JP2009528251A - 機能性ゼオライト骨格の作製 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
A,A1,A2,A3,A4,A5,A6及びA7は、C又はN原子のいずれかであり、R5からR8は、A1及びA4がC原子を具える場合に存在し、R1,R4又はR9は、Mと干渉しない非立体的に遮蔽された官能基を具えており、R2,R3,R5,R6,R7,R8,R10,R11,R12のそれぞれが、個別にアルキル基、ハロ基、シアノ基、又はニトロ基であり、M1,M2,M3,M4,M5,M6が、それぞれ遷移金属を具えており(これらはMの例)、連結基が構造3を具える場合に,R10,R11及びR12がそれぞれ個別に電子求引基である。一実施例では、R1,R4及びR9が、H、メチル基、ハロ基、シアノ基、及びエチル基を成す群から選択される個別に小さな官能基である。一実施例では、連結部分が、イミダゾレート又はイミダゾレート誘導体である。さらなる実施例では、イミダゾレート又はイミダゾレート誘導体が、4,5,6,7,8,及び9を成す群から選択される。
一実施例では、イミダゾレート又はイミダゾレート誘導体が、置換イミダゾレート;すなわちメチル基、ニトロ基、シアノ基、又はクロロ基を具えるベンズイミダゾレート;アザベンズイミダゾレート;及び1又はそれ以上の炭素原子を窒素に置換したアザベンズイミダゾレートから成る群から選択される。遷移金属は、Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,Lu,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Hg,Lr,Rf,Db,Sg,Bh,Hs,Mt,Ds,Rg及びUubから成る群から選択される。一形態では、ゼオライト骨格が、異種の遷移金属の結合を具えている。さらに別の実施例では、ゼオライト骨格が、同種の遷移金属を具えているが、連結部分が異種の組み合わせである。さらなる実施例では、ゼオライト骨格が異種の遷移金属及び連結部分の混合物を具えている。
ここで、A,A1,A2,A3,A4,A5,A6及びA7は、C又はN原子のいずれかであり、R5からR8は、A1及びA4がC原子を具える場合に存在し、R1,R4又はR9は、連結部分に連結された遷移金属(M)と干渉しない非立体的に遮蔽された官能基(例えば、アルキル基)を具えており、R2,R3,R5,R6,R7,R8,R10,R11,R12のそれぞれが、個別にアルキル基、アリル基、ハロ基、シアノ基、又はニトロ基であり、M1,M2,M3,M4,M5,M6が、それぞれ遷移金属を具えており、連結基が構造3を具える場合に、R10,R11及びR12がそれぞれ個別に電子求引基である。一実施例では、R1,R4及びR9が、H、メチル基、ハロ基、シアノ基、及びエチル基を成す群から選択される個別に小さな官能基である。別の実施例では、連結基が構造3を具える場合に、R10,R11及びR12が、ニトロ基、シアノ基、フルオロ基、及びクロロ基を成す群から個別に選択される。本発明のあるバージョンでは、アルキル基が1から10の炭素原子を有し、アリル基が1から5のフェニル環を有する。別の態様では、連結基を二座又は単座とすることができる。ゼオライト骨格は、二座又は単座の連結部分を具えることができる。以下でさらに十分に説明するように、連結基が、4,5,6,7,8,及び9を成す群から選択される要素といったイミダゾレート又はイミダゾレート部分を具えることができる。
例えば、イミダゾレート化合物及び置換イミダゾレート、メチル基、ニトロ基、シアノ基、又はクロロ基を具えるベンズイミダゾレート、ベンズイミダゾレートの1又はそれ以上の炭素原子を窒素等に置換したアザベンズイミダゾレートといった誘導体を含むhetercyclic環を使用できる。
ZIFの特性の詳細な調査を可能とするためにグラム規模のいくつかのZIFを用意した。これらのZIFの構造的な態様は、小さな開口(ZDF−8及び−11について、それぞれ3.4及び3.0Åにわたっている)を介して繋がった大きな細孔(ZDF−8及び−11で、それぞれ11.6及び14.6Åの直径である)を有するということである。細孔の大きさは、長いIMの結合単位により、ゼオライトの対応する部分の約2倍の大きさである;しかしながら、結合部の側鎖又は環の存在により、開口の大きさを分子篩の下限に抑えている(表2)。
ベンズイミダゾール,2−メチルイミダゾール,硝酸インジウム五水和物及び硝酸コバルト六水和物を、the Aldrich Chemical Co.から購入し、イミダゾール,N,N−ジメチルホルムアミド(DMF),N−メチルピロリジノン(NMP)を、the Fisher Scientific International Inc.から購入した。N,N−ジメチルホルムアミド(DEF)をBASF Corperationから入手した。硝酸亜鉛四水和物をEM Scienceから購入した。全ての出発原料をさらに精製せずに使用した。全ての実験操作を大気中で行った。(ここでは、ZIFの合成をZIF−8の合成によって例示している)硝酸亜鉛四水和物Zn(NO3)24H2O(0.210g,8.03x10−4mol)及び2−メチルイミダゾール(H−MeIM)(0.060g,7.31x10−4mol)の固体混合物を、20−mlの小瓶中で18mlのDMFに溶かした。この小瓶にキャップをして、プログラム可能な炉の中で5°C/minの速度で140℃に加熱し、24時間この温度に保持した後、0.4°C/minの速度で室温まで冷却した。混合物から母液を除去した後、クロロホルム(20ml)を小瓶に加えた。無色の多面体結晶を上層から収集し、DMF(10mlx3)で洗浄し、空気中で10分間乾燥した(収量:0.032g,H−MeIMに基づいて25%)。生成物を微量元素分析を用いて、Zn(MeIM)2・(DMF)・(H2O)3(C11H23N5O4Zn;計算値C,37.25;H,6.54;N,19.74。測定値C,37.69;H,5.22;N,19.58)のように定式化した。また、ZIF−8生成物の純度をPXRD分析によって確認した。
全ての強度データを、グラファイトで単色にしたMoKa(λ=0.71073Å)線を放射するSMART APEX CCD回折計(Bruker−AXS,Madison,WI)で収集した。構造を直接的方法で解析し、SHELXTLソフトウェアパッケージ(Bruker−AXS)で一連の様々なフーリエ合成を行った。結晶データは、以下の通りである:
ZIF−1(crb,単斜晶構造):単斜晶,空間群P21/n;a=9.740,b=15.266,c=14.936Å,β=98.62°;V=2195.8Å3,R1=0.0423。
ZIF−2(crb,斜方晶構造):斜方晶,空間群Pbca;a=9.679,b=c=24.114Å;V=5707Å3,R1=0.0591。
