JP2012530722A - Organometallic framework and method for producing the same - Google Patents

Organometallic framework and method for producing the same Download PDF

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ドゥーナン,クリスティアン,ジェー.
モリス,ウィリアム
ヤギー,オマール,エム.
ワン,ボー
ドン,ヘシャン
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ザ レジェンツ オブ ザ ユニヴァースティ オブ カリフォルニア
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Abstract

本開示は、増大された安定性を含む有機骨格を提供する。
【選択図】図6
The present disclosure provides an organic framework that includes increased stability.
[Selection] Figure 6

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第119条の規定により2009年6月19日出願の特許仮出願第61/218,891号および2009年9月30日出願の同第61/247,351号(それらの開示内容は参照により本明細書に組み入れられるものとする)に基づく優先権を主張する。
Cross-reference to related applications This application is subject to provisional patent application 61 / 218,891 filed on June 19, 2009 and 61 / 247,351 filed September 30, 2009 in accordance with section 119 of the US Patent Act. The disclosures of which are incorporated herein by reference).

連邦政府委託研究に関する記述
本発明は、エネルギー省により与えられた助成金番号DE-FG36-05GO15001および国防総省により与えられた助成金番号HDTRA1-08-10023による資金援助を受けた。米国政府は、本発明に関する一定の権利を有する。
STATEMENT REGARDING FEDERALLY SPONSORED RESEARCH This invention was funded by grant number DE-FG36-05GO15001 awarded by the Department of Energy and grant number HDTRA1-08-10023 awarded by the Department of Defense. The United States government has certain rights in this invention.

技術分野
本開示は、ガスの分離、貯蔵のためのおよび化学的安定性を有するセンサーとしての使用のための有機金属骨格を提供する。
TECHNICAL FIELD The present disclosure provides organometallic frameworks for gas separation, storage, and use as sensors with chemical stability.

ガスの分離、貯蔵、および精製のための骨格は重要である。   The framework for gas separation, storage, and purification is important.

本開示は、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、およびマグネシウムのイオン(ただし、これらに限定されるものではない)をはじめとする指定の元素を含む化学的に安定な開骨格を提供する。本開示は、多座の有機もしくは無機のコアにより架橋された有機結合(リンク)から構築されるすべての開骨格材料を包含する。すべてのクラスの開骨格材料、すなわち、共有結合性有機骨格(COF)、ゼオライト型イミダゾレート骨格(ZIF)、および金属有機骨格(MOF)、ならびに網状化学構造資源(http://rcsr.anu.edu.au/)内に記載のすべての可能な得られる網トポロジーを含む。本開示は、これらの材料を利用して過酷な工業条件で安定な骨格を提供する。そのような材料は、ガスの貯蔵および分離、化学的および生物学的なセンシング、分子再組織化、ならびに触媒作用などの用途で多様に使用されるであろう。 The present disclosure provides a chemically stable open skeleton comprising specified elements including, but not limited to, zirconium, titanium, aluminum, and magnesium ions. The present disclosure encompasses all open framework materials constructed from organic linkages linked by a multidentate organic or inorganic core. All classes of open skeleton materials: covalent organic skeleton (COF), zeolitic imidazolate skeleton (ZIF), and metal organic skeleton (MOF), as well as reticulated chemical structural resources ( http: //rcsr.anu. edu.au/ ) including all possible resulting network topologies. The present disclosure utilizes these materials to provide a stable framework in harsh industrial conditions. Such materials will be used in a variety of applications such as gas storage and separation, chemical and biological sensing, molecular reorganization, and catalysis.

本開示は、一般構造M-L-M〔式中、Mは骨格金属であり、かつLは、修飾金属に結合されたヘテロ環式カルベンまたはイミン基を有するリンク部分である〕を含む有機金属骨格を提供する。一実施形態では、イミン基はキレート化基を含む。さらに他の実施形態では、リンク部分は骨格金属との反応前にメタル化される。他のさらなる実施形態では、リンク部分はN-ヘテロ環式カルベンを含む。一実施形態では、骨格は、共有結合性有機骨格(COF)、ゼオライト型イミジゾール骨格(ZIF)、または金属有機骨格(MOF)を含む。さらに他の実施形態では、イミン基は金属にポスト骨格キレート化される。一実施形態では、骨格金属は、Li+、Na+、Rb+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Sc3+、Ti4+、Zr4+、Ta3+、Cr3+、Mo3+、W3+、Mn3+、Fe3+、Fe2+、Ru3+、Ru2+、Os3+、Os2+、Co3+、Co2+、Ni2+、Ni+、Pd2+、Pd+、Pt2+、Pt+、Cu2+、Cu+、Au+、Zn2+、Al3+、Ga3+、In3+、Si4+、Si2+、Ge4+、Ge2+、Sn4+、Sn2+、Bi5+、Bi3+よりなる群から選択される。さらに他の実施形態では、修飾金属は、Li+、Na+、Rb+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Sc3+、Ti4+、Zr4+、Ta3+、Cr3+、Mo3+、W3+、Mn3+、Fe3+、Fe2+、Ru3+、Ru2+、Os3+、Os2+、Co3+、Co2+、Ni2+、Ni+、Pd2+、Pd+、Pt2+、Pt+、Cu2+、Cu+、Au+、Zn2+、Al3+、Ga3+、In3+、Si4+、Si2+、Ge4+、Ge2+、Sn4+、Sn2+、Bi5+、Bi3+よりなる群から選択される。他のさらなる実施形態では、修飾金属は骨格の細孔内に延在する。いくつかの実施形態では、骨格はゲスト種を含むが、他の実施形態では、骨格はゲスト種がなくても安定状態を維持する。 The present disclosure provides an organometallic skeleton comprising the general structure MLM, where M is a skeletal metal and L is a linking moiety having a heterocyclic carbene or imine group attached to a modified metal. . In one embodiment, the imine group comprises a chelating group. In yet other embodiments, the linking moiety is metallized prior to reaction with the skeletal metal. In other further embodiments, the linking moiety comprises an N-heterocyclic carbene. In one embodiment, the framework comprises a covalent organic framework (COF), a zeolitic imidizole framework (ZIF), or a metal organic framework (MOF). In yet other embodiments, the imine group is post-skeleton chelated to the metal. In one embodiment, the skeletal metal is Li + , Na + , Rb + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Sc 3+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Ta 3+ , Cr 3+ , Mo 3+ , W 3+ , Mn 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Ru 3+ , Ru 2+ , Os 3+ , Os 2+ , Co 3+ , Co 2+ , Ni 2 + , Ni + , Pd2 + , Pd + , Pt2 + , Pt + , Cu2 + , Cu + , Au + , Zn2 + , Al3 + , Ga3 + , In3 + , Si4 + , Si It is selected from the group consisting of 2+ , Ge 4+ , Ge 2+ , Sn 4+ , Sn 2+ , Bi 5+ , Bi 3+ . In yet another embodiment, the modified metal is Li + , Na + , Rb + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Sc 3+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Ta 3 + , Cr 3+ , Mo 3+ , W 3+ , Mn 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Ru 3+ , Ru 2+ , Os 3+ , Os 2+ , Co 3+ , Co 2+ , Ni 2+ , Ni + , Pd 2+ , Pd + , Pt 2+ , Pt + , Cu 2+ , Cu + , Au + , Zn 2+ , Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Si 4+ , Si 2+ , Ge 4+ , Ge 2+ , Sn 4+ , Sn 2+ , Bi 5+ , Bi 3+ . In other further embodiments, the modified metal extends into the pores of the framework. In some embodiments, the skeleton includes a guest species, while in other embodiments, the skeleton remains stable without the guest species.

本開示は、ヘテロ環式カルベンを含みかつ保護型リンククラスターを含むリンク部分を修飾金属と反応させてメタル化リンク部分を取得することと、リンククラスターを脱保護することと、メタル化リンク部分を骨格金属と反応させることと、を含む、以上に記載の有機金属骨格の製造方法を提供する。   The present disclosure includes reacting a link moiety comprising a heterocyclic carbene and comprising a protected link cluster with a modified metal to obtain a metalated link moiety, deprotecting the link cluster, And a method for producing an organometallic skeleton as described above, comprising reacting with a skeleton metal.

本開示はまた、アミン基を含む有機骨格を2-ピリジンカルボキサルデヒドと反応させてイミン官能基化リンク部分を取得することと、骨格をイミン官能基化リンク部分にキレート化する金属と接触させることと、を含む、有機金属骨格の製造方法を提供する。   The present disclosure also reacts an organic backbone containing an amine group with 2-pyridinecarboxaldehyde to obtain an imine functionalized link moiety and contacts the backbone with a metal that chelates the imine functionalized link moiety. And providing a method for producing an organometallic skeleton.

本開示に係る有機金属骨格は、ガス分離および触媒作用に有用である。したがって、本開示は、本開示に係る有機金属骨格を含むガス収着材料およびガス収着デバイスならびに触媒組成物および触媒デバイスを提供する。   The organometallic skeleton according to the present disclosure is useful for gas separation and catalysis. Accordingly, the present disclosure provides gas sorption materials and gas sorption devices and catalyst compositions and catalyst devices comprising an organometallic framework according to the present disclosure.

本発明の1つ以上の実施形態の詳細を添付の図面および以下の説明で明らかにする。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面からならびに特許請求の範囲から自明であろう。   The details of one or more embodiments of the invention are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features, objects, and advantages of the invention will be apparent from the description and drawings, and from the claims.

Aのシミュレートパターン(最下)と共にA、B、およびCのPXRDパターンを示している。A, B, and C PXRD patterns are shown along with A simulated pattern (bottom). A(グラフの上部黒丸)、B(上部白丸)、およびC(下側ライン)(吸着および脱着の点がそれぞれ黒丸および白丸で表されている)の87KにおけるArガス吸着等温線を示している。Shows Ar gas adsorption isotherms at 87K for A (upper black circle in the graph), B (upper white circle), and C (lower line) (adsorption and desorption points are represented by black and white circles, respectively). . CのPd K吸収端EXAFS Fourier変換および(挿入図)EXAFSスペクトルを示している。実線は、実験データを示し、点線は、表1に挙げたパラメーターを用いた最良当てはめを示している。Pd K absorption edge EXAFS Fourier transform of C and (inset) EXAFS spectrum is shown. The solid line shows experimental data and the dotted line shows the best fit using the parameters listed in Table 1. ジクロロ(N-(2-ピリジルメチレン)アニリン-N,N')パラジウム(II) (a)、(Zn4O)3(BDC-C6H5N2PdCl2)3(BTB)4 (b)、およびPdCl2(CH3CN) (c)のPd K吸収端の吸収端近傍スペクトルを示している。Dichloro (N- (2-pyridylmethylene) aniline-N, N ') palladium (II) (a), (Zn 4 O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 PdCl 2 ) 3 (BTB) 4 (b ) And PdCl 2 (CH 3 CN) (c) show the spectrum near the absorption edge of the Pd K absorption edge. イミン配位子フラグメントのESI質量スペクトルを示している。2 shows an ESI mass spectrum of an imine ligand fragment. (A〜C)IRMOF-76および-77の構造を示している。(a) IRMOF-76(Zn4O(C23H15N2O4)3(X)3(X = BF4、PF6、OH))の単結晶構造。(b) ただ1つのpcu網を有することが示されたIRMOF-77(Zn4O(C28H21I2N3O4Pd)3)の単結晶構造。原子の色:四面体:Zn、I、Pd、O、球:N。球は、IRMOF-76の内側van der Waals表面およびIRMOF-77の単一骨格に接触することなく空隙を占有する最大球を表している(それぞれ約19Åおよび15Å)。すべての水素原子、対アニオン(X)、およびゲスト分子は、明確にするために省略した。(c) IRMOF-77の空間充填図。絡み合った2つのpcu網は、それぞれ青色および金色で示されている。(AC) The structures of IRMOF-76 and -77 are shown. (a) Single crystal structure of IRMOF-76 (Zn 4 O (C 23 H 15 N 2 O 4 ) 3 (X) 3 (X = BF 4 , PF 6 , OH)). (b) Single crystal structure of IRMOF-77 (Zn 4 O (C 28 H 21 I 2 N 3 O 4 Pd) 3 ) shown to have only one pcu network. Atomic color: tetrahedron: Zn, I, Pd, O, sphere: N. The spheres represent the largest spheres that occupy voids without contacting the inner van der Waals surface of IRMOF-76 and the single skeleton of IRMOF-77 (approximately 19 mm and 15 mm, respectively). All hydrogen atoms, counter anions (X), and guest molecules were omitted for clarity. (c) IRMOF-77 space filling diagram. Two intertwined pcu nets are shown in blue and gold, respectively. 77Kで測定されたIRMOF-77のN2等温線測定結果を示している。The N 2 isotherm measurement result of IRMOF-77 measured at 77K is shown. 合成されたままのIRMOF-77(中)、キノリン交換型IRMOF-77(下)のPXRDパターン、および単結晶X線構造からシミュレートされたPXRDパターン(上)を示している。The PXRD pattern of the as-synthesized IRMOF-77 (middle), the quinoline-exchanged IRMOF-77 (bottom), and the PXRD pattern simulated from the single crystal X-ray structure (top) are shown. IRMOF-76の非対称ユニットのORTEP図である。すべての楕円体は、水素原子を除いて10%の確率水準で表示されている。It is an ORTEP diagram of an asymmetric unit of IRMOF-76. All ellipsoids are displayed with a probability level of 10%, excluding hydrogen atoms. Zn4Oユニットの半分と1個のリンクとを有するIRMOF-77のORTEP図である。すべての楕円体は、水素原子を除いて30%の確率水準で表示されている。FIG. 4 is an ORTEP diagram of IRMOF-77 with half of the Zn 4 O unit and one link. All ellipsoids are displayed at a 30% probability level, excluding hydrogen atoms. 合成されたままのIRMOF-76(黒色)および単結晶X線構造からシミュレートされたIRMOF-15、16(それぞれ青色および赤色)のPXRDパターンを示している。PXRD patterns of as-synthesized IRMOF-76 (black) and IRMOF-15, 16 (blue and red, respectively) simulated from single crystal X-ray structures are shown. 合成されたままのIRMOF-76のTGAトレースである。150℃までの非常に大きい重量損失は、ゲスト溶媒(DMF、H2O)の損失に対応する。300〜400℃での有意な重量損失は、材料の分解を示唆する。It is a TGA trace of IRMOF-76 as synthesized. The very large weight loss up to 150 ° C. corresponds to the loss of guest solvent (DMF, H 2 O). Significant weight loss at 300-400 ° C suggests material degradation. 合成されたままのIRMOF-77のTGAトレースである。150℃までの非常に大きい重量損失は、ゲスト溶媒(DEF、ピリジン、およびH2O)の損失に対応する。おそらく、材料は、250℃までに配位分子(ピリジン)を失い、300〜400℃での有意な重量損失は、材料の分解を示唆する。It is a TGA trace of IRMOF-77 as synthesized. The very large weight loss up to 150 ° C. corresponds to the loss of guest solvents (DEF, pyridine, and H 2 O). Presumably the material loses the coordination molecule (pyridine) by 250 ° C., and a significant weight loss at 300-400 ° C. suggests decomposition of the material. 活性IRMOF-77のTGAトレースである。約180℃での重量損失は、配位ピリジンの部分損失に起因する(全損失の8.6%と計算される)。It is a TGA trace of active IRMOF-77. The weight loss at about 180 ° C. is due to a partial loss of coordination pyridine (calculated as 8.6% of the total loss). 有機金属リンカーL1のTGAトレースである。250℃までの重量損失(9.7%)は、ピリジンの損失(9.3%と計算される)による二量体S4の形成に基づく。It is a TGA trace of organometallic linker L1. The weight loss up to 250 ° C. (9.7%) is based on the formation of dimer S4 due to the loss of pyridine (calculated to be 9.3%). 活性Zr-MOFを示している。Active Zr-MOF is shown. 種々の化学物質の存在下での安定性試験を示している。The stability test in the presence of various chemicals is shown. キレート化剤としてイミンを形成するのに有用な反応を示している。It shows a useful reaction to form imines as chelating agents. 骨格中での可逆的イミン形成を示している。Shows reversible imine formation in the skeleton. イミンのPXRDデータを示している。PXRD data for imine is shown. イミンの固体NMRデータを示している。2 shows solid state NMR data of imine. イミン反応のSAを示している。Shows SA of imine reaction. イミン反応のSAを示している。Shows SA of imine reaction. イミン反応の逆反応に関するデータを示している。Data on reverse reaction of imine reaction is shown. 本開示に係る方法および組成物に有用な配位子を示している。Figure 3 illustrates ligands useful in the methods and compositions according to the present disclosure.

本明細書および添付の特許請求の範囲で用いられる場合、単数形の「a」、「and」、および「the」は、文脈上明らかに異なる場合を除いて、複数形の参照語を包含する。したがって、たとえば、「a framework(骨格)」の参照対象は、複数のそのような骨格を包含し、「the metal(金属)」の参照対象は、1つ以上の金属および当業者に公知のその等価体の参照対象を包含し、他の場合も同様である。   As used in this specification and the appended claims, the singular forms “a”, “and”, and “the” include plural references unless the context clearly dictates otherwise. . Thus, for example, reference to “a framework” includes a plurality of such frameworks, and “the metal” reference refers to one or more metals and those known to those skilled in the art. The reference object of the equivalent is included, and the same applies to other cases.

とくに定義されていないかぎり、本明細書中で用いられる科学技術用語はすべて、本開示が属する技術分野の当業者により一般に理解されているものと同一の意味を有する。開示された方法および組成物を実用する際に本明細書中に記載のものと類似のもしくは等価な任意の方法および試薬を使用しうるが、代表的な方法および材料を次に記載する。   Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs. Although any methods and reagents similar or equivalent to those described herein can be used in the practice of the disclosed methods and compositions, representative methods and materials are now described.

また、とくに明記されていないかぎり、「or(あるいは、または、もしくは)」の使用は、「and/or(ならびに/あるいは、および/または、および/もしくは、かつ/または)」を意味する。同様に、「comprise(〜を含む)」、「comprises(〜を含む)」、「comprising(〜を含む)」、「include(〜を含む)」、「includes(〜を含む)」、および「including(〜を含む)」は、同義であり、限定を意図するものではない。   Also, unless stated otherwise, the use of “or (or or or)” means “and / or (and / or and / or and / or and / or)”. Similarly, “comprise”, “comprises”, “comprising”, “include”, “includes”, and “ "Including" is synonymous and is not intended to be limiting.

さらに、当然のことではあるが、種々の実施形態の説明で「comprising(〜を含む)」という用語が用いられる場合、いくつかの特定例では、他の選択肢として「consisting essentially of(〜より本質的になる)」または「consisting of(〜よりなる)」という表現を用いて一実施形態を説明しうることは当業者であればわかるであろう。   Further, it will be appreciated that when the term “comprising” is used in the description of various embodiments, in certain instances, “consisting essentially of” Those skilled in the art will appreciate that an embodiment may be described using the expression “consisting of” or “consisting of”.

本明細書中に挙げた出版物はすべて、本明細書中の説明に関連して使用しうる出版物中に記載の方法を説明および開示することを目的として全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする。以上でおよび本文全体を通じて述べた出版物は、本出願の出願日前に開示されたものとして提供されているにすぎない。本明細書中の記載内容は、先行開示が理由でそのような開示に先行する権利が本発明者らに与えられないことを容認するとみなされるべきものではない。   All publications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety for the purpose of describing and disclosing the methods described in the publications that may be used in connection with the description herein. Shall be. The publications discussed above and throughout the text are provided solely for their disclosure prior to the filing date of the present application. Nothing herein is to be construed as an admission that the inventors are not entitled to antedate such disclosure by virtue of prior disclosure.

金属有機骨格(MOF)は、当技術分野で合成されてきたが、これらの先行MOFは、化学的安定性が欠如しているかまたは低い多孔度および限られたケージ/チャネルの問題を抱えているので、産業上でのそれらの使用は、大幅に制限される。   Metal organic frameworks (MOFs) have been synthesized in the art, but these prior MOFs lack chemical stability or have low porosity and limited cage / channel problems So their use in the industry is greatly limited.

金属錯体の機能性の精密制御は、分子配位化学で一般に達成される。拡張型結晶構造内で類似の化学を開発するには、化学反応に付された時に秩序および結合性が失われる傾向があるので、依然として課題が残っている。金属有機骨格(MOF)は、高秩序性がありかつ有機リンクの修飾を可能にする可撓性があるので、拡張型構造で配位化学を実施するのに理想的な候補である。このことは、拡張型多孔性構造の機能性および距離をその基本トポロジーを変化させることなく変更しうる等網方式をうまく適用することにより例示される。   Fine control of the functionality of the metal complex is generally achieved with molecular coordination chemistry. Developing similar chemistry within an extended crystal structure remains a challenge because it tends to lose order and connectivity when subjected to chemical reactions. The metal organic framework (MOF) is an ideal candidate for conducting coordination chemistry in an extended structure because it is highly ordered and flexible allowing modification of organic links. This is illustrated by the successful application of an isonetwork scheme that can change the functionality and distance of the expanded porous structure without changing its basic topology.

本開示は、2つの方法により有機金属骨格を形成する方法を提供する。第1の方法では、リンク配位子の反応性側基を金属キレート化剤として機能させて金属を骨格中にキレート化するポスト骨格合成反応が利用される。第2の方法では、金属を含むようにリンク配位子を修飾してから金属-配位子を反応させて骨格を形成するプレ骨格合成方法が利用される。本開示はまた、これらの方法から得られる組成物および該組成物が組み込まれたデバイスを包含する。   The present disclosure provides a method for forming an organometallic framework by two methods. The first method utilizes a post skeleton synthesis reaction in which a reactive side group of a link ligand functions as a metal chelating agent to chelate a metal into the skeleton. The second method utilizes a pre-skeleton synthesis method in which a linking ligand is modified to include a metal and then a metal-ligand is reacted to form a skeleton. The present disclosure also encompasses compositions resulting from these methods and devices incorporating the compositions.

