JP2014058481A - Metal complex, and adsorbent, occlusion material and separation material therefor - Google Patents

Metal complex, and adsorbent, occlusion material and separation material therefor Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal complex having excellent gas absorption performance, gas occlusion performance and gas separation performance.SOLUTION: A metal complex contains a dicarboxylate ion (I) represented by the general formula (I), where Rand Rare as defined in the specification, A is a phenyl group or an ethenylene group which may have a substituent, at least one kind of metal ion selected from the metal ions of group 2 and group 7 to 12 in the periodic table, and an organic ligand having a point group of Dand a longitudinal length of 7.0 angstroms to 16.0 angstroms and capable of bidentate coordination to the metal ion having 2 heteroatoms.

Description

本発明は、金属錯体、並びにそれからなる吸着材、吸蔵材及び分離材に関する。さらに詳しくは、特定のジカルボキシレートイオンと、少なくとも1種の金属イオンと、該金属イオンに二座配位可能な特定の有機配位子とからなる金属錯体に関する。本発明の金属錯体は、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニアまたは有機蒸気などを吸着するための吸着材、吸蔵するための吸蔵材及び分離するための分離材として好ましい。   The present invention relates to a metal complex, and an adsorbent, an occlusion material, and a separation material comprising the same. More specifically, the present invention relates to a metal complex comprising a specific dicarboxylate ion, at least one metal ion, and a specific organic ligand capable of bidentate coordination with the metal ion. The metal complex of the present invention occludes and adsorbs carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, or organic vapor. Therefore, it is preferable as an occlusion material for separation and a separation material for separation.

これまで、脱臭、排ガス処理などの分野で種々の吸着材が開発されている。活性炭はその代表例であり、活性炭の優れた吸着性能を利用して、空気浄化、脱硫、脱硝、有害物質除去など各種工業において広く使用されている。近年は半導体製造プロセスなどへ窒素の需要が増大しており、かかる窒素を製造する方法として、分子ふるい炭を使用して圧力スイング吸着法や温度スイング吸着法により空気から窒素を製造する方法が使用されている。また、分子ふるい炭は、メタノール分解ガスからの水素精製など各種ガス分離精製にも応用されている。   So far, various adsorbents have been developed in fields such as deodorization and exhaust gas treatment. Activated carbon is a representative example, and is widely used in various industries such as air purification, desulfurization, denitration, and removal of harmful substances by utilizing the excellent adsorption performance of activated carbon. In recent years, the demand for nitrogen has increased for semiconductor manufacturing processes, etc., and as a method for producing such nitrogen, a method of producing nitrogen from air by pressure swing adsorption method or temperature swing adsorption method using molecular sieve charcoal is used. Has been. Molecular sieve charcoal is also applied to various gas separation and purification such as hydrogen purification from methanol cracked gas.

圧力スイング吸着法や温度スイング吸着法により混合ガスを分離する際には、一般に、分離吸着材として分子ふるい炭やゼオライトなどを使用し、その平衡吸着量または吸着速度の差により分離を行っている。しかしながら、平衡吸着量の差によって混合ガスを分離する場合、これまでの吸着材では除去したいガスのみを選択的に吸着することができないため分離係数が小さくなり、装置の大型化は不可避であった。また、吸着速度の差によって混合ガスを分離する場合、ガスの種類によっては除去したいガスのみを吸着できるが、吸着と脱着を交互に行う必要があり、この場合も装置は依然として大型にならざるを得なかった。   When separating mixed gas by pressure swing adsorption method or temperature swing adsorption method, generally, molecular sieve charcoal or zeolite is used as the separation adsorbent, and separation is performed by the difference in the equilibrium adsorption amount or adsorption rate. . However, when separating the mixed gas based on the difference in the amount of equilibrium adsorption, the conventional adsorbents cannot selectively adsorb only the gas to be removed, so the separation factor becomes small, and the size of the apparatus is inevitable. . In addition, when separating the mixed gas based on the difference in adsorption speed, only the gas to be removed can be adsorbed depending on the type of gas, but it is necessary to perform adsorption and desorption alternately, and in this case, the apparatus still has to be large. I didn't get it.

一方、より優れた吸着性能を与える吸着材として、外部刺激により動的構造変化を生じる高分子金属錯体が開発されている。この新規な動的構造変化高分子金属錯体をガス吸着材として使用した場合、ある一定の圧力まではガスを吸着しないが、ある一定圧を越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。   On the other hand, polymer metal complexes that cause a dynamic structural change due to an external stimulus have been developed as adsorbents that give better adsorption performance. When this new dynamic structure change polymer metal complex is used as a gas adsorbent, a unique phenomenon is observed in which gas adsorption does not adsorb up to a certain pressure, but gas adsorption starts when a certain pressure is exceeded. Yes. In addition, a phenomenon has been observed in which the adsorption start pressure varies depending on the type of gas.

この現象を、例えば圧力スイング吸着方式のガス分離装置における吸着材に応用した場合、非常に効率良いガス分離が可能となる。また、圧力のスイング幅を狭くすることができ、省エネルギーにも寄与する。さらに、ガス分離装置の小型化にも寄与し得るため、高純度ガスを製品として販売する際のコスト競争力を高めることができることは勿論、自社工場内部で高純度ガスを用いる場合であっても、高純度ガスを必要とする設備に要するコストを削減できるため、結局最終製品の製造コストを削減する効果を有する。   When this phenomenon is applied to, for example, an adsorbent in a pressure swing adsorption type gas separation apparatus, very efficient gas separation is possible. In addition, the pressure swing width can be narrowed, contributing to energy saving. Furthermore, since it can contribute to miniaturization of the gas separation device, it is possible to increase cost competitiveness when selling high-purity gas as a product, of course, even when high-purity gas is used inside its own factory Since the cost required for the equipment that requires high purity gas can be reduced, the manufacturing cost of the final product can be reduced.

しかしながら、さらなる装置小型化によるコスト削減が求められているのが現状であり、これを達成するために吸着性能、吸蔵性能及び分離性能のさらなる向上が求められている。   However, the present situation is that cost reduction by further downsizing of the apparatus is required, and in order to achieve this, further improvement in adsorption performance, storage performance and separation performance is required.

アルケニレンジカルボン酸化合物と銅、ロジウム、クロム、モリブデン、パラジウム、亜鉛及びタングステンから選択される少なくとも1種の2価の金属と該金属に二座配位可能なpKaが4以上の有機配位子とからなる高分子金属錯体が開示されている(特許文献1参照)。しかしながら、pKaが4以上の有機配位子として挙げられているのはトリエチレンジアミン及び3,6−ビス(4−ピリジル)−1,2,4,5−テトラジンのみであり、他の二座配位可能な有機配位子が金属錯体の構造やガスの吸着挙動に与える効果については明確に示されていない。また、実施例において示されているのは単成分のガス(メタン)の吸着能のみであり、その他のガスの吸着能及び分離能については一切言及されていない。   An alkenylene dicarboxylic acid compound, at least one divalent metal selected from copper, rhodium, chromium, molybdenum, palladium, zinc and tungsten, and an organic ligand having a pKa of 4 or more capable of bidentate coordination with the metal There is disclosed a polymer metal complex comprising (see Patent Document 1). However, only triethylenediamine and 3,6-bis (4-pyridyl) -1,2,4,5-tetrazine are listed as organic ligands having a pKa of 4 or more. The effect of potential organic ligands on the structure of metal complexes and gas adsorption behavior is not clearly shown. In the examples, only the adsorption ability of a single component gas (methane) is shown, and no mention is made of the adsorption ability and separation ability of other gases.

特開2001−348361公報JP 2001-348361 A

したがって、本発明の目的は、従来よりも吸着量が多いガス吸着材、従来よりも吸蔵量が多いガス吸蔵材或いは従来よりも高い選択性を発現するガス分離材として使用できる金属錯体を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a metal complex that can be used as a gas adsorbent having a larger amount of adsorption than before, a gas occlusion material having a larger amount of occlusion than before, or a gas separation material exhibiting higher selectivity than the conventional one. There is.

本発明者らは鋭意検討し、特定のジカルボキシレートイオンと、少なくとも1種の金属イオンと、該金属イオンに二座配位可能な特定の有機配位子とからなる金属錯体により、前記目的を達成できることを見出し、本発明に至った。   The present inventors have intensively studied, and by using a metal complex comprising a specific dicarboxylate ion, at least one metal ion, and a specific organic ligand capable of bidentate coordination with the metal ion, Has been found to achieve the present invention.

すなわち、本発明によれば、以下のものが提供される。
(1)下記一般式(I)

Figure 2014058481

(式中、R及びRはそれぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、ホルミル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基若しくはアシルアミノ基であり、Aは置換基を有していてもよいフェニレン基またはエテニレン基である。)
で表されるジカルボキシレートイオン(I)と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが7.0Å以上16.0Å以下であり、かつヘテロ原子を2個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる金属錯体。 That is, according to the present invention, the following is provided.
(1) The following general formula (I)
Figure 2014058481

(Wherein R 1 and R 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted alkyl group, alkoxy group, formyl group, acyloxy group, alkoxycarbonyl group, nitro group, A cyano group, an amino group, a monoalkylamino group, a dialkylamino group, or an acylamino group, and A is an optionally substituted phenylene group or ethenylene group.)
A dicarboxylate ion (I) represented by: at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 and 7 to 12 of the periodic table, and a point group of D ∞h , and A metal complex comprising an organic ligand having a length in a major axis direction of from 7.0 to 16.0 and capable of bidentate coordination with the metal ion having two heteroatoms.

(2)前記Aが、下記一般式(II)

Figure 2014058481

で表わされるフェニレン基、または下記一般式(III)
Figure 2014058481

で表わされるエテニレン基
(式中、R、R、R、R、R及びRはそれぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、ホルミル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基若しくはアシルアミノ基である。)
であることを特徴とする(1)に記載の金属錯体。 (2) A is the following general formula (II)
Figure 2014058481

Or a phenylene group represented by the following general formula (III)
Figure 2014058481

(Wherein R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group which may have a substituent) , Alkoxy group, formyl group, acyloxy group, alkoxycarbonyl group, nitro group, cyano group, amino group, monoalkylamino group, dialkylamino group or acylamino group.)
(1) The metal complex according to (1).