ZIF−3(dft):正方晶,空間群P42/mnm;a=b=18.970,c=16.740Å;V=6024.3(1)Å3,R1=0.0610。
ZIF−4(cag):斜方晶,空間群Pbca;a=b=15.395,c=18.426Å;V=4342.2Å3,R1=0.0406。
ZIF−5(gar):立方晶,空間群IaSd;αo=21.9619Å;V=0592.8Å3,R1=0.0191。
ZIF−6(gis):正方晶,空間群I41/amd;a=b=18.515,c=20.245Å;V=6940.2Å3,R1==0.0642。
ZIF−7:[sod−Zn(II)−PhIM構造]:六方晶,空間群R3;a=b=22.989,c=15.763Å;V=7214Å3,R1=0.0707。
ZIF−8:[sod−Zn(II)−MeIM構造]:正方晶,空間群I4/3m;αo=16.9910Å;V=4905.2Å3,R1=0.0314。
ZIF−9[sod−Co(II)−PhIM構造]:六方晶,空間群R3;a=b=22.9437,c=15.747Å;V=7178.8Å3,R1=0.0979。
ZIF−10(mer):正方晶,空間群I4/mmm;a=b=27.0608,c=19.406Å;V=14211Å3,R1=0.0636。
ZIF−11[rho−Zn(II)−PhIM構造]:立方晶,空間群Pm3m;αo=28.7595Å;V=23787.2Å3,R1=0.0787。
ZIF−12[rho−Co(II)−PhIM構造]:立方晶,空間群Pm3m;αo=28.7595Å;V=23787.2Å3,R1=0.1064。
原子座標は、デポジションナンバー(deposition number)602535(ZIF−I),602536(ZIF−2),602537(ZIF−3),602538(ZIF−4),602539(ZIF−5),602540(ZIF−6),602541(ZIF−7),602542(ZIF−8),602543(ZIF−9),602544(ZIF−10),602545(ZIF−Il),602546(ZIF−12)を引用することによって、Cambridge Crystallographic Data Centreからダウンロードして利用可能である。
粉末x線データを、ニッケルでフィルタリングしたCuKa線集束放射を用いた1,600W(40kV,40mA)の出力の反射ブラッグ−ブレンターノ型であって、0.2mmの放射線入射スリットを装着したNa(Tl)シンチレーション検出器を備えたD8−Advanceθ−2θ回折計(Bruker)を用いて収集した。幅広の刃を具えたヘラから粉末を落として鋭い刃で試料面を平らにすることによって、試料をゼロバックグラウンド試料ホルダに付けた。全ての試料をPXRD試験の前に粉末にした。
連続的に流れる窒素雰囲気中で白金の皿に試料を入れて、全ての試料をQ−500シリーズの熱重量分析器(TA Instruments,NewCastle,DE)で試験した。全てのTGA試験において5℃/minの一定の昇温速度で試料を加熱した。
Autosorb−1C自動容量測定機器(Quantachrome, Boynton Beach,FL)で、低圧の気体吸着試験(最大1atm)を実施した。自家製の液体窒素冷却システムを具えて冷却剤の一定の液面を維持するHPA−100容量機器(VTI,Hialeah,FL)で、高圧の水素吸着試験(最大80bar)を実施した。REFPROPプログラム[Version 7.0;National Institute of Standards and Technology(NIST),Gaithersburg,MD]及びNIST Standard Reference Data Base 23を用いることによって、高圧気体の圧縮率補正を決定した。気体吸着分析の前に、ZIF−8及び−11試料を、室温で48時間メタノールに浸し、室温で5時間真空に引いた後、2時間加熱した(ZIF−8について300℃、ZIF−11について180℃)。
硝酸亜鉛四水和物(Zn(NO3)2・4H2O(0.09g,3.44x10−4mol)及びイミダゾール(H−IM)(0.15g,2.20x10−3mol)の固体混合物を、20mlの小瓶中で18mlのDMFに溶かした。小瓶にキャップをして85℃の等温炉中で24時間加熱した。そして、小瓶を炉から取り出して室温に自然冷却されるようにした。このようにして生成した無色の立方晶ZIF−1をDMF(3mLx3)で洗浄し、空気中で(10分間)乾燥した(収量:0.014g,硝酸亜鉛四水和物に基づいて17%)。
元素分析:C8H13N5Zn=Zn(IM)2・(Me2NH):計算値C,39.28;H,5.36;N,28.65。測定値C,39.47;H,4.39;N,27.13.
FT−IR:(KBr4000−400cm−1):3445(br),3103(w),2935(w),2385(w),2355(w),1647(s),1499(m),1418(w),1403(w),1321(w),1291(w),1245(w),1184(w),1087(s),1026(w),985(w),960(m),837(w),761(m),680(m),603(w)。
硝酸亜鉛四水和物Zn(NO3)2・4H2O(0.010g,3.82x10−5mol)及びイミダゾール(H−IM)(0.030g,4.41x10−4mol)の固体混合物を、4mlの小瓶に加え、DMF(2mL)及びNMP(1mL)の混合溶媒に溶かした。小瓶にキャップをして85℃の等温炉中で24時間加熱した。そして、小瓶を炉から取り出して室温に自然冷却するようにした。角柱状の結晶が、白い粉末状の沈殿物とともに小瓶の下部に生成した。単結晶X線構造決定用にZIF−3の結晶を手作業で収集した。
硝酸亜鉛四水和物Zn(NO3)2・4H2O(0.040g,1.53x10−4mol)及びイミダゾール(H−IM)(0.030g,4.41x10−4mol)の固体混合物を、4mlの小瓶中で3mlのDMFに溶かした。小瓶にキャップをして、プログラム可能な炉の中で5℃/minの昇温速度で130℃に加熱し、この温度で48時間保持した後、0.4℃/minの速度で室温まで冷却した。このようにして生成した無色の菱面体晶ZIF−4をDMF(3mLx3)で洗浄し、空気中で(10分間)乾燥した(収量:0.021g,硝酸亜鉛四水和物に基づいて47%)。
元素分析:C9H15N5O2Zn=Zn(IM)2・(DMF)(H2O):計算値C,37.19;H,5.20;N,24.10。測定値C,38.02;H,4.14;N,26.74.
FT−IR:(KBr4000−400cm−1):3427(br),3111(w),2926(w),2856(w),1688(m),1612(br),1502(m),1392(w),1282(w),1247(w),1176(w),1091(s),986(w),961(m),846(w),770(m),680(m),490(br).
