JP2016522834A - 有機金属化合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

有機金属化合物の製造方法であって、前記有機金属化合物は少なくとも１つの金属イオンと少なくとも１つの有機配位子とを含み、ここで、前記有機配位子は前記金属イオンと結合することが可能であり、少なくとも１つのイオン形態の金属を含む第一反応物質を供給する工程と、イオン形態の前記金属と結合することができる少なくとも１つの有機配位子を含む第二反応物質を供給する工程と、前記有機金属化合物を合成するのに十分な長期的且つ持続的圧力及びせん断力の条件下で前記第一及び第二反応物質を混合する工程とを少なくとも含む。

Description

本発明は、有機金属化合物の製造方法、この方法で得られる化合物、及びそれらの使用に関する。

有機金属化合物は、化学的に金属イオンに結合した１つ以上の有機基を有する１つ以上の金属イオンから成るものである。これらは有機金属化合物、配位化合物、配位錯体及び金属錯体とさまざまに呼ばれる。金属に付着した有機基は、多くの場合、「配位子」と呼ばれる。典型的には、有機基は炭素、窒素、酸素、ケイ素、リン又は硫黄原子を介して金属イオンに結合するが、それらはヒ素又はセレン原子を介して結合することもある。ディスクリプタ「有機金属」は、通常、有機基が炭素原子を介して金属イオンに結合しているような化合物のサブセットに用いられる。

金属有機化合物は、非特許文献１、非特許文献２などの標準的な化学の教科書で、並びに非特許文献３及び非特許文献４のような主要な参考文献において、実質的でよく認識されているクラスの化合物として解説されている。

全ての金属イオンは、有機金属錯体を形成し得る。具体的な例には、Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Sr⁺、Ba²⁺、Sc³⁺、Y³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、Hf⁴⁺、V⁴⁺、V³⁺、V²⁺、Nb³⁺、Ta³⁺、Cr³⁺、Cr⁴⁺、Cr⁶⁺、Mo³⁺、Mo⁶⁺、W³⁺、Mn³⁺、Mn²⁺、Re³⁺、Re²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Ru³⁺、Ru²⁺、Os³⁺、Os²⁺、Co³⁺、Co²⁺、Rh²⁺、Rh⁺、Ir²⁺、Ir⁺、Ni²⁺、Ni⁺、Pd²⁺、Pd⁺、Pd⁴⁺、Pt²⁺、Pt⁺、Pt⁴⁺、Cu²⁺、Cu⁺、Ag⁺、Au⁺、Au³⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺,Al³⁺、Ga³⁺、In³⁺、Ti³⁺、Si⁴⁺、Si²⁺、Ge⁴⁺、Ge²⁺、Sn⁴⁺、Sn²⁺、Pb⁴⁺、Pb²⁺、As⁵⁺、As³⁺、As⁺、Sb⁵⁺、Sb³⁺、Sb⁺、Bi⁵⁺、Bi³⁺及びBi⁺、並びに、La³⁺、Ce³⁺、Ce⁴⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Pm³⁺、Sm³⁺、 Eu³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺、Lu³⁺などのランタニドイオンと、Th³⁺、Pa³⁺、U³⁺、U⁶⁺、Np³⁺、Pu³⁺、Am³⁺、Cm³⁺、Bk³⁺、Cf³⁺、Es³⁺、Fm³⁺、Md³⁺、No³⁺及びLr³⁺などのアクチニドイオンが含まれる。

このような化合物の合成に使用される方法は、通常、金属含有反応物質及び有機基を提供する反応物質の１つ又は両方を溶解する又は部分的に溶解する適切な溶媒の使用を含む。溶媒は通常、極めて過剰に存在する。こうした溶媒ベースの方法の使用は、合成の技術的な複雑さ、時間及びコストを増加させる。また、工業プロセスのような大きなスケールにおけるこのような溶媒の使用による環境汚染があり得る。多くの有機溶媒は、環境に有毒及び／又は有害である。したがって、溶媒なしで有機金属化合物を合成することが非常に望まれる。合成の無溶媒方法は比較的未発達であるが、例えば、すり鉢及び乳棒又はボールミルを用いて固体反応物を一緒に粉砕することを含む（非特許文献５）。あるいは、無溶媒合成は、１つ又は両方の反応物質を気相中に生じさせることにより達成することができる（非特許文献６、非特許文献７）。あるいは、１つ又は両方の反応物質が融解させられる（非特許文献８）。バッチモードではなく、継続的に動作し、より多量の生成物の合成のために容易にスケールアップできる無溶媒方法が今もなお望まれている。

有機金属化合物のサブセットは、「有機金属構造体」（MOF）と呼ばれる。

有機金属構造体は、結晶性又は非結晶性の、特有の細孔又は細孔分布及び大きな比表面積を有する多孔質の有機金属化合物である。最近では、それらは特に、包括的な研究の対象となっている。応用には、触媒作用、又は様々な化合物とガスの分離、保存、及び放出が含まれる。

有機金属構造体は、当技術分野でよく知られており、配位ポリマー、有機金属配位ネットワーク（MOCN）及び多孔性配位ポリマー（PCP）を含む様々な名前が文献で与えられている。

MOFにおいて、有機基は、ポリマー構造をもたらすように、金属イオンとの間の橋渡しをする。このポリマーネットワークは、一次元、二次元、又は三次元で延在してもよい。特に興味深いのは、二次元又は三次元で延在したものであり、それはこのような構造が多孔性である可能性があるためである。具体的には、それらは他の分子を収容できる細孔を含み得る。他の分子が細孔内に吸収される際に、有機金属構造体はホストとして説明することができ、吸収された分子はゲストとして説明することができる。ゲストが多孔質構造内に拡散できるように、ゲストが液体や気体の形態であるときにMOFをゲストへ単純に暴露することにより、細孔へのゲストの吸収が発生し得る。細孔は特定のサイズ、形状及び化学官能性を有するため、このような物質は、特定のゲストの吸収に対して選択性を示すことができる。そのため多孔性の性質は、ゲスト種の保存、分離又は放出を必要とするような潜在的な用途を生じさせる。例えば、液体又は気体をそのような物質内に格納することができ、ガスの混合物をそのような物質を使用してそれら成分に分離することができ、液体の混合物をこのような物質を用いてそれら成分に分離することができ、そしてゲストはそのような物質により放出されることができる。また、このような物質は、ゲストの化学変化を容易にすることにより触媒として、又は、１つ以上のMOFの物理的特性のゲスト誘発性変化を通してゲストのセンサーとして機能することができる。

種々の既知のMOFについての一般的な情報と従来の合成方法は、非特許文献９、非特許文献１０および非特許文献１１を含む多くの刊行物で報告されている。非特許文献１２は、例えば、Cu-BTC MOF（HKUST-1としても知られる）の製造を説明しており、銅塩、すなわち硝酸銅三水和物が出発物質として使用され、この塩とトリメシン酸（H₃BTC）とを、水とエタノールとの混合溶媒に溶解させ、MOF物質を合成する。ここで、溶媒対反応物質の質量の比率は1664%であった。

非特許文献１３は、例えばMOF ZIF-8の製造を説明しており、亜鉛塩（硝酸亜鉛）を出発物質として使用し、この塩と2-メチルイミダゾール（H-MeIM）を溶媒N、N'-ジメチルホルムアミド（DMF）に溶解させ、該MOFを合成する。ここで、溶媒対反応物質の質量の比率は6320%であった。

非特許文献１４は、例えばMOF-14の製造を説明しており、銅塩（硝酸銅）を出発物質として使用し、この塩と4,4',4"-ベンゼン-1,3,5-トリイルトリ安息香酸（H3BTC）をN、N'-ジメチルホルムアミド（DMF）、エタノール及び水の混合溶媒に溶解させ、該MOFを合成する。ここで、溶媒対反応物質の質量の比率は2444%であった。

上記の参考文献に記載されているように、多くの方法が、金属前駆体及び対応する有機配位子を含む前駆体を使用してMOFを合成するために開発されてきた。しかしながら、そのほとんどは、１つ以上の溶媒及び熱の使用を必要とする。これらの方法を用いて得られた収率は、実験用には合理的であるが、時間、追加物質（例えば溶媒）の分離、及び加熱の観点から工業規模では非効率であり、さらに、環境に悪い溶媒の使用の要求に悩まされる。

合成は、物質の骨格構造を保持する化学結合を形成するプロセスとして説明することができる。合成後、有機金属構造体などの細孔性物質は、通常、溶媒分子又は合成の副生成物などの分子をその細孔内に分子を含む。そのため、このような物質は、通常、これらの種類のものを除去し、その細孔を空の状態にして、関心のある吸着質に利用可能なようにする、活性化と呼ばれるプロセスを必要とする。活性化は、通常、加熱、若しくは減圧若しくは他の溶媒での洗浄を施すこと、又はそのような方法の組み合わせからなる。これらの方法は当技術分野で周知であり、該物質の実際の合成の一部を構成するものではない。したがって、これらの方法はまた、本特許に記載の方法により製造した物質を活性化するために必要とされ得る。

そのような有機金属構造体の溶媒削減又は無溶媒合成が望まれる。特許文献１（その全体が本明細書に組み込まれる）は、完全に又は実質的に溶媒なしで、ボールミルなどで破砕することによる有機金属構造体の製造方法を記載している。しかし、工業生産で製造され得る生成物の収率を増加させるための、連続的な製造工程が必要とされる。