(3)ジャングルジム骨格が多重に相互貫入した構造を有する(1)または(2)に記載の金属錯体。
(4)前記二座配位可能な有機配位子が4,4’−ビピリジル、2,7−ジアザピレン、1,2−ビス(4−ピリジル)エチン、1,4−ビス(4−ピリジル)ブタジイン、1,4−ビス(4−ピリジル)ベンゼン及び4,4’−ビス(4−ピリジル)ビフェニルから選択される少なくとも1種である(1)〜(3)のいずれかに記載の金属錯体。
(5)(1)〜(4)のいずれかに記載の金属錯体からなる吸着材。
(6)該吸着材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサンまたは有機蒸気を吸着するための吸着材である(5)に記載の吸着材。
(7)(1)〜(4)のいずれかに記載の金属錯体からなる吸蔵材。
(8)該吸蔵材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニアまたは有機蒸気を吸蔵するための吸蔵材である(7)に記載の吸蔵材。
(9)気密保持可能でガスの出入口を備えた耐圧容器を備え、耐圧容器の内部にガス吸蔵空間を設けたガス貯蔵装置であって、前記ガス吸蔵空間に(7)に記載の吸蔵材を内装してあるガス貯蔵装置。
(10)(9)に記載のガス貯蔵装置から供給される燃料ガスにより駆動力を得る内燃機関を備えたガス自動車。
(3) The metal complex according to (1) or (2), wherein the jungle gym skeleton has a structure in which a plurality of interpenetrations occur.
(4) The bidentate organic ligand is 4,4′-bipyridyl, 2,7-diazapyrene, 1,2-bis (4-pyridyl) ethyne, 1,4-bis (4-pyridyl) The metal complex according to any one of (1) to (3), which is at least one selected from butadiyne, 1,4-bis (4-pyridyl) benzene, and 4,4′-bis (4-pyridyl) biphenyl .
(5) An adsorbent comprising the metal complex according to any one of (1) to (4).
(6) The adsorbent is carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane or organic vapor. The adsorbent according to (5), which is an adsorbent for adsorbing water.
(7) An occlusion material comprising the metal complex according to any one of (1) to (4).
(8) The occlusion material is an occlusion material for occluding carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia or organic vapor ( The occlusion material according to 7).
(9) A gas storage device comprising a pressure-resistant container that can be kept airtight and provided with a gas inlet / outlet, and provided with a gas storage space inside the pressure-resistant container, wherein the storage material according to (7) is provided in the gas storage space. Internal gas storage device.
(10) A gas vehicle provided with an internal combustion engine that obtains driving force from the fuel gas supplied from the gas storage device according to (9).

(11)(1)〜(4)のいずれかに記載の金属錯体からなる分離材。
(12)該分離材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサンまたは有機蒸気を含む混合ガスを分離するための分離材である(11)に記載の分離材。
(13)該分離材が、メタンと二酸化炭素、水素と二酸化炭素、窒素と二酸化炭素、エチレンと二酸化炭素、メタンと窒素、メタンとエタン、エタンとエチレン、プロパンとプロペンまたは空気とメタンを分離するための分離材である(11)に記載の分離材。
(14)金属錯体と混合ガスとを0.01〜10MPaの圧力範囲で接触させる工程を含むことを特徴とする(11)に記載の分離材を用いる分離方法。
(15)該分離方法が圧力スイング吸着法または温度スイング吸着法である(14)に記載の分離方法。
(16)ジカルボキシレートイオン(I)と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが7.0Å以上16.0Å以下であり、かつヘテロ原子を2個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とを溶媒中で反応させ、析出させる、(1)に記載の金属錯体の製造方法。
(11) A separating material comprising the metal complex according to any one of (1) to (4).
(12) The separator is carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane, or organic vapor The separation material according to (11), which is a separation material for separating a mixed gas containing gas.
(13) The separation material separates methane and carbon dioxide, hydrogen and carbon dioxide, nitrogen and carbon dioxide, ethylene and carbon dioxide, methane and nitrogen, methane and ethane, ethane and ethylene, propane and propene, or air and methane. The separation material according to (11), which is a separation material for the purpose.
(14) The separation method using the separation material according to (11), including a step of contacting the metal complex and the mixed gas in a pressure range of 0.01 to 10 MPa.
(15) The separation method according to (14), wherein the separation method is a pressure swing adsorption method or a temperature swing adsorption method.
(16) Dicarboxylate ion (I), at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 and 7-12 of the periodic table, a point group of D∞ , and a long length An axial length of 7.0 to 16.0 cm, and an organic ligand capable of bidentate coordination with the metal ion having two heteroatoms is reacted in a solvent and deposited ( The manufacturing method of the metal complex as described in 1).

本発明により、特定のジカルボキシレートイオンと、少なくとも1種の金属イオンと、点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが7.0Å以上16.0Å以下であり、かつヘテロ原子を2個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる金属錯体を提供することができる。 According to the present invention, the specific dicarboxylate ion, at least one metal ion, the point group is D∞h , the length in the major axis direction is 7.0 to 16.0 、, and hetero A metal complex comprising an organic ligand capable of bidentate coordination with the metal ion having two atoms can be provided.

本発明の金属錯体は、各種ガスの吸着性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサンまたは有機蒸気などを吸着するための吸着材として使用することができる。   Since the metal complex of the present invention is excellent in the adsorption performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxidation It can be used as an adsorbent for adsorbing substances, nitrogen oxides, siloxanes, organic vapors and the like.

また、本発明の金属錯体は、各種ガスの吸蔵性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニアまたは有機蒸気などを吸蔵するための吸蔵材としても使用することができる。   Further, since the metal complex of the present invention is excellent in the occlusion performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia or It can also be used as a storage material for storing organic vapors.

さらに、本発明の金属錯体は、各種ガスの分離性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサンまたは有機蒸気などを分離するための分離材としても使用することができる。   Furthermore, since the metal complex of the present invention is excellent in the separation performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, It can also be used as a separating material for separating sulfur oxides, nitrogen oxides, siloxanes or organic vapors.

ジカルボキシレートイオン(I)と金属イオンとからなるパドルホイール骨格中の金属イオンのアキシャル位に二座配位可能な有機配位子が配位して形成されるジャングルジム骨格の模式図である。It is a schematic diagram of a jungle gym skeleton formed by coordination of an organic ligand capable of bidentate coordination at the axial position of a metal ion in a paddle wheel skeleton composed of a dicarboxylate ion (I) and a metal ion. . 図1のジャングルジム骨格が二重に相互貫入した三次元構造の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a three-dimensional structure in which the jungle gym skeleton of FIG. 1 is double interpenetrated. 本発明の金属錯体の吸脱着に伴う構造変化の模式図である。It is a schematic diagram of the structural change accompanying adsorption / desorption of the metal complex of this invention. ガス貯蔵装置を備えたガス自動車の概念図である。It is a conceptual diagram of the gas vehicle provided with the gas storage apparatus. 合成例1で得た金属錯体の粉末X線回折パターンである。3 is a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 1. FIG. 比較合成例1で得た金属錯体の粉末X線回折パターンである。3 is a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1. FIG. 比較合成例2で得た金属錯体の粉末X線回折パターンである。4 is a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 2. FIG. 比較合成例3で得た金属錯体の粉末X線回折パターンである。4 is a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 3. FIG. 合成例1及び比較合成例1で得た金属錯体の273Kにおける二酸化炭素の吸着等温線である。2 is an adsorption isotherm of carbon dioxide at 273 K of the metal complexes obtained in Synthesis Example 1 and Comparative Synthesis Example 1. 合成例1及び比較合成例2で得た金属錯体の273Kにおけるエチレンの吸着等温線である。It is an adsorption isotherm of ethylene at 273 K of the metal complexes obtained in Synthesis Example 1 and Comparative Synthesis Example 2. 合成例1、比較合成例1、比較合成例2及び比較合成例3で得た金属錯体の273Kにおけるメタンの吸着等温線である。It is an adsorption isotherm of methane at 273 K of the metal complexes obtained in Synthesis Example 1, Comparative Synthesis Example 1, Comparative Synthesis Example 2 and Comparative Synthesis Example 3. 合成例1で得た金属錯体の273Kにおけるメタンの吸脱着等温線である。2 is an adsorption / desorption isotherm of methane at 273 K of the metal complex obtained in Synthesis Example 1. FIG. 比較合成例1で得た金属錯体の273Kにおけるメタンの吸脱着等温線である。2 is an adsorption / desorption isotherm of methane at 273 K of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1. FIG. 合成例1で得た金属錯体の273Kにおけるエタン及びメタンの吸脱着等温線である。2 is an adsorption / desorption isotherm of ethane and methane at 273 K of the metal complex obtained in Synthesis Example 1. FIG. 比較合成例1で得た金属錯体の273Kにおけるエタン及びメタンの吸脱着等温線である。2 is an adsorption / desorption isotherm of ethane and methane at 273 K of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1. FIG.

本発明の金属錯体は、特定のジカルボキシレートイオン(I)と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが7.0Å以上16.0Å以下であり、かつヘテロ原子を2個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる。 The metal complex of the present invention comprises a specific dicarboxylate ion (I), at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 and 7-12 of the periodic table, and a point group of D ∞ h, and and the length of the major axis direction is less 16.0Å than 7.0 Å, and consists with the metal ions in a bidentate coordination acceptable organic ligand having two hetero atoms.

本発明の金属錯体に用いるジカルボキシレートイオン(I)は下記一般式(I)で表される。

Figure 2014058481
The dicarboxylate ion (I) used in the metal complex of the present invention is represented by the following general formula (I).
Figure 2014058481

式(I)中、R及びRはそれぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、ホルミル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基若しくはアシルアミノ基である。 In formula (I), R 1 and R 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted alkyl group, alkoxy group, formyl group, acyloxy group, alkoxycarbonyl group, nitro Group, cyano group, amino group, monoalkylamino group, dialkylamino group or acylamino group.

前記R及びRを構成するアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基などの直鎖または分岐を有するアルキル基が、アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基,n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基が、アシロキシ基の例としては、アセトキシ基、n−プロパノイルオキシ基、n−ブタノイルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基が、アルコキシカルボニル基の例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基が、モノアルキルアミノ基の例としてはメチルアミノ基が、ジアルキルアミノ基の例としては、ジメチルアミノ基が、アシルアミノ基の例としては、アセチルアミノ基が、ハロゲン原子の例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が、それぞれ挙げられる。アルキル基またはアルコキシ基の炭素原子数は1〜5が好ましい。 Examples of the alkyl group constituting R 1 and R 2 include a straight chain such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and a pentyl group. Examples of branched alkyl groups include alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, and tert-butoxy group. Examples of the acetoxy group, n-propanoyloxy group, n-butanoyloxy group, pivaloyloxy group, and benzoyloxy group are alkoxycarbonyl groups. Examples of amino groups are methylamino groups, examples of dialkylamino groups are Dimethylamino group. Examples of the acylamino group include an acetylamino group, examples of the halogen atom, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, and the like, respectively. The alkyl group or alkoxy group preferably has 1 to 5 carbon atoms.

式(I)中、Aは置換基を有していてもよいフェニレン基またはエテニレン基である。フェニレン基とは、ベンゼン環から水素原子を2個除いた2価の基であり、その結合位置はo位、m位、p位のいずれであってもよい。エテニレン基とは、エチレンから水素原子を2個除いた2価の基であり、シス型及びトランス型のいずれであってもよい。   In formula (I), A is a phenylene group or an ethenylene group which may have a substituent. The phenylene group is a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from a benzene ring, and the bonding position may be any of o-position, m-position and p-position. The ethenylene group is a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from ethylene, and may be either a cis type or a trans type.

前記Aとしては、下記一般式(II)

Figure 2014058481
で表わされるフェニレン基、または下記一般式(III)
Figure 2014058481
で表わされるエテニレン基が好ましく用いられる。一般式(III)で表されるエテニレン基は、シス型及びトランス型のいずれの結合様式であってもよいことを示している。前記式中、R、R、R、R、R及びRはそれぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、ホルミル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基若しくはアシルアミノ基である。R〜Rを構成する置換基の例としては、前記R及びRで例示したものと同じものが挙げられる。 As A, the following general formula (II)
Figure 2014058481
Or a phenylene group represented by the following general formula (III)
Figure 2014058481
An ethenylene group represented by the formula is preferably used. The ethenylene group represented by the general formula (III) indicates that it may be in any of a cis type or a trans type. In the above formula, R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are the same or different and each is a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted alkyl group, alkoxy group, formyl A group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, a nitro group, a cyano group, an amino group, a monoalkylamino group, a dialkylamino group or an acylamino group. Examples of the substituent group constituting R 3 to R 8 are it may be the same as those exemplified for the R 1 and R 2.