硝酸インジウム五水和物In(NO3)3・5H2O(0.156g,4.0x10−4mol),硝酸亜鉛四水和物Zn(NO3)2・4H2O(0.026g,1.0x10−4mmol)及びイミダゾール(H−IM)(0.136g,2x10−3mol)をDEF/nブタノール(4mL/2mL,)の混合溶媒に溶かした。少量の水酸化テトラエチルアンモニウム(35%の水溶液)を加えた後、混合物をテフロン(登録商標)で覆われたParr社製ステンレス鋼の容器(23mL)に移して、自己の圧力の下で150℃で72時間加熱した。そのようにして生成した淡黄色の結晶をエタノールで洗浄し、空気中で乾燥した(収量:硝酸亜鉛四水和物に基づいて70%)。
元素分析:C36H36N24Zn3In2=In2Zn3(IM)12:計算値C,35.14;H,2.95;N,27.32。測定値C,33.97;H,2.82;N,26.22。Zn/Inモル比:計算値1.50,測定値1.52。
Fr−IR(KBr4000−400cm−1):3433(br),3132(m),3112(m),2601(w),2524(w),1697(m),1605(m)。
硝酸亜鉛四水和物Zn(NO3)2・4H2O(0.030g,1.15x10−4mol)及びベンズイミダゾール(H−PhIM)(0.010g,8.46x10−5mol)の固体混合物を、4mlの小瓶中で3mlのDMFに溶かした。小瓶にキャップをして、プログラム可能な炉の中で5℃/minの昇温速度で130℃に加熱し、この温度で48時間保持した後、0.4℃/minの速度で室温まで冷却した。混合物から母液を取り除いた後、クロロフォルム(3ml)を小瓶に加えた。無色の立方晶ZIF−7を上層から収集し、DMF(3mLx3)で洗浄し、空気中で(10分間)乾燥した(収量:0.015g,H−PhIMに基づいて37%)。
元素分析。C14H16N4O3Zn=Zn(IM)2・(H2O)3:計算値C,47.54;H,4.56;N,15.84。測定値C,46.95;H,3.57;N,16.40。
FT−IR:(KBr 4000−400cm−1):3450(br),3063(w),2930(w),1678(s),1622(w),1479(s),1387(m),1306(m),1286(m),1245(s),1209(w),1189(m),1123(m),1097(m),1011(m),914(m),781(m),746(s),654(m),476(m),435(m)。
硝酸亜鉛四水和物Zn(NO3)2・4H2O(0.210g,8.03x10−4mol)及び2−メチルイミダゾール(H−MeIM)(0.060g,7.31x10−4mol)の固体混合物を、20mlの小瓶中で18mlのDMFに溶かした。小瓶にキャップをして、プログラム可能な炉の中で5℃/minの昇温速度で140℃に加熱し、この温度で24時間保持した後、0.4℃/minの速度で室温まで冷却した。混合物から母液を取り除いた後、クロロフォルム(20ml)を小瓶に加えた。無色の多面体結晶の生成物を上層から収集し、DMF(10mLx3)で洗浄し、空気中で(10分間)乾燥した(収量:0.032g,H−MeIMに基づいて25%)。
元素分析。C11H23N5O4Zn=Zn(MeIM)2・(DMF)・(H2O)3計算値C,37.25;H,6.54;N,19.74。測定値C,37.69;H,5.22;N,19.58
FT−IR:(KBr 4000−400cm−1):3460(w),3134(w),2930(m),2854(w),2767(w),2487(w),2457(w),1693(s),1591(w),1459(s),1428(s),1392(m),1311(s),1265(w),1189(m),1148(s),1091(m),1000(m),960(w),766(s),695(m),664(m),425(s)。
硝酸コバルト六水和物Co(NO3)2・6H2O(0.210g,7.21x10−4mol)及びベンズイミダゾール(H−PhIM)(0.060g,5.08xl0−4mol)の固体混合物を、20mlの小瓶中で18mlのDMFに溶かした。小瓶にキャップをして、プログラム可能な炉の中で5℃/minの昇温速度で130℃に加熱し、この温度で48時間保持した後、0.4℃/minの速度で室温まで冷却した。このようにして生成した紫色の立方晶をDMF(3mLx3)で洗浄し、空気中で(10分間)乾燥した(収量:0.030g,H−PhMに基づいて30%)。
元素分析。C17H19N5O2Co=Co(PhIM)2・(DMF)(H2O)計算値C,53.13;H,4.98;N,18.22。測定値C,52.82;H,4.25;N,18.23。
FT−IR:(KBr 4000−400cm−1):3442(br),3071(w),2926(w),1678(s),1612(w),1467(s),1387(w),1302(w),1287(m),1242(s),1206(w),1186(w),1126(w),1096(w),1011(w),916(w),780(w),750(s),660(w),600(br),560(w),475(w)。
硝酸亜鉛四水和物Zn(NO3)2・4H2O(0.010g,3.82x10−5mol)及びイミダゾール(H−IM)(0.030g,4.41x10−4mol)の固体混合物を、4mlの小瓶中で3mlのDMFに溶かした。小瓶にキャップをして、等温炉の中で85℃に4日間加熱した。その後、反応混合物を室温まで自然冷却した。ZIF−10のいくつかのブロック状の結晶が壁面及び下部に形成し、これらを手作業で分けて単結晶X線構造決定のために収集した。
硝酸亜鉛四水和物Zn(NO3)2・4H2O(0.60g,2.3x10−3mol)及びベンズイミダゾール(H−PhIM)(4.2g,3.5x10−2mol)の固体混合物を、500mlの広口のガラス・ジャーで360mlのDMFに溶かした。キャップをしたジャーを、等温炉の中で100℃に4日間加熱した。その後、炉からジャーを取り出して室温まで自然冷却した。無色の立方晶が、下部の結晶粉末とともにジャーの壁面に形成した。粉末X線回折によって粉末及び結晶は同じ相であることが分かったが、バルク特性解析のために壁面の結晶のみを使用した。上澄み液を移すのを繰り返し、DMFで洗浄し、数回超音波処理することによって、粉末及び母液を取り除いた。ろ過によってZIF−11の無色の結晶を収集し、DMF(200mLx2)で洗浄し、空気中で(30分間)乾燥した(収量:0.21g,Zn(NO3)2・4H2Oに基づいて23%)。
元素分析C18H21N501Znl=Zn(PhIM)2・(DEF)0.9計算値C,56.94;H,5.10;N,17.59。測定値:C,55.69;H,4.64;N,17.58。
FT−IR(KBr,4000−400cm−1):3452(br),3091(w),3056(w),2981(w),2941(w),2876(w),2781(w),2525(w),1939(w),1903(w),1783(w),1668(s),1618(m),1467(s),1397(w),1367(w),1307(m),1282(m),1247(m),1212(w),1187(m),1121(m),1001(m),911(m),826(w),771(m),751(s),645(m),553(m),520(w),475(m)。
硝酸コバルト六水和物Co(NO3)2・6H2O(0.010g,3.44x10−5mol)及びベンズイミダゾール(H−PhIM)(0.030g,2.54x10−5mol)の固体混合物を、4mlの小瓶中で3mlのDMFに溶かした。小瓶にキャップをして、等温炉の中で130℃に2日間加熱した。その後、反応混合物を室温まで自然冷却した。ZIF−12のいくつかの立方晶が小瓶の壁面及び下部に形成し、それらを単結晶X線構造決定のために収集した。
0.265mLのイミダゾールの原液(0.150M,3.98x10−4mol)及び0.035mlのZn(NO3)2・4H2Oの原液(0.075M,2.63x10−6mol)である。生成物は、小さな棒状の単結晶であった。
0.257mLのイミダゾールの原液(0.150M,3.86x10−5mol)及びZn(NO3)2・4H2Oの原液(0.075M,3.23x10−6mol)である。生成物は、内部成長した大きなブロックの形をしており、光学顕微鏡下で小さな単結晶に切った。
硝酸亜鉛四水和物Zn(NO3)2・4H2O(65mg,0.25mmol,EM Science)及びプリン(150mg,1.25mmol,Fluka又はSigma)の固体混合物を、20mlの小瓶中で5mlのDMFに溶かし、わずかに懸濁した溶液を得た。小瓶をきつくキャップして、等温炉の中で65℃で3日間加熱し、少量の粉末とともに淡黄色の八面体結晶を生じた。小瓶を室温まで自然冷却した後、母液及びDMF(5mLx3)とともに上澄み液を移すことにより、粉末の生成物を取り除いた。30分間空気中で結晶を乾燥した。(収量:48mg,Zn(NO3)2・4H2Oに基づいて50%)。
元素分析:Zn(Pur)2・(DMF)0.75(H2O)1.5の計算値:C,38.17;H,3.73;N,31.80。測定値C,37.93;H,3.52;N,31.85%。
FT−IR(KBr,4000−400cm−1):3433(br),3098(w),3065(w),3036(w),2930(w),2856(w),1670(s),1589(s),1568(m),1477(s),1398(s),1310(s),1221(s),1192(m),1094(m),1020(w),924(m),804(m),791(m),683(w),644(m),621(w),575(w),498(w),403(w)。
硝酸コバルト(II)六水和物(146mg,0.502mmol,Aldrich)及びプリン(300mg,2.50mmol)の固体混合物を、20mlの小瓶中で5mlのDMFに溶かした。この溶液に、MeOH(1.25mL,2.50mmol,Aldrich)の2.0Mのジメチルアミン溶液を加えた。小瓶をきつくキャップして、等温炉の中で85℃で24時間加熱し、紫色の八面体結晶を生じた。小瓶を室温まで自然冷却した後、結晶をDMF(5mLx3)で洗浄処理し、1時間空気中で乾燥した(収量:92mg,Co(NO3)2・6H2Oに基づいて47%)。
元素分析:Co(Pur)2・(DMF)(H2O)の計算値:C,40.22;H,3.89;N,32.47。測定値C,40.36;H,3.93;N,32.16%。