本開示は、一連の化学反応を用いてMOF、ZIF、またはCOFを含む安定な有機金属骨格を形成する方法を提供する。本開示に係る骨格の利点の1つは、多孔度、機能性、およびチャネル環境を目標の機能および用途に合わせて容易に調整し適合化しうるように所望の金属中心および有機リンクを容易に組み込みうることである。   The present disclosure provides a method of forming a stable organometallic framework comprising MOF, ZIF, or COF using a series of chemical reactions. One of the advantages of the framework according to the present disclosure is that it easily incorporates the desired metal center and organic link so that the porosity, functionality, and channel environment can be easily adjusted and adapted to the target function and application. It is to go.

本発明の一実施形態では、本開示は、金属をキレート化するのに有用な反応性側基を有するリンク部分を含む前駆体有機骨格を提供する。一実施形態では、反応性側基はアミン基を含む。次に、ポスト骨格反応キレート化プロセスを用いて、前駆体有機骨格を金属と反応させて骨格の反応により有機金属骨格を形成する。   In one embodiment of the present invention, the present disclosure provides a precursor organic framework comprising a linking moiety having reactive side groups useful for chelating metals. In one embodiment, the reactive side group comprises an amine group. Next, a post skeleton reaction chelation process is used to react the precursor organic skeleton with a metal to form an organometallic skeleton by reaction of the skeleton.

本開示は、文献に報告されている莫大な数の中から選ばれたMOF材料を一連の化学反応に付して共有結合されたキレート配位子を作製し、続いて、これをPd(II)の錯体化に使用しうることを実証する。次に、キレート化された金属を含む骨格をさらに反応させて骨格の細孔内に追加の機能性(たとえば、空間拘束、電荷など)を組み込むことが可能である。   The present disclosure involves subjecting a MOF material selected from the enormous number reported in the literature to a series of chemical reactions to produce a covalently bound chelate ligand, which is subsequently converted to Pd (II ) That can be used for complexation of The skeleton containing the chelated metal can then be further reacted to incorporate additional functionality (eg, space constraints, charge, etc.) within the pores of the skeleton.

一例として、(Zn4O)3(BDC-NH2)3(BTB)4 (A)(スキーム1)の結晶を2-ピリジンカルボキサルデヒドと反応させて共有結合されたイミノピリジンキレート誘導体(Zn4O)3-(BDC-C6H5N2)3(BTB)4 (B)を形成し、これをPdCl2(CH3CN)2と反応させて金属錯体化されたMOFである(Zn4O)3(BDC-C6H5N2PdCl2)3-(BTB)4 (C)を得た。これらの反応およびそれらの各生成物は、構造秩序や骨格結合性を損なうことなく達成された。この等網状メタル化は、拡張型固体の官能基化のために分子配位化学の固有の利点を利用するうえで重要な第1の工程である。次に、金属錯体化されたMOFをキレート化された金属の付加反応のためのビルディングブロックとして機能させてさらなる官能基化骨格を形成することが可能である。

Figure 2012530722
As an example, a crystal of (Zn 4 O) 3 (BDC-NH 2 ) 3 (BTB) 4 (A) (Scheme 1) is reacted with 2-pyridinecarboxaldehyde to form a covalently bound iminopyridine chelate derivative (Zn 4 O) 3- (BDC-C 6 H 5 N 2 ) 3 (BTB) 4 (B), which is reacted with PdCl 2 (CH 3 CN) 2 to form a metal complexed MOF ( Zn 4 O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 PdCl 2 ) 3- (BTB) 4 (C) was obtained. These reactions and their respective products were achieved without compromising structural order or skeletal connectivity. This isoreticular metallization is an important first step in exploiting the inherent advantages of molecular coordination chemistry for functionalizing extended solids. The metal complexed MOF can then function as a building block for the chelated metal addition reaction to form additional functionalized skeletons.
Figure 2012530722

共有結合的メタル化に関する2つの報告には、永久多孔性であることが実証されていない材料が記載されている。スキーム1に描かれている戦略は、こうした制約を克服する。イミノピリジン部分は、公知の配位環境でさまざまな遷移金属に結合する汎用性のある配位子系であることが判明した。本開示では、アミン官能基化骨格と2-ピリジンカルボキサルデヒドとの縮合を介してそのような部分を組み込む(スキーム1)。   Two reports on covalent metallization describe materials that have not been demonstrated to be permanently porous. The strategy depicted in Scheme 1 overcomes these limitations. The iminopyridine moiety has been found to be a versatile ligand system that binds to various transition metals in a known coordination environment. In this disclosure, such moieties are incorporated via condensation of an amine functionalized backbone with 2-pyridinecarboxaldehyde (Scheme 1).

本発明のさらに他の実施形態では、本開示は、有機金属骨格を形成するための代替方法を提供する。この実施形態では、MOFの細孔内で共有結合された有機金属錯体が形成される。この方法では、リンク配位子上の反応性カルベンをメタル化し、続いて、リンククラスターを脱保護してメタル化リンク配位子を金属と反応させる。たとえば、カルベン(NHC) 5 前駆体をメタル化し(L1、スキーム2)、次に、所望のメタル化MOF構造(たとえば、IRMOF-77、スキーム2)の形態に構築する。このメタル化MOFをさらに修飾して骨格の細孔の機能性(サイズ、電荷など)を増大させることが可能であることもまた、本開示により実証される。   In yet another embodiment of the invention, the present disclosure provides an alternative method for forming an organometallic framework. In this embodiment, an organometallic complex is formed that is covalently bonded within the pores of the MOF. In this method, the reactive carbene on the link ligand is metallated, followed by deprotection of the link cluster and reacting the metalated link ligand with the metal. For example, a carbene (NHC) 5 precursor is metallated (L1, Scheme 2) and then constructed in the form of the desired metalated MOF structure (eg, IRMOF-77, Scheme 2). It is also demonstrated by this disclosure that this metallized MOF can be further modified to increase the functionality (size, charge, etc.) of the framework pores.

スキーム2: 新しいジカルボン酸リンク(L0、L1)の収束的合成およびIRMOF-76、77の調製:

Figure 2012530722
Scheme 2: Convergent synthesis of new dicarboxylic acid links (L0, L1) and preparation of IRMOF-76, 77:
Figure 2012530722

一実施形態では、本開示に係る方法は、有機金属MOFを製造するためにスキーム3に示されるプロセスを利用する。

Figure 2012530722
In one embodiment, a method according to the present disclosure utilizes the process shown in Scheme 3 to produce an organometallic MOF.
Figure 2012530722

「クラスター」という用語は、2個以上の原子の識別可能な会合体を意味する。そのような会合体は、典型的には、なんらかの結合(イオン結合、共有結合、Van der Waal結合など)により確立される。   The term “cluster” means an identifiable association of two or more atoms. Such aggregates are typically established by some bond (ionic bond, covalent bond, Van der Waal bond, etc.).

「リンククラスター」とは、リンク部分の部分構造と金属基との結合またはリンク部分と他のリンク部分との結合を形成可能な原子を含む縮合可能な1種以上の反応性種を意味する。そのような種の例は、ホウ素原子、酸素原子、炭素原子、窒素原子、およびリン原子よりなる群から選択される。いくつかの実施形態では、リンククラスターは、架橋酸素原子を有するリンクを形成可能な1種以上の異なる反応性種を含みうる。たとえば、リンククラスターは、CO2H、CS2H、NO2、SO3H、Si(OH)3、Ge(OH)3、Sn(OH)3、Si(SH)4、Ge(SH)4、Sn(SH)4、PO3H、AsO3H、AsO4H、P(SH)3、As(SH)3、CH(RSH)2、C(RSH)3、CH(RNH2)2、C(RNH2)3、CH(ROH)2、C(ROH)3、CH(RCN)2、C(RCN)3、CH(SH)2、C(SH)3、CH(NH2)2、C(NH2)3、CH(OH)2、C(OH)3、CH(CN)2、およびC(CN)3〔式中、Rは、1〜5個の炭素原子を有するアルキル基または1〜2個のフェニル環を含むアリール基である〕、ならびにCH(SH)2、C(SH)3、CH(NH2)2、C(NH2)3、CH(OH)2、C(OH)3、CH(CN)2、およびC(CN)3を含みうる。典型的には、MOF用の配位子は、カルボン酸官能基を含有する。本開示は、炭素のみよりなるかまたは炭素と、環を構成する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ホウ素原子、リン原子、ケイ素原子、およびアルミニウム原子と、の混合物よりなる1〜5個の環を含むシクロアルキル部分構造またはアリール部分構造を包含する。 “Link cluster” means one or more condensable reactive species containing atoms that can form a bond between a partial structure of a link moiety and a metal group or a bond between a link moiety and another link moiety. Examples of such species are selected from the group consisting of boron atoms, oxygen atoms, carbon atoms, nitrogen atoms, and phosphorus atoms. In some embodiments, the link cluster can include one or more different reactive species capable of forming a link having a bridging oxygen atom. For example, the link cluster is CO 2 H, CS 2 H, NO 2 , SO 3 H, Si (OH) 3 , Ge (OH) 3 , Sn (OH) 3 , Si (SH) 4 , Ge (SH) 4 , Sn (SH) 4 , PO 3 H, AsO 3 H, AsO 4 H, P (SH) 3 , As (SH) 3 , CH (RSH) 2 , C (RSH) 3 , CH (RNH 2 ) 2 , C (RNH 2 ) 3 , CH (ROH) 2 , C (ROH) 3 , CH (RCN) 2 , C (RCN) 3 , CH (SH) 2 , C (SH) 3 , CH (NH 2 ) 2 , C (NH 2 ) 3 , CH (OH) 2 , C (OH) 3 , CH (CN) 2 , and C (CN) 3 wherein R is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or Is an aryl group containing 1 to 2 phenyl rings), and CH (SH) 2, C (SH) 3, CH (NH2) 2, C (NH2) 3, CH (OH) 2, C (OH) 3, CH (CN) 2, and C (CN) 3. Typically, ligands for MOF contain carboxylic acid functional groups. The present disclosure includes 1 to 5 rings consisting of carbon alone or a mixture of carbon and nitrogen, oxygen, sulfur, boron, phosphorus, silicon, and aluminum atoms constituting the ring. Including cycloalkyl or aryl partial structures.

「リンク部分」とは、1個の遷移金属または複数個の遷移金属にそれぞれ結合する単座化合物または多座化合物を意味する。一般的には、リンク部分は、1〜20個の炭素原子を含むアルキル基もしくはシクロアルキル基、1〜5個のフェニル環を含むアリール基、あるいは1〜20個の炭素原子を有するアルキル基もしくはシクロアルキル基または1〜5個のフェニル環を含むアリール基を含むアルキルアミンまたはアリールアミン、を含む部分構造を含み、かつこの部分構造にリンククラスター(たとえば多座官能基)が共有結合される。シクロアルキル部分構造またはアリール部分構造は、炭素のみを含むかまたは炭素と、環を構成する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ホウ素原子、リン原子、ケイ素原子、および/またはアルミニウム原子と、の混合物を含む1〜5個の環を含みうる。典型的には、リンク部分は、共有結合された1個以上のカルボン酸リンククラスターを有する部分構造を含むであろう。いくつかの実施形態では、カルボン酸クラスターは、特定の反応の間、保護され、次に、金属との反応前に脱保護されうる。   The “link portion” means a monodentate compound or a multidentate compound that binds to one transition metal or a plurality of transition metals. Generally, the linking moiety is an alkyl or cycloalkyl group containing 1-20 carbon atoms, an aryl group containing 1-5 phenyl rings, or an alkyl group having 1-20 carbon atoms or A partial structure comprising a cycloalkyl group or an alkylamine or arylamine containing an aryl group containing 1 to 5 phenyl rings, and a linked cluster (eg, a multidentate functional group) is covalently bonded to the partial structure. The cycloalkyl partial structure or aryl partial structure contains only carbon or a mixture of carbon and a nitrogen atom, oxygen atom, sulfur atom, boron atom, phosphorus atom, silicon atom, and / or aluminum atom constituting the ring. 1 to 5 rings can be included. Typically, the linking moiety will comprise a partial structure having one or more carboxylic acid link clusters covalently linked. In some embodiments, the carboxylic acid cluster can be protected during certain reactions and then deprotected prior to reaction with the metal.

本明細書中で用いられる場合、一端に原子を有しかつ他端には有していない化学式中の線は、式が、結合された原子を有していない端で他の要素に結合される化学フラグメントを表すことを意味する。強調するために、この線に波線が交差することもある。   As used herein, a line in a chemical formula that has an atom at one end and no other end is attached to the other element at the end where the formula does not have a bonded atom. Is meant to represent a chemical fragment. For emphasis, wavy lines may intersect this line.

一態様では、リンク部分の部分構造は、以下のうちのいずれかから選択される。

Figure 2012530722
In one aspect, the partial structure of the link portion is selected from any of the following.
Figure 2012530722

特定の実施形態では、リンク部分は、以下の構造を有する。

Figure 2012530722
In certain embodiments, the link portion has the following structure:
Figure 2012530722

他のリンク部分は、以下に示されるものを含む。

Figure 2012530722
Other link portions include those shown below.
Figure 2012530722

Figure 2012530722
Figure 2012530722

〔式中、R1〜R15は、H、NH2、COOH、CN、NO2、F、Cl、Br、I、S、O、SH、SO3H、PO3H2、OH、CHO、CS2H、SO3H、Si(OH)3、Ge(OH)3、Sn(OH)3、Si(SH)4、Ge(SH)4、PO3H、AsO3H、AsO4H、P(SH)3、As(SH)3、CH(RSH)2、C(RSH)3、CH(RNH2)2、C(RNH2)3、CH(ROH)2、C(ROH)3、CH(RCN)2、C(RCN)3

Figure 2012530722
(In the formula, R 1 to R 15 are H, NH 2 , COOH, CN, NO 2 , F, Cl, Br, I, S, O, SH, SO 3 H, PO 3 H 2 , OH, CHO, CS 2 H, SO 3 H, Si (OH) 3 , Ge (OH) 3 , Sn (OH) 3 , Si (SH) 4 , Ge (SH) 4 , PO 3 H, AsO 3 H, AsO 4 H, P (SH) 3 , As (SH) 3 , CH (RSH) 2 , C (RSH) 3 , CH (RNH 2 ) 2 , C (RNH 2 ) 3 , CH (ROH) 2 , C (ROH) 3 , CH (RCN) 2 , C (RCN) 3 ,
Figure 2012530722

{ここで、X=1、2、または3}
である〕
本開示に係る多座コアは、置換型もしくは無置換型の芳香環、置換型もしくは無置換型のヘテロ芳香環、置換型もしくは無置換型の非芳香環、置換型もしくは無置換型の非芳香族ヘテロ環式環、または飽和もしくは不飽和の置換型もしくは無置換型の炭化水素基を含みうる。飽和もしくは不飽和の炭化水素基は、1個以上のヘテロ原子を含みうる。たとえば、多座コアは、以下の例を含みうる。

Figure 2012530722
{Where X = 1, 2, or 3}
Is)
The multidentate core according to the present disclosure includes a substituted or unsubstituted aromatic ring, a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring, a substituted or unsubstituted non-aromatic ring, a substituted or unsubstituted non-aromatic ring A heterocyclic ring, or a saturated or unsaturated substituted or unsubstituted hydrocarbon group. A saturated or unsaturated hydrocarbon group can contain one or more heteroatoms. For example, a multidentate core can include the following examples.
Figure 2012530722

〔式中、
R1〜R15は、それぞれ独立して、H、アルキル、アリール、OH、アルコキシ、アルケン、アルキン、フェニル、および以上の置換体、すなわち、硫黄含有基(たとえば、チオアルコキシ)、ケイ素含有基、窒素含有基(たとえば、アミド)、酸素含有基(たとえば、ケトンおよびアルデヒド)、ハロゲン、ニトロ、アミノ、シアノ、ホウ素含有基、リン含有基、カルボン酸、またはエステルであり、A1、A2、A3、A4、A5、およびA6は、それぞれ独立して、不在であるかまたは安定な環構造を形成可能な任意の原子もしくは基であり、かつTは、四面体原子(たとえば、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズなど)または四面体基または四面体クラスターである。〕
金属をキレート化するための反応性イミン基を含むように官能基化されうるMOF構造用のリンク部分は、以下のものを含む。

Figure 2012530722
[Where,
R1 to R15 are each independently H, alkyl, aryl, OH, alkoxy, alkene, alkyne, phenyl, and the above substituents, that is, a sulfur-containing group (for example, thioalkoxy), a silicon-containing group, and a nitrogen-containing group. Groups (eg, amides), oxygen-containing groups (eg, ketones and aldehydes), halogens, nitro, amino, cyano, boron-containing groups, phosphorus-containing groups, carboxylic acids, or esters, A1, A2, A3, A4, A5 and A6 are each independently any atom or group that is absent or capable of forming a stable ring structure, and T is a tetrahedral atom (eg, carbon, silicon, germanium, tin, etc.) ) Or tetrahedral groups or tetrahedral clusters. ]
The linking moiety for the MOF structure that can be functionalized to include a reactive imine group for chelating metals includes:
Figure 2012530722

Figure 2012530722
Figure 2012530722

〔式中、R1〜R15は、H、NH2、CN、OH、=O、=S、Cl、I、F、

Figure 2012530722
(In the formula, R1 to R15 are H, NH2, CN, OH, = O, = S, Cl, I, F,
Figure 2012530722

{ここで、X=1、2、または3}
から選択される〕
特定の実施形態では、R基は、ポスト合成金属のキレート化を促進するようにイミン官能基化される。
{Where X = 1, 2, or 3}
Selected from)
In certain embodiments, the R group is imine functionalized to facilitate chelation of the post-synthetic metal.

反応性イミン基を含むように官能基化されうるかまたはN-ヘテロ環式カルベンを形成するように修飾されうるZIF構造用のリンク部分は、以下のものを含む。

Figure 2012530722
Linking moieties for the ZIF structure that can be functionalized to include a reactive imine group or modified to form an N-heterocyclic carbene include:
Figure 2012530722

反応性イミン基を含むように官能基化されうるかまたはN-ヘテロ環式カルベンを形成するように修飾されうるCOF構造用のリンク部分は、以下のものを含む。

Figure 2012530722
The linking moiety for the COF structure that can be functionalized to include a reactive imine group or modified to form an N-heterocyclic carbene includes:
Figure 2012530722

〔式中、R1〜R15は、それぞれ独立して、H、アルキル、アリール、OH、アルコキシ、アルケン、アルキン、フェニル、および以上の置換体、すなわち、硫黄含有基(たとえば、チオアルコキシ)、ケイ素含有基、窒素含有基(たとえば、アミド)、酸素含有基(たとえば、ケトンおよびアルデヒド)、ハロゲン、ニトロ、アミノ、シアノ、ホウ素含有基、リン含有基、カルボン酸、またはエステルであり、A1、A2、A3、A4、A5、およびA6は、それぞれ独立して、不在であるかまたは安定な環構造を形成可能な任意の原子もしくは基であり、かつTは、四面体原子(たとえば、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズなど)または四面体基または四面体クラスターである〕
適切な反応性官能基を有する以上に挙げた有機リンクはすべて、細孔をさらに機能化するのに好適なポスト骨格合成の反応剤により化学変換可能である。骨格内の有機リンクをポスト合成で修飾することにより、以前には利用不可能であったかまたは利用可能であったとしても大きな困難および/またはコストを伴った官能基の利用が可能かつ容易である。ポスト骨格反応剤は、すべての公知の有機変換体およびそれらの各反応剤、N、S、Oなどの原子を含む官能基を有する1〜20個の炭素の環を含む。特定の実施形態では、ポスト骨格反応剤は、金属付加用のキレート化基を形成するために使用される。本開示は、官能基またはすでに存在している官能基と新たに付加される官能基との組合せにキレート化してそれを付加しうるすべての金属のキレート化を包含する。不均一系触媒などとして使用するための骨格への有機金属錯体の固定をもたらすすべての反応がある。
[Wherein R1 to R15 are each independently H, alkyl, aryl, OH, alkoxy, alkene, alkyne, phenyl, and the above substituents, that is, a sulfur-containing group (for example, thioalkoxy), silicon-containing Groups, nitrogen-containing groups (eg amides), oxygen-containing groups (eg ketones and aldehydes), halogens, nitro, amino, cyano, boron-containing groups, phosphorus-containing groups, carboxylic acids or esters, A1, A2, A3, A4, A5, and A6 are each independently any atom or group that is absent or capable of forming a stable ring structure, and T is a tetrahedral atom (eg, carbon, silicon, Germanium, tin, etc.) or tetrahedral groups or tetrahedral clusters]
All of the organic links listed above with the appropriate reactive functional groups can be chemically converted by post-skeletal synthesis reagents suitable for further functionalization of the pores. By modifying post-synthesis organic links within the backbone, it is possible and easy to use functional groups with great difficulty and / or cost, even if previously unavailable or available. Post-skeletal reactants include all known organic converters and their respective reactants, 1-20 carbon rings with functional groups containing atoms such as N, S, O, and the like. In certain embodiments, a post skeleton reactant is used to form a chelating group for metal addition. The present disclosure encompasses chelation of all metals that can be chelated to a functional group or a combination of an existing functional group and a newly added functional group to add it. There are all reactions that result in the immobilization of organometallic complexes to the skeleton for use as heterogeneous catalysts and the like.

それに加えて、官能基またはすでに存在している官能基と新たに付加される官能基との組合せにキレート化してそれを付加しうる金属および金属含有化合物もまた、有用である。不均一系触媒などとして使用するための骨格への有機金属錯体の固定をもたらす反応を使用することが可能である。ポスト骨格反応剤の例としては、ヘテロ環式化合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。一実施形態では、ポスト骨格反応剤は、飽和もしくは不飽和のヘテロ環でありうる。単独でまたは接尾辞もしくは接頭辞として用いられる「ヘテロ環」という用語は、N、O、およびSから独立して選択される1個以上の多価ヘテロ原子を環構造の一部として有し、しかも環(複数可)中に少なくとも3個かつ約20個までの原子を含む環含有構造または環含有分子を意味する。   In addition, metals and metal-containing compounds that can be chelated to add functional groups or combinations of functional groups already present and newly added functional groups are also useful. It is possible to use reactions that result in the immobilization of organometallic complexes to the skeleton for use as heterogeneous catalysts and the like. Examples of post skeleton reactants include, but are not limited to, heterocyclic compounds. In one embodiment, the post skeletal reactant can be a saturated or unsaturated heterocycle. The term `` heterocycle '' used alone or as a suffix or prefix, has one or more polyvalent heteroatoms independently selected from N, O, and S as part of a ring structure; Moreover, it means a ring-containing structure or ring-containing molecule containing at least 3 and up to about 20 atoms in the ring (s).

