JP2013063951A - Method and apparatus for separating unsaturated hydrocarbon and saturated hydrocarbon, and metal complex - Google Patents

Method and apparatus for separating unsaturated hydrocarbon and saturated hydrocarbon, and metal complex Download PDF

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真一郎 野呂
Susumu Kitagawa
進 北川
Hideyuki Higashimura
秀之 東村
Katsuki Mochizuki
勝紀 望月
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Kyoto University
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Hokkaido University NUC
Kyoto University
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrocarbon separation method for highly efficiently separating unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons even if the hydrocarbons are ones having three or more carbon atoms and having the same number of carbon atoms, such as propylene and propane.SOLUTION: The hydrocarbon separation method includes bringing a mixture into contact with a metal complex containing a metal ion, a counter ion, and a ligand represented by the following formula (I): Q-(R)-Q, wherein Qand Qare each independently a heterocycle group containing a nitrogen atom; n is an integer of 3 to 20; R is one selected from the group consisting of the following formulae (II-1) to (II-4): -C(R)(R)-, -C(=O)-, -O-, and -N(R)-, respectively, wherein Rand Rare each a hydrogen atom, a halogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent; and Ris a hydrogen atom, or a hydrocarbon group which may have a substituent.

Description

本発明は炭素数3以上の不飽和炭化水素と飽和炭化水素との分離方法、それに用いる分離装置、並びにそれに有用な金属錯体に関する。   The present invention relates to a method for separating unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons having 3 or more carbon atoms, a separation apparatus used therefor, and a metal complex useful therefor.

不飽和炭化水素と飽和炭化水素の分離は一般に蒸留により行われているが、プロピレンとプロパンなどの炭素数が同じ不飽和炭化水素と飽和炭化水素は沸点が近いため、このような炭化水素を分離するためには非常に高段数の精留塔が不可欠であった。また、吸着剤に対する吸着特性の違いを利用した分離方法も知られているが、吸着剤として一般的に知られている活性炭やゼオライトでは、このような炭化水素の吸着特性にほとんど差がないため、それらを分離するには大型の設備や大量のエネルギーが必要になるという問題があった。   Separation of unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons is generally carried out by distillation, but unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons with the same carbon number such as propylene and propane have similar boiling points, so such hydrocarbons are separated. In order to do this, a very high number of rectifying columns was indispensable. In addition, separation methods using the difference in adsorption characteristics with respect to the adsorbent are also known, but activated carbon and zeolite generally known as adsorbents have almost no difference in the adsorption characteristics of such hydrocarbons. In order to separate them, there is a problem that a large facility and a large amount of energy are required.

このような状況下で、近年、新たな吸着剤として多孔性金属錯体が検討されており、以下の非特許文献1や非特許文献2においては、プロピレンとプロパンに対する吸着特性に関し、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸を配位子とする多孔性金属錯体の吸着特性が報告されている。しかしながら、このような多孔性金属錯体を吸着剤として用いた場合であっても、プロピレンとプロパンの吸着特性に大きな差が出るのは実用上過度の低圧化を要する1kPa未満の圧力領域であり、1kPa以上という圧力領域においてプロピレンとプロパンとを高効率で分離することはできなかった。   Under such circumstances, in recent years, porous metal complexes have been studied as new adsorbents. In the following Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, regarding the adsorption characteristics for propylene and propane, 1, 3, Adsorption characteristics of porous metal complexes having 5-benzenetricarboxylic acid as a ligand have been reported. However, even when such a porous metal complex is used as an adsorbent, a large difference in the adsorption characteristics of propylene and propane is in the pressure region of less than 1 kPa that requires an excessively low pressure in practice. Propylene and propane could not be separated with high efficiency in a pressure region of 1 kPa or more.

N.Lamia et al.,Chem.Eng.Sci.64(2009)p.3246−3259N. Lamia et al. , Chem. Eng. Sci. 64 (2009) p. 3246-3259 J.W.Yoon et al.,Angew.Chem.Int.Ed.49(2010)p.5949−5952J. et al. W. Yoon et al. , Angew. Chem. Int. Ed. 49 (2010) p. 5949-5952

本発明は、前記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、実用上過度の低圧化を要しないで用いることができる1kPa以上という圧力領域において、プロピレンとプロパンなどの炭素数が3以上で且つ同じ炭素数の炭化水素であっても不飽和炭化水素と飽和炭化水素を高効率で分離することが可能な炭化水素の分離方法及び分離装置、並びにそれに有用な金属錯体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and has a carbon number of 3 or more such as propylene and propane in a pressure region of 1 kPa or more that can be used without requiring excessive pressure reduction in practice. And a hydrocarbon separation method and separation apparatus capable of separating unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons with high efficiency even with hydrocarbons having the same carbon number, and a metal complex useful therefor Objective.

本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明をなすに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have made the present invention.

すなわち、本発明の炭化水素の分離方法は、下記式(I):
−(R)−Q (I)
{式中、Q及びQは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ窒素原子を含む複素環基であり、nは3〜20の整数であり、Rは、下記式(II−1)〜(II−4):
−C(R)(R)− (II−1)
−C(=O)− (II−2)
−O− (II−3)
−N(R)− (II−4)
(式中、R及びRは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよい炭化水素基であり、Rは、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭化水素基である。)
で表される基からなる群から選択されるいずれかであり、但し、式(II−3)又は式(II−4)で表される基が隣り合うことはなく、RがR〜Rとして置換基を有していてもよい炭化水素基を2つ以上有する場合はそれらが結合して環を形成していてもよく、複数あるRは同一であっても異なっていてもよい。}
で表される配位子と、カウンターイオンと、金属イオンとを含む金属錯体に、炭素数3以上の不飽和炭化水素と炭素数3以上の飽和炭化水素との混合物を接触せしめることにより前記不飽和炭化水素と前記飽和炭化水素とを分離する工程を有する方法である。
That is, the hydrocarbon separation method of the present invention comprises the following formula (I):
Q 1- (R) n -Q 2 (I)
{In the formula, Q 1 and Q 2 may be the same or different and each is a heterocyclic group containing a nitrogen atom; n is an integer of 3 to 20; -1) to (II-4):
-C (R 1 ) (R 2 )-(II-1)
-C (= O)-(II-2)
-O- (II-3)
-N (R 3 )-(II-4)
(In the formula, R 1 and R 2 may be the same or different, and each is a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group that may have a substituent, and R 3 is hydrogen. (A hydrocarbon group which may have an atom or a substituent.)
Or a group represented by the formula (II-3) or the formula (II-4) is not adjacent, and R is R 1 to R. When it has two or more hydrocarbon groups which may have a substituent as 3 , they may be bonded to form a ring, and a plurality of R may be the same or different. }
The mixture of a unsaturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms and a saturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms is brought into contact with a metal complex containing a ligand represented by the formula (I), a counter ion, and a metal ion. It is a method having a step of separating saturated hydrocarbons from the saturated hydrocarbons.

このような本発明の炭化水素の分離方法に用いる金属錯体は、2種類以上のカウンターイオンを含むことが好ましく、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酸化物イオン、硫化物イオン、水酸化物イオン、水素化物イオン、亜硫酸イオン、リン酸イオン、シアン化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオン、チオシアン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、アセチルアセトナート、カルボン酸イオン、及びアルコキシドイオンからなる群より選ばれる2種類以上のカウンターイオンを含むことがさらに好ましい。   The metal complex used in such a hydrocarbon separation method of the present invention preferably contains two or more types of counter ions, such as fluoride ions, chloride ions, bromide ions, iodide ions, oxide ions, sulfides. Ion, hydroxide ion, hydride ion, sulfite ion, phosphate ion, cyanide ion, carbonate ion, sulfate ion, nitrate ion, bicarbonate ion, thiocyanate ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, More preferably, it contains two or more counter ions selected from the group consisting of tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, acetylacetonate, carboxylate ion, and alkoxide ion.

このような本発明の炭化水素の分離方法においては、前記金属錯体に、第1の所定圧力の下で前記混合物を接触せしめ、一方の炭化水素を前記金属錯体に選択的に吸着させる吸着工程を含むことが好ましい。さらに、その場合、前記吸着工程の後に、圧力を第2の所定圧力に変化させ、前記金属錯体に吸着している炭化水素を脱離させる脱離工程を更に含むことがより好ましい。   In such a hydrocarbon separation method of the present invention, an adsorption step of bringing the mixture into contact with the metal complex under a first predetermined pressure and selectively adsorbing one of the hydrocarbons to the metal complex is performed. It is preferable to include. In that case, it is more preferable that the method further includes a desorption step of desorbing hydrocarbons adsorbed on the metal complex by changing the pressure to a second predetermined pressure after the adsorption step.

また、本発明の炭化水素の分離装置は、前記式(I)で表される配位子と、カウンターイオンと、金属イオンとを含む金属錯体を備える分離手段と、
前記分離手段に炭素数3以上の不飽和炭化水素と炭素数3以上の飽和炭化水素との混合物を導入する導入手段と、
を備えており、前記金属錯体に前記混合物を接触せしめることにより前記不飽和炭化水素と前記飽和炭化水素とを分離する装置である。
Further, the hydrocarbon separation apparatus of the present invention is a separation means comprising a metal complex containing a ligand represented by the formula (I), a counter ion, and a metal ion,
Introducing means for introducing a mixture of an unsaturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms and a saturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms into the separating means;
And the apparatus separates the unsaturated hydrocarbon and the saturated hydrocarbon by bringing the mixture into contact with the metal complex.

このような本発明の炭化水素の分離装置においては、前記分離手段において前記金属錯体が配置された空間の圧力を制御する圧力制御手段を更に備えていることが好ましく、前記圧力制御手段により第1の所定圧力の下で前記混合物を前記金属錯体に接触せしめ、一方の炭化水素を前記金属錯体に選択的に吸着させることが好ましい。さらに、その場合、一方の炭化水素を前記金属錯体に選択的に吸着させた後に、前記圧力制御手段により圧力を第2の所定圧力に変化させ、前記金属錯体に吸着している炭化水素を脱離させることがより好ましい。   In such a hydrocarbon separation apparatus of the present invention, it is preferable that the separation means further includes a pressure control means for controlling the pressure of the space in which the metal complex is arranged. It is preferable that the mixture is brought into contact with the metal complex under a predetermined pressure, and one hydrocarbon is selectively adsorbed on the metal complex. Further, in this case, after selectively adsorbing one of the hydrocarbons to the metal complex, the pressure is changed to the second predetermined pressure by the pressure control means, and the hydrocarbon adsorbed to the metal complex is removed. More preferably, they are separated.

また、本発明の金属錯体は、前記式(I)で表される配位子と、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酸化物イオン、硫化物イオン、水酸化物イオン、水素化物イオン、亜硫酸イオン、リン酸イオン、シアン化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオン、チオシアン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、アセチルアセトナート、カルボン酸イオン、及びアルコキシドイオンからなる群より選ばれる2種類以上のカウンターイオンと、金属イオンとを含む金属錯体である。   Further, the metal complex of the present invention comprises a ligand represented by the formula (I), fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, oxide ion, sulfide ion, hydroxide ion. , Hydride ion, sulfite ion, phosphate ion, cyanide ion, carbonate ion, sulfate ion, nitrate ion, hydrogen carbonate ion, thiocyanate ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, tetrafluoroborate ion, It is a metal complex containing two or more counter ions selected from the group consisting of hexafluorophosphate ion, acetylacetonate, carboxylate ion, and alkoxide ion, and a metal ion.

また、本発明の炭化水素の分離方法及び炭化水素の分離装置においては用いる金属錯体の配位子が、本発明の金属錯体においてはその配位子が、以下の(i)〜(iii):
(i)前記式(I)中、Q及びQは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ窒素原子を含む芳香族複素単環基であること。
(ii)前記式(I)中、Rは前記式(II−1)で表される基であること。
(iii)前記式(I)中、nは3〜6の整数であること。
のうちの少なくとも一つの条件を満たすことが好ましい。
In addition, the ligand of the metal complex used in the hydrocarbon separation method and hydrocarbon separation apparatus of the present invention, and the ligand in the metal complex of the present invention are the following (i) to (iii):
(I) In the formula (I), Q 1 and Q 2 may be the same or different and each is an aromatic heteromonocyclic group containing a nitrogen atom.
(Ii) In the formula (I), R is a group represented by the formula (II-1).
(Iii) In said formula (I), n is an integer of 3-6.
It is preferable to satisfy at least one of the conditions.

さらに、本発明の金属錯体においては、前記2種類以上のカウンターイオンの比を調節することによって吸着特性が制御されていることが好ましく、本発明の金属錯体は、不飽和炭化水素(特に好ましくはプロピレン)と飽和炭化水素(特に好ましくはプロパン)とを分離するために好適に用いられる。   Further, in the metal complex of the present invention, the adsorption property is preferably controlled by adjusting the ratio of the two or more types of counter ions, and the metal complex of the present invention is preferably an unsaturated hydrocarbon (particularly preferably Propylene) is preferably used for separating saturated hydrocarbons (particularly preferably propane).

なお、本発明の炭化水素の分離方法及び分離装置において1kPa以上という圧力領域で炭素数が3以上で且つ同じ炭素数の炭化水素であっても不飽和炭化水素と飽和炭化水素を高効率で分離することが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。本発明においては窒素原子を含む複素環基が所定の基で結合されている配位子をカウンターイオン及び金属イオンと共に用いているため、係る窒素原子を含む複素環基が金属イオンに配位して形成される金属錯体において金属イオンと所定の長さを有する有機基との規則的な骨格が形成され、それらの金属錯体が規則的な構造を有している。また、本発明の金属錯体はゲスト分子の吸着等の外部刺激により構造が変化する柔軟構造を有する。この新規な柔軟構造金属錯体を吸着剤として利用した場合、ある一定の圧力まではガスを吸着しないが、ある一定圧を超えるとガス吸着が始まるという特異な現象が観測されている。また、ガスの種類によって吸着開始圧が異なる現象が観測されている。以上、本発明の金属錯体は規則構造及び柔軟構造を有するため、炭素数が3以上で且つ同じ炭素数の不飽和炭化水素と飽和炭化水素に対しても選択的な相互作用が働くようになり、そのような炭化水素に対して一方を選択的(優先的)に認識できる吸着剤や分子篩などとして作用するようになると本発明者らは推察する。   In the hydrocarbon separation method and separation apparatus of the present invention, unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons are separated with high efficiency even in the pressure region of 1 kPa or more even if the number of carbons is 3 or more and the same number of carbons. The reason why it is possible to do this is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. In the present invention, since a ligand in which a heterocyclic group containing a nitrogen atom is bonded with a predetermined group is used together with a counter ion and a metal ion, the heterocyclic group containing the nitrogen atom is coordinated to the metal ion. In the metal complex formed in this manner, a regular skeleton of metal ions and organic groups having a predetermined length is formed, and these metal complexes have a regular structure. In addition, the metal complex of the present invention has a flexible structure whose structure is changed by an external stimulus such as adsorption of a guest molecule. When this novel flexible structure metal complex is used as an adsorbent, a unique phenomenon has been observed in which gas adsorption does not occur up to a certain pressure, but gas adsorption begins when a certain pressure is exceeded. In addition, a phenomenon has been observed in which the adsorption start pressure varies depending on the type of gas. As described above, since the metal complex of the present invention has a regular structure and a flexible structure, a selective interaction works even for an unsaturated hydrocarbon and a saturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms and the same carbon number. The present inventors infer that it will act as an adsorbent or molecular sieve that can selectively (preferentially) recognize one of such hydrocarbons.