FT−IR(KBr,4000−400cm−1):3418(br),3086(w),2924(w),2855(w),1665(s),1589(s),1560(m),1468(s),1443(w),1396(s),1308(s),1234(w),1207(s),1188(s),1109(m),916(m),804(m),791(w),677(w),648(m),623(w),573(w),500(w)。
硝酸亜鉛四水和物Zn(NO3)2・4H2O(52mg,0.20mmol)及び5−アザベンズイミダゾレート(238mg,2.00mmol,Aldrich)の固体混合物を、4mlの小瓶中で2mlのDMFに溶かし、白色沈殿物を得た。小瓶をきつくキャップして、等温炉の中で150℃で3日間加熱し、少量の粉末とともに淡黄色の八面体結晶を生じた。小瓶を室温まで自然冷却した後、母液及びDMF(4mLx3)とともに上澄み液を移すことにより、粉末の生成物を取り除いた。30分間空気中で結晶を乾燥した。(収量:68mg,Zn(NO3)2・4H2Oに基づいて87%)。
元素分析:Zn(5−アザベンズイミダゾレート)2・(DMF)0.75(H20)2の計算値:C,43.61;H,4.43;N,24.09。測定値C,43.74;H,4.33;N,24.24%。
FT−IR(KBr,4000−400cm−1):3422(br),3067(br),2930(w),2858(w),1672(s),1601(s),1572(w),1468(s),1439(m),1408(w),1385(s),1342(w),1313(s),1285(m),1234(s),1205(w),1186(m),1173(w),1096(m),1063(w),1038(w),1016(m),991(w).918(s),816(m),793(m),660(m),644(m),613(m),565(w),467(w),420(w)。
硝酸亜鉛四水和物Zn(NO3)2・4H2O(52mg,0.20mmol)及び4−アザベンズイミダゾレート(119mg,1.00mmol,Aldrich)の固体混合物を、4mlの小瓶中で1mlのDMFに溶かした。小瓶をきつくキャップして、等温炉の中で100℃で1日間加熱し、淡黄色の柱状結晶を生じた。小瓶を室温まで自然冷却した後、DMF(5mLx3)で結晶を洗浄処理し、空気中で30分間乾燥した(収量:55mg,Zn(NO3)2−4H2Oに基づいて90%)。
元素分析:Zn(4−アザベンズイミダゾレート)2・(H2O)0.25の計算値:C,47.08;H,2.80;N,27.45。測定値C,47.00;H,2.82;N,27.84%。
FT−IR(KBr,4000−400cm−1):3439(br),3080(m),3053(m),2937(w),1919(w),1879(w),1850(w),1665(m),1597(s),1574(w),1474(s),1406(s),1395(w),1313(m),1290(s),1263(w),1225(m),1186(m),1117(w),1042(w),1013(w),959(w),918(m),802(m),771(s),667(m),652(s),594(w),569(w),503(m),490(w)。
ZIF−1の無色の立方晶(0.15x0.10x0.10mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で223(2)Kに急速冷凍した。完全なデータセットの中から選択された951反射を用いて、実軸周りに180°回転[0.234−0.935 1.000]することによって、結晶が双晶となっていることが分かった。本プログラムによって作成された方向マトリクスを用いて、2成分のバージョンのSAINT−Plus(v.7.0)を用いたF2値データに簡約した。斜方晶セルの中でデータを統合することで、トータルで41904であって、そのうち20536が4σ(I)よりも大きい反射を得た。θの範囲は、1.92°から29.63°であった。直接法を用いてZ=4の単斜晶P21/n空間群における構造が判明した。全ての非水素原子を水素原子とともに異方的に精密化し、親原子の座標に乗る球として水素原子が形成された。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=1.053でR1=0.0423(F>2σF))及びwR2=0.0632(全データ)に収束した。最終的なF−マップにおける大部分の剰余電子密度は、ZIF−1の細孔の中のゲストジメチルアセトアミド分子と密接に関連していた。しかしながら、最も大きいピークはZn1に直接乗っており、対のデータセット(twinned datase)を具えた構造精密化のアーチファクトである。
ZIF−1の結晶データ及び構造精密化:実験式,C16H21N9OZn2;式量,486.16;温度,223(2)K;波長,0.71073Å;結晶系,単斜晶;空間群,P21/n;単位胞の寸法,a=9.7405(19)Å;α=90°,b=15.266(3)Å,β=98.62(3)°,c=14.936(3)Å;γ=90°;体積,2195.8Å3;Z,4;密度(計算値),1.471Mg/m3;吸収係数,2.209mm−1;F(000),992;結晶サイズ,0.15x0.10x0.10mm3;データ収集のためのシータの範囲,1.92°から29.63°。
Index ranges:−13<=h<=13,−21<=k<=21,−20<=l<=20
Reflections collected:41776
Independent reflections:41904 [R(int)=0.0000]
Completeness to theta = 29.63°99.2%
Absorption correction:Semi−empirical from equivalents
Max.and min.transmission:0.8093 and 0.7329
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:41904/0/257
Goodness−of−fit on F2:1.053
Final R indices [I>2sigma(I)]:R1=0.0423,wR2=0.0603
R indices(all data):Rl=0.0985,wR2=0.0632
Largest diff.peak and hole:1.437 and −0.583e.E−3
ZIF−2の無色の立方晶(0.15x0.05x0.03mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で153(2)Kに急速冷凍した。斜方晶セルの中でデータを統合することで、トータルで12384であって、そのうち4094が一意的なものであって1936が4σ(I)よりも大きい反射を得た。θの範囲は、1.67°から23.25°であった。データの分析において収集の際に無視できる遅延を示した。直接法を用いてZ=8の単斜晶Pbca空間群における構造が判明した。全ての非水素原子を水素原子とともに異方的に精密化し、親原子の座標に乗る球として水素原子が形成された。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=0.924でR1=0.0591(F>2σF))及びwR2=0.1523(全データ)に収束した。最終的なF−マップにおける全ての剰余電子密度は、ZIF−2の細孔の中のゲストジメチルアセトアミド分子と密接に関連していた。
ZIF−2の結晶データ及び構造:実験式,C21H12N11O3Zn2;式量,597.16;温度,153K;波長,0.71073Å;結晶系,斜方晶;空間群,Pbca;単位胞の寸法,a=9.679(3)Å;α=90°,b=24.114(6)Å,β=90°,c=24.450(6)Å;γ=90°;体積,5707Å3;Z,8;密度(計算値),1.390Mg/m3;吸収係数,1.722mm−1;F(000),2392;結晶サイズ,0.15x0.10x0.10mm3;データ収集のためのシータの範囲,1.67°から23.25°。
Index ranges:−10<=h<=10,−26<=k<=19,−13<=1<=27
Reflections collected:12384
Independent reflections:4094 [R(int)=0.0809]
Completeness to theta =23.25° 99.9%
Absorption correction:Semi−empirical from equivalents
Max.and min.transmission:0.950 and 0.902
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:4094/0/334
Goodness−of−fit on F2:0.924
Final R indices [I>2sigma(I)]:R1=0.0591,wR2=0.1299
R indices(all data):R1=0.1317,wR2=0.1523
Largest diff.peak and hole:0.600 and −0.447e.E−3
ZIF−3の無色の柱状結晶(0.20x0.20x0.15mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で258(2)Kに急速冷凍した。初期の正方晶セルの中でデータを統合することで、トータルで50492であって、そのうち3091が一意的で1349が4σ(I)よりも大きい反射を得た。θの範囲は、1.62°から25.72°であった。データの分析において収集の際に無視できる遅延を示した。直接法を用いてZ=16の単斜晶P42/mnm空間群における構造が判明した。等方性の酸素原子をモデルにした細孔の中の電子密度を除いて全ての非水素原子を水素原子とともに異方的に精密化し、親原子の座標に乗る球として水素原子が形成された。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=1.012でR1=0.0610(F>2σF))及びwR2=0.1878(全データ)に収束した。最終的なF−マップにおける全ての剰余電子密度は、ZIF−3の細孔の中のゲスト分子と密接に関連していた。