ヘテロ環は、飽和であってもよいし1個以上の二重結合を含有して不飽和であってもよく、かつヘテロ環は、1個超の環を含有していてもよい。ヘテロ環が1個超の環を含有する場合、環は、縮合型もしくは非縮合型でありうる。縮合環とは、一般的には、2個の原子を環間で共有する少なくとも2個の環を意味する。ヘテロ環は、芳香族特性を有していてもよいし芳香族特性を有していなくてもよい。単独でまたは接尾辞もしくは接頭辞として用いられる「ヘテロ環式基」、「ヘテロ環式部分」、「ヘテロ環式」、または「ヘテロシクロ」という用語は、ヘテロ環から1個以上の水素を除去することによりヘテロ環から誘導される基を意味する。単独でまたは接尾辞もしくは接頭辞として用いられる「ヘテロシクリル」という用語は、ヘテロ環から1個の水素を除去することによりヘテロ環から誘導される一価基を意味する。単独でまたは接尾辞もしくは接頭辞として用いられる「ヘテロアリール」という用語は、芳香族特性を有するヘテロシクリルを意味する。ヘテロ環としては、たとえば、アジリジン、オキシラン、チイラン、アゼチジン、オキセタン、チエタン、ピロリジン、ピロリン、イミダゾリジン、ピラゾリジン、ピラゾリン、ジオキソラン、スルホラン、2,3-ジヒドロフラン、2,5-ジヒドロフラン、テトラヒドロフラン、チオファン、ピペリジン、1,2,3,6-テトラヒドロ-ピリジン、ピペラジン、モルホリン、チオモルホリン、ピラン、チオピラン、2,3-ジヒドロピラン、テトラヒドロピラン、1,4-ジヒドロピリジン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキサン、ジオキサン、ホモピペリジン、2,3,4,7-テトラヒドロ-1H-アゼピン、ホモピペラジン、1,3-ジオキセパン、4,7-ジヒドロ-1,3-ジオキセピン、ヘキサメチレンオキシドなどの単環式ヘテロ環が挙げられる。それに加えて、ヘテロ環としては、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、チオフェン、フラン、フラザン、ピロール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、ピラゾール、イソチアゾール、イソオキサゾール、1,2,3-トリアゾール、テトラゾール、1,2,3-チアジアゾール、1,2,3-オキサジアゾール、1,2,4-トリアゾール、1,2,4-チアジアゾール、1,2,4-オキサジアゾール、1,3,4-トリアゾール、1,3,4-チアジアゾール、1,3,4-オキサジアゾールなどの芳香族ヘテロ環(ヘテロアリール基)が挙げられる。   Heterocycles may be saturated or may contain one or more double bonds and be unsaturated, and heterocycles may contain more than one ring. If the heterocycle contains more than one ring, the ring can be fused or non-fused. A fused ring generally means at least two rings that share two atoms between the rings. The heterocycle may have aromatic characteristics or may not have aromatic characteristics. The term “heterocyclic group”, “heterocyclic moiety”, “heterocyclic”, or “heterocyclo” used alone or as a suffix or prefix, removes one or more hydrogens from a heterocycle This means a group derived from a heterocycle. The term “heterocyclyl” used alone or as a suffix or prefix, refers to a monovalent group derived from a heterocycle by removing one hydrogen from the heterocycle. The term “heteroaryl” used alone or as a suffix or prefix, refers to a heterocyclyl having aromatic character. Examples of the heterocycle include aziridine, oxirane, thiirane, azetidine, oxetane, thietane, pyrrolidine, pyrroline, imidazolidine, pyrazolidine, pyrazoline, dioxolane, sulfolane, 2,3-dihydrofuran, 2,5-dihydrofuran, tetrahydrofuran, Thiophane, piperidine, 1,2,3,6-tetrahydro-pyridine, piperazine, morpholine, thiomorpholine, pyran, thiopyran, 2,3-dihydropyran, tetrahydropyran, 1,4-dihydropyridine, 1,4-dioxane, 1 , 3-dioxane, dioxane, homopiperidine, 2,3,4,7-tetrahydro-1H-azepine, homopiperazine, 1,3-dioxepane, 4,7-dihydro-1,3-dioxepin, hexamethylene oxide, etc. A monocyclic heterocycle is mentioned. In addition, heterocycles include pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, thiophene, furan, furazane, pyrrole, imidazole, thiazole, oxazole, pyrazole, isothiazole, isoxazole, 1,2,3-triazole, tetrazole, 1 , 2,3-thiadiazole, 1,2,3-oxadiazole, 1,2,4-triazole, 1,2,4-thiadiazole, 1,2,4-oxadiazole, 1,3,4-triazole Aromatic heterocycles (heteroaryl groups) such as 1,3,4-thiadiazole and 1,3,4-oxadiazole.

そのほかに、ヘテロ環は、インドール、インドリン、イソインドリン、キノリン、テトラヒドロキノリン、イソキノリン、テトラヒドロイソキノリン、1,4-ベンゾジオキサン、クマリン、ジヒドロクマリン、ベンゾフラン、2,3-ジヒドロベンゾフラン、イソベンゾフラン、クロメン、クロマン、イソクロマン、キサンテン、フェノキサチイン、チアントレン、インドリジン、イソインドール、インダゾール、プリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、フェナントリジン、ペリミジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、1,2-ベンゾイソオキサゾール、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、チオキサンチン、カルバゾール、カルボリン、アクリジン、ピロリジジン、キノリジジンなどの多環式ヘテロ環を包含する。   In addition, heterocycles include indole, indoline, isoindoline, quinoline, tetrahydroquinoline, isoquinoline, tetrahydroisoquinoline, 1,4-benzodioxane, coumarin, dihydrocoumarin, benzofuran, 2,3-dihydrobenzofuran, isobenzofuran, chromene, Chroman, isochroman, xanthene, phenoxathiin, thianthrene, indolizine, isoindole, indazole, purine, phthalazine, naphthyridine, quinoxaline, quinazoline, cinnoline, pteridine, phenanthridine, perimidine, phenanthroline, phenazine, phenothiazine, phenoxazine, 1 , 2-Benzisoxazole, benzothiophene, benzoxazole, benzothiazole, benzimidazole, benzotriazole, thio Including trichosanthin, carbazole, carboline, acridine, pyrolizidine, a polycyclic heterocyclic ring such as quinolizidine.

以上に記載の多環式ヘテロ環に加えて、ヘテロ環としては、2個以上の環間の環縮合が両方の環に共有された1個超の結合と両方の環に共有された2個超の原子とを含む多環式ヘテロ環が挙げられる。そのような架橋ヘテロ環の例としては、キヌクリジン、ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプタン、および7-オキサビシクロ[2.2.1]ヘプタンが挙げられる。   In addition to the polycyclic heterocycles described above, heterocycles include two or more bonds shared by both rings and ring fusion between two or more rings shared by both rings. And polycyclic heterocycles containing super atoms. Examples of such bridged heterocycles include quinuclidine, diazabicyclo [2.2.1] heptane, and 7-oxabicyclo [2.2.1] heptane.

ヘテロシクリルとしては、たとえば、アジリジニル、オキシラニル、チイラニル、アゼチジニル、オキセタニル、チエタニル、ピロリジニル、ピロリニル、イミダゾリジニル、ピラゾリジニル、ピラゾリニル、ジオキソラニル、スルホラニル、2,3-ジヒドロフラニル、2,5-ジヒドロフラニル、テトラヒドロフラニル、チオファニル、ピペリジニル、1,2,3,6-テトラヒドロ-ピリジニル、ピペラジニル、モルホリニル、チオモルホリニル、ピラニル、チオピラニル、2,3-ジヒドロピラニル、テトラヒドロピラニル、1,4-ジヒドロピリジニル、1,4-ジオキサニル、1,3-ジオキサニル、ジオキサニル、ホモピペリジニル、2,3,4,7-テトラヒドロ-1H-アゼピニル、ホモピペラジニル、1,3-ジオキセパニル、4,7-ジヒドロ-1,3-ジオキセピニル、ヘキサメチレンオキシジルなどの単環式ヘテロシクリルが挙げられる。   Heterocyclyl includes, for example, aziridinyl, oxiranyl, thiranyl, azetidinyl, oxetanyl, thietanyl, pyrrolidinyl, pyrrolinyl, imidazolidinyl, pyrazolidinyl, pyrazolinyl, dioxolanyl, sulforanyl, 2,3-dihydrofuranyl, 2,5-dihydrofuranyl, tetrahydrofuranyl , Thiophanyl, piperidinyl, 1,2,3,6-tetrahydro-pyridinyl, piperazinyl, morpholinyl, thiomorpholinyl, pyranyl, thiopyranyl, 2,3-dihydropyranyl, tetrahydropyranyl, 1,4-dihydropyridinyl, 1, 4-dioxanyl, 1,3-dioxanyl, dioxanyl, homopiperidinyl, 2,3,4,7-tetrahydro-1H-azepinyl, homopiperazinyl, 1,3-dioxepanyl, 4,7-dihydro-1,3-dioxepinyl, hexamethylene Oxidyl etc. Of monocyclic heterocyclyl.

それに加えて、ヘテロシクリルとしては、ピリジニル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、チエニル、フリル、フラザニル、ピロリル、イミダゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、ピラゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、1,2,3-トリアゾリル、テトラゾリル、1,2,3-チアジアゾリル、1,2,3-オキサジアゾリル、1,2,4-トリアゾリル、1,2,4-チアジアゾリル、1,2,4-オキサジアゾリル、1,3,4-トリアゾリル、1,3,4-チアジアゾリル、1,3,4 オキサジアゾリルなどの芳香族ヘテロシクリルまたはヘテロアリールが挙げられる。   In addition, heterocyclyl includes pyridinyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, thienyl, furyl, furazanyl, pyrrolyl, imidazolyl, thiazolyl, oxazolyl, pyrazolyl, isothiazolyl, isoxazolyl, 1,2,3-triazolyl, tetrazolyl, 1,2, 3-thiadiazolyl, 1,2,3-oxadiazolyl, 1,2,4-triazolyl, 1,2,4-thiadiazolyl, 1,2,4-oxadiazolyl, 1,3,4-triazolyl, 1,3,4- Aromatic heterocyclyl or heteroaryl such as thiadiazolyl, 1,3,4 oxadiazolyl.

そのほかに、ヘテロシクリルは、インドリル、インドリニル、イソインドリニル、キノリニル、テトラヒドロキノリニル、イソキノリニル、テトラヒドロイソキノリニル、1,4-ベンゾジオキサニル、クマリニル、ジヒドロクマリニル、ベンゾフラニル、2,3-ジヒドロベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、クロメニル、クロマニル、イソクロマニル、キサンテニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニル、イソインドリル、インダゾリル、プリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、キノキサリニル、キナゾリニル、シンノリニル、プテリジニル、フェナントリジニル、ペリミジニル、フェナントロリニル、フェナジニル、フェノチアジニル、フェノキサジニル、1,2-ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾチオフェニル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾトリアゾリル、チオキサンチニル、カルバゾリル、カルボリニル、アクリジニル、ピロリジジニル、キノリジジニルなどの多環式ヘテロシクリル(芳香族または非芳香族の両方を含む)を包含する。   In addition, heterocyclyl includes indolyl, indolinyl, isoindolinyl, quinolinyl, tetrahydroquinolinyl, isoquinolinyl, tetrahydroisoquinolinyl, 1,4-benzodioxanyl, coumarinyl, dihydrocoumarinyl, benzofuranyl, 2,3-dihydrobenzo Furanyl, isobenzofuranyl, chromenyl, chromanyl, isochromanyl, xanthenyl, phenoxathiinyl, thiantenyl, indolizinyl, isoindolyl, indazolyl, purinyl, phthalazinyl, naphthyridinyl, quinoxalinyl, quinazolinyl, cinnolinyl, pteridinyl, phenanthridinyl, perimidinyl, perimidinyl Phenanthrolinyl, phenazinyl, phenothiazinyl, phenoxazinyl, 1,2-benzisoxazolyl, benzothiophenyl, benzox Encompasses Zoriru, benzothiazolyl, benzimidazolyl, benzotriazolyl, thioxanthinyl, carbazolyl, carbolinyl, acridinyl, Pirorijijiniru, the polycyclic heterocyclyls such quinolizidinyl (including both aromatic or non-aromatic).

以上に記載の多環式ヘテロシクリルに加えて、ヘテロシクリルとしては、2個以上の環間の環縮合が両方の環に共有された1個超の結合と両方の環に共有された2個超の原子とを含む多環式ヘテロシクリルが挙げられる。そのような架橋ヘテロ環の例としては、キヌクリジニル、ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプチル、および7-オキサビシクロ[2.2.1]ヘプチルが挙げられる。   In addition to the polycyclic heterocyclyls described above, heterocyclyls include more than one bond in which two or more rings are shared by both rings and more than two that are shared by both rings. And polycyclic heterocyclyl containing an atom. Examples of such bridged heterocycles include quinuclidinyl, diazabicyclo [2.2.1] heptyl, and 7-oxabicyclo [2.2.1] heptyl.

本開示に係る骨格の合成で使用可能な金属イオンとしては、Li+、Na+、Rb+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Sc3+、Ti4+、Zr4+、Ta3+、Cr3+、Mo3+、W3+、Mn3+、Fe3+、Fe2+、Ru3+、Ru2+、Os3+、Os2+、Co3+、Co2+、Ni2+、Ni+、Pd2+、Pd+、Pt2+、Pt+、Cu2+、Cu+、Au+、Zn2+、Al3+、Ga3+、In3+、Si4+、Si2+、Ge4+、Ge2+、Sn4+、Sn2+、Bi5+、Bi3+、およびそれらの組合せが挙げられる(対応する金属塩対アニオンを伴う)。 Metal ions that can be used in the synthesis of the skeleton according to the present disclosure include Li + , Na + , Rb + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Sc 3+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Ta 3+ , Cr 3+ , Mo 3+ , W 3+ , Mn 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Ru 3+ , Ru 2+ , Os 3+ , Os 2+ , Co 3+ , Co 2+ , Ni 2+ , Ni + , Pd 2+ , Pd + , Pt 2+ , Pt + , Cu 2+ , Cu + , Au + , Zn 2+ , Al 3+ , Ga 3+ , In 3 + , Si 4+ , Si 2+ , Ge 4+ , Ge 2+ , Sn 4+ , Sn 2+ , Bi 5+ , Bi 3+ , and combinations thereof (with corresponding metal salt counter anions) ).

金属イオンは、骨格主鎖中の官能基化有機リンカー(たとえば、イミンまたはN-ヘテロ環式カルベン)との錯体化を介してまたは単純なイオン交換により開骨格(MOF、ZIF、およびCOF)中に導入可能である。したがって、周期表の任意の金属イオンを導入することが可能である。   Metal ions in open skeletons (MOF, ZIF, and COF) via complexation with functionalized organic linkers in the backbone (eg imines or N-heterocyclic carbenes) or by simple ion exchange Can be introduced. Therefore, it is possible to introduce any metal ion in the periodic table.

本開示に係る骨格の調製は、水性系または非水性系のいずれかで実施可能である。溶媒は、場合に応じて極性または非極性でありうる。溶媒は、鋳型剤、または単座官能基を含有する任意選択の配位子を含みうる。非水性溶媒の例としては、n-アルカン(たとえば、ペンタン、ヘキサンなど)、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ニトロベンゼン、シアノベンゼン、アニリン、ナフタレン、ナフサ、n-アルコール(たとえば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノールなど)、アセトン、1,3,-ジクロロエタン、メチレンクロリド、クロロホルム、四塩化炭素、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジエチルホルムアミド、チオフェン、ピリジン、エタノールアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミンなどが挙げられる。当業者であれば、出発反応剤に基づいて適切な溶媒を容易に決定できるであろう。また、溶媒の選択は、本開示に係る材料を取得するうえでそれほど重要でないと考えられる。   Preparation of the scaffold according to the present disclosure can be carried out in either an aqueous or non-aqueous system. The solvent can be polar or non-polar depending on the case. The solvent can comprise a templating agent or an optional ligand containing a monodentate functional group. Examples of non-aqueous solvents include n-alkanes (eg, pentane, hexane, etc.), benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, nitrobenzene, cyanobenzene, aniline, naphthalene, naphtha, n-alcohols (eg, methanol, ethanol, n -Propanol, isopropanol, etc.), acetone, 1,3, -dichloroethane, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, diethylformamide, thiophene, pyridine, ethanolamine , Triethylamine, ethylenediamine and the like. One skilled in the art can readily determine a suitable solvent based on the starting reactants. In addition, the selection of the solvent is considered not so important in obtaining the material according to the present disclosure.

鋳型剤は、本開示に係る方法で使用可能である。本開示で利用される鋳型剤は、得られる結晶基本骨格中の細孔を占有する目的で反応混合物に添加される。本開示のいくつかの変形形態では、空間充填剤、吸着化学種、およびゲスト種は、金属有機骨格の表面積を増大させる。好適な空間充填剤としては、たとえば、(i) 1〜20個の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、もしくは環状の脂肪族基を含有するアルキルアミンおよびその対応するアルキルアンモニウム塩、(ii) 1〜5個のフェニル環を有するアリールアミンおよびその対応するアリールアンモニウム塩、(iii) 1〜20個の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、もしくは環状の脂肪族基を含有するアルキルホスホニウム塩、(iv) 1〜5個のフェニル環を有するアリールホスホニウム塩、(v) 1〜20個の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、もしくは環状の脂肪族基を含有するアルキル有機酸およびその対応する塩、(vi) 1〜5個のフェニル環を有するアリール有機酸およびその対応する塩、(vii) 1〜20個の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、もしくは環状の脂肪族基を含有する脂肪族アルコール、または(viii) 1〜5個のフェニル環を有するアリールアルコールよりなる群から選択される成分が挙げられる。   The templating agent can be used in the method according to the present disclosure. The templating agent utilized in the present disclosure is added to the reaction mixture for the purpose of occupying the pores in the resulting crystal backbone. In some variations of the present disclosure, the space filler, adsorbing species, and guest species increase the surface area of the metal organic framework. Suitable space fillers include, for example, (i) alkylamines containing linear, branched, or cyclic aliphatic groups having 1 to 20 carbon atoms and their corresponding alkylammonium salts, ( ii) arylamines having 1-5 phenyl rings and their corresponding arylammonium salts, (iii) containing linear, branched, or cyclic aliphatic groups having 1-20 carbon atoms Alkyl phosphonium salts, (iv) aryl phosphonium salts having 1 to 5 phenyl rings, (v) alkyl containing linear, branched or cyclic aliphatic groups having 1 to 20 carbon atoms An organic acid and its corresponding salt, (vi) an aryl organic acid having 1-5 phenyl rings and its corresponding salt, (vii) a linear, branched, or 1-20 carbon atom, or Aliphatic al containing cyclic aliphatic groups Lumpur, or (viii) a component selected from the group consisting of aryl alcohols having from 1 to 5 phenyl rings and the like.

結晶化は、室温でもしくは300℃までの恒温オーブン中で溶液を放置すること、溶液に希塩基を添加して結晶化を開始させること、溶液中に希塩基を拡散させて結晶化を開始させること、および/または溶液を密閉槽に移して所定の温度に加熱することにより実施可能である。   For crystallization, the solution is allowed to stand at room temperature or in a constant temperature oven up to 300 ° C., crystallization is started by adding a dilute base to the solution, and crystallization is started by diffusing the dilute base in the solution. And / or by transferring the solution to a sealed bath and heating to a predetermined temperature.

また、化学種の収着(sorptive)取込み用デバイスも提供される。このデバイスは、本明細書中に提供されるかまたは本開示に係る方法により取得される骨格を含む収着剤(sorbent)を含む。取込みは、可逆的または非可逆的でありうる。いくつかの態様では、収着剤は、離散した収着性粒子中に組み込まれる。収着性粒子は、液体透過性および/または気体透過性の固体三次元担体中に包埋可能であるかまたはそれに固定可能である。いくつかの態様では、収着性粒子は、液体または気体の可逆的な取込みまたは貯蔵のための細孔を有し、その中に、収着性粒子は、液体または気体を可逆的に吸着または吸収することが可能である。   A device for sorptive uptake of chemical species is also provided. The device includes a sorbent comprising a scaffold provided herein or obtained by a method according to the present disclosure. Uptake can be reversible or irreversible. In some embodiments, the sorbent is incorporated into discrete sorbent particles. Sorptive particles can be embedded in or immobilized on a liquid permeable and / or gas permeable solid three-dimensional carrier. In some embodiments, the sorbent particles have pores for reversible uptake or storage of the liquid or gas, in which the sorbent particles reversibly adsorb the liquid or gas. It is possible to absorb.

いくつかの実施形態では、本明細書中に提供されるデバイスは、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、有機染料、多環式有機分子、それらの組合せなどの化学種を貯蔵するための貯蔵ユニットを含む。   In some embodiments, the devices provided herein include ammonia, carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen, amine, methane, oxygen, argon, nitrogen, argon, organic dyes, polycyclic organic molecules, Including a storage unit for storing chemical species such as combinations thereof.

また、化学種の収着取込み方法も提供される。この方法は、本明細書中に提供される骨格を含む収着剤に化学種を接触させることを含む。化学種の取込みは、化学種の貯蔵を含みうる。いくつかの態様では、化学種は、エネルギー源として使用するのに好適な条件下で貯蔵される。   A method for sorption uptake of chemical species is also provided. The method includes contacting a chemical species with a sorbent comprising a skeleton provided herein. Incorporation of a chemical species can include storage of the chemical species. In some embodiments, the chemical species are stored under conditions suitable for use as an energy source.

また、本明細書中に記載提供されるデバイスに化学種を接触させることを含む化学種の収着取込み方法も提供される。   Also provided is a method for sorption uptake of a chemical species comprising contacting the chemical species with a device described and provided herein.

