JP2016037405A - Method for manufacturing chiral metal compound structure and metal compound structure - Google Patents

Method for manufacturing chiral metal compound structure and metal compound structure Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel metal compound structure having a metal element having chirality, and catalytic activity and fluorescent emission property.SOLUTION: A method for manufacturing a chiral metal compound structure including: a crystal producing process of reacting a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound to obtain a chiral super molecule crystal of an acid basic type complex; a sol-gel process of effecting a hydrolyzable metal compound to the chiral super molecule crystal to form a coat layer containing a first metal compound; a reactant forming process of effecting a salt of a second metal to the chiral super molecule crystal processed through the gel-sol process to form a reactant between the polyethyleneimine skeleton, the dicarboxylic compound and the second metal; and a burning process of burning the chiral super molecule crystal processed through the reactant forming process to obtain a structure consisting of the coat layer, the second metal or oxide thereof.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、キラルな金属化合物構造体の製造方法、及び金属化合物構造体に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a chiral metal compound structure and a metal compound structure.

近年、分子間相互作用により有機化合物を平衡又は非平衡状態で自己組織化させて得られる、特定の空間形状やナノメートルオーダーの規則的構造等を備えたナノ構造体が盛んに提案されている。これらのナノ構造体は、様々な組成の有機/無機複合ナノ材料を構築するための基盤として用いることができるばかりでなく、各種の材質からなるナノ構造体を形成するための鋳型としても用いることができることから、学際的分野や産業的分野等から関心を寄せられている。   In recent years, nanostructures with specific spatial shapes and regular structures in the order of nanometers, which are obtained by self-organizing organic compounds in an equilibrium or non-equilibrium state by intermolecular interactions, have been actively proposed. . These nanostructures can be used not only as a base for constructing organic / inorganic composite nanomaterials of various compositions, but also as templates for forming nanostructures made of various materials. Therefore, it is attracting interest from interdisciplinary fields and industrial fields.

このようなナノ構造物の例として、例えば特許文献1には、特定の化学構造を備えた界面活性剤を溶液中で自己組織化させ、その周囲でシリカ源となる化合物をゾルゲル反応させてメソポーラスシリカ粒子を形成させることが提案されている。また、特許文献2には、互いに相溶しない非水溶性及び水溶性である2種のポリマーからミクロな相分離構造を形成させ、これをもとに平均孔径1〜200nmのシリンダー構造の細孔を備えた多孔質膜を形成させることが提案されている。また、生体高分子であるDNAやタンパク質が自己組織化により独特な立体構造を備えたナノ構造体となることもよく知られている。しかし、結晶性を備えたポリマーからなる結晶性のナノ構造物は少ない。   As an example of such a nanostructure, for example, in Patent Document 1, a surfactant having a specific chemical structure is self-assembled in a solution, and a compound serving as a silica source is subjected to a sol-gel reaction around the surface to form a mesoporous material. It has been proposed to form silica particles. In Patent Document 2, a micro phase separation structure is formed from two types of water-insoluble and water-insoluble polymers that are incompatible with each other, and based on this, pores having a cylinder structure with an average pore diameter of 1 to 200 nm are disclosed. It has been proposed to form a porous membrane comprising It is also well known that biopolymers such as DNA and proteins become nanostructures with a unique three-dimensional structure by self-organization. However, few crystalline nanostructures are made of polymers with crystallinity.

また、キラリティーを備えたナノ構造体を鋳型とし、その周囲にシリカ等の金属酸化物の層を成長させることにより、鋳型の持つキラリティーを金属酸化物に転写させることが提案されている。このような例として、特許文献3には、らせん構造等の光学活性なキラル配向構造を備えた重合体を鋳型とし、当該鋳型に金属ソースを作用させてキラルな有機/無機複合体を得ることが提案されている。このような有機/無機複合体では、金属酸化物にキラリティーが転写されているので、例えば触媒活性を備えた金属酸化物を当該有機/無機複合体の無機成分として選択すれば、キラルな反応場を備えた金属酸化物触媒が得られる可能性があると考えられる。   Further, it has been proposed to transfer a chirality of a template to a metal oxide by using a nanostructure having chirality as a template and growing a metal oxide layer such as silica around the nanostructure. As an example, Patent Document 3 discloses that a polymer having an optically active chiral alignment structure such as a helical structure is used as a template, and a metal source is allowed to act on the template to obtain a chiral organic / inorganic composite. Has been proposed. In such an organic / inorganic composite, the chirality is transferred to the metal oxide. For example, if a metal oxide having catalytic activity is selected as the inorganic component of the organic / inorganic composite, a chiral reaction is performed. It is considered that a metal oxide catalyst having a field may be obtained.

一方、キラリティーを備えた化合物に発光を示す化合物を錯形成等の手段により結合させて、円偏光発光を示す光学機能材料を得ることも提案されている。このような材料の一例として、非特許文献1には、希土類錯体にキラルな化合物を結合させることにより、希土類錯体から発せられる蛍光が非円偏光発光から円偏光発光に変化することが報告されている。また、非特許文献2には、蛍光発光を示す化合物であるチオフェンとキラルな(R)−1−(2−ナフチル)エチルアミンとの超分子固体錯体において、円偏光発光が観察されたことが報告されている。また、特許文献4には、キラルな配位子を備えた7配位型の希土類錯体が円偏光発光を示すことが報告されている。   On the other hand, it has also been proposed to obtain an optical functional material exhibiting circularly polarized light by combining a compound exhibiting light emission with a compound having chirality by means such as complex formation. As an example of such a material, Non-Patent Document 1 reports that fluorescence emitted from a rare earth complex changes from noncircularly polarized light emission to circularly polarized light emission by binding a chiral compound to the rare earth complex. Yes. Non-Patent Document 2 reports that circularly polarized light emission was observed in a supramolecular solid complex of thiophene, which is a compound exhibiting fluorescence, and chiral (R) -1- (2-naphthyl) ethylamine. Has been. Patent Document 4 reports that a seven-coordinate rare earth complex having a chiral ligand exhibits circularly polarized light emission.

円偏光発光は、光の波の進行に伴って振動面が回転する円偏光を生じる発光現象であり、そのような円偏光には右回りの円偏光と左回りの円偏光とが存在する。身近な例では、蛍の光に代表される生物発光は円偏光を有するとされている。このような円偏光発光を示す材料は、三次元表示ディスプレイへの応用や、セキュリティマーカーや不可視性インキの原料として期待されている。   Circularly polarized light emission is a light emission phenomenon that generates circularly polarized light whose vibration surface rotates as the wave of light travels. Such circularly polarized light includes clockwise circularly polarized light and counterclockwise circularly polarized light. In a familiar example, bioluminescence represented by firefly light is assumed to have circular polarization. Such a material exhibiting circularly polarized light is expected to be applied to a three-dimensional display, as a raw material for security markers and invisible ink.

特開2010−208907号公報JP 2010-208907 A 特開2009−256592号公報JP 2009-256592 A 特開2005−239863号公報JP 2005-239863 A 特開2013−121921号公報JP2013-121921A

Iwamura,M. et al.,Inorg.Chem.2012,51,4094−4098Iwamura, M .; et al. Inorg. Chem. 2012, 51, 4094-4098 Kimoto,T. et al.,Tetrahedron 2011,67,7775−7779Kimoto, T .; et al. , Tetrahedron 2011, 67, 7775-7779.

以上のように、キラルな性質を備えた金属化合物や発光性化合物は、キラルな反応場を提供する触媒や円偏光発光材料として有望である。本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、キラルな性質を備え、触媒活性や蛍光発光性を備えた金属元素を有する新規な金属化合物構造体を提供することを目的とする。   As described above, metal compounds and luminescent compounds having chiral properties are promising as catalysts or circularly polarized light-emitting materials that provide chiral reaction fields. The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a novel metal compound structure having a metallic element having chiral properties and having catalytic activity and fluorescence. To do.

本発明者らは、以上の課題を解決するために次のような検討を鋭意重ねた。まず、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて得た酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を用い、この超分子結晶に加水分解性の金属化合物を作用させて当該金属化合物の加水分解物からなる無機酸化物コート層を形成させた。このコート層には超分子結晶のキラリティーが転写されており、得られた構造体には、全体として、有機物である超分子結晶のキラリティーと無機酸化物(すなわち上記金属化合物の加水分解物)であるコート層のキラリティーとからなる二重のキラル構造が存在する。そして、この超分子結晶部分に遷移金属、希土類元素又は貴金属の塩を作用させると、この塩に含まれる金属イオンが上記キラルなジカルボン酸化合物に結合され、上記構造体は二重のキラル構造体中に金属イオンがトラップされたものへと変換される。その後これを焼成すると、二重のキラル構造中にトラップされた金属イオンが遷移金属又は希土類の酸化物や貴金属ナノ粒子となり、上記構造体がキラリティーを有する金属化合物構造体に変換されることを本発明者らは見出し、本発明を完成するに至った。周知のように、多くの遷移金属酸化物や貴金属ナノ粒子は触媒活性を示し、また、多くの希土類酸化物は蛍光発光を示すので、このような金属化合物構造体はキラルな反応場や円偏光発光材料として有望である。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。   The present inventors diligently studied as follows in order to solve the above problems. First, using a supramolecular crystal of an acid-base complex obtained by reacting a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound, a hydrolyzable metal compound is allowed to act on the supramolecular crystal. Thus, an inorganic oxide coat layer made of a hydrolyzate of the metal compound was formed. Supramolecular crystal chirality is transferred to this coating layer, and the resulting structure is entirely composed of organic molecular supramolecular crystal chirality and an inorganic oxide (that is, a hydrolyzate of the above metal compound). There is a double chiral structure consisting of the chirality of the coating layer. Then, when a transition metal, rare earth element or noble metal salt is allowed to act on the supramolecular crystal portion, the metal ion contained in the salt is bonded to the chiral dicarboxylic acid compound, and the structure is a double chiral structure. It is converted into a metal ion trapped inside. When this is fired, the metal ions trapped in the double chiral structure become transition metal or rare earth oxides or noble metal nanoparticles, and the structure is converted into a metal compound structure having chirality. The present inventors have found and have completed the present invention. As is well known, many transition metal oxides and noble metal nanoparticles exhibit catalytic activity, and many rare earth oxides exhibit fluorescence, so that such metal compound structures have chiral reaction fields and circularly polarized light. It is promising as a luminescent material. More specifically, the present invention provides the following.

(1)本発明は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を得る結晶生成工程と、上記キラル超分子結晶に加水分解性の金属化合物を作用させるゾルゲル法により、上記キラル超分子結晶の表面に上記金属化合物の加水分解物である第一の金属の化合物を含むコート層を形成させるゾルゲル工程と、上記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶に第二の金属の塩を作用させて、上記ポリエチレンイミン骨格及び上記ジカルボン酸化合物と上記第二の金属との間で反応物を形成させる反応物形成工程と、上記反応物形成工程を経たキラル超分子結晶を焼成することで、有機物であるキラル超分子結晶を分解させ、上記コート層及び上記第二の金属又はその酸化物からなる構造体を得る焼成工程と、を備えたキラルな金属化合物構造体の製造方法である。   (1) The present invention includes a crystal formation step of obtaining a chiral supramolecular crystal of an acid-base complex by reacting a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound, and adding water to the chiral supramolecular crystal. A sol-gel process in which a coat layer containing a first metal compound that is a hydrolyzate of the metal compound is formed on the surface of the chiral supramolecular crystal by a sol-gel method in which a decomposable metal compound is allowed to act; and the sol-gel process A reactant formation step in which a salt of the second metal is allowed to act on the passed chiral supramolecular crystal to form a reactant between the polyethyleneimine skeleton and the dicarboxylic acid compound and the second metal, and the reactant By firing the chiral supramolecular crystal that has undergone the formation process, the chiral supramolecular crystal that is an organic substance is decomposed, and the coating layer and the second metal or acid thereof are decomposed. A firing step to obtain a structure comprising from the object, a method for producing a chiral metal compound structure with a.

(2)また本発明は、上記ジカルボン酸化合物が酒石酸である(1)項記載のキラルな金属化合物構造体の製造方法である。   (2) Moreover, this invention is a manufacturing method of the chiral metal compound structure as described in the (1) term whose said dicarboxylic acid compound is tartaric acid.

(3)また本発明は、上記加水分解性の金属化合物がアルコキシシランである(1)項又は(2)項記載のキラルな金属化合物構造体の製造方法である。   (3) Moreover, this invention is a manufacturing method of the chiral metal compound structure as described in the (1) term or (2) term whose said hydrolyzable metal compound is alkoxysilane.