また、各R〜Rがさらに有していてもよい置換基の例としては、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基,n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基など)、アミノ基、モノアルキルアミノ基(メチルアミノ基など)、ジアルキルアミノ基(ジメチルアミノ基など)、ホルミル基、エポキシ基、アシロキシ基(アセトキシ基、n−プロパノイルオキシ基、n−ブタノイルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基など)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基など)、カルボン酸無水物基(−CO−O−CO−R基)(Rは炭素数1〜5のアルキル基である)などが挙げられる。各R〜Rがさらに有していてもよい置換基の数は、1〜3個が好ましく、1個がより好ましい。 Examples of the substituent that each R 1 to R 8 may further have include an alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, tert. -Butoxy group etc.), amino group, monoalkylamino group (methylamino group etc.), dialkylamino group (dimethylamino group etc.), formyl group, epoxy group, acyloxy group (acetoxy group, n-propanoyloxy group, n -Butanoyloxy group, pivaloyloxy group, benzoyloxy group, etc.), alkoxycarbonyl group (methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, etc.), carboxylic anhydride group (-CO-O-CO-R group) (R is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms). The number of substituents that each R 1 to R 8 may further have is preferably 1 to 3, and more preferably 1.

本発明の金属錯体に用いるジカルボキシレートイオン(I)は、そのカルボキシレート基間のπ電子共役長が適切な長さであることにより、ガス吸着能、吸蔵能及び分離能に優れる三次元構造を有する金属錯体を形成することができる。   The dicarboxylate ion (I) used in the metal complex of the present invention has a three-dimensional structure excellent in gas adsorbing ability, occlusion ability, and separation ability because the π-electron conjugate length between the carboxylate groups is an appropriate length. Can be formed.

ジカルボキシレートイオン(I)としては、置換基を有していてもよいムコン酸アニオン(1,3−ブタジエン−1,4−ジカルボン酸アニオン)または、下記化学式で表される置換基を有していてもよい4−カルボキシ桂皮酸アニオンなどを使用することができ、中でも4−カルボキシ桂皮酸アニオンが好ましい。   As the dicarboxylate ion (I), a muconate anion (1,3-butadiene-1,4-dicarboxylate anion) which may have a substituent or a substituent represented by the following chemical formula An optional 4-carboxycinnamic acid anion can be used, and among them, 4-carboxycinnamic acid anion is preferable.

Figure 2014058481
Figure 2014058481

ジカルボキシレートイオン(I)は、対応するジカルボン酸化合物のみならず、酸無水物やアルカリ金属塩から発生させて用いてもよい。   The dicarboxylate ion (I) may be generated from an acid anhydride or an alkali metal salt as well as the corresponding dicarboxylic acid compound.

本発明の金属錯体は、1種のみのジカルボキシレートイオン(I)を含んでいてもよく、2種以上のジカルボキシレートイオン(I)を含んでいてもよい。本発明の金属錯体は、単一のジカルボキシレートイオン(I)を含む金属錯体を2種以上混合して使用することもできる。   The metal complex of the present invention may contain only one type of dicarboxylate ion (I), or may contain two or more types of dicarboxylate ion (I). The metal complex of the present invention can be used by mixing two or more metal complexes containing a single dicarboxylate ion (I).

本発明の金属錯体に用いる周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンとしては、例えば、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、亜鉛イオン、カドミウムイオンなどを使用することができる。金属イオンは、単一の金属イオンを使用することが好ましいが、2種以上の金属イオンを含む混合金属錯体であってもよい。また、本発明の金属錯体は、単一の金属イオンからなる金属錯体を2種以上混合して使用することもできる。   Examples of ions of metals belonging to Groups 2 and 7-12 of the periodic table used in the metal complex of the present invention include, for example, magnesium ion, calcium ion, manganese ion, iron ion, cobalt ion, nickel ion, copper ion, and zinc ion. Cadmium ions, etc. can be used. The metal ion is preferably a single metal ion, but may be a mixed metal complex containing two or more metal ions. Moreover, the metal complex of this invention can also mix and use 2 or more types of metal complexes which consist of a single metal ion.

該金属イオンは金属塩の形で用いてもよい。金属錯体の製造に用いる周期表の2族及び7〜12族に属する金属の塩としては、例えば、マグネシウム塩、カルシウム塩、マンガン塩、鉄塩、コバルト塩、ニッケル塩、銅塩、亜鉛塩、カドミウム塩を使用することができる。また、これらの金属塩としては、酢酸塩、ギ酸塩などの有機酸塩、硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、炭酸塩などの無機酸塩を使用することができる。   The metal ion may be used in the form of a metal salt. Examples of salts of metals belonging to Groups 2 and 7-12 of the periodic table used for the production of metal complexes include, for example, magnesium salts, calcium salts, manganese salts, iron salts, cobalt salts, nickel salts, copper salts, zinc salts, Cadmium salts can be used. Further, as these metal salts, organic acid salts such as acetates and formates, inorganic acid salts such as sulfates, nitrates, hydrochlorides, hydrobromides and carbonates can be used.

本発明の金属錯体に用いる二座配位可能な有機配位子は点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが7.0Å以上16.0Å以下であり、かつヘテロ原子を2個有する。ここで、二座配位可能な有機配位子とは非共有電子対で金属イオンに対して配位する部位を2箇所持つ中性配位子を意味する。 The organic ligand capable of bidentate coordination used in the metal complex of the present invention has a point group of D∞h , a length in the major axis direction of from 7.0 to 16.0 and a heteroatom. Have two. Here, the organic ligand capable of bidentate coordination means a neutral ligand having two sites coordinated to a metal ion by an unshared electron pair.

二座配位可能な有機配位子の点群は、下記参考文献1に記載の方法に従って決定することができる。
参考文献1:中崎昌雄、分子の対称と群論、39〜40頁(1973年、東京化学同人)
The point group of the organic ligand capable of bidentate coordination can be determined according to the method described in Reference Document 1 below.
Reference 1: Masao Nakazaki, Molecular symmetry and group theory, 39-40 (1973, Tokyo Chemical Doujin)

例えば、4,4’−ビピリジル、1,2−ビス(4−ピリジル)エチン、1,4−ビス(4−ピリジル)ベンゼン、4,4’−ビス(4−ピリジル)ビフェニルは左右対称な直線分子であり、かつ対称心を有するので、点群はD∞hとなる。また、1,2−ビス(4−ピリジル)エテンは2回回転軸とその軸に垂直な対称面を有するので、その点群はC2hとなる。 For example, 4,4′-bipyridyl, 1,2-bis (4-pyridyl) ethyne, 1,4-bis (4-pyridyl) benzene, and 4,4′-bis (4-pyridyl) biphenyl are symmetrical straight lines. Since it is a molecule and has a symmetric center , the point group is D ∞h . In addition, 1,2-bis (4-pyridyl) ethene has a two-fold rotation axis and a plane of symmetry perpendicular to the axis, so the point group is C 2h .

二座配位可能な有機配位子の点群がD∞h以外の場合、対称性が低いために無駄な空隙が生じてしまい、吸着量が低下する。 When the point group of the organic ligand capable of bidentate coordination is other than D ∞h , useless voids are generated due to low symmetry, and the amount of adsorption decreases.

本明細書における二座配位可能な有機配位子の長軸方向の長さは、富士通株式会社製Scigress Explorer Professional Version 7.6.0.52を用い、分子力学法MM3で配座解析を行った後、半経験的分子軌道法PM5で構造最適化を行うことで求めた最安定構造における、金属イオンに対して配位する原子のうち構造式内で最も離れた位置にある2原子間の距離と定義する。   The length in the major axis direction of the organic ligand capable of bidentate coordination in this specification was determined using conformational analysis by molecular dynamics method MM3 using Scigress Explorer Professional Version 7.6.0.52 manufactured by Fujitsu Limited. After that, in the most stable structure obtained by optimizing the structure by the semi-empirical molecular orbital method PM5, among the atoms coordinated to the metal ion, the two atoms at the most distant positions in the structural formula Is defined as the distance.

例えば、トリエチレンジアミン(1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン)の窒素原子間距離は2.609Å、ピラジンの窒素原子間距離は2.810Å、4,4’−ビピリジルの窒素原子間距離は7.061Å、1,2−ビス(4−ピリジル)エチンの窒素原子間距離は9.583Å、1,4−ビス(4−ピリジル)ベンゼンの窒素原子間距離は11.315Å、4,4’−ビス(4−ピリジル)ビフェニルの窒素原子間距離は15.570となる。   For example, the distance between nitrogen atoms of triethylenediamine (1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane) is 2.609Å, the distance between nitrogen atoms of pyrazine is 2.810Å, and the nitrogen atoms of 4,4'-bipyridyl are between The distance is 7.061Å, the distance between nitrogen atoms of 1,2-bis (4-pyridyl) ethyne is 9.583Å, the distance between nitrogen atoms of 1,4-bis (4-pyridyl) benzene is 11.315Å, 4, The distance between nitrogen atoms of 4′-bis (4-pyridyl) biphenyl is 15.570.

二座配位可能な有機配位子の長軸方向の長さが7.0Å未満の場合は、金属イオン間距離が短くなり過ぎ、ジャングルジム骨格が多重に相互貫入した三次元構造を形成することができず、ガス吸着能、吸蔵能及び分離能に優れる金属錯体を得ることができない。一方、長軸方向の長さが16.0Åを超える場合は金属イオン間距離が長くなり過ぎ、安定的に金属錯体を得ることができない。   When the length in the major axis direction of the bidentate organic ligand is less than 7.0 mm, the distance between metal ions becomes too short, and a three-dimensional structure in which the jungle gym skeleton is interpenetrated multiple times is formed. It is not possible to obtain a metal complex having excellent gas adsorbing ability, occlusion ability and separation ability. On the other hand, when the length in the major axis direction exceeds 16.0 mm, the distance between metal ions becomes too long, and a metal complex cannot be stably obtained.

本明細書における二座配位可能な有機配位子が有するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、リン原子、硫黄原子などが挙げられる。   Examples of the hetero atom of the organic ligand capable of bidentate coordination in the present specification include a nitrogen atom, an oxygen atom, a phosphorus atom, and a sulfur atom.

例えば、4,4’−ビピリジルが有するヘテロ原子数は2個、1,2−ビス(4−ピリジル)エチンが有するヘテロ原子数は2個、1,4−ビス(4−ピリジル)ベンゼンが有するヘテロ原子数は2個、3,6−ジ(4−ピリジル)−1,2,4,5−テトラジンが有するヘテロ原子数は6個となる。   For example, 4,4′-bipyridyl has two heteroatoms, 1,2-bis (4-pyridyl) ethyne has two heteroatoms, and 1,4-bis (4-pyridyl) benzene has The number of heteroatoms is 2, and the number of heteroatoms possessed by 3,6-di (4-pyridyl) -1,2,4,5-tetrazine is 6.