天然ガスは、重要な燃料ガスであり、石油化学プロセス工業および他の化学プロセス工業で基礎原料として広範囲に使用されている。天然ガスの組成は、産地によって大きく異なる。多くの天然ガス貯蔵槽は、比較的低パーセントの炭化水素(たとえば40%未満)および高パーセントの酸性ガス(主に二酸化炭素、それ以外に硫化水素、硫化カルボニル、二硫化炭素、および種々のメルカプタン)を含有する。パイプラインへの送給、天然ガス液の回収、ヘリウムの回収、液化天然ガス(LNG)への変換、またはそれに続く窒素除去のいずれかに供される調整済みのまたはスイートな(sweet)乾性天然ガスを提供するために、遠隔地で産出された天然ガスから酸性ガスを除去することが望ましい。CO2は、水の存在下で腐食性であり、かつドライアイス、水和物を形成可能であり、しかもパイプライン中でおよび天然ガスの処理に使用されることの多い極低温装置中で凍結問題を引き起こすおそれがある。また、発熱量に寄与しないので、CO2は、単にガス輸送のコストを増大させるだけである。 Natural gas is an important fuel gas and is widely used as a basic feedstock in the petrochemical process industry and other chemical process industries. The composition of natural gas varies greatly depending on the production area. Many natural gas storage tanks have a relatively low percentage of hydrocarbons (eg, less than 40%) and a high percentage of acid gases (mainly carbon dioxide, plus hydrogen sulfide, carbonyl sulfide, carbon disulfide, and various mercaptans). ). Conditioned or sweet dry natural gas for either pipeline delivery, natural gas liquid recovery, helium recovery, conversion to liquefied natural gas (LNG), or subsequent nitrogen removal In order to provide gas, it is desirable to remove acid gases from natural gas produced in remote locations. CO 2 is corrosive in the presence of water and can form dry ice, hydrates, and freezes in pipelines and cryogenic equipment often used for processing natural gas May cause problems. Also, since it does not contribute to the amount of heat generated, CO 2 simply increases the cost of gas transport.

いずれの天然ガス処理プロセスでもその重要な側面は経済性である。天然ガスは、典型的には大量に処理されるので、処理ユニットの資本コストや運転コストのごくわずかな差がプロセス技術の選択の重要な因子となる。いくつかの天然ガス資源は、プロセスコストが理由で現在では製造上非経済的である。高い信頼性を有しかつ操作の単純性を示す改良された天然ガス処理プロセスが引き続き必要とされている。   An important aspect of any natural gas treatment process is economics. Since natural gas is typically processed in large quantities, very small differences in processing unit capital and operating costs are important factors in the choice of process technology. Some natural gas resources are currently uneconomic in production due to process costs. There is a continuing need for improved natural gas treatment processes that are highly reliable and that exhibit operational simplicity.

それに加えて、現在では人為的二酸化炭素の主要な発生源である発電プラントの煙道排気ガスからの二酸化炭素の除去は、排気ガスを冷却および加圧することによりまたは水性アミン溶液の流動床に煙霧を通すことにより一般に達成されるが、両方とも高コストかつ非効率的である。酸化物表面上への二酸化炭素の化学吸着または多孔性ケイ酸塩、炭素、および膜の中での吸着に基づく他の方法は、二酸化炭素取込み手段として探究されてきた。しかしながら、効果的な吸着媒体に二酸化炭素除去の長期利用可能性をもたせるには、2つの特性、すなわち、(i) 二酸化炭素の取込みおよび放出が十分に可逆的である周期構造と、(ii) 最適化取込み容量が得られるように化学的官能化および分子レベルでの微調整を達成可能にする可撓性と、を兼備していなければならない。   In addition, the removal of carbon dioxide from the flue exhaust gas of power plants, now the main source of anthropogenic carbon dioxide, can be achieved by cooling and pressurizing the exhaust gas or by fume in a fluidized bed of aqueous amine solution. While generally achieved by passing, both are costly and inefficient. Other methods based on chemisorption of carbon dioxide on oxide surfaces or adsorption in porous silicates, carbon, and membranes have been explored as carbon dioxide uptake means. However, to make an effective adsorption medium have long-term availability for carbon dioxide removal, two characteristics are: (i) a periodic structure in which carbon dioxide uptake and release is sufficiently reversible, and (ii) It must combine chemical functionality and flexibility to allow fine tuning at the molecular level to achieve an optimized uptake capacity.

ガススチームから二酸化炭素を回収または除去するいくつかのプロセスは、商業規模で提案され実施されてきた。プロセスは、千差万別であるが、一般的には、なんらかの形態の溶媒吸収、多孔性吸着剤上への吸着、蒸留、または半透膜を介した拡散を含む。   Several processes for recovering or removing carbon dioxide from gas steam have been proposed and implemented on a commercial scale. The process varies widely, but generally involves some form of solvent absorption, adsorption onto a porous adsorbent, distillation, or diffusion through a semipermeable membrane.

以下の実施例は、本開示を限定するものではなく例示することを意図したものである。それらは使用可能なものの典型であるが、他の選択肢として当業者に公知の他の手順を使用することも可能である。   The following examples are intended to illustrate but not limit the present disclosure. They are typical of those that can be used, but other procedures known to those skilled in the art can also be used as alternatives.

実施例1: ポスト合成的メタル化
試薬はすべて、とくに明記されていないかぎり、供給業者(Alfa Aesar、Cambridge isotope laboratories、Sigma Aldrich)から入手し、さらなる精製を行うことなく使用した。また、取扱いはすべて、Ar雰囲気中で行った。報告した収率は、最適化しなかった。元素微量分析は、University of California, Los Angeles, Department of Chemistry and Biochemistryで行った。
Example 1: Post-synthetic metallation All reagents were obtained from suppliers (Alfa Aesar, Cambridge isotope laboratories, Sigma Aldrich) and used without further purification unless otherwise stated. All handling was performed in an Ar atmosphere. The reported yield was not optimized. Elemental microanalysis was performed at the University of California, Los Angeles, Department of Chemistry and Biochemistry.

(Zn4O)3(BDC-C6H5N2)3(BTB)4および(Zn4O)3(BDC-C6H5N2PdCl2)3(BTB)4の合成。 Synthesis of (Zn 4 O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 ) 3 (BTB) 4 and (Zn4O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 PdCl 2 ) 3 (BTB) 4 .

(Zn4O)3(BDC-C6H5N2)3(BTB)4の合成手順。200mgの(Zn4O)3(BDC-NH2)3(BTB)4を20mlガラスバイアル中に入れて10mlの無水トルエン中に浸漬した。0.3mlの2-ピリジンカルボキサルデヒドをバイアルに添加して動かさずに5日間放置した。得られた黄色結晶をCH2Cl2で洗浄し、減圧下で乾燥させて(Zn4O)3(BDC-C6H5N2)3(BTB)4(0.190g、87%)を得た。 Synthesis procedure of (Zn 4 O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 ) 3 (BTB) 4 . 200 mg of (Zn 4 O) 3 (BDC-NH 2 ) 3 (BTB) 4 was placed in a 20 ml glass vial and immersed in 10 ml of anhydrous toluene. 0.3 ml of 2-pyridinecarboxaldehyde was added to the vial and left unmoved for 5 days. The obtained yellow crystals were washed with CH 2 Cl 2 and dried under reduced pressure to obtain (Zn 4 O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 ) 3 (BTB) 4 (0.190 g, 87%) It was.

(Zn4O)3(BDC-C6H5N2PdCl2)3(BTB)4の合成手順。100mgの(Zn4O)3(BDC-C6H5N2)3(BTB)4を20mlバイアル中に入れて10mlの無水CH2Cl2中に浸漬した。0.20gのPdCl2(CH3CN)2を添加して黄色結晶を暗紫色に変化させた。反応混合物を動かさずに12時間放置し、その後、暗紫色結晶をCH2Cl2で洗浄し、乾燥させて(Zn4O)3(BDCC6H5N2PdCl2)3(BTB)4(0.098g、85%)を得た。 Synthesis procedure of (Zn 4 O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 PdCl 2 ) 3 (BTB) 4 . 100 mg of (Zn 4 O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 ) 3 (BTB) 4 was placed in a 20 ml vial and immersed in 10 ml of anhydrous CH 2 Cl 2 . 0.20 g of PdCl 2 (CH 3 CN) 2 was added to change the yellow crystals to dark purple. The reaction mixture was left unmoved for 12 hours, after which the dark purple crystals were washed with CH 2 Cl 2 and dried (Zn 4 O) 3 (BDCC 6 H 5 N 2 PdCl 2 ) 3 (BTB) 4 (0.098 g, 85%).

モデル化合物:ジクロロ(N-(2-ピリジルメチレン)アニリン-N,N')パラジウム(II)の合成手順。2.0gの(E)-N-((ピリジン-2-イル)メチレン)ベンゼンアミンをアセトン中でPdCl2(CH3CN)2と2時間反応させた。得られた橙色粉末ジクロロ(N-(2-ピリジルメチレン)アニリン-N,N')パラジウム(II)(1.45g)を濾過し、空気中で乾燥させ、さらなる精製を行うことなく使用した。 Model compound: Synthesis procedure of dichloro (N- (2-pyridylmethylene) aniline-N, N ′) palladium (II). 2.0 g of (E) -N-((pyridin-2-yl) methylene) benzenamine was reacted with PdCl 2 (CH 3 CN) 2 in acetone for 2 hours. The resulting orange powder dichloro (N- (2-pyridylmethylene) aniline-N, N ′) palladium (II) (1.45 g) was filtered, dried in air and used without further purification.

XASデータ収集。3.0GeVで80〜100mAを含むSPEAR蓄積リングを用いてStanford Synchrotron Radiation Laboratory(SSRL)でXAS測定を行った。2Tのウィグラー磁場で動作する構造分子生物学用XASビームライン7-3を用いてPd K吸収端データを収集した。Si(220)二結晶モノクロメーターを使用した。ビームライン7-3は、モノクロメーターの上流のロジウムコーティング付き垂直コリメートミラーおよび下流の屈曲円筒状フォーカスミラー(同様にロジウムコーティング付き)を備えている。走査の終端の入射線の強度を50%デチューンすることにより高調波除去を達成した。アルゴンまたは窒素の充填された電離箱を用いて入射および透過のX線強度をモニターした。透過モードでX線吸収を測定した。データ収集時、Oxford装置の液体ヘリウム流動クライオスタットを用いてサンプルを約10Kの温度に保持した。各サンプルに対して、3回の走査を累積し、各走査と同時に測定されたPd箔の吸収(24349.0eVの最小エネルギー変曲点を仮定した)を参照してエネルギーを校正した。広域X線吸収微細構造(EXAFS)振動のエネルギー閾値を24370eVと仮定した。   XAS data collection. XAS measurements were performed at the Stanford Synchrotron Radiation Laboratory (SSRL) using a SPEAR storage ring containing 80-100 mA at 3.0 GeV. Pd K absorption edge data were collected using XAS beamline 7-3 for structural molecular biology operating in 2T wiggler magnetic field. A Si (220) double crystal monochromator was used. Beamline 7-3 includes a rhodium-coated vertical collimating mirror upstream of the monochromator and a downstream bent cylindrical focus mirror (also with rhodium coating). Harmonic rejection is achieved by detuning the intensity of the incident line at the end of the scan by 50%. Incident and transmitted X-ray intensities were monitored using an ionization chamber filled with argon or nitrogen. X-ray absorption was measured in transmission mode. At the time of data collection, the sample was held at a temperature of about 10K using a liquid helium flow cryostat from an Oxford instrument. For each sample, three scans were accumulated and the energy was calibrated with reference to the Pd foil absorption (assuming a minimum energy inflection point of 24349.0 eV) measured simultaneously with each scan. The energy threshold of the wide-area X-ray absorption fine structure (EXAFS) vibration was assumed to be 24370 eV.

XASデータ解析。プログラムFEFFバージョン8.25を用いて計算された第一原理からの理論的な位相関数および振幅関数を用いてEXAFSPAKコンピュータープログラム一式を用いた曲線当てはめによりEXAFS振動χ(k)を定量的に解析した。スムージング、フィルタリング、関連操作のいずれも、データに対して行わなかった。

Figure 2012530722
XAS data analysis. The EXAFS vibration χ (k) was quantitatively analyzed by curve fitting using the EXAFSPAK computer program suite using theoretical phase and amplitude functions from first principles calculated using program FEFF version 8.25. No smoothing, filtering, or related operations were performed on the data.
Figure 2012530722

a 配位数N、原子間距離R(Å)、Debye-Waller因子σ2(Å2)、および閾値エネルギーシフトΔE0(eV)。括弧内の値は、共分散行列の対角要素から得られた推定標準偏差(精度)である。確度は、これらの値、また、数およびDebye-Waller因子よりもかなり大きいであろう。当てはめ誤差関数Fは、次のように定義される。

Figure 2012530722
a coordination number N, the interatomic distance R (Å), Debye-Waller factor σ2 (Å2), and threshold energy shift ΔE0 (eV). The value in parentheses is the estimated standard deviation (accuracy) obtained from the diagonal elements of the covariance matrix. The accuracy will be significantly greater than these values, as well as numbers and Debye-Waller factors. The fitting error function F is defined as follows.
Figure 2012530722

〔式中、総和は、精密化時に組み込まれたすべてのデータ点にわたる〕
XANES測定。図4は、Pdモデル化合物PdCl2(CH3CN)2および(Zn4O)3(BDC-C6H5N2PdCl2)3(BTB)4の吸収端近傍領域を比較したものである。この積重プロットは、モデル錯体と(Zn4O)3(BDC-C6H5N2PdCl2)3(BTB)4との類似性を強調しており、いずれの場合もパラジウムが非常に類似した化学的および電子的な環境にあることが示唆される。
(Where sum is over all data points incorporated during refinement)
XANES measurement. Fig. 4 compares the region near the absorption edge of Pd model compounds PdCl 2 (CH 3 CN) 2 and (Zn 4 O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 PdCl 2 ) 3 (BTB) 4 . This stacking plot highlights the similarity between the model complex and (Zn 4 O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 PdCl 2 ) 3 (BTB) 4 , in which case palladium is very Suggests similar chemical and electronic environments.

粉末X線回折。Niフィルターに通した1600W(40kV、40mA)パワーのCu Kα線の集束線を利用し、かつVantecラインディテクターを備えた反射Bragg-BrentanoジオメトリーのBruker D8-Discoverθ-2θ回折計を用いて、粉末X線データを収集した。パラレルフォーカスGobelミラーを用いて照射線を集束させた。システムはまた、入射散乱線がディテクターに当たらないようにして2θ<3で通常は大きいバックグラウンドを防止する散乱防止シールドを備えている。広幅ブレードスパチュラから粉末を落下させ、次にレザーブレードでサンプルを平らにならすことにより、サンプルをゼロバックグラウンドサンプルホルダー上に載せた。少量の材料をメタノール中に溶解させ、続いて10分間超音波処理することにより、サンプルを調製した。次に、沈殿物を濾過した後でデータを収集した。   Powder X-ray diffraction. Powder X using a Bruker D8-Discover θ-2θ diffractometer with a reflective Bragg-Brentano geometry using a 1600 W (40 kV, 40 mA) power Cu Kα line focused through a Ni filter and equipped with a Vantec line detector Line data was collected. The irradiation was focused using a parallel focus Gobel mirror. The system also includes an anti-scatter shield that prevents incident scattered radiation from striking the detector and preventing usually high background at 2θ <3. The sample was placed on a zero background sample holder by dropping the powder from a wide blade spatula and then leveling the sample with a razor blade. Samples were prepared by dissolving a small amount of material in methanol followed by sonication for 10 minutes. The data was then collected after filtering the precipitate.

質量分析。(Zn4O)3(BDC-C6H5N2)3(BTB)4のサンプルをMeOH中に溶解させ、負イオンモードでESI-MSを行った。(たとえば、図5を参照されたい)。 Mass spectrometry. A sample of (Zn4O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 ) 3 (BTB) 4 was dissolved in MeOH and ESI-MS was performed in negative ion mode. (See, for example, Figure 5).

ガス吸着測定。Autosorb-1アナライザー(Quantachrome Instruments)を用いて低圧Ar吸着等温線を容積測定で測定した。液体アルゴン浴(87K)を測定に使用した。使用したArガスおよびHeガスは、UHPグレードであった。Ar吸着等温線から、各材料のBET表面積(利用可能表面積)および全細孔容積を計算した(表2)。吸着質が液体状態でありかつ吸着が細孔充填過程に関与すると仮定して、Dubinin-Radushkevich(DR)モデルから各材料の細孔容積を推定した。MOFの細孔サイズ分布を推定するために、円筒状細孔を含有するゼオライト/シリカモデルに基づいて87KでのAr吸着に対してハイブリッドカーネルを構築する非局所密度汎関数理論(NLDFT)を用いてAr等温線を分析した。

Figure 2012530722
Gas adsorption measurement. Low pressure Ar adsorption isotherms were measured volumetrically using an Autosorb-1 analyzer (Quantachrome Instruments). A liquid argon bath (87K) was used for the measurement. The Ar gas and He gas used were UHP grade. From the Ar adsorption isotherm, the BET surface area (available surface area) and total pore volume of each material were calculated (Table 2). The pore volume of each material was estimated from the Dubinin-Radushkevich (DR) model, assuming that the adsorbate is in a liquid state and that adsorption is involved in the pore filling process. Using nonlocal density functional theory (NLDFT) to build a hybrid kernel for Ar adsorption at 87K based on a zeolite / silica model containing cylindrical pores to estimate the pore size distribution of MOF Ar isotherms were analyzed.
Figure 2012530722

多孔度測定のために、合成されたままの(Zn4O)3(BDC-C6H5N2)3(BTB)4をアセトン中に24時間浸漬し、その間、活性化溶媒を3回補充した。Tousimis Samdri PVT-3D臨界点乾燥機中でサンプルを超臨界CO2で排除処理した。簡潔に述べると、アセトン含有サンプルをチャンバー内に入れ、アセトンを液体CO2と交換した。その後、サンプルと液体CO2とを含有するチャンバーを約40℃まで加熱し、超臨界状態下(典型的には1300psi)に1時間保持した。約40℃でチャンバーからCO2を徐々にベント(約1時間)して多孔性材料を得た。 For porosity measurement, as-synthesized (Zn 4 O) 3 (BDC-C 6 H 5 N 2 ) 3 (BTB) 4 was immersed in acetone for 24 hours, during which time the activating solvent was applied 3 times. Replenished. Samples were rejected with supercritical CO 2 in a Tousimis Samdri PVT-3D critical point dryer. Briefly, an acetone containing sample was placed in the chamber and the acetone was exchanged with liquid CO 2 . The chamber containing the sample and liquid CO 2 was then heated to about 40 ° C. and held for 1 hour under supercritical conditions (typically 1300 psi). Porous material was obtained by gradually venting CO 2 from the chamber at about 40 ° C. (about 1 hour).

イミノピリジン部分は、公知の配位環境でさまざまな遷移金属に結合する汎用性のある配位子系であることが判明した。本開示では、アミン官能基化骨格と2-ピリジンカルボキサルデヒドとの縮合によりそのような部分がA中に取り込まれることを実証する(スキーム1)。無水トルエン中で1.5当量の2-ピリジンカルボキサルデヒドをAに添加して反応を5日間進行させることにより、等網状官能基化MOF Bを合成した。この合成時、針状結晶が透明から黄色に色変化して予想された式とよく一致した組成を有する生成物が得られたことから、定量的変換が示唆される。粉末X線回折(PXRD)試験(図1)から、Bは結晶性を保持し、共有結合的変換後、Aと同一の基本トポロジーを保有することが示された。Bの分解サンプルの質量分析で配位子フラグメントに帰属可能なm/z 269([M - H]-)の親イオンピークを示したことから、イミノピリジンユニットの存在が確認された。   The iminopyridine moiety has been found to be a versatile ligand system that binds to various transition metals in a known coordination environment. The present disclosure demonstrates that such a moiety is incorporated into A by condensation of an amine functionalized backbone with 2-pyridinecarboxaldehyde (Scheme 1). Isoreticular functionalized MOF B was synthesized by adding 1.5 equivalents of 2-pyridinecarboxaldehyde to A in anhydrous toluene and allowing the reaction to proceed for 5 days. During this synthesis, the needle crystals changed color from clear to yellow, yielding a product with a composition that closely matched the expected formula, suggesting quantitative conversion. Powder X-ray diffraction (PXRD) tests (Figure 1) showed that B retains crystallinity and, after covalent transformation, possesses the same basic topology as A. Mass analysis of the decomposed sample of B showed a parent ion peak of m / z 269 ([M−H] −) that can be assigned to the ligand fragment, confirming the presence of the iminopyridine unit.

無水CH2Cl2中で1.5当量のPdCl2(CH3CN)2をBに添加することにより等網状メタル化を達成した。その際、黄色結晶材料は数分以内で暗紫色になった。12時間後、材料を10mLずつのCH2Cl2で3回洗浄し、次に結晶を無水CH2Cl2中に浸漬し、そして3日間にわたり24時間ごとに溶媒を新しくしてCを得た。この場合も、CのPXRDパターン(図1)から、それは結晶性を保持し、AおよびBのものと同一の骨格トポロジーを有することが確認された。細孔からのゲスト種の除去は、結晶を80℃で12時間減圧処理することにより達成された。Cのゲストフリー骨格で行った元素分析から、分子式C50H28N2O13Zn4PdCl2が得られた。そのPd/Zn比1:4は、イミノピリジン部位の定量的メタル化と一致する。 Isoreticular metalation was achieved by adding 1.5 equivalents of PdCl 2 (CH 3 CN) 2 to B in anhydrous CH 2 Cl 2 . At that time, the yellow crystalline material turned dark purple within a few minutes. After 12 hours, the material was washed 3 times with 10 mL portions of CH 2 Cl 2 , then the crystals were immersed in anhydrous CH 2 Cl 2 and the solvent was renewed every 24 hours for 3 days to give C . Again, the PXRD pattern of C (Figure 1) confirmed that it retained crystallinity and had the same skeletal topology as that of A and B. Removal of the guest species from the pores was achieved by treating the crystals under reduced pressure at 80 ° C. for 12 hours. The molecular formula C 50 H 28 N 2 O 13 Zn 4 PdCl 2 was obtained from elemental analysis performed on a C guest-free skeleton. Its Pd / Zn ratio 1: 4 is consistent with quantitative metalation of the iminopyridine moiety.