(4)また本発明は、上記焼成工程を経て得た構造体に対して、さらに、アリールカルボン酸化合物を作用させるアリールカルボン酸処理工程を備えた(1)項〜(3)項のいずれか1項記載のキラルな金属化合物構造体の製造方法である。   (4) The present invention further includes an aryl carboxylic acid treatment step in which an aryl carboxylic acid compound is allowed to act on the structure obtained through the baking step, and any one of items (1) to (3) 2. A method for producing a chiral metal compound structure according to item 1.

(5)また本発明は、上記第二の金属が希土類元素であり、得られたキラルな金属化合物構造体が円偏光発光を示すことを特徴とする(1)項〜(4)項のいずれか1項記載の金属化合物構造体の製造方法である。   (5) In the invention, any one of (1) to (4), wherein the second metal is a rare earth element, and the obtained chiral metal compound structure exhibits circularly polarized light emission. A method for producing a metal compound structure according to claim 1.

(6)また本発明は、第一の金属の酸化物であるコート層の内部に第二の金属又はその酸化物が含まれる金属化合物構造体であって、上記第二の金属又はその酸化物は、上記コート層の内部にて、上記第二の金属又はその酸化物を構成する金属元素とキラルなジカルボン酸化合物との反応物が焼成されて形成されたものであり、上記第二の金属又はその酸化物の吸収波長領域において、上記ジカルボン酸化合物のキラリティーに誘起された円二色性を示すことを特徴とした金属化合物構造体である。   (6) Moreover, this invention is a metal compound structure in which the 2nd metal or its oxide is contained inside the coating layer which is a 1st metal oxide, Comprising: Said 2nd metal or its oxide Is formed by firing a reaction product of a metal element constituting the second metal or its oxide and a chiral dicarboxylic acid compound inside the coat layer, and the second metal. Alternatively, the metal compound structure is characterized by exhibiting circular dichroism induced by the chirality of the dicarboxylic acid compound in an absorption wavelength region of the oxide.

(7)また本発明は、上記第一の金属の酸化物が、アルコキシシランの加水分解物を由来とした酸化珪素化合物である(6)項記載の金属化合物構造体である。   (7) Further, the present invention provides the metal compound structure according to item (6), wherein the first metal oxide is a silicon oxide compound derived from a hydrolyzate of alkoxysilane.

(8)また本発明は、さらに、アリールカルボン酸化合物を含むことを特徴とする(6)項又は(7)項記載の金属化合物構造体である。   (8) The present invention further provides the metal compound structure according to the item (6) or (7), further comprising an arylcarboxylic acid compound.

(9)また本発明は、上記第二の金属の酸化物を構成する金属元素が希土類元素であり、当該金属の酸化物又は上記アリールカルボン酸の吸収波長の光を照射した際に円偏光発光を示すことを特徴とする(6)項〜(8)項のいずれか1項記載の金属化合物構造体である。   (9) In the present invention, the metal element constituting the oxide of the second metal is a rare earth element, and circularly polarized light is emitted when irradiated with light having an absorption wavelength of the oxide of the metal or the arylcarboxylic acid. The metal compound structure according to any one of items (6) to (8), wherein

本発明によれば、キラルな性質を備え、触媒活性や蛍光発光性を備えた金属元素を有する新規な金属酸化物構造体が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel metal oxide structure which has a chiral property and has a metal element provided with catalytic activity and fluorescence emission property is provided.

図1は、SiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dの固体円二色性スペクトルである。FIG. 1 is a solid circular dichroism spectrum of SiO 2 @ LPEI / Tart-L and SiO 2 @ LPEI / Tart-D. 図2は、実施例1で得たEu@SiO−L及びEu@SiO−Dの固体円二色性スペクトルである。FIG. 2 shows solid circular dichroism spectra of Eu 2 O 3 @SiO 2 -L and Eu 2 O 3 @SiO 2 -D obtained in Example 1. 図3は、実施例2で得たY@SiO−L及びY@SiO−Dの固体円二色性スペクトルである。3 is a solid circular dichroism spectrum of Y 2 O 3 @SiO 2 -L and Y 2 O 3 @SiO 2 -D obtained in Example 2. FIG. 図4は、実施例3で得たZnO@SiO−L及びZnO@SiO−Dの固体円二色性スペクトルである。4 is a solid circular dichroism spectrum of ZnO @ SiO 2 -L and ZnO @ SiO 2 -D obtained in Example 3. FIG. 図5は、実施例4で得たY:Eu@SiO−L及びY:Eu@SiO−Dの固体円二色性スペクトルである。FIG. 5 is a solid circular dichroism spectrum of Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L and Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D obtained in Example 4. 図6は、実施例4で得たY:Eu@SiO−L及びY:Eu@SiO−DのUV−Vis反射スペクトルである。6 is a UV-Vis reflection spectrum of Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L and Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D obtained in Example 4. FIG. 図7は、実施例4で得たY:Eu@SiO−L及びY:Eu@SiO−Dについて、励起光を251nmとしたときの固体粉末蛍光スペクトルである。FIG. 7 is a solid powder fluorescence spectrum of Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L and Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D obtained in Example 4 when the excitation light is 251 nm. 図8は、実施例4で得たY:Eu@SiO−L及びY:Eu@SiO−Dの円偏光発光(CPL)スペクトルである。FIG. 8 is a circularly polarized light emission (CPL) spectrum of Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L and Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D obtained in Example 4. 図9は、実施例5で得たBA/Y:Eu@SiO−L及びBA/Y:Eu@SiO−Dの固体円二色性スペクトルである。FIG. 9 shows solid circular dichroism spectra of BA / Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L and BA / Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D obtained in Example 5. 図10は、実施例6で得たAg@SiO−L及びAg@SiO−Dの固体円二色性スペクトルである。FIG. 10 shows solid circular dichroism spectra of Ag @ SiO 2 -L and Ag @ SiO 2 -D obtained in Example 6.

以下、本発明に係るキラルな金属化合物構造体の製造方法の一実施態様、及び金属化合物構造体の一実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施態様及び実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において適宜変更を加えて実施することができる。   Hereinafter, one embodiment of a method for producing a chiral metal compound structure and one embodiment of a metal compound structure according to the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiments and embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the present invention.

<キラルな金属酸化物構造体の製造方法>
本発明に係るキラルな金属化合物構造体の製造方法は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を得る結晶生成工程と、上記キラル超分子結晶に加水分解性の金属化合物を作用させるゾルゲル法により、上記キラル超分子結晶の表面に上記金属化合物の加水分解物である第一の金属の化合物を含むコート層を形成させるゾルゲル工程と、上記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶に第二の金属の塩を作用させて、上記ポリエチレンイミン骨格及び上記ジカルボン酸化合物と上記第二の金属との間で反応物を形成させる反応物形成工程と、上記反応物形成工程を経たキラル超分子結晶を焼成することで、有機物であるキラル超分子結晶を分解させ、上記コート層及び上記第二の金属又はその酸化物からなる構造体を得る焼成工程と、を備える。本発明に係るキラルな金属化合物構造体の製造方法が上記の各工程を備えることにより、まず、キラルなジカルボン酸化合物の持つキラリティーの反映された超分子結晶が鋳型となり、その鋳型をもとにして形成された第一の金属を含むコート層に当該キラリティーが転写され、有機化合物(超分子結晶)のキラリティーと無機酸化物(第一の金属化合物)のキラリティーとからなる二重のキラル構造を有する複合体が形成される。その後、これに第二の金属の塩を作用させて焼成することにより、第二の金属を含む金属化合物構造体に当該キラリティーが転写される。こうして得られた金属化合物構造体は、第二の金属化合物の配置に基づく構造的なキラリティーをもち、第二の金属が遷移金属や貴金属であればキラルな反応場を持つ触媒用途や円二色性を利用したセキュリティー用途等として用いることができ、第二の金属が希土類元素であれば円偏光発光材料等として用いることができる。以下、各工程について説明する。
<Method for producing chiral metal oxide structure>
The method for producing a chiral metal compound structure according to the present invention comprises a crystal generation step of obtaining a chiral supramolecular crystal of an acid-base complex by reacting a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound, and A coating layer containing a first metal compound that is a hydrolyzate of the metal compound is formed on the surface of the chiral supramolecular crystal by a sol-gel method in which a hydrolyzable metal compound is allowed to act on the chiral supramolecular crystal. A reaction in which a salt of a second metal is allowed to act on the chiral supramolecular crystal that has undergone the sol-gel process and the sol-gel process to form a reactant between the polyethyleneimine skeleton and the dicarboxylic acid compound and the second metal. The chiral supramolecular crystal, which is an organic substance, is decomposed by firing the chiral supramolecular crystal that has undergone the product forming step and the reactant forming step, and the Comprising a coat layer and baking to obtain a structure made of the second metal or an oxide thereof, a. When the method for producing a chiral metal compound structure according to the present invention includes the above-described steps, first, a supramolecular crystal reflecting the chirality of a chiral dicarboxylic acid compound is used as a template. The chirality is transferred to the coating layer containing the first metal formed as described above, and is composed of the chirality of the organic compound (supermolecular crystal) and the chirality of the inorganic oxide (first metallic compound). A complex having the following chiral structure is formed. Then, the chirality is transcribe | transferred to the metal compound structure containing a 2nd metal by making the salt of a 2nd metal act on this, and baking. The metal compound structure thus obtained has a structural chirality based on the arrangement of the second metal compound. If the second metal is a transition metal or a noble metal, it can be used for a catalyst having a chiral reaction field or a circular It can be used as a security application using chromaticity, etc. If the second metal is a rare earth element, it can be used as a circularly polarized light emitting material. Hereinafter, each step will be described.

[結晶生成工程]
結晶生成工程は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を得る工程である。
[Crystal generation process]
The crystal formation step is a step of obtaining a chiral supramolecular crystal of an acid-base type complex by reacting a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound.

本発明で用いられる直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー(以下、単に「ポリマー」とも呼ぶ。)は、下記化学式で表される構造を分子内に備える。下記化学式で表される構造には二級のアミノ基が含まれ、このアミノ基の窒素原子が後述するキラルなジカルボン酸化合物に含まれるカルボキシル基と相互作用して酸塩基型の錯体を形成する。上記キラルなジカルボン酸化合物は、二個のカルボキシル基を備えた二塩基酸であり、二分子のポリマーに含まれるアミノ基のそれぞれと錯体を形成することができるので、ポリマーは、キラルなジカルボン酸化合物によって架橋される。その結果、複数のポリマーと複数のキラルなジカルボン酸化合物とが自己組織化した構造を備えた酸塩基型錯体型の超分子結晶が形成される。この超分子結晶は、上記キラルなジカルボン酸化合物に誘起された、構造的なキラリティーを備える。   The polymer having a linear polyethyleneimine skeleton used in the present invention (hereinafter also simply referred to as “polymer”) has a structure represented by the following chemical formula in the molecule. The structure represented by the following chemical formula contains a secondary amino group, and the nitrogen atom of this amino group interacts with a carboxyl group contained in a chiral dicarboxylic acid compound described later to form an acid-base type complex. . The above chiral dicarboxylic acid compound is a dibasic acid having two carboxyl groups and can form a complex with each of the amino groups contained in the bimolecular polymer. Cross-linked by compound. As a result, an acid-base complex type supramolecular crystal having a structure in which a plurality of polymers and a plurality of chiral dicarboxylic acid compounds are self-assembled is formed. This supramolecular crystal has structural chirality induced by the chiral dicarboxylic acid compound.

Figure 2016037405
(上記化学式中、nは1以上の整数である。)
Figure 2016037405
(In the above chemical formula, n is an integer of 1 or more.)

本発明で用いられるポリマーは、分子内に上記化学式で示す直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えていれば足り、その他の部分の構造は特に問わないので、線状構造はもちろん、星状、櫛状の構造であってもよく、上記化学式からなるホモポリマーであってもよいし、他の繰り返し単位も備えた共重合体であってもよい。ポリマーが共重合体である場合、当該ポリマー中の直鎖状ポリエチレンイミン骨格部分のモル比が20%以上であれば安定な結晶を形成できるとの観点から好ましく、直鎖状ポリエチレンイミン骨格の繰り返し単位数が10以上となるブロック共重合体であることがより好ましい。ポリマーは、上記化学式からなるホモポリマーであることが最も好ましい。   The polymer used in the present invention only needs to have a linear polyethyleneimine skeleton represented by the above chemical formula in the molecule, and the structure of the other parts is not particularly limited. Or a homopolymer having the above chemical formula, or a copolymer having other repeating units. When the polymer is a copolymer, it is preferable from the viewpoint that a stable crystal can be formed if the molar ratio of the linear polyethyleneimine skeleton portion in the polymer is 20% or more. A block copolymer having 10 or more units is more preferable. Most preferably, the polymer is a homopolymer having the above chemical formula.