本発明によれば、実用上過度の低圧化を要しないで用いることができる1kPa以上という圧力領域において、プロピレンとプロパンなどの炭素数が3以上で且つ同じ炭素数の炭化水素であっても不飽和炭化水素と飽和炭化水素を高効率で分離することが可能な炭化水素の分離方法及び分離装置、並びにそれに有用な金属錯体を提供することが可能となる。   According to the present invention, even in the pressure region of 1 kPa or more that can be used without requiring excessively low pressure in practice, even if the hydrocarbon has 3 or more carbon atoms such as propylene and propane and has the same carbon number. It is possible to provide a hydrocarbon separation method and separation apparatus capable of separating saturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons with high efficiency, and a metal complex useful therefor.

本発明の炭化水素の分離装置の好適な一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows suitable one Embodiment of the separation apparatus of the hydrocarbon of this invention. 合成例1で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。4 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 1. 合成例2で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。5 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 2. 合成例3で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。6 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 3. 合成例4で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。6 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 4. 合成例5で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。6 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 5. 合成例6で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。10 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 6. 合成例7で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。10 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 7. 合成例8で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。10 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 8. 合成例9で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。10 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 9. 合成例10で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。10 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 10. 比較合成例1で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。6 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1. 比較合成例2で得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを示すグラフである。6 is a graph showing a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 2. 合成例1で得られた金属錯体を用いて実施例1で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線のうち、273Kで測定した吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption / desorption isotherm measured at 273K among the adsorption / desorption isotherms of propane and propylene measured in Example 1 using the metal complex obtained in Synthesis Example 1. 合成例1で得られた金属錯体を用いて実施例1で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption / desorption isotherm of propane and propylene measured in Example 1 using the metal complex obtained in Synthesis Example 1. 合成例2で得られた金属錯体を用いて実施例2で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線のうち、273Kで測定した吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption / desorption isotherm measured at 273K among the adsorption / desorption isotherms of propane and propylene measured in Example 2 using the metal complex obtained in Synthesis Example 2. 合成例2で得られた金属錯体を用いて実施例2で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption / desorption isotherm of propane and propylene measured in Example 2 using the metal complex obtained in Synthesis Example 2. 合成例3で得られた金属錯体を用いて実施例3で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption / desorption isotherm of the propane and propylene which were measured in Example 3 using the metal complex obtained in the synthesis example 3. 合成例4で得られた金属錯体を用いて実施例4で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption / desorption isotherm of propane and propylene which were measured in Example 4 using the metal complex obtained in the synthesis example 4. 合成例5で得られた金属錯体を用いて実施例5で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption / desorption isotherm of the propane and propylene measured in Example 5 using the metal complex obtained in the synthesis example 5. 合成例6で得られた金属錯体を用いて実施例6で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。6 is a graph showing adsorption and desorption isotherms of propane and propylene measured in Example 6 using the metal complex obtained in Synthesis Example 6. 合成例7で得られた金属錯体を用いて実施例7で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。6 is a graph showing adsorption / desorption isotherms of propane and propylene measured in Example 7 using the metal complex obtained in Synthesis Example 7. FIG. 合成例8で得られた金属錯体を用いて実施例8で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption / desorption isotherm of propane and propylene measured in Example 8 using the metal complex obtained in Synthesis Example 8. 合成例9で得られた金属錯体を用いて実施例9で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption-and-desorption isotherm of the propane and propylene measured in Example 9 using the metal complex obtained in the synthesis example 9. 合成例10で得られた金属錯体を用いて実施例10で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption-and-desorption isotherm of the propane and propylene which were measured in Example 10 using the metal complex obtained in the synthesis example 10. 比較合成例1で得られた金属錯体を用いて比較例1で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption / desorption isotherm of propane and propylene measured in Comparative Example 1 using the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1. 比較合成例2で得られた金属錯体を用いて比較例2で測定したプロパン及びプロピレンの吸脱着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption / desorption isotherm of propane and propylene which were measured in Comparative Example 2 using the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 2.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。先ず、本発明の炭化水素の分離方法について説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof. First, the hydrocarbon separation method of the present invention will be described.

本発明の炭化水素の分離方法は、以下に詳述する窒素原子を含む複素環基が所定の基で結合されてなる配位子とカウンターイオンと金属イオンとを含む金属錯体に、炭素数3以上の不飽和炭化水素と炭素数3以上の飽和炭化水素との混合物を接触せしめることにより前記不飽和炭化水素と前記飽和炭化水素とを分離する工程を有する方法である。   In the method for separating hydrocarbons of the present invention, a metal complex containing a ligand, a counter ion, and a metal ion in which a heterocyclic group containing a nitrogen atom described in detail below is bonded with a predetermined group, This is a method comprising a step of separating the unsaturated hydrocarbon and the saturated hydrocarbon by bringing the mixture of the unsaturated hydrocarbon and the saturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms into contact with each other.

すなわち、本発明で用いる金属錯体とは、下記式(I):
−(R)−Q (I)
で表される配位子を含むものである。
That is, the metal complex used in the present invention is represented by the following formula (I):
Q 1- (R) n -Q 2 (I)
The ligand represented by these is included.

上記式(I)中のQ及びQは、それぞれ窒素原子を含む複素環基であり、同一であっても異なっていてもよい。このような複素環基としては、脂肪族複素環基でも芳香族複素環基でもよいが、金属まわりの構造をより強固にすることができるので芳香族複素環基が好ましい。また、このような複素環基としては、単環基でも縮環基でもよいが、配位子の合成がより容易であることから単環基が好ましい。 Q 1 and Q 2 in the above formula (I) are each a heterocyclic group containing a nitrogen atom and may be the same or different. Such a heterocyclic group may be an aliphatic heterocyclic group or an aromatic heterocyclic group, but is preferably an aromatic heterocyclic group because the structure around the metal can be further strengthened. In addition, such a heterocyclic group may be a monocyclic group or a condensed ring group, but a monocyclic group is preferable because synthesis of a ligand is easier.

したがって、Q及びQとしては芳香族複素単環基が好ましい。このような芳香族複素単環基としては、ピリジル基、ピリミジン基、ピラジン基、トリアジン基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基が好ましく、4−ピリジル基、1−イミダゾリル基がさらに好ましく、4−ピリジル基が特に好ましい。 Accordingly, Q 1 and Q 2 are preferably aromatic heteromonocyclic groups. As such an aromatic heteromonocyclic group, a pyridyl group, a pyrimidine group, a pyrazine group, a triazine group, an imidazolyl group, an oxazolyl group, and a thiazolyl group are preferable, and a 4-pyridyl group and a 1-imidazolyl group are more preferable. A pyridyl group is particularly preferred.

上記式(I)中のRは、下記式(II−1)〜(II−4):
−C(R)(R)− (II−1)
−C(=O)− (II−2)
−O− (II−3)
−N(R)− (II−4)
(式中、R及びRは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよい炭化水素基であり、Rは、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭化水素基である。)
で表される基からなる群から選択されるいずれかである。複数あるRは、同一であっても異なっていてもよい。したがって、すべてのRが同じでもよいが、式(II−3)又は式(II−4)で表される基が隣り合うことはない。また、RがR〜Rとして置換基を有していてもよい炭化水素基を2つ以上有する場合は、それらが結合して環(例えば、シクロヘキサン環)を形成していてもよい。
R in the above formula (I) represents the following formulas (II-1) to (II-4):
-C (R 1 ) (R 2 )-(II-1)
-C (= O)-(II-2)
-O- (II-3)
-N (R 3 )-(II-4)
(In the formula, R 1 and R 2 may be the same or different, and each is a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group that may have a substituent, and R 3 is hydrogen. (A hydrocarbon group which may have an atom or a substituent.)
Any one selected from the group consisting of groups represented by: A plurality of R may be the same or different. Therefore, although all R may be the same, the group represented by Formula (II-3) or Formula (II-4) is not adjacent. Moreover, when R has two or more hydrocarbon groups which may have a substituent as R 1 to R 3 , they may be bonded to form a ring (for example, a cyclohexane ring).

このようなRとしては、分離性能がより良好となり、且つ合成がより容易となることから、すべてのRが式(II−1)で表される基であるか、一つまたは二つのRが式(II−2)、式(II−3)、式(II−4)で表される基のいずれかで且つ残りのRが式(II−1)で表される基であることが好ましく、すべてのRが式(II−1)で表される基であるか、一つのRが式(II−2)、式(II−3)、式(II−4)で表される基のいずれかで且つ残りのRが式(II−1)で表される基であることがより好ましく、すべてのRが式(II−1)で表される基であることが特に好ましい。   As such R, since separation performance becomes better and synthesis becomes easier, all R are groups represented by the formula (II-1), or one or two R are It is preferable that any of the groups represented by formula (II-2), formula (II-3) and formula (II-4) and the remaining R is a group represented by formula (II-1). All R's are groups represented by formula (II-1), or one R is a group represented by formula (II-2), formula (II-3), or formula (II-4). It is more preferable that any one of the remaining Rs is a group represented by the formula (II-1), and it is particularly preferable that all Rs are groups represented by the formula (II-1).

式(II−1)中のR、Rにおけるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が好ましく、フッ素原子、塩素原子がより好ましく、フッ素原子が特に好ましい。また、式(II−1)、式(II−4)中のR〜Rにおける炭化水素基としては、炭素数6以下の炭化水素基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。さらに、このような炭化水素基が有していてもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、窒素原子を含む複素環基が挙げられ、それらの好ましい例は前記と同様である。 Examples of the halogen atom in R 1 and R 2 in the formula (II-1) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. A fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom are preferable, and a fluorine atom, A chlorine atom is more preferred, and a fluorine atom is particularly preferred. Moreover, as a hydrocarbon group in R < 1 > -R < 3 > in Formula (II-1) and Formula (II-4), a C6 or less hydrocarbon group is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, butyl A group is more preferable, and a methyl group is particularly preferable. Furthermore, examples of the substituent that such a hydrocarbon group may have include a heterocyclic group containing a halogen atom and a nitrogen atom, and preferred examples thereof are the same as described above.

式(II−1)中のR、Rとしては、分離性能がより良好となり、且つ合成がより容易となることから、水素原子、フッ素原子、メチル基、4−ピリジルメチル基が好ましく、水素原子、フッ素原子、メチル基がより好ましく、水素原子が特に好ましい。また、式(II−4)中のRとしては、分離性能がより良好となり、且つ合成がより容易となることから、水素原子、メチル基、4−ピリジルメチル基が好ましく、水素原子、メチル基がより好ましく、水素原子が特に好ましい。 R 1 and R 2 in the formula (II-1) are preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a 4-pyridylmethyl group because the separation performance becomes better and the synthesis becomes easier. A hydrogen atom, a fluorine atom, and a methyl group are more preferable, and a hydrogen atom is particularly preferable. In addition, R 3 in the formula (II-4) is preferably a hydrogen atom, a methyl group, or a 4-pyridylmethyl group because the separation performance becomes better and the synthesis becomes easier. A group is more preferable, and a hydrogen atom is particularly preferable.

上記式(I)中のnは、3〜20の整数である。係るnが2以下では、炭素数が3以上で且つ同じ炭素数の不飽和炭化水素と飽和炭化水素に対して選択的な相互作用が働かなくなり、そのような炭化水素に対して一方を選択的(優先的)に認識することができなくなる。他方、係るnが20を超えると、該配位子と金属イオンから規則的な骨格ができなくなる。また、上記式(I)中のnは、分離性能がより良好となり、且つ合成がより容易となることから、3〜6の整数が好ましく、3又は4がより好ましく、3が特に好ましい。   N in the above formula (I) is an integer of 3 to 20. When n is 2 or less, the selective interaction does not work for unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons having 3 or more carbon atoms and the same carbon number, and one of them is selective to such hydrocarbons. It becomes impossible to recognize (priority). On the other hand, when n exceeds 20, a regular skeleton cannot be formed from the ligand and the metal ion. In addition, n in the above formula (I) is preferably an integer of 3 to 6, more preferably 3 or 4, and particularly preferably 3, because the separation performance becomes better and the synthesis becomes easier.

上記式(I)で表される配位子として、具体的には以下の1〜24が挙げられ、分離性能がより良好となり、且つ合成がより容易となることから、好ましくは1〜17であり、より好ましくは1〜8であり、特に好ましくは1〜4であり、最も好ましくは1である。   Specific examples of the ligand represented by the above formula (I) include the following 1 to 24, and the separation performance becomes better and the synthesis becomes easier. Yes, more preferably 1-8, particularly preferably 1-4, and most preferably 1.

本発明においては、前述の配位子と共に金属イオン及びカウンターイオンを含む金属錯体が用いられる。   In the present invention, a metal complex containing a metal ion and a counter ion together with the aforementioned ligand is used.

このような金属イオンとしては、例えば、周期表第2族から第13族の金属イオンが挙げられる。中でも、骨格形成がし易く、且つ分離性能がより良好となることから、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、水銀、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛、ビスマスのイオンが好ましく、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、アルミニウムのイオンがより好ましく、鉄、銅、銀のイオンが特に好ましい。係る金属イオンは、一種でも二種以上でもよい。また、このような金属イオンの価数としては、1〜6が好ましく、1〜4がより好ましく、2〜3が特に好ましい。   Examples of such metal ions include group 2 to group 13 metal ions of the periodic table. Among them, since skeleton formation is easy and separation performance is better, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium , Holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, iron, ruthenium, osmium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum , Copper, silver, gold, zinc, cadmium, mercury, aluminum, gallium, indium, thallium, tin, lead, bismuth ions are preferred, magnesium , Titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, zinc, more preferably aluminum ions, iron, copper, silver ion is particularly preferred. Such metal ions may be one kind or two or more kinds. Moreover, as a valence of such a metal ion, 1-6 are preferable, 1-4 are more preferable, and 2-3 are especially preferable.