87K Ar等温線(図2)を作成することにより、BおよびCの多孔度を評価した。注目すべきことに、両材料は、2つの後続の化学変換後、多孔度を保持した。そのほかに、A〜Cで類似のプロファイルが観察されたが、Cの等温線に小さいヒステリシスが存在することから、結晶上で行われた一連の化学反応から生じた思われる欠陥の存在が示唆される。   The porosity of B and C was evaluated by creating an 87K Ar isotherm (Figure 2). Of note, both materials retained porosity after two subsequent chemical transformations. In addition, a similar profile was observed in A to C, but there was a small hysteresis in the C isotherm, suggesting the presence of possible defects resulting from a series of chemical reactions performed on the crystal. The

Pdがイミノピリジンユニットに錯体化されることを確認するために、また、骨格内のPd配位環境を正確に決定するために、Pd K吸収端広域X線吸収微細構造(EXAFS)分光測定をCのサンプルで行った。図3は、曲線当てはめ解析の結果と共にCのEXAFS Fourier変換を示している。データ解析から、2個のPd-Cl配位子および2個のPd-N配位子がそれぞれ2.276(2)Åおよび1.993(2)Åに存在することが示唆された。Cambridge Structural Databaseの調査から、これらの距離は両方とも類似のPd化合物の結晶学的データと一致することが示された。そのほかに、配位子主鎖に属する2.793(4)Åの2つのPd-C相互作用が最良データ当てはめに必要とされた。EXAFSデータ解析から、MOF内のPd配位環境の定量的構造記述が提供され、Pdがイミノピリジン部分を介して骨格に結合されることが明確に実証される。さらに、X線吸収端近傍構造(XANES)スペクトルの解析から、Cの骨格内のPdの主要化学形態がイミノピリジン結合部分と一致し出発材料PdCl2(CH3CN)2と一致しないことが示唆された。 In order to confirm that Pd is complexed to the iminopyridine unit and to accurately determine the Pd coordination environment in the skeleton, Pd K absorption edge broad X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy is performed. C samples were used. FIG. 3 shows the EXAFS Fourier transform of C along with the results of the curve fitting analysis. Data analysis suggested that two Pd-Cl and two Pd-N ligands were present at 2.276 (2) 2 and 1.993 (2) Å, respectively. A survey of the Cambridge Structural Database showed that both of these distances were consistent with crystallographic data for similar Pd compounds. In addition, two Pd-C interactions of 2.793 (4) ^ belonging to the ligand backbone were required for best data fitting. EXAFS data analysis provides a quantitative structural description of the Pd coordination environment within the MOF, clearly demonstrating that Pd is bound to the backbone via the iminopyridine moiety. Furthermore, analysis of the X-ray absorption near edge structure (XANES) spectrum suggests that the main chemical form of Pd in the C skeleton is consistent with the iminopyridine bond and not the starting material PdCl 2 (CH 3 CN) 2 It was done.

実施例2: プレ合成的メタル化
リンカー(L0〜L2)およびIRMOF-76、77の合成および分析データ。化学物質は、とくに断りのないかぎり、供給業者から購入して入手したままの状態で使用した。無水溶媒は、EMD Chemicals DrySolv(登録商標)系列から入手した。蛍光指示薬(Whatman LK6F)を含むシリカゲル60でプレコートされたガラスプレートを用いて薄層クロマトグラフィー(TLC)を行った。UV光(254nm)およびヨウ素/シリカゲルによりプレートを観察した。シリカゲル60F(230〜400メッシュ)を用いてカラムクロマトグラフィーを行った。Bruker ARX400(400MHz)分光計またはBruker AV600(600MHz)分光計を用いて1H、13C、および19Fの溶液NMRスペクトルを記録した。1H NMRおよび13C NMRの内部標準として残留溶媒を使用した。19F NMRの外部標準としてトリフルオロ酢酸(δ= -76.5ppm)を使用した。ppm単位でδスケール上に化学シフトを列挙し、ヘルツ(Hz)単位で結合定数を記録した。多重度を表すために次の略号を使用した。s、一重線;d、二重線;t、三重線;q、四重線;b、広幅ピーク;m、多重線またはオーバーラップピーク。
Example 2: Pre-synthetic metallation Synthesis and analytical data of linkers (L0-L2) and IRMOF-76,77. Unless otherwise noted, chemical substances were purchased from suppliers and used as received. Anhydrous solvents were obtained from the EMD Chemicals DrySolv® series. Thin layer chromatography (TLC) was performed using a glass plate precoated with silica gel 60 containing a fluorescent indicator (Whatman LK6F). The plate was observed with UV light (254 nm) and iodine / silica gel. Column chromatography was performed using silica gel 60F (230-400 mesh). Solution NMR spectra of 1 H, 13 C, and 19 F were recorded using a Bruker ARX400 (400 MHz) spectrometer or a Bruker AV600 (600 MHz) spectrometer. Residual solvent was used as an internal standard for 1 H NMR and 13 C NMR. Trifluoroacetic acid (δ = -76.5 ppm) was used as an external standard for 19 F NMR. Chemical shifts were listed on the δ scale in ppm and the binding constants were recorded in hertz (Hz). The following abbreviations were used to represent multiplicity. s, singlet; d, doublet; t, triplet; q, quadruple; b, broad peak; m, multiplet or overlap peak.

4mm(外径)ジルコニアローターを備えた標準的なBrukerマジック角回転(MAS)プローブを用いてBruker DSX-300分光計により13C CP/MAS固体NMRスペクトルを収集した。MAS併用の交差分極(CP/MAS)を用いて75.47MHz(13C)で取得した。1Hおよび13C 90度パルス幅は両方とも4μsであった。CP接触時間は1.5msであった。データ取得時、ハイパワー二パルス位相変調(TPPM)1Hデカップリングを適用した。デカップリング周波数は72kHzに対応した。MASサンプル回転速度は10kHzであった。1回の走査から次の走査までのシグナル強度の明瞭な低下が観測されないことにより決定されるように、走査間のリサイクル遅延を化合物に応じて10〜30秒間で変化させた。29.46ppmに帰属されるアダマンタンのメチン炭素シグナルを二次基準として用いて校正されるゼロppmとしてのテトラメチルシランを基準にして13C化学シフトを与える。 13 C CP / MAS solid state NMR spectra were collected on a Bruker DSX-300 spectrometer using a standard Bruker Magic Angle Rotation (MAS) probe equipped with a 4 mm (outer diameter) zirconia rotor. Acquired at 75.47 MHz ( 13 C) using cross polarization (CP / MAS) combined with MAS. Both 1 H and 13 C 90 degree pulse widths were 4 μs. CP contact time was 1.5ms. High power two-pulse phase modulation (TPPM) 1 H decoupling was applied during data acquisition. The decoupling frequency corresponds to 72kHz. The MAS sample rotation speed was 10kHz. The recycle delay between scans was varied from 10 to 30 seconds depending on the compound, as determined by no apparent decrease in signal intensity from one scan to the next. A 13 C chemical shift is given relative to tetramethylsilane as zero ppm calibrated using the methine carbon signal of adamantane attributed to 29.46 ppm as the secondary standard.

FT-IRスペクトルはShimazu FT-IR分光計を用いて収集した。エレクトロスプレーイオン化質量スペクトル(ESI-MS)、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量スペクトル(MALDI-MS)、およびガスクロマトグラフィー併用の化学イオン化質量スペクトル(CI/GC-MS)は、Molecular Instrumentation Center(the University of California, Los Angeles)で取り扱った。   FT-IR spectra were collected using a Shimazu FT-IR spectrometer. Electrospray ionization mass spectra (ESI-MS), matrix-assisted laser desorption ionization mass spectra (MALDI-MS), and chemical ionization mass spectra with gas chromatography (CI / GC-MS) are available from the Molecular Instrumentation Center (the University of California, Los Angeles).

元素微量分析はThermo Flash EA1112燃焼CHNS分析計を用いて行った。IRMOF-76および77の誘導結合プラズマ(ICP)分析はIntertek QTIが行った。

Figure 2012530722
Elemental microanalysis was performed using a Thermo Flash EA1112 combustion CHNS analyzer. Intertek QTI performed inductively coupled plasma (ICP) analysis of IRMOF-76 and 77.
Figure 2012530722

S1: 報告の手順1に従って出発材料(1)を調製した。後処理プロセスにわずかな変更を加えて発表の手順1、2に従って1の還元を行った。2000mLフラスコに、1(20.5g、70mmol)、CoCl2(91mg、0.7mmol)、THF(200mL)、およびEtOH(450mL)を添加した。混合物を還流した。NaBH4(1回あたり2.65g、70mmol)を1時間おきに3回(全量8.0g)添加した。TLC分析により1の消費を確認した後、混合物を室温に冷却した。水(300mL)を添加して激しく10分間攪拌した後、Celiteを用いてガム状沈殿物を濾別した。有機溶媒を蒸発させ、生成物をジクロロメタンで3回抽出した。合わせた有機層を水および飽和食塩水で洗浄し、Na2SO4で脱水した。抽出液を濾別し、エバポレートし、ショートパッドシリカゲルクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン/アセトン=5/1)を用いて粗混合物を精製した。合わせた溶液をエバポレートして橙色固体としてジアミンを得た。 S1: Starting material (1) was prepared according to reported procedure 1 . The reduction of 1 was carried out according to the published procedure 1 and 2 with slight changes to the post-treatment process. To a 2000 mL flask was added 1 (20.5 g, 70 mmol), CoCl 2 (91 mg, 0.7 mmol), THF (200 mL), and EtOH (450 mL). The mixture was refluxed. NaBH 4 (2.65 g, 70 mmol per time) was added three times every hour (total amount 8.0 g). After confirming the consumption of 1 by TLC analysis, the mixture was cooled to room temperature. After adding water (300 mL) and stirring vigorously for 10 minutes, the gummy precipitate was filtered off using Celite. The organic solvent was evaporated and the product was extracted 3 times with dichloromethane. The combined organic layers were washed with water and saturated brine, and dried over Na 2 SO 4 . The extract was filtered off, evaporated and the crude mixture was purified using short pad silica gel chromatography (eluent: hexane / acetone = 5/1). The combined solution was evaporated to give the diamine as an orange solid.

得られたジアミンをただちに次の工程に使用した。MeOH(350mL)に溶解されたジアミンにHC(OEt)3(13.9mL、84mmol)およびスルファミン酸(340mg、3.5mmol)を添加した。混合物を一晩攪拌し、粉末沈殿物を生成した。溶媒を蒸発させ、残渣をエーテルで濯いだ。空気下で乾燥させることにより黄色粉末としてS1を得た(2工程で10.1g、収率52%)。 The resulting diamine was used immediately in the next step. To the diamine dissolved in MeOH (350 mL) was added HC (OEt) 3 (13.9 mL, 84 mmol) and sulfamic acid (340 mg, 3.5 mmol). The mixture was stirred overnight producing a powder precipitate. The solvent was evaporated and the residue was rinsed with ether. Drying under air gave S1 as a yellow powder (10.1 g over 2 steps, 52% yield).

1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ = 7.35 (s, 2H), 8.36 (s, 1 H), 13.2 (brs, 1H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ = 113.75, 126.21, 132.75, 144.05; IR (KBr, cm-1) ν = 630, 792, 912, 956, 1163, 1217, 1259, 1284, 1340, 1381, 1433, 1489, 1616, 2823, 3062; CI/GC-MS [M]+ C7H4Br2N2 + m/z = 276; 元素分析: C7H4Br2N2 計算値 C, 30.47; H, 1.46; N, 10.15%, 観測値: C, 30.21; H, 1.64; N, 10.94%。

Figure 2012530722
1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 7.35 (s, 2H), 8.36 (s, 1 H), 13.2 (brs, 1H); 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 113.75, 126.21, 132.75, 144.05; IR (KBr, cm -1 ) ν = 630, 792, 912, 956, 1163, 1217, 1259, 1284, 1340, 1381, 1433, 1489, 1616, 2823, 3062; CI / GC-MS [M] + C 7 H 4 Br 2 N 2 + m / z = 276; Elemental analysis: C 7 H 4 Br 2 N 2 calculated C, 30.47; H, 1.46; N, 10.15%, Observed: C, 30.21; H, 1.64; N, 10.94%.
Figure 2012530722

2: 1000mLフラスコに、S1(19.7g、71.4mmol)、K2CO3(29.6g、214mmol)、およびEtOH(500mL)を添加した。混合物を還流状態で加熱した。熱混合物にMeI(8.8mL、142.8mmol)を滴下し、混合物を還流状態に1時間保持した。TLC分析によりS2の消費を確認した後、混合物を室温に冷却した。水(200mL)を添加してEtOHを蒸発させた後、粉末状沈殿物を捕集し、水およびヘキサン/Et2O(1/1)で洗浄し、乾燥させて褐色粉末として2を得た(21.0g、収率100%)。 2: To a 1000 mL flask was added S1 (19.7 g, 71.4 mmol), K 2 CO 3 (29.6 g, 214 mmol), and EtOH (500 mL). The mixture was heated at reflux. MeI (8.8 mL, 142.8 mmol) was added dropwise to the hot mixture and the mixture was held at reflux for 1 hour. After confirming the consumption of S2 by TLC analysis, the mixture was cooled to room temperature. After adding water (200 mL) to evaporate EtOH, a powdery precipitate was collected, washed with water and hexane / Et 2 O (1/1) and dried to give 2 as a brown powder (21.0 g, 100% yield).

1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ = 4.05 (s, 3H), 7.34 (s, 2H), 8.32 (s, 1H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ = 34.51, 102.75, 112.82, 126.14, 128.05, 132.44, 143.80, 147.96; IR (KBr, cm-1) ν = 524, 623, 719, 781, 918, 1058, 1105, 1186, 1219, 1273, 1301, 1332, 1390, 1465, 1500, 1604, 1816, 2940, 3086; CI/GC-MS [M]+ C8H6Br2N2 + m/z = 290; 元素分析: C8H6Br2N2 計算値 C, 33.14; H, 2.09; N, 9.66%, 観測値 C, 31.92; H, 2.13; N, 9.50%。

Figure 2012530722
1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 4.05 (s, 3H), 7.34 (s, 2H), 8.32 (s, 1H); 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 34.51, 102.75, 112.82, 126.14, 128.05, 132.44, 143.80, 147.96; IR (KBr, cm -1 ) ν = 524, 623, 719, 781, 918, 1058, 1105, 1186, 1219, 1273, 1301, 1332 , 1390, 1465, 1500, 1604, 1816, 2940, 3086; CI / GC-MS [M] + C 8 H 6 Br 2 N 2 + m / z = 290; Elemental analysis: C 8 H 6 Br 2 N 2 Calculated C, 33.14; H, 2.09; N, 9.66%, observed C, 31.92; H, 2.13; N, 9.50%.
Figure 2012530722

S2: 1000mLフラスコに、4-メトキシフェニルボロン酸(20.5g、113mmol)、ピナコール(14.0g、118mmol)、およびTHF(500mL)を添加した。混合物を加熱して還流し、2時間撹拌し、次に室温に冷却した。溶液をショートパッド塩基性酸化アルミニウムで濾過し、溶媒を蒸発させて白色粉末としてS2を得た(26.0g、収率85%)。   S2: To a 1000 mL flask was added 4-methoxyphenylboronic acid (20.5 g, 113 mmol), pinacol (14.0 g, 118 mmol), and THF (500 mL). The mixture was heated to reflux and stirred for 2 hours, then cooled to room temperature. The solution was filtered through short pad basic aluminum oxide and the solvent was evaporated to give S2 as a white powder (26.0 g, 85% yield).

1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 1.34 (s, 12H), 3.83 (s, 3H), 7.86 (d, J = 6.7 Hz, 2H), 8.01 (d, J = 6.7 Hz, 2H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 24.88, 52.13, 84.16, 128.59, 132.32, 134.66, 167.12; IR (KBr, cm-1) ν = 486, 520, 576, 651, 709, 771, 806, 856, 1018, 1109, 1140, 1278, 1373, 1508, 1562, 1614, 1724 (s), 1950, 2985(s); CI/GC-MS [M]+ C14H19BO4 + m/z = 262; 元素分析: C14H19BO4 計算値 C, 64.15; H, 7.31%, 観測値 C, 64.81; H, 7.30%。

Figure 2012530722
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 1.34 (s, 12H), 3.83 (s, 3H), 7.86 (d, J = 6.7 Hz, 2H), 8.01 (d, J = 6.7 Hz, 2H) 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ = 24.88, 52.13, 84.16, 128.59, 132.32, 134.66, 167.12; IR (KBr, cm -1 ) ν = 486, 520, 576, 651, 709, 771, 806, 856, 1018, 1109, 1140, 1278, 1373, 1508, 1562, 1614, 1724 (s), 1950, 2985 (s); CI / GC-MS [M] + C 14 H 19 BO 4 + m / Elemental analysis: C 14 H 19 BO 4 calculated C, 64.15; H, 7.31%, observed C, 64.81; H, 7.30%.
Figure 2012530722

3: 発表の手順3に従ってエステル交換を行った。500mLの無水ジエチルエーテル中のS2(13.2g、50mmol)の撹拌溶液に、窒素雰囲気下で30分間かけてt-BuOK(28.0g、250mmol)を少しずつ添加した。撹拌を2時間継続した。懸濁液を水(1000mL)中に注いだ。有機層を分離した後、化合物を酢酸エチルで3回抽出した。合わせた有機層をNa2SO4で脱水し、濾別し、エバポレートして白色粉末として3を得た(12.2g、収率80%)。さらなる精製を行うことなく3を次の工程に使用した。 3: Transesterification was performed according to the procedure 3 of the presentation. To a stirred solution of S2 (13.2 g, 50 mmol) in 500 mL anhydrous diethyl ether, t-BuOK (28.0 g, 250 mmol) was added in portions over 30 minutes under a nitrogen atmosphere. Stirring was continued for 2 hours. The suspension was poured into water (1000 mL). After separating the organic layer, the compound was extracted three times with ethyl acetate. The combined organic layers were dried over Na 2 SO 4 , filtered off and evaporated to give 3 as a white powder (12.2 g, 80% yield). 3 was used in the next step without further purification.

1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 1.35 (s, 12H), 1.63 (s, 9H), 7.85 (d, J = 6.7 Hz, 2H), 7.96 (d, J = 6.7 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 24.87, 28.19, 81.08, 84.09, 128.42, 134.25, 134.52, 165.80; IR (KBr, cm-1) ν = 522, 578, 651, 709, 777, 815, 854, 960, 1016, 1116, 1141, 1170, 1296, 1359, 1508, 1560, 1612, 1705 (s), 1957, 1981 (s); CI/GC-MS [M-CH2=C(CH3)2)]+ C13H18BO4 + m/z = 249. 元素分析: C17H25BO4 計算値 C, 67.12; H, 8.28%, 観測値 C, 67.60; H, 8.23%。

Figure 2012530722
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 1.35 (s, 12H), 1.63 (s, 9H), 7.85 (d, J = 6.7 Hz, 2H), 7.96 (d, J = 6.7 Hz, 2H) ; 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ = 24.87, 28.19, 81.08, 84.09, 128.42, 134.25, 134.52, 165.80; IR (KBr, cm -1 ) ν = 522, 578, 651, 709, 777, 815, 854, 960, 1016, 1116, 1141, 1170, 1296, 1359, 1508, 1560, 1612, 1705 (s), 1957, 1981 (s); CI / GC-MS (M-CH 2 = C (CH 3 ) 2 )] + C 13 H 18 BO 4 + m / z = 249. Elemental analysis: C 17 H 25 BO 4 calculated C, 67.12; H, 8.28%, observed C, 67.60; H, 8.23%.
Figure 2012530722

4: 50mLの1,4-ジオキサンおよび12mLの水中の2(1.93g、6.67mmol)、3(4.67g、15.35mmol)、Pd(PPh3)4(385mg、0.33mmol)、およびK2CO3(2.76g、20mmol)の撹拌溶液を窒素雰囲気下で100℃に加熱した。撹拌を一晩継続し、次に混合物を室温に冷却した。水を添加し、有機化合物を酢酸エチルで3回抽出した。合わせた有機層を飽和食塩水で洗浄し、Na2SO4で脱水した。抽出液をショートパッド塩基性酸化アルミニウムに通して濾過し、エバポレートした。得られた残渣をヘキサン/Et2O(2/1)で濯いで褐色粉末として4を得た(2.0g、収率62%)。 4: 2 (1.93 g, 6.67 mmol), 3 (4.67 g, 15.35 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (385 mg, 0.33 mmol), and K 2 CO 3 in 50 mL 1,4-dioxane and 12 mL water A stirred solution of (2.76 g, 20 mmol) was heated to 100 ° C. under a nitrogen atmosphere. Stirring was continued overnight and then the mixture was cooled to room temperature. Water was added and the organic compound was extracted 3 times with ethyl acetate. The combined organic layers were washed with saturated brine and dried over Na 2 SO 4 . The extract was filtered through short pad basic aluminum oxide and evaporated. The resulting residue was rinsed with hexane / Et 2 O (2/1) to give 4 as a brown powder (2.0 g, 62% yield).