ZIF−3の結晶データ及び構造精密化:実験式,C6H6N4O3Zn;式量,247.52;温度,258K;波長,0.71073Å;結晶系,正方晶;空間群,P42/mnm;単位胞の寸法,a=18.9701Å;α=90°,b=18.9701Å,β=90°,c=16.740Å;γ=90°;体積,6024.3Å3;Z,16;密度(計算値),1.092Mg/m3;吸収係数,1.622mm−1;F(000),1984;結晶サイズ,0.20x0.20x0.15mm3;データ収集のためのシータの範囲,1.62°から25.72°。
Index ranges:−23<=h<=23,−23<=k<=23,−20<=l<=20
Reflections collected:50942
Independent reflections:3091[R(int)=0.1647]
Completeness to theta = 25.72°99.3%
Max.and min.transmission:0.7929 and 0.7373
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:3091/0/146
Goodness−of−fit on F2:1.012
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.0610,wR2=0.1736
R indices(all data):R1=0.1293,wR2=0.1878
Largest diff.peak and hole:0.963 and −0.485e.E−3
ZIF−4の無色の柱状結晶(0.20x0.15x0.15mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で233(2)Kに急速冷凍した。斜方晶セルの中でデータを統合することで、トータルで45791であって、そのうち6074が一意的で3960が4σ(I)よりも大きい反射を得た。θの範囲は、2.18°から29.63°であった。データの分析において収集の際に無視できる遅延を示した。直接法を用いてZ=8の単斜晶Pbca空間群における構造が判明した。原子C4及びC9が不規則で各群が独立した自由変項でモデル化されることが分かった。全ての非水素原子を親原子の座標に乗る球として形成される水素原子とともに異方的に精密化した。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=1.020でR1=0.0406(F>2σF))及びwR2=0.1109(全データ)に収束した。最終的なF−マップにおける全ての剰余電子密度は、ZIF−4の細孔の中のゲストジメチルアセトアミド分子と密接に関連していた。
ZIF−4の結晶データ及び構造精密化:実験式,C15H19N9OZn2;式量,472.13;温度,233K;波長,0.71073Å;結晶系,斜方晶;空間群,Pbca;単位胞の寸法,a=15.3950Å;α=90°,b=15.3073Å,β=90°,c=18.426Å;γ=90°;体積,4342.2Å3;Z,8;密度(計算値),1.444Mg/m3;吸収係数,2.232mm−1;F(000),1920;結晶サイズ,0.20x0.15x0.15mm3;データ収集のためのシータの範囲,2.18°から29.63°。
Index ranges:−21<=h<=21,−20<=k<=20,−25<=1<=25
Reflections collected:45791
Independent reflections:6074[R(int)=0.1045]
Completeness to theta = 29.63°99.2%
Absorption correction:Semi−empirical from equivalents
Max.and min.transmission:0.7307 and 0.6638
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:6074/0/243
Goodness−of−fit on F2:1.020
Final R indices [I>2sigma(I)]:R1=0.0406,wR2=0.1041
R indices(all data):Rl=0.0682,wR2=0.1109
Largest diff.peak and hole: 0.575 and −0.483 e.E−3
ZIF−5の無色の柱状(0.15x0.12x0.10mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で196(2)Kに急速冷凍した。トータルで35102の反射を収集し、そのうち1107が一意的であって997が4σ(I)よりも大きかった。θの範囲は、2.27°から28.26°であった。データの分析において収集の際に無視できる遅延を示した。直接法を用いてZ=8の立方晶Ia−3d空間群における構造が判明した。全ての非水素原子を親原子の座標に乗る球として形成される水素原子とともに異方的に精密化した。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=1.121でR1=0.0191(F>2σF))及びwR2=0.0553(全データ)に収束した。
ZIF−5の結晶データ及び構造精密化:実験式,C36H36In2N24Zn3;式量,1230.64;温度,153K;波長,0.71073Å;結晶系,立方晶;空間群,Ia−3d;単位胞の寸法,a=21.9619Å;α=90°,b=21.9619(6)Å,β=90°,c=21.9619Å;γ=90°;体積,10592.8Å3;Z,8;密度(計算値),1.543Mg/m3;吸収係数,2.247mm−1;F(000),4864;結晶サイズ,0.15x0.12x0.10mm3;データ収集のためのシータの範囲,2.27°から28.26°。
Index ranges:−29<=h<=27,−29<=k<=21,−29<=1<=25
Reflections collected:35102
Independent reflections:1107[R(int)=0.0245]
Completeness to theta = 28.26 100.0%
Absorption correction:Semi−empirical from equivalents
Max.and min.transmission:0.799 and 0.703
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:1107/0/62
Goodness−of−fit on F2:1.121
Final R indices [I>2sigma(I)]:R1=0.0191,wR2=0.0531
R indices(all data):R1=0.0221,wR2=0.0553
Largest diff.peak and hole:0.762 and −0.155e.E−3
ZIF−6の無色のブロック状の結晶(0.12x0.10x0.08mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で258(2)Kに急速冷凍した。8880の反射のうち1582が一意的なもので821が4σ(I)よりも大きかった。θの範囲は、1.49°から24.71°であった。データの分析において収集の際に無視できる遅延を示した。直接法を用いてZ=16の単斜晶I41/amd(元の選択No.2)空間群における構造が判明した。原子C4A及びC4Bは、2成分の不規則炭素原子であった。C3A及びC3B原子は、イミダゾール環の2つの独立した炭素原子であった。環のこの部分は、2回対称軸(two−fold axis)によって関連する2つの部位にわたっていた。このため、C3A及びC3B双方のsofsが0.50に固定された。拡散電子密度を扱うために、タンパク質拡散散乱補正(SWAT)コマンドを適用した。2つの変数g及びUをそれぞれ1.1及び2.9に収束するよう精密化した。全ての非水素原子を親原子の座標に乗る球として形成される水素原子とともに異方的に精密化した。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=1.013でR1=0.0642(F>2σF))及びwR2=0.2394(全データ)に収束した。最終的なF−マップにおける全ての剰余電子密度は、ZIF−6の細孔の中のゲスト分子と密接に関連していた。吸着補正はデータの質を改善せず、これを適用しなかった。
ZIF−6の結晶データ及び構造精密化:実験式,C6H6N4O0.50Zn;式量,207.52;温度,258K;波長,0.71073Å;結晶系,正方晶;空間群,I4(1)/amd;単位胞の寸法,a=18.515Å;α=90°,b=18.515Å,β=90°,c=20.245Å;γ=90°;体積,6940.2Å3;Z,16;密度(計算値),0.794Mg/m3;吸収係数,1.390mm−1;F(000),992;結晶サイズ,0.12x0.10x0.08mm3;データ収集のためのシータの範囲,1.49°から24.71°。
Index ranges:−6<=h<=21,−21<=k<=20,−23<=1<=21
Reflections collected:8840
Independent reflections:1582[R(int)=0.0826]
Completeness to theta = 24.71° 99.4%
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:1582/0/58
Goodness−of−fit on F2:1.013
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.0642,wR2=0.2260
R indices(all data):R1=0.1037,wR2=0.2394Largest diff.peak and hole:0.735 and −0.318e.E−3
ZIF−7の無色の柱状結晶(0.10x0.07x0.05mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で233Kに急速冷凍した。トータルで8134であって、そのうち4035が一意的で1782が4σ(I)よりも大きい反射を得た。θの範囲は、1.65°から29.55°であった。データの分析において収集の際に無視できる遅延を示した。直接法を用いてZ=18の菱面体晶R−3空間群における構造が判明した。全ての非水素原子を親原子の座標に乗る球として形成される水素原子とともに異方的に精密化した。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=1.038でR1=0.0707(F>2σF))及びwR2=0.1270(全データ)に収束した。最終的なF−マップにおける全ての剰余電子密度は、ZIF−7の細孔の中のゲスト分子と密接に関連していた。