以下の説明において、用語「有機金属化合物」は、サブセットとして多孔性、結晶性の有機金属構造体を含む。

最近では、医薬品合成応用での押出の可能性が理解され始めている。特許文献２には、長期的且つ持続的条件の圧力及びせん断力に２つの共結晶前駆体の混合物をさらすことによる、好適には押出プロセスにおける共結晶の製造方法が記載されている。しかしながら、そのような共結晶は、非共有結合力により、すなわち低結合エネルギーにより保持されているにすぎない。

国際公開第２００７／０２３２９５号 米国特許出願公開第２０１１／０１７７１２６号

Inorganic Chemistry（無機化学）、ハウスクロフト及びシャープ、ピアソン・エデュケーション社、エジンバラ、初版、2001年 Inorganic Chemistry（無機化学）、シュライバー及びアトキンス、オックスフォード大学出版局、オックスフォード、第４版、2006年 錯体化学全書II（Comprehensive Coordination Chemistry II）、J. A. マックリバーティ及びT.J. マイヤー編集、エルゼビア、2004年 有機金属化学全書II（Comprehensive Organometallic Chemistry II）、E. W. アベル, F. G. A. ストーン及びG. ウイルキンソン、エルゼビア、1995年 A.L. ガライ、A. ピション、及びS.L. J ジェームズ、Chem. Soc. Rev.、2007年、36巻、846頁 P. L. ティムズ、Chem. Soc. Rev.、1996年、93巻 A. S. フィラトフ、A. Y. ロガチョフ及びM. A. ペトルキナ、Cryst. Growth Des.、2006年、6巻、1479頁 M.D. バラ, N.J. コービル J. Organomet. Chem.、2007年、692巻、709頁 「有機金属構造体（Metal-organic frameworks）」、ジェームズ S. L.、Chemical Society Reviews、32巻（2003年）、276〜288頁 「有機金属構造体：多目的ナノ多孔性物質の急成長しているクラス（Metal-organic frameworks: A Rapidly Growing Class of Versatile Nanoporous Materials）」、ミークS. T.ら、Advanced Materials、23巻、（2011年）249〜267頁 ロング J.（編集）Chemical Society Reviews, Metal Organic Frameworks theme issue、2009年、38巻 チュウイら、Science、283巻、（1999年）、1148〜1150頁 パークら、Proceedings of the National Academy of Science、27巻、（2006年）10186〜10191頁 チェンら、Science、291巻、（2001年）、1021〜1023頁 Rheology Bulletin、66巻、1号、（l997年1月）「ポリマー加工装置での混合の分析（Analysis of Mixing in Polymer Processing Equipment）」、Ica Manas-Zloczower

本発明の一つの目的は、有機金属化合物を製造するための継続的プロセスを提供することであり、これはまた、溶媒ベースの方法と比較して、環境に優しいと同時に、経済的な収率をもたらすことが可能であり、物質、時間、コスト又はエネルギーの観点から高い効率性を有する。

Haake Rheomex及びThermoFisher Process二軸スクリュー押出機の基本的なレイアウトを示す概略図である。 Haake Rheomex押出機用のスクリュー構成を示す図である。 ThermoFisher Process11押出機用のスクリュー構成を示す図である。 押出によるZIF-8の合成に関連する、シミュレーション及び実験に基づくPXRDパターンを示す図である。 押出によるCuBTCの合成に関連する、シミュレーション及び実験に基づくPXRDパターンを示す図である。 さまざまな速度（55、75及び95 rpm）での実施例１１の押出からの、活性化第一押出成形物のPXRDトレースを示す図である。 200℃（55 rpm）での押出からの活性化押出成形物のPXRDトレース（---）及びCCDCからのZIF-8のシミュレーションしたPXRDトレース（―）を示す図である。 95 rpmでの1キロの試薬の押出からの活性化押出成形物のPXRDトレース（---）及びCCDCからのZIF-8のシミュレーションしたPXRDトレース（―）を示す図である。 様々な速度でのCu₃(BTC)₂合成からの活性化押出成形物のPXRDトレースを示す図である。 キロスケールでのCu₃(BTC)₂からの活性化押出成形物のPXRDトレースを示す図である。 短縮した滞留時間でのCu₃(BTC)₂合成からの活性化押出成形物のPXRDトレースを示す図である。 短縮した滞留時間でのCu₃(BTC)₂合成からの活性化押出成形物のPXRDトレースを示す図である。 合成ALq₃.AcOHのPXRDトレース及び対応するALq₃のシミュレーションしたパターンを示す図である。 合成[Ni(NCS)₂(PPh₃)₂]のPXRDトレース及び対応するシミュレーションしたパターンを示す図である。 合成[Ni(サレン)]のPXRDトレース及び対応するシミュレーションしたパターンを示す図である。 実施例２４で使用したPTFEスクリューの写真を示す図である。 CCDCから取られたZIF-8のシミュレーションしたパターンに対して、単軸スクリュー押出により調製したZIF-8のPXRDトレースを示す図である。

したがって、本発明は、有機金属化合物の製造方法を提供し、該方法は、少なくとも１つのイオン形態の金属を含む第一反応物質と、少なくとも１つの単座有機配位子を含む第二反応物質とを供給する工程と、前記第一及び第二反応物質を混合する工程と、前記第一及び第二反応物質の混合物を、有機金属化合物を形成するのに十分な長期的且つ持続的条件の圧力及びせん断力にさらす工程とを含む。

本発明者らは、驚くべきことに、溶媒ベースの形成を必要とするような従来技術にのみ開示されている有機金属化合物は、今では、選択した金属イオン（複数可）と有機配位子（複数可）との混合、及び共有結合を形成する条件の圧力及びせん断力に前記混合物をさらすことにのみ基づく方法により形成することができることを見出した。

この方法では、従来のソルボサーマル法を用いることなく、有機金属化合物を形成することができる。

従来技術の方法とは異なり、本発明のプロセス中のどの時点においても、透明な液相は観察されない。

これは、完全に又は実質的に溶媒なしで達成することが可能であり、好適には、成分を押出プロセスに供することにより行われてもよい。

押出機の広範な産業利用は、従来はプラスチック、ゴム及び食品業界にあった。ほとんどの従来のポリマー加工機械は、適正製造基準（GMP）環境での使用に適用できる。押出処理動作を、研究室規模から製造規模に用意に拡大することができる。

本開示の方法は、例えば、上述したような当技術分野で知られている従来の溶媒ベースプロセスで使用されるのと同じ組み合わせのイオン形態の金属と有機配位子とを使用するのに適している。

本発明者らは、驚くべきことに、本発明により達成可能な変換は、わずか数秒間〜40分間の非常に短い滞留時間のうちに可能であることを見出した。第一及び第二反応物質が、少なくとも1分間、好適には2分間以上、具体的には2〜40分間、特に2〜30分間、圧力及びせん断力の持続的な条件にさらされることが好ましい。当然のことながら、有機金属化合物を形成するのに必要な時間の長さは、一般的に第一及び第二反応物質がさらされる圧力及びせん断力条件の厳しさに依存するが、長期的で持続的なばく露は、典型的に、向上した有機金属化合物の形成をもたらすことが知られている。しかし、多くの場合、せん断力及び圧力条件の下で経た過剰時間による有機配位子の劣化の可能性と、有機金属化合物の形成に必要な時間との間でバランスが必要となる。加えて、有機金属構造体の形成にとって、高せん断力及び／又は高温への過剰ばく露は、物質の結晶化度を減らすか、又は除去することができ得る。このようなバランスは、使用される物質及びこれらの物質に課された条件に依存し、当業者により決定され得る。

好適な実施形態において、圧力及びせん断力が押出法に適用される。結晶性及び非結晶性、多孔性有機金属構造体を含む有機金属化合物を得るために押出プロセスを使用することができることは驚くべきことである。また、押出は有機金属化合物を高収率で、大量に製造する方法を提供する。これは、既存の有機金属化合物合成技術に非常に重要な利点を提供する。驚くべきことに、押出は、得られた生成物の高い結晶性を維持しながら、Al及びOの間（通常およそ450 kJ/モル）であるような強力な化学結合の破壊と形成に関与し、定量的かつ高精度な化学変換をもたらす（すなわち、単結晶相をもたらす）ことができると思われており、すなわち、反応物質に加わる圧力及びせん断力の条件は、物質中の長距離秩序を破壊し、それをアモルファスにすることが期待され得る。本発明者らは、驚くべきことに、これが事実ではないことを見出した。

押出が意味するものは、圧力及びせん断力が加えられている間の、細長いルーメンを介する物質の搬送であり、典型的には、少なくとも部分的に、ルーメンを介して物質を搬送する手段により、圧力及びせん断力を加えることである。有機金属化合物の形成のために一般に必要ではないが、押出はまた、押出プロセスの生成物を形成するために、そうでなければ操作するために、物質をダイスに通過させることを含む。

押出法がスクリュー式押出法であることが、一般的に好適である。一軸スクリュー押出法がいくつかの実施形態において適当であり得るが、該方法が、押出プロセスの間に２つ以上のスクリューが前記第一及び第二反応物質の混合物と相互作用するスクリュー式押出法であることが一般的に好適である。このような方法は、所望の有機金属化合物を得るために、かなり混合すること、そうでなければ、混合物を操作することを提供する。

好適な実施形態では、スクリュー式押出法は、二軸スクリュー押出法である。二軸スクリュー方法は、所望の押出プロセスを操作する能力をもたらすと同時に、押出装置の複雑さを最小限に抑えるのに有用なバランスを提供する。３つ以上のスクリューが相互作用する押出プロセスを使用され得ることはもちろん可能であり、そのようなシステムはポリマーの押出でよく知られている。

二軸スクリュー押出法が使用される場合、それが共回転方法であることが一般的に好適である。しかしながら、いくつかの実施形態において、逆回転方法がいくつかの利点をもたらすと考えられる。