また、ポリマーとしては、後述するキラルなジカルボン酸化合物との間で結晶性の会合体を形成させる能力が高いほど好ましい。したがって、ポリマーは、ホモポリマーであっても共重合体であっても、上記化学式で示される直鎖状ポリエチレンイミン骨格部分に相当する部分の分子量が500〜1,000,000程度の範囲であることが好ましい。これら直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーは、市販品を用いてもよいし、本発明者らが特開2009−30017号公報等に開示した合成法によって得ることもできる。   Moreover, as a polymer, it is so preferable that the ability to form a crystalline association with the chiral dicarboxylic acid compound mentioned later is high. Therefore, regardless of whether the polymer is a homopolymer or a copolymer, the molecular weight of the portion corresponding to the linear polyethyleneimine skeleton portion represented by the above chemical formula is in the range of about 500 to 1,000,000. It is preferable. A commercially available product may be used as the polymer having the linear polyethyleneimine skeleton, or the polymer may be obtained by a synthesis method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-30017.

本発明で用いられるキラルなジカルボン酸化合物は、既に述べたように、このジカルボン酸の備える2個のカルボキシル基が上記のポリマーを架橋して超分子結晶を形成させるとともに、このジカルボン酸化合物に由来する構造的なキラリティーが形成される超分子結晶に誘起される。ジカルボン酸化合物はD−体であってもL−体であってもよい。なお、ジカルボン酸化合物の光学純度は、必ずしも100%eeである必要はなく、90%ee以上であることが好ましく、95%ee以上であることがより好ましく、98%ee以上であることがさらに好ましい。   As described above, the chiral dicarboxylic acid compound used in the present invention is derived from the dicarboxylic acid compound while the two carboxyl groups of the dicarboxylic acid crosslink the above polymer to form a supramolecular crystal. The structural chirality is induced in supramolecular crystals. The dicarboxylic acid compound may be D-form or L-form. The optical purity of the dicarboxylic acid compound is not necessarily 100% ee, preferably 90% ee or more, more preferably 95% ee or more, and more preferably 98% ee or more. preferable.

ジカルボン酸化合物としては、2個のカルボキシル基と不斉炭素とを備えるものであればよく、4以上の炭素原子を備えることが好ましい。また、ジカルボン酸化合物としては、直鎖状であるか分枝状であるかを問わない。このようなジカルボン酸化合物としては、酒石酸、アルトラル酸、グルカル酸、マンナル酸、グルロン酸、イダル酸、ガラクタル酸、タルロン酸等が例示され、酒石酸が好ましく例示される。   The dicarboxylic acid compound only needs to have two carboxyl groups and an asymmetric carbon, and preferably has four or more carbon atoms. In addition, the dicarboxylic acid compound may be linear or branched. Examples of such a dicarboxylic acid compound include tartaric acid, altaric acid, glucaric acid, mannaric acid, guluronic acid, idalic acid, galactaric acid, and tartalic acid, with tartaric acid being preferred.

本工程では、上述のポリマーとキラルなジカルボン酸化合物とを水中で作用させて、これらと水分子とからなる超分子結晶を形成させる。次に、このような超分子結晶を形成させるための一態様について説明する。この態様では、ポリマー水溶液調製小工程と、ジカルボン酸水溶液調製小工程と、混合小工程と、析出小工程と、を順次行う。以下、これらの工程について説明する。   In this step, the above polymer and a chiral dicarboxylic acid compound are allowed to act in water to form a supramolecular crystal composed of these and water molecules. Next, an embodiment for forming such a supramolecular crystal will be described. In this aspect, the polymer aqueous solution preparation substep, the dicarboxylic acid aqueous solution preparation substep, the mixing substep, and the precipitation substep are sequentially performed. Hereinafter, these steps will be described.

ポリマー水溶液調製小工程では、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーの水溶液が調製される。このとき、水溶液を調製するのに用いる水は、加温されることにより、80℃以上の熱水となっていることが好ましい。また、このとき用いられる直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーについては、既に述べた通りである。   In the polymer aqueous solution preparation sub-step, an aqueous solution of a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton is prepared. At this time, it is preferable that the water used for preparing the aqueous solution is heated to 80 ° C. or higher by heating. The polymer having a linear polyethyleneimine skeleton used at this time is as described above.

ポリマーの水溶液を調製する手順の一例としては、ポリマーの粉末を蒸留水に加え、それを80℃以上まで加熱することによってポリマーを溶解させることを挙げることができる。このとき、水溶液におけるポリマーの濃度は、0.5〜8質量%の範囲であることが好ましいが、特に限定されない。   An example of a procedure for preparing an aqueous solution of the polymer can include dissolving the polymer by adding the polymer powder to distilled water and heating it to 80 ° C. or higher. At this time, the concentration of the polymer in the aqueous solution is preferably in the range of 0.5 to 8% by mass, but is not particularly limited.

調製されたポリマーの水溶液は、加温された状態のままで、後述の混合小工程に付される。   The prepared aqueous polymer solution is subjected to a small mixing step described later while being heated.

ジカルボン酸水溶液調製小工程は、特に限定されないが、上記のポリマー水溶液調製小工程と並行して行われることが好ましい。この小工程では、上述のジカルボン酸化合物の水溶液を調製する。ここで用いられるジカルボン酸化合物はキラル(光学活性体)である。なお、水溶液を調製するのに用いる水は、加温されることにより、80℃以上の熱水となっていることが好ましい。   Although the dicarboxylic acid aqueous solution preparation substep is not particularly limited, it is preferably performed in parallel with the polymer aqueous solution preparation substep. In this small process, an aqueous solution of the aforementioned dicarboxylic acid compound is prepared. The dicarboxylic acid compound used here is chiral (optically active substance). In addition, it is preferable that the water used for preparing the aqueous solution is heated to 80 ° C. or higher by heating.

ジカルボン酸化合物の水溶液を調製する手順の一例としては、当該ジカルボン酸化合物の粉末を蒸留水に加え、それを80℃以上まで加熱することによってジカルボン酸化合物を溶解させることを挙げることができる。このとき、水溶液におけるジカルボン酸化合物の濃度は、0.5〜15質量%の範囲であることが好ましいが、特に限定されない。   As an example of the procedure for preparing an aqueous solution of a dicarboxylic acid compound, there can be mentioned dissolving the dicarboxylic acid compound by adding the dicarboxylic acid compound powder to distilled water and heating it to 80 ° C. or higher. At this time, the concentration of the dicarboxylic acid compound in the aqueous solution is preferably in the range of 0.5 to 15% by mass, but is not particularly limited.

調製されたジカルボン酸化合物の水溶液は、加温された状態のままで、後述の混合小工程に付される。   The prepared aqueous solution of the dicarboxylic acid compound is subjected to a sub-mixing step described later while being heated.

混合小工程では、上記のポリマーの水溶液とジカルボン酸化合物の水溶液とを混合させて混合水溶液を得る。このとき、混合される2つの水溶液は、いずれも80℃以上程度の温度に加温されていることが好ましい。   In the small mixing step, the aqueous solution of the polymer and the aqueous solution of the dicarboxylic acid compound are mixed to obtain a mixed aqueous solution. At this time, it is preferable that the two aqueous solutions to be mixed are both heated to a temperature of about 80 ° C. or higher.

ポリマーの水溶液とジカルボン酸化合物の水溶液とを混合させる際、ポリマーの直鎖状ポリエチレンイミン骨格に含まれる二級アミノ基1当量に対して、ジカルボン酸化合物に含まれるカルボキシル基が、0.5〜1.5当量であることが好ましく、0.9〜1.1当量であることがより好ましく、1当量であることがさらに好ましい。   When the aqueous solution of the polymer and the aqueous solution of the dicarboxylic acid compound are mixed, the carboxyl group contained in the dicarboxylic acid compound is 0.5 to 1 with respect to 1 equivalent of the secondary amino group contained in the linear polyethyleneimine skeleton of the polymer. It is preferably 1.5 equivalents, more preferably 0.9 to 1.1 equivalents, and even more preferably 1 equivalent.

この小工程で調製された混合水溶液は、析出小工程に付される。   The mixed aqueous solution prepared in this small process is subjected to the precipitation small process.

析出小工程では、混合小工程で得られた混合水溶液中にポリマーとジカルボン酸化合物との酸塩基型錯体を析出させる。この酸塩基型錯体は、既に述べたように、キラルな超分子結晶(キラル超分子結晶)である。   In the precipitation small process, an acid-base complex of the polymer and the dicarboxylic acid compound is precipitated in the mixed aqueous solution obtained in the mixing small process. As already described, this acid-base type complex is a chiral supramolecular crystal (chiral supramolecular crystal).

この小工程を行うにあたり、加温された状態である混合水溶液を徐々に冷却させる。このときの冷却方法については、特に限定されるものでないが、一例として空気雰囲気下で自然冷却して室温まで水温を下げる方法を挙げることができる。この過程で水溶液中に白い固体が析出するが、この粉末は、ナノサイズである酸塩基型錯体の結晶(超分子結晶)が凝集してできた多孔質の複合体である。なお、上記のように自然冷却を行うに際して、混合された水溶液を静置したまま放置してもよいし、当該水溶液に撹拌や振動を与えることによって固体の析出を促進してもよい。得られた白色の析出物は、濾別等の手段により単離される。単離された後の析出物を蒸留水やエタノール、アセトン等の有機溶媒で適宜洗浄し、乾燥させてもよい。   In performing this small process, the heated mixed aqueous solution is gradually cooled. The cooling method at this time is not particularly limited, and as an example, a method of naturally cooling in an air atmosphere to lower the water temperature to room temperature can be mentioned. In this process, a white solid is precipitated in the aqueous solution. This powder is a porous composite formed by aggregation of nano-sized acid-base complex crystals (supermolecular crystals). In addition, when performing natural cooling as described above, the mixed aqueous solution may be left standing, or solid precipitation may be promoted by applying stirring or vibration to the aqueous solution. The white precipitate obtained is isolated by means such as filtration. The isolated precipitate may be appropriately washed with distilled water, an organic solvent such as ethanol or acetone, and dried.

結晶生成工程で得られたキラル超分子結晶は、ゾルゲル工程に付される。   The chiral supramolecular crystal obtained in the crystal production process is subjected to a sol-gel process.

[ゾルゲル工程]
ゾルゲル工程は、上記結晶生成工程で得られたキラル超分子結晶に加水分解性の金属化合物を作用させるゾルゲル法により、上記キラル超分子結晶の表面に、上記金属化合物の加水分解物である第一の金属の化合物を含むコート層を形成させる工程である。加水分解性の金属化合物に含まれる金属元素を、便宜上、第一の金属と呼ぶ。この金属化合物が加水分解してキラル超分子結晶の表面にコート層が形成されるので、そのコート層には、加水分解物である第一の金属の化合物が含まれることになる。
[Sol-gel process]
The sol-gel process is a hydrolyzate of the metal compound on the surface of the chiral supramolecular crystal by a sol-gel method in which a hydrolyzable metal compound is allowed to act on the chiral supramolecular crystal obtained in the crystal generation process. Forming a coating layer containing a metal compound. For convenience, the metal element contained in the hydrolyzable metal compound is referred to as the first metal. Since this metal compound is hydrolyzed to form a coat layer on the surface of the chiral supramolecular crystal, the coat layer contains the first metal compound as a hydrolyzate.