1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 1.62 (s, 9H), 1.64 (s, 9H), 3.42 (s, 3H), 7.23 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.49 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.52 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 7.87 (s, 1H), 8.05-8.16 (m, 6H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 28.26, 34.50, 80.79, 81.38, 121.52, 125.04, 125.99, 129.10, 129.59, 129.80, 130.79, 131.51, 131.68, 132.38, 142.32, 142.40, 145.54, 165.45, 165.87; IR (KBr, cm-1) ν = 509, 592, 630, 661, 704, 731, 769, 825, 848, 867, 1018, 1118, 1168, 1294, 1369, 1471, 1500, 1608, 1708 (s), 2978 (s); CI/GC-MS [M-CH2=C(CH3)2]+ C26H25N2O4 + m/z = 429.; 元素分析: C30H32N2O4 計算値 C, 74.36; H, 6.66; N, 5.78%, 観測値: C, 73.05; H, 6.50; N, 6.06%。

Figure 2012530722
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 1.62 (s, 9H), 1.64 (s, 9H), 3.42 (s, 3H), 7.23 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.49 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.52 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 7.87 (s, 1H), 8.05-8.16 (m, 6H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ = 28.26 , 34.50, 80.79, 81.38, 121.52, 125.04, 125.99, 129.10, 129.59, 129.80, 130.79, 131.51, 131.68, 132.38, 142.32, 142.40, 145.54, 165.45, 165.87; IR (KBr, cm -1 ) ν = 509, 592 , 630, 661, 704, 731, 769, 825, 848, 867, 1018, 1118, 1168, 1294, 1369, 1471, 1500, 1608, 1708 (s), 2978 (s); CI / GC-MS (M -CH 2 = C (CH 3 ) 2 ] + C 26 H 25 N 2 O 4 + m / z = 429 .; Elemental analysis: C 30 H 32 N 2 O 4 calculated C, 74.36; H, 6.66; N , 5.78%, observed: C, 73.05; H, 6.50; N, 6.06%.
Figure 2012530722

5: 12mLのアセトニトリル中の4(570mg、1.17mmol)およびMeI(0.73mL、11.7mmol)の溶液を加熱して還流し、一晩攪拌した。混合物を室温に冷却した後、揮発性物質を蒸発させた。得られた残渣をヘキサン/酢酸エチル(2/1)で濯ぎ、褐色粉末として5を得た(689mg、収率94%)。   5: A solution of 4 (570 mg, 1.17 mmol) and MeI (0.73 mL, 11.7 mmol) in 12 mL acetonitrile was heated to reflux and stirred overnight. After the mixture was cooled to room temperature, the volatiles were evaporated. The resulting residue was rinsed with hexane / ethyl acetate (2/1) to give 5 as a brown powder (689 mg, 94% yield).

1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 1.61 (s, 18H), 3.87 (s, 6H), 7.41 (s, 2H), 7.53 (d, J = 6.6 Hz, 4H), 8.10 (d, J = 6.6 Hz, 4H), 10.64 (s, 1H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 28.17, 37.56, 81.79, 128.44, 128.88, 129.59, 129.77, 129.88, 132.87, 139.20. 145.38, 164.91; IR (KBr, cm-1) ν = 621, 709, 773, 846, 1012, 1118, 1165, 1296, 1369, 1456, 1608, 1710 (s), 2976, 3435 (br); ESI-TOF-MS [M-I]+ C31H35N2O4 + m/z = 499. 元素分析: C31H35IN2O4 計算値 C, 59.43; H, 5.63; N, 4.47%, 観測値: C, 56.83; H, 5.70; N, 4.72%。

Figure 2012530722
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 1.61 (s, 18H), 3.87 (s, 6H), 7.41 (s, 2H), 7.53 (d, J = 6.6 Hz, 4H), 8.10 (d, J = 6.6 Hz, 4H), 10.64 (s, 1H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ = 28.17, 37.56, 81.79, 128.44, 128.88, 129.59, 129.77, 129.88, 132.87, 139.20. 145.38, 164.91; IR (KBr, cm -1 ) ν = 621, 709, 773, 846, 1012, 1118, 1165, 1296, 1369, 1456, 1608, 1710 (s), 2976, 3435 (br); ESI-TOF- MS [MI] + C 31 H 35 N 2 O 4 + m / z = 499. Elemental analysis: C 31 H 35 IN 2 O 4 calculated C, 59.43; H, 5.63; N, 4.47%, observed value: C 56.83; H, 5.70; N, 4.72%.
Figure 2012530722

L0: ジクロロメタン(35mL)中の5(2.1g、3.35mmol)の溶液にHBF4・OEt2(2.26mL、16.5mmol)を添加した。混合物を室温で2時間攪拌した。ジエチルエーテルで希釈した後、沈殿物を濾過し、ジクロロメタンおよびジエチルエーテルで十分に洗浄した。トルエンを粉末に添加し、エバポレートした。これを2回繰り返して残留水を共沸混合物として除去する。50℃減圧下で乾燥後、灰色粉末としてL0を得た(1.7g、収率100%)。 L0: To a solution of 5 (2.1 g, 3.35 mmol) in dichloromethane (35 mL) was added HBF 4 .OEt 2 (2.26 mL, 16.5 mmol). The mixture was stirred at room temperature for 2 hours. After dilution with diethyl ether, the precipitate was filtered and washed thoroughly with dichloromethane and diethyl ether. Toluene was added to the powder and evaporated. This is repeated twice to remove residual water as an azeotrope. After drying under reduced pressure at 50 ° C., L0 was obtained as a gray powder (1.7 g, yield 100%).

1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ = 3.50 (s, 6 H), 7.54 (s, 2H), 7.72 (d, J = 9.2Hz, 4H), 8.03 (d, J = 9.2 Hz, 4H), 9.63 (s, 1H), 13.2 (brs, 2H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ = 37.94, 128.58, 128.72, 129.72, 130.07, 130.70, 131.10, 140.12, 145.82, 163.18; 19F NMR (376.5 MHz, DMSO-d6): δ = -148.9 (s, BF4 -); MALDI- MS: [M-BF4]+ C23H19N2O4 + m/z = 387。

Figure 2012530722
1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 3.50 (s, 6 H), 7.54 (s, 2H), 7.72 (d, J = 9.2Hz, 4H), 8.03 (d, J = 9.2 Hz , 4H), 9.63 (s, 1H), 13.2 (brs, 2H); 13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 37.94, 128.58, 128.72, 129.72, 130.07, 130.70, 131.10, 140.12, 145.82 , 163.18; 19 F NMR (376.5 MHz, DMSO-d 6): δ = -148.9 (s, BF 4 -); MALDI- MS: [M-BF 4] + C 23 H 19 N 2 O 4 + m / z = 387.
Figure 2012530722

S3: 30mLのピリジン中の5(1.87g、3mmol)、Pd(CH3CN)2Cl2(900mg、3.3mmol)、NaI(750mg、6mmol)、およびK2CO3(2.07g、15mmol)の溶液を加熱して還流し、一晩攪拌した。混合物を室温に冷却した後、すべての揮発性物質を蒸発させた。得られた残渣をクロロホルム(200mL)および水(100mL)に溶解させた。分離された有機層を5% CuSO4 aq.(30mL、2回)および飽和食塩水(30mL)で洗浄し、次にNa2SO4で脱水した。抽出液をショートパッドシリカゲルで濾過し、ヘキサン/アセトン(2/1)で十分に洗浄した。合わせた有機溶液をエバポレートして橙色粉末としてS3を得た(2.5g、収率88%)。 S3: 5 (1.87 g, 3 mmol), Pd (CH 3 CN) 2 Cl 2 (900 mg, 3.3 mmol), NaI (750 mg, 6 mmol), and K 2 CO 3 (2.07 g, 15 mmol) in 30 mL pyridine The solution was heated to reflux and stirred overnight. After the mixture was cooled to room temperature, all volatiles were evaporated. The resulting residue was dissolved in chloroform (200 mL) and water (100 mL). The separated organic layer was washed with 5% CuSO 4 aq. (30 mL, twice) and saturated brine (30 mL), and then dried over Na 2 SO 4 . The extract was filtered through short pad silica gel and washed thoroughly with hexane / acetone (2/1). The combined organic solution was evaporated to give S3 as an orange powder (2.5 g, 88% yield).

1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 1.64 (s, 18 H), 3.79 (s, 6 H), 7.09 (s, 2H), 7.25-7.34 (m, 2H), 7.51 (d, J = 8.2 Hz, 4H), 7.70-7.77 (m, 1H), 8.11 (d, J = 8.2 Hz, 4H), 8.97-9.01 (m, 2H) 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 28.24, 40.04, 81.53, 124.60, 125.01, 125.80, 129.27, 129.93, 132.06, 132.87, 141.45, 153.85 (NHC 炭素), 165.29; IR (KBr, cm-1) ν = 675, 692, 769, 848, 1012, 1116, 1165, 1294, 1388, 1446, 1604, 1710 (s), 2974, 3445; 元素分析: C36H39I2N3O4Pd 計算値 C, 46.10; H, 4.19; N, 4.48%, 観測値: C, 43.64; H, 4.02; N, 4.79%。

Figure 2012530722
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 1.64 (s, 18 H), 3.79 (s, 6 H), 7.09 (s, 2H), 7.25-7.34 (m, 2H), 7.51 (d, J = 8.2 Hz, 4H), 7.70-7.77 (m, 1H), 8.11 (d, J = 8.2 Hz, 4H), 8.97-9.01 (m, 2H) 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ = 28.24 , 40.04, 81.53, 124.60, 125.01, 125.80, 129.27, 129.93, 132.06, 132.87, 141.45, 153.85 (NHC carbon), 165.29; IR (KBr, cm -1 ) ν = 675, 692, 769, 848, 1012, 1116 , 1165, 1294, 1388, 1446, 1604, 1710 (s), 2974, 3445; elemental analysis: C 36 H 39 I 2 N 3 O 4 Pd calculated C, 46.10; H, 4.19; N, 4.48%, observation Values: C, 43.64; H, 4.02; N, 4.79%.
Figure 2012530722

L1: ジクロロメタン(15mL)中のS3(2.5g、2.64mmol)の溶液にMe3SiOTf(1.67mL、9.24mmol)を添加した。混合物を室温で2時間攪拌した。水を添加した後、褐色沈殿物を濾過し、水およびジクロロメタンで十分に洗浄した。CHCl3/MeOH(1/1、25mL)中の褐色粉末(S4)にピリジン(1mL、13.2mmol)を添加した。混合物を室温で30分間攪拌した。揮発性物質を蒸発させ、残渣をジクロロメタン中に懸濁させた。懸濁液に5% CuSO4 aq.を添加した。混合物を10分間攪拌し、橙色粉末を濾過し、水で洗浄した。トルエンを橙色粉末に添加してエバポレートした。これを2回繰り返して残留水を共沸混合物として除去する。減圧下で乾燥後、橙色粉末としてL1を得た(1.62g、収率74%)。 L1: Me 3 SiOTf (1.67 mL, 9.24 mmol) was added to a solution of S3 (2.5 g, 2.64 mmol) in dichloromethane (15 mL). The mixture was stirred at room temperature for 2 hours. After adding water, the brown precipitate was filtered and washed thoroughly with water and dichloromethane. To the brown powder (S4) in CHCl 3 / MeOH (1/1, 25 mL) was added pyridine (1 mL, 13.2 mmol). The mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Volatiles were evaporated and the residue was suspended in dichloromethane. 5% CuSO 4 aq. Was added to the suspension. The mixture was stirred for 10 minutes and the orange powder was filtered and washed with water. Toluene was added to the orange powder and evaporated. This is repeated twice to remove residual water as an azeotrope. After drying under reduced pressure, L1 was obtained as an orange powder (1.62 g, yield 74%).

1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): = 3.68 (s, 6 H), 7.21 (s, 2 H), 7.48-7.52 (m, 2H), 7.63 (d, J = 7.6 Hz, 4H), 7.87-7.93 (m, 1H), 8.03 (d, J = 7.6 Hz, 4H), 8.83-8.86 (m, 2H), 13.1 (brs, 2H) ; 13C NMR (150 MHz, 80℃, DMSO-d6): δ = 125.54, 125.72, 126.05, 130.00, 130.61, 132.67, 138.50, 141.55, 153.13 (NHC 炭素), 166.57, 窒素上に置換されたメチル炭素のピーク(約40ppm)はDMSOの残留ピークと重なった; 13C CP/MAS固体NMR (75 M Hz): δ = 42.15, 125.00, 129.27, 142.18, 153.28 (NHC 炭素), 172.74; IR (KBr, cm-1) ν = 549, 594, 673, 692, 769, 825, 862, 920, 1012, 1078, 1109, 1176, 1290, 1386, 1444, 1606, 1685(s), 2546, 2663, 3448; ESI-TOF-MS (アニオンモード) [M-ピリジン-H]- C23H17I2N2O4Pd- m/z = 744 また同位体パターンはシミュレートされたものによく一致した; 元素分析: C28H23I2N3O4Pd 計算値 C, 40.73; H, 2.81; N, 5.09%, 観測値: C, 40.22; H, 2.91; N, 5.20%。

Figure 2012530722
1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): = 3.68 (s, 6 H), 7.21 (s, 2 H), 7.48-7.52 (m, 2H), 7.63 (d, J = 7.6 Hz, 4H) , 7.87-7.93 (m, 1H), 8.03 (d, J = 7.6 Hz, 4H), 8.83-8.86 (m, 2H), 13.1 (brs, 2H); 13 C NMR (150 MHz, 80 ° C, DMSO- d 6 ): δ = 125.54, 125.72, 126.05, 130.00, 130.61, 132.67, 138.50, 141.55, 153.13 (NHC carbon), 166.57, the peak of methyl carbon substituted on nitrogen (about 40 ppm) is the DMSO residual peak. 13 C CP / MAS solid-state NMR (75 MHz): δ = 42.15, 125.00, 129.27, 142.18, 153.28 (NHC carbon), 172.74; IR (KBr, cm -1 ) ν = 549, 594, 673, 692, 769, 825, 862, 920, 1012, 1078, 1109, 1176, 1290, 1386, 1444, 1606, 1685 (s), 2546, 2663, 3448; ESI-TOF-MS (anionic mode) [M-pyridine -H] - C 23 H 17 I 2 N 2 O 4 Pd - m / z = 744 the isotopic pattern agreed well to that simulated; elemental analysis: C 28 H 23 I 2 N 3 O 4 Pd Calculated C, 40.73; H, 2.81; N, 5.09%, observed: C, 40.22; H, 2.91; N, 5.20%.
Figure 2012530722

L2: 5mLのクロロホルム中のL1(約80mg)の懸濁液にキノリン(0.2mL)を添加した。混合物を室温で1時間攪拌した。揮発性物質を蒸発させ、残渣をクロロホルム中に懸濁させ、濾別して橙色粉末としてL2を捕集し、これを分解試験用の基準化合物として使用した。

Figure 2012530722
L2: Quinoline (0.2 mL) was added to a suspension of L1 (about 80 mg) in 5 mL of chloroform. The mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Volatiles were evaporated and the residue was suspended in chloroform and filtered to collect L2 as an orange powder that was used as a reference compound for degradation testing.
Figure 2012530722

IRMOF-76: L0(47mg、0.1mmol)、Zn(BF4)2水和物(72mg、0.3mmol)、KPF6(186mg、1mmol)の固体混合物を蓋付きバイアル内でN,N-ジメチルホルムアミド(DMF、15mL)に溶解させた。反応系を100℃に24〜48時間加熱してバイアル壁上に塊状結晶を生成させた。次に、バイアルをオーブンから取り出して室温に自然冷却させた。蓋を開けて混合物から母液を除去した後、無色結晶を捕集し、DMF(3×4mL)で濯いだ。この材料の粉末および単結晶のX線回折をただちに測定した。クロロホルムと溶媒交換した後に減圧下で乾燥させたサンプルをCP/MAS NMRおよびIRの測定に使用した。 IRMOF-76: L0 (47mg, 0.1mmol), Zn (BF 4) 2 hydrate (72mg, 0.3mmol), KPF 6 (186mg, 1mmol) N solid mixture in a capped vial, N- dimethylformamide (DMF, 15 mL). The reaction was heated to 100 ° C. for 24-48 hours to produce bulk crystals on the vial wall. The vial was then removed from the oven and allowed to cool to room temperature. After opening the lid and removing the mother liquor from the mixture, colorless crystals were collected and rinsed with DMF (3 × 4 mL). X-ray diffraction of the powder and single crystal of this material was measured immediately. Samples dried under reduced pressure after solvent exchange with chloroform were used for CP / MAS NMR and IR measurements.

IRMOF-76の分析データ: DCl/DMSO-d6(1/20)中で分解させたIRMOF-76の19F NMR。BF4 -(-149.2 ppm, s)およびPF6 -(-71.1 ppm, d, JPF = 707 Hz)の存在が確認された。 Analytical data for IRMOF-76: 19 F NMR of IRMOF-76 resolved in DCl / DMSO-d 6 (1/20). The presence of BF 4 - ( - 149.2 ppm, s) and PF 6 - ( - 71.1 ppm, d, JPF = 707 Hz) was confirmed.

IR (KBr, cm -1 ) ν = 557, 715, 783, 843, 1012, 1406, 1544, 1608 (s), 3421
13 C CP/MAS固体 NMR (75 MHz) 36.10 (メチル), 129.06*, 138.69*, 143.60 (ベンゾイミダゾールのC2), 174.11 (CO2Zn)。* 芳香族領域の広幅重なりピーク。
IR (KBr, cm -1 ) ν = 557, 715, 783, 843, 1012, 1406, 1544, 1608 (s), 3421
13 C CP / MAS solid NMR (75 MHz) 36.10 (methyl), 129.06 *, 138.69 *, 143.60 (C2 of benzimidazole), 174.11 (CO 2 Zn) . * Wide overlapping peaks in the aromatic region.

ICP分析。測定元素比:C69H54.5B0.53P1.89F10.9N6.1Zn4.3。推定式:Zn4O(C23H17N2O5)3(BF4)0.5(PF6)1.6(OH)0.9 = C69H51.9B0.5P1.6F11.6N6O17.9Zn4
カリウム(K)もヨウ素(I)も、痕跡量を超えて検出されることはなかった。
ICP analysis. Measurement element ratio: C 69 H 54.5 B 0.53 P 1.89 F 10.9 N 6.1 Zn 4.3 . Estimation formula: Zn 4 O (C 23 H 17 N 2 O 5 ) 3 (BF 4 ) 0.5 (PF 6 ) 1.6 (OH) 0.9 = C 69 H 51.9 B 0.5 P 1.6 F 11.6 N 6 O 17.9 Zn 4
Neither potassium (K) nor iodine (I) was detected in excess of trace amounts.

IRMOF-76からのNHCのポスト合成的形成を以下のように調べたが、うまく行かなかった。   The post-synthetic formation of NHC from IRMOF-76 was investigated as follows and was not successful.

・ Bronsted塩基(カリウム/ナトリウム/リチウムのtert-ブトキシド、DBU、Et3N)による処理
・ Ag2OまたはAg2CO3による処理
・ 熱α脱離用のCN/CCl3/アルコキシド付加物の生成

Figure 2012530722
• Treatment with Bronsted base (potassium / sodium / lithium tert-butoxide, DBU, Et 3 N) • Treatment with Ag 2 O or Ag 2 CO 3 • Formation of CN / CCl 3 / alkoxide adducts for thermal α elimination
Figure 2012530722

IRMOF-77: L1(16.6mg、0.02mmol)とZn(NO3)2・6H2O(18mg、0.06mmol)との固体混合物を蓋付きバイアル内でN,N-ジエチルホルムアミド(DEF、1.5mL)およびピリジン(0.02mL)に溶解させた。反応系を100℃に24〜36時間加熱してバイアル底面上に塊状結晶を生成させた。次に、バイアルをオーブンから取り出して室温に自然冷却させた。蓋を開けて混合物から母液を除去した後、薄橙色結晶を捕集し、DEF(3×4mL)で濯いだ。この材料の粉末および単結晶(Powder and single)のX線回折をただちに測定した。 IRMOF-77: A solid mixture of L1 (16.6 mg, 0.02 mmol) and Zn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O (18 mg, 0.06 mmol) in a capped vial with N, N-diethylformamide (DEF, 1.5 mL) ) And pyridine (0.02 mL). The reaction system was heated to 100 ° C. for 24-36 hours to form bulk crystals on the bottom of the vial. The vial was then removed from the oven and allowed to cool to room temperature. After opening the lid and removing the mother liquor from the mixture, light orange crystals were collected and rinsed with DEF (3 × 4 mL). X-ray diffraction of the powder and single crystal of this material was measured immediately.

いずれの不純物も結晶密度の差を利用して分離した。母液をデカントした後、DMFおよびCHBr3(1:2の比)を結晶に添加した。浮遊する橙色結晶を捕集して使用した。 All impurities were separated using the difference in crystal density. After decanting the mother liquor, DMF and CHBr 3 (1: 2 ratio) were added to the crystals. Floating orange crystals were collected and used.

IRMOF-77の活性化: Tousimis Samdri PVT-3D臨界点乾燥機を用いてIRMOF-77を活性化した。乾燥前、溶媒和したMOFサンプルを無水アセトン中に浸漬し、浸漬溶液を3日間交換し、その間、3回にわたり活性化溶媒をデカントして新たに補充した。アセトン交換されたサンプルをチャンバー内に入れ、2.5時間かけてアセトンを液体CO2と完全に交換した。この間、30分ごとに液体CO2を新しくした。最終の交換の後、チャンバーを約40℃に加熱した。これによりチャンバーの圧力は約1300psi(CO2の臨界点超)になった。チャンバーを超臨界条件下に2.5時間保持してから1〜2時間かけてCO2をチャンバーから徐々にベントした。乾燥サンプルを石英製吸着管に入れて多孔度を試験した。固体CP/MAS NMR、IR、および元素分析をも記録した。 Activation of IRMOF-77: IRMOF-77 was activated using a Tousimis Samdri PVT-3D critical point dryer. Before drying, the solvated MOF sample was immersed in anhydrous acetone and the immersion solution was changed for 3 days, during which time the activated solvent was decanted and replenished anew. The acetone exchanged sample was placed in the chamber and acetone was completely exchanged with liquid CO 2 over 2.5 hours. During this time, liquid CO 2 was renewed every 30 minutes. After the final exchange, the chamber was heated to about 40 ° C. This brought the chamber pressure to about 1300 psi (above the critical point of CO 2 ). After maintaining the chamber under supercritical conditions for 2.5 hours, CO 2 was gradually vented from the chamber over 1 to 2 hours. The dried sample was placed in a quartz adsorption tube and tested for porosity. Solid state CP / MAS NMR, IR, and elemental analysis were also recorded.