非常に高いせん断力が必要とされる場合に逆回転スクリューは使用されるが、それは、それらが２つの逆回転スクリューの間に高い圧力とせん断力を生み出すためである。このため、有機金属化合物を形成するために非常に高いレベルのせん断力及び圧力が好ましい場合に、逆回転スクリューが有用であることがある。しかし、逆回転スクリューシステムは空気の巻き込み、低い最高スクリュー速度及び出力の問題に悩まされる可能性があり、これらは特定の用途において欠点であり得る。

共回転システムは、良好なレベルの物質の混合及び搬送を達成することができ、また、高速で動作することができるため、高い出力率を達成することができる。それらは逆回転システムよりも摩耗しにくい。

複数のスクリューが存在する場合、スクリューは、少なくとも実質的に噛合していること、好適には完全に噛合していることが好ましい。各スクリューのらせんねじ状領域のフライト先端が他のスクリューの谷部に実質的に到達したときに、スクリューの対が完全に噛合すると考えられ、典型的に機械的クリアランスを提供するための小さなギャップがあるが、一般的にそのギャップは最小値に維持される。この条件を数値化するために、スクリューの対が実質的に噛合しているというのは、１つのスクリューのフライト先端ともう一方の谷部との間のギャップがスクリューの谷部の全深さの10%以下、より好ましくは5%以下の場合であると提案され得る。噛合システムは、セルフワイピングであり、システム内の物質の局所的な過熱を防止するという利点を有する。

もちろん、本発明の特定の実施形態において、非噛合システムを使用することが好ましい場合があることが理解されるべきである。大量の揮発性物質がシステムから除去されることが所望される場合に、又は、高粘性物質がシステムに適用されるトルクが許容できないほど高いレベルになる場合に、非噛合システムが使用され得る。

本方法で使用するための、別の潜在的なタイプの押出機は、循環押出機である。循環押出機は、通常二軸スクリューシステムであり、物質のバッチを、システムから排出されるまで所定の期間処理することができる。このような押出機、例えばHaake Minilabは、従来の非循環押出機ほど広く使用されてはいないが、様々な用途において有用であり得る。

該方法が、当業者により知られているように、有機金属化合物を形成することが可能な第一及び第二反応物質を用いてのみ行われることが一般的に好ましい。

（i）第一反応物質
第一反応物質は、塩、又は塩の形態であり、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、硫酸水素塩、酸化物、ハロゲン化物、酢酸塩、酸化物、水酸化物、安息香酸塩、アルコキシド、炭酸塩、アセチルアセトネート、炭酸水素塩、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、リン酸塩、リン酸水素、リン酸二水素などである。

適切な金属イオンには：Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、Sc³⁺、Y³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、Hf⁴⁺、V⁴⁺、V³⁺、V²⁺、Nb³⁺、Ta³⁺、Cr³⁺、Mo³⁺、W³⁺、Mn³⁺、Mn²⁺、Re³⁺、Re²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Ru³⁺、Ru²⁺、Os³⁺、Os²⁺、Co³⁺、Co²⁺、Rh²⁺、Rh⁺、Ir²⁺、Ir⁺、Ni²⁺、Ni⁺、Pd²⁺、Pd⁺、Pt²⁺、Pt⁺、Cu²⁺、Cu⁺、Ag⁺、Au⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺,Al³⁺、Ga³⁺、In³⁺、Ti³⁺、Si⁴⁺、Si²⁺、Ge⁴⁺、Ge²⁺、Sn⁴⁺、Sn²⁺、Pb⁴⁺、Pb²⁺、As⁵⁺、As³⁺、As⁺、Sb⁵⁺、Sb³⁺、Sb⁺、Bi⁵⁺、Bi³⁺及びBi⁺が挙げられる。特に好適なものは、Cu²⁺、Cu⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Co³⁺、Co²⁺及びMg²⁺である。さらに好適なものは、Cu²⁺、Cu⁺及びZn²⁺である。しかし、他のものも当業者により考慮され得る。

（ii）有機金属化合物のための第二反応物質
第二反応物質の有機基は、１つ以上の原子を介して金属に結合し得る。一つの原子を介して結合する場合、それらは単座と呼ばれる。単座有機配位子の例としては、ピリジン、イミダゾール、イミダゾレート、ニトリル、第三級アミン、第二級アミン、第一級アミン、アミド、第三級ホスフィン、第二級ホスフィン、第一級ホスフィン、チオエーテル、チオレート、エーテル、アルコール、カルボン酸塩、アルコキシド、アリールオキシドなどが挙げられる。金属に結合しないが、所望の溶解性、光学特性、電子特性などの様々な特性を付与する、又は、金属と有機基との間の化学結合の特性に影響を与えるような配位子上に、多種多様な官能基が存在することができる。後者の場合、これらは、例えば、電子供与又は電子吸引基であり得る。置換基はまた、望ましい立体的特性を付与し得る。配位子はキラルであってもよい。単座配位子に加えて、配位子は１つ以上の原子を介して同じ金属に結合し得る。このような場合、配位子はキレートとして知られている。２つの原子を介して結合した場合、それらは、二座配位子と呼ばれ、３つを介して結合した場合、それらは三座配位子と呼ばれ、同じように続く。上記の結合基のタイプのどんな組み合わせも、キレート配位子内で発生する可能性がある。したがって、キレートの重要な例には、２つのピリジン基を介して結合する2,2'-ビピリジンだけでなく、１つのNと１つのO原子を介して結合する8-キノリン酸も含まれる。二座有機配位子のさらなる例としては、BINAPなどのジホスフィンが挙げられる。重要な三座配位子は、テルピリジンを含む。高いデンティシティーも一般的であり、六座配位子の例はエチレンジアミン四酢酸（EDTA）である。有機配位子は、その内部で金属イオンが配位子の複数の原子に結合している大環状の形態もとり得る。このような配位子は大環状化合物と呼ばれ、重要な例は、ポルフィリン、フタロシアニン、シクラムなどのテトラアミン、及び、例えば15-クラウン-5、18-クラウン-6などを含むクラウンエーテルなどの環状ポリエーテルである。配位子は、その内側で金属イオンが配位子の複数の原子に結合している籠型の形態をとり得る。このような配位子は、クリプタンドと呼ばれることがあり、当該技術分野においてよく知られている。

これらの反応は、酸-塩基反応の観点で考えることができる。特に、有機配位子がカルボン酸の形で添加された場合、それは金属塩の塩基性アニオンにプロトンを供与するブレンステッド酸（例えば、金属水酸化物の水酸化物イオン、又は金属酸化物の酸化ジアニオン）とみなすことができ、カルボン酸の金属塩を与える。水は、その特定の場合ににおいて、副生成物として形成される。スルホン酸、イミダゾール、及びホスホン酸の形で添加される配位子は、カルボン酸と同様に、ブレンステッド酸として働くと考えることができる。

あるいは、配位子がアミン又はピリジン官能基を介して金属イオンに結合することが意図される場合、これは簡単に失われるプロトンを含まないであろうが、配位子は金属塩反応物のルイス酸性金属イオンに電子対を供与するルイス塩基とみなすことができ、ルイス酸-ルイス塩基付加物又は複合体である生成物を与える。

そのような条件では、これらの反応は、一般的に熱力学的に有利であるが、それらは通常遅すぎて２つの固体反応物の間で発生せず、実用的に有用でないことが理解される。したがって、このような反応は通常、大過剰の溶媒を必要とする溶液中で行われるか、又は、ここで明らかなように、固体反応物の十分なせん断と混合とを引き起こすために、固体反応物を粉砕することにより行われる。

（iii）有機金属構造体のための第二反応物質
有機金属構造体の場合には、第二反応物質は、少なくとも１つの、少なくとも二座の有機架橋配位子を含む。

本発明の範囲内で使用される用語「少なくとも二座の有機化合物」は、少なくとも２つの、好ましくは２つの配位結合を所定の金属イオンに形成することが可能な、及び/又は１つの配位結合を、２つ以上の、好ましくは２つの金属原子にそれぞれ形成することが可能な、少なくとも１つの官能基を含む有機化合物を意味する。

言及すべき官能基であって、これを介して前記配位結合が形成されるものの例としては、特に-CO₂H,-SO₃H, -Si(OH)₃,-PO₃H, -CN, -NH₂, -NHR又は-NR₂の官能基が含まれる。２つ以上のそのような基は、有機基R’に結合していてもよく、R’は、例えば、好適にはメチレン、エチレン、n-プロピレン、i-プロピレン、n-ブチレン、i-ブチレン、t-ブチレン若しくはn-ペンチレン基などの、1、2、3、4又は5個の炭素原子を有するアルキレン基であり、又は、例えば、互いに縮合及び独立していてもいなくてもよい、少なくとも１つの置換基によりそれぞれ適切な方法で置換され得る、並びに／若しくは、互いに独立して、少なくとも１つのN、O及び/若しくはSなどのヘテロ原子をそれぞれ含み得る２つのC₆環などの、１つ若しくは２つの芳香族核を含むアリール基である。少なくとも２つの官能基を、原則的に任意の好適な有機化合物に結合させることができるが、これは、これらの官能基を有する有機化合物が、配位結合を形成すること、及び構造体物質を生成することができると保証がある場合である。