本工程で用いられる加水分解性の金属化合物は、水と反応することにより加水分解され、ゾルゲル反応を生じさせるものであればよい。このような化合物としては、金属アルコキシド、金属ハライド、有機金属化合物等を挙げることができる。例えば金属化合物として珪素化合物を用いる(すなわち第一の金属として珪素を選択する)場合、加水分解性の金属化合物としては、テトラメトキシシラン、トリメトキシシラン、ジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリエトキシシラン、ジエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、トリプロポキシシラン、ジプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、ジイソプロポキシシラン等のアルコキシシラン、ジクロロシラン、テトラクロロシラン等のハロゲン化シラン、オルトケイ酸テトラエチル等を挙げることができる。これらの金属化合物は、一種を単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。また、金属化合物としてチタン化合物を用いる場合、例えば、ゾルゲル反応を起こす水溶性の乳酸チタンを挙げることができる。これらの金属化合物の中でも、アルコキシシランが好ましく用いられる。   The hydrolyzable metal compound used in this step may be any one that is hydrolyzed by reacting with water and causes a sol-gel reaction. Examples of such compounds include metal alkoxides, metal halides, and organometallic compounds. For example, when a silicon compound is used as the metal compound (that is, when silicon is selected as the first metal), the hydrolyzable metal compound includes tetramethoxysilane, trimethoxysilane, dimethoxysilane, tetraethoxysilane, triethoxysilane, Alkoxysilanes such as diethoxysilane, tetrapropoxysilane, tripropoxysilane, dipropoxysilane, tetraisopropoxysilane, triisopropoxysilane and diisopropoxysilane, halogenated silanes such as dichlorosilane and tetrachlorosilane, tetraethyl orthosilicate, etc. Can be mentioned. These metal compounds may be used alone or in combination of two or more. Moreover, when using a titanium compound as a metal compound, the water-soluble titanium lactate which causes a sol-gel reaction can be mentioned, for example. Among these metal compounds, alkoxysilane is preferably used.

本工程を実施するにあたり、上記結晶生成工程で得られたキラル超分子結晶は、上述の、加水分解性の金属化合物(すなわち、第一の金属の供給源でもある。)との反応に付される。この反応は、水中に分散させたキラル超分子結晶に、加水分解性の金属化合物、又は加水分解性の金属化合物と水との混合物を加えて室温で撹拌することにより行われる。この過程で、加水分解性の金属化合物は、ゾルゲル反応を生じ、キラル超分子結晶の表面に金属化合物の加水分解物である第一の金属の化合物を含むコート層を形成させる。コート層に含まれる第一の金属の化合物としては、第一の金属元素(M)と酸素原子(O)とからなるポリマー[(−M−O−)]や、第一の金属元素の水酸化物等が含まれる。 In carrying out this step, the chiral supramolecular crystal obtained in the crystal generation step is subjected to a reaction with the above-described hydrolyzable metal compound (that is also a source of the first metal). The This reaction is performed by adding a hydrolyzable metal compound or a mixture of a hydrolyzable metal compound and water to a chiral supramolecular crystal dispersed in water and stirring at room temperature. In this process, the hydrolyzable metal compound causes a sol-gel reaction to form a coating layer containing a first metal compound that is a hydrolyzate of the metal compound on the surface of the chiral supramolecular crystal. Examples of the first metal compound contained in the coat layer include a polymer [(-MO-) n ] composed of the first metal element (M) and the oxygen atom (O), and the first metal element. Includes hydroxides and the like.

キラル超分子結晶と加水分解性の金属化合物との混合比は、特に限定されず、キラル超分子結晶のほぼ全体に上記コート層が形成されるように適宜調節すればよい。このような混合比の一例として、加水分解性の金属化合物としてテトラメトキシシランを用いた場合には、3g程度の超分子結晶が分散された100mLの水に対して、3mLのテトラメトキシシランと200mLの水との混合物を加えることを挙げられるが、特に限定されない。   The mixing ratio of the chiral supramolecular crystal and the hydrolyzable metal compound is not particularly limited, and may be appropriately adjusted so that the coating layer is formed on almost the entire chiral supramolecular crystal. As an example of such a mixing ratio, when tetramethoxysilane is used as the hydrolyzable metal compound, 3 mL of tetramethoxysilane and 200 mL are added to 100 mL of water in which about 3 g of supramolecular crystals are dispersed. Although it is mentioned to add the mixture with water, it is not specifically limited.

ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶は、反応物形成工程に付される。   The chiral supramolecular crystal that has undergone the sol-gel process is subjected to a reactant formation process.

[反応物形成工程]
反応物生成工程は、上記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶に第二の金属の塩を作用させて、ポリマーに含まれるポリエチレンイミン骨格及び上記ジカルボン酸化合物と、第二の金属との間で反応物を形成させる工程である。
[Reactant formation step]
In the reaction product generation step, a salt of the second metal is allowed to act on the chiral supramolecular crystal that has undergone the sol-gel step, and the reaction between the polyethyleneimine skeleton and the dicarboxylic acid compound contained in the polymer and the second metal This is a step of forming an object.

ポリエチレンイミン骨格とジカルボン酸化合物との錯化合物である上記キラル超分子結晶では、下記化学式に示すように、複数の二級アミノ基及びカルボキシル基がほぼ規則的に配列されており、金属イオンが配位する上で極めて好ましい環境である。そこで、下記化学式に示すようにこのキラル超分子結晶に第二の金属の塩を作用させて、ポリマーとキラルなジカルボン酸化合物と第二の金属のイオンとの間で錯塩を形成させる。これにより、キラルなジカルボン酸化合物のキラリティーが転写された第二の金属イオン錯体が形成されると考えられる。この場合、この第二の金属イオン錯体が本工程でいう反応物である。なお、ポリエチレンイミン骨格に含まれる二級アミノ基は還元作用も備え、第二の金属の塩として貴金属塩を用いた場合には、貴金属イオンが還元されて、キラルな超分子結晶の内部に貴金属のナノ粒子がキラリティーを保持した状態で配列される。この場合、この貴金属のナノ粒子が本工程でいう反応物である。なお、貴金属塩を用いた場合、還元作用に関与するのは二級アミノ基を備えたポリマーであるが、そのような還元が生じる前に陽イオンである貴金属イオンとジカルボン酸化合物との間でイオン交換反応が生じており、この場合であってもポリエチレンイミン骨格及びジカルボン酸化合物と第二の金属(貴金属のイオン)とが反応していることに変わりはない。下記化学式は、キラルなジカルボン酸化合物として酒石酸を用い、第二の金属のイオンとしてMn+を用いた場合に錯塩が形成される様子を模式的に示したものである。 In the above chiral supramolecular crystal, which is a complex compound of a polyethyleneimine skeleton and a dicarboxylic acid compound, a plurality of secondary amino groups and carboxyl groups are arranged almost regularly as shown in the following chemical formula, and metal ions are arranged. It is a very favorable environment for positioning. Therefore, as shown in the following chemical formula, a salt of the second metal is allowed to act on the chiral supramolecular crystal to form a complex salt between the polymer, the chiral dicarboxylic acid compound and the ion of the second metal. Thereby, it is considered that a second metal ion complex to which the chirality of the chiral dicarboxylic acid compound is transferred is formed. In this case, this second metal ion complex is a reactant in this step. The secondary amino group contained in the polyethyleneimine skeleton also has a reducing action. When a noble metal salt is used as the second metal salt, the noble metal ion is reduced, and the noble metal inside the chiral supramolecular crystal is reduced. The nanoparticles are arranged in a state where the chirality is maintained. In this case, the noble metal nanoparticles are the reactants used in this step. In addition, when a noble metal salt is used, it is a polymer having a secondary amino group that is involved in the reduction action, but before such reduction occurs, a cation between the noble metal ion and the dicarboxylic acid compound is used. An ion exchange reaction has occurred, and even in this case, the polyethyleneimine skeleton and the dicarboxylic acid compound and the second metal (noble metal ions) are still reacted. The following chemical formula schematically shows how a complex salt is formed when tartaric acid is used as the chiral dicarboxylic acid compound and M n + is used as the second metal ion.

Figure 2016037405
Figure 2016037405

なお、ポリエチレンイミン骨格及びキラルなジカルボン酸化合物と第二の金属のイオンとの間で錯塩が形成されることにより、ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーとキラルなジカルボン酸化合物の間で形成されていた酸塩基型錯体が解消される可能性があるが、この工程の前に行ったゾルゲル工程によりキラル超分子結晶の周囲にコート層が形成されているため、キラル超分子結晶は溶解することなくその形状を維持することができる。   In addition, a complex salt was formed between the polyethylenimine skeleton and the chiral dicarboxylic acid compound and the ion of the second metal, thereby forming between the polymer having the polyethylenimine skeleton and the chiral dicarboxylic acid compound. There is a possibility that the acid-base type complex may be eliminated, but the chiral supramolecular crystal does not dissolve because the coat layer is formed around the chiral supramolecular crystal by the sol-gel process performed before this step. The shape can be maintained.

第二の金属の塩を構成する金属としては、特に限定されないが、遷移金属、貴金属、希土類元素等が好ましく選択される。遷移金属を用いた場合には、後述する焼成工程を経た後で、本発明のキラルな金属化合物構造体としてキラルな遷移金属酸化物構造体が得られ、キラルな反応場を備えた遷移金属触媒が得られる。貴金属を用いた場合には、後述する焼成工程を経た後で、本発明のキラルな金属化合物構造体としてキラルな貴金属ナノ粒子構造体が得られ、キラルな反応場を備えた触媒としての用途や、円二色性を備えたプラズモン吸収を利用したセキュリティー材料としての用途が期待される。希土類元素を用いた場合には、後述する焼成工程を経た後で、本発明の金属化合物構造体としてキラルな希土類元素酸化物構造体が得られ、キラリティーを備えた発光材料として、円偏光発光材料としての用途が期待される。すなわち、第二の金属の塩に含まれる第二の金属が、金属化合物構造体における各種の機能を担うことになる。   The metal constituting the second metal salt is not particularly limited, but transition metals, noble metals, rare earth elements, and the like are preferably selected. When a transition metal is used, a transition metal catalyst having a chiral reaction field is obtained after a calcination step described later, to obtain a chiral transition metal oxide structure as the chiral metal compound structure of the present invention. Is obtained. When a noble metal is used, a chiral noble metal nanoparticle structure can be obtained as a chiral metal compound structure of the present invention after the firing step described later, and can be used as a catalyst having a chiral reaction field. It is expected to be used as a security material using plasmon absorption with circular dichroism. When a rare earth element is used, a chiral rare earth element oxide structure is obtained as the metal compound structure of the present invention after a firing step described later, and circularly polarized light emission is provided as a light emitting material with chirality. Use as a material is expected. In other words, the second metal contained in the second metal salt assumes various functions in the metal compound structure.

遷移金属としては、亜鉛、銅、ニッケル、コバルト、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム等が挙げられる。貴金属としては、金、銀、パラジウム、ロジウム等が挙げられる。希土類元素としては、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、プロメチウム、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、ルテチウム等が挙げられる。   Examples of the transition metal include zinc, copper, nickel, cobalt, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, zirconium, niobium, molybdenum, and ruthenium. Examples of the noble metal include gold, silver, palladium, and rhodium. Examples of rare earth elements include scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium.

第二の金属の塩としては、酢酸塩、クエン酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩、乳酸塩等が挙げられる。塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩等も使用可能性があるが、強酸の塩を用いるとキラルな超分子結晶を構成する酸塩基型錯体が影響を受けて錯形成が解除される可能性もあり、好ましくない結果をもたらす可能性がある。これらの中でも、酢酸塩が好ましく挙げられる。   Examples of the second metal salt include acetate, citrate, carbonate, oxalate, and lactate. Hydrochloride, sulfate, nitrate, etc. may also be used, but if a strong acid salt is used, the complex formation may be canceled due to the influence of the acid-base complex that forms the chiral supramolecular crystal, It can lead to undesirable results. Among these, acetate is preferable.

キラル超分子結晶と第二の金属の塩との混合比は、特に限定されないが、キラル超分子結晶におけるポリエチレンイミン骨格に含まれる二級アミノ基の0.1〜1.0当量となる量の塩を添加することが好ましく、これよりも過剰な量となる塩を添加してもよい。   The mixing ratio of the chiral supramolecular crystal and the salt of the second metal is not particularly limited, but is an amount that is 0.1 to 1.0 equivalent of the secondary amino group contained in the polyethyleneimine skeleton in the chiral supramolecular crystal. It is preferable to add a salt, and an excessive amount of salt may be added.

第二の金属の塩をキラル超分子結晶に作用させるに際しては、第二の金属の塩を溶解させた水溶液中へ上記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶を添加し、そのまま室温で24時間程度撹拌することを例示できる。その後、超分子結晶を濾別し、適切な洗浄を行って乾燥させればよい。   When the second metal salt is allowed to act on the chiral supramolecular crystal, the chiral supramolecular crystal having undergone the sol-gel process is added to an aqueous solution in which the second metal salt is dissolved, and the mixture is stirred at room temperature for about 24 hours. Can be exemplified. Thereafter, supramolecular crystals may be filtered off, appropriately washed and dried.