前記の金属イオンは通常陽イオンであることから、得られる金属錯体全体として電気的に中性にするためにカウンターイオンは通常陰イオンである。このようなカウンターイオンとしては、例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酸化物イオン、硫化物イオン、水酸化物イオン、水素化物イオン、亜硫酸イオン、リン酸イオン、シアン化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオン、チオシアン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、アセチルアセトナート;ギ酸イオン、酢酸イオン、プロピオン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオンなどのカルボン酸イオン;メトキシドイオン、エトキシドイオン、イソプロポキシドイオンなどのアルコキシドイオンが挙げられる。中でも、分離性能がより良好となることから、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ギ酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオンが好ましく、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオンがより好ましい。係るカウンターイオンは、一種でも二種以上でもよい。   Since the metal ion is usually a cation, the counter ion is usually an anion in order to electrically neutralize the entire metal complex obtained. Examples of such counter ions include fluoride ions, chloride ions, bromide ions, iodide ions, oxide ions, sulfide ions, hydroxide ions, hydride ions, sulfite ions, phosphate ions, cyanide ions. Fluoride ion, carbonate ion, sulfate ion, nitrate ion, bicarbonate ion, thiocyanate ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, acetylacetonate; formate ion, Examples thereof include carboxylate ions such as acetate ion, propionate ion and trifluoroacetate ion; alkoxide ions such as methoxide ion, ethoxide ion and isopropoxide ion. Among them, since the separation performance becomes better, fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, Formate ion, acetate ion, and trifluoroacetate ion are preferable, and methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, and trifluoroacetate ion are more preferable. Such counter ions may be one kind or two or more kinds.

本発明の炭化水素の分離方法に用いる金属錯体が2種類以上のカウンターイオンを含む場合には2種類以上のカウンターイオンの比率を変更することで吸着分離特性の段階的な制御が可能になり気体分離の系にあわせて最適化することが容易になることから、本発明の炭化水素の分離方法に用いる金属錯体は2種類以上のカウンターイオンを含むことが好ましく、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酸化物イオン、硫化物イオン、水酸化物イオン、水素化物イオン、亜硫酸イオン、リン酸イオン、シアン化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオン、チオシアン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、アセチルアセトナート、カルボン酸イオン(好ましくはギ酸イオン、酢酸イオン、プロピオン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオンなど)、及びアルコキシドイオン(好ましくはメトキシドイオン、エトキシドイオン、イソプロポキシドイオンなど)からなる群より選ばれる2種類以上のカウンターイオンを含むことがより好ましい。   If the metal complex used in the hydrocarbon separation method of the present invention contains two or more types of counter ions, the ratio of the two or more types of counter ions can be changed to allow stepwise control of the adsorption separation characteristics. Since it becomes easy to optimize in accordance with the separation system, the metal complex used in the hydrocarbon separation method of the present invention preferably contains two or more kinds of counter ions, such as fluoride ions, chloride ions, Bromide ion, iodide ion, oxide ion, sulfide ion, hydroxide ion, hydride ion, sulfite ion, phosphate ion, cyanide ion, carbonate ion, sulfate ion, nitrate ion, bicarbonate ion, thiocyanate Ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluoro Acid ion, acetylacetonate, carboxylate ion (preferably formate ion, acetate ion, propionate ion, trifluoroacetate ion, etc.), and alkoxide ion (preferably methoxide ion, ethoxide ion, isopropoxide ion, etc.) It is more preferable that two or more types of counter ions selected from the group consisting of:

本発明の炭化水素の分離方法に用いる金属錯体は、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ギ酸イオン、酢酸イオン及びトリフルオロ酢酸イオンからなる群より選ばれる2種類以上のカウンターイオンを含むことがさらに好ましく、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン及びトリフルオロ酢酸イオンからなる群より選ばれる2種類以上のカウンターイオンを含むことがよりいっそう好ましい。   The metal complex used in the hydrocarbon separation method of the present invention includes fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate. It is more preferable that two or more kinds of counter ions selected from the group consisting of ions, formate ions, acetate ions and trifluoroacetate ions are included, methanesulfonate ions, trifluoromethanesulfonate ions, tetrafluoroborate ions, hexafluoro It is even more preferable that two or more types of counter ions selected from the group consisting of phosphate ions and trifluoroacetate ions are included.

本発明の金属錯体が2種類以上のカウンターイオンを含む場合、含まれるカウンターイオンのうち少なくとも2種類がカウンターイオンの全量に対してそれぞれ0.01mol%以上含まれていることが好ましい。カウンターイオンのうち少なくとも2種類がカウンターイオンの全量に対してそれぞれ0.1mol%以上含まれていることがより好ましく、カウンターイオンのうち少なくとも2種類がカウンターイオンの全量に対してそれぞれ1mol%以上含まれていることがさらに好ましい。   When the metal complex of the present invention includes two or more types of counter ions, it is preferable that at least two types of counter ions are included in an amount of 0.01 mol% or more based on the total amount of counter ions. More preferably, at least two of the counter ions are contained in an amount of 0.1 mol% or more with respect to the total amount of the counter ions, and at least two of the counter ions are contained in an amount of 1 mol% or more with respect to the total amount of the counter ions. More preferably.

本発明において用いる金属錯体を構成する前述の金属イオンとカウンターイオンと式(I)で表される配位子との組成比(モル比)は、金属錯体全体として電気的に中性となること以外に制約はないが、骨格形成がし易く、且つ分離性能がより良好となることから、金属イオン:カウンターイオン:式(I)で表される配位子=1:0.2〜6:1〜6であることが好ましく、1:0.3〜3:1〜3であることがより好ましい。   The composition ratio (molar ratio) of the metal ion, counter ion, and ligand represented by the formula (I) constituting the metal complex used in the present invention is electrically neutral as a whole metal complex. Although there are no restrictions other than the above, since skeleton formation is easy and separation performance is better, metal ion: counter ion: ligand represented by formula (I) = 1: 0.2 to 6: 1-6 are preferable, and 1: 0.3-3: 1-3 are more preferable.

本発明においては、前述の金属錯体を形成するために、上記式(I)で表される配位子以外に補助配位子を有していてもよい。このような補助配位子としては、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ピペラジン、トリエチレンジアミン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、2,2’−ビピリジル、3,3’−ビピリジル、4,4’−ビピリジルなどの窒素原子を2つ有する化合物や、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などのカルボキシル基を2つ有する化合物が挙げられる。好ましくは、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ピペラジン、トリエチレンジアミン、ピラジン、4,4’−ビピリジル、シュウ酸、シュウ酸、マロン酸、テレフタル酸である。係る補助配位子は、一種でも二種以上でもよい。   In this invention, in order to form the above-mentioned metal complex, you may have an auxiliary ligand other than the ligand represented by the said formula (I). Examples of such auxiliary ligands include ethylenediamine, trimethylenediamine, piperazine, triethylenediamine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 2,2′-bipyridyl, 3,3′-bipyridyl, 4,4′-bipyridyl, and the like. And compounds having two carboxyl groups such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid. Preferred are ethylenediamine, trimethylenediamine, piperazine, triethylenediamine, pyrazine, 4,4'-bipyridyl, oxalic acid, oxalic acid, malonic acid, and terephthalic acid. Such auxiliary ligands may be one kind or two or more kinds.

また、本発明において用いる金属錯体は、前述の補助配位子以外に、溶媒を配位子として有していてもよい。このような溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、クロロホルム、アセトニトリル、ベンゾニトリル、トリエチルアミン、ピリジン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、メチルエチルエーテル、1,4−ジオキサンなどが挙げられ、好ましくは水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドである。係る溶媒は、一種でも二種以上でもよい。   Moreover, the metal complex used in the present invention may have a solvent as a ligand in addition to the auxiliary ligand described above. Examples of such a solvent include water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, Examples include dimethyl sulfoxide, acetone, chloroform, acetonitrile, benzonitrile, triethylamine, pyridine, tetrahydrofuran, diethyl ether, dimethoxyethane, methyl ethyl ether, 1,4-dioxane, and preferably water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene Glycol, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide. Such a solvent may be one kind or two or more kinds.

本発明において用いる金属錯体としては、不飽和炭化水素と飽和炭化水素との分離効率をより高めることができるので、規則構造及び柔軟構造を有することが好ましい。ここでいう規則構造とは、粉末X線回折の測定により単位格子に由来するピークが15(2θ)以下、好ましくは12以下、より好ましくは10以下に観測されることを特徴とする規則構造であり、前記ピークが3(2θ)以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましい。また、ここでいう柔軟構造とは、外部刺激(例えばゲスト分子の吸着)により構造が変化することを特徴とする。本発明において柔軟構造を有する金属錯体は小分子の吸着に伴い粉末X線回折パターンが変化する。また、柔軟構造を有する金属錯体は、吸着した小分子が脱離することで再び構造が変化し、通常、小分子を吸着する前の構造を回復する。 The metal complex used in the present invention preferably has a regular structure and a flexible structure because the separation efficiency between unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons can be further increased. The regular structure here is characterized in that a peak derived from a unit cell is observed at 15 o (2θ) or less, preferably 12 o or less, more preferably 10 o or less by measurement of powder X-ray diffraction. It is a regular structure, and the peak is preferably 3 o (2θ) or more, and more preferably 4 o or more. Further, the flexible structure here is characterized in that the structure is changed by an external stimulus (for example, adsorption of guest molecules). In the present invention, the powder X-ray diffraction pattern of the metal complex having a flexible structure changes with the adsorption of small molecules. In addition, the metal complex having a flexible structure changes its structure again when the adsorbed small molecules are desorbed, and usually recovers the structure before adsorbing the small molecules.

また、本発明において用いる金属錯体の製造方法としては、特に限定はないが、上記式(I)で表される配位子を、前記金属イオン及び前記カウンターイオンからなる金属塩と溶媒中で反応せしめることにより製造することが好ましい。ここで用いる溶媒としては、前述の溶媒を使用でき、また、前記溶媒中に前記補助配位子をさらに加えてもよい。   The method for producing the metal complex used in the present invention is not particularly limited, but the ligand represented by the above formula (I) is reacted in a solvent with the metal salt comprising the metal ion and the counter ion. It is preferable to manufacture by caulking. As the solvent used here, the above-mentioned solvents can be used, and the auxiliary ligand may be further added to the solvent.

上記式(I)で表される配位子と前記金属塩のモル比は、好ましくは0.1〜10.0:1であり、より好ましくは0.2〜5:1である。上記式(I)で表される配位子と前記の金属塩の濃度はそれぞれ、好ましくは1〜1000mmol/Lであり、より好ましくは10〜500mmol/Lである。   The molar ratio of the ligand represented by the formula (I) and the metal salt is preferably 0.1 to 10.0: 1, more preferably 0.2 to 5: 1. The concentration of the ligand represented by the formula (I) and the metal salt is preferably 1 to 1000 mmol / L, more preferably 10 to 500 mmol / L.

前記配位子を前記金属塩と反応せしめる際の反応温度は、室温以上が好ましく、100℃以上がより好ましく、上限は一般に200℃である。係る反応は常圧下で行うことができるが、0.01〜100MPaの圧力下で行うことが好ましく、0.01〜10MPaの圧力下で行うことがより好ましく、0.1〜10MPaの圧力下で行うことがさらに好ましい。反応時間は、通常1分〜1週間、好ましくは5分〜120時間である。   The reaction temperature at the time of reacting the ligand with the metal salt is preferably room temperature or higher, more preferably 100 ° C. or higher, and the upper limit is generally 200 ° C. Such a reaction can be carried out under normal pressure, preferably under a pressure of 0.01 to 100 MPa, more preferably under a pressure of 0.01 to 10 MPa, and under a pressure of 0.1 to 10 MPa. More preferably it is performed. The reaction time is usually 1 minute to 1 week, preferably 5 minutes to 120 hours.

このような反応に用いる反応容器としては、開放型容器でもよいが、オートクレーブなどの密閉型容器が好ましい。反応容器の加熱は、オイルバスやオーブンなどを用いたり、マイクロ波や超音波を照射したりすることによって行うことができる。   The reaction vessel used for such a reaction may be an open vessel, but is preferably a closed vessel such as an autoclave. The reaction vessel can be heated by using an oil bath or an oven, or by irradiating microwaves or ultrasonic waves.

また、前記反応において溶媒として適切なものを選択すると、生成した金属錯体は沈殿物として反応溶液中に析出する。析出した金属錯体を濾過などにより捕集した後、反応に用いた溶媒と同じ種類の溶媒、又は反応に用いた溶媒よりも揮発性が高い溶媒を用いて、析出した金属錯体を洗浄することが好ましい。さらに、得られた金属錯体が多孔性となっている場合は、細孔部に原料化合物や溶媒が吸着していることがあるため、これらを除去するために、金属錯体を乾燥することが好ましい。係る乾燥としては、室温又は加熱条件下での減圧乾燥が好ましい。   In addition, when an appropriate solvent is selected in the reaction, the generated metal complex is precipitated in the reaction solution as a precipitate. After collecting the precipitated metal complex by filtration or the like, the precipitated metal complex can be washed with the same type of solvent used for the reaction or a solvent that is more volatile than the solvent used for the reaction. preferable. Furthermore, when the obtained metal complex is porous, since the raw material compound and the solvent may be adsorbed in the pores, it is preferable to dry the metal complex in order to remove them. . As such drying, vacuum drying under room temperature or heating conditions is preferable.

本発明においては、前述の金属錯体に、炭素数3以上の不飽和炭化水素と炭素数3以上の飽和炭化水素との混合物を接触せしめることにより前記不飽和炭化水素と前記飽和炭化水素とを分離するものであり、その際に前記金属錯体を吸着剤又は分子篩として好適に用いることができる。係る金属錯体は、一種でも、二種以上を含んでいてもよい。   In the present invention, the unsaturated hydrocarbon and the saturated hydrocarbon are separated by bringing the aforementioned metal complex into contact with a mixture of an unsaturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms and a saturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms. In this case, the metal complex can be suitably used as an adsorbent or a molecular sieve. Such metal complexes may be one kind or may contain two or more kinds.