少なくとも2つの官能基を含む有機化合物は、好適には、飽和若しくは不飽和の脂肪族化合物若しくは芳香族化合物、又は脂肪族及び芳香族の両方である化合物から誘導される。

脂肪族化合物又は脂肪族及び芳香族の両方の化合物の脂肪族部分は、直鎖状及び/又は分枝状及び/又は環状であることができ、一化合物に複数の環も可能である。さらに好適には、脂肪族化合物又は脂肪族及び芳香族の両方の化合物の脂肪族部分は、1〜15個、より好ましくは1〜14個、より好ましくは1〜13個、より好ましくは1〜12個、より好ましくは1〜11個、特に好ましくは1〜10個のC原子、例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10個のC原子を含む。特にこの状況で好適なものは、とりわけ、メタン、アダマンタン、アセチレン、エチレン、ブタジエン又はベンゼンである。

芳香族化合物又は芳香族及び脂肪族の両方の化合物の芳香族部分は、1個の核あるいは2、3、4若しくは5個の核などのより多くの核を持つことができ、分離している核、及び/又は縮合形態で存在している少なくとも２個の核の選択肢がある。特に好適には、芳香族化合物又は脂肪族及び芳香族の両方の化合物の芳香族部分は、1、2又は3個の核を有し、1個又は2個の核が特に好適である。上記の化合物のそれぞれの核は、互いに独立して、少なくとも1つのN、O、S、B、P、Si、Alなどのヘテロ原子を、好適にはN、O及び/又はSをさらに含んでいてもよい。より好適には、芳香族化合物又は芳香族及び脂肪族の両方の化合物の芳香族部分は、1個又は2個のC₆核を含み、2個の核は分離しているか又は縮合した形態で存在しているかのいずれかである。特に言及される芳香族化合物は、イミダゾレート、ベンゼン、ナフタレン及び/又はビフェニル及び/又はビピリジル及び/又はピリジンである。

本発明の範囲内で言及されるイミダゾール系配位子の例はイミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール及びベンズイミダゾールである。

本発明の範囲内で言及される実施例：
ジカルボン酸の（a）は、
1,4-ブタンジスルホン酸、酒石酸、グルタル酸、シュウ酸、4-オキソ-ピラン-2、6-ジカルボン酸、1,6-ヘキサンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、1,8-ヘプタデカンジカルボン酸、1,9-ヘプタデカンジカルボン酸、ヘプタデカンジカルボン酸、アセチレンジカルボン酸、1,2-ベンゼンジカルボン酸、2,3-ピリジンジカルボン酸、2,3-ピリジンジカルボン酸、1,3-ブタジエン-1,4-ジカルボン酸、1,4-ベンゼンジカルボン酸、1,3-ベンゼンジカルボン酸、イミダゾール-2,4-ジカルボン酸、2-メチルキノリン-3,4-ジカルボン酸、キノリン-2,4-ジカルボン酸、キノキサリン-2,3-ジカルボン酸、6-クロロキノキサリン-2,3-ジカルボン酸、4,4l-ジアミンフェニルメタン-3,3'-ジカルボン酸、キノリン-3,4-ジカルボン酸、7-クロロ-4-ヒドロキシキノリン-2,8-ジカルボン酸、ジイミドカルボン酸、ピリジン-2,6-ジカルボン酸、2-メチルイミダゾール-4,5-ジカルボン酸、チオフェン-3,4-ジカルボン酸、2-イソプロピル-4,5-ジカルボン酸、テトラヒドロピラン-4,4-ジカルボン酸、ペリレン-3,9-ジカルボン酸、ペリレンジカルボン酸、プルリオールE 200-ジカルボン酸、3,6-ジオキサオクタンジカルボン酸、3,5-シクロヘキサジエン-1,2-ジカルボン酸、オクタンカルボン酸、ペンタン-3,3-カルボン酸、4,4'-ジアミノ-1,1'-ジフェニル-3,3'-ジカルボン酸、4,4'-ジアミノジフェニル-3,3'-ジカルボン酸、ベンジジン-3,3'-ジカルボン酸、1,4-ビス（フェニルアミノ）-ベンゼン-2,5-ジカルボン酸、1-1'ジナフチル-8,8'-ジカルボン酸、7-クロロ-8-メチルキノリン-2,3-ジカルボン酸、 1-アニリノアントラキノン-2,4'-ジカルボン酸、ポリテトラヒドロフラン-250-ジカルボン酸、1,4-ビス（カルボキシメチル）-ピペラジン-2,3-ジカルボン酸、7-クロロキノリン-3,8-ジカルボン酸、1-（4-カルボキシ）-フェニル-3-（4-クロロ）-フェニル-ピラゾリン-4,5-ジカルボン酸、1,4,5,6,7,7-ヘキサクロロ-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、1,3-ジベンジル-2-オキソイミダゾリジン-4,5-ジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、ナフタレン-1,8-ジカルボン酸、2-ベンゾイルベンゾール-1,3-ジカルボン酸、1,3-ジベンジル-2-オキソイミダゾリジン-4,5-シス-ジカルボン酸、2,2'-ビキノリン-4,4'-ジ-カルボン酸、ピリジン-3,4-ジカルボン酸、3,6,9-トリオキサウンデカンジカルボン酸、0-ヒドロキシ-ベンゾフェノン-ジカルボン酸、プルリオールE 300-ジカルボン酸、プルリオールE 400-ジカルボン酸、プルリオールE 600-ジカルボン酸、ピラゾール-3,4-ジカルボン酸、2,3-ピラジンジカルボン酸、5,6-ジメチル-2,3-ピラジンジカルボン酸、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル-ジイミドジカルボン酸、44,4’-ジアミノジフェニルメタンジイミドジカルボン酸、4,4'-ジアミノ-ジフェニルスルホンジイミドジカルボン酸、 2,6-ナフタレンジカルボン酸、1,3-アダマンタンジカルボン酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸、8-メトキシ-2,3-ナフタレンジカルボン酸、8-ニトロ-2-,3-ナフトエ酸、 8-スルホ-2,3ナフタリンジカルボン酸、アントラセン-2,3-ジカルボン酸、2’,3'-ジフェニル-p-テルフェニル4,4'-ジカルボン酸、ジフェニル-4,4'-ジカルボン酸、イミダゾール-4,5-ジカルボン酸, 4 (1H)-オキソ-チオクロメン-2, 8-ジカルボン酸、5-tert-ブチル-1,3-ベンゼンジカルボン酸、7,8-キノリンジカルボン酸、4,5-イミダゾールジカルボン酸、4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸、ヘキサトリアコンタンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、1,7-ヘプタンジカルボン酸、5-ヒドロキシ-1,3-ベンゼンジカルボン酸、ピラジン-2,3-ジカルボン酸、フラン-2,5-ジカルボン酸、1-ノネン-6,9-ジカルボン酸、エイコセンジカルボン酸、4,4'-ジヒドロキシジフェニルメタン-3,3'-ジカルボン酸、1-アミノ-4-メチル-9,10-ジオキソ-9,10-ジヒドロアントラセン-2,3-ジカルボン酸、2,5-ピリジンジカルボン酸、シクロヘキセン-2,3-ジカルボン酸、2,9-ジクロルフルオルビン-4、11-ジカルボン酸、7-クロロ-3-メチルキノリン-6,8-ジカルボン酸、2,4-ジクロロベンゾフェノン-2’5’-ジカルボン酸、1,3-ベンゼンジカルボン酸、2,6-ピリジンジカルボン酸、1-メチルピロール-3,4-ジカルボン酸、1-ベンジル-1H-ピロール-3-,4-ジカルボン酸、アントラキノン-1,5-ジカルボン酸、3,5-ピラゾールジカルボン酸、2-ニトロベンゼン-1,4-ジカルボン酸、ヘプタン-1,7-ジカルボン酸、シクロブタン-1,1-ジカルボン酸、1,14-テトラデカン、5,6-デヒドロノルボルナン-2,3-ジカルボン酸又は5-エチル-2,3-ピリジンジカルボン酸である。
また、トリカルボン酸の（b）は、
2-ヒドロキシ-1,2,3-プロパントリカルボン酸、7-クロロ-2,3,8-キノリントリトリカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、2-ホスホノ-1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,3,5-ベンゼントリカルボン酸、1-ヒドロキシ-1,2,3-プロパン、4,5-ジヒドロ-4,5-ジオキソ-1H-ピロロ[2,3-F]キノリン-2,7,9-トリカルボン酸、5-アセチル-3-アミノ-6-メチルベンゼン-1,2,4-トリカルボン酸、3-アミノ-5-ベンゾイル-6-メチルベンゼン-1,2,4-トリカルボン酸、1,2,3-プロパントリカルボン酸又はアウリントリカルボン酸である。
さらに、テトラトリカルボン酸の（C）は、
1,1-ジオキシド-ペリロ[1,12-BCD]チオフェン-3,4,9,10-テトラカルボン酸、ペリレン3,4,9,10-テトラカルボン酸又はペリレン-1,12-スルホン-3,4,9,10-テトラカルボン酸などのペリレンテトラカルボン酸、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸又はメソ-1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸などのブタンテトラカルボン酸、デカン-2,4,6,8-テトラカルボン酸、1,4,7,10,13,16-ヘキサオキサシクロオクタデカン-2,3,11,12-テトラカルボン酸、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸、1,2,11,12-ドデカンテトラカルボン酸、1,2,5,6-ヘキサンテトラカルボン酸、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,9,10-デカンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、3,3',4,4'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、テトラヒドロフィルランテトラカルボン酸又はシクロペンタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸などのシクロペンタンテトラカルボン酸である。
本発明の範囲内の最も特に好ましいものは、少なくとも一置換のモノ-、ジ-、トリ-、テトラ-又は多核芳香族の、ジ-、トリ-又はテトラカルボン酸であり、それぞれの核は少なくとも１つのヘテロ原子を含んでもよく、２つ以上の核は、同一又は異なるヘテロ原子を含んでいてもよいカルボン酸を、適当な場合に使用することである。好適なものは、例えば、単核ジカルボン酸、単核トリカルボン酸、単核テトラカルボン酸、二核ジカルボン酸、二核トリカルボン酸、二核テトラカルボン酸、三核ジカルボン酸、三核トリカルボン酸、三核テトラカルボン酸、四核ジカルボン酸、四核トリカルボン酸及び／又は四核テトラカルボン酸である。適切なヘテロ原子の例は、N、O、S、B、P、Si、Alであり、この状況における好ましいヘテロ原子はN、S及び/又はOである。この点において言及すべき適切な置換基は、とりわけ、-OH、ニトロ基、アミノ基、又はアルキル基若しくはアルコキシ基である。