反応物形成工程を経たキラル超分子結晶は、焼成工程に付される。   The chiral supramolecular crystal that has undergone the reactant formation step is subjected to a firing step.

[焼成工程]
焼成工程は、上記反応物形成工程を経たキラル超分子結晶を焼成することで、有機物であるキラル超分子結晶を分解させ、上記コート層及び上記第二の金属又はその酸化物からなる構造体を得る工程である。
[Baking process]
In the firing step, the chiral supramolecular crystal that has undergone the reactant formation step is fired to decompose the chiral supramolecular crystal that is an organic substance, and a structure composed of the coat layer and the second metal or oxide thereof is obtained. It is a process to obtain.

焼成工程にて行われる焼成により、キラル超分子結晶が熱分解して蒸発し、キラル超分子結晶の表面に形成された第一の金属化合物が酸化物となったコート層と、キラル超分子結晶の内部に存在する第二の金属化合物が残留する。そして、第二の金属化合物は、それが貴金属でない場合には金属酸化物となり、それが貴金属である場合には金属ナノ粒子となる。さらに、第二の金属化合物は、焼成によって金属酸化物又は金属ナノ粒子となって立体的な構造をもって固定されるが、この構造にはキラル超分子結晶におけるキラリティーが転写されており、その構造に由来したキラリティーを呈する。つまり、キラル超分子結晶が鋳型となって、そのキラリティーが第二の金属化合物へ転写されることになる。そのため、焼成工程を経て得られた金属化合物構造体は、鋳型として用いたキラル超分子結晶に誘起された、原子配列レベルといった構造に基づくキラリティーを備え、第二の金属化合物の吸収波長において円二色性を示すし、第二の金属が希土類元素であれば円偏光発光を示す。   In the firing step, the chiral supramolecular crystal is thermally decomposed and evaporated, and the first suprametallic compound formed on the surface of the chiral supramolecular crystal becomes an oxide, and the chiral supramolecular crystal. The second metal compound present in the interior of the metal remains. The second metal compound becomes a metal oxide when it is not a noble metal, and becomes a metal nanoparticle when it is a noble metal. Furthermore, the second metal compound becomes a metal oxide or metal nanoparticle by firing and is fixed with a three-dimensional structure, but the chirality in the chiral supramolecular crystal is transferred to this structure. Exhibits a chirality derived from In other words, the chiral supramolecular crystal serves as a template, and the chirality is transferred to the second metal compound. Therefore, the metal compound structure obtained through the firing step has chirality based on the structure such as the atomic arrangement level induced in the chiral supramolecular crystal used as a template, and is circular at the absorption wavelength of the second metal compound. It exhibits dichroism and emits circularly polarized light if the second metal is a rare earth element.

焼成の条件としては、300〜800℃程度で加熱することを挙げることができるが、特に限定されない。   Examples of firing conditions include heating at about 300 to 800 ° C., but are not particularly limited.

[アリールカルボン酸処理工程]
上記の各工程を経て得られた金属化合物構造体は、既に円二色性や円偏光発光を示す材料として用いることができるが、必要に応じて、アリールカルボン酸化合物で処理されてもよい。アリールカルボン酸化合物は、第二の金属に配位可能なカルボキシル基を備えるとともに吸光度の大きな芳香環を備えるので、この処理を行うことにより、金属化合物構造体に大きな吸収を付与することができる。付与された吸収は芳香環の存在によるものだが、アリールカルボン酸には、それが配位した第二の金属によって誘起されたキラリティーが発現されるので、その芳香環の吸収には円二色性が認められるものになる。また、第二の金属が希土類元素だった場合には、アリールカルボン酸の芳香環で光吸収が起こった後、希土類元素へエネルギー移動が生じてより強い円偏光発光を生じさせることも可能になる。
[Arylcarboxylic acid treatment step]
The metal compound structure obtained through each of the above steps can be used as a material that already exhibits circular dichroism or circularly polarized light emission, but may be treated with an arylcarboxylic acid compound as necessary. Since the arylcarboxylic acid compound has a carboxyl group capable of coordinating with the second metal and an aromatic ring having a large absorbance, this treatment can give a large absorption to the metal compound structure. The absorption given is due to the presence of the aromatic ring, but the arylcarboxylic acid exhibits the chirality induced by the second metal to which it is coordinated, so the absorption of the aromatic ring is circular. Sex will be recognized. In addition, when the second metal is a rare earth element, light absorption occurs in the aromatic ring of the arylcarboxylic acid, and then energy transfer to the rare earth element can cause more intense circularly polarized light emission. .

この工程を行う場合、焼成工程を経て得た金属化合物構造体に対して、アリールカルボン酸化合物を作用させればよい。より具体的は、アリールカルボン酸を含む溶液中へ処理対象である金属化合物構造体を粉末のまま加え、室温で撹拌すればよい。このような溶液を調製するための溶媒としては、上記の金属化合物構造体を溶解させるものでなければ特に限定されず、アセトン、酢酸エチル等が挙げられる。   When this step is performed, an arylcarboxylic acid compound may be allowed to act on the metal compound structure obtained through the firing step. More specifically, the metal compound structure to be treated may be added as a powder to a solution containing an aryl carboxylic acid and stirred at room temperature. The solvent for preparing such a solution is not particularly limited as long as it does not dissolve the metal compound structure, and examples thereof include acetone and ethyl acetate.

アリールカルボン酸としては、芳香環とカルボキシル基とを備えた化合物であればよく、一例としては、安息香酸、ナフタレンカルボン酸、アントラセンカルボン酸、フタル酸等が挙げられる。これらのアリールカルボン酸は、一種を単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。   The aryl carboxylic acid may be a compound having an aromatic ring and a carboxyl group, and examples thereof include benzoic acid, naphthalene carboxylic acid, anthracene carboxylic acid, and phthalic acid. These arylcarboxylic acids may be used alone or in combination.

金属化合物構造体の処理に用いるアリールカルボン酸溶液におけるアリールカルボン酸の濃度としては、100mM〜1M程度を挙げることができるが、特に限定されない。このような溶液10mLに対して、金属化合物構造体を0.05g程度加えて室温で2時間程度撹拌すれば処理が完了する。   The concentration of the aryl carboxylic acid in the aryl carboxylic acid solution used for the treatment of the metal compound structure can be about 100 mM to 1 M, but is not particularly limited. When about 0.05 g of the metal compound structure is added to 10 mL of such a solution and stirred for about 2 hours at room temperature, the treatment is completed.

<金属化合物構造体>
上記で説明した金属化合物構造体の製造方法によって得られた金属化合物構造体も本発明の一つである。次に、本発明の金属化合物構造体の一実施形態について説明する。
<Metal compound structure>
The metal compound structure obtained by the method for producing a metal compound structure described above is also one aspect of the present invention. Next, an embodiment of the metal compound structure of the present invention will be described.

本発明の金属化合物構造体は、第一の金属の酸化物であるコート層の内部に第二の金属又はその酸化物が含まれる金属化合物構造体であって、上記第二の金属又はその酸化物は、上記コート層の内部にて、上記第二の金属又はその酸化物を構成する金属元素とキラルなジカルボン酸化合物との反応物が焼成されて形成されたものであり、上記第二の金属又はその酸化物の吸収波長領域において、上記ジカルボン酸化合物のキラリティーに誘起された円二色性を示すことを特徴とする。第一の金属及び第二の金属については、既に説明したものと同様である。   The metal compound structure of the present invention is a metal compound structure in which a second metal or an oxide thereof is contained inside a coat layer that is an oxide of the first metal, and the second metal or the oxidation thereof. The product is formed by firing a reaction product of a metal element constituting the second metal or its oxide and a chiral dicarboxylic acid compound inside the coat layer, and the second It exhibits circular dichroism induced by the chirality of the dicarboxylic acid compound in the absorption wavelength region of the metal or its oxide. The first metal and the second metal are the same as those already described.

既に説明したように、上記結晶生成工程で調製されるキラル超分子結晶は、ナノサイズの酸塩基型錯体の結晶であり、その形状はナノファイバー状やナノシート状となる。そして、本発明の金属化合物構造体は、このキラル超分子結晶を鋳型として調製されるので、いずれかの径が1μm以下となるナノサイズで形成されることが多い。本発明の金属化合物構造体は、鋳型となるキラル超分子結晶のキラリティーが第二の金属又はその酸化物における原子又は分子レベルでの配置として転写されており、キラリティーを示す。そのため、本発明の金属化合物構造体では、第二の金属又はその酸化物の吸収波長において、キラル超分子結晶のキラリティーに誘起された円二色性を示す。なお、キラル超分子結晶のキラリティーは、その原料であるキラルなジカルボン酸化合物のキラリティーによって誘起されたものであるので、本発明の金属化合物構造体は、第二の金属又はその酸化物の吸収波長において、キラルなジカルボン酸化合物のキラリティーに誘起された円二色性を示すということもできる。   As already explained, the chiral supramolecular crystal prepared in the above crystal generation step is a crystal of a nano-sized acid-base complex, and the shape thereof is a nanofiber or nanosheet. Since the metal compound structure of the present invention is prepared using this chiral supramolecular crystal as a template, it is often formed in a nano size in which any diameter is 1 μm or less. In the metal compound structure of the present invention, chirality of the chiral supramolecular crystal serving as a template is transferred as an arrangement at the atomic or molecular level in the second metal or its oxide, and exhibits chirality. Therefore, the metal compound structure of the present invention exhibits circular dichroism induced by the chirality of the chiral supramolecular crystal at the absorption wavelength of the second metal or oxide thereof. Since the chirality of the chiral supramolecular crystal is induced by the chirality of the chiral dicarboxylic acid compound that is the raw material, the metal compound structure of the present invention has the second metal or its oxide. It can also be said that the circular dichroism induced by the chirality of the chiral dicarboxylic acid compound is exhibited at the absorption wavelength.

また、コート層は、第一の金属の酸化物で構成される。このコート層は、上記本発明のキラルな金属化合物構造体の製造方法で説明したものと同様のものであり、加水分解性の金属化合物を加水分解させ、さらにこれを焼成して形成される。これも既に述べたように、加水分解性の金属化合物を加水分解して得られる化合物は、第一の金属元素(M)と酸素原子(O)とからなるポリマー[(−M−O−)]や、第一の金属元素の水酸化物等となるが、これらのポリマー[(−M−O−)]や第一の金属元素の水酸化物は、上記焼成工程を経ることによってその多くが酸化物に転換される。なお、焼成工程を経ても、一部の上記ポリマー[(−M−O−)]や第一の金属元素の水酸化物が残留する可能性もあるが、本発明ではこれらの残留物も含めて酸化物と呼ぶものとする。 The coat layer is composed of a first metal oxide. This coat layer is the same as that described in the method for producing a chiral metal compound structure of the present invention, and is formed by hydrolyzing a hydrolyzable metal compound and further firing it. As described above, the compound obtained by hydrolyzing the hydrolyzable metal compound is a polymer [(-MO-) having the first metal element (M) and an oxygen atom (O). n ] and hydroxide of the first metal element, etc. These polymer [(-MO-) n ] and hydroxide of the first metal element are obtained by going through the firing step. Many of them are converted to oxides. In addition, even if it passes through a baking process, although a part of said polymer [(-MO-) n ] and the hydroxide of a 1st metal element may remain | survive, in the present invention, these residues also exist. Including the oxides.

上記第一の金属の酸化物としては、アルコキシシランの加水分解物を由来とした酸化珪素化合物が好ましく例示される。アルコキシシランの加水分解物を由来とすることについては、上記キラルな金属化合物構造体の製造方法の説明において述べた通りである。   As the first metal oxide, a silicon oxide compound derived from a hydrolyzate of alkoxysilane is preferably exemplified. The origin of the hydrolyzate of alkoxysilane is as described in the description of the method for producing the chiral metal compound structure.

さらに、第二の金属の酸化物を構成する金属元素として希土類元素を選択した場合、本発明の金属化合物構造体は、第二の金属の酸化物の吸収波長の光を照射した際に円偏光発光を示すものとなる。このことも、上記キラルな金属化合物構造体の製造方法の説明において述べた通りである。   Further, when a rare earth element is selected as the metal element constituting the second metal oxide, the metal compound structure of the present invention is circularly polarized when irradiated with light having the absorption wavelength of the second metal oxide. It shows luminescence. This is also as described in the description of the method for producing the chiral metal compound structure.