IRMOF-77の分析データ:
元素分析
Zn4O(C28H21I2N3O4Pd)3(H2O)4
計算値: C, 35.77; H, 2.54; I, 26.99; N, 4.47; Pd, 11.32; Zn, 9.28
観測値: C, 35.04; H, 2.62; I, 26.92; N, 4.71; Pd, 9.67; Zn, 9.32
IR (KBr, cm -1 )
ν = 597, 673, 694, 719, 756, 783, 846, 1012, 1070, 1176, 12215, 1386 (s), 1446, 1541, 1604 (s), 3396
13 C CP/MAS固体NMR (75 MHz)
IRMOF-77: 40.36(メチル), 125.97*, 130.47*, 140.86 (ピリジン), 154.10 (NHC 炭素), 175.37 (CO2Zn)
リンクL1: 42.15(メチル), 125.03*, 129.31*, 142.20 (ピリジン), 153.29 (NHC 炭素), 173.00 (CO2H)
* 芳香族領域の広幅重なりピーク。
Analysis data of IRMOF-77:
Elemental analysis
Zn 4 O (C 28 H 21 I 2 N 3 O 4 Pd) 3 (H 2 O) 4
Calculated values: C, 35.77; H, 2.54; I, 26.99; N, 4.47; Pd, 11.32; Zn, 9.28
Observations: C, 35.04; H, 2.62; I, 26.92; N, 4.71; Pd, 9.67; Zn, 9.32
IR (KBr, cm -1 )
ν = 597, 673, 694, 719, 756, 783, 846, 1012, 1070, 1176, 12215, 1386 (s), 1446, 1541, 1604 (s), 3396
13 C CP / MAS solid state NMR (75 MHz)
IRMOF-77: 40.36 (methyl), 125.97 * , 130.47 * , 140.86 (pyridine), 154.10 (NHC carbon), 175.37 (CO 2 Zn)
Link L1: 42.15 (methyl), 125.03 * , 129.31 * , 142.20 (pyridine), 153.29 (NHC carbon), 173.00 (CO 2 H)
* Wide overlapping peaks in the aromatic region.

IRMOF-77のポスト合成的配位子交換: IRMOF-77の結晶を20mLバイアル(蓋付き)内で4% v/vキノリン/DMF溶液中に浸漬して1日間放置した。キノリン溶液をデカントし、結晶をDMF(3×4L)で濯ぎ、その後ただちにPXRDパターンを測定した。クロロホルムと1日間交換した後、溶媒を室温で一晩減圧除去した。乾燥化合物を用いて固体CP/MAS NMRスペクトルを記録した。   Post-synthetic ligand exchange of IRMOF-77: IRMOF-77 crystals were immersed in 4% v / v quinoline / DMF solution in a 20 mL vial (with lid) and left for 1 day. The quinoline solution was decanted and the crystals were rinsed with DMF (3 × 4 L), after which the PXRD pattern was measured immediately. After exchanging with chloroform for 1 day, the solvent was removed under reduced pressure at room temperature overnight. Solid CP / MAS NMR spectra were recorded using the dry compound.

キノリン交換型IRMOF-77の13C CP/MAS固体NMR(75MHz):
MOF: 39.63 (メチル), 128.81*, 140.19*, 146.19 (キノリン), 152.86 (NHC 炭素), 174.38 (CO2Zn)
リンクL2: 40.14および43.43 (非等価メチル), 128.16*, 143.14*, 146.32 (キノリン), 153.59 (NHC 炭素), 173.42 (CO2H)
* 芳香族領域の広幅重なりピーク。
13 C CP / MAS solid state NMR (75 MHz) of quinoline exchange type IRMOF-77:
MOF: 39.63 (methyl), 128.81 * , 140.19 * , 146.19 (quinoline), 152.86 (NHC carbon), 174.38 (CO 2 Zn)
Link L2: 40.14 and 43.43 (non-equivalent methyl), 128.16 * , 143.14 * , 146.32 (quinoline), 153.59 (NHC carbon), 173.42 (CO 2 H)
* Wide overlapping peaks in the aromatic region.

IRMOF-76およびIRMOF-77の単結晶X線回折データ収集、構造解析、および精密化手順。各試料の初期走査を行って予備単位胞パラメーターを取得し、結晶のモザイク性(フレーム間のスポット幅)を評価してデータ収集に必要なフレーム幅を選択した。いずれの場合も、0.5°のフレーム幅が適切であると判断された。また、2つの異なる検出器(2θ)設定値(2θ=28°、60°)でφ走査とω走査とをオーバーラップして行うBruker APEX2ソフトウェア一式を用いて全半球のデータを収集した。データ収集後、Ewald球のすべての領域から反射をサンプリングしてデータ統合に対して単位胞パラメーターを再決定しかつCELL_NOWを用いて回転双晶形成の検査を行った。収集したフレームを徹底的に精査した後、データセットの分解能を判定した。ナローフレームアルゴリズムおよび平均強度分割下限0.400を用いてBruker APEX2 V 2.1ソフトウェアによりデータを統合した。続いて、プログラムSADABSにより吸収データを補正した。空間群の決定および欠面双晶形成の検査をXPREPにより行った。   Single crystal X-ray diffraction data collection, structural analysis, and refinement procedures for IRMOF-76 and IRMOF-77. An initial scan of each sample was performed to obtain preliminary unit cell parameters and the crystal mosaicity (spot width between frames) was evaluated to select the frame width required for data collection. In either case, a frame width of 0.5 ° was judged appropriate. In addition, data for the entire hemisphere was collected using Bruker APEX2 software suite that overlaps φ scan and ω scan with two different detector (2θ) set values (2θ = 28 °, 60 °). After data collection, reflections from all regions of the Ewald sphere were sampled to re-determine unit cell parameters for data integration and to examine rotational twinning using CELL_NOW. After thorough examination of the collected frames, the resolution of the data set was determined. Data were integrated with Bruker APEX2 V 2.1 software using a narrow frame algorithm and an average intensity split lower limit of 0.400. Subsequently, the absorption data was corrected by the program SADABS. The determination of space group and the inspection of facet twin formation were performed by XPREP.

すべての構造を直接法により解析し、SHELXTL 97ソフトウェア一式を用いて精密化した。前の段階のモデルの最小二乗精密化に続く差Fマップの試験を繰り返すことにより原子の位置決定を行った。十分な収束が達成されるまで最終モデルを異方的に精密化した(許容されるデータ数および安定な精密化が到達可能である場合)。水素原子を計算された位置に配置し、結合された炭素原子のUeqの1.2〜1.5倍の等方性変位パラメーターを有するライディング原子(riding atom)として組み込んだ。 All structures were analyzed by direct methods and refined using the SHELXTL 97 software suite. The position of the atom was determined by repeating the test of the difference F map following the least square refinement of the previous model. The final model was refined anisotropically until sufficient convergence was achieved (if the number of allowed data and stable refinement were reachable). Hydrogen atoms were placed at calculated positions and incorporated as riding atoms with an isotropic displacement parameter of 1.2 to 1.5 times the U eq of the bonded carbon atoms.

IRMOF-76: データ収集時に脱溶媒和を防止するために少量の母液を含有する直径1.0mmのボロシリケートキャピラリー中にIRMOF-76の無色塊状結晶(0.60×0.60×0.40mm)を入れた。キャピラリーを熔封し、窒素の液体N2冷却ストリーム中で258(2)Kに冷却しながら、CCD面検出器を備え1200Wパワー(40kV、30mA)で動作してCu Kα線(λ=1.5418Å)を発生するSMART APEXII三軸回折計に取り付け、この温度でデータを収集した。 IRMOF-76: IRMOF-76 colorless bulk crystals (0.60 × 0.60 × 0.40 mm) were placed in a 1.0 mm diameter borosilicate capillary containing a small amount of mother liquor to prevent desolvation during data collection. Cu Kα line (λ = 1.5418Å) operated with 1200W power (40kV, 30mA) with CCD surface detector while sealing capillary and cooling to 258 (2) K in liquid N 2 cooling stream of nitrogen Was attached to a SMART APEXII triaxial diffractometer, which generated the data at this temperature.

2つの異なる検出器(2θ)設定値(2θ=28°、60°)でφ走査とω走査とをオーバーラップして行うBruker APEX2ソフトウェア一式を用いて全半球のデータを収集した。全数96360の反射を収集した。そのうち1260は一意的であり、このうち913は2σ(I)超であった。θの範囲は1.78°〜40.06°であった。データの解析から収集時の減衰は無視しうることが示された。対称性の関連する反射間または反復測定される反射間の差を最小限に抑えるようにプログラムスケールを設定した。   Whole hemisphere data was collected using the Bruker APEX2 software suite with overlapping φ and ω scans with two different detector (2θ) settings (2θ = 28 °, 60 °). A total of 96360 reflections were collected. Of these, 1260 were unique, of which 913 were over 2σ (I). The range of θ was 1.78 ° -40.06 °. Analysis of the data showed that the attenuation during collection was negligible. The program scale was set to minimize the difference between symmetry related reflections or repetitively measured reflections.

構造は、Z=8を有する立方晶Fm-3m空間群であると解析された。C8、C9、N1を除くすべての非水素原子は、異方的に精密化される。他のものは結晶の質が理由で可能でなく、安定な等方的精密化が達成された。ジメチルイミダゾリウム環(C8、C9、およびN1)中の原子は無秩序であることが判明し、それらは各要素中に半分占有されるものとして精密化される。水素原子を計算された位置に配置し、結合されたC原子のUeqの1.2〜1.5倍の等方性変位パラメーターを有するライディング原子として組み込んだ。PLATON10のAdsymサブルーチンを用いて構造を調べ、そのほかの対称性はモデルに適用できないことを確認した。 The structure was analyzed to be a cubic Fm-3m space group with Z = 8. All non-hydrogen atoms except C8, C9 and N1 are refined anisotropically. Others are not possible because of crystal quality, and stable isotropic refinement has been achieved. The atoms in the dimethylimidazolium ring (C8, C9, and N1) turn out to be disordered and they are refined as half-occupied in each element. A hydrogen atom was placed at the calculated position and incorporated as a riding atom with an isotropic displacement parameter of 1.2-1.5 times the U eq of the bonded C atom. We investigated the structure using the PLATON 10 Adsym subroutine and found that no other symmetry was applicable to the model.

骨格の空隙内の電子密度のモデリングでは、骨格中の大細孔の内容物が無秩序であるため、この構造中にゲスト物質は同定されなかった。結晶内の空隙空間中の高無秩序化溶媒からのおよび結晶の取付けが行えるように使用されるキャピラリーからの散漫散乱は、バックグラウンドノイズおよび高角データの「ウォッシュアウト」の原因となる。溶媒は結晶構造中にモデリングしなかった。ジメチルイミダゾリウム環に対して拘束条件を用いた(C7-N1、C8-N1、およびC9-N1の結合長を固定した)。不十分なデータであるとはいえ、構造は高い信頼度因子を有することが期待された。いくつかの原子は、回折データの品質が低いため、高いUisoを示した。不十分な長さおよび角度は、不十分な拘束条件に起因し、またesdも高い。 Modeling the electron density in the framework voids did not identify the guest material in this structure because the contents of the large pores in the framework were disordered. Diffuse scattering from highly disordered solvents in the void space within the crystal and from capillaries used to allow crystal attachment can cause background noise and "washout" of high angle data. The solvent was not modeled in the crystal structure. Constraints were used for the dimethylimidazolium ring (C7-N1, C8-N1, and C9-N1 bond lengths were fixed). The structure was expected to have a high reliability factor, albeit with inadequate data. Some atoms showed high U iso due to low quality of diffraction data. Insufficient length and angle are due to inadequate constraints and esd is also high.

結晶形態で単離されたままのIRMOF-76の骨格を表すために構造を報告した。構造は単純立方骨格である。骨格中の原子の位置の正確さを明らかにするために、A. SpekのSQUEEZE5ルーチンの適用を行った。しかしながら、「非SQUEEZE」構造の原子座標も提示する。吸収補正は行わなかった。F2に関する最終完全行列最小二乗精密化により、GOF=0.912でR1=0.0549(F>2σ(F))およびwR2=0.2166(全データ)に収束した。SQUEEZEプログラムを利用しなかった構造では、F2に関する最終完全行列最小二乗精密化により、GOF=1.941でR1=0.1465(F>2σ(F))およびwR2=0.4378(全データ)に収束した。この構造では、我々および他の研究グループにより以上に示された理由で、高いR値がMOF結晶解析でよく見受けられる。 The structure was reported to represent the framework of IRMOF-76 as isolated in crystalline form. The structure is a simple cubic skeleton. A. Spek's SQUEEZE 5 routine was applied to clarify the accuracy of atomic positions in the skeleton. However, the atomic coordinates of the “non-SQUEEZE” structure are also presented. Absorption correction was not performed. Final full matrix least-squares refinement about F 2, converged to R 1 = 0.0549 (F> 2σ (F)) and wR 2 = 0.2166 (all data) with GOF = 0.912. For structures that did not use the SQUEEZE program, the final perfect matrix least squares refinement for F 2 converged to R 1 = 0.1465 (F> 2σ (F)) and wR 2 = 0.4378 (all data) with GOF = 1.941 . In this structure, high R-values are often found in MOF crystallography for the reasons given above by us and other research groups.

IRMOF-77: データ収集時に脱溶媒和を防止するために少量の母液を含有する直径0.4mmのボロシリケートキャピラリー中にIRMOF-77の薄橙色塊状結晶(0.30×0.30×0.20mm)を入れた。キャピラリーを熔封し、窒素の液体N2冷却ストリーム中で258(2)Kに冷却しながら、CCD面検出器を備え1200Wパワー(40kV、30mA)で動作してCu Kα線(λ=1.5418Å)を発生するSMART APEXII三軸回折計に取り付け、この温度でデータを収集した。 IRMOF-77: IRMOF-77 light orange block crystals (0.30 × 0.30 × 0.20 mm) were placed in a 0.4 mm diameter borosilicate capillary containing a small amount of mother liquor to prevent desolvation during data collection. Cu Kα line (λ = 1.5418Å) operated with 1200W power (40kV, 30mA) with CCD surface detector while sealing capillary and cooling to 258 (2) K in liquid N 2 cooling stream of nitrogen Was attached to a SMART APEXII triaxial diffractometer, which generated the data at this temperature.

2つの異なる検出器(2θ)設定値(2θ=28°、60°)でφ走査とω走査とをオーバーラップして行うBruker APEX2ソフトウェア一式を用いて全半球のデータを収集した。全数51319の反射を収集した。そのうち3946は一意的であり、このうち2238は2σ(I)超であった。θの範囲は2.06°〜39.74°であった。データの解析から収集時の減衰は無視しうることが示された。対称性の関連する反射間または反復測定される反射間の差を最小限に抑えるようにプログラムスケールを設定した。   Whole hemisphere data was collected using the Bruker APEX2 software suite with overlapping φ and ω scans with two different detector (2θ) settings (2θ = 28 °, 60 °). A total of 51319 reflections were collected. Of these, 3946 was unique, of which 2238 was greater than 2σ (I). The range of θ was 2.06 ° to 39.74 °. Analysis of the data showed that the attenuation during collection was negligible. The program scale was set to minimize the difference between symmetry related reflections or repetitively measured reflections.

構造を直接法により解析し、SHELXTL 97ソフトウェア一式を用いて精密化した。前の段階のモデルの最小二乗精密化に続く差Fマップの試験を繰り返すことにより原子の位置決定を行った。構造は、Z=12を有する三方晶R-3c空間群であると解析された。骨格の主鎖上のすべての亜鉛原子(Zn1、Zn2)、パラジウム原子(Pd1)、ヨウ素原子(I1、I2)、および他の非水素原子(C6、C12、C17を除く)は、それらの親原子の座標に騎乗(riding)する球として生成された水素原子を有して異方的に精密化される。他のものは結晶の質が理由で可能でなく、安定な等方的精密化が達成された。水素原子を計算された位置に配置し、結合されたC原子のUeqの1.2〜1.5倍の等方性変位パラメーターを有するライディング原子として組み込んだ。PLATONのAdsymサブルーチンを用いて構造を調べ、そのほかの対称性はモデルに適用できないことを確認した。 The structure was analyzed by direct methods and refined using the SHELXTL 97 software suite. The position of the atom was determined by repeating the test of the difference F map following the least square refinement of the previous model. The structure was analyzed to be a trigonal R-3c space group with Z = 12. All zinc atoms (Zn1, Zn2), palladium atoms (Pd1), iodine atoms (I1, I2), and other non-hydrogen atoms (except C6, C12, C17) on the backbone of the skeleton are their parents It is refined anisotropically with hydrogen atoms generated as spheres that ride on the coordinates of the atoms. Others are not possible because of crystal quality, and stable isotropic refinement has been achieved. A hydrogen atom was placed at the calculated position and incorporated as a riding atom with an isotropic displacement parameter of 1.2-1.5 times the U eq of the bonded C atom. We investigated the structure using PLATON's Adsym subroutine and confirmed that other symmetries were not applicable to the model.

骨格の空隙内の電子密度のモデリングでは、骨格中の大細孔の内容物が無秩序であるため、この構造中にゲスト物質は同定されなかった。esdが大きいため、溶媒分子の正確な位置を決定することは不可能である。したがって、最初に、いずれの明確な物質にも帰属できない空隙空間内のいくつかの未確認ピークを孤立酸素原子としてモデリングした。   Modeling the electron density in the framework voids did not identify the guest material in this structure because the contents of the large pores in the framework were disordered. Due to the large esd, it is impossible to determine the exact position of the solvent molecules. Therefore, we first modeled some unidentified peaks in the void space that could not be attributed to any distinct material as isolated oxygen atoms.

結晶形態で単離されたままのIRMOF-77の骨格を表すために構造を報告した。構造は二重相互侵入立方骨格である。骨格中の原子の位置の正確さを明らかにするために、A. SpekのSQUEEZEルーチンの適用を行った。しかしながら、「非SQUEEZE」構造の原子座標も提示する。したがって、SQUEEZE後に報告された構造は、まったく溶媒を含んでいない。吸収補正は行わなかった。F2に関する最終完全行列最小二乗精密化により、GOF=0.950でR1=0.0560(F>2σ(F))およびwR2=0.1389(全データ)に収束した。SQUEEZEプログラムを利用しなかった構造では、F2に関する最終完全行列最小二乗精密化により、GOF=1.141でR1=0.1039(F>2σ(F))およびwR2=0.3399(全データ)に収束した。反射数とパラメーター数との最終比12.0が達成された。この構造では、我々および他の研究グループにより以上に示された理由で、高いR値がMOF結晶解析でよく見受けられる。

Figure 2012530722
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A structure was reported to represent the skeleton of IRMOF-77 as isolated in crystalline form. The structure is a double interpenetrating cubic skeleton. A. Spek's SQUEEZE routine was applied to clarify the correct position of atoms in the skeleton. However, the atomic coordinates of the “non-SQUEEZE” structure are also presented. Thus, the structure reported after SQUEEZE does not contain any solvent. Absorption correction was not performed. Final full matrix least-squares refinement about F 2, converged to R 1 = 0.0560 (F> 2σ (F)) and wR 2 = 0.1389 (all data) with GOF = 0.950. For structures that did not use the SQUEEZE program, the final perfect matrix least square refinement for F 2 converged to R 1 = 0.1039 (F> 2σ (F)) and wR 2 = 0.3399 (all data) with GOF = 1.141 . A final ratio of 12.0 between the number of reflections and the number of parameters was achieved. In this structure, high R-values are often found in MOF crystallography for the reasons given above by us and other research groups.
Figure 2012530722
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本明細書中で実証される満足すべき等網状共有結合的変換およびそれに続くメタル化は、広範にわたる骨格中に金属イオンを組み込むための手段を提供する。基本的には、それによりMOF内に確保しうる反応空間が拡張される。   The satisfactory isoreticular covalent transformations and subsequent metalation demonstrated herein provide a means for incorporating metal ions into a wide range of frameworks. Basically, this expands the reaction space that can be secured in the MOF.

Zr-アミノテレフタレート(Zr-aminoterephalate)MOFの合成手順: 2-アミノテレフタル酸(2-aminoterephalic acid)100mgと共に40mgの(ZrCl4)を40mLのDMFの入ったガラスバイアルに入れた。反応系を85℃で3日間加熱した。粉末を濾過してクロロホルム3×40mLで交換した。 Synthesis procedure for Zr-aminoterephalate MOF: 40 mg of (ZrCl 4 ) along with 100 mg of 2-aminoterephthalic acid was placed in a glass vial containing 40 mL of DMF. The reaction was heated at 85 ° C. for 3 days. The powder was filtered and replaced with 3 × 40 mL chloroform.

実験およびシミュレーションの粉末X線回折パターン。反射Bragg-BrentanoジオメトリーのBruker D8-Discover θ-2θ回折計を用いて粉末X線回折(PXRD)データを収集した。Kαライン上にある平面Gobelミラーを用いてCu Kα1線(λ=1.5406Å、1600W、40kV、40mA)を集束させた。0.6mm発散スリットをすべての測定に使用した。Niモノクロメーターを備えたVantecラインディテクター(Bruker AXS、6°の2θサンプリング幅)を用いて回折線を検出した。結晶を落下させ、次に広幅ブレードスパチュラでサンプル表面を平らにならすことにより、サンプルホルダー上に固定されたガラススライド上にすべてのサンプルを載せた。1ステップあたり0.4秒の照射時間で2〜50°にわたり0.02°の2θステップの走査を用いることにより、最良計数統計量が達成された。   Experimental and simulation powder X-ray diffraction patterns. Powder X-ray diffraction (PXRD) data was collected using a Bruker D8-Discover θ-2θ diffractometer with reflective Bragg-Brentano geometry. Cu Kα1 line (λ = 1.5406Å, 1600W, 40kV, 40mA) was focused using a planar Gobel mirror on the Kα line. A 0.6 mm divergence slit was used for all measurements. Diffraction lines were detected using a Vantec line detector (Bruker AXS, 6 ° 2θ sampling width) equipped with a Ni monochromator. All samples were placed on a glass slide fixed on the sample holder by dropping the crystals and then leveling the sample surface with a wide blade spatula. The best count statistic was achieved by using a 0.02 ° 2θ step scan over 2-50 ° with an exposure time of 0.4 seconds per step.