二座配位可能な有機配位子が有するヘテロ原子数が1個の場合は、金属イオンに対して二座配位することができず、目的とする金属錯体の三次元構造を構築することができない。一方、二座配位可能な有機配位子が有するヘテロ原子数が3個以上の場合は、細孔壁を構成する配位子上の電荷密度が大きくなり、ガス分子と細孔壁の相互作用が大きくなるため、選択性が低下する。   If the organic ligand capable of bidentate coordination has one heteroatom, bidentate coordination with the metal ion is not possible, and a three-dimensional structure of the desired metal complex is constructed. I can't. On the other hand, when the organic ligand capable of bidentate coordination has 3 or more hetero atoms, the charge density on the ligand constituting the pore wall increases, and the mutual relationship between the gas molecule and the pore wall increases. Since the effect is increased, the selectivity is lowered.

二座配位可能な有機配位子としては、例えば、4,4’−ビピリジル、2,7−ジアザピレン、1,2−ビス(4−ピリジル)エチン、1,4−ビス(4−ピリジル)ブタジイン、1,4−ビス(4−ピリジル)ベンゼン、4,4’−ビス(4−ピリジル)ビフェニルなどを使用することができ、中でも4,4’−ビピリジルが好ましい。   Examples of the bidentate organic ligand include 4,4′-bipyridyl, 2,7-diazapyrene, 1,2-bis (4-pyridyl) ethyne, and 1,4-bis (4-pyridyl). Butadiyne, 1,4-bis (4-pyridyl) benzene, 4,4′-bis (4-pyridyl) biphenyl and the like can be used, and among these, 4,4′-bipyridyl is preferable.

本発明の金属錯体は、1種のみの二座配位可能な有機配位子を含んでいてもよく、2種以上の二座配位可能な有機配位子を含んでいてもよい。本発明の金属錯体は、単一の二座配位可能な有機配位子を含む金属錯体を2種以上混合して使用することもできる。   The metal complex of the present invention may contain only one kind of an organic ligand capable of bidentate coordination, or may contain two or more kinds of organic ligands capable of bidentate coordination. The metal complex of the present invention may be used by mixing two or more metal complexes containing an organic ligand capable of single bidentate coordination.

本発明の金属錯体は、前記の他にさらにモノカルボン酸化合物を含んでいてもよい。該モノカルボン酸化合物としては、例えば、ギ酸;酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、シクロヘキサンカルボン酸、カプリル酸、オクチル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、α−リノレン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、リノール酸及びオレイン酸などの脂肪族モノカルボン酸;安息香酸などの芳香族モノカルボン酸;ニコチン酸及びイソニコチン酸などの複素芳香族モノカルボン酸などを使用することができ、中でもギ酸、酢酸、オクチル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸が好ましい。   In addition to the above, the metal complex of the present invention may further contain a monocarboxylic acid compound. Examples of the monocarboxylic acid compound include formic acid; acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, cyclohexanecarboxylic acid, caprylic acid, octylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, Aliphatic acids such as myristic acid, pentadecylic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, tuberculostearic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, α-linolenic acid, eicosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, linoleic acid and oleic acid Monocarboxylic acids; aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid; heteroaromatic monocarboxylic acids such as nicotinic acid and isonicotinic acid can be used, among which formic acid, acetic acid, octylic acid, lauric acid, myristic acid, Palmitic acid and stearic acid are preferred.

前記モノカルボン酸化合物は、酸無水物やアルカリ金属塩の形で用いてもよく、原料金属塩のカウンターアニオンとして用いてもよい。また、該モノカルボン酸化合物は、反応初期から共存させても、反応後期に添加してもよい。   The monocarboxylic acid compound may be used in the form of an acid anhydride or an alkali metal salt, or may be used as a counter anion of a raw metal salt. In addition, the monocarboxylic acid compound may coexist from the initial stage of the reaction or may be added at the late stage of the reaction.

本発明の金属錯体が前記モノカルボン酸化合物を含む場合、その割合は本発明の効果を損なわない限り特に限定されるものではないが、多価カルボン酸化合物とモノカルボン酸化合物との組成比は、100:1〜5,000:1の範囲内であることが好ましく、250:1〜2,500:1の範囲内であることがより好ましい。当該組成比は、ガスクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィーまたはNMRなどを用いて分析することで決定することができる。   When the metal complex of the present invention contains the monocarboxylic acid compound, the ratio is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but the composition ratio of the polyvalent carboxylic acid compound and the monocarboxylic acid compound is , Preferably in the range of 100: 1 to 5,000: 1, and more preferably in the range of 250: 1 to 2,500: 1. The composition ratio can be determined by analysis using gas chromatography, high performance liquid chromatography, NMR, or the like.

本発明の金属錯体は、さらに本発明の効果を損なわない範囲で、単座有機配位子を含んでいてもよい。単座有機配位子とは、非共有電子対で金属イオンに対して配位する部位を1箇所持つ中性配位子を意味する。単座有機配位子としては、例えば、フラン、チオフェン、ピリジン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、トリメチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスファイト、メチルイソシアニドなどを使用することができ、中でもピリジンが好ましい。単座有機配位子は炭素数1〜23の炭化水素基を置換基として有してもよい。   The metal complex of the present invention may further contain a monodentate organic ligand as long as the effects of the present invention are not impaired. The monodentate organic ligand means a neutral ligand having one site coordinated to a metal ion by an unshared electron pair. As the monodentate organic ligand, for example, furan, thiophene, pyridine, quinoline, isoquinoline, acridine, trimethylphosphine, triphenylphosphine, triphenylphosphite, methylisocyanide and the like can be used, and pyridine is particularly preferable. The monodentate organic ligand may have a hydrocarbon group having 1 to 23 carbon atoms as a substituent.

本発明の金属錯体が前記単座有機配位子を含む場合、その割合は本発明の効果を損なわない限り特に限定されるものではないが、二座配位可能な有機配位子と単座有機配位子との組成比は、1:5〜1:1,000のモル比の範囲内が好ましく、1:10〜1:100の範囲内であることがより好ましい。当該組成比は、ガスクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィーまたはNMRなどを用いて分析することで決定することができる。   When the metal complex of the present invention contains the monodentate organic ligand, the ratio is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but the bidentate organic ligand and the monodentate organic ligand are not limited. The composition ratio with the ligand is preferably in the range of a molar ratio of 1: 5 to 1: 1,000, and more preferably in the range of 1:10 to 1: 100. The composition ratio can be determined by analysis using gas chromatography, high performance liquid chromatography, NMR, or the like.

本発明の金属錯体は、ジカルボキシレートイオン(I)と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属の塩から選択される少なくとも1種の金属塩と、該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とを、気相、液相または固相のいずれかで反応させることで製造できるが、常圧下、溶媒中で数時間から数日間反応させ、析出させて製造することが好ましい。例えば、前記金属の塩の水溶液または有機溶液と、アルケニレンジカルボン酸化合物を含有する水溶液または有機溶液と、二座配位可能な有機配位子を含有する水溶液または有機溶液とを、常圧下で混合して反応させることにより本発明の金属錯体を得ることができる。   The metal complex of the present invention comprises a dicarboxylate ion (I), at least one metal salt selected from salts of metals belonging to Groups 2 and 7 to 12 of the periodic table, and bidentate to the metal ion. It can be produced by reacting a potential organic ligand in the gas phase, liquid phase, or solid phase, but it can be produced by reacting in a solvent at normal pressure for several hours to several days and depositing it. Is preferred. For example, an aqueous solution or organic solution of the metal salt, an aqueous solution or organic solution containing an alkenylene dicarboxylic acid compound, and an aqueous solution or organic solution containing an organic ligand capable of bidentate coordination are mixed under normal pressure. Thus, the metal complex of the present invention can be obtained.

金属錯体を製造するときのジカルボキシレートイオン(I)と二座配位可能な有機配位子の混合比率は、ジカルボキシレートイオン(I):二座配位可能な有機配位子=1:5〜8:1のモル比の範囲内が好ましく、1:3〜6:1のモル比の範囲内がより好ましい。これ以外の範囲で反応を行っても目的とする金属錯体は得られるが、収率が低下し、副反応も増えるために好ましくない。   The mixing ratio of the dicarboxylate ion (I) to the bidentate organic ligand when producing the metal complex is as follows: dicarboxylate ion (I): bidentate organic ligand = 1 : Preferably in the range of 5-8: 1 molar ratio, more preferably in the range of 1: 3-6: 1 molar ratio. Even if the reaction is carried out in a range other than this, the desired metal complex can be obtained, but this is not preferable because the yield is lowered and the side reaction is also increased.

金属錯体を製造するときの金属塩と二座配位可能な有機配位子の混合比率は、金属塩:二座配位可能な有機配位子=3:1〜1:3のモル比の範囲内が好ましく、2:1〜1:2のモル比の範囲内がより好ましい。これ以外の範囲では目的とする金属錯体の収率が低下し、また、未反応の原料が残留して得られた金属錯体の精製が困難になる。   The mixing ratio of the metal salt and the bidentate organic ligand when producing the metal complex is as follows: metal salt: bidentate organic ligand = 3: 1 to 1: 3 molar ratio Within the range, the molar ratio of 2: 1 to 1: 2 is more preferable. In other ranges, the yield of the target metal complex decreases, and purification of the metal complex obtained by leaving unreacted raw materials becomes difficult.

金属錯体を製造するための混合溶液におけるジカルボキシレートイオン(I)のモル濃度は、0.005〜5.0mol/Lが好ましく、0.01〜2.0mol/Lがより好ましい。これより低い濃度で反応を行っても目的とする金属錯体は得られるが、収率が低下するため好ましくない。また、これより高い濃度では溶解性が低下し、反応が円滑に進行しない。   The molar concentration of the dicarboxylate ion (I) in the mixed solution for producing the metal complex is preferably 0.005 to 5.0 mol / L, and more preferably 0.01 to 2.0 mol / L. Even if the reaction is performed at a concentration lower than this, the desired metal complex can be obtained, but this is not preferable because the yield decreases. If the concentration is higher than this, the solubility is lowered and the reaction does not proceed smoothly.

金属錯体を製造するための混合溶液における金属塩のモル濃度は、0.005〜5.0mol/Lが好ましく、0.01〜2.0mol/Lがより好ましい。これより低い濃度で反応を行っても目的とする金属錯体は得られるが、収率が低下するため好ましくない。また、これより高い濃度では未反応の金属塩が残留し、得られた金属錯体の精製が困難になる。   The molar concentration of the metal salt in the mixed solution for producing the metal complex is preferably 0.005 to 5.0 mol / L, and more preferably 0.01 to 2.0 mol / L. Even if the reaction is performed at a concentration lower than this, the desired metal complex can be obtained, but this is not preferable because the yield decreases. Further, at a concentration higher than this, unreacted metal salt remains, and purification of the obtained metal complex becomes difficult.

金属錯体を製造するための混合溶液における二座配位可能な有機配位子のモル濃度は、0.001〜5.0mol/Lが好ましく、0.005〜2.0mol/Lがより好ましい。これより低い濃度で反応を行っても目的とする金属錯体は得られるが、収率が低下するため好ましくない。また、これより高い濃度では溶解性が低下し、反応が円滑に進行しない。   The molar concentration of the bidentate organic ligand in the mixed solution for producing the metal complex is preferably 0.001 to 5.0 mol / L, and more preferably 0.005 to 2.0 mol / L. Even if the reaction is performed at a concentration lower than this, the desired metal complex can be obtained, but this is not preferable because the yield decreases. If the concentration is higher than this, the solubility is lowered and the reaction does not proceed smoothly.