したがって、本発明はまた、使用される少なくとも二座の有機化合物が芳香族ジ-、トリ-及び/又はテトラカルボン酸である、上述したような方法に関する。

本発明の方法において使用される、特に好ましい少なくとも二座の有機化合物は、アセチレンジカルボン酸（ADC）、ベンゼンジカルボン酸、例えばナフタレンジカルボン酸4,4'-ビフェニルジカルボン酸（BPDC）などのビフェニルジカルボン酸、例えば2,2'-ビピリジン-5,5'-ジカルボン酸などの2,2'-ビピリジンジカルボン酸などのビピリジンジカルボン酸、例えば1,2,3-ベンゼントリカルボン酸若しくは1,3,5-ベンゼントリカルボン酸（BTC）などのベンゼントリカルボン酸、アダマンタンテトラカルボン酸（ATC）、アダマンタン二安息香酸（ADB）、ベンゼントリベンゾアート（BTB）、メタンテトラベンゾアート（MTB）、アダマンタンテトラベンゾアート、又は、例えば2,5ジヒドロキシテレフタル酸（DHBDC）などのジヒドロキシテレフタル酸である。

本発明の範囲内の最も特に好ましいものは、とりわけ、テレフタル酸、2,5-ジヒドロキシテレフタル酸、1,2,3-ベンゼントリカルボン酸、1,3,5-ベンゼントリカルボン酸又は2,2'-ビピリジン-5,5'-ジカルボン酸の使用である。

本発明により製造することができる有機金属化合物のさらなる例は、添付の表１に記載されている。

好適には、このプロセスは継続的プロセスである。

第一及び第二反応物質は、押出機に入れられる前に混合され得る。

押出プロセスは、乾式押出プロセスであってもよい。

溶媒として作用してもしなくてもよい液体、場合により1つ以上の液体は、一般的に必須ではないが、必要に応じて添加され得る。このような液体は、有機溶媒及び水を含むどんな物質であってもよく、その場で、すなわち本発明のプロセス中で液体である、又は液体を形成する、そうでなければ液体となる。このような液体は、溶媒だけではなく潤滑剤として作用することもあるが、それでもある程度の溶媒和の能力を有する。従って、追加液体が意図せず溶媒でもある場合があるため、本発明の方法は、完全に又は実質的に溶媒がない。したがって、低い又は非常に低い体積（反応物質に対し、例えば＜500重量%、＜400重量%、＜200重量%、100%、75%又はさらには＜50%、又はさらには＜20%又は＜10%、又はさらには＜5%）の液体はまだ加えられることができるが、破砕作用により進められるプロセスを補助する添加剤としてである。実施形態では、＜500重量%が使用される。

本発明の方法の、１つ以上の副産物は、例えば水又は酢酸などの有機酸などの、溶媒又は複数溶媒であってもよいことにも留意されたい。このような副生成物は、本発明の方法の一部であることを意図するものではない。

前記第一及び第二物質の混合物を、追加熱にさらすことが望ましい場合もある。「追加熱」が意味するものは、混合物が、周囲温度以外で、及び押出プロセス中に摩擦により生じる熱以外で、それに加えられる熱を有することである。

特定の実施形態では、プロセス継続時間の少なくとも一部の期間、反応物質及び/又は生成物の一部融解を誘発し得る温度でプロセスを実行することが好ましい。この部分的又は完全な融解に起因する流動性の増加は、いくつかの例では、強化された反応性をもたらす可能性があり、例えば、反応を発生させる、又はより短い時間で発生することを可能にするという形で現れる。このような場合、到達温度が所与の個々の反応物質の温度を下回っていても融解は依然として発生し得るが、これは、いくつかの物質の混合物は、多くの場合、該混合物のいずれの成分の純粋な形態よりも低い温度で融解するためである。

一般的に、温度は、最低融点を有する反応物質の融点よりもわずかに低いことが好ましいが、該融点よりもわずかに高い可能性もある。好ましい実施形態では、温度は該融点の20℃以内、好適には該融点の10℃以内であってよい。このような温度が使用される場合、有機金属化合物の形成の点でメリットがあることが判明している。

所望の特性及び収率の有機金属化合物を得るために、押出プロセス中に必要なせん断力及び圧力及び滞留時間の条件に応じて、スクリュー又は複数のスクリューの構成を変更することができる。一般的な二軸スクリュー又は他の複数のスクリューの配置は、構成の変更により適しており、より低い程度ではあるが単軸押出機においても可能である。とりわけ、押出装置又はプロセスの以下の態様を変更することが可能である：バレルの長さ、長さの比：バレルの直径（L/D比）、スクリューエレメントの構成（例えば、分散又は分配混合エレメント、前方又は後方供給エレメント、スクリュー谷部の深さ（すなわち、ねじ深さ）、スクリュー回転速度、供給方法（飢餓供給対充満供給）、押出機のパスの数。これらの態様は、押出プロセス及び得られた有機金属化合物生成物に対する高度な制御を可能にする。

押出中、L/D比が15/1以上（すなわち、長さがスクリュー直径の15倍以上である）であることが好ましいと判明している。好適には、L/D比は20/1以上であり、いくつかの実施形態では、30/1以上の比が好ましいことがある。40/1のL/D比は、有機金属化合物の形成に十分適していることが見出されている。これらの比率は、特に二軸スクリューシステムに適用されるが、他の押出システムにも適用できる。

押出中、混合物を、少なくとも１周期の分配又は分散混合にさらすことが好ましい。混合物を、少なくとも１周期の分散混合にさらすことが一般的に好ましく、それは、分散混合がせん断力、圧力及び熱産生の点でより活動的であり、したがって、多くの場合、共結晶の形成を活発にするのに有用であるように思われるためである。混合物を、少なくとも１周期の分配及び分散混合のそれぞれにさらすことが一般的には最も好ましい。

押出機、特に二軸スクリュー又は他の複数のスクリュー押出機のスクリューは、押出中に物質が受ける条件を決定する、多くの異なるエレメントを含むことができる。これらのエレメントは、厳密な意味での「スクリュー」に限らず、すなわち、それらは連続的ならせんねじ山を含まなくてもよいが、とはいえスクリューという用語は、その構成にかかわらず、概して部品に関連して使用されることに留意すべきである。一般的に、スクリューの長さのかなりの部分はらせんねじ山を構成し、典型的には、その長さの半分以上はらせんねじ山を構成する。

スクリューを構成するエレメントは、典型的には、シャフトに取り付けられており、完全なスクリューを形成する。シャフトは、典型的には、シャフトに対してエレメントが回転するのを防止する横断面を有し、例えば多角形、そして多くの場合、六角形である。各エレメントは、一般的に、スクリューの全長に対して非常に短い。押出機のスクリュー直径の比率の点で、エレメントの長さについて話すのに最も便利である。

らせんスクリューエレメントは、押出機を介して物質を搬送するために使用され、それらは、比較的低いレベルの混合並びに圧力及びせん断力の印加を与える。このようならせんエレメントにより印加される圧力及びせん断力のレベルは、例えば、多軸スクリュー押出機のそのようならせんエレメントの噛合の度合いを変化させることにより、並びにそのようなエレメントの深さ及び/又はピッチを変化させることにより変化させることができる。異なるらせんねじの種類、例えば、前方搬送エレメント、放電エレメント又は後方スクリューエレメントなどが存在してもよい。

より強力な混合並びにせん断力及び圧力の印加が必要な場合、混合エレメント、特に混合パドルを使用することによりこれを達成することができる。混合パドルは、典型的には、ローブエレメント、例えばらせんねじ山を含まない楕円形又は類似の形状のエレメントを含む。パドルは湾曲した平らな混合表面を提供する。二軸スクリュー押出機において、1つ又は複数の対応するローブエレメントの対が、それぞれのスクリューに設けられてもよい。
１つのスクリューのローブエレメントが、もう一方のスクリューのローブエレメントに対して回転オフセットとなるように、通常バイローブ（すなわち、一般的に楕円形）パドルに対して90°となるように、エレメントが回転するときにローブエレメントの混合面が狭いギャップにより分離されるように配置されており、対応するパドル対の形状のために、回転中、実質的に一定のままであってもよく、又は回転中、ある程度変化してもよい。異なるオフセットの程度が、トリローブ、又は必要に応じて、他の形状の混合エレメントに使用され得る。そのような混合パドルの効果は、混合物がパドル対の間で擦られ、それにより高いせん断力及び圧力で比較的激しく混合されることである。また、混合表面の平坦な性質は、前方搬送が強力には推進されないことを意味し、そのため、混合物はこのようなエレメントに滞留する傾向があり、以下に説明するように、混合エレメントの特定の構成はある程度の前方搬送を提供できるものの、上流の搬送エレメントにより押し出された上流の混合物によりもたらされる圧力により、混合物の前方搬送が主に駆動される。