IRMOF-76、77の熱重量分析(TGA)データ。連続流窒素雰囲気中でサンプルを白金皿中に保持してTA Instruments Q-500シリーズ熱重量分析計によりすべてのサンプルを試験した。すべてのTGA実験時、5℃/分の一定速度でサンプルを加熱した。   Thermogravimetric analysis (TGA) data for IRMOF-76, 77. All samples were tested on a TA Instruments Q-500 series thermogravimetric analyzer with the samples held in a platinum dish in a continuous flow nitrogen atmosphere. Samples were heated at a constant rate of 5 ° C./min during all TGA experiments.

IRMOF-77の多孔度測定。Autosorb-1アナライザー(Quantachrome Instruments)を用いて低圧ガス吸着等温線を容積測定で測定した。液体N2浴(77K)をN2等温線測定に使用した。使用したN2ガスおよびHeガスは、UHPグレード(99.999%)であった。表面積を計算するために、16.2Å2/分子のN2断面積を仮定してN2等温線の吸着枝を用いてLangmuir法およびBET法を適用した。Langmuir表面積およびBET表面積は、それぞれ1610および1590m2 g-1であると推定される。吸着質が液体状態でありかつ吸着が細孔充填過程に関与すると仮定して、Dubinin-Raduskavich(DR)法を用いて細孔容積を決定した。IRMOF-77の嵩密度(0.922g cm-3)を仮定すれば、計算細孔容積(0.57cm3 g-1)は0.53cm3・cm-3に対応する。 Measurement of porosity of IRMOF-77. Low pressure gas adsorption isotherms were measured volumetrically using an Autosorb-1 analyzer (Quantachrome Instruments). A liquid N 2 bath (77K) was used for N 2 isotherm measurements. The N 2 gas and He gas used were UHP grade (99.999%). To calculate the surface area, the Langmuir and BET methods were applied using the N 2 isotherm adsorption branch assuming an N 2 cross section of 16.2 Å 2 / molecule. The Langmuir surface area and BET surface area are estimated to be 1610 and 1590 m 2 g −1 , respectively. The pore volume was determined using the Dubinin-Raduskavich (DR) method, assuming that the adsorbate is in a liquid state and that adsorption is involved in the pore filling process. Assuming the bulk density of IRMOF-77 (0.922 g cm −3 ), the calculated pore volume (0.57 cm 3 g −1 ) corresponds to 0.53 cm 3 · cm −3 .

この実施例は、周知の単純立方MOF-5をベースにし、かつNHC-金属錯体またはその前駆体を収容可能な直鎖状ジトピックカルボキシレートリンクを利用した構造を対象とする。この開示では、イミダゾリウムコアとカルボキシレートモジュールとを組み合わせる主要な工程としてクロスカップリング反応を利用する新しいリンク用の収束的合成経路を実証する(スキーム2、上述)。   This example is directed to structures based on the well-known simple cubic MOF-5 and utilizing linear ditopic carboxylate links that can accommodate NHC-metal complexes or precursors thereof. This disclosure demonstrates a convergent synthetic route for a new link that utilizes a cross-coupling reaction as the primary step of combining an imidazolium core and a carboxylate module (Scheme 2, supra).

4,7-ビス(4-カルボキシルフェニル)-1,3-ジメチルベンゾイミダゾリウムテトラフルオロボレート(L0)の合成は、公知の4,7-ジブロモベンゾチアジアゾール(1)から開始される。ホウ水素化ナトリウムを用いたコバルト触媒還元およびそれに続くトリエチルオルトホルメートを用いた酸触媒縮合により、チアジアゾールをベンゾイミダゾールに変換した。逐次的なN-メチル化によりジブロモベンゾイミダゾールコア(2)を生成した。2と4-(tert-ブトキシカルボニル)フェニルピナコールボラン(3)とのPd(0)触媒Suzuki-Miyauraクロスカップリングにより、ジエステル末端直鎖状テルフェニル支柱(strut)(4)を得た。   The synthesis of 4,7-bis (4-carboxylphenyl) -1,3-dimethylbenzimidazolium tetrafluoroborate (L0) starts from the known 4,7-dibromobenzothiadiazole (1). Thiadiazole was converted to benzimidazole by cobalt-catalyzed reduction with sodium borohydride followed by acid-catalyzed condensation with triethylorthoformate. Sequential N-methylation produced the dibromobenzimidazole core (2). Diester-terminated linear terphenyl strut (4) was obtained by Pd (0) -catalyzed Suzuki-Miyaura cross-coupling between 2 and 4- (tert-butoxycarbonyl) phenylpinacol borane (3).

特定的には、L0の合成では、溶解性が改良されかつ後段でのカルボン酸のアンマスキングが可能であることから、マスク化カルボン酸としてtert-ブチルエステルを有するモジュールを選択した。過剰のメチルヨージドで処理することにより、N,N'-ジメチルベンゾイミダゾリウム部分を有する5を生成した。次に、I-からBF4 -に対アニオン置換すると同時にHBF4を用いて2つのtert-ブチルエステルを脱保護することによりL0を得た。すべての変換はグラムスケールで実施可能であった。 Specifically, in the synthesis of L0, a module having a tert-butyl ester as a masked carboxylic acid was selected because solubility was improved and unmasking of the carboxylic acid at a later stage was possible. Treatment with excess methyl iodide produced 5 with an N, N′-dimethylbenzimidazolium moiety. Next, I - to give the L0 by deprotecting the two tert- butyl ester using the counter anion substituted for simultaneously HBF 4 - BF 4 from. All conversions were feasible on a gram scale.

N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)中の3当量のZn(BF4)2・xH2O、10当量のKPF6、およびL0の混合物を用いて、IRMOF-76の合成を行った。混合物を100℃で36時間加熱し、その後、IRMOF-76(Zn4O(C23H15N2O4)(X)3(X=BF4、PF6、OH))の無色結晶を得た。 IRMOF-76 was synthesized using a mixture of 3 equivalents of Zn (BF 4 ) 2 .xH 2 O, 10 equivalents of KPF 6 , and L0 in N, N-dimethylformamide (DMF). The mixture was heated at 100 ° C. for 36 hours, after which colorless crystals of IRMOF-76 (Zn 4 O (C 23 H 15 N 2 O 4 ) (X) 3 (X = BF 4 , PF 6 , OH)) were obtained. It was.

単結晶X線回折分析から、IRMOF-76はMOF-5と同様に等網状であることが判明した。この場合、Zn4Oユニットは、6個のL0リンクに結合されてpcuトポロジーの立方骨格を形成する(図6a)。IRMOF-76は、各リンク上にイミダゾリウム部分(NHC前駆体)を有する非相互侵入カチオン性MOFである。分解されたIRMOF-76のICP分析および19F NMRスペクトルから、BF4 -およびPF6 -は両方ともイミダゾリウム部分の対アニオンとして含まれることが明らかである。 Single crystal X-ray diffraction analysis revealed that IRMOF-76 was isoreticular, similar to MOF-5. In this case, the Zn 4 O unit is connected to six L0 links to form a cubic skeleton with a pcu topology (FIG. 6a). IRMOF-76 is a non-interpenetrating cationic MOF with an imidazolium moiety (NHC precursor) on each link. From ICP analysis and 19 F NMR spectrum of resolved IRMOF-76, it is clear that both BF 4 and PF 6 are included as counter anions of the imidazolium moiety.

金属-NHC錯体を有するリンクを用いる戦略を開発した。金属-NHC結合は、一般的には、弱酸性条件下でさえも安定であり、化学選択性NHC配位は、酸素-金属配位に基づくことが多い二次ビルディングユニット(SBU)の構築時、金属源との望ましくない反応を回避する。本明細書中に記載の特定の実施例では、[4,7-ビス(4-カルボキシルフェニル)-1,3-ジメチルベンゾイミダゾール-2-イリデン](ピリジル)パラジウム(II)ヨージド(L1、スキーム2)を使用した。これは、公知の均一触媒系と類似の触媒として潜在的に魅力がある。   A strategy using links with metal-NHC complexes was developed. Metal-NHC bonds are generally stable even under mildly acidic conditions, and chemoselective NHC coordination is often based on oxygen-metal coordination during the construction of secondary building units (SBUs). Avoiding undesirable reactions with metal sources. In particular examples described herein, [4,7-bis (4-carboxylphenyl) -1,3-dimethylbenzimidazol-2-ylidene] (pyridyl) palladium (II) iodide (L1, scheme) 2) was used. This is potentially attractive as a catalyst similar to known homogeneous catalyst systems.

中間体5からL1を調製した(スキーム2)。5のベンゾイミダゾリウム部分は、Pd(II)源、塩基(K2CO3)、およびヨージド源(NaI)と共にピリジン中で還流した時、NHC-PdI2(py)錯体に変換された。tert-ブチルエステルの脱保護は、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート(TMSOTf)を用いて達成された。共有結合的に生成されたPd(II)-NHC結合は、驚くべきことに、脱保護のための強いルイス酸性の条件下でさえも安定であった。しかしながら、ピリジン共配位子は除去されて二量体錯体を形成する。配位子としてのピリジンの添加は、単量体NHC-PdI2(ピリジン)部分を有するL1を生成するのに必要であった。 L1 was prepared from intermediate 5 (Scheme 2). The 5 benzimidazolium moiety was converted to NHC-PdI 2 (py) complex when refluxed in pyridine with Pd (II) source, base (K 2 CO 3 ), and iodide source (NaI). Deprotection of the tert-butyl ester was achieved using trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (TMSOTf). The covalently generated Pd (II) -NHC bond was surprisingly stable even under strong Lewis acidic conditions for deprotection. However, the pyridine co-ligand is removed to form a dimer complex. Addition of pyridine as a ligand was necessary to produce L1 with a monomeric NHC-PdI 2 (pyridine) moiety.

N,N-ジエチルホルムアミド(DEF)とピリジンとの溶媒混合物(75/1)中でL1に対して3当量のZn(NO3)2・6H2Oを用いてIRMOF-77の合成を行った。混合物を100℃で30時間加熱し、その後、IRMOF-77(Zn4O(C28H21I2N3O4Pd)3)の橙色結晶を得た。 IRMOF-77 was synthesized using 3 equivalents of Zn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O with respect to L1 in a solvent mixture (75/1) of N, N-diethylformamide (DEF) and pyridine. . The mixture was heated at 100 ° C. for 30 hours, after which orange crystals of IRMOF-77 (Zn 4 O (C 28 H 21 I 2 N 3 O 4 Pd) 3 ) were obtained.

X線単結晶構造分析から、IRMOF-77もまたMOF-5と同様に等網状であることが明らかである。X線結晶構造では、NHC-PdI2(py)部分の存在が検証される(図6b)。骨格の構築に使用されるZnイオンは、金属-NHC部分との結合に関与しない。測定された元素組成が期待された値と一致することから、NHC上での望ましくない金属交換は不在であることが確認される。観測されたPd-C距離(1.925Å)および配位ジオメトリーは、NHC-PdX2(py)(X=ハリド)錯体に対してCambridge Structural Database中に見いだされるものとよく一致する。Pd(II)-NHC結合の存在は、固体13C交差分極マジック角回転(CP/MAS)NMRスペクトル(N-C:-Nのσ= 154.1ppm)によりさらに確認された。NHC-Pd(II)部分は、骨格内の立方ケージのすべての面上に位置付けられる。2つの織り合わされた骨格が約7Åのオフセット距離で形成され(図6c)(おそらく金属-NHC部分の相互の干渉を和らげるように)、2つの骨格の2つのメチル炭素間の最短距離は4.06Åであった。結果として、カテネーションは、リンク長さがL1と同一であるIRMOF-15のものとは異なる。構造の織り合わされた性質に起因して、細孔の開口は約5Å×10Åである。不動化されたPd(II)中心はすべて、互いに妨害せずに細孔中に突出する。 From X-ray single crystal structure analysis, it is clear that IRMOF-77 is also reticulated like MOF-5. The X-ray crystal structure verifies the presence of NHC-PdI 2 (py) moiety (FIG. 6b). The Zn ions used to build the skeleton do not participate in binding with the metal-NHC moiety. The measured elemental composition is consistent with the expected value, confirming the absence of undesirable metal exchange on NHC. The observed Pd-C distance (1.925 mm) and coordination geometry are in good agreement with those found in the Cambridge Structural Database for NHC-PdX 2 (py) (X = halide) complexes. The presence of Pd (II) -NHC bond was further confirmed by solid state 13 C cross-polarization magic angle rotation (CP / MAS) NMR spectrum (NC: -N σ = 154.1 ppm). NHC-Pd (II) moieties are located on all faces of the cubic cage in the skeleton. Two interwoven skeletons are formed with an offset distance of about 7 mm (Figure 6c) (possibly to mitigate mutual interference between the metal-NHC moieties), and the shortest distance between the two methyl carbons of the two skeletons is 4.06 mm Met. As a result, the catenation is different from that of IRMOF-15, whose link length is the same as L1. Due to the interwoven nature of the structure, the pore opening is about 5 mm × 10 mm. All immobilized Pd (II) centers protrude into the pores without interfering with each other.

空隙空間の存在およびIRMOF-77の構造安定性を確認するために、ゲストフリーサンプルのN2吸着等温線により永久多孔性を実証した。等温線が低圧領域で急激なN2取込みを示すことから、材料はマイクロ多孔性であることが示唆される(図7)。活性IRMOF-77のLangmuir表面積およびBET表面積は、それぞれ1,610および1,590 m2 g-1であると計算される。細孔内へのN2取込みの量(P/P0=0.9)は、式単位あたり46個のN2分子または単位胞あたり552個に対応する。 To confirm the structural stability of the presence and IRMOF-77 of the void space, demonstrating a permanent porous by N 2 adsorption isotherm of the guest-free sample. The isotherm shows rapid N 2 uptake in the low pressure region, suggesting that the material is microporous (Figure 7). The Langmuir and BET surface areas of active IRMOF-77 are calculated to be 1,610 and 1,590 m 2 g −1 , respectively. The amount of N 2 incorporation into the pore (P / P 0 = 0.9) corresponds to 46 N 2 molecules per formula unit or 552 per unit cell.

IRMOF-77の不動化Pd(II)中心の反応性を調べるために、合成されたままのIRMOF-77の結晶を4v/v%キノリン/DMF溶液中に室温で1日間浸漬することにより配位子交換実験を行った。交換前および交換後の粉末X線回折(PXRD)パターンの比較から、骨格は交換過程時にインタクトな状態で残存することが明らかである(図8)。ピリジンプロトンからのシグナルは、配位子交換後に分解されたMOFの1H NMRスペクトルには観測されない。キノリンからのシグナルだけが予想されたモル化学量論比(カルボキシレートリンク:キノリン= 1:1)で観測されるにすぎない。NHC-Pd結合の保持性は、13C CP/MAS固体NMRスペクトル(前:154.1ppm、後:152.9ppm)により確認される。これらの結果から、配位子交換後のNHC-PdI2(キノリン)錯体の存在が示唆される。 To investigate the reactivity of the immobilized Pd (II) center of IRMOF-77, coordination was performed by immersing the as-synthesized IRMOF-77 crystal in a 4v / v% quinoline / DMF solution at room temperature for 1 day. A child exchange experiment was conducted. From a comparison of powder X-ray diffraction (PXRD) patterns before and after the exchange, it is clear that the skeleton remains intact during the exchange process (Figure 8). No signal from the pyridine proton is observed in the 1 H NMR spectrum of MOF resolved after ligand exchange. Only the signal from the quinoline is observed at the expected molar stoichiometric ratio (carboxylate link: quinoline = 1: 1). Retention of NHC-Pd bond is confirmed by 13 C CP / MAS solid state NMR spectrum (front: 154.1 ppm, rear: 152.9 ppm). These results suggest the presence of NHC-PdI 2 (quinoline) complex after ligand exchange.

IRMOF-76および77の構造から、MOFの多孔度およびその構造秩序を失うことなくMOF中にPd(II)-NHC有機金属錯体を不動化する本開示に係る方法の満足すべき適用が実証される。   The structure of IRMOF-76 and 77 demonstrates the satisfactory application of the method according to the present disclosure for immobilizing Pd (II) -NHC organometallic complexes in MOF without losing the porosity and structural order of MOF. The

本発明のいくつかの実施形態について説明してきた。しかしながら、当然のことであろうが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく種々の変更を加えることが可能である。したがって、他の実施形態が以下の特許請求の範囲内にある。   Several embodiments of the present invention have been described. However, it will be appreciated that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, other embodiments are within the scope of the following claims.

Claims (14)

一般構造M-L-M〔式中、Mは骨格金属であり、かつLは、修飾金属に結合されたヘテロ環式カルベンまたはイミン基を有するリンク部分である〕を含む有機金属骨格。   An organometallic skeleton comprising the general structure M-L-M, wherein M is a skeletal metal and L is a linking moiety having a heterocyclic carbene or imine group bonded to a modified metal. 前記イミン基がキレート化基を含む、請求項1に記載の有機金属骨格。   The organometallic skeleton of claim 1, wherein the imine group comprises a chelating group. 前記リンク部分が前記骨格金属との反応前にメタル化される、請求項1に記載の有機金属骨格。   The organometallic skeleton of claim 1, wherein the link portion is metallized prior to reaction with the skeletal metal. 前記リンク部分がN-ヘテロ環式カルベンを含む、請求項3に記載の有機金属骨格。   4. The organometallic skeleton of claim 3, wherein the linking moiety comprises an N-heterocyclic carbene. 前記骨格が、共有結合性有機骨格(COF)、ゼオライト型イミジゾール骨格(ZIF)、または金属有機骨格(MOF)を含む、請求項1に記載の有機金属骨格。   The organometallic skeleton according to claim 1, wherein the skeleton includes a covalent organic skeleton (COF), a zeolite type imidizole skeleton (ZIF), or a metal organic skeleton (MOF). 前記イミン基が金属にポスト骨格キレート化される、請求項2に記載の有機金属骨格。   The organometallic skeleton of claim 2, wherein the imine group is post skeleton chelated to a metal. 前記骨格金属が、Li+、Na+、Rb+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Sc3+、Ti4+、Zr4+、Ta3+、Cr3+、Mo3+、W3+、Mn3+、Fe3+、Fe2+、Ru3+、Ru2+、Os3+、Os2+、Co3+、Co2+、Ni2+、Ni+、Pd2+、Pd+、Pt2+、Pt+、Cu2+、Cu+、Au+、Zn2+、Al3+、Ga3+、In3+、Si4+、Si2+、Ge4+、Ge2+、Sn4+、Sn2+、Bi5+、Bi3+よりなる群から選択される、請求項1に記載の有機金属骨格。 The skeleton metal is Li + , Na + , Rb + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Sc 3+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Ta 3+ , Cr 3+ , Mo 3+ , W 3+ , Mn 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Ru 3+ , Ru 2+ , Os 3+ , Os 2+ , Co 3+ , Co 2+ , Ni 2+ , Ni + , Pd 2+ , Pd + , Pt 2+ , Pt + , Cu 2+ , Cu + , Au + , Zn 2+ , Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Si 4+ , Si 2+ , Ge The organometallic skeleton according to claim 1, which is selected from the group consisting of 4+ , Ge 2+ , Sn 4+ , Sn 2+ , Bi 5+ , Bi 3+ . 前記修飾金属が、Li+、Na+、Rb+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Sc3+、Ti4+、Zr4+、Ta3+、Cr3+、Mo3+、W3+、Mn3+、Fe3+、Fe2+、Ru3+、Ru2+、Os3+、Os2+、Co3+、Co2+、Ni2+、Ni+、Pd2+、Pd+、Pt2+、Pt+、Cu2+、Cu+、Au+、Zn2+、Al3+、Ga3+、In3+、Si4+、Si2+、Ge4+、Ge2+、Sn4+、Sn2+、Bi5+、Bi3+よりなる群から選択される、請求項1に記載の有機金属骨格。 The modified metal is Li + , Na + , Rb + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Sc 3+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Ta 3+ , Cr 3+ , Mo 3+ , W 3+ , Mn 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Ru 3+ , Ru 2+ , Os 3+ , Os 2+ , Co 3+ , Co 2+ , Ni 2+ , Ni + , Pd 2+ , Pd + , Pt 2+ , Pt + , Cu 2+ , Cu + , Au + , Zn 2+ , Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Si 4+ , Si 2+ , Ge 2. The organometallic skeleton of claim 1, selected from the group consisting of 4+ , Ge 2+ , Sn 4+ , Sn 2+ , Bi 5+ , Bi 3+ . 前記修飾金属が前記骨格の細孔内に延在する、請求項1に記載の有機金属骨格。   The organometallic skeleton of claim 1, wherein the modified metal extends into the pores of the skeleton. 前記骨格がゲスト種を欠如している、請求項1に記載の有機金属骨格。   The organometallic skeleton of claim 1, wherein the skeleton lacks a guest species. ヘテロ環式カルベンを含みかつ保護型リンククラスターを含むリンク部分を修飾金属と反応させてメタル化リンク部分を取得することと、該リンククラスターを脱保護することと、該メタル化リンク部分を骨格金属と反応させることと、を含む、請求項1に記載の有機金属骨格の製造方法。   Reacting a link moiety containing a heterocyclic carbene and containing a protected link cluster with a modified metal to obtain a metalated link moiety, deprotecting the link cluster, and converting the metallized link moiety to a skeletal metal The manufacturing method of the organometallic frame | skeleton of Claim 1 including making it react with. アミン基を含む有機骨格を2-ピリジンカルボキサルデヒドと反応させてイミン官能基化リンク部分を取得することと、該骨格を該イミン官能基化リンク部分にキレート化する金属と接触させることと、を含む、請求項1に記載の有機金属骨格の製造方法。   Reacting an organic skeleton containing an amine group with 2-pyridinecarboxaldehyde to obtain an imine functionalized link moiety; contacting the skeleton with a metal chelating the imine functionalized link moiety; The manufacturing method of the organometallic frame | skeleton of Claim 1 containing this. 請求項1に記載の有機金属骨格を含む、ガス収着組成物。   A gas sorption composition comprising the organometallic skeleton of claim 1. 請求項1に記載の有機金属骨格を含む、触媒組成物。   A catalyst composition comprising the organometallic skeleton of claim 1.
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