ZIF−7の結晶データ及び構造精密化:実験式,C14H10N4O2.24Zn;式量,335.47;温度,258K;波長,0.71073Å;結晶系,六方晶;空間群,R−3;単位胞の寸法,a=22.989Å;α=90°,b=22.989Å,β=90°,c=15.763Å;γ=120°;体積,7214Å3;Z,18;密度(計算値),1.390Mg/m3;吸収係数,1.542mm−1;F(000),3059;結晶サイズ,0.10x0.07x0.05mm3;データ収集のためのシータの範囲,1.65°から29.55°。
Index ranges:−28<=h<=26,−26<=k<=14,−21<=1<=17
Reflections collected:8134
Independent reflections:4035[R(int)=0.0998]
Completeness to theta = 29.55° 89.8 %
Absorption correction:Semi−empirical from equivalents
Max.and min.transmission:0.9269 and 0.8611
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:4035/0/195
Goodness−of−fit on F2:1.038
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.0707,wR2=0.1157
R indices(all data):R1=0.1711,wR2=0.1270
Largest diff.peak and hole:0.623 and 0.549e.E−3
ZIF−8の無色のブロック状の結晶(0.16x0.10x0.10mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で258(2)Kに急速冷凍した。トータルで27202であって、そのうち1302が一意的で1009が4σ(I)よりも大きい反射を得た。θの範囲は、2.94°から29.61°であった。データの分析において収集の際に無視できる遅延を示した。直接法を用いてZ=4の立方晶I−43m空間群における構造が判明した。全ての非水素原子を親原子の座標に乗る球として形成される水素原子とともに異方的に精密化した。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=0.546でR1=0.0314(F>2σF))及びwR2=0.0840(全データ)に収束した。最終的なF−マップにおける全ての剰余電子密度は、ZIF−8の細孔の中のゲスト分子と密接に関連していた。
ZIF−8の結晶データ及び構造精密化:実験式,C24H30N12O10Zn3;式量,842.71;温度,258K;波長,0.71073Å;結晶系,立方晶;空間群,I−43m;単位胞の寸法,a=16.9910Å;α=90°,b=16.9910Å,β=90°,c=16.9910Å;γ=90°;体積,4905.2Å3;Z,4;密度(計算値),1.141Mg/m3;吸収係数,1.503−1;F(000),1712;結晶サイズ,0.16x0.10x0.10mm3;データ収集のためのシータの範囲,2.94°から29.61°。
Index ranges:−23<=h<=23,−23<=k<=23,−23<=1<=23
Reflections collected:27202
Independent reflections:41904[R(int)=0.0922]
Completeness to theta = 29.61° 98.9%
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:1302/0/46
Goodness−of−fit on F2:0.546
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.0314,wR2=0.0758
R indices(all data):Rl=0.0418,wR2=0.0840
Absolute structure parameter:−0.01(2)
Largest diff.peak and hole:0.428 and −0.216e.E−3
ZIF−9の紫色の立方晶(0.17x0.17x0.17mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で233(2)Kに急速冷凍した。トータルで24864であって、そのうち3953が一意的で2221が4σ(I)よりも大きい反射を得た。θの範囲は、2.42°から28.35°であった。データの分析において収集の際に無視できる遅延を示した。直接法を用いてZ=18の菱面体R−3空間群における構造が判明した。全ての非水素原子を親原子の座標に乗る球として形成される水素原子とともに異方的に精密化した。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=1.032でR1=0.0979(F>2σF))及びwR2=0.2784(全データ)に収束した。最終的なF−マップにおける全ての剰余電子密度は、ZIF−9の細孔の中のゲスト分子と密接に関連していた。
ZIF−9の結晶データ及び構造精密化:実験式,C14H10N4O2.24Co;式量,251.89;温度,258K;波長,0.71073Å;結晶系,六方晶;空間群,R−3;単位胞の寸法,a=22.9437Å;α=90°,b=22.9437Å,β=90°,c=15.747Å;γ=120°;体積,7178.8Å3;Z,18;密度(計算値),1.398Mg/m3;吸収係数,1.089mm−1;F(000),3066;結晶サイズ,0.17x0.17x0.17mm3;データ収集のためのシータの範囲,2.42°から28.35°。
Index ranges:−30<=h<=4,−16<=k<=25,−20<=l<=21
Reflections collected:24864
Independent reflections:41904[R(int)=0.1010]
Completeness to theta = 28.35° 99.1%
Max.and min.transmission:0.8365 and 0.8365
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:3953/0/198
Goodness−of−fit on F2:1.032
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.0979,wR2=0.2321
R indices(all data):Rl=0.1700,wR2=0.2784
Largest diff.peak and hole:0.726 and −0.727e.E−3
ZIF−10の無色の柱状結晶(0.20x0.10x0.10mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で233(2)Kに急速冷凍した。トータルで66076であって、そのうち3376が一意的で1771が4σ(I)よりも大きい反射を得た。θの範囲は、1.06°から26.37°であった。データの分析において収集の際に無視できる遅延を示した。直接法を用いてZ=32の単斜晶I4/mmm空間群における構造が判明した。C5及びC8原子は不規則で各群が自身の独立した自由変項でモデル化されることが分かった。全ての非水素原子を親原子の座標に乗る球として形成される水素原子とともに異方的に精密化した。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=1.059でR1=0.0636(F>2σF))及びwR2=0.2457(全データ)に収束した。最終的なF−マップにおける全ての剰余電子密度は、ZIF−10の細孔の中のゲスト分子と密接に関連していた。
ZIF−10の結晶データ及び構造精密化:実験式,C6H6N4O0.69Zn;式量,210.52;温度,223K;波長,0.71073Å;結晶系,正方晶;空間群,I4/mmm;単位胞の寸法,a=27.0608(18)Å;α=90°,b=27.0608Å,β=90°,c=19.406Å;γ=90°;体積,14211Å3;Z,32;密度(計算値),0.787Mg/m3;吸収係数,1.359mm−1;F(000),3376;結晶サイズ,0.2x0.1x0.1mm3;データ収集のためのシータの範囲,1.06°から26.37°。
Index ranges:−33<=h<=33,−33<=k<=33,−24<=1<=24
Reflections collected:66076
Independent reflections:3998[R(int)=0.1371]
Completeness to theta = 26.37° 99.2%
Absorption correction:Semi−empirical from equivalents
Max.and min.transmission:0.873 and 0.850
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:3998/0/118
Goodness−of−fit on F2:1.059
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.0636,wR2=0.2183
R indices(all data):R1=0.1291,wR2=0.2457
Largest diff.peak and hole:0.557 and −0.501e.E−3