金属錯体の製造に用いる溶媒としては、有機溶媒、水またはそれらの混合溶媒を使用することができる。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、塩化メチレン、クロロホルム、アセトン、酢酸エチル、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、水またはこれらの混合溶媒を使用することができる。反応温度としては、253〜423Kが好ましい。   As a solvent used for producing the metal complex, an organic solvent, water, or a mixed solvent thereof can be used. Specifically, methanol, ethanol, propanol, diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, hexane, cyclohexane, heptane, benzene, toluene, methylene chloride, chloroform, acetone, ethyl acetate, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, water or These mixed solvents can be used. The reaction temperature is preferably 253 to 423K.

反応が終了したことはガスクロマトグラフィーまたは高速液体クロマトグラフィーにより原料の残存量を定量することにより確認することができる。反応終了後、得られた混合液を吸引濾過に付して沈殿物を集め、有機溶媒による洗浄後、373K程度で数時間真空乾燥することにより、本発明の金属錯体を得ることができる。   The completion of the reaction can be confirmed by quantifying the remaining amount of the raw material by gas chromatography or high performance liquid chromatography. After completion of the reaction, the obtained mixed solution is subjected to suction filtration to collect a precipitate, washed with an organic solvent, and then vacuum dried at about 373 K for several hours to obtain the metal complex of the present invention.

本発明の金属錯体は、溶媒が吸着した状態ではガスを吸着しない。そのため、本発明の吸着材、吸蔵材、或いは分離材として使用する際には、予め得られた金属錯体について真空乾燥を行い、細孔内の溶媒を取り除くことが必要である。   The metal complex of the present invention does not adsorb gas when the solvent is adsorbed. Therefore, when used as the adsorbent, occlusion material, or separation material of the present invention, it is necessary to vacuum dry the previously obtained metal complex to remove the solvent in the pores.

以上のようにして得られる本発明の金属錯体は、ジカルボキシレートイオン(I)と金属イオンとからなるパドルホイール骨格中の金属イオンのアキシャル位に二座配位可能な有機配位子が配位して形成されるジャングルジム骨格が二重に相互貫入した三次元構造を有する。4−カルボキシ桂皮酸アニオンと亜鉛イオンと1,4−ビス(4−ピリジル)ベンゼンとからなるジャングルジム骨格の模式図を図1に、ジャングルジム骨格が三重に相互貫入した三次元構造の模式図を図2に示す。   In the metal complex of the present invention obtained as described above, an organic ligand capable of bidentate coordination is arranged at the axial position of the metal ion in the paddle wheel skeleton composed of the dicarboxylate ion (I) and the metal ion. The jungle gym skeleton formed at the same position has a three-dimensional structure with double interpenetration. A schematic diagram of a jungle gym skeleton composed of 4-carboxycinnamic acid anion, zinc ion and 1,4-bis (4-pyridyl) benzene is shown in FIG. 1, and a schematic diagram of a three-dimensional structure in which the jungle gym skeleton is interpenetrated in triplicate. Is shown in FIG.

本明細書において、「ジャングルジム骨格」とは、ジカルボキシレートイオン(I)と金属イオンとからなるパドルホイール骨格中の金属イオンのアキシャル位に二座配位可能な有機配位子が配位し、ジカルボキシレートイオン(I)と金属イオンとからなる二次元格子状シート間を連結することで形成されるジャングルジム様の三次元構造と定義する。   In this specification, “jungle gym skeleton” means coordination of an organic ligand capable of bidentate coordination in the axial position of a metal ion in a paddle wheel skeleton composed of a dicarboxylate ion (I) and a metal ion. It is defined as a jungle gym-like three-dimensional structure formed by connecting two-dimensional lattice sheets made of dicarboxylate ions (I) and metal ions.

本明細書において、「ジャングルジム骨格が多重に相互貫入した構造」とは、複数のジャングルジム骨格が互いの細孔を埋める形で貫入し合った三次元集積構造と定義する。   In the present specification, “a structure in which multiple jungle gym skeletons interpenetrate” is defined as a three-dimensional integrated structure in which a plurality of jungle gym skeletons penetrate each other so as to fill the pores.

金属錯体が「ジャングルジム骨格が多重に相互貫入した構造を有する」ことは、例えば、結晶X線解析または粉末X線結晶構造解析などにより確認できる。   It can be confirmed by, for example, crystal X-ray analysis or powder X-ray crystal structure analysis that the metal complex has “a structure in which the jungle gym skeleton has multiple interpenetrations”.

本発明の金属錯体における三次元構造は、合成後の結晶においても変化できるため、その変化に伴って、細孔の構造や大きさも変化する。この構造が変化する条件は、吸着される物質の種類、吸着圧力、吸着温度に依存する。すなわち、細孔表面と物質の相互作用の差に加え(相互作用の強さは物質のLennard−Jonesポテンシャルの大きさに比例)、吸着する物質により構造変化の程度が異なるため、高い選択性が発現する。吸脱着に伴う構造変化の模式図を図3に示す。本発明では、ジカルボキシレートイオン(I)を用いて細孔表面とガス分子との相互作用の強さ及び細孔径を制御することで、高いガス吸着性能、高いガス吸蔵性能及び高いガス分離性能が発現する。吸着された物質が脱着した後は、元の構造に戻るので、細孔の大きさも元に戻る。   Since the three-dimensional structure in the metal complex of the present invention can be changed in the synthesized crystal, the structure and size of the pores change with the change. The conditions for changing the structure depend on the type of substance to be adsorbed, the adsorption pressure, and the adsorption temperature. That is, in addition to the difference in the interaction between the pore surface and the substance (the strength of the interaction is proportional to the magnitude of the Lennard-Jones potential of the substance), the degree of structural change varies depending on the adsorbed substance, and thus high selectivity is achieved. To express. FIG. 3 shows a schematic diagram of the structural change accompanying the adsorption / desorption. In the present invention, by using dicarboxylate ion (I) to control the strength of interaction between the pore surface and gas molecules and the pore diameter, high gas adsorption performance, high gas storage performance, and high gas separation performance. Is expressed. After the adsorbed substance is desorbed, it returns to its original structure, so the pore size also returns.

前記の吸着メカニズムは推定ではあるが、例え前記メカニズムに従っていない場合でも、本発明で規定する要件を満足するのであれば、本発明の技術的範囲に包含される。   Although the said adsorption mechanism is presumption, even if it does not follow the said mechanism, if the requirements prescribed | regulated by this invention are satisfied, it will be included in the technical scope of this invention.

本発明の金属錯体は、各種ガスの吸着性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素(メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロペン、メチルアセチレン、プロパジエン、ブタン、1−ブテン、イソブテン、ブタジエンなど)、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなど)、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン(ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサンなど)、水蒸気または有機蒸気などを吸着するための吸着材として好ましい。有機蒸気とは、常温、常圧で液体状の有機物質の気化ガスを意味する。このような有機物質としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類;トリメチルアミンなどのアミン類;アセトアルデヒドなどのアルデヒド類;ペンタン、イソプレン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、オクタン、1−オクテン、シクロオクタン、シクロオクテン、1,5−シクロオクタジエン、4−ビニル−1−シクロヘキセン、1,5,9−シクロドデカトリエンなどの炭素数5〜16の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類;塩化メチル、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。   Since the metal complex of the present invention is excellent in the adsorption performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms (methane, ethane, ethylene, acetylene, propane, Propene, methylacetylene, propadiene, butane, 1-butene, isobutene, butadiene, etc.), noble gases (such as helium, neon, argon, krypton, xenon), hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane (hexa) Methylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, etc.), water vapor, organic vapor, etc. are preferred as adsorbents. The organic vapor means a vaporized organic substance that is liquid at normal temperature and pressure. Examples of such organic substances include alcohols such as methanol and ethanol; amines such as trimethylamine; aldehydes such as acetaldehyde; pentane, isoprene, hexane, cyclohexane, heptane, methylcyclohexane, octane, 1-octene, cyclooctane, C5-C16 aliphatic hydrocarbons such as cyclooctene, 1,5-cyclooctadiene, 4-vinyl-1-cyclohexene, 1,5,9-cyclododecatriene; aromatics such as benzene, toluene and xylene Hydrocarbons; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate and ethyl acetate; halogenated hydrocarbons such as methyl chloride and chloroform.

本発明における吸着材の使用形態は特に限定されない。例えば、金属錯体を粉末のまま用いてもよいし、ペレット、フィルム、シート、プレート、パイプ、チューブ、棒状体、粒状体、各種異形成形体、繊維、中空糸、織布、編布、不織布などに成形して用いてもよい。   The usage form of the adsorbent in the present invention is not particularly limited. For example, the metal complex may be used as a powder, pellets, films, sheets, plates, pipes, tubes, rods, granules, various deformed shapes, fibers, hollow fibers, woven fabrics, knitted fabrics, non-woven fabrics, etc. You may shape | mold and use.

本発明の吸着材は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、必要に応じて、酢酸セルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン誘導体または紙などの天然もしくは合成繊維、或いはガラスもしくはアルミナなどの無機繊維と組み合わせて複合化してもよい。   As long as the adsorbent of the present invention is within a range not impairing the effects of the present invention, cellulose acetate, polyamide, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyolefin, polytetrafluoroethylene derivative, paper, etc. You may combine with natural or synthetic fiber, or inorganic fiber, such as glass or an alumina.

また、本発明の金属錯体は、各種ガスの吸蔵性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素(メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロペン、メチルアセチレン、プロパジエン、ブタン、1−ブテン、イソブテン、ブタジエンなど)、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなど)、硫化水素、アンモニア、水蒸気または有機蒸気などを吸蔵するための吸蔵材としても好ましい。有機蒸気とは、常温、常圧で液体状の有機物質の気化ガスを意味する。このような有機物質としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類;トリメチルアミンなどのアミン類;アセトアルデヒドなどのアルデヒド類;ペンタン、イソプレン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、オクタン、1−オクテン、シクロオクタン、シクロオクテン、1,5−シクロオクタジエン、4−ビニル−1−シクロヘキセン、1,5,9−シクロドデカトリエンなどの炭素数5〜16の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類;塩化メチル、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。   In addition, since the metal complex of the present invention is excellent in the occlusion performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms (methane, ethane, ethylene, acetylene, To store propane, propene, methylacetylene, propadiene, butane, 1-butene, isobutene, butadiene, etc.), noble gases (such as helium, neon, argon, krypton, xenon), hydrogen sulfide, ammonia, water vapor, or organic vapor. It is also preferable as an occlusion material. The organic vapor means a vaporized organic substance that is liquid at normal temperature and pressure. Examples of such organic substances include alcohols such as methanol and ethanol; amines such as trimethylamine; aldehydes such as acetaldehyde; pentane, isoprene, hexane, cyclohexane, heptane, methylcyclohexane, octane, 1-octene, cyclooctane, C5-C16 aliphatic hydrocarbons such as cyclooctene, 1,5-cyclooctadiene, 4-vinyl-1-cyclohexene, 1,5,9-cyclododecatriene; aromatics such as benzene, toluene and xylene Hydrocarbons; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate and ethyl acetate; halogenated hydrocarbons such as methyl chloride and chloroform.

本発明における吸蔵材の使用形態は特に限定されない。例えば、金属錯体を粉末のまま用いてもよいし、ペレット、フィルム、シート、プレート、パイプ、チューブ、棒状体、粒状体、各種異形成形体、繊維、中空糸、織布、編布、不織布などに成形して用いてもよい。   The usage form of the occlusion material in the present invention is not particularly limited. For example, the metal complex may be used as a powder, pellets, films, sheets, plates, pipes, tubes, rods, granules, various deformed shapes, fibers, hollow fibers, woven fabrics, knitted fabrics, non-woven fabrics, etc. You may shape | mold and use.