混合及びせん断力及び圧力の印加の程度は、混合エレメントの数及び構成により決定することができる。分配混合は、押出の分野でよく知られている用語であり、「分配混合は、良好な空間分布を得るために、マトリックス全体に微量成分を拡散するプロセスである」と定義することができる。分配混合は、一連の混合エレメント対（例えばローブ）を提供することにより達成することができ、そこには、混合エレメントの各対は、前の対に対して回転オフセットである、すなわちねじれ角度である。一般的に、後続の混合エレメントは、前方搬送を提供するらせん部分の方向と同じ方向にオフセットされている。通常、各混合エレメント（例えばローブエレメント）の長さは、最大でスクリュー直径の0.25 xまで、好適には少なくともスクリュー直径の0.125 xとなり、例えば、直径16 mmのスクリューに対し、各要素は4 mmの長さを持ち得る。分配混合は、主に物質の混合物の流路を再配置することにより混合されると考えることができ、本質的に、各混合エレメントの長さが比較的短いことは、混合物は混合エレメント間で撹拌され、高度に制約されたスミアリングのレベルは比較的低いことを意味する。回転オフセット量は、このような一連の分配混合が提供する搬送量と、ある程度の混合の激しさとを決定する。ある対が、供給スクリューのらせんと同じ方向に、約10°〜45°（通常は30°）で前の対からオフセットされている場合、かなりの程度の前方搬送が提供され、約46°〜65°（典型的には60°）のオフセットは、やや少ない搬送を提供し、そして約75°〜90°のオフセットは大幅に少ない搬送を提供し、90°のオフセットは、本質的に混合物の搬送を提供しない。

分散混合は、混合の激しい形態であり、高いレベルのせん断力及び圧力を混合物に与える。分散混合は、押し出しの分野でよく知られている用語であり、「分散混合は、固体粒子のクラスター又は液体の液滴などの凝集性微量成分の大きさの減少を伴う」と定義することができる。混合エレメントの混合表面の間で、混合物が圧縮及び擦られる細長い混合領域に、強制的に混合物を通過させると、分散混合が達成される。分散混合は、回転オフセットなしで混合表面の細長い領域を提供するバイローブエレメントなどの、1つ以上の混合エレメントにより提供されることができ、すなわち、混合表面の細長い領域は、実質的に回転オフセットなしで、比較的長い混合エレメント対（ツインスクリューシステムの各スクリューに1つずつ）により提供されてもよく、又は後続のエレメント間の回転オフセットを実質的に持たない複数の連続的な短い混合エレメントが存在してもよい。例えば、長さがスクリュー直径の0.5 x以上であって、ローブ混合エレメントを含み回転オフセットのない領域は、分散混合を提供する。好都合に分散混合ゾーンは、互いにオフセットではない２つ以上のローブエレメントを含むことができ、すなわち、それらは、実質的に一連の混合表面を提供する。本質的には、分散混合の重要な態様は、混合物の少なくとも一部は混合エレメントを通過するように制約されており、その間に混合物が押し付けられて高い圧力及びせん断力が加えられるということであり、上述のように、これは混合エレメントを用いて達成することができる。

しかし、上記分配及び分散混合のシステムは、本発明での使用に好適なシステムの例示であることに留意すべきである。分配又は分散混合を達成する他の方法は、当業者により想定され得る。分散及び分配混合の議論は、非特許文献１５で提示されている。

本発明の方法において使用される押出装置は、分散混合領域（すなわち、混合エレメントを含む領域）を、スクリューの全長の少なくとも1/40、好ましくはスクリューの全長の少なくとも1/30、より好ましくは少なくとも1/20で含むことが好ましい。好ましくは、少なくとも1つの分散混合の領域があり、該領域の長さが少なくとも0.5の直径である。より好ましくは、少なくとも1つの分散混合の領域があり、分散混合の全領域の合計の長さは、少なくとも1.5の直径以上、好ましくは2の直径以上である。

本発明の実施形態において、混合及び分散混合領域の両方、すなわち混合エレメントを含む領域を有することが好ましい。好ましい実施形態では、その構成は少なくとも1つの分配混合の領域を含み、少なくとも1つの分散混合の領域が続く。本発明の好ましい実施形態では、少なくとも２つの分配混合の領域及び少なくとも２つの分散混合の領域が設けられている。分配混合の領域のそれぞれは、長さが少なくとも1の直径であることが好ましく、より好ましくは長さが少なくとも1.5の直径であり、それらは2以上の直径であってもよい。分散混合の領域のそれぞれは、長さが少なくとも0.5の直径であることが好ましく、それらは長さが1以上の直径であってもよく、及びそれらは長さが1.5以上の直径であってもよい。一般的には、長さが計5以上の直径の混合領域があることが好ましく、より好ましくは、10以上の直径の混合領域がある。

一般的に、押出システムのスクリュー全体の長さの半分以下で、混合エレメントを含むことが好ましく、より典型的には、スクリュー全体の長さの2/5以下、又は1/4以下で、混合エレメントを含む。もちろん、実際の割合は、スクリュー全体の長さに応じて変えることができ、全体の長さ半分以上が混合エレメントを含む状況を想定することができる。

（実験方法）
（一般的態様）

一般的態様：Haake Rheomex OS PTW16共回転二軸スクリュー押出機及びThermoFisher Process 11共回転二軸スクリュー押出機の、2つの異なるモデルの押出機を用いた。

図１は、両押出機の基本的なレイアウトを示す概略図である。バレルの下部は、単一の部品から構成され、一方上部は、6つのセクションに組み立てられている。いくつかのセクションは、供給ネックを挿入することができるように、取り外すことができるプラグを含む。プラグは丸で囲まれており、プラグのバレルへの固定と取り外しとを可能にする2つのアレン・キースクリューを示している。空のバレルの断面形状を可視化できるようにするために、スクリューはこの図には示されていない。

Haake Rheomex
Haake Rheomex押出機に、計量供給システムを使用した。これは単軸スクリュー上に物質を投下する簡単な漏斗ホッパーであって、それは物質が押出機バレル内に落下することを可能にする開口部に物質を搬送する漏斗ホッパーから構成される。この装置は、16 mmのスクリュー直径と、25:1のスクリューの長さ対直径（L/D）の割合とを有する。これは、押出プロセスの微調整を可能にする5つの温度制御バレルゾーンと、セグメント化されたスクリュー構成とを特徴とする。全実験を通して使用された本機器のスクリュー構成は、FS (x7), F30 (x5), F60 (x3), A90 (x4), FS (x3), FS (1/2), F30 (x3), F60 (x1), FS (x3), F30 (x3), F60 (x3), F30 (x6), FS (x3), EXTである。各スクリューエレメントの仕様は、この機器のユーザーマニュアルに含まれている。Haake Rheomex押出機用のスクリュー構成は、図２で見ることができる。

ThermoFisher Process 11押出機
ThermoFisher Process 11押出機では、重力測定マイクロ二軸スクリュー供給装置を使用した。このホッパーは封入シリンダーであり、互いに120°の間隔で配置された軸上に３つの回転アームを有していた。これは、粒子が一緒に付着するのを防止する粉末の、供給前の継続的な攪拌を可能にした。全実験を通して使用された本機器のスクリュー構成は、FS (x9), F30 (x5), F60 (x3), A90 (x4), FS (x7), F60 (x6), FS (x8), F60 (x4), A90 (x8), FS (x7), EXTである。各スクリューエレメントの仕様は、この機器のユーザーマニュアルに含まれている。ThermoFisher Process 11押出機用のスクリュー構成は、図３で見ることができる。

洗浄した押出機を、選択された処理温度に予備加熱した。典型的に、冷却供給ゾーンからバレルの途中で最大温度に増加し、ダイスの端部に向かって減少する、さまざまなバレル温度プロフィールを使用した。これら実験の目的のために、押出機をダイスなしで運転した。押出機のスクリュー回転数を設定した。ここで使用される押出機で最大毎分1000回転（rpm）の、広範囲の速度を達成することができる。典型的なスクリュー回転速度を40〜70rpmで設定した。金属塩及び有機配位子反応物質の予備混合ブレンドを、その後押出機の供給ホッパーに導入した。マニュアル投与は、小さなバッチサイズ（通常10〜200gの間）にとって便利であることがわかる。より大きなバッチサイズでは、重量測定又は容積測定供給システムをより便利に使用することができる。構成及び設定された運転条件次第の粉末、粘着性塊又は溶融形態で、押出生成物をその後スクリューの出口で回収した。回収した物質を、その後有機金属化合物の形成のために分析した。

実験の過程で、以下のパラメータが調整され得る。
・設定温度
・スクリュー回転数
・スループット
・スクリューデザイン（すなわち分配及び分散混合の程度）
・押出機のパスの数
・前駆体の比率
・追加溶媒の種類
・追加溶媒の量

反応物質を観測するためのバレル上部の取り外しによるプロセスの検査では、液相形成の証拠は見られなかった。

Zn MOF（ZIF-8）
[ZnCO₃]₂[Zn(OH)₂]₃ 40 gとC₄H₆N₂ (HMIM) 60 g（モル比10:1）とをカップ内で混合することにより、塩基性炭酸亜鉛及び2-メチルイミダゾールの物理的混合物を調製した。Haake Rheomex押出機を、主に前方供給エレメントと小さな分配混合ゾーンとからなる上記詳述のスクリュー構成で使用した。押出機のバレルを室温にした。物理的混合物を5 g／分の速度でゆっくりと押出機に供給し、スクリューを55 rpmで回転させた。細かく凝集した生成物を押出機の出口で回収し、その後さらに4回押出機を通して再循環させた。押出機を通した4回目のパスでは、MeOH 8mLも押出機に供給した。

