し、その後、沈殿を加圧ろ過装置を用いてろ取した(収量:1.34g)。水熱処理後の前記有機シリカメソ構造体を酸性エタノール溶液(エタノール(223ml)に2N塩酸(6.2ml)を添加したもの)に添加し、一晩懸濁させて前記鋳型界面活性剤を除去し、薄黄色〜白色の粉末状のビピリジン基及びエチレン基含有有機シリカメソ多孔体(BPy−Et−PMO)を得た(収量:951mg)。 The resulting precipitate was collected using a pressure filtration device to obtain a bipyridine group-containing organic silica mesostructure containing a template surfactant (C 18 TMACl) (yield: 1.73 g). This organosilica mesostructure was redispersed in a C 18 TMACl aqueous solution (C 18 TMACl (2.16 g) dissolved in distilled water (229 ml)). The obtained dispersion was allowed to stand at 95 ° C. for 24 hours to subject the organosilica mesostructure to hydrothermal treatment, and then the precipitate was collected by filtration using a pressure filtration device (yield: 1.34 g). The organosilica mesostructure after hydrothermal treatment is added to an acidic ethanol solution (ethanol (223 ml) added with 2N hydrochloric acid (6.2 ml)) and suspended overnight to remove the template surfactant. A light yellow to white powdery bipyridine group and ethylene group-containing organic silica mesoporous material (BPy-Et-PMO) was obtained (yield: 951 mg).
この有機シリカメソ多孔体BPy−Et−PMOのX線回折パターンを実施例1と同様に測定したところ、図3Aに示すように、2θ=1.68°(d=5.25nm)に規則的なメソ構造に由来する回折ピークが観察された。一方、有機基の層状配列構造に由来する回折ピークは観察されず、細孔壁はアモルファス構造であることが示唆された。さらに、前記有機シリカメソ多孔体BPy−Et−PMOの窒素吸脱着等温線を実施例1と同様に求めたところ、図3Bに示すように、IV型であり、前記有機シリカメソ多孔体BPy−Et−PMOは規則的なメソ細孔を有するものであることが確認された。また、この有機シリカメソ多孔体BPy−Et−PMOの比表面積をBET法により算出したところ、909m2/gであり、中心細孔直径をDFT法により算出したところ、44.0Åであり、細孔容量をt−プロット検定により算出したところ、0.47cm3/gであった。 The X-ray diffraction pattern of this organosilica mesoporous material BPy-Et-PMO was measured in the same manner as in Example 1. As shown in FIG. 3A, it was regular at 2θ = 1.68 ° (d = 5.25 nm) A diffraction peak derived from the mesostructure was observed. On the other hand, no diffraction peak derived from the layered arrangement structure of organic groups was observed, suggesting that the pore walls have an amorphous structure. Furthermore, the nitrogen adsorption / desorption isotherm of the organosilica mesoporous material BPy-Et-PMO was determined in the same manner as in Example 1. As a result, as shown in FIG. 3B, it was IV type, and the organosilica mesoporous material BPy-Et- PMO was confirmed to have regular mesopores. Moreover, when the specific surface area of this organosilica mesoporous material BPy-Et-PMO was calculated by the BET method, it was 909 m 2 / g, and when the center pore diameter was calculated by the DFT method, it was 44.0 mm. It was 0.47 cm < 3 > / g when the capacity | capacitance was computed by t-plot test.
(比較例1)
温度を室温(25℃)に変更した以外は実施例1と同様にして前記界面活性剤水溶液に前記Si−BPy−Siのエタノール溶液を滴下したが、図4Aに示すように、未反応のSi−BPy−Siが反応容器や撹拌子に付着し、均一な反応懸濁液は得られなかった。この反応懸濁液のIR吸収スペクトルを測定したところ、図4Bに示すように、波数2973cm−1にイソプロポキシシリル基に由来するピークが観察され、室温(25℃)では加水分解反応が進行しないことがわかった。
(Comparative Example 1)
The ethanol solution of Si-BPy-Si was dropped into the surfactant aqueous solution in the same manner as in Example 1 except that the temperature was changed to room temperature (25 ° C.). As shown in FIG. 4A, unreacted Si -BPy-Si adhered to the reaction vessel and the stirring bar, and a uniform reaction suspension was not obtained. When the IR absorption spectrum of this reaction suspension was measured, as shown in FIG. 4B, a peak derived from an isopropoxysilyl group was observed at a wave number of 2993 cm −1 and the hydrolysis reaction did not proceed at room temperature (25 ° C.). I understood it.
(比較例2)
温度を95℃に変更した以外は実施例1と同様にして加水分解・縮重合反応を行なった。反応生成物を29Si−MAS NMRにより分析したところ、図5に示すように、化学シフト−90〜−120ppmにQサイトに由来するピークが観察され、95℃の反応温度では、ビピリジン基とシリル基との間の結合が完全に開裂することがわかった。
(Comparative Example 2)
A hydrolysis / condensation polymerization reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the temperature was changed to 95 ° C. When the reaction product was analyzed by 29 Si-MAS NMR, as shown in FIG. 5, a peak derived from the Q site was observed at a chemical shift of −90 to −120 ppm, and at a reaction temperature of 95 ° C., the bipyridine group and silyl group were observed. It was found that the bond between the groups was completely cleaved.