本発明の吸蔵材は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、必要に応じて、酢酸セルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン誘導体または紙などの天然もしくは合成繊維、或いはガラスもしくはアルミナなどの無機繊維と組み合わせて複合化してもよい。   As long as the occlusion material of the present invention is within the range not impairing the effects of the present invention, as necessary, cellulose acetate, polyamide, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyolefin, polytetrafluoroethylene derivative, paper, etc. You may combine with natural or synthetic fiber, or inorganic fiber, such as glass or an alumina.

本発明の金属錯体はその吸蔵性能を活かしてガス貯蔵装置に用いることもできる。ガス貯蔵装置の例としては、気密保持可能でガスの出入口を備えた耐圧容器を備え、耐圧容器の内部にガス貯蔵空間を設け、該ガス貯蔵空間に本発明の金属錯体からなる吸蔵材が内装されたガス貯蔵装置がある。当該ガス貯蔵装置に所望のガスを圧入することにより、内装した吸蔵材に当該ガスを吸着させ貯蔵することができる。ガス貯蔵装置からガスを取り出すときは、圧力弁を開放し、耐圧容器内の内圧を低下させることでガスを脱着させることができる。ガス貯蔵空間に吸蔵材を内装するにあたっては、本発明の金属錯体を粉末状で内装してもよいが、取り扱い性などの観点から、本発明の金属錯体を成形加工したペレット状のものを用いてもよい。   The metal complex of the present invention can also be used in a gas storage device taking advantage of its occlusion performance. As an example of a gas storage device, a pressure-resistant container that can be kept airtight and has a gas inlet / outlet is provided, and a gas storage space is provided inside the pressure-resistant container, and the gas storage space is provided with an occlusion material made of the metal complex of the present invention. There is a gas storage device. By press-fitting a desired gas into the gas storage device, the gas can be adsorbed and stored in the internal storage material. When taking out the gas from the gas storage device, the gas can be desorbed by opening the pressure valve and reducing the internal pressure in the pressure vessel. When installing the occlusion material in the gas storage space, the metal complex of the present invention may be embedded in powder form, but from the viewpoint of handleability, etc., a pellet-shaped product obtained by molding the metal complex of the present invention is used. May be.

上述の本発明のガス貯蔵装置を備えたガス自動車の一例を図4に示す。ガス貯蔵装置は、燃料ガスをガス貯蔵空間3に貯蔵することができ、ガス自動車等の燃料タンク1として好適に用いることができる。このガス自動車は、本発明の金属錯体が内装された前記ガス貯蔵装置を燃料タンク1として備えるとともに、燃料タンク1からタンク内に貯蔵される天然ガスを得て、燃焼用酸素含有ガス(例えば空気)と混合して、その燃焼により走行駆動力を得る内燃機関としてのエンジンを備えている。燃料タンク1は、耐圧容器2を備えて構成されるとともに、貯蔵対象のガスが容器2内へと出入り可能な出入り口としての一対の出口5と入口6とを備え、容器2内のガスを加圧状態に維持可能な気密保持機構を構成する一対の弁7を、その出入り口夫々に備えている。燃料である天然ガスは、ガスステーションにおいて、加圧状態で燃料タンク1に充填される。該燃料タンク1には、本発明の金属錯体からなる吸蔵材4が内装されており、この吸蔵材4が、天然ガス(メタンを主成分とするガスなど)を常温、加圧状態で吸着する。そして、出口側の弁7を開放すると、吸着状態にあるガスは吸蔵材4から脱着され、エンジン側に送られて燃焼して走行駆動力を得ることができる。   An example of the gas vehicle provided with the gas storage device of the present invention described above is shown in FIG. The gas storage device can store fuel gas in the gas storage space 3, and can be suitably used as the fuel tank 1 of a gas vehicle or the like. This gas vehicle includes the gas storage device in which the metal complex of the present invention is incorporated as a fuel tank 1, obtains natural gas stored in the tank from the fuel tank 1, and generates a combustion oxygen-containing gas (for example, air) ) And an engine as an internal combustion engine that obtains a driving force by combustion. The fuel tank 1 includes a pressure vessel 2 and includes a pair of outlets 5 and 6 as inlets and outlets through which gas to be stored can enter and exit the container 2. A pair of valves 7 constituting an airtight holding mechanism that can be maintained in a pressure state are provided at each of the entrances and exits. Natural gas as fuel is filled into the fuel tank 1 in a pressurized state at a gas station. The fuel tank 1 includes a storage material 4 made of the metal complex of the present invention, and the storage material 4 adsorbs natural gas (such as a gas containing methane as a main component) at room temperature and under pressure. . Then, when the valve 7 on the outlet side is opened, the gas in the adsorbed state is desorbed from the occlusion material 4 and sent to the engine side for combustion to obtain travel driving force.

前記燃料タンク1は、本発明の金属錯体を内装していることにより、吸蔵材を充填しない燃料タンクに比べ、見掛けの圧力に対してガスの圧縮率を高くできる。これによりタンクの肉厚を薄くすることができ、ガス貯蔵装置全体の軽量化が計れるためガス自動車等に有用である。また、燃料タンク1は、通常、常温状態にあり、特に冷却されたりすることはなく、気温が上昇する例えば夏場においては、比較的温度が高くなる。このような高温(298〜333K程度)の温度域下においても、本発明の吸蔵材はその吸着能を高く保持することができ、有用である。   Since the fuel tank 1 includes the metal complex of the present invention, the gas compression ratio can be increased with respect to the apparent pressure as compared with the fuel tank not filled with the occlusion material. As a result, the thickness of the tank can be reduced and the weight of the entire gas storage device can be reduced, which is useful for gas vehicles and the like. Further, the fuel tank 1 is normally in a normal temperature state, and is not particularly cooled. The temperature of the fuel tank 1 is relatively high, for example, in summer, when the temperature rises. Even under such a high temperature range (about 298 to 333 K), the storage material of the present invention can keep its adsorption capacity high, and is useful.

さらに、本発明の金属錯体は、各種ガスの分離性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素(メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロペン、メチルアセチレン、プロパジエン、ブタン、1−ブテン、イソブテン、ブタジエンなど)、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなど)、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン(ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサンなど)、水蒸気または有機蒸気などを分離するための分離材としても好ましく、特に、メタン中の二酸化炭素、水素中の二酸化炭素、窒素中の二酸化炭素、エチレン中の二酸化炭素、メタン中の窒素、メタン中のエタン、エタン中のエチレン、プロパン中のプロペンまたは空気中のメタンなどを、圧力スイング吸着法や温度スイング吸着法により分離するのに適している。有機蒸気とは、常温、常圧で液体状の有機物質の気化ガスを意味する。このような有機物質としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類;トリメチルアミンなどのアミン類;アセトアルデヒドなどのアルデヒド類;ペンタン、イソプレン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、オクタン、1−オクテン、シクロオクタン、シクロオクテン、1,5−シクロオクタジエン、4−ビニル−1−シクロヘキセン、1,5,9−シクロドデカトリエンなどの炭素数5〜16の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類;塩化メチル、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。   Furthermore, since the metal complex of the present invention is excellent in the separation performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms (methane, ethane, ethylene, acetylene, Propane, propene, methylacetylene, propadiene, butane, 1-butene, isobutene, butadiene, etc.), noble gases (such as helium, neon, argon, krypton, xenon), hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane (Hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, etc.), preferable as a separating material for separating water vapor or organic vapor, etc., especially carbon dioxide in methane, carbon dioxide in hydrogen, carbon dioxide in nitrogen , Carbon dioxide in ethylene, nitrogen in methane, ethane in methane, in ethane Ethylene, methane propene or air in propane, are suitable for separating the pressure swing adsorption or temperature swing adsorption. The organic vapor means a vaporized organic substance that is liquid at normal temperature and pressure. Examples of such organic substances include alcohols such as methanol and ethanol; amines such as trimethylamine; aldehydes such as acetaldehyde; pentane, isoprene, hexane, cyclohexane, heptane, methylcyclohexane, octane, 1-octene, cyclooctane, C5-C16 aliphatic hydrocarbons such as cyclooctene, 1,5-cyclooctadiene, 4-vinyl-1-cyclohexene, 1,5,9-cyclododecatriene; aromatics such as benzene, toluene and xylene Hydrocarbons; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate and ethyl acetate; halogenated hydrocarbons such as methyl chloride and chloroform.

本発明における分離材の使用形態は特に限定されない。例えば、金属錯体を粉末のまま用いてもよいし、ペレット、フィルム、シート、プレート、パイプ、チューブ、棒状体、粒状体、各種異形成形体、繊維、中空糸、織布、編布、不織布などに成形して用いてもよい。   The usage form of the separating material in the present invention is not particularly limited. For example, the metal complex may be used as a powder, pellets, films, sheets, plates, pipes, tubes, rods, granules, various deformed shapes, fibers, hollow fibers, woven fabrics, knitted fabrics, non-woven fabrics, etc. You may shape | mold and use.

本発明の分離材は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、必要に応じて、酢酸セルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン誘導体または紙などの天然もしくは合成繊維、或いはガラスもしくはアルミナなどの無機繊維と組み合わせて複合化してもよい。   As long as the separating material of the present invention is within a range not impairing the effects of the present invention, cellulose acetate, polyamide, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyolefin, polytetrafluoroethylene derivative, paper, etc. You may combine with natural or synthetic fiber, or inorganic fiber, such as glass or an alumina.

分離方法は、ガスが金属錯体に吸着できる条件でガスと本発明の金属錯体とを接触させる工程を含む。ガスが金属錯体に吸着できる条件である吸着圧力及び吸着温度は、吸着される物質の種類に応じて適宜設定することができる。例えば、本発明の金属錯体と混合ガスとを接触させる圧力範囲は0.01〜10MPaが好ましく、0.1〜3.5MPaがより好ましい。また、温度は195K〜343Kが好ましく、273〜313Kがより好ましい。   The separation method includes a step of bringing the gas into contact with the metal complex of the present invention under conditions that allow the gas to be adsorbed to the metal complex. The adsorption pressure and the adsorption temperature, which are conditions under which the gas can be adsorbed on the metal complex, can be appropriately set according to the type of substance to be adsorbed. For example, the pressure range for bringing the metal complex of the present invention into contact with the mixed gas is preferably 0.01 to 10 MPa, and more preferably 0.1 to 3.5 MPa. Further, the temperature is preferably 195K to 343K, more preferably 273 to 313K.

