JP2006265178A - ポルフィリンダイマー誘導体とそれを使用するカーボンナノチューブの分離精製 - Google Patents
ポルフィリンダイマー誘導体とそれを使用するカーボンナノチューブの分離精製 Download PDFInfo
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Abstract
Description
で示されるポルフィリン誘導体を合成し、続いて該ポルフィリン誘導体と9,9-ジヘキシルフルオレン-2,7-ジボロン酸とを反応させることを特徴とする。
で示されるポルフィリンダイマー誘導体が結合しているカーボンナノチューブ複合体から分離されたことを特徴とする。
で示されるポルフィリンダイマー誘導体が結合しているカーボンナノチューブ複合体から分離されたことを特徴とする。
パラ−ポルフィリンダイマー誘導体の合成
4-ドデシルベンズアルデヒド2.00g(7.29×10−3mol)と、4-ブロモベンズアルデヒド0.45g(2.43×10−3mol)とをプロピオン酸20mlに溶解し、単留ピロール0.65ml(9.72×10−3mol)を加えてから130℃で2晩撹拌還流した。室温まで冷却し、反応溶液を減圧濃縮した。生成物をアルミナカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン:ヘキサン=1:1)と高速液体クロマトグラフィーによって精製し、5-(4’-ブロモフェニル)-10,15,20-トリス(4’-ドデシルフェニル)ポルフィリン(前記式Aのm=11、Brがパラ位で連結した化合物)を得た。
13C-NMR(CDCl3,100.61MHz)δ: 142.40, 139.49, 135.23, 134.61, 126.74, 125.41, 120.39, 120.32, 111.05, 102.31, 101.75, 36.05, 31.99, 31.68, 29.80, 29.76, 29.71, 29.64, 29.44, 22.75, 14.16
MALDI-TOF-MS(Dithranol): m/z=2570.33 [M+H]+, C185H234NO8計算値2569.83
メタ−ポルフィリンダイマー誘導体の合成
4-ブロモベンズアルデヒドに代えて3-ブロモベンズアルデヒド0.45g(2.43×10−3mol)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、メタ−ポルフィリンダイマー(前記化学式IIIで示されm=11の化合物)を収率43%で得た。得られた化合物の1H-NMRと13C-NMRとMALDI-TOF-MSとの分析データは、この構造を支持している。
13C-NMR(CDCl3,100.61MHz)δ: 142.39, 139.48, 138.05, 134.57, 126.71, 120.18, 118.42, 108.36, 100.37, 36.00, 31.95, 31.64, 29.76, 29.72, 29.59, 29.39, 22.71, 19.40, 14.12
MALDI-TOF-MS(Dithranol): m/z=2571.04 [M+H]+, C185H234NO8計算値2569.83
オルト−ポルフィリンダイマー誘導体の合成
4-ブロモベンズアルデヒドに代えて2-ブロモベンズアルデヒド0.45g(2.43×10−3mol)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、オルト−ポルフィリンダイマー(前記化学式IIで示されm=11の化合物)を収率58%で得た。得られた化合物の1H-NMRと13C-NMRとMALDI-TOF-MSとの分析データは、この構造を支持している。
13C-NMR(CDCl3,100.61MHz)δ: 149.46, 142.24, 142.12, 139.35, 134.57, 134.42, 134.29, 126.65, 126.55, 119.78, 118.58, 108.11, 100.38, 36.06, 36.02, 32.00, 31.69, 29.82, 29.76, 29.68, 29.45, 27.35, 22.76, 21.33, 14.17, 13.49
MALDI-TOF-MS(Dithranol): m/z=2569.86 [M+H]+, C185H234NO8計算値2569.83
単層カーボンナノチューブとパラ−ポルフィリンダイマーとの複合体の調製
遠心管内において、実施例1で得られたパラ−ポルフィリンダイマー1mgをヘキサン10mlに溶解し、Solution 1とした。Solution 1に単層カーボンナノチューブ1mgを加え、超音波処理を1晩行って、単層カーボンナノチューブとパラ−ポルフィリンダイマーとの複合体を形成した。その後遠心分離を3000Gで20分行い、上澄み(Solution 2)を除去して沈殿物を減圧乾燥した。この時、Solution 2にはポルフィリンダイマーのみが溶解しており、沈殿物は複合体を形成していない単層カーボンナノチューブと前記複合体との混合物である。得られた乾燥物をTHF5mlに溶解し、超音波処理を行って分散させ、遠心分離を2000Gで15分行った。上澄み(Solution 3)を回収して、沈殿物を再びTHF5mlに溶解し、超音波処理を行って分散させ、遠心分離を2000Gで15分行った。この時、Solution 3には前記複合体が溶解しており、沈殿物は複合体を形成していない単層カーボンナノチューブである。上澄み(Solution 4)を回収して、Solution 3とSolution 4をマイクロチューブに移し、遠心分離してさらに沈殿物を取り除いた。上澄みを減圧濃縮して、残った固体を単層カーボンナノチューブとパラ−ポルフィリンダイマーとの複合体(パラ−複合体)とした。得られたパラ−複合体にヘキサンを加え、遠心分離し上澄みを除去した後、沈殿物をTHFに溶解して減圧濃縮することで、パラ−複合体を精製した。