その他の事項については、上記キラルな金属化合物構造体の説明で述べたものと同様であるので、ここでの説明を省略する。   Since other matters are the same as those described in the description of the chiral metal compound structure, description thereof is omitted here.

本発明のキラルな金属化合物構造体は、遷移金属酸化物、貴金属化合物、希土類元素の酸化物等がキラリティーを示すように配置されており、構造的なキラリティーを備える。そのため、本発明のキラルな金属化合物構造体は、キラルな反応場を持つ触媒としての用途や、円偏光発光を示す材料等としての用途が期待される。円偏光発光を示す材料は、既に述べたように、三次元表示ディスプレイへの応用や、セキュリティマーカーや不可視性インキの原料として期待されるものであり、本発明のキラルな金属化合物構造体もまた、これらの用途への展開が期待される。   The chiral metal compound structure of the present invention is arranged so that transition metal oxides, noble metal compounds, rare earth element oxides, and the like exhibit chirality, and have structural chirality. Therefore, the chiral metal compound structure of the present invention is expected to be used as a catalyst having a chiral reaction field, a material exhibiting circularly polarized light emission, or the like. As described above, the material exhibiting circularly polarized light emission is expected to be applied to a three-dimensional display, as a raw material for security markers and invisible inks, and the chiral metal compound structure of the present invention is also used. Development to these uses is expected.

以下、実施例を示すことにより本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[直鎖状ポリエチレンイミン(LPEI)の合成]
市販のポリエチルオキサゾリン(質量平均分子量50,000、平均重合度約500、Aldrich社製)30gを5Mの塩酸水溶液(150mL)に溶解させた。その溶液をオイルバスにて90℃に加温し、その温度で10時間撹拌した。反応溶液にアセトン(500mL)を加えてポリマーを完全に沈殿させ、それを濾別し、メタノールで3回洗浄して白色のポリエチレンイミンの粉末を得た。得られた粉末をH−NMR(重水)にて分析したところ、ポリエチルオキサゾリンの側鎖のエチル基に由来した1.2ppmのピーク(CH)と2.3ppmのピーク(CH)とが完全に消失していることが確認された。したがって、得られたポリマーでは、ポリエチルオキサゾリンが完全に加水分解され、ポリエチレンイミンに変換されたことが示された。
[Synthesis of linear polyethyleneimine (LPEI)]
30 g of commercially available polyethyloxazoline (mass average molecular weight 50,000, average degree of polymerization about 500, manufactured by Aldrich) was dissolved in 5M aqueous hydrochloric acid (150 mL). The solution was heated to 90 ° C. in an oil bath and stirred at that temperature for 10 hours. Acetone (500 mL) was added to the reaction solution to completely precipitate the polymer, which was filtered off and washed three times with methanol to obtain a white polyethyleneimine powder. When the obtained powder was analyzed by 1 H-NMR (heavy water), a 1.2 ppm peak (CH 3 ) and a 2.3 ppm peak (CH 2 ) derived from the ethyl group in the side chain of polyethyloxazoline Was confirmed to be completely lost. Thus, the resulting polymer showed that polyethyloxazoline was completely hydrolyzed and converted to polyethyleneimine.

ポリエチレンイミンの粉末を蒸留水(50mL)に溶解し、撹拌しながら、その溶液に15%アンモニア水(500mL)を滴下した。その混合液を一晩放置した後、沈殿したポリマー会合体粉末を濾過し、そのポリマー会合体粉末を冷水で3回洗浄した。洗浄後の結晶粉末をデシケータ中で室温乾燥することで、直鎖状ポリエチレンイミン(LPEI)を得た。収量は22g(結晶水含有)であった。なお、ポリマー会合体とは、ポリエチレンイミン分子同士が、その分子に含まれる2級アミノ基を介した水分子との水素結合により架橋されたものであり、高い結晶性を備える超分子錯体である。また、ポリオキサゾリンの加水分解により得られるポリエチレンイミンでは、その側鎖だけが化学反応し、その主鎖には変化がない。したがって、LPEIの重合度は加水分解前の約500と同様である。   Polyethyleneimine powder was dissolved in distilled water (50 mL), and 15% aqueous ammonia (500 mL) was added dropwise to the solution while stirring. The mixture was allowed to stand overnight, and then the precipitated polymer aggregate powder was filtered, and the polymer aggregate powder was washed three times with cold water. The crystal powder after washing was dried at room temperature in a desiccator to obtain linear polyethyleneimine (LPEI). The yield was 22 g (containing crystal water). The polymer aggregate is a supramolecular complex in which polyethyleneimine molecules are crosslinked by hydrogen bonds with water molecules via secondary amino groups contained in the molecules, and have high crystallinity. . Moreover, in the polyethyleneimine obtained by hydrolysis of polyoxazoline, only the side chain chemically reacts, and the main chain does not change. Therefore, the degree of polymerization of LPEI is similar to about 500 before hydrolysis.

[キラル超分子錯体の調製、及びそれに対するゾルゲル処理]
上記LPEIの1.58mgに蒸留水50mLを加え、100℃で撹拌してこれを溶解させた。また、L−(+)−酒石酸1.50mgに蒸留水50mLを加え、100℃で撹拌してこれを溶解させた。次に、上記撹拌中のLPEI水溶液に、上記L−(+)−酒石酸の水溶液を加熱された状態のままで加え、3分間100℃で撹拌した。その後、溶液を急冷させ、さらに冷蔵庫内で一晩冷却した。溶液中に生成した白色固体を遠心分離で回収し、得られた沈殿物を蒸留水で2回洗浄した。この沈殿物がキラル超分子錯体である。次に、これとは別に、プラスチックビーカーにテトラメトキシシラン3mL及び蒸留水200mLを加えて撹拌し、シリカソース溶液を調製した。このシリカソース溶液中に上記キラル超分子錯体の沈殿物を加え、室温で2時間撹拌した。その後、生成した沈殿物を遠心分離により回収し、蒸留水で2回及びアセトンで2回洗浄してから一晩乾燥させ、白色固体を得た。この白色固体は、ゾルゲル反応によりキラル超分子結晶の表面に、テトラメトキシシランの加水分解物(便宜上、これをシリカ(SiO)として扱う。以下、同様である。)からなるコート層が形成されたものである。この生成物をSiO@LPEI/Tart−Lと呼ぶ。走査電子顕微鏡(SEM)でSiO@LPEI/Tart−Lを観察したところ、これらはナノファイバー構造の集合した球状であることを確認した。
[Preparation of chiral supramolecular complex and sol-gel treatment for it]
Distilled water (50 mL) was added to 1.58 mg of the above-mentioned LPEI and stirred at 100 ° C. to dissolve it. Moreover, 50 mL of distilled water was added to 1.50 mg of L-(+)-tartaric acid, and this was stirred at 100 ° C. to dissolve it. Next, the L-(+)-tartaric acid aqueous solution was added to the stirring LPEI aqueous solution while being heated, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 3 minutes. Thereafter, the solution was quenched and further cooled overnight in the refrigerator. The white solid produced in the solution was collected by centrifugation, and the resulting precipitate was washed twice with distilled water. This precipitate is a chiral supramolecular complex. Next, separately, 3 mL of tetramethoxysilane and 200 mL of distilled water were added to a plastic beaker and stirred to prepare a silica source solution. The chiral supramolecular complex precipitate was added to the silica source solution, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Thereafter, the generated precipitate was collected by centrifugation, washed twice with distilled water and twice with acetone, and then dried overnight to obtain a white solid. This white solid is formed with a coat layer made of a hydrolyzate of tetramethoxysilane (for convenience, this is treated as silica (SiO 2 ); hereinafter the same) on the surface of the chiral supramolecular crystal by a sol-gel reaction. It is a thing. This product is called SiO 2 @ LPEI / Tart-L. When SiO 2 @ LPEI / Tart-L was observed with a scanning electron microscope (SEM), it was confirmed that these were spherical in which nanofiber structures were assembled.

L−(+)−酒石酸に代えてD−(−)−酒石酸を用いたこと以外は上記と同様の手順にて、SiO@LPEI/Tart−Dを得た。SEMでSiO@LPEI/Tart−Dを観察したところ、これらはナノファイバー構造の集合した球状であることを確認した。上記SiO@LPEI/Tart−LとSiO@LPEI/Tart−Dとは、互いに反対のキラリティーを持ったキラル酒石酸を用いてそれぞれ調製されたものであるので、互いに反対のキラリティーを有することになる。 SiO 2 @ LPEI / Tart-D was obtained in the same procedure as described above except that D-(−)-tartaric acid was used instead of L-(+)-tartaric acid. When SiO 2 @ LPEI / Tart-D was observed by SEM, it was confirmed that these were spherical aggregates of nanofiber structures. Since SiO 2 @ LPEI / Tart-L and SiO 2 @ LPEI / Tart-D are respectively prepared using chiral tartaric acid having opposite chirality, they have opposite chirality. It will be.

SiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dの固体円二色性スペクトル(以下、単にCDスペクトルと呼ぶ。)を測定したところ、原料として用いた超分子錯体のキラリティーに応じて、それぞれ負のコットン効果及び正のコットン効果が観察された(図1)。 When the solid circular dichroism spectra (hereinafter simply referred to as CD spectra) of SiO 2 @ LPEI / Tart-L and SiO 2 @ LPEI / Tart-D were measured, the chirality of the supramolecular complex used as a raw material was measured. Accordingly, a negative cotton effect and a positive cotton effect were observed, respectively (FIG. 1).

[実施例1]酸化ユーロピウムを含むキラルな金属化合物構造体の調製
酢酸ユーロピウム0.57g(1.73mmol)に蒸留水10mLを加えて溶解させ、この溶液にSiO@LPEI/Tart−Lを0.25g加えて室温で24時間撹拌した。その後、得られた沈殿物を遠心分離によって回収し、メタノールで2回及びアセトンで2回洗浄してから、常温常圧で乾燥させた。次いで、これを600℃で3時間焼成することで白色固体を得た。これは、焼成によって有機物であるLPEI及び酒石酸が分解され、ユーロピウムの酸化物とシリカとからなる複合体となったものであり、これをEu@SiO−Lと称する。また、SiO@LPEI/Tart−Lに代えてSiO@LPEI/Tart−Dを原料として用いたこと以外は上記と同様の手順にて、Eu@SiO−Dを得た。
Example 1 Preparation of Chiral Metal Compound Structure Containing Europium Oxide 0.57 g (1.73 mmol) of Europium Acetate was dissolved by adding 10 mL of distilled water, and SiO 2 @ LPEI / Tart-L was added to this solution. .25 g was added and stirred at room temperature for 24 hours. Thereafter, the obtained precipitate was collected by centrifugation, washed twice with methanol and twice with acetone, and then dried at normal temperature and pressure. Subsequently, this was baked at 600 degreeC for 3 hours, and white solid was obtained. This is a compound in which LPEI and tartaric acid, which are organic substances, are decomposed by firing to form a composite composed of an oxide of europium and silica, and this is referred to as Eu 2 O 3 @SiO 2 -L. Further, Eu 2 O 3 @SiO 2 -D was obtained in the same procedure as above except that SiO 2 @ LPEI / Tart-D was used as a raw material instead of SiO 2 @ LPEI / Tart-L.

上記の手順で得たEu@SiO−L及びEu@SiO−DをSEMでそれぞれ観察したところ、Eu@SiO−Dは、上記SiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dと類似したナノファイバー構造の集合体であることが確認できたが、Eu@SiO−Lは、ナノファイバー構造であることは確認できたものの球状を維持できていないことがわかった。なお、いずれのナノファイバー構造も、径が数十nmであった。また、これらの粉末X線回折(XRD)の測定結果をJCPDSデータと比較した結果、酸化ユーロピウムに由来する回折ピークと一致することが確認された。さらに、これらのCDスペクトルを測定したところ、Eu@SiO−L及びEu@SiO−Dでは、それぞれ正のコットン効果及び負のコットン効果が観察され(図2)、興味深いことにこれは原料であるSiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dとは反対符号となるコットン効果であった。このことは、SiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dのキラリティーがユーロピウムの酸化物に転写され、キラル構造を維持していることを示すものと考えられる。 When Eu 2 O 3 @SiO 2 -L and Eu 2 O 3 @SiO 2 -D obtained by the above procedure were observed with an SEM, Eu 2 O 3 @SiO 2 -D was found to be the same as SiO 2 @ LPEI / Although it was confirmed that it was an aggregate of nanofiber structures similar to that of Tart-L and SiO 2 @ LPEI / Tart-D, Eu 2 O 3 @SiO 2 -L could be confirmed to be a nanofiber structure. It was found that the spherical shape of the fish was not maintained. Each nanofiber structure had a diameter of several tens of nanometers. Moreover, as a result of comparing these powder X-ray diffraction (XRD) measurement results with JCPDS data, it was confirmed that they coincided with diffraction peaks derived from europium oxide. Furthermore, when these CD spectra were measured, a positive cotton effect and a negative cotton effect were observed in Eu 2 O 3 @SiO 2 -L and Eu 2 O 3 @SiO 2 -D, respectively (FIG. 2). Interestingly, this was the cotton effect with the opposite sign of the raw materials SiO 2 @ LPEI / Tart-L and SiO 2 @ LPEI / Tart-D. This is considered to indicate that the chirality of SiO 2 @ LPEI / Tart-L and SiO 2 @ LPEI / Tart-D is transferred to europium oxide and maintains the chiral structure.