(比較例3)
6N水酸化ナトリウム水溶液の添加量を変更して界面活性剤水溶液の塩基濃度[OH−]を0.005mol/Lに変更した以外は実施例1と同様にして前記界面活性剤水溶液に前記Si−BPy−Siのエタノール溶液を滴下したが、図6Aに示すように、未反応のSi−BPy−Siが反応容器や撹拌子に付着し、均一な反応懸濁液は得られなかった。この反応懸濁液のIR吸収スペクトルを測定したところ、図6Bに示すように、波数2973cm−1にイソプロポキシシリル基に由来するピークが観察され、塩基濃度[OH−]が0.005mol/Lの条件では加水分解反応が進行しないことがわかった。
(Comparative Example 3)
The surfactant aqueous solution was added to the surfactant aqueous solution in the same manner as in Example 1 except that the base concentration [OH − ] of the surfactant aqueous solution was changed to 0.005 mol / L by changing the amount of 6N sodium hydroxide aqueous solution added. Although an ethanol solution of BPy-Si was added dropwise, as shown in FIG. 6A, unreacted Si-BPy-Si adhered to the reaction vessel and the stirrer, and a uniform reaction suspension was not obtained. When the IR absorption spectrum of this reaction suspension was measured, as shown in FIG. 6B, a peak derived from an isopropoxysilyl group was observed at a wave number of 2973 cm −1 , and the base concentration [OH − ] was 0.005 mol / L. It was found that the hydrolysis reaction did not proceed under the above conditions.
(比較例4)
6N水酸化ナトリウム水溶液の添加量を変更して界面活性剤水溶液の塩基濃度[OH−]を0.6mol/Lに変更した以外は実施例1と同様にして加水分解・縮重合反応を行なった。反応生成物を29Si−MAS NMRにより分析したところ、化学シフト−90〜−120ppmにQサイトに由来するピークが観察され、塩基濃度[OH − ]が0.6mol/Lの条件では、ビピリジン基とシリル基との間の結合が完全に開裂することがわかった。
(Comparative Example 4)
The hydrolysis / condensation polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the amount of the 6N sodium hydroxide aqueous solution was changed to change the base concentration [OH − ] of the surfactant aqueous solution to 0.6 mol / L. . When the reaction product was analyzed by 29 Si-MAS NMR, a peak derived from the Q site was observed at a chemical shift of −90 to −120 ppm, and the base concentration [OH − ] was 0.6 mol / L. It was found that the bond between the silyl group and the silyl group was completely cleaved.
以上説明したように、本発明によれば、原料としてイソプロポキシシリル基を有するピリジン系有機シラン化合物を用いてピリジン系有機シリカメソ多孔体を製造することが可能となる。 As described above, according to the present invention, a pyridine-based organic silica mesoporous material can be produced using a pyridine-based organic silane compound having an isopropoxysilyl group as a raw material.
このようなピリジン系有機シリカメソ多孔体においては、ビピリジン基やピリジン基がメソ細孔表面に露出しているため、金属イオンが配位しやすく、本発明により得られるピリジン系有機シリカメソ多孔体は金属錯体の固体配位子として有用である。 In such a pyridine-based organic silica mesoporous material, bipyridine groups and pyridine groups are exposed on the surface of the mesopores, so that metal ions are easily coordinated, and the pyridine-based organic silica mesoporous material obtained by the present invention is a metal Useful as a solid ligand of the complex.
Claims (4)
−Y−[Si(O−iPr)3]k (3)
(前記式(3)中、Yは、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基からなる群から選択される2価又は3価の有機基、或いは単結合であり、kは1又は2である)
で表されるイソプロポキシシリル基を有する基であり、前記式(1)及び(2)中のR11〜R18及びR21〜R25 のうちの残りの基は水素原子であり、前記式(1)中のXは窒素原子および炭素原子のうちのいずれかである〕
からなる群から選択される少なくとも1種のイソプロポキシシリル基を有するピリジン系有機シラン化合物を添加する添加工程、
前記ピリジン系有機シラン化合物を、30〜80℃の温度で加水分解・縮重合させ、前記界面活性剤を含有する有機シリカメソ構造体を得る反応工程、及び
前記有機シリカメソ構造体から前記界面活性剤を除去して有機シリカメソ多孔体を得る鋳型除去工程、
を含むことを特徴とする有機シリカメソ多孔体の製造方法。 A pyridine group- containing organosilane compound represented by the following formula (1) and a solution containing a surfactant, having a temperature of 30 to 80 ° C. and a base concentration [OH − ] of 0.01 to 0.5 mol / L, and Pyridine group-containing organosilane compound represented by the following formula (2):
-Y- [Si (O-iPr) 3 ] k (3)
(In the formula (3), Y is a divalent or trivalent organic group selected from the group consisting of an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, and an arylene group, or a single bond, and k is 1 or 2. is there)
Wherein the remaining groups of R 11 to R 18 and R 21 to R 25 in the formulas (1) and (2) are hydrogen atoms, X in (1) is either a nitrogen atom or a carbon atom]
An addition step of adding a pyridine-based organosilane compound having at least one isopropoxysilyl group selected from the group consisting of:
A reaction step of hydrolyzing and polycondensing the pyridine-based organosilane compound at a temperature of 30 to 80 ° C. to obtain an organosilica mesostructure containing the surfactant, and the surfactant from the organosilica mesostructure Removing the template to obtain an organosilica mesoporous material by removing,
A process for producing an organosilica mesoporous material, comprising:
0.1≦V/M≦2 (a)
で表される条件を満たすように、前記ピリジン系有機シラン化合物を添加することを特徴とする請求項1に記載の有機シリカメソ多孔体の製造方法。 In the addition step, the addition rate V (unit: mol / h) of all organosilane compounds and the number of moles M (unit: mol) of the base in the solution are represented by the following formula (a):
0.1 ≦ V / M ≦ 2 (a)
The method for producing an organosilica mesoporous material according to claim 1, wherein the pyridine-based organosilane compound is added so as to satisfy a condition represented by:
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