単層カーボンナノチューブとメタ−ポルフィリンダイマーとの複合体の調製
実施例1で得られたパラ−ポルフィリンダイマーに代えて、実施例2で得られたメタ−ポルフィリンダイマーを用いたこと以外は実施例4と同様にして、単層カーボンナノチューブとメタ−ポルフィリンダイマーとの複合体(メタ−複合体)を調製した。
単層カーボンナノチューブとオルト−ポルフィリンダイマーとの複合体の調製
実施例1で得られたパラ−ポルフィリンダイマーに代えて、実施例3で得られたオルト−ポルフィリンダイマーを用いたこと以外は実施例4と同様にして、単層カーボンナノチューブとオルト−ポルフィリンダイマーとの複合体(オルト−複合体)を調製した。
オルト−複合体分散液の調製
実施例6で得られたオルト−複合体1mgにTHF10mlを加えて超音波処理を8時間行い、前記オルト−複合体の分散溶液を調製した。
実施例1で得られたパラ−ポルフィリンダイマーに代えて、単核ポルフィリンを用いたこと以外は実施例4と同様にして、単層カーボンナノチューブと単核ポルフィリンとの複合体を調製した。
実施例7で得られた分散液を6ヶ月以上放置し、分散状態を確認した。
THF500μlに、実施例1〜3で得られたポルフィリンダイマー誘導体、及び実施例4〜6で得られた複合体をそれぞれ加えて溶解した。その溶液の各200μlをとり、それをTHF1.0mlで希釈した溶液をサンプルとして、それぞれ近赤外吸収スペクトルを測定した。測定には、近赤外分光光度計U-4100(日立製作所社製の商品名)を用いた。実施例1で得たパラ−ポルフィリンダイマー及び実施例4で得たパラ−複合体の測定結果を図1の(b)に、実施例2で得たメタ−ポルフィリンダイマー及び実施例5で得たメタ−複合体の測定結果を図1の(c)に、実施例3で得たオルト−ポルフィリンダイマー及び実施例6で得たオルト−複合体の測定結果を図1の(d)に、それぞれ示す。また、比較のため、単核ポルフィリンと比較例1の複合体とをそれぞれ前記と同様に調整した溶液について、近赤外吸収スペクトルを測定した結果を図1の(a)に示す。
実施例7で得られた分散溶液をマイカ板にスピンキャスティングし、このマイカ基板をスピンさせながらTHFを滴下して、余分な有機物を除去してサンプルとした。原子間力顕微鏡は、EX290105(サーモマイクロスコープス社製の商品名)を用いた。
実施例4〜6で得た複合体、及び複合体を形成していない単層カーボンナノチューブをスライドガラス上にそれぞれキャストし、514nmのレーザーを用いてラマンスペクトルを測定した。測定には、ラマン分光光度計Hololab 5000(エス・ティ・ジャパン社製の商品名)を用いた。実施例4で得たパラ−複合体の測定結果を図2の(b)に、実施例5で得たメタ−複合体の測定結果を図2の(c)に、実施例6で得たオルト−複合体の測定結果を図2の(d)に、それぞれ示す。また、比較例1の複合体について、同様にしてラマンスペクトルを測定した結果を図2の(a)に示す。
実施例7で得られたオルト−複合体の分散溶液1.2mlに酢酸20μlを加えてよく撹拌し、溶液を一晩放置した。また、酢酸添加前後の溶液について、可視紫外吸収スペクトルを測定した。測定には、紫外可視分光光度計V-570(日本分光社製の商品名)を用いた。測定結果を図3に示す。
Claims (10)
- 前記ブロモベンズアルデヒドが、2-ブロモベンズアルデヒド、3-ブロモベンズアルデヒド、4-ブロモベンズアルデヒドのいずれかであることを特徴とする請求項2に記載のポルフィリンダイマー誘導体の製造方法。
- 前記化学式Iで示されるポルフィリンダイマー誘導体が、カーボンナノチューブに結合しているカーボンナノチューブ複合体。
- 前記カーボンナノチューブ複合体が有機溶媒に分散していることを特徴とする分散液。
- 請求項5に記載した分散液に、酢酸、希塩酸水溶液、希硫酸水溶液から選ばれる酸を添加して、カーボンナノチューブを沈殿させることを特徴とするカーボンナノチューブの分離精製方法。
- 請求項6に記載したカーボンナノチューブ複合体を有機溶媒に分散させた分散液に、酢酸、希塩酸水溶液、希硫酸水溶液から選ばれる酸を添加して、カーボンナノチューブを沈殿させることを特徴とする金属的導電性を示す構造のカーボンナノチューブの分離精製方法。
- 請求項7に記載したカーボンナノチューブ複合体を有機溶媒に分散させた分散液に、酢酸、希塩酸水溶液、希硫酸水溶液から選ばれる酸を添加して、カーボンナノチューブを沈殿させることを特徴とする半導体的導電性を示す構造のカーボンナノチューブの分離精製方法。
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