分離方法は、圧力スイング吸着法または温度スイング吸着法とすることができる。分離方法が圧力スイング吸着法である場合は、分離方法はさらに、圧力を、吸着圧力からガスを金属錯体から脱着させることができる圧力まで昇圧させる工程を含む。脱着圧力は、吸着される物質の種類に応じて適宜設定することができる。例えば、脱着圧力は0.005〜2MPaが好ましく、0.01〜0.1MPaがより好ましい。分離方法が温度スイング吸着法である場合は、分離方法はさらに、温度を、吸着温度からガスを金属錯体から脱着させることができる温度まで昇温させる工程を含む。脱着温度は、吸着される物質の種類に応じて適宜設定することができる。例えば、脱着温度は273〜473Kが好ましく、273〜373Kがより好ましい。   The separation method can be a pressure swing adsorption method or a temperature swing adsorption method. When the separation method is a pressure swing adsorption method, the separation method further includes a step of increasing the pressure from the adsorption pressure to a pressure at which gas can be desorbed from the metal complex. The desorption pressure can be appropriately set according to the type of substance to be adsorbed. For example, the desorption pressure is preferably 0.005 to 2 MPa, and more preferably 0.01 to 0.1 MPa. When the separation method is a temperature swing adsorption method, the separation method further includes a step of raising the temperature from the adsorption temperature to a temperature at which the gas can be desorbed from the metal complex. The desorption temperature can be appropriately set according to the type of substance to be adsorbed. For example, the desorption temperature is preferably 273 to 473K, and more preferably 273 to 373K.

分離方法は、圧力スイング吸着法または温度スイング吸着法である場合、ガスと金属錯体とを接触させる工程と、ガスを金属錯体から脱着させることができる圧力または温度まで変化させる工程を、適宜繰り返すことができる。   When the separation method is a pressure swing adsorption method or a temperature swing adsorption method, the step of bringing the gas into contact with the metal complex and the step of changing the pressure to a temperature or a temperature at which the gas can be desorbed from the metal complex are repeated as appropriate. Can do.

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
X線回折装置を用いて、回折角(2θ)=5〜50°の範囲を走査速度1°/分で走査し、対称反射法で測定した。分析条件の詳細を以下に示す。
<分析条件>
装置:株式会社リガク製SmartLab
X線源:CuKα(λ=1.5418Å) 45kV 200mA
ゴニオメーター:横型ゴニオメーター
検出器:D/teX Ultra
ステップ幅:0.02°
スリット:発散スリット=2/3°
受光スリット=0.3mm
散乱スリット=2/3°
(1) Measurement of powder X-ray diffraction pattern Using an X-ray diffractometer, a range of diffraction angle (2θ) = 5 to 50 ° was scanned at a scanning speed of 1 ° / min, and measured by a symmetric reflection method. Details of the analysis conditions are shown below.
<Analysis conditions>
Apparatus: SmartLab, manufactured by Rigaku Corporation
X-ray source: CuKα (λ = 1.5418Å) 45 kV 200 mA
Goniometer: Horizontal goniometer Detector: D / teX Ultra
Step width: 0.02 °
Slit: Divergent slit = 2/3 °
Receiving slit = 0.3mm
Scattering slit = 2/3 °

(2)吸着等温線または吸脱着等温線の測定
高圧ガス吸着量装置を用いて容量法によりガス吸着量の測定を行い、吸着等温線を作成した(JIS Z8831−2に準拠)。このとき、測定に先立って試料を373K、50Paで10時間乾燥し、吸着水などを除去した。分析条件の詳細を以下に示す。
<分析条件>
装置:日本ベル株式会社製BELSORP−HP
平衡待ち時間:500秒
(2) Measurement of adsorption isotherm or adsorption / desorption isotherm A gas adsorption amount was measured by a volume method using a high-pressure gas adsorption amount apparatus, and an adsorption isotherm was created (based on JIS Z8831-2). At this time, prior to the measurement, the sample was dried at 373 K and 50 Pa for 10 hours to remove adsorbed water and the like. Details of the analysis conditions are shown below.
<Analysis conditions>
Apparatus: BELSORP-HP manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.
Equilibrium waiting time: 500 seconds

<合成例1>
窒素雰囲気下、硝酸亜鉛六水和物2.81g(9.5mmol)、4−カルボキシ桂皮酸1.82g(9.5mmol)及び4,4’−ビピリジル0.734g(4.7mmol)を容量比でN,N−ジメチルホルムアミド:エタノール=1:1からなるN,N−ジメチルホルムアミドとエタノールの混合溶媒800mLに溶解させ、393Kで24時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、メタノールで3回洗浄した。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体2.56g(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。
<Synthesis Example 1>
In a nitrogen atmosphere, 2.81 g (9.5 mmol) of zinc nitrate hexahydrate, 1.82 g (9.5 mmol) of 4-carboxycinnamic acid and 0.734 g (4.7 mmol) of 4,4′-bipyridyl were used. Were dissolved in 800 mL of a mixed solvent of N, N-dimethylformamide and ethanol consisting of N, N-dimethylformamide: ethanol = 1: 1 and stirred at 393 K for 24 hours. The precipitated metal complex was collected by suction filtration and then washed with methanol three times. Then, it dried at 373 K and 50 Pa for 8 hours, and obtained the target metal complex 2.56g (yield 90%). FIG. 5 shows a powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex.

<比較合成例1>
窒素雰囲気下、硝酸亜鉛六水和物2.81g(9.5mmol)、テレフタル酸1.57g(9.5mmol)及び4,4’−ビピリジル0.739g(4.7mmol)を容量比でN,N−ジメチルホルムアミド:エタノール=1:1からなるN,N−ジメチルホルムアミドとエタノールの混合溶媒800mLに溶解させ、363Kで48時間攪拌した。続いて、析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、メタノールで3回洗浄を行った。その後、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体2.75g(収率95%)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。
<Comparative Synthesis Example 1>
Under a nitrogen atmosphere, 2.81 g (9.5 mmol) of zinc nitrate hexahydrate, 1.57 g (9.5 mmol) of terephthalic acid, and 0.739 g (4.7 mmol) of 4,4′-bipyridyl in a volume ratio of N, It was dissolved in 800 mL of a mixed solvent of N, N-dimethylformamide and ethanol consisting of N-dimethylformamide: ethanol = 1: 1 and stirred at 363 K for 48 hours. Subsequently, the deposited metal complex was recovered by suction filtration, and then washed with methanol three times. Then, it dried at 373 K and 50 Pa for 8 hours, and obtained 2.75 g (yield 95%) of the target metal complex. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG.

<比較合成例2>
窒素雰囲気下、硝酸亜鉛六水和物2.81g(9.5mmol)、4,4’−ビフェニルジカルボン酸2.29g(9.5mmol)及び4,4’−ビピリジル0.75g(4.7mmol)を容量比でN,N−ジメチルホルムアミド:エタノール=1:1からなるN,N−ジメチルホルムアミドとエタノールの混合溶媒800mLに溶解させ、363Kで24時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、メタノールで3回洗浄を行った。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体3.24g(収率89%)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。
<Comparative Synthesis Example 2>
Under a nitrogen atmosphere, zinc nitrate hexahydrate 2.81 g (9.5 mmol), 4,4′-biphenyldicarboxylic acid 2.29 g (9.5 mmol) and 4,4′-bipyridyl 0.75 g (4.7 mmol) Was dissolved in 800 mL of a mixed solvent of N, N-dimethylformamide and ethanol having a volume ratio of N, N-dimethylformamide: ethanol = 1: 1 and stirred at 363 K for 24 hours. The precipitated metal complex was recovered by suction filtration, and then washed with methanol three times. Then, it dried at 373K and 50 Pa for 8 hours, and obtained the target metal complex 3.24g (yield 89%). FIG. 7 shows a powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex.

<比較合成例3>
窒素雰囲気下、硝酸亜鉛六水和物12.6g(43mmol)、フマル酸4.93g(43mmol)及び4,4’−ビピリジル3.32g(21mmol)をN,N−ジメチルホルムアミド500mLに溶解させ、393Kで24時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、メタノールで3回洗浄を行った。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体6.93g(収率63%)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。
<Comparative Synthesis Example 3>
In a nitrogen atmosphere, 12.6 g (43 mmol) of zinc nitrate hexahydrate, 4.93 g (43 mmol) of fumaric acid and 3.32 g (21 mmol) of 4,4′-bipyridyl were dissolved in 500 mL of N, N-dimethylformamide. Stir at 393 K for 24 hours. The precipitated metal complex was recovered by suction filtration, and then washed with methanol three times. Then, it dried at 373K and 50 Pa for 8 hours, and obtained the target metal complex 6.93g (yield 63%). The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG.

<実施例1>
合成例1で得た金属錯体について、273Kにおける二酸化炭素の吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図9に示す。
<Example 1>
For the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the amount of carbon dioxide adsorbed at 273 K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was created. The results are shown in FIG.

<比較例1>
比較合成例1で得た金属錯体について、273Kにおける二酸化炭素の吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図9に示す。
<Comparative Example 1>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1, the amount of carbon dioxide adsorbed at 273K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was created. The results are shown in FIG.

図9より、本発明の構成要件を満たす合成例1で得た金属錯体は圧力の増加と共に二酸化炭素を吸着し、その吸着量は本発明の構成要件を満たさない比較合成例1で得た金属錯体に比べて多いので、本発明の金属錯体が二酸化炭素の吸着材として優れていることは明らかである。   From FIG. 9, the metal complex obtained in Synthesis Example 1 that satisfies the constituent requirements of the present invention adsorbs carbon dioxide as the pressure increases, and the amount of adsorption is the metal obtained in Comparative Synthesis Example 1 that does not satisfy the constituent requirements of the present invention. Since it is more than the complex, it is clear that the metal complex of the present invention is excellent as an adsorbent for carbon dioxide.

<実施例2>
合成例1で得た金属錯体について、273Kにおけるエチレンの吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図10に示す。
<Example 2>
For the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the amount of ethylene adsorbed at 273 K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was created. The results are shown in FIG.

<比較例2>
比較合成例2で得た金属錯体について、273Kにおけるエチレンの吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図10に示す。
<Comparative example 2>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 2, the amount of ethylene adsorbed at 273K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was prepared. The results are shown in FIG.

図10より、本発明の構成要件を満たす合成例1で得た金属錯体は圧力の増加と共にエチレンを吸着し、その吸着量は本発明の構成要件を満たさない比較合成例2で得た金属錯体に比べて多いので、本発明の金属錯体がエチレンの吸着材として優れていることは明らかである。   From FIG. 10, the metal complex obtained in Synthesis Example 1 that satisfies the constituent requirements of the present invention adsorbs ethylene as the pressure increases, and the amount of adsorption is the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 2 that does not satisfy the constituent requirements of the present invention. Therefore, it is clear that the metal complex of the present invention is excellent as an adsorbent for ethylene.

<実施例3>
合成例1で得た金属錯体について、273Kにおけるメタンの吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図11に示す。
<Example 3>
For the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the amount of methane adsorbed at 273 K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was created. The results are shown in FIG.

<比較例3>
比較合成例1で得た金属錯体について、273Kにおけるメタンの吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図11に示す。
<Comparative Example 3>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1, the amount of methane adsorbed at 273 K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was created. The results are shown in FIG.

<比較例4>
比較合成例2で得た金属錯体について、273Kにおけるメタンの吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図11に示す。
<Comparative Example 4>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 2, the amount of methane adsorbed at 273 K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was prepared. The results are shown in FIG.

<比較例5>
比較合成例3で得た金属錯体について、273Kにおけるメタンの吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図11に示す。
<Comparative Example 5>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 3, the amount of methane adsorbed at 273K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was created. The results are shown in FIG.