[実施例2]酸化イットリウムを含むキラルな金属化合物構造体の調製
酢酸イットリウム0.57g(1.69mmol)に蒸留水10mLを加えて溶解させ、この溶液にSiO@LPEI/Tart−Lを0.25g加えて室温で24時間撹拌した。その後、得られた沈殿物を遠心分離によって回収し、メタノールで2回及びアセトンで2回洗浄してから、常温常圧で乾燥させた。次いで、これを600℃で3時間焼成することで白色固体を得た。これは、焼成によって有機物であるLPEI及び酒石酸が分解され、イットリウムの酸化物とシリカとからなる複合体となったものであり、これをY@SiO−Lと称する。また、SiO@LPEI/Tart−Lに代えてSiO@LPEI/Tart−Dを原料として用いたこと以外は上記と同様の手順にて、Y@SiO−Dを得た。
[Example 2] Preparation of chiral metal compound structure containing yttrium oxide 10 mL of distilled water was added to 0.57 g (1.69 mmol) of yttrium acetate and dissolved, and SiO 2 @ LPEI / Tart-L was added to this solution. .25 g was added and stirred at room temperature for 24 hours. Thereafter, the obtained precipitate was collected by centrifugation, washed twice with methanol and twice with acetone, and then dried at normal temperature and pressure. Subsequently, this was baked at 600 degreeC for 3 hours, and white solid was obtained. This is one in which LPEI and tartaric acid, which are organic substances, are decomposed by firing to form a composite composed of yttrium oxide and silica, and this is referred to as Y 2 O 3 @SiO 2 -L. Further, except for the use of SiO 2 @ LPEI / Tart-D as a raw material in place of the SiO 2 @ LPEI / Tart-L is at the same procedure as above, to obtain a Y 2 O 3 @SiO 2 -D.

上記の手順で得たY@SiO−L及びY@SiO−DをSEMでそれぞれ観察したところ、いずれも上記SiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dと類似したナノファイバー構造の集合体であることが確認できたが、その形状は球状ではなくねじれを有するラグビーボール型であった。なお、いずれのナノファイバー構造も、径が数十nmであった。また、これらの粉末X線回折(XRD)の測定結果をJCPDSデータと比較した結果、酸化イットリウムに由来する回折ピークと一致することが確認された。さらに、これらのCDスペクトルを測定したところ、Y@SiO−L及びY@SiO−Dでは、それぞれ正のコットン効果及び負のコットン効果が観察され(図3)、興味深いことにこれは原料であるSiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dとは反対符号となるコットン効果であった。このことは、SiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dのキラリティーがイットリウムの酸化物に転写され、キラル構造を維持していることを示すものと考えられる。 When Y 2 O 3 @SiO 2 -L and Y 2 O 3 @SiO 2 -D obtained by the above procedure were observed with an SEM, both of them were SiO 2 @ LPEI / Tart-L and SiO 2 @ LPEI / Although it was confirmed to be an aggregate of nanofiber structures similar to that of Tart-D, the shape was not a spherical shape but a rugby ball type having a twist. Each nanofiber structure had a diameter of several tens of nanometers. Moreover, as a result of comparing these powder X-ray diffraction (XRD) measurement results with JCPDS data, it was confirmed that they coincided with diffraction peaks derived from yttrium oxide. Furthermore, when these CD spectra were measured, a positive cotton effect and a negative cotton effect were observed in Y 2 O 3 @SiO 2 -L and Y 2 O 3 @SiO 2 -D, respectively (FIG. 3). Interestingly, this was the cotton effect with the opposite sign of the raw materials SiO 2 @ LPEI / Tart-L and SiO 2 @ LPEI / Tart-D. This is considered to indicate that the chirality of SiO 2 @ LPEI / Tart-L and SiO 2 @ LPEI / Tart-D is transferred to the yttrium oxide and maintains the chiral structure.

[実施例3]酸化亜鉛を含むキラルな金属化合物構造体の調製
酢酸亜鉛0.38g(1.73mmol)に蒸留水10mLを加えて溶解させ、この溶液にSiO@LPEI/Tart−Lを0.25g加えて室温で24時間撹拌した。その後、得られた沈殿物を遠心分離によって回収し、メタノールで2回及びアセトンで2回洗浄してから、常温常圧で乾燥させた。次いで、これを600℃で3時間焼成することで白色固体を得た。これは、焼成によって有機物であるLPEI及び酒石酸が分解され、亜鉛の酸化物とシリカとからなる複合体となったものであり、これをZnO@SiO−Lと称する。また、SiO@LPEI/Tart−Lに代えてSiO@LPEI/Tart−Dを原料として用いたこと以外は上記と同様の手順にて、ZnO@SiO−Dを得た。
Example 3 Preparation of Chiral Metal Compound Structure Containing Zinc Oxide 0.38 g (1.73 mmol) of zinc acetate was dissolved in 10 mL of distilled water, and SiO 2 @ LPEI / Tart-L was added to this solution. .25 g was added and stirred at room temperature for 24 hours. Thereafter, the obtained precipitate was collected by centrifugation, washed twice with methanol and twice with acetone, and then dried at normal temperature and pressure. Subsequently, this was baked at 600 degreeC for 3 hours, and white solid was obtained. This is one in which LPEI and tartaric acid, which are organic substances, are decomposed by firing to form a composite composed of zinc oxide and silica, and this is referred to as ZnO @ SiO 2 -L. Further, except for the use of SiO 2 @ LPEI / Tart-D as a raw material in place of the SiO 2 @ LPEI / Tart-L is at the same procedure as above, to obtain a ZnO @ SiO 2 -D.

上記の手順で得たZnO@SiO−L及びZnO@SiO−DをSEMでそれぞれ観察したところ、いずれも上記SiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dと類似したナノファイバー構造の集合体であることが確認できた。なお、いずれのナノファイバー構造も、径が数十nmであった。また、これらの粉末X線回折(XRD)の測定結果をJCPDSデータと比較した結果、酸化亜鉛に由来する回折ピークと一致することが確認された。さらに、これらのCDスペクトルを測定したところ、ZnO@SiO−L及びZnO@SiO−Dでは、それぞれ正のコットン効果及び負のコットン効果が観察され(図4)、興味深いことにこれは原料であるSiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dとは反対符号となるコットン効果であった。このことは、SiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dのキラリティーが亜鉛の酸化物に転写され、キラル構造を維持していることを示すものと考えられる。 When the ZnO @ SiO 2 -L and ZnO @ SiO 2 -D obtained by the above procedure were observed with an SEM, both were similar to the SiO 2 @ LPEI / Tart-L and SiO 2 @ LPEI / Tart-D. It was confirmed to be an assembly of nanofiber structures. Each nanofiber structure had a diameter of several tens of nanometers. Moreover, as a result of comparing these powder X-ray diffraction (XRD) measurement results with JCPDS data, it was confirmed that they coincided with diffraction peaks derived from zinc oxide. Furthermore, when these CD spectra were measured, a positive cotton effect and a negative cotton effect were observed in ZnO @ SiO 2 -L and ZnO @ SiO 2 -D, respectively (FIG. 4). The SiO 2 @ LPEI / Tart-L and the SiO 2 @ LPEI / Tart-D were cotton effects having opposite signs. This is considered to indicate that the chirality of SiO 2 @ LPEI / Tart-L and SiO 2 @ LPEI / Tart-D is transferred to the oxide of zinc and maintains the chiral structure.

[実施例4]希土類酸化物を含むキラルな金属化合物構造体の調製
酢酸イットリウム3.2g(9.5mmol)及び酢酸ユーロピウム0.16g(0.5mmol)に蒸留水50mLを加えて溶解させ、この溶液にSiO@LPEI/Tart−Lを0.25g加えて室温で1時間撹拌した。その後、この溶液に尿素0.90gを加え、85℃にて2時間撹拌した。得られた沈殿物を遠心分離によって回収し、蒸留水で2回及びアセトンで2回洗浄してから、常温常圧で乾燥させた。次いで、これを600℃で3時間焼成することで白色固体を得た。これは、焼成によって有機物であるLPEI及び酒石酸が分解され、ユーロピウムがドープされたイットリウムの酸化物とシリカとからなる複合体となったものであり、これをY:Eu@SiO−Lと称する。また、SiO@LPEI/Tart−Lに代えてSiO@LPEI/Tart−Dを原料として用いたこと以外は上記と同様の手順にて、Y:Eu@SiO−Dを得た。
[Example 4] Preparation of chiral metal compound structure containing rare earth oxide 50 mL of distilled water was added to 3.2 g (9.5 mmol) of yttrium acetate and 0.16 g (0.5 mmol) of europium acetate and dissolved. 0.25 g of SiO 2 @ LPEI / Tart-L was added to the solution and stirred at room temperature for 1 hour. Thereafter, 0.90 g of urea was added to this solution and stirred at 85 ° C. for 2 hours. The obtained precipitate was collected by centrifugation, washed twice with distilled water and twice with acetone, and then dried at normal temperature and pressure. Subsequently, this was baked at 600 degreeC for 3 hours, and white solid was obtained. This is because the organic substance LPEI and tartaric acid are decomposed by firing to form a composite of yttrium oxide doped with europium and silica, and this is combined with Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 −. Called L. Further, Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D was obtained in the same procedure as described above except that SiO 2 @ LPEI / Tart-D was used as a raw material instead of SiO 2 @ LPEI / Tart-L. It was.

上記の手順で得たY:Eu@SiO−L及びY:Eu@SiO−DをSEMでそれぞれ観察したところ、いずれも上記SiO@LPEI/Tart−L及びSiO@LPEI/Tart−Dと類似したナノファイバー構造の集合体であることが確認できた。なお、いずれのナノファイバー構造も、径が数十nmであった。また、これらの粉末X線回折(XRD)の測定結果をJCPDSデータと比較した結果、Y:Euに由来する回折ピークと一致することが確認された。さらに、これらのCDスペクトルを測定したところ、わずかなピークしか観察されなかったものの、Y:Euの吸収帯に由来する活性が現れ、D体とL体との間で鏡像関係が観察された(図5)。このことは、金属酸化物サイト(Y:Euサイト)にキラリティーが発現したことを示唆している。 When Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L and Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D obtained by the above procedure were observed with an SEM, both of them were SiO 2 @ LPEI / Tart-L and SiO. 2 It was confirmed to be an assembly of nanofiber structures similar to @ LPEI / Tart-D. Each nanofiber structure had a diameter of several tens of nanometers. Moreover, as a result of comparing the measurement result of these powder X-ray diffraction (XRD) with JCPDS data, it was confirmed that it coincided with the diffraction peak derived from Y 2 O 3 : Eu. Furthermore, when these CD spectra were measured, only a few peaks were observed, but the activity derived from the absorption band of Y 2 O 3 : Eu appeared, and a mirror image relationship was observed between D-form and L-form. (FIG. 5). This suggests that the chirality was expressed at the metal oxide site (Y 2 O 3 : Eu site).

また、この金属化合物構造体の固体粉末についてのUV−Vis反射スペクトル測定において259nmに吸収が見られた(図6)。これは母結晶である酸化イットリウムの吸収に由来するものと考えられる。そして、この金属化合物構造体に254nmのUVライトを照射すると、赤色の可視発光が観察された。このことから、酸化イットリウムがアンテナ部位となって吸収されたエネルギーが、ドープされたユーロピウムに伝わり、ユーロピウム特有の発光が得られたものと考えられる。この金属化合物構造体に関して、励起波長を251nmとしたときの固体粉末の蛍光スペクトルを図7に示す。   In addition, absorption was observed at 259 nm in the UV-Vis reflection spectrum measurement of the solid powder of the metal compound structure (FIG. 6). This is considered to be derived from absorption of yttrium oxide which is a mother crystal. When this metal compound structure was irradiated with 254 nm UV light, red visible light emission was observed. From this, it is considered that the energy absorbed by the yttrium oxide serving as the antenna portion is transmitted to the doped europium, and light emission specific to europium is obtained. FIG. 7 shows the fluorescence spectrum of the solid powder when the excitation wavelength is 251 nm for this metal compound structure.