得られた粉末（物質１）を回収した。物質１の試料1gを粉末X線回折測定（PXRD）特性評価にかけた。物質１のX線回折パターンは、以前から知られている有機金属構造体ZIF-8について計算したものと十分に類似しており、前駆体間の反応が生じて有機金属構造体ZIF-8が生成されることを示唆する。比較PXRDデータを、ケンブリッジ結晶構造データベースの単結晶X線回折データからシミュレーションした。

物質１の資料2.5 gを洗浄し、MeOH 100mL中に20分間浸漬させることにより活性化し、その後、150℃のオーブンに2時間入れた。次いで、試料をBET表面積分析にかけ、1417 m²/gの非常に高い表面積を得た。

図４は、物質１で得られたPXRDパターン（シミュレーション及び実験に基づく）を、既知の有機金属構造体ZIF-8の理論に基づくPXRDパターンと一緒に示している。

上記の方法に基づいて、関連する物質は、ZIF-67（水酸化コバルトの2-メチルイミダゾールとの反応により）などの他の金属を基に、又はZIF-7（塩基性炭酸亜鉛とベンゾイミダゾールとの反応により）、Cu(イソニコチン酸)₂、（イソニコチン酸とCu(OAc).H₂Oとの反応により）、Mg(イソニコチン酸)₂（Mg(OH)₂とイソニコチン酸との反応により）、Li(イソニコチン酸)（LiOHとイソニコチン酸との反応により）、及びMn(イソニコチン酸)₂（Mn(OAc)₂とイソニコチン酸との反応により）などの他の有機分子を基に調製することができる。

Cu MOF (CuBTC)
Cu(OAc)₂・H₂O58.8 gとH₃BTC 41.4（モル比3:2）とをカップ内で混合することにより、酢酸銅一水和物及び1,3,5-ベンゼントリカルボン酸の物理的混合物を調製した。Haake Rheomex押出機を、主に前方供給エレメントと小さな分配混合ゾーンとからなる上記詳述のスクリュー構成で使用した。押出機のバレルを室温にした。物理的混合物を5 g／分の速度でゆっくりと押出機に供給し、スクリューを55 rpmで回転させた。細かく凝集した生成物を押出機の出口で回収し、その後さらに2回押出機を通して再循環させた。押出機を通した2回目のパスでは、MeOH 20 mLも押出機に供給した。

得られた粉末（物質２）を回収した。物質２の試料1gを粉末X線回折測定（PXRD）特性評価にかけた。物質２のX線回折パターンは、以前から知られている有機金属構造体CuBTC (HKUST-1)について計算したものと十分に類似しており、前駆体間の反応が生じて有機金属構造体CuBTC (HKUST-1)が生成されることを示唆する。比較PXRDデータを、ケンブリッジ結晶構造データベースの単結晶X線回折データからシミュレーションした。

物質２の資料2.5 gを洗浄し、EtOH 100mL中に20分間浸漬させることにより活性化し、その後、150℃のオーブンに2時間入れた。次いで、試料をBET表面積分析にかけ、706 m²/gの表面積を得た。

図５は、物質２で得られたPXRDパターン（シミュレーション及び実験に基づく）を、既知の有機金属構造体CuBTC (HKUST-1)の理論に基づくPXRDパターンと一緒に示している。

上記の例に基づいて、関連する物質は、Fe(BTC)（Fe(OAc)₃のH₃BTCとの反応により）又はLa(BTC)（La₂(CO₃)₃とH₃BTCとの反応により）などの代替金属を基に、及びMOF-74(Zn)（塩基性炭酸亜鉛と2,5-ジヒドロキシテレフタル酸との反応により）、MOF-74(Mg)（Mg(OH)₂と2,5-ジヒドロキシテレフタル酸との反応により）、MOF-74(Co)（Co(OH)₂と2,5-ジヒドロキシテレフタル酸との反応により）、MOF-74(Fe)から鉄（Fe(OH)₂と2,5-ジヒドロキシテレフタル酸との反応により）、MIL-53（Al(OH)(OAc)₂とテレフタル酸との反応により）などの代替有機リンカーを基に調製することができる。

8-ヒドロキシキノリンのZn錯体
Zn-キノリン酸錯体を、以下に詳述するように合成した。錯体を、酢酸亜鉛二水和物から及び塩基性炭酸亜鉛から合成した。以下の実験項に示されているように、HAAKE Rheomex PTW16 OS押出機及びThermoFisher Process 11押出機を使用した。

Zn-キノリン酸錯体の構造は押出により得られ、実施例３で言及される。

（実施例３(i)）酢酸亜鉛二水和物からの合成

・方法A（Haake Rheomex 16）：
両反応物質を振動ボールミルで予め粉砕し、工業規格ふるい（355 μmメッシュ）にかけた。酢酸亜鉛二水和物（43 g、1.95モル）を8-ヒドロキシキノリン（57 g、0.393モル）と5分間手動で混合した。混合物をホッパーに入れ、計量ベース供給スクリューで約3 g/分の速度で押出機バレルに供給した。物質を約3 g/分の速度で手動で供給した。バレルへの加熱なしで、55rpmで物質を押出し、黄色/ライムグリーン物質を回収した。PXRDによる分析は、該生成物が生成物（1）と（2）との混合物からなることを示した。
・方法B（ThermoFisher Process 11）：
8-ヒドロキシキノリンを、粒子の直径が亜鉛塩のものと一致するように（1〜3 mmの間）、大きな乳棒と乳鉢で予め手動で粉砕した。酢酸亜鉛二水和物（43 g、1.95モル）を8-ヒドロキシキノリン（57 g、0.393モル）と5分間手動で混合した。混合物をホッパーに入れ、正確に1.33 g/分の速度で押出機バレルに供給した。ホッパーは、その中に機械式ミキサーを、及び二軸スクリュー重量測定供給装置を有する。50℃に設定したバレル温度で、物質を200rpmで押出した。均一な緑色の物質を回収した。PXRDによる分析は、該生成物が生成物（1）と（2）との混合物からなることを示した。
・方法C（ThermoFisher Process 11）
両反応物質を振動ボールミルで予め粉砕し、工業規格ふるい（355 μmメッシュ）にかけた。酢酸亜鉛二水和物（43 g、1.95モル）を8-ヒドロキシキノリン（57 g、0.393モル）と5分間手動で混合した。混合物をホッパーに入れ、正確に1.33 g/分の速度で押出機バレルに供給した。ホッパーは、混合物の凝集を防止し、それを自由流動性粉末として保つ機械式ミキサーを含んでいた。粉末供給のために設計された二軸スクリュー重量測定供給装置を使用した。50℃に設定したバレル温度で、物質を200rpmで押出した。均一な緑色の物質を回収した。PXRDによる分析は、該生成物が生成物（1）と（2）との混合物からなることを示した。

（実施例３(ii)）塩基性炭酸亜鉛からの合成

・方法A（Haake Rheomex 16）：
8-ヒドロキシキノリンを振動ボールミルで予め粉砕し、両反応物をふるい（355 μmメッシュ）にかけた。塩基性炭酸亜鉛（20.55 g、0.0374モル）を8-ヒドロキシキノリン（54.44 g、0.375モル）に加え、5分間手動で混合した。混合物をホッパーに入れ、計量ベース供給スクリューで正確に3 g/分の速度で押出機バレルに供給した。50℃に設定したバレル温度で、物質を200rpmで押出した。薄黄色粉末の最初の5〜10 gを回収した後、マスタードイエローの薄片状物質を回収した。PXRDによる分析は、それが生成物（1）からなることを示した。
・方法C（ThermoFisher Process 11）：
8-ヒドロキシキノリンを振動ボールミルで予め粉砕し、両反応物をふるい（355 μmメッシュ）にかけた。塩基性炭酸亜鉛（20.55 g、0.0374モル）を8-ヒドロキシキノリン（54.44 g、0.375モル）に加え、5分間手動で混合した。混合物をホッパーに入れ、正確に1.33 g/分の速度で押出機バレルに供給した。ホッパーは、混合物の凝集を防止し、それを自由流動性粉末として保つ機械式ミキサーを含んでいた。粉末供給のために設計された二軸スクリュー重量測定供給装置を使用した。50℃に設定したバレル温度で、物質を200rpmで押出した。薄黄色粉末5〜10 gを回収した後、マスタードイエローの薄片状物質を回収した。PXRDによる分析は、それが生成物（1）からなることを示した。

上記の実施例に基づいて、Al(8-キノリン酸)₃（Al(OH)(OAc)₂と8-ヒドロキシキノリンとの反応により）又はMg(8-キノリン酸)₂（Mg(OH)₂と8-ヒドロキシキノリンとの反応により）などの関連錯体を調製することができる。

（実施例４〜１０）
HAAKE RHEOMEX PTW16 OS押出機を、以下の実施例４〜１０で使用した。スクリュー速度を55 rpmに設定した。室温（25℃）〜150℃までバレルの５つの加熱ゾーンの温度を上昇させることにより、MOFの合成に対する温度の影響を評価した。試薬を予め混合し、その後、第一供給ポートを使用して約5 g/分の添加速度で手動で供給した。液体補助粉砕の効果を、無水MeOHの固体混合物への手動添加により評価した。以下に詳述するように、MOFを無水EtOH, MeOH又はH₂Oで活性化した。固体生成物を真空濾過により回収し、Carbolite PF60オーブン（シリアル番号20-601895）中150℃で2時間乾燥させた。