ZIF−11の無色の立方晶(0.08x0.08x0.08mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で233(2)Kに急速冷凍した。トータルで119088であって、そのうち2415が一意的で1300が4σ(I)よりも大きい反射を得た。θの範囲は、0.71°から20.81°であった。データの分析において収集の際に無視できる遅延を示した。直接法を用いてZ=12の立方晶Pm−3m空間群における構造が判明した。C7,C8,C12,C13,C14,及びC16原子は不規則で各群が自身の独立した自由変項でモデル化されることが分かった。全ての非水素原子を親原子の座標に乗る球として形成される水素原子とともに異方的に精密化した。拡散電子密度を扱うために、タンパク質拡散散乱補正(SWAT)コマンドを適用した。2つの変数g及びUをそれぞれ1.1及び2.9に収束するよう精密化した。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=1.006でR1=0.0778(F>2σF))及びwR2=0.2382(全データ)に収束した。最終的なF−マップにおける全ての剰余電子密度は、ZIF−11の細孔の中のゲスト分子と密接に関連していた。
ZIF−11の結晶データ及び構造精密化:実験式,C56H40N16O3.77Zn4;式量,1258.84;温度,258K;波長,0.71073Å;結晶系,立方晶;空間群,Pm−3m;単位胞の寸法,a=28.7595Å;α=90°,b=28.7595Å,β=90°,c=28.7595Å;γ=90°;体積,23787.2Å3;Z,12;密度(計算値),1.055Mg/m3;吸収係数,1.238mm−1;F(000),7658;結晶サイズ,0.08x0.08x0.08mm3;データ収集のためのシータの範囲,0.71°から20.81°。
Index ranges:−28<=h<=28,−28<=k<=28,−28<=1<=28
Reflections collected:119088
Independent reflections:2415[R(int)=0.1688]
Completeness to theta = 20.81° 96.8 %
Max.and min.transmission:0.9074 and 0.9074
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:2415/3/195
Goodness−of−fit on F2:1.056
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.0787,wR2=0.2246
R indices(all data):R1=0.1322,wR2=0.2498
Largest diff.peak and hole: 0.579 and −0.395e.E−3
ZIF−12の紫色の立方晶(0.08x0.08x0.08mm3)を、少量の母液とともにフレームシールされた直径0.3mmのホウケイ酸の毛細管に設置し、Bruker SMART APEX CCD回折装置に取り付け、さらに、液体窒素温度の窒素ガス流の中で233Kに急速冷凍した。トータルで21631であって、そのうち1204が一意的で398が4σ(I)よりも大きい反射を得た。θの範囲は、0.71°から15.94°であった。データの分析において収集の際に無視できる遅延を示したが、収集可能な信頼性のあるデータの量は、小さな結晶サイズ及びその低い結晶化度により、非常に限られていた。直接法を用いてZ=12の立方晶Pm−3m空間群における構造が判明した。C7,C8,C13,C14,及びC16原子は不規則で各群が自身の独立した自由変項でモデル化されることが分かった。全ての非水素原子(Coを除く)及び水素原子を等方的に精密化し、水素原子は親原子の座標に乗る球として形成された。コバルト原子を異方的に精密化した。このモデルは精度が低く、ZIF−12が結晶形態の中で孤立していることを示すことが報告されていることに留意されたい。また、他のサポートする特性データ(下記の材料及び方法を参照)がこのような結果をサポートしている。F2の最終的なフルマトリクス最小自乗精密化により、GOF=1.202でR1=0.1064(F>2σF))及びwR2=0.23712(全データ)に収束した。最終的なF−マップにおける全ての剰余電子密度は、ZIF−12の細孔の中のゲスト分子と密接に関連していた。
ZIF−12の結晶データ及び構造精密化:実験式,C13.58H9.58CoN400.92;式量,280.176;温度,258K;波長,0.71073Å;結晶系,立方晶;空間群,Pm−3m;単位胞の寸法,a=28.7595Å;α=90°,b=28.7595Å,β=90°,c=28.7595Å;γ=90°;体積,23787.2Å3;Z,12;密度(計算値),1.014Mg/m3;吸収係数,0.864mm−1;F(000),7366;結晶サイズ,0.08x0.08x0.08mm3;データ収集のためのシータの範囲,1.00°から15.94°。
Index ranges:−16<=h<=22,−21<=k<=21,−22<=1<=16
Reflections collected:21631
Independent reflections:1204[R(int)=0.4632]
Completeness to theta = 15.94° 99.0%
Absorption correction:Semi−empirical from equivalents
Max.and min.transmission:0.9341 and 0.9341
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:1204/8/124
Goodness−of−fit on F2:1.202
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.1064,wR2=0.3393
R indices(all data):R1=0.2328,wR2=0.3712
Largest diff.peak and hole:0.907 and −0.439e.E−3
ZIF−21については、全ての非水素原子(Coを除く)及び水素原子を等方的に精密化した。コバルト原子を異方的に精密化した。ZIF−20を結晶形態に分離できた。このような構造についてZIF−20と同じ溶媒規則モデルを使用したことに留意されたい。ZIF−20の結晶データ及び構造精密化:実験式,C20H12N16O8.88Zn2;式量,749.20;温度,153K;波長,1.54178Å;結晶系,立方晶;空間群,Fm−3m;単位胞の寸法,a=45.4725Å;α=90°,b=45.4725Å,β=90°,c=45.4725Å;γ=90°;体積,94025.7Å3;Z,96;密度(計算値),1.270Mg/m3;吸収係数,2.027mm−1;F(000),36000;結晶サイズ,0.20x0.20x0.15mm3;データ収集のためのシータの範囲,1.68°から50.37°。
Index ranges:−45<=h<=36,−40<=k<=33,−43<=l<=41
Reflections collected:34673
Independent reflections:2446[R(int)=0.0466]
Completeness to theta = 50.37° 99.6%
Absorption correction:Semi−empirical from equivalents
Max.and min.transmission:0.742 and 0.706
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:2446/0/184
Goodness−of−fit on F2:1.467
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.0871,wR2=0.3160
R indices(all data):R1=0.0949,wR2=0.3261
Largest diff.peak and hole:1.717 and −0.805e.Å−3
Index ranges:−30<=h<=29,−30<=k<=30,−29<=l<=30
Reflections collected:47463
Independent reflections:794[R(int)=0.0818]
Completeness to theta = 30.87° 100.0%
Absorption correction:Semi−empirical from equivalents
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:794/1/91
Goodness−of−fit on F2:2.636
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.1386,wR2=0.4752
R indices(all data):R1=0.1423,wR2=0.4838
Largest diff.peak and hole:0.663 and −0.788e.Å−3
ZIF−22の結晶データ及び構造精密化:実験式,C24H16N12O8.33Zn2;式量,736.56;温度,293K;波長,1.54178Å;結晶系,立方晶;空間群,Fm−3m;単位胞の寸法,a=45.6001Å;α=90°,b=45.6001Å,β=90°,c=45.6001Å;γ=90°;体積,94819.4Å3;Z,96;密度(計算値),1.238Mg/m3;吸収係数,1.960mm−1;F(000),35584;結晶サイズ,0.16x0.14x0.13mm3;データ収集のためのシータの範囲,1.68°から50.44°。
Index ranges:−45<=h<=45,−40<=k<=45,−45<=l<=43
Reflections collected:101868
Independent reflections:2456[R(int)=0.1384]
Completeness to theta = 50.44° 99.1%
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:2456/0/213
Goodness−of−fit on F2:1.355
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.1087,wR2=0.3634
R indices(all data):R1=0.1402,wR2=0.4071
Largest diff.peak and hole:2.663 and −0.835e.A−3