図11より、本発明の構成要件を満たす合成例1で得た金属錯体は圧力の増加と共にメタンを吸着し、その吸着量は本発明の構成要件を満たさない比較合成例1、比較合成例2及び比較合成例3で得た金属錯体に比べて多いので、本発明の金属錯体がメタンの吸着材として優れていることは明らかである。   From FIG. 11, the metal complex obtained in Synthesis Example 1 that satisfies the constituent requirements of the present invention adsorbs methane as the pressure increases, and the amount of adsorption thereof is Comparative Synthetic Example 1 and Comparative Synthetic Example 2 that do not satisfy the constituent requirements of the present invention. As compared with the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 3, it is clear that the metal complex of the present invention is excellent as an adsorbent for methane.

<実施例4>
合成例1で得た金属錯体について、273Kにおけるメタンの吸脱着量を容量法により測定し、吸脱着等温線を作成した。結果を図12に示す。
<Example 4>
For the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the adsorption / desorption amount of methane at 273K was measured by the volumetric method, and an adsorption / desorption isotherm was prepared. The results are shown in FIG.

<比較例6>
比較合成例1で得た金属錯体について、273Kにおけるメタンの吸脱着量を容量法により測定し、吸脱着等温線を作成した。結果を図13に示す。
<Comparative Example 6>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1, the adsorption / desorption amount of methane at 273K was measured by the volumetric method, and an adsorption / desorption isotherm was prepared. The results are shown in FIG.

図12と、図13との比較より、本発明の構成要件を満たす合成例1で得た金属錯体は圧力の増加と共にメタンを吸着し、また、圧力の減少と共にメタンを放出し、かつその吸蔵量が本発明の構成要件を満たさない比較合成例1で得た金属錯体に比べて多いので、本発明の金属錯体がメタンの吸蔵材として優れていることは明らかであり、ガス自動車の燃料貯蔵タンクへの応用が期待できる。   From the comparison between FIG. 12 and FIG. 13, the metal complex obtained in Synthesis Example 1 that satisfies the constituent requirements of the present invention adsorbs methane as the pressure increases, releases methane as the pressure decreases, and stores it. Since the amount is larger than that of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1 that does not satisfy the constituent requirements of the present invention, it is clear that the metal complex of the present invention is excellent as a methane occlusion material. Application to tanks can be expected.

<実施例5>
合成例1で得た金属錯体について、273Kにおけるエタンとメタンの吸脱着量を容量法により測定し、吸脱着等温線を作成した。結果を図14に示す。
<Example 5>
For the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the adsorption and desorption amounts of ethane and methane at 273 K were measured by the volumetric method, and adsorption and desorption isotherms were created. The results are shown in FIG.

<比較例7>
比較合成例3で得た金属錯体について、273Kにおけるエタンとメタンの吸脱着量を容量法により測定し、吸脱着等温線を作成した。結果を図15に示す。
<Comparative Example 7>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 3, the adsorption and desorption amount of ethane and methane at 273 K was measured by the volume method, and an adsorption and desorption isotherm was created. The results are shown in FIG.

図14と、図15との比較より、本発明の構成要件を満たす合成例1で得た金属錯体はメタンを選択的に吸着し、かつその吸着量が本発明の構成要件を満たさない比較合成例3で得た金属錯体に比べて多いので、本発明の金属錯体がメタンとエタンの分離材として優れていることは明らかである。   From the comparison between FIG. 14 and FIG. 15, the metal complex obtained in Synthesis Example 1 that satisfies the constituent requirements of the present invention selectively adsorbs methane, and the amount of adsorption does not satisfy the constituent requirements of the present invention. Since it is more than the metal complex obtained in Example 3, it is clear that the metal complex of the present invention is excellent as a separator for methane and ethane.

実施例1〜5及び比較例1〜7の結果より、本発明の構成要件を満たす合成例1で得た金属錯体は、本発明の構成要件を満たさない比較合成例1〜3で得た金属錯体に比べ、各種ガスの吸着材、吸蔵材、或いは分離材として優れていることは明らかである。このような差が生じる理由は必ずしも定かではないが、本発明の金属錯体を構成するジカルボキシレートイオン(I)と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが7.0Å以上16.0Å以下であり、かつヘテロ原子を2個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子との組み合わせが最適であり、ガス分子と細孔表面との相互作用が大きくなるため、優れたガス吸着性能、優れたガス吸蔵性能及び優れたガス分離性能を発現したと考えられる。 From the results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7, the metal complex obtained in Synthesis Example 1 that satisfies the constituent requirements of the present invention is the metal obtained in Comparative Synthesis Examples 1 to 3 that does not satisfy the constituent requirements of the present invention. It is clear that it is excellent as an adsorbent, occlusion material, or separation material for various gases as compared with a complex. The reason why such a difference occurs is not necessarily clear, but it is selected from dicarboxylate ions (I) constituting the metal complex of the present invention and ions of metals belonging to Groups 2 and 7-12 of the periodic table. Bidentate to at least one metal ion and the metal ion having a point cloud of D∞h and a length in the major axis direction of 7.0 to 16.0 cm and having two heteroatoms The optimal combination with the positionable organic ligands, and the interaction between the gas molecules and the pore surface is increased, resulting in excellent gas adsorption performance, excellent gas storage performance and excellent gas separation performance. it is conceivable that.

1 ガス貯蔵装置としての燃料タンク
2 耐圧容器
3 ガス貯蔵空間
4 吸蔵材
5 出口
6 入口
7 弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel tank as gas storage device 2 Pressure-resistant container 3 Gas storage space 4 Occlusion material 5 Outlet 6 Inlet 7 Valve

Claims (16)

下記一般式(I)
Figure 2014058481

(式中、R及びRはそれぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、ホルミル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基若しくはアシルアミノ基であり、Aは置換基を有していてもよいフェニレン基またはエテニレン基である。)
で表されるジカルボキシレートイオン(I)と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが7.0Å以上16.0Å以下であり、かつヘテロ原子を2個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とからなる金属錯体。
The following general formula (I)
Figure 2014058481

(Wherein R 1 and R 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted alkyl group, alkoxy group, formyl group, acyloxy group, alkoxycarbonyl group, nitro group, A cyano group, an amino group, a monoalkylamino group, a dialkylamino group, or an acylamino group, and A is an optionally substituted phenylene group or ethenylene group.)
A dicarboxylate ion (I) represented by: at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 and 7 to 12 of the periodic table, and a point group of D ∞h , and A metal complex comprising an organic ligand having a length in a major axis direction of from 7.0 to 16.0 and capable of bidentate coordination with the metal ion having two heteroatoms.
前記Aが、下記一般式(II)
Figure 2014058481
で表わされるフェニレン基、または下記一般式(III)
Figure 2014058481
で表わされるエテニレン基
(式中、R、R、R、R、R及びRはそれぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、ホルミル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基若しくはアシルアミノ基である。)
であることを特徴とする請求項1に記載の金属錯体。
A is the following general formula (II)
Figure 2014058481
Or a phenylene group represented by the following general formula (III)
Figure 2014058481
(Wherein R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group which may have a substituent) , Alkoxy group, formyl group, acyloxy group, alkoxycarbonyl group, nitro group, cyano group, amino group, monoalkylamino group, dialkylamino group or acylamino group.)
The metal complex according to claim 1, wherein
ジャングルジム骨格が多重に相互貫入した構造を有する請求項1または2に記載の金属錯体。   The metal complex according to claim 1 or 2, wherein the jungle gym skeleton has a structure in which a plurality of interpenetrations are present. 前記二座配位可能な有機配位子が4,4’−ビピリジル、2,7−ジアザピレン、1,2−ビス(4−ピリジル)エチン、1,4−ビス(4−ピリジル)ブタジイン、1,4−ビス(4−ピリジル)ベンゼン及び4,4’−ビス(4−ピリジル)ビフェニルから選択される少なくとも1種である請求項1〜3のいずれかに記載の金属錯体。   The bidentate organic ligand is 4,4′-bipyridyl, 2,7-diazapyrene, 1,2-bis (4-pyridyl) ethyne, 1,4-bis (4-pyridyl) butadiyne, The metal complex according to claim 1, which is at least one selected from 1,4-bis (4-pyridyl) benzene and 4,4′-bis (4-pyridyl) biphenyl. 請求項1〜4のいずれかに記載の金属錯体からなる吸着材。   An adsorbent comprising the metal complex according to claim 1. 該吸着材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサンまたは有機蒸気を吸着するための吸着材である請求項5に記載の吸着材。   The adsorbent adsorbs carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane or organic vapor. The adsorbent according to claim 5, which is an adsorbent for the purpose. 請求項1〜4のいずれかに記載の金属錯体からなる吸蔵材。   The occlusion material which consists of a metal complex in any one of Claims 1-4. 該吸蔵材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニアまたは有機蒸気を吸蔵するための吸蔵材である請求項7に記載の吸蔵材。   The occlusion material is an occlusion material for occluding carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia or organic vapor. The storage material described. 気密保持可能でガスの出入口を備えた耐圧容器を備え、耐圧容器の内部にガス吸蔵空間を設けたガス貯蔵装置であって、前記ガス吸蔵空間に請求項7に記載の吸蔵材を内装してあるガス貯蔵装置。   A gas storage device comprising a pressure-resistant container capable of being kept airtight and having a gas inlet and outlet, and having a gas storage space inside the pressure-resistant container, wherein the gas storage space includes the storage material according to claim 7. Some gas storage devices. 請求項9に記載のガス貯蔵装置から供給される燃料ガスにより駆動力を得る内燃機関を備えたガス自動車。   A gas vehicle provided with an internal combustion engine that obtains driving force from fuel gas supplied from the gas storage device according to claim 9. 請求項1〜4のいずれかに記載の金属錯体からなる分離材。   The separating material which consists of a metal complex in any one of Claims 1-4. 該分離材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサンまたは有機蒸気を分離するための分離材である請求項11に記載の分離材。   The separation material separates carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane, or organic vapor. The separation material according to claim 11, which is a separation material for the purpose. 該分離材が、メタンと二酸化炭素、水素と二酸化炭素、窒素と二酸化炭素、エチレンと二酸化炭素、メタンと窒素、メタンとエタン、エタンとエチレン、プロパンとプロペンまたは空気とメタンを分離するための分離材である請求項11に記載の分離材。   Separation material for separating methane and carbon dioxide, hydrogen and carbon dioxide, nitrogen and carbon dioxide, ethylene and carbon dioxide, methane and nitrogen, methane and ethane, ethane and ethylene, propane and propene, or air and methane. The separation material according to claim 11, which is a material. 金属錯体と混合ガスとを0.01〜10MPaの圧力範囲で接触させる工程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分離材を用いる分離方法。   The separation method using the separation material according to claim 11, comprising a step of bringing the metal complex into contact with the mixed gas in a pressure range of 0.01 to 10 MPa. 該分離方法が圧力スイング吸着法または温度スイング吸着法である請求項14に記載の分離方法。   The separation method according to claim 14, wherein the separation method is a pressure swing adsorption method or a temperature swing adsorption method. ジカルボキシレートイオン(I)と、周期表の2族及び7〜12族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、点群がD∞hであり、かつ長軸方向の長さが7.0Å以上16.0Å以下であり、かつヘテロ原子を2個有する該金属イオンに二座配位可能な有機配位子とを溶媒中で反応させ、析出させる、請求項1に記載の金属錯体の製造方法。 A dicarboxylate ion (I), at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 and 7-12 of the periodic table, a point group of D∞h , and a long axis direction The metal ligand having a length of 7.0 to 16.0 and having 2 heteroatoms is reacted with an organic ligand capable of bidentate coordination with a metal ion, and precipitated. The manufacturing method of the metal complex of description.
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