（実施例４(i)）Cu₃(BTC)₂：
Cu(OH)₂41.05 g（0.42モル）と1,3,5-ベンゼントリカルボン酸58.95 g（0.28モル）とをカップ内で予め混合した。MeOH 30 mLを混合物に添加し、得られた固体を室温で押出機に通した。最後に、さらにMeOH 30 mLを混合物に添加し、固体を室温で二度押出した。押出物質のXRDパターンでは、MeOH 30mLだけで押出された物質でも、CuBTCの形成を確認した。青色MOF 1gを無水エタノール40mLで20分間洗浄（×3）することにより、CuBTCの活性化を行った。BET分析では、高表面積の活性化生成物（1324 m²/g）を確認した。

（実施例４(ii)）酢酸銅を使用したCuBTCの代替合成：
Cu(OAc)₂・H₂O 58.8 g（0.30モル）と1,3,5-ベンゼントリカルボン酸41.2 g（0.20モル）とをカップ内で予め混合した。第二供給ポートを使用してMeOH 20mLを1 mL /分の速度で添加すると同時に、無溶媒混合物を室温で押出機に通した。最後に、これ以上MeOHを加えることなく、混合物を最後にもう一度押出機に通過させた。押出物質のXRD分析では、CuBTC MOFの形成を確認した。無水エタノールで活性化された生成物のBET分析では、高表面積のMOF（706 m²/g）を確認した。

（実施例５(i)）ZIF-8の合成：
[ZnCO₃]₂[Zn(OH)₂]₃30.76 g（0.056モル）と2-メチルイミダゾール69.24 g（0.84モル）とをカップ内で予め混合した。固体混合物を、次いで150℃で押出機に通した。固体試料を、次いで、150℃で二度押出機に通した。押出物質のXRDパターンでは、一度だけ押出された物質でも、ZIF-8の形成を確認した。未反応の過剰2-メチルイミダゾールを除去するためにメタノール50mLで20分間ZIF-8 2.5gを洗浄（×3）することにより、試料の活性化を行った。

（実施例５(ii)）ZIF-8の合成：
室温でのZIF-8の代替合成も調査した。メタノールでの液体補助粉砕（LAG）を行った。第二ポートを使用して、MeOH 7mLを追加すると同時に、同じ固体混合物を押出機に通した。最後に、固体混合物を室温で三度、押出機に通した。XRD分析ではMOFの形成を確認し、活性化生成物のBET分析では、高表面積のZIF-8（1614 m²/g）を確認した。

** 以前の研究で、化学量論的量を使用した際に低表面積が得られたことが示されたので、過剰の2-メチルイミダゾールをZIF-8の合成に使用した。化学量論的量を使用した150℃での押出によるZIF-8の合成（[ZnCO₃]₂[Zn(OH)₂]₃40 g（0.073モル）及び2-メチルイミダゾール60 g（0.730モル））は、1253 m²/gの表面積を有するZIF-8をもたらした。

ZIF-67の合成：
融点168℃のCo(OH)₂ 36.15 g（0.39モル）と融点144℃の2-メチルイミダゾール63.85 g（0.78モル）とをカップ内で予め混合し、無溶媒混合物を150℃で押出機に通した。固体生成物をその後再び150℃で二度押出した。押出物質（一度だけ押出された物質でも）のXRDパターンは、ZIF-67の特徴的な回折ピークを呈し、MOFの形成を確認した。

紫色MOF 2.5gをMeOH 50mLで20分間洗浄（×3）することにより、ZIF-67を活性化した。
活性化生成物のXRDパターンでは、押出機から直接得られた物質と比較して有意な差を示さなかった。活性化生成物のBET分析では、その高表面積（1232 m²/g）を確認した。

*同じ固体混合物を室温で押出した場合、ZIF-67の特徴的な回折ピークは押出物質のXRDパターン上に存在しないことに留意すべきである。しかしながら、MeOHで活性化した際は、MOFに対応する回折ピークが検出され、ZIF-67の形成が確認された。

Mg-MOF-74の合成：
Mg(OH)₂37.06 g（0.64モル）と2,5-ジヒドロキシベンゼン-1,4-ジカルボン酸62.94 g（0.32モル）とをカップ内で予め混合した。スパチュラで攪拌しながらMeOH 10 mLを固体混合物に添加し、得られた固体を室温で押出機に通した。次いで、スパチュラで攪拌しながらさらに10 mLのMeOHを押出固体に添加し、得られた固体混合物を室温で二度押出機に通した。最後に、さらに10 mLのMeOHを固体混合物に添加し、得られた固体粉末を室温で三度押出機に通した。生成物のPXRD分析では、Mg-MOF-74の形成を確認した。黄色MOF 1gを脱気MeOH 60mLで18時間洗浄し、N₂下で濾過することにより、MG-MOF-74を活性化した。活性化生成物のBET分析では、その高表面積（684 m²/g）を確認した。

Co-MOF-74の合成：
Co(OH)₂48.41 g（0.52モル）と2,5-ジヒドロキシベンゼン-1,4-ジカルボン酸51.59 g（0.26モル）とをカップ内で予め混合した。スパチュラで攪拌しながらMeOH 10 mLを固体混合物を含むカップに添加し、固体混合物をその後室温で押出機に通した。次いで、スパチュラで攪拌しながらさらに10 mLのMeOHを混合物に添加し、得られた固体を室温で二度押出機に通した。最後に、さらに10 mLのMeOHを固体混合物に添加し、得られた固体を室温で三度押出機に通した。生成物のXRD分析では、Co-MOF-74の形成を確認した。Co-MOF74 2.5gをMeOH 50mLで20分間洗浄（×3）することにより、MOFの活性化を行った。しかしながら、活性化MOFのXRDパターンでは、押出機から直接得られた物質と比較して有意な差を示さなかった。

Zn-MOF-74の合成：
[ZnCO₃]₂[Zn(OH)₂]₃52.48 g（0.096モル）と2,5-ジヒドロキシベンゼン-1,4-ジカルボン酸47.52 g（0.240モル）とをカップ内で予め混合した。スパチュラで攪拌しながらMeOH 10 mLを、固体混合物を含むカップに添加し、得られた固体を室温で押出機に通した。次いで、スパチュラで攪拌しながらさらに10 mLのMeOHを固体に添加し、固体混合物を室温で二度押出機に通した。最後に、さらに10 mLのMeOHを固体に添加し、得られた固体を室温で三度押出機に通した。生成物のXRD分析では、Zn-MOF-74の形成を確認した。MOF 2.5gをMeOH 50mLで20分間洗浄（×3）することにより、MOFの活性化を行った。しかしながら、活性化MOFのXRDパターンでは、押出機から直接得られた物質と比較して有意な差を示さなかった。

フマル酸Al(OH)の合成
Al₂(SO₄)₃・18H₂O 74.48 g（0.11モル）、フマル酸25.94 g（0.22モル）及びNaOHペレット26.64 g（0.66モル）をカップ内で予め混合し、次いで無溶媒混合物を室温で押出機に通した。その後、溶媒を添加することなく、固体を室温で二度押出機に通した。最後に、溶媒を添加することなく、固体を室温で三度押出機に通した。押出機を二度及び三度通過した物質のXRDパターンはフマル酸 Al(OH)の特徴的な回折ピークを示し、MOFの形成を確認した。しかし、Na₂SO₄（副生成として形成した）もXRDパターンに検出された。生成物1 gをH₂O 30mLで20分間洗浄（×3）することにより、MOFの活性化を行った。活性化生成物のXRDパターンはフマル酸 Al(OH)に対応する回折ピークのみを示し、Na₂SO₄が除去されたことを確認した。押出により調製された高表面積の活性化フマル酸 Al(OH) MOFが、BET分析により確認された（1010m²/g）。

なお、同じ固形混合物を150℃で押出機を通過させると、アルミニウムMOFの特徴的な回折ピークは一度だけ押出された物質でも検出されたことに留意すべきである。

また、さらなる研究では、プロセスを最適化できることを示した。スクリュー速度を95 rpmにまで増加させることにより、及びNaOHパールを使用することにより、より速い供給速度（10 g/分）を達成した。活性化物質のBET分析では、大きなスケールで活性化した際に生成したMOFであっても高表面積であることを確認した（14 gスケールで活性化した生成物で945 m²/g）。

150℃でのZIF-8の合成：
塩基性炭酸亜鉛、[ZnCO₃]₂ ^.[Zn(OH)₂]₃（30.81 g、0.056モル）及び2-メチルイミダゾール（69.18 g、0.84モル）を物理的に混合した（モル比1:15）。これらを55、75及び95 rpmの速度範囲で、手動でHaake Rheomex OS PTW16に供給した。そのスクリューは主に前方搬送セクション及び２つの混練セクションから構成されていた。押出機のバレルを150℃に設定した。室温まで冷却するとかなり急速に固化したベージュの溶融押出物質を、各実験から収集した。押出物質を同じ速度でさらに２回押出したが、冷却時に形成された成形「塊」のため、２回目の押出は供給するのが非常に困難であった。最初の押出のスループット率を測定し、表２にまとめた。

合成したままのZIF-8押出成形物のPXRDは、ケンブリッジ結晶構造データベースの単結晶X線回折データから得られたZIF-8のシミュレーションしたPXRDパターンと十分に類似していた。PXRDトレースは、最初の押出に続く反応の完了を示した。

室温で2時間、HPLCグレードのメタノール（400 mL）中で撹拌することにより、活性化を行った。懸濁液を濾過し、白色固体を得た。これを室温でさらに2時間、HPLCメタノール中で攪拌し濾過した。白色固体を2時間、150℃のオーブンで乾燥させた。PXRD分析では、ケンブリッジ構造データベースの単結晶