ZIF−23の結晶データ及び構造精密化:実験式,C12H8N6Zn;式量,301.61;温度,153K;波長,1.54178Å;結晶系,斜方晶;空間群,P212121;単位胞の寸法,a=9.5477Å;α=90°,b=10.1461Å,β=90°,c=12.4459Å;γ=90°;体積,1205.66Å3;Z,4;密度(計算値),1.662Mg/m3;吸収係数,2.791mm−1;F(000),608;結晶サイズ,0.11x0.05x0.03mm3;データ収集のためのシータの範囲,5.63°から50.41°。
Index ranges:−9<=h<=9,−10<=k<=9,−10<=l<=12
Reflections collected:5183
Independent reflections:1257[R(int)=0.0706]
Completeness to theta = 50.41° 99.3 %
Absorption correction, Semi−empirical from equivalents
Max. and min. transmission, 0.9111 and 0.7470
Refinement method:Full−matrix least−squares on F2
Data/restraints/parameters:1257/0/172
Goodness−of−fit on F2:0.783
Final R indices[I>2sigma(I)]:R1=0.0242,wR2=0.0618
R indices(all data):R1=0.0271,wR2=0.0640
Absolute structure parameter:−0.06(4)
Largest diff.peak and hole:0.159 and −0.171e.A−3
Claims (29)
- M−L−M型の全体構造を具えるゼオライト骨格であって、
Mは、遷移金属を具えており、
Lは、1,2,3,又はそれらの組み合わせから成る群から選択される構造を具える連結部分であり、
A1,A2,A3,A4,A5,A6及びA7は、C又はN原子のいずれかであることが可能であり、
R5からR8は、A1及びA4がC原子を具える場合に存在し、
R1,R4又はR9は、Mと干渉しない非立体的に遮蔽した官能基を具えており、
R2,R3,R5,R6,R7,R8,R10,R11,R12が、それぞれ個別にアルキル基、ハロ基、シアノ基、ニトロ基であり、
M1,M2,M3,M4,M5,M6が、それぞれ遷移金属を具えており、
連結基が構造3を具える場合に、R10,R11及びR12がそれぞれ個別に電子求引基であることを特徴とするゼオライト骨格。 - R1,R4及びR9が、H原子、メチル基、ハロ基、シアノ基、及びエチル基から成る群からそれぞれ個別に選択されることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- R10,R11及びR12が、ニトロ基、シアノ基、フルオロ基、及びクロロ基から成る群からそれぞれ個別に選択されることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- Lがイミダゾレート又はイミダゾレート誘導体であることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- 前記ゼオライト骨格が、複数の異なる遷移金属を具えていることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- 前記ゼオライト骨格が、複数の異なる連結基を具えていることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- 前記遷移金属が、Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,Lu,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Hg,Lr,Rf,Db,Sg,Bh,Hs,Mt,Ds,Rg及びUubから成る群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- 前記イミダゾレート又はイミダゾレート誘導体が、置換イミダゾレート;メチル基、ニトロ基、シアノ基、又はクロロ基を具えるベンズイミダゾレート;アザベンズイミダゾレート;ベンズイミダゾレートの1又は2の炭素原子を窒素に置換したアザベンズイミダゾレートから成る群から選択されることを特徴とする請求項4に記載のゼオライト骨格。
- 前記遷移金属が、遷移金属が無い骨格と比較して前記ゼオライト骨格のカチオン電荷を増やすことにより、気体選択性を増やすことを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- 前記ゼオライト骨格が、ABW,ACO,AEI,AEL,AEN,AET,AFG,AFI,AFN,AFO,AFR,AFS,AFT,AFX,AFY,AHT,ANA,APC,APD,AST,ASV,ATN,ATO,ATS,ATT,ATV,AWO,AWW,BCT,BEA,BEC,BIK,BOG,BPH,BRE,CAN,CAS,CDO,CFI,CGF,CGS,CHA,CHI,CLO,CON,CZP,DAC,DDR,DFO,DFT,DOH,DON,EAB,EDI,EMT,EON,EPI,ERI,ESV,ETR,EUO,EZT,FAR,FAU,FER,FRA,GIS,GIU,GME,GON,GOO,HEU,IFR,IHW,ISV,ITE,ITH,ITW,IWR,IWV,IWW,JBW,KFI,LAU,LEV,LIO,LIT,LOS,LOV,LTA,LTL,LTN,MAR,MAZ,MEI,MEL,MEP,MER,MFI,MFS,MON,MOR,MOZ,MSE,MSO,MTF,MTN,MTT,MTW,MWW,NAB,NAT,NES,NON,NPO,NSI,OBW,OFF,OSI,OSO,OWE,PAR,PAU,PHI,PON,RHO,RON,RRO,RSN,RTE,RTH,RUT,RWR,RWY,SAO,SAS,SAT,SAV,SBE,SBS,SBT,SFE,SFF,SFG,SFH,SFN,SFO,SGT,SIV,SOD,SOS,SSY,STF,STI,STT,SZR,TER,THO,TON,TSC,TUN,UEI,UFI,UOZ,USI,UTL,VET,VFI,VNI,VSV,WEI,WEN,YUG,及びZONから成る群から選択される骨格構造を具えることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- 前記ゼオライト骨格が、EMT,EMT/FAU,BEA,CAN,GME,LTL,MAZ,MOR,MTW,及びOFFから成る群から選択される構造骨格を具えることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- 前記ゼオライト骨格が複数の細孔を具えており、前記複数の細孔のそれぞれが原子又は分子吸着のための十分な数の到達可能な部位を具えていることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- 前記複数の細孔のうちの1の細孔の比表面積が、約2000m2/gよりも大きいことを特徴とする請求項13に記載のゼオライト骨格。
- 前記複数の細孔のうちの1の細孔の比表面積が、約3,000から18,000m2/gであることを特徴とする請求項13に記載のゼオライト骨格。
- 前記複数の細孔のうちの1の細孔の比表面積が、約3,000から6,000m2/gであることを特徴とする請求項13に記載のゼオライト骨格。
- 前記複数の細孔のうちの1の細孔が、0.1から0.99cm3/cm3の細孔容量を具えることを特徴とする請求項13に記載のゼオライト骨格。
- 前記複数の細孔のうちの1の細孔が、0.4から0.5cm3/cm3の細孔容量を具えることを特徴とする請求項13に記載のゼオライト骨格。
- 前記ゼオライト骨格が約0.17g/cm3の骨格密度を有することを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- 前記ゼオライト骨格が、本書に記載の表のいずれか1つに示すような原子座標を具えていることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- さらに、ゲスト種を具えていることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- 前記ゲスト種が、前記ゼオライト骨格の比表面積を増やすことを特徴とする請求項21に記載のゼオライト骨格。
- 前記ゲスト種が、100g/molよりも小さい分子量を具える有機分子、300g/molよりも小さい分子量を具える有機分子、600g/molよりも小さい分子量を具える有機分子、600g/molよりも大きい分子量を具える有機分子、少なくとも1の芳香環、多環芳香族炭化水素、及び化学式MmXnを有する金属錯体を含む有機分子、及びこれらの組み合わせから成る群から選択され、Mは金属イオンであり、Xは14族から17族のアニオンから成る群から選択され、mは1から10までの整数であり、nは、金属クラスタが所定の電荷を有するように当該金属クラスタを荷電平衡させるよう選択される数であることを特徴とする請求項21に記載のゼオライト骨格。
- さらに、金属−有機物骨格の比表面積を増やす相互貫入ゼオライト骨格を具えていることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- さらに、吸着化学種を具えていることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト骨格。
- 前記吸着化学種が、アンモニア、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、アミン、メタン、酸素、アルゴン、窒素、アルゴン、有機色素、多環有機分子、及びそれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする請求項25に記載のゼオライト骨格。
- 請求項1に記載のゼオライト骨格を具えているガス貯蔵装置。
- 導電ポリマー及び請求項1に記載のゼオライト骨格を具えているセンサ。
- 請求項1に記載のゼオライト骨格を具えている触媒基板。
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