ここでいう飽和炭化水素は、アルカン、シクロアルカンであり、アルカンが好ましい。また不飽和炭化水素は、アルケン、アルキン、アルカジエン、アルカトリエン、芳香族炭化水素が挙げられるが、アルケン、アルキン、アルカジエンが好ましく、アルケン、アルキンがより好ましい。本発明において分離される対象となる不飽和炭化水素と飽和炭化水素は、炭素数が3以上のものであるが、炭素数が3〜6の不飽和炭化水素と飽和炭化水素が好ましく、炭素数が3又は4の不飽和炭化水素と飽和炭化水素がより好ましく、プロピレンとプロパンが特に好ましい。前記金属錯体を吸着剤として用いる場合の作用機構は定かではないが、通常、不飽和炭化水素の吸着量が飽和炭化水素の吸着量に比べてはるかに大きくなり、不飽和炭化水素と飽和炭化水素とを分離することが可能である。   The saturated hydrocarbon here is alkane or cycloalkane, and alkane is preferable. The unsaturated hydrocarbon includes alkene, alkyne, alkadiene, alkatriene, and aromatic hydrocarbon, preferably alkene, alkyne, and alkadiene, and more preferably alkene and alkyne. The unsaturated hydrocarbon and saturated hydrocarbon to be separated in the present invention are those having 3 or more carbon atoms, preferably unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons having 3 to 6 carbon atoms, Is more preferably 3 or 4 unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons, particularly preferably propylene and propane. Although the mechanism of action when the metal complex is used as an adsorbent is not clear, the adsorption amount of unsaturated hydrocarbons is usually much larger than the adsorption amount of saturated hydrocarbons, and unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons. Can be separated.

本発明の分離方法において、前記金属錯体をそのまま、あるいは適当に粉砕することで粉末状にして用いることもできるが、適切な成型手段により成型して成型体として用いてもよい。なお、この成型において成型剤を用いる場合には、成型後に得られる吸着剤の炭化水素ガス吸着特性及び吸着後の炭化水素ガス脱離特性が著しく損なわれないようにして、成型剤の種類及びその使用量を定めることが好ましい。このような成型手段としてはプレス成型が例示される。吸着剤として用いる場合の成型体の形状は、吸着剤に要求される強度を維持できるような形状であることが望ましい。また、炭化水素ガス吸着速度を向上させるという観点から、成型品の表面積が大きいことが好ましい。   In the separation method of the present invention, the metal complex can be used as it is or in a powder form by appropriate pulverization, but it may be molded by an appropriate molding means and used as a molded body. In the case of using a molding agent in this molding, the type of molding agent and the type of the molding agent are selected so that the hydrocarbon gas adsorption characteristics and the hydrocarbon gas desorption characteristics after adsorption are not significantly impaired. It is preferable to determine the amount used. An example of such a molding means is press molding. The shape of the molded body when used as an adsorbent is desirably a shape that can maintain the strength required for the adsorbent. Moreover, it is preferable that the surface area of a molded article is large from a viewpoint of improving the hydrocarbon gas adsorption rate.

本発明において前述の金属錯体を用いて前記不飽和炭化水素と前記飽和炭化水素とを分離する具体的プロセスとしては、例えば、圧力スイング吸着法(圧力変動吸着法:Pressure Swing Adsorption)や温度スイング吸着法(温度変動吸着法:Temperature Swing Adsorption)や透過分離法(膜分離)が挙げられ、圧力スイング吸着法が好ましい。   In the present invention, specific processes for separating the unsaturated hydrocarbon and the saturated hydrocarbon using the metal complex described above include, for example, a pressure swing adsorption method (pressure swing adsorption method) and a temperature swing adsorption. Method (Temperature Swing Adsorption) and permeation separation (membrane separation), and pressure swing adsorption is preferred.

圧力スイング吸着法においては、前記金属錯体に、第1の所定圧力(吸着圧力)の下で前記不飽和炭化水素と飽和炭化水素との混合物を接触せしめ、一方の炭化水素を前記金属錯体に選択的に吸着させる吸着工程を含むことが好ましい。このような吸着工程においては、前記金属錯体が配置された空間(例えば、吸着槽内)の圧力を事前に所望の吸着圧力まで上昇又は低減させた後、前記混合物をその吸着圧力の下で前記空間に導入し、一方の炭化水素(例えば、不飽和炭化水素)が選択的(優先的)に前記金属錯体に吸着されて濃縮し、その炭化水素の減損分と他方の炭化水素(例えば、飽和炭化水素)が前記空間から排出される。   In the pressure swing adsorption method, the metal complex is brought into contact with a mixture of the unsaturated hydrocarbon and the saturated hydrocarbon under a first predetermined pressure (adsorption pressure), and one hydrocarbon is selected as the metal complex. It is preferable to include an adsorption process for adsorption. In such an adsorption step, the pressure in the space where the metal complex is arranged (for example, in the adsorption tank) is raised or reduced to a desired adsorption pressure in advance, and then the mixture is subjected to the adsorption pressure under the adsorption pressure. Introducing into the space, one hydrocarbon (for example, unsaturated hydrocarbon) is selectively (preferentially) adsorbed and concentrated on the metal complex, and the hydrocarbon depletion and the other hydrocarbon (for example, saturated) Hydrocarbons) are discharged from the space.

また、このような圧力スイング吸着法においては、前記吸着工程の後に、圧力を第2の所定圧力(脱離圧力)に変化させ、前記金属錯体に吸着している炭化水素を脱離させる脱離工程を更に含むことがより好ましい。このような脱離工程(再生工程)においては、一方の炭化水素を選択的に吸着している金属錯体が配置された空間の圧力を所望の脱離圧力まで低減し、金属錯体に吸着されている炭化水素(例えば、不飽和炭化水素)の濃縮分を金属錯体から脱離せしめることによって前記空間から排出される。   In such a pressure swing adsorption method, after the adsorption step, the pressure is changed to a second predetermined pressure (desorption pressure) to desorb hydrocarbons adsorbed on the metal complex. More preferably, the method further includes a step. In such a desorption process (regeneration process), the pressure in the space where the metal complex that selectively adsorbs one of the hydrocarbons is reduced to a desired desorption pressure, and is adsorbed by the metal complex. The concentrated hydrocarbon (eg, unsaturated hydrocarbon) is discharged from the space by desorbing it from the metal complex.

なお、このような圧力スイング吸着法が一段で不十分な場合は、二段以上とすることができ、その場合は前記吸着工程と前記脱離工程とが二回以上繰り返して行われることになる。   In addition, when such a pressure swing adsorption method is insufficient in one step, it can be made two or more steps, in which case the adsorption step and the desorption step are repeated twice or more. .

前記の圧力スイング吸着法における吸着条件は、分離対象によって決定されるが、温度は200〜523Kが好ましく、250〜427Kがより好ましく、圧力は1〜3000kPaが好ましく、5〜300kPaがより好ましい。また、前記吸着圧力としては、一方の炭化水素の吸着量と他方の炭化水素の吸着量との差が大きく(好ましくは最大)となる圧力が採用され、他方、前記脱離圧力としては、一方の炭化水素の吸着量と他方の炭化水素の吸着量との双方が小さくなる圧力が採用される。   The adsorption conditions in the pressure swing adsorption method are determined depending on the separation target, but the temperature is preferably 200 to 523 K, more preferably 250 to 427 K, and the pressure is preferably 1 to 3000 kPa, more preferably 5 to 300 kPa. The adsorption pressure is a pressure at which the difference between the adsorption amount of one hydrocarbon and the adsorption amount of the other hydrocarbon is large (preferably maximum), while the desorption pressure is The pressure at which both the hydrocarbon adsorption amount and the other hydrocarbon adsorption amount become small is employed.

次に、本発明の炭化水素の分離装置について説明する。本発明の炭化水素の分離装置は、前述の金属錯体を備える分離手段と、
前記分離手段に炭素数3以上の不飽和炭化水素と炭素数3以上の飽和炭化水素との混合物を導入する導入手段と、
を備えており、前記金属錯体に前記混合物を接触せしめることにより前記不飽和炭化水素と前記飽和炭化水素とを分離する装置であり、前述の本発明の炭化水素の分離方法を実施することが可能である。
Next, the hydrocarbon separation apparatus of the present invention will be described. The hydrocarbon separation apparatus of the present invention comprises a separation means comprising the metal complex described above,
Introducing means for introducing a mixture of an unsaturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms and a saturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms into the separating means;
An apparatus for separating the unsaturated hydrocarbon and the saturated hydrocarbon by bringing the mixture into contact with the metal complex, and capable of carrying out the hydrocarbon separation method of the present invention described above. It is.

また、本発明の炭化水素の分離装置においては、前記分離手段において前記金属錯体が配置された空間の圧力を制御する圧力制御手段を更に備えていることが好ましく、前記圧力制御手段により第1の所定圧力の下で前記混合物を前記金属錯体に接触せしめ、一方の炭化水素を前記金属錯体に選択的に吸着させることにより、前述の吸着工程が実施できるようになっていることが好ましい。   The hydrocarbon separation apparatus of the present invention preferably further comprises pressure control means for controlling the pressure of the space in which the metal complex is arranged in the separation means. It is preferable that the above-described adsorption step can be performed by bringing the mixture into contact with the metal complex under a predetermined pressure and selectively adsorbing one of the hydrocarbons to the metal complex.

さらに、その場合、一方の炭化水素を前記金属錯体に選択的に吸着させた後に、前記圧力制御手段により圧力を第2の所定圧力に変化させ、前記金属錯体に吸着している炭化水素を脱離させることにより、前述の脱離工程が実施できるようになっていることが好ましい。   Further, in this case, after selectively adsorbing one of the hydrocarbons to the metal complex, the pressure is changed to the second predetermined pressure by the pressure control means, and the hydrocarbon adsorbed to the metal complex is removed. It is preferable that the above-described desorption step can be performed by separating them.

図1に、本発明の炭化水素の分離装置の好適な一実施形態を示す。   FIG. 1 shows a preferred embodiment of the hydrocarbon separation apparatus of the present invention.

図1に示す分離装置(圧力スイング吸着装置の一例)においては、前述の金属錯体が充填された吸着槽(分離手段)1が配置されており、その一端にバルブV1を有する導入管P1を介して圧縮機2(導入手段)が接続され、さらに圧縮機2にはバルブV2を有する原料ガス(前記混合物)の導入管P2とバルブV3を有するパージガスの導入管P3とが接続されている。また、吸着槽1の他端には、バルブV4を有する排出管P4を介して減圧機3(圧力制御手段)が接続され、さらに減圧機3にはバルブV5を有する製品ガス(分離された炭化水素)の排出管P5とバルブV6を有するパージガスの排出管P6とが接続されている。さらに、圧縮機2、減圧機3、バルブV1〜V6には制御手段4(例えば、PLC)が電気的に接続されており、それらの動作を制御することができるように構成されている。   In the separation apparatus (an example of a pressure swing adsorption apparatus) shown in FIG. 1, an adsorption tank (separation means) 1 filled with the above-described metal complex is disposed, and an inlet pipe P1 having a valve V1 at one end thereof is disposed. The compressor 2 (introducing means) is connected, and the compressor 2 is connected to a feed gas P2 having a valve V2 (the mixture) and a purge gas introducing pipe P3 having a valve V3. Further, a decompressor 3 (pressure control means) is connected to the other end of the adsorption tank 1 via a discharge pipe P4 having a valve V4. Further, a product gas having a valve V5 (separated carbonization) is connected to the decompressor 3. Hydrogen) discharge pipe P5 and purge gas discharge pipe P6 having valve V6 are connected. Furthermore, a control means 4 (for example, PLC) is electrically connected to the compressor 2, the decompressor 3, and the valves V1 to V6, and is configured to be able to control their operations.

図1に示す分離装置を用いて炭化水素を分離する場合、例えば以下のように制御される。すなわち、先ず、吸着槽1内に圧縮機2によりパージガスが導入された後、減圧機3により吸着槽1内の圧力が前記第1の所定圧力(吸着圧力)となるように減圧される。次いで、その圧力の下で吸着槽1内に圧縮機2により原料ガスが導入され、一方の炭化水素(例えば、不飽和炭化水素)が選択的に前記金属錯体に吸着されて濃縮し、その炭化水素の減損分と他方の炭化水素(例えば、飽和炭化水素)が第一の製品ガスとして排出される。   When hydrocarbons are separated using the separation apparatus shown in FIG. 1, the following control is performed, for example. That is, first, purge gas is introduced into the adsorption tank 1 by the compressor 2, and then the pressure in the adsorption tank 1 is reduced by the decompressor 3 so as to become the first predetermined pressure (adsorption pressure). Next, the raw material gas is introduced into the adsorption tank 1 by the compressor 2 under the pressure, and one hydrocarbon (for example, unsaturated hydrocarbon) is selectively adsorbed and concentrated on the metal complex, and the carbonization is performed. Hydrogen depletion and the other hydrocarbon (for example, saturated hydrocarbon) are discharged as the first product gas.

次に、減圧機3により吸着槽1内の圧力を前記第2の所定圧力(脱離圧力)まで減圧し、それにより前記金属錯体に吸着されていた炭化水素(例えば、不飽和炭化水素)の濃縮分が金属錯体から脱離して第二の製品ガスとして排出される。   Next, the pressure in the adsorption tank 1 is reduced to the second predetermined pressure (desorption pressure) by the decompressor 3, whereby hydrocarbons (for example, unsaturated hydrocarbons) adsorbed on the metal complex are reduced. The concentrate is desorbed from the metal complex and discharged as a second product gas.

以上、本発明の炭化水素の分離装置の好適な一実施形態について説明したが、本発明の分離装置は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、圧縮機と減圧機の一方が導入手段と圧力制御手段とを兼ねる場合はいずれか一方のみでもよい。また、金属錯体が充填された吸着槽として、複数の吸着槽(吸着塔)が並列又は直列に接続されていてもよい。   The preferred embodiment of the hydrocarbon separation apparatus of the present invention has been described above. However, the separation apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, one of the compressor and the decompressor is an introduction means. When both serve as pressure control means, only one of them may be used. Moreover, as an adsorption tank filled with the metal complex, a plurality of adsorption tanks (adsorption towers) may be connected in parallel or in series.

次に、本発明の金属錯体について説明する。本発明の金属錯体は、前記式(I)で表される配位子と、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酸化物イオン、硫化物イオン、水酸化物イオン、水素化物イオン、亜硫酸イオン、リン酸イオン、シアン化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオン、チオシアン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、アセチルアセトナート、カルボン酸イオン(好ましくはギ酸イオン、酢酸イオン、プロピオン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオンなど)、及びアルコキシドイオン(好ましくはメトキシドイオン、エトキシドイオン、イソプロポキシドイオンなど)からなる群より選ばれる2種類以上のカウンターイオンと、金属イオンとを含む金属錯体である。   Next, the metal complex of the present invention will be described. The metal complex of the present invention includes a ligand represented by the above formula (I), fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, oxide ion, sulfide ion, hydroxide ion, hydrogen Fluoride ion, sulfite ion, phosphate ion, cyanide ion, carbonate ion, sulfate ion, nitrate ion, bicarbonate ion, thiocyanate ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluoro Phosphate ion, acetylacetonate, carboxylate ion (preferably formate ion, acetate ion, propionate ion, trifluoroacetate ion, etc.), and alkoxide ion (preferably methoxide ion, ethoxide ion, isopropoxide ion, etc.) ) Two or more cows selected from the group consisting of And Taion, a metal complex containing a metal ion.

本発明の金属錯体における前記式(I)で表される配位子の好ましい形態は、前述の本発明の炭化水素の分離方法における式(I)で表される配位子の好ましい形態と同じである。   The preferred form of the ligand represented by the formula (I) in the metal complex of the present invention is the same as the preferred form of the ligand represented by the formula (I) in the hydrocarbon separation method of the present invention described above. It is.

本発明の金属錯体における前記金属イオンの好ましい形態は、前述の本発明の炭化水素の分離方法における金属イオンの好ましい形態と同じである。   The preferred form of the metal ion in the metal complex of the present invention is the same as the preferred form of the metal ion in the hydrocarbon separation method of the present invention described above.

本発明の金属錯体は、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ギ酸イオン、酢酸イオン及びトリフルオロ酢酸イオンからなる群より選ばれる2種類以上のカウンターイオンを含むことが好ましく、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン及びトリフルオロ酢酸イオンからなる群より選ばれる2種類以上のカウンターイオンを含むことがより好ましい。   The metal complex of the present invention comprises fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, formate ion, acetate ion. And two or more counter ions selected from the group consisting of trifluoroacetate ions, methanesulfonate ions, trifluoromethanesulfonate ions, tetrafluoroborate ions, hexafluorophosphate ions and trifluoroacetate ions More preferably, two or more types of counter ions selected from the group consisting of:

本発明の金属錯体は前記2種類以上のカウンターイオンを含むが、含まれるカウンターイオンのうち少なくとも2種類がカウンターイオンの全量に対してそれぞれ0.01mol%以上含まれていることが好ましい。カウンターイオンのうち少なくとも2種類がカウンターイオンの全量に対してそれぞれ0.1mol%以上含まれていることがより好ましく、カウンターイオンのうち少なくとも2種類がカウンターイオンの全量に対してそれぞれ1mol%以上含まれていることがさらに好ましい。   The metal complex of the present invention contains the two or more types of counter ions, but it is preferable that at least two types of the counter ions contained are each contained in an amount of 0.01 mol% or more based on the total amount of the counter ions. More preferably, at least two of the counter ions are contained in an amount of 0.1 mol% or more with respect to the total amount of the counter ions, and at least two of the counter ions are contained in an amount of 1 mol% or more with respect to the total amount of the counter ions. More preferably.

本発明の金属錯体を構成する、前述の金属イオンとカウンターイオンと式(I)で表される配位子との組成比(モル比)は、金属錯体全体として電気的に中性となること以外に制約はなく、好ましい形態は、前述の本発明の炭化水素の分離方法における、金属錯体を構成する前述の金属イオンとカウンターイオンと式(I)で表される配位子との組成比(モル比)の好ましい形態と同じである。   The composition ratio (molar ratio) of the metal ion, counter ion, and ligand represented by the formula (I) constituting the metal complex of the present invention is electrically neutral as a whole metal complex. There is no restriction other than the above, and a preferred embodiment is a composition ratio of the metal ion, the counter ion and the ligand represented by the formula (I) constituting the metal complex in the hydrocarbon separation method of the present invention described above. It is the same as the preferable form of (molar ratio).

本発明の金属錯体は、上記式(I)で表される配位子以外に補助配位子を有していてもよい。金属錯体が有する補助配位子の好ましい形態は、前述の本発明の炭化水素の分離方法における、補助配位子の好ましい形態と同じである。   The metal complex of the present invention may have an auxiliary ligand in addition to the ligand represented by the above formula (I). The preferred form of the auxiliary ligand of the metal complex is the same as the preferred form of the auxiliary ligand in the hydrocarbon separation method of the present invention described above.

また、本発明の金属錯体は、前述の補助配位子以外に、溶媒を配位子として有していても或いは隙間に吸着されている物質として有していてもよく、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、クロロホルム、アセトニトリル、ベンゾニトリル、トリエチルアミン、ピリジン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、メチルエチルエーテル、1,4−ジオキサンなどが挙げられ、好ましくは水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドである。係る溶媒は、一種でも二種以上でもよい。   In addition to the above-mentioned auxiliary ligand, the metal complex of the present invention may have a solvent as a ligand or a substance adsorbed in a gap, for example, water, methanol , Ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, acetone, chloroform, acetonitrile, benzonitrile, Examples include triethylamine, pyridine, tetrahydrofuran, diethyl ether, dimethoxyethane, methyl ethyl ether, 1,4-dioxane, and preferably water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, N, N-dimethylformamide, N, - diethyl formamide. Such a solvent may be one kind or two or more kinds.

本発明における金属錯体は、不飽和炭化水素と飽和炭化水素との分離効率をより高めることができるので、規則構造及び柔軟構造を有することが好ましい。ここでいう規則構造とは、粉末X線回折の測定により単位格子に由来するピークが15(2θ)以下、好ましくは12以下、より好ましくは10以下に観測されることを特徴とする規則構造であり、前記ピークが3(2θ)以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましい。また、ここでいう柔軟構造とは、外部刺激(例えばゲスト分子の吸着)により構造が変化することを特徴とする。本発明において柔軟構造を有する金属錯体は小分子の吸着に伴い粉末X線回折パターンが変化する。また、柔軟構造を有する金属錯体は、吸着した小分子が脱離することで再び構造が変化し、通常、小分子を吸着する前の構造を回復する。 Since the metal complex in the present invention can further increase the separation efficiency between unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons, it preferably has a regular structure and a flexible structure. The regular structure here is characterized in that a peak derived from a unit cell is observed at 15 o (2θ) or less, preferably 12 o or less, more preferably 10 o or less by measurement of powder X-ray diffraction. It is a regular structure, and the peak is preferably 3 o (2θ) or more, and more preferably 4 o or more. Further, the flexible structure here is characterized in that the structure is changed by an external stimulus (for example, adsorption of guest molecules). In the present invention, the powder X-ray diffraction pattern of the metal complex having a flexible structure changes with the adsorption of small molecules. In addition, the metal complex having a flexible structure changes its structure again when the adsorbed small molecules are desorbed, and usually recovers the structure before adsorbing the small molecules.

さらに、本発明の金属錯体においては、前記2種類以上のカウンターイオンの比を調節することによって吸着特性が制御されていることが好ましく、本発明の金属錯体は、不飽和炭化水素(特に好ましくはプロピレン)と飽和炭化水素(特に好ましくはプロパン)とを分離するために好適に用いられる。   Further, in the metal complex of the present invention, the adsorption property is preferably controlled by adjusting the ratio of the two or more types of counter ions, and the metal complex of the present invention is preferably an unsaturated hydrocarbon (particularly preferably Propylene) is preferably used for separating saturated hydrocarbons (particularly preferably propane).

本発明の金属錯体に含まれるカウンターイオンの比は、金属錯体の原料に含まれるイオンの比の制御によって調節することができる。この場合、金属錯体の原料に含まれるイオンの比の制御は、異なるカウンターイオンを含む金属塩を任意の割合で原料として用いたり、部分的なイオン交換を行うための有機塩又は無機塩を反応系中に加えたりすることで、任意の割合で2種類以上のカウンターイオンを含む金属錯体を得ることができる。   The ratio of counter ions contained in the metal complex of the present invention can be adjusted by controlling the ratio of ions contained in the metal complex raw material. In this case, the control of the ratio of ions contained in the raw material of the metal complex can be achieved by using a metal salt containing different counter ions as a raw material at an arbitrary ratio, or reacting an organic salt or an inorganic salt for partial ion exchange. By adding it to the system, a metal complex containing two or more types of counter ions can be obtained at an arbitrary ratio.

また、本発明の金属錯体に含まれるカウンターイオンの比は、前記本発明の炭化水素の分離方法に記載の金属錯体に対し、部分的なイオン交換を行うことによって調節することもできる。この場合、金属錯体の原料に含まれるイオンの比の制御は、イオン交換を行う前の金属錯体に含まれるカウンターイオンの種類及び量と、部分的なイオン交換を行うために加える有機塩又は無機塩の種類及び量を制御することで、任意の割合で2種類以上のカウンターイオンを含む金属錯体を得ることができる。   The ratio of counter ions contained in the metal complex of the present invention can also be adjusted by performing partial ion exchange on the metal complex described in the hydrocarbon separation method of the present invention. In this case, the ratio of ions contained in the raw material of the metal complex is controlled by the kind and amount of counter ions contained in the metal complex before ion exchange and the organic salt or inorganic added to perform partial ion exchange. By controlling the type and amount of the salt, a metal complex containing two or more types of counter ions can be obtained at an arbitrary ratio.

2種類以上のカウンターイオンを含む金属錯体の吸着特性は、1種類のカウンターイオンしかもたない金属錯体の混合物が示す吸着特性とは異なり、且つ、カウンターイオンの比率に応じて吸着特性を徐々に制御することが可能である。したがって、含まれる2種類以上のカウンターイオンの比を調節することで吸着特性を制御することにより、不飽和炭化水素と飽和炭化水素との混合物の分離条件の制約に合わせて、より好ましい吸着特性を示す金属錯体を提供することが容易になる。   The adsorption characteristics of metal complexes containing two or more types of counter ions are different from those exhibited by a mixture of metal complexes with only one type of counter ions, and the adsorption characteristics are gradually controlled according to the ratio of counter ions. Is possible. Therefore, by controlling the adsorption characteristics by adjusting the ratio of two or more types of counter ions contained, more favorable adsorption characteristics can be achieved in accordance with the restrictions on the separation conditions of the mixture of unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons. It becomes easier to provide the metal complex shown.

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の実施例および比較例における分析および評価はそれぞれ次のようにして行った。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Analysis and evaluation in the following examples and comparative examples were performed as follows.

(1)粉末X線回折パターンの測定
粉末X線装置を用いて、回折角(2θ)=3〜40°の範囲を走査速度2°/分で走査し、対称反射法で測定した。測定条件の詳細を以下に示す。
<測定条件>
装置:株式会社リガク製RINT−UltimaIII
X線源:CuKα(λ=1.5418Å) 40kV 40mA
ゴニオメーター:水平ゴニオメーター
検出器:シンチレーションカウンター
ステップ幅:0.02°
スリット:発散スリット=1mm
発散縦制限スリット=10mm
受光スリット=開放
散乱スリット=開放。
(1) Measurement of Powder X-ray Diffraction Pattern Using a powder X-ray apparatus, a diffraction angle (2θ) = 3 to 40 ° was scanned at a scanning speed of 2 ° / min and measured by a symmetric reflection method. Details of the measurement conditions are shown below.
<Measurement conditions>
Apparatus: RINT-UltimaIII manufactured by Rigaku Corporation
X-ray source: CuKα (λ = 1.5418Å) 40 kV 40 mA
Goniometer: Horizontal goniometer Detector: Scintillation counter Step width: 0.02 °
Slit: Divergence slit = 1mm
Divergence length restriction slit = 10mm
Receiving slit = Open
Scattering slit = open.

(2)元素分析
炭素、水素及び窒素については、炭素・水素・窒素同時測定装置を用いて定量した。また、ハロゲンについては、陰イオンクロマトグラフィー装置を用いて定量した。測定条件の詳細を以下に示す。
<測定条件>
≪炭素・水素・窒素≫
装置:株式会社ジェイ・サイエンス・ラボ製MICRO CORDER JM10
燃焼温度:950℃
燃焼時間:4分
≪ハロゲン≫
装置:日本ダイオネクス株式会社製イオンクロマトグラフDX−500
カラム:AS12A
カラム温度:30℃
検出器温度:35℃
流速:1.5mL/分。
(2) Elemental analysis About carbon, hydrogen, and nitrogen, it quantified using the carbon, hydrogen, and nitrogen simultaneous measuring apparatus. Halogen was quantified using an anion chromatography apparatus. Details of the measurement conditions are shown below.
<Measurement conditions>
≪Carbon, hydrogen, nitrogen≫
Apparatus: MICRO CORDER JM10 manufactured by J Science Lab Co., Ltd.
Combustion temperature: 950 ° C
Burning time: 4 minutes << Halogen >>
Apparatus: Nihon Dionex Co., Ltd. ion chromatograph DX-500
Column: AS12A
Column temperature: 30 ° C
Detector temperature: 35 ° C
Flow rate: 1.5 mL / min.

(3)吸脱着等温線の測定
自動比表面積/細孔分布測定装置を用いて容量法で測定を行った。このとき、測定に先立って試料を373K、5Paで16時間乾燥し、吸着水などを除去した。測定条件の詳細を以下に示す。
<測定条件>
装置:日本ベル株式会社製BELSORP−miniII
圧力プログラム:5kPa以下→120kPa→10kPa以下
平衡待ち時間:300秒。
(3) Measurement of adsorption / desorption isotherm Measurement was performed by a volumetric method using an automatic specific surface area / pore distribution measuring device. At this time, the sample was dried at 373 K and 5 Pa for 16 hours prior to measurement to remove adsorbed water and the like. Details of the measurement conditions are shown below.
<Measurement conditions>
Apparatus: Nippon Bell Co., Ltd. BELSORP-miniII
Pressure program: 5 kPa or less → 120 kPa → 10 kPa or less Equilibrium waiting time: 300 seconds.

(合成例1)
大気下、テトラフルオロホウ酸銅六水和物0.345g(1.0mmol)を水20mLに溶解させ、298Kで5分間攪拌した。続いて、得られた溶液に1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン0.396g(2.0mmol)のアセトン溶液20mLを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで3時間乾燥し、目的の金属錯体0.422g(収率67%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図2に示す。図2に示した結果から、得られた金属錯体は規則構造を有することが確認された。また、元素分析を行った結果、その組成比(モル比)は、銅イオン:テトラフルオロホウ酸イオン:1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン=1:2:2であった。
実測値 C:48.59,H:4.41,N:8.78,F:22(%)
理論値 C:49.28,H:4.45,N:8.84,F:23.98(%)。
(Synthesis Example 1)
Under the atmosphere, 0.345 g (1.0 mmol) of copper tetrafluoroborate hexahydrate was dissolved in 20 mL of water and stirred at 298 K for 5 minutes. Subsequently, 20 mL of an acetone solution of 0.396 g (2.0 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) propane was added dropwise to the resulting solution. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The deposited metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 3 hours to obtain 0.422 g (yield 67%) of the desired metal complex. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG. From the results shown in FIG. 2, it was confirmed that the obtained metal complex had an ordered structure. As a result of elemental analysis, the composition ratio (molar ratio) was copper ion: tetrafluoroborate ion: 1,3-bis (4-pyridyl) propane = 1: 2: 2.
Measured value C: 48.59, H: 4.41, N: 8.78, F: 22 (%)
Theoretical value C: 49.28, H: 4.45, N: 8.84, F: 23.98 (%).

(合成例2)
大気下、過塩素酸銅六水和物0.741g(2.0mmol)及びヘキサフルオロリン酸カリウム1.47g(8.0mmol)をメタノール20mLに溶解させ、298Kで30分間攪拌した後、吸引濾過により不純物を除去した。その後、得られた溶液に水20mLを加え、これを溶液Aとした。続いて、1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン0.792g(4.0mmol)のアセトン溶液20mLに溶液Aを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで5時間乾燥し、目的の金属錯体1.11g(収率74%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図3に示す。図3に示した結果から、得られた金属錯体は規則構造を有することが確認された。また、元素分析を行った結果、その組成比(モル比)は、銅イオン:ヘキサフルオロリン酸イオン:1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン=1:2:2であった。
実測値 C:41.74,H:3.90,N:7.51,F:28(%)
理論値 C:41.64,H:3.76,N:7.47,F:30.40(%)。
(Synthesis Example 2)
In the atmosphere, 0.741 g (2.0 mmol) of copper perchlorate hexahydrate and 1.47 g (8.0 mmol) of potassium hexafluorophosphate were dissolved in 20 mL of methanol, and the mixture was stirred at 298 K for 30 minutes, followed by suction filtration. To remove impurities. Thereafter, 20 mL of water was added to the obtained solution to obtain a solution A. Subsequently, Solution A was added dropwise to 20 mL of an acetone solution of 0.792 g (4.0 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) propane. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The deposited metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 5 hours to obtain 1.11 g (yield 74%) of the desired metal complex. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG. From the results shown in FIG. 3, it was confirmed that the obtained metal complex had an ordered structure. As a result of elemental analysis, the composition ratio (molar ratio) was copper ion: hexafluorophosphate ion: 1,3-bis (4-pyridyl) propane = 1: 2: 2.
Measured value C: 41.74, H: 3.90, N: 7.51, F: 28 (%)
Theoretical value C: 41.64, H: 3.76, N: 7.47, F: 30.40 (%).

(合成例3)
大気下、トリフルオロメタンスルホン酸銅0.182g(0.5mmol)を水10mLに溶解させ、これを溶液Aとした。続いて、1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン0.198g(1.0mmol)の2−ブタノン溶液10mLに溶液Aを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで4時間乾燥し、目的の金属錯体0.268g(収率70%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図4に示す。図4に示した結果から、得られた金属錯体は規則構造を有することが確認された。また、元素分析を行った結果、その組成比(モル比)は、銅イオン:トリフルオロメタンスルホン酸イオン:1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン=1:2:2であった。
実測値 C:44.15,H:3.63,N:7.20,F:14,S:8.40(%)
理論値 C:44.35,H:3.72,N:7.39,F:15.03,S:8.46(%)。
(Synthesis Example 3)
Under air, 0.182 g (0.5 mmol) of copper trifluoromethanesulfonate was dissolved in 10 mL of water, and this was used as Solution A. Subsequently, the solution A was added dropwise to 10 mL of a 2-butanone solution of 0.198 g (1.0 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) propane. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The deposited metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 4 hours to obtain 0.268 g (yield 70%) of the desired metal complex. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG. From the results shown in FIG. 4, it was confirmed that the obtained metal complex had an ordered structure. As a result of elemental analysis, the composition ratio (molar ratio) was copper ion: trifluoromethanesulfonic acid ion: 1,3-bis (4-pyridyl) propane = 1: 2: 2.
Measured value C: 44.15, H: 3.63, N: 7.20, F: 14, S: 8.40 (%)
Theoretical value C: 44.35, H: 3.72, N: 7.39, F: 15.03, S: 8.46 (%).

(合成例4)
大気下、過塩素酸銅六水和物0.282g(0.76mmol)及びヘキサフルオロリン酸カリウム0.56g(3.04mmol)をメタノール3.8mLに溶解させ、298Kで30分間攪拌した後、吸引濾過により不純物を除去した。その後、得られた溶液にトリフルオロメタンスルホン酸銅0.014g(0.04mmol)と水5mLを加え、これを溶液Aとした。続いて、1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン0.317g(1.6mmol)のアセトン溶液10mLに溶液Aを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで4時間乾燥し、目的の金属錯体0.540g(収率90%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図5に示す。図5に示した結果から、得られた金属錯体は規則構造を有することが確認された。また、元素分析を行った結果、その組成比(モル比)は、銅イオン:ヘキサフルオロリン酸イオン:トリフルオロメタンスルホン酸イオン:1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン=1:1.95:0.05:2であった。
実測値 C:41.71,H:3.80,N:7.48,F:31,S:0.27(%)
理論値 C:41.71,H:3.76,N:7.47,F:30.01,S:0.21(%)。
(Synthesis Example 4)
In the atmosphere, 0.282 g (0.76 mmol) of copper perchlorate hexahydrate and 0.56 g (3.04 mmol) of potassium hexafluorophosphate were dissolved in 3.8 mL of methanol, and the mixture was stirred at 298 K for 30 minutes. Impurities were removed by suction filtration. Thereafter, 0.014 g (0.04 mmol) of copper trifluoromethanesulfonate and 5 mL of water were added to the resulting solution to prepare a solution A. Subsequently, Solution A was added dropwise to 10 mL of an acetone solution of 0.317 g (1.6 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) propane. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The precipitated metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 4 hours to obtain 0.540 g (yield 90%) of the target metal complex. FIG. 5 shows a powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex. From the results shown in FIG. 5, it was confirmed that the obtained metal complex had an ordered structure. As a result of elemental analysis, the composition ratio (molar ratio) was as follows: copper ion: hexafluorophosphate ion: trifluoromethanesulfonate ion: 1,3-bis (4-pyridyl) propane = 1.1.95. : 0.05: 2.
Measured value C: 41.71, H: 3.80, N: 7.48, F: 31, S: 0.27 (%)
Theoretical value C: 41.71, H: 3.76, N: 7.47, F: 30.01, S: 0.21 (%).

(合成例5)
大気下、テトラフルオロホウ酸銅六水和物0.069g(0.2mmol)及びトリフルオロメタンスルホン酸銅0.072g(0.2mmol)を水10mLに溶解させ、これを溶液Aとした。続いて、1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン0.159g(0.8mmol)のアセトン溶液10mLに溶液Aを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで4時間乾燥し、目的の金属錯体0.126g(収率45%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図6に示す。図6に示した結果から、得られた金属錯体は規則構造を有することが確認された。また、元素分析を行った結果、その組成比(モル比)は、銅イオン:テトラフルオロホウ酸イオン:トリフルオロメタンスルホン酸イオン:1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン=1:1:1:2であった。
実測値 C:46.37,H:4.02,N:8.04,F:19,S:4.17(%)
理論値 C:46.60,H:4.06,N:8.05,F:19.11,S:4.61(%)。
(Synthesis Example 5)
Under air, 0.069 g (0.2 mmol) of copper tetrafluoroborate hexahydrate and 0.072 g (0.2 mmol) of copper trifluoromethanesulfonate were dissolved in 10 mL of water, and this was used as Solution A. Subsequently, Solution A was added dropwise to 10 mL of an acetone solution of 0.159 g (0.8 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) propane. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The deposited metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 4 hours to obtain 0.126 g (yield 45%) of the desired metal complex. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG. From the results shown in FIG. 6, it was confirmed that the obtained metal complex had an ordered structure. Moreover, as a result of conducting the elemental analysis, the composition ratio (molar ratio) was as follows: copper ion: tetrafluoroborate ion: trifluoromethanesulfonic acid ion: 1,3-bis (4-pyridyl) propane = 1: 1: 1. : 2.
Actual measurement C: 46.37, H: 4.02, N: 8.04, F: 19, S: 4.17 (%)
Theoretical value C: 46.60, H: 4.06, N: 8.05, F: 19.11, S: 4.61 (%).

(合成例6)
大気下、過塩素酸銅六水和物0.148g(0.4mmol)及びヘキサフルオロリン酸カリウム0.295g(1.6mmol)をメタノール4mLに溶解させ、298Kで30分間攪拌した後、吸引濾過により不純物を除去した。その後、得られた溶液にトリフルオロメタンスルホン酸銅0.145g(0.4mmol)と水5mLを加え、これを溶液Aとした。続いて、1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン0.317g(1.6mmol)のアセトン溶液10mLに溶液Aを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで4時間乾燥し、目的の金属錯体0.523g(収率87%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図7に示す。図7に示した結果から、得られた金属錯体は規則構造を有することが確認された。また、元素分析を行った結果、その組成比(モル比)は、銅イオン:ヘキサフルオロリン酸イオン:トリフルオロメタンスルホン酸イオン:1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン=1:1.1:0.9:2であった。
実測値 C:42.79,H:3.75,N:7.17,F:23,S:3.96(%)
理論値 C:42.87,H:3.74,N:7.43,F:23.44,S:3.83(%)。
(Synthesis Example 6)
Under air, 0.148 g (0.4 mmol) of copper perchlorate hexahydrate and 0.295 g (1.6 mmol) of potassium hexafluorophosphate were dissolved in 4 mL of methanol, and the mixture was stirred at 298 K for 30 minutes, followed by suction filtration. To remove impurities. Thereafter, 0.145 g (0.4 mmol) of copper trifluoromethanesulfonate and 5 mL of water were added to the resulting solution to prepare a solution A. Subsequently, Solution A was added dropwise to 10 mL of an acetone solution of 0.317 g (1.6 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) propane. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The precipitated metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 4 hours to obtain 0.523 g (yield 87%) of the desired metal complex. FIG. 7 shows a powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex. From the results shown in FIG. 7, it was confirmed that the obtained metal complex had an ordered structure. As a result of elemental analysis, the composition ratio (molar ratio) was as follows: copper ion: hexafluorophosphate ion: trifluoromethanesulfonate ion: 1,3-bis (4-pyridyl) propane = 1: 1.1 : 0.9: 2.
Measured value C: 42.79, H: 3.75, N: 7.17, F: 23, S: 3.96 (%)
Theoretical value C: 42.87, H: 3.74, N: 7.43, F: 23.44, S: 3.83 (%).

(合成例7)
大気下、過塩素酸銅六水和物0.333g(0.9mmol)及びヘキサフルオロリン酸カリウム0.663g(3.6mmol)をメタノール4.5mLに溶解させ、298Kで30分間攪拌した後、吸引濾過により不純物を除去した。その後、得られた溶液にトリフルオロメタンスルホン酸銅0.036g(0.1mmol)と水5mLを加え、これを溶液Aとした。続いて、1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン0.397g(2.0mmol)のアセトン溶液10mLに溶液Aを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体0.6131g(収率82%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図8に示す。図8に示した結果から、得られた金属錯体は規則構造を有することが確認された。また、元素分析を行った結果、その組成比(モル比)は、銅イオン:ヘキサフルオロリン酸イオン:トリフルオロメタンスルホン酸イオン:1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン=1:1.8:0.2:2であった。
実測値 C:41.72,H:3.70,N:7.34,F:30,S:0.82(%)
理論値 C:41.91,H:3.76,N:7.46,F:28.85,S:0.85(%)。
(Synthesis Example 7)
In the atmosphere, 0.333 g (0.9 mmol) of copper perchlorate hexahydrate and 0.663 g (3.6 mmol) of potassium hexafluorophosphate were dissolved in 4.5 mL of methanol, and the mixture was stirred at 298 K for 30 minutes. Impurities were removed by suction filtration. Thereafter, 0.036 g (0.1 mmol) of copper trifluoromethanesulfonate and 5 mL of water were added to the resulting solution to prepare a solution A. Subsequently, Solution A was added dropwise to 10 mL of an acetone solution of 0.397 g (2.0 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) propane. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The deposited metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 8 hours to obtain 0.6131 g (yield 82%) of the desired metal complex. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG. From the results shown in FIG. 8, it was confirmed that the obtained metal complex had an ordered structure. Further, as a result of elemental analysis, the composition ratio (molar ratio) was as follows: copper ion: hexafluorophosphate ion: trifluoromethanesulfonate ion: 1,3-bis (4-pyridyl) propane = 1: 1.8 : 0.2: 2.
Measured value C: 41.72, H: 3.70, N: 7.34, F: 30, S: 0.82 (%)
Theoretical value C: 41.91, H: 3.76, N: 7.46, F: 28.85, S: 0.85 (%).

(合成例8)
大気下、過塩素酸銅六水和物0.267g(0.72mmol)及びヘキサフルオロリン酸カリウム0.530g(2.88mmol)をメタノール5mLに溶解させ、298Kで30分間攪拌した後、吸引濾過により不純物を除去した。その後、得られた溶液にメタンスルホン酸銅0.02g(0.08mmol)と水5mLを加え、これを溶液Aとした。続いて、1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン0.317g(1.6mmol)のアセトン溶液10mLに溶液Aを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで4時間乾燥し、目的の金属錯体0.520g(収率88%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図9に示す。図9に示した結果から、得られた金属錯体は規則構造を有することが確認された。また、元素分析を行った結果、その組成比(モル比)は、銅イオン:ヘキサフルオロリン酸イオン:メタンスルホン酸イオン:1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン=1:1.85:0.15:2であった。
実測値 C42.24:,H3.81:,N7.36:,F:29,S:0.62(%)
理論値 C:42.30,H:3.86,N:7.55,F:28.40,S:0.65(%)。
(Synthesis Example 8)
Under air, 0.267 g (0.72 mmol) of copper perchlorate hexahydrate and 0.530 g (2.88 mmol) of potassium hexafluorophosphate were dissolved in 5 mL of methanol, and the mixture was stirred at 298 K for 30 minutes, and then filtered with suction. To remove impurities. Thereafter, 0.02 g (0.08 mmol) of copper methanesulfonate and 5 mL of water were added to the resulting solution to prepare a solution A. Subsequently, Solution A was added dropwise to 10 mL of an acetone solution of 0.317 g (1.6 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) propane. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The precipitated metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 4 hours to obtain 0.520 g (yield 88%) of the desired metal complex. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG. From the results shown in FIG. 9, it was confirmed that the obtained metal complex had an ordered structure. As a result of elemental analysis, the composition ratio (molar ratio) was as follows: copper ion: hexafluorophosphate ion: methanesulfonic acid ion: 1,3-bis (4-pyridyl) propane = 1: 1.85: It was 0.15: 2.
Measured value C42.24 :, H3.81 :, N7.36 :, F: 29, S: 0.62 (%)
Theoretical value C: 42.30, H: 3.86, N: 7.55, F: 28.40, S: 0.65 (%).

(合成例9)
大気下、過塩素酸銅六水和物0.074g(0.2mmol)及びヘキサフルオロリン酸カリウム0.147g(0.8mmol)をメタノール4mLに溶解させ、298Kで30分間攪拌した後、吸引濾過により不純物を除去した。その後、得られた溶液にメタンスルホン酸銅0.51g(0.2mmol)と水5mLを加え、これを溶液Aとした。続いて、1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン0.159g(0.8mmol)のアセトン溶液10mLに溶液Aを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで4時間乾燥し、目的の金属錯体0.203g(収率69%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図10に示す。図10に示した結果から、得られた金属錯体は規則構造を有することが確認された。また、元素分析を行った結果、その組成比(モル比)は、銅イオン:ヘキサフルオロリン酸イオン:メタンスルホン酸イオン:1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン=1:1.6:0.4:2であった。
実測値 C:43.16,H:4.05,N:7.43,F:25,S:1.68(%)
理論値 C:43.43,H:4.03,N:7.67,F:24.98,S:1.76(%)。
(Synthesis Example 9)
In the atmosphere, 0.074 g (0.2 mmol) of copper perchlorate hexahydrate and 0.147 g (0.8 mmol) of potassium hexafluorophosphate were dissolved in 4 mL of methanol, and the mixture was stirred at 298 K for 30 minutes, followed by suction filtration. To remove impurities. Thereafter, 0.51 g (0.2 mmol) of copper methanesulfonate and 5 mL of water were added to the resulting solution to prepare a solution A. Subsequently, Solution A was added dropwise to 10 mL of an acetone solution of 0.159 g (0.8 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) propane. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The deposited metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 4 hours to obtain 0.203 g (yield 69%) of the desired metal complex. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG. From the results shown in FIG. 10, it was confirmed that the obtained metal complex had an ordered structure. As a result of elemental analysis, the composition ratio (molar ratio) was as follows: copper ion: hexafluorophosphate ion: methane sulfonate ion: 1,3-bis (4-pyridyl) propane = 1: 1.6: 0.4: 2.
Actual measurement C: 43.16, H: 4.05, N: 7.43, F: 25, S: 1.68 (%)
Theoretical value C: 43.43, H: 4.03, N: 7.67, F: 24.98, S: 1.76 (%).

(合成例10)
大気下、テトラフルオロホウ酸銅六水和物0.069g(0.2mmol)及びメタンスルホン酸銅0.051g(0.2mmol)を水10mLに溶解させ、これを溶液Aとした。続いて、1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン0.159g(0.8mmol)のアセトン溶液10mLに溶液Aを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで4時間乾燥し、目的の金属錯体0.203g(収率69%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図11に示す。図11に示した結果から、得られた金属錯体は規則構造を有することが確認された。また、元素分析を行った結果、その組成比(モル比)は、銅イオン:テトラフルオロホウ酸イオン:メタンスルホン酸イオン:1,3−ビス(4−ピリジル)プロパン=1:1.85:0.15:2であった。
実測値 C:49.39,H:4.30,N:8.69,F:21,S:0.73(%)
理論値 C:49.47,H:4.52,N:8.82,F:22.14,S:0.76(%)。
(Synthesis Example 10)
Under the atmosphere, 0.069 g (0.2 mmol) of copper tetrafluoroborate hexahydrate and 0.051 g (0.2 mmol) of copper methanesulfonate were dissolved in 10 mL of water, and this was used as Solution A. Subsequently, Solution A was added dropwise to 10 mL of an acetone solution of 0.159 g (0.8 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) propane. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The deposited metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 4 hours to obtain 0.203 g (yield 69%) of the desired metal complex. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG. From the results shown in FIG. 11, it was confirmed that the obtained metal complex had an ordered structure. As a result of elemental analysis, the composition ratio (molar ratio) was as follows: copper ion: tetrafluoroborate ion: methanesulfonic acid ion: 1,3-bis (4-pyridyl) propane = 1: 1.85: It was 0.15: 2.
Measured value C: 49.39, H: 4.30, N: 8.69, F: 21, S: 0.73 (%)
Theoretical value C: 49.47, H: 4.52, N: 8.82, F: 22.14, S: 0.76 (%).

(比較合成例1)
大気下、テトラフルオロホウ酸銅六水和物0.345g(1.0mmol)を水20mLに溶解させ、298Kで5分間攪拌した。続いて、得られた溶液に1,3−ビス(4−ピリジル)エタン0.368g(2.0mmol)のアセトン溶液20mLを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで3時間乾燥し、目的の金属錯体0.399g(収率66%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図12に示す。
(Comparative Synthesis Example 1)
Under the atmosphere, 0.345 g (1.0 mmol) of copper tetrafluoroborate hexahydrate was dissolved in 20 mL of water and stirred at 298 K for 5 minutes. Subsequently, 20 mL of an acetone solution of 0.368 g (2.0 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) ethane was added dropwise to the obtained solution. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The deposited metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 3 hours to obtain 0.399 g (yield 66%) of the desired metal complex. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG.

(比較合成例2)
大気下、過塩素酸銅六水和物0.741g(2.0mmol)及びヘキサフルオロリン酸カリウム1.47g(8.0mmol)をメタノール20mLに溶解させ、298Kで30分間攪拌した後、吸引濾過により不純物を除去した。その後、得られた溶液に水20mLを加え、これを溶液Bとした。続いて、1,3−ビス(4−ピリジル)エタン0.736g(4.0mmol)のアセトン溶液20mLに溶液Bを滴下した。その後、298Kで20分間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、水、続いてアセトンで洗浄し、さらに373K、5Paで5時間乾燥し、目的の金属錯体0.921g(収率64%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図13に示す。
(Comparative Synthesis Example 2)
In the atmosphere, 0.741 g (2.0 mmol) of copper perchlorate hexahydrate and 1.47 g (8.0 mmol) of potassium hexafluorophosphate were dissolved in 20 mL of methanol, and the mixture was stirred at 298 K for 30 minutes, followed by suction filtration. To remove impurities. Thereafter, 20 mL of water was added to the obtained solution to obtain a solution B. Subsequently, Solution B was added dropwise to 20 mL of an acetone solution of 0.736 g (4.0 mmol) of 1,3-bis (4-pyridyl) ethane. Thereafter, the mixture was stirred at 298K for 20 minutes. The deposited metal complex was collected by suction filtration, washed with water and then with acetone, and further dried at 373 K and 5 Pa for 5 hours to obtain 0.921 g (yield: 64%) of the desired metal complex. FIG. 13 shows a powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex.

(実施例1)
合成例1で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの273Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図14に示すが、6〜10kPaの範囲において、プロピレン吸着量はプロパン吸着量を上回り、プロピレン吸着量/プロパン吸着量の値は最大で150倍程度を示したことから、吸着特性に選択性があることが確認された。また、図15にプロパン及びプロピレンの263K、273K、283Kにおける吸脱着等温線を示す。いずれの温度でも同様の傾向が確認された。
Example 1
With respect to the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 273 K were measured by the capacitance method. The results are shown in FIG. 14. In the range of 6 to 10 kPa, the amount of propylene adsorbed exceeded the amount of propane adsorbed, and the value of propylene adsorbed amount / propane adsorbed amount was about 150 times at the maximum. It was confirmed that there is sex. FIG. 15 shows adsorption / desorption isotherms of propane and propylene at 263K, 273K, and 283K. The same tendency was confirmed at any temperature.

(実施例2)
合成例2で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの273Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図16に示すが、50〜85kPaの範囲において、プロピレン吸着量はプロパン吸着量を上回り、プロピレン吸着量/プロパン吸着量の値は20〜30倍程度を示したことから、吸着特性に選択性があることが確認された。また、図17にプロパン及びプロピレンの263K、273K、283Kにおける吸脱着等温線を示す。いずれの温度でも同様の傾向が確認された。
(Example 2)
For the metal complex obtained in Synthesis Example 2, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 273 K were measured by the capacitance method. The results are shown in FIG. 16. In the range of 50 to 85 kPa, the propylene adsorption amount exceeded the propane adsorption amount, and the value of propylene adsorption amount / propane adsorption amount was about 20 to 30 times. It was confirmed that there is sex. FIG. 17 shows adsorption / desorption isotherms of propane and propylene at 263K, 273K, and 283K. The same tendency was confirmed at any temperature.

(実施例3)
合成例3で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの195Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図18に示すが、5〜15kPaの範囲において、プロピレン吸着量はプロパン吸着量を上回り、プロピレン吸着量/プロパン吸着量の値は最大で30倍程度を示したことから、吸着特性に選択性があることが確認された。
(Example 3)
For the metal complex obtained in Synthesis Example 3, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 195 K were measured by the capacitance method. The results are shown in FIG. 18. In the range of 5 to 15 kPa, the propylene adsorption amount exceeded the propane adsorption amount, and the value of propylene adsorption amount / propane adsorption amount was about 30 times at the maximum. It was confirmed that there is sex.

(実施例4)
合成例4で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの273Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図19に示すが、45〜75kPaの範囲において、プロピレン吸着量はプロパン吸着量を上回り、プロピレン吸着量/プロパン吸着量の値は最大で20倍程度を示したことから、吸着特性に選択性があることが確認された。
Example 4
For the metal complex obtained in Synthesis Example 4, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 273 K were measured by the capacitance method. The results are shown in FIG. 19, but in the range of 45 to 75 kPa, the propylene adsorption amount exceeded the propane adsorption amount, and the value of propylene adsorption amount / propane adsorption amount was about 20 times at the maximum. It was confirmed that there is sex.

(実施例5)
合成例5で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの273Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図20に示すが、4〜7kPaの範囲において、プロピレン吸着量はプロパン吸着量を上回り、プロピレン吸着量/プロパン吸着量の値は最大で30倍程度を示したことから、吸着特性に選択性があることが確認された。
(Example 5)
For the metal complex obtained in Synthesis Example 5, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 273 K were measured by the capacitance method. The results are shown in FIG. 20, but in the range of 4 to 7 kPa, the propylene adsorption amount exceeded the propane adsorption amount, and the value of propylene adsorption amount / propane adsorption amount was about 30 times at the maximum. It was confirmed that there is sex.

(実施例6)
合成例6で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの273Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図21に示すが、40〜120kPaの範囲において、プロピレン吸着量はプロパン吸着量を上回り、プロピレン吸着量/プロパン吸着量の値は最大で15倍程度を示したことから、吸着特性に選択性があることが確認された。
(Example 6)
For the metal complex obtained in Synthesis Example 6, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 273 K were measured by the capacitance method. The results are shown in FIG. 21. In the range of 40 to 120 kPa, the propylene adsorption amount exceeded the propane adsorption amount, and the value of propylene adsorption amount / propane adsorption amount was about 15 times at the maximum, so the adsorption characteristic was selected. It was confirmed that there is sex.

(実施例7)
合成例7で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの273Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図22に示すが、40〜90kPaの範囲において、プロピレン吸着量はプロパン吸着量を上回り、プロピレン吸着量/プロパン吸着量の値は最大で20倍程度を示したことから、吸着特性に選択性があることが確認された。
(Example 7)
For the metal complex obtained in Synthesis Example 7, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 273 K were measured by the capacitance method. The results are shown in FIG. 22. In the range of 40 to 90 kPa, the propylene adsorption amount exceeded the propane adsorption amount, and the value of propylene adsorption amount / propane adsorption amount was about 20 times at the maximum. It was confirmed that there is sex.

(実施例8)
合成例8で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの273Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図23に示すが、50〜95kPaの範囲において、プロピレン吸着量はプロパン吸着量を上回り、プロピレン吸着量/プロパン吸着量の値は最大で30倍程度を示したことから、吸着特性に選択性があることが確認された。
(Example 8)
For the metal complex obtained in Synthesis Example 8, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 273 K were measured by the capacitance method. The results are shown in FIG. 23. In the range of 50 to 95 kPa, the amount of propylene adsorbed exceeded the amount of propane adsorbed, and the value of propylene adsorbed amount / propane adsorbed amount was about 30 times at the maximum. It was confirmed that there is sex.

(実施例9)
合成例9で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの273Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図24に示すが、60〜120kPaの範囲において、プロピレン吸着量はプロパン吸着量を上回り、プロピレン吸着量/プロパン吸着量の値は最大で20倍程度を示したことから、吸着特性に選択性があることが確認された。
Example 9
For the metal complex obtained in Synthesis Example 9, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 273 K were measured by the capacitance method. The results are shown in FIG. 24. In the range of 60 to 120 kPa, the propylene adsorption amount exceeded the propane adsorption amount, and the value of propylene adsorption amount / propane adsorption amount was about 20 times at the maximum. It was confirmed that there is sex.

(実施例10)
合成例10で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの273Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図25に示すが、8〜20kPaの範囲において、プロピレン吸着量はプロパン吸着量を上回り、プロピレン吸着量/プロパン吸着量の値は最大で140倍程度を示したことから、吸着特性に選択性があることが確認された。
(Example 10)
For the metal complex obtained in Synthesis Example 10, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 273 K were measured by the capacitance method. The results are shown in FIG. 25, but in the range of 8 to 20 kPa, the propylene adsorption amount exceeded the propane adsorption amount, and the value of propylene adsorption amount / propane adsorption amount was about 140 times at the maximum. It was confirmed that there is sex.

(比較例1)
比較合成例1で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの273Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図26に示すが、プロピレンおよびプロパンともにほとんど吸着されず、吸着選択性も得られなかった。
(Comparative Example 1)
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 273 K were measured by the volumetric method. The results are shown in FIG. 26, and both propylene and propane were hardly adsorbed, and adsorption selectivity was not obtained.

(比較例2)
比較合成例2で得られた金属錯体について、プロパン及びプロピレンの273Kにおける吸脱着等温線を容量法によりそれぞれ測定した。結果を図27に示すが、プロピレンおよびプロパンともにほとんど吸着されず、吸着選択性も得られなかった。
(Comparative Example 2)
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 2, the adsorption and desorption isotherms of propane and propylene at 273 K were measured by the volume method. The results are shown in FIG. 27, and both propylene and propane were hardly adsorbed, and adsorption selectivity was not obtained.

以上説明したように、本発明によれば、実用上過度の低圧化を要しないで用いることができる1kPa以上という圧力領域において、プロピレンとプロパンなどの炭素数が3以上で且つ同じ炭素数の炭化水素であっても不飽和炭化水素と飽和炭化水素を高効率で分離することが可能な炭化水素の分離方法並びに分離装置を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, carbonization such as propylene and propane has 3 or more carbon atoms and the same carbon number in a pressure region of 1 kPa or more that can be used without requiring excessively low pressure in practice. It is possible to provide a hydrocarbon separation method and a separation apparatus capable of separating unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons with high efficiency even if they are hydrogen.

また、本発明によれば、2種類以上のカウンターイオンの比を調節することで吸着特性を制御することができるので、不飽和炭化水素と飽和炭化水素との混合物の分離条件の制約に合わせて、不飽和炭化水素と飽和炭化水素との混合物の分離に好ましい吸着特性を示す金属錯体を提供することが容易になる。   In addition, according to the present invention, the adsorption characteristics can be controlled by adjusting the ratio of two or more types of counter ions, so that the separation conditions of the mixture of unsaturated hydrocarbons and saturated hydrocarbons can be matched. It becomes easy to provide a metal complex exhibiting preferable adsorption characteristics for the separation of a mixture of unsaturated hydrocarbon and saturated hydrocarbon.

したがって、本発明は、このような炭化水素を分離するための装置の小型化や分離するためのエネルギーの省力化などのための技術として非常に有用である。   Therefore, the present invention is very useful as a technique for reducing the size of an apparatus for separating such hydrocarbons and saving energy for separation.

1…吸着槽(分離手段)、2…圧縮機(導入手段)、3…減圧機(圧力制御手段)、4…制御手段、V1〜V6…バルブ、P1〜P6…配管。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Adsorption tank (separation means), 2 ... Compressor (introduction means), 3 ... Decompression machine (pressure control means), 4 ... Control means, V1-V6 ... Valve, P1-P6 ... Piping.

Claims (17)

下記式(I):
−(R)−Q (I)
{式中、Q及びQは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ窒素原子を含む複素環基であり、nは3〜20の整数であり、Rは、下記式(II−1)〜(II−4):
−C(R)(R)− (II−1)
−C(=O)− (II−2)
−O− (II−3)
−N(R)− (II−4)
(式中、R及びRは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよい炭化水素基であり、Rは、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭化水素基である。)
で表される基からなる群から選択されるいずれかであり、但し、式(II−3)又は式(II−4)で表される基が隣り合うことはなく、RがR〜Rとして置換基を有していてもよい炭化水素基を2つ以上有する場合はそれらが結合して環を形成していてもよく、複数あるRは同一であっても異なっていてもよい。}
で表される配位子と、カウンターイオンと、金属イオンとを含む金属錯体に、炭素数3以上の不飽和炭化水素と炭素数3以上の飽和炭化水素との混合物を接触せしめることにより前記不飽和炭化水素と前記飽和炭化水素とを分離する工程を有する、炭化水素の分離方法。
The following formula (I):
Q 1- (R) n -Q 2 (I)
{In the formula, Q 1 and Q 2 may be the same or different and each is a heterocyclic group containing a nitrogen atom; n is an integer of 3 to 20; -1) to (II-4):
-C (R 1 ) (R 2 )-(II-1)
-C (= O)-(II-2)
-O- (II-3)
-N (R 3 )-(II-4)
(In the formula, R 1 and R 2 may be the same or different, and each is a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group that may have a substituent, and R 3 is hydrogen. (A hydrocarbon group which may have an atom or a substituent.)
Or a group represented by the formula (II-3) or the formula (II-4) is not adjacent, and R is R 1 to R. When it has two or more hydrocarbon groups which may have a substituent as 3 , they may be bonded to form a ring, and a plurality of R may be the same or different. }
The mixture of a unsaturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms and a saturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms is brought into contact with a metal complex containing a ligand represented by the formula (I), a counter ion, and a metal ion. A hydrocarbon separation method comprising a step of separating a saturated hydrocarbon and the saturated hydrocarbon.
前記式(I)中、Q及びQは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ窒素原子を含む芳香族複素単環基である、請求項1に記載の炭化水素の分離方法。 The method for separating hydrocarbons according to claim 1, wherein Q 1 and Q 2 in formula (I) may be the same or different and each is an aromatic heteromonocyclic group containing a nitrogen atom. . 前記式(I)中、Rは前記式(II−1)で表される基である、請求項1又は2に記載の炭化水素の分離方法。   The method for separating hydrocarbons according to claim 1 or 2, wherein R in the formula (I) is a group represented by the formula (II-1). 前記式(I)中、nは3〜6の整数である、請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の炭化水素の分離方法。   The hydrocarbon separation method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the formula (I), n is an integer of 3 to 6. 前記金属錯体が、2種類以上のカウンターイオンを含む、請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の炭化水素の分離方法。   The hydrocarbon separation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal complex contains two or more kinds of counter ions. 前記2種類以上のカウンターイオンが、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酸化物イオン、硫化物イオン、水酸化物イオン、水素化物イオン、亜硫酸イオン、リン酸イオン、シアン化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオン、チオシアン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、アセチルアセトナート、カルボン酸イオン、及びアルコキシドイオンからなる群より選ばれる2種類以上のカウンターイオンである、請求項5に記載の炭化水素の分離方法。   The two or more types of counter ions are fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, oxide ion, sulfide ion, hydroxide ion, hydride ion, sulfite ion, phosphate ion, cyanide. Ion, carbonate ion, sulfate ion, nitrate ion, bicarbonate ion, thiocyanate ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, acetylacetonate, carboxylate ion, And the hydrocarbon separation method according to claim 5, wherein the hydrocarbons are two or more types of counter ions selected from the group consisting of alkoxide ions. 前記金属錯体に、第1の所定圧力の下で前記混合物を接触せしめ、一方の炭化水素を前記金属錯体に選択的に吸着させる吸着工程を含む、請求項1〜6のうちのいずれか一項に記載の炭化水素の分離方法。   7. The method according to claim 1, further comprising an adsorption step of bringing the mixture into contact with the metal complex under a first predetermined pressure and selectively adsorbing one of the hydrocarbons to the metal complex. 2. The hydrocarbon separation method described in 1. 前記吸着工程の後に、圧力を第2の所定圧力に変化させ、前記金属錯体に吸着している炭化水素を脱離させる脱離工程を更に含む、請求項7に記載の炭化水素の分離方法。   The method for separating hydrocarbons according to claim 7, further comprising a desorption step of desorbing hydrocarbons adsorbed on the metal complex by changing the pressure to a second predetermined pressure after the adsorption step. 下記式(I):
−(R)−Q (I)
{式中、Q及びQは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ窒素原子を含む複素環基であり、nは3〜20の整数であり、Rは、下記式(II−1)〜(II−4):
−C(R)(R)− (II−1)
−C(=O)− (II−2)
−O− (II−3)
−N(R)− (II−4)
(式中、R及びRは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよい炭化水素基であり、Rは、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭化水素基である。)
で表される基からなる群から選択されるいずれかであり、但し、式(II−3)又は式(II−4)で表される基が隣り合うことはなく、RがR〜Rとして置換基を有していてもよい炭化水素基を2つ以上有する場合はそれらが結合して環を形成していてもよく、複数あるRは同一であっても異なっていてもよい。}
で表される配位子と、カウンターイオンと、金属イオンとを含む金属錯体を備える分離手段と、
前記分離手段に炭素数3以上の不飽和炭化水素と炭素数3以上の飽和炭化水素との混合
物を導入する導入手段と、
を備えており、前記金属錯体に前記混合物を接触せしめることにより前記不飽和炭化水素と前記飽和炭化水素とを分離する、炭化水素の分離装置。
The following formula (I):
Q 1- (R) n -Q 2 (I)
{In the formula, Q 1 and Q 2 may be the same or different and each is a heterocyclic group containing a nitrogen atom; n is an integer of 3 to 20; -1) to (II-4):
-C (R 1 ) (R 2 )-(II-1)
-C (= O)-(II-2)
-O- (II-3)
-N (R 3 )-(II-4)
(In the formula, R 1 and R 2 may be the same or different, and each is a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group that may have a substituent, and R 3 is hydrogen. (A hydrocarbon group which may have an atom or a substituent.)
Or a group represented by the formula (II-3) or the formula (II-4) is not adjacent, and R is R 1 to R. When it has two or more hydrocarbon groups which may have a substituent as 3 , they may be bonded to form a ring, and a plurality of R may be the same or different. }
A separation means comprising a metal complex comprising a ligand represented by: a counter ion and a metal ion;
Introducing means for introducing a mixture of an unsaturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms and a saturated hydrocarbon having 3 or more carbon atoms into the separating means;
And separating the unsaturated hydrocarbon and the saturated hydrocarbon by bringing the mixture into contact with the metal complex.
前記分離手段において前記金属錯体が配置された空間の圧力を制御する圧力制御手段を更に備えており、
前記金属錯体に、前記圧力制御手段により第1の所定圧力の下で前記混合物を接触せしめ、一方の炭化水素を前記金属錯体に選択的に吸着させる、請求項9に記載の炭化水素の分離装置。
A pressure control means for controlling the pressure of the space in which the metal complex is arranged in the separation means;
The hydrocarbon separation apparatus according to claim 9, wherein the mixture is brought into contact with the metal complex under a first predetermined pressure by the pressure control means, and one hydrocarbon is selectively adsorbed on the metal complex. .
一方の炭化水素を前記金属錯体に選択的に吸着させた後に、前記圧力制御手段により圧力を第2の所定圧力に変化させ、前記金属錯体に吸着している炭化水素を脱離させる、請求項10に記載の炭化水素の分離装置。   2. After selectively adsorbing one hydrocarbon on the metal complex, the pressure is changed to a second predetermined pressure by the pressure control means to desorb the hydrocarbon adsorbed on the metal complex. The hydrocarbon separator according to claim 10. 下記式(I):
−(R)−Q (I)
{式中、Q及びQは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ窒素原子を含む複素環基であり、nは3〜20の整数であり、Rは、下記式(II−1)〜(II−4):
−C(R)(R)− (II−1)
−C(=O)− (II−2)
−O− (II−3)
−N(R)− (II−4)
(式中、R及びRは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよい炭化水素基であり、Rは、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭化水素基である。)
で表される基からなる群から選択されるいずれかであり、但し、式(II−3)又は式(II−4)で表される基が隣り合うことはなく、RがR〜Rとして置換基を有していてもよい炭化水素基を2つ以上有する場合はそれらが結合して環を形成していてもよく、複数あるRは同一であっても異なっていてもよい。}
で表される配位子と、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酸化物イオン、硫化物イオン、水酸化物イオン、水素化物イオン、亜硫酸イオン、リン酸イオン、シアン化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオン、チオシアン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、アセチルアセトナート、カルボン酸イオン、及びアルコキシドイオンからなる群より選ばれる2種類以上のカウンターイオンと、金属イオンとを含む金属錯体。
The following formula (I):
Q 1- (R) n -Q 2 (I)
{In the formula, Q 1 and Q 2 may be the same or different and each is a heterocyclic group containing a nitrogen atom; n is an integer of 3 to 20; -1) to (II-4):
-C (R 1 ) (R 2 )-(II-1)
-C (= O)-(II-2)
-O- (II-3)
-N (R 3 )-(II-4)
(In the formula, R 1 and R 2 may be the same or different, and each is a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group that may have a substituent, and R 3 is hydrogen. (A hydrocarbon group which may have an atom or a substituent.)
Or a group represented by the formula (II-3) or the formula (II-4) is not adjacent, and R is R 1 to R. When it has two or more hydrocarbon groups which may have a substituent as 3 , they may be bonded to form a ring, and a plurality of R may be the same or different. }
Fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, oxide ion, sulfide ion, hydroxide ion, hydride ion, sulfite ion, phosphate ion, cyanide Ion, carbonate ion, sulfate ion, nitrate ion, bicarbonate ion, thiocyanate ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, acetylacetonate, carboxylate ion, And a metal complex containing two or more types of counter ions selected from the group consisting of alkoxide ions and metal ions.
前記式(I)中、Q及びQは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ窒素原子を含む芳香族複素単環基である、請求項12に記載の金属錯体。 The metal complex according to claim 12, wherein Q 1 and Q 2 in the formula (I) may be the same or different and each is an aromatic heteromonocyclic group containing a nitrogen atom. 前記式(I)中、Rは前記式(II−1)で表される基である、請求項12又は13に記載の金属錯体。   The metal complex according to claim 12 or 13, wherein R is a group represented by the formula (II-1) in the formula (I). 前記式(I)中、nは3〜6の整数である、請求項12〜14のうちのいずれか一項に記載の金属錯体。   In the said formula (I), n is an integer of 3-6, The metal complex as described in any one of Claims 12-14. 前記2種類以上のカウンターイオンの比を調節することによって吸着特性が制御されており、不飽和炭化水素と飽和炭化水素とを分離するために用いられる、請求項12〜15のうちのいずれか一項に記載の金属錯体。   The adsorption characteristic is controlled by adjusting the ratio of the two or more types of counter ions, and is used to separate unsaturated hydrocarbons from saturated hydrocarbons. The metal complex according to item. 前記不飽和炭化水素がプロピレンであり、前記飽和炭化水素がプロパンである、請求項16に記載の金属錯体。   The metal complex according to claim 16, wherein the unsaturated hydrocarbon is propylene and the saturated hydrocarbon is propane.
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