(円偏光発光特性)
上記の手順で得たY:Eu@SiO−L及びY:Eu@SiO−Dのそれぞれについて円偏光発光特性を調べた。その結果を図8に示す。図8に示すように、Y:Eu@SiO−L及びY:Eu@SiO−Dの間では、互いに反対の符号となる円偏光発光が観察された。このことから、希土類元素を含む本発明の金属化合物構造体を用いることにより円偏光発光が得られることが示された。
(Circularly polarized light emission characteristics)
The circularly polarized light emission characteristics of each of Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L and Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D obtained by the above procedure were examined. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 8, circularly polarized light emission having opposite signs was observed between Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L and Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D. From this, it was shown that circularly polarized light emission can be obtained by using the metal compound structure of the present invention containing a rare earth element.

[実施例5]安息香酸処理金属化合物構造体の調製
アセトン10mLに安息香酸0.87g(7.1mmol)を溶解させて得た溶液に、Y:Eu@SiO−Lを0.05g加え、室温で2時間撹拌した。得られた沈殿物を遠心分離により回収し、常温常圧で2時間乾燥させた後で60℃にて減圧乾燥させて白色固体を得た。これをBA/Y:Eu@SiO−Lと称する。これは、Y:Eu@SiO−Lに対して安息香酸で修飾を行ったものに相当する。得られた白色固体のIRスペクトルにて、1600cm−1にC=Oの伸縮振動に由来するピークが観察されたことから、安息香酸がY:Euに結合していると考えられた。また、Y:Eu@SiO−Lに代えてY:Eu@SiO−Dを原料として用いたこと以外は上記と同様の手順にて、BA/Y:Eu@SiO−Dを得た。
In Example 5 was obtained by dissolving the acid treated metal compound benzoic acid in the preparation of acetone 10mL of structure 0.87 g (7.1 mmol) solution, Y 2 O 3: Eu @ a SiO 2 -L 0. 05 g was added and stirred at room temperature for 2 hours. The obtained precipitate was collected by centrifugation, dried at room temperature and normal pressure for 2 hours, and then dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a white solid. This is referred to as BA / Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L. This is equivalent to Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L modified with benzoic acid. In the IR spectrum of the obtained white solid, a peak derived from the stretching vibration of C═O was observed at 1600 cm −1 , which suggests that benzoic acid is bonded to Y 2 O 3 : Eu. . Further, in the same procedure as above except that Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D was used as a raw material instead of Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L, BA / Y 2 O 3 : Eu @ obtain a SiO 2 -D.

BA/Y:Eu@SiO−L及びBA/Y:Eu@SiO−DのそれぞれについてCDスペクトルを測定したところ、安息香酸の吸収領域において互いに対照的なコットン効果が観察された(図9)。これらのCDスペクトルのピークの大きさは、安息香酸を導入する前のY:Eu@SiO−L及びY:Eu@SiO−Dのそれ(図5を参照)に比べて著しく大きくなっており、アキラルな有機配位子を導入することにより、その有機配位子に誘起CDピークがもたらされることが示された。これはY:Euがキラルサイトとなって誘起されたものと推察される。 When the CD spectrum was measured for each of BA / Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L and BA / Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D, there was a contrasting cotton effect in the absorption region of benzoic acid. Observed (FIG. 9). The peak size of these CD spectra is similar to that of Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -L and Y 2 O 3 : Eu @ SiO 2 -D (see FIG. 5) before introducing benzoic acid. It was significantly larger than that, and it was shown that the introduction of an achiral organic ligand resulted in an induced CD peak in the organic ligand. This is presumed that Y 2 O 3 : Eu was induced as a chiral site.

[実施例6]銀ナノ粒子を含むキラルな金属化合物構造体の調製
褐色瓶に酢酸銀0.69gを加え、0.1N硝酸水溶液35mLに溶解させた。この溶液に、SiO@LPEI/Tart−Lを0.50g加え、室温で24時間撹拌した。その後、得られた沈殿を遠心分離によって回収し、蒸留水で2回及びアセトンで2回洗浄してから、減圧乾燥して茶色固体を得た。次いで、この固体を500℃で3時間加熱し、黄色固体を得た。これをAg@SiO−Lと称する。また、SiO@LPEI/Tart−Lに代えてSiO@LPEI/Tart−Dを原料として用いたこと以外は上記と同様の手順にて、Ag@SiO−Dを得た。
Example 6 Preparation of Chiral Metal Compound Structure Containing Silver Nanoparticles 0.69 g of silver acetate was added to a brown bottle and dissolved in 35 mL of 0.1N nitric acid aqueous solution. To this solution, 0.50 g of SiO 2 @ LPEI / Tart-L was added and stirred at room temperature for 24 hours. Thereafter, the resulting precipitate was collected by centrifugation, washed twice with distilled water and twice with acetone, and then dried under reduced pressure to obtain a brown solid. The solid was then heated at 500 ° C. for 3 hours to give a yellow solid. This is referred to as Ag @ SiO 2 -L. Further, except for the use of SiO 2 @ LPEI / Tart-D as a raw material in place of the SiO 2 @ LPEI / Tart-L is at the same procedure as above, to obtain a Ag @ SiO 2 -D.

上記の手順で得たAg@SiO−L及びAg@SiO−DについてのXRDの測定結果から、銀の結晶に相当するピークが観察され、またその回折ピークの半値幅から計算された銀の結晶粒子サイズは29.6nmだったことから、この金属化合物構造体に含まれる銀はナノ粒子として存在していることが示された。上記の調製に用いた銀イオン(酢酸銀に由来する。)はカチオンのためSiO@PEI/Tartの酒石酸とイオン交換され、その際にLPEIが還元剤として作用してAgイオンがAg粒子に変換されたものと推測される。次に、これらのCDスペクトルを測定したところ、Ag@SiO−L及びAg@SiO−Dは、銀ナノ粒子のプラズモン吸収に相当する波長領域にて、互いに反対の符号となるコットン効果を示した(図10)。このことから、この金属化合物構造体の内部では、銀ナノ粒子がキラリティーを発現するように三次元配置されていることが示唆された。 From the XRD measurement results for Ag @ SiO 2 -L and Ag @ SiO 2 -D obtained by the above procedure, a peak corresponding to a silver crystal was observed, and the silver calculated from the half width of the diffraction peak Since the crystal particle size of was 29.6 nm, it was shown that silver contained in this metal compound structure exists as nanoparticles. The silver ion (derived from silver acetate) used in the above preparation is ion-exchanged with tartaric acid of SiO 2 @ PEI / Tart because of the cation, and at this time, LPEI acts as a reducing agent and Ag + ion becomes Ag 0. Presumed to have been converted to particles. Next, when these CD spectra were measured, Ag @ SiO 2 -L and Ag @ SiO 2 -D exhibited a cotton effect having opposite signs in a wavelength region corresponding to plasmon absorption of silver nanoparticles. (FIG. 10). This suggests that the silver nanoparticles are three-dimensionally arranged in the metal compound structure so as to exhibit chirality.

以上に示したように、本発明の金属化合物構造体は、金属酸化物や金属ナノ粒子の立体的な配置に基づく構造的なキラリティーを備え、キラルな反応場を有する触媒や円偏光発光材料等として有用であることが理解される。   As described above, the metal compound structure of the present invention has a chirality based on a three-dimensional arrangement of metal oxides and metal nanoparticles, and has a chiral reaction field or a circularly polarized light-emitting material. It is understood that it is useful as such.

Claims (9)

直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を得る結晶生成工程と、
前記キラル超分子結晶に加水分解性の金属化合物を作用させるゾルゲル法により、前記キラル超分子結晶の表面に前記金属化合物の加水分解物である第一の金属の化合物を含むコート層を形成させるゾルゲル工程と、
前記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶に第二の金属の塩を作用させて、前記ポリエチレンイミン骨格及び前記ジカルボン酸化合物と前記第二の金属との間で反応物を形成させる反応物形成工程と、
前記反応物形成工程を経たキラル超分子結晶を焼成することで、有機物であるキラル超分子結晶を分解させ、前記コート層及び前記第二の金属又はその酸化物からなる構造体を得る焼成工程と、を備えたキラルな金属化合物構造体の製造方法。
A crystal formation step of obtaining a chiral supramolecular crystal of an acid-base type complex by reacting a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound;
A sol gel in which a coating layer containing a first metal compound which is a hydrolyzate of the metal compound is formed on the surface of the chiral supramolecular crystal by a sol-gel method in which a hydrolyzable metal compound is allowed to act on the chiral supramolecular crystal. Process,
A reactant forming step of forming a reactant between the polyethylenimine skeleton and the dicarboxylic acid compound and the second metal by allowing a salt of the second metal to act on the chiral supramolecular crystal having undergone the sol-gel step; ,
Firing the chiral supramolecular crystal that has undergone the reactant forming step to decompose the chiral supramolecular crystal, which is an organic substance, to obtain a structure composed of the coat layer and the second metal or oxide thereof; A process for producing a chiral metal compound structure.
前記ジカルボン酸化合物が酒石酸である請求項1記載のキラルな金属化合物構造体の製造方法。   The method for producing a chiral metal compound structure according to claim 1, wherein the dicarboxylic acid compound is tartaric acid. 前記加水分解性の金属化合物がアルコキシシランである請求項1又は2記載のキラルな金属化合物構造体の製造方法。   The method for producing a chiral metal compound structure according to claim 1 or 2, wherein the hydrolyzable metal compound is an alkoxysilane. 前記焼成工程を経て得た構造体に対して、さらに、アリールカルボン酸化合物を作用させるアリールカルボン酸処理工程を備えた請求項1〜3のいずれか1項記載のキラルな金属化合物構造体の製造方法。   The process for producing a chiral metal compound structure according to any one of claims 1 to 3, further comprising an arylcarboxylic acid treatment step in which an arylcarboxylic acid compound is allowed to act on the structure obtained through the firing step. Method. 前記第二の金属が希土類元素であり、得られたキラルな金属化合物構造体が円偏光発光を示すことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の金属化合物構造体の製造方法。   The method for producing a metal compound structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the second metal is a rare earth element, and the obtained chiral metal compound structure exhibits circularly polarized light emission. . 第一の金属の酸化物であるコート層の内部に第二の金属又はその酸化物が含まれる金属化合物構造体であって、
前記第二の金属又はその酸化物は、前記コート層の内部にて、前記第二の金属又はその酸化物を構成する金属元素とキラルなジカルボン酸化合物との反応物が焼成されて形成されたものであり、
前記第二の金属又はその酸化物の吸収波長領域において、前記ジカルボン酸化合物のキラリティーに誘起された円二色性を示すことを特徴とした金属化合物構造体。
A metal compound structure in which a second metal or an oxide thereof is contained inside a coating layer that is an oxide of the first metal,
The second metal or its oxide was formed by firing a reaction product of a metal element constituting the second metal or its oxide and a chiral dicarboxylic acid compound inside the coating layer. Is,
A metal compound structure characterized by exhibiting circular dichroism induced by the chirality of the dicarboxylic acid compound in the absorption wavelength region of the second metal or oxide thereof.
前記第一の金属の酸化物が、アルコキシシランの加水分解物を由来とした酸化珪素化合物である請求項6記載の金属化合物構造体。   The metal compound structure according to claim 6, wherein the first metal oxide is a silicon oxide compound derived from a hydrolyzate of alkoxysilane. さらに、アリールカルボン酸化合物を含むことを特徴とする請求項6又は7記載の金属化合物構造体。   The metal compound structure according to claim 6 or 7, further comprising an arylcarboxylic acid compound. 前記第二の金属の酸化物を構成する金属元素が希土類元素であり、当該金属の酸化物又は前記アリールカルボン酸の吸収波長の光を照射した際に円偏光発光を示すことを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項記載の金属化合物構造体。   The metal element constituting the second metal oxide is a rare earth element, and exhibits circularly polarized light emission when irradiated with light having an absorption wavelength of the metal oxide or the arylcarboxylic acid. Item 9. A metal compound structure according to any one of Items 6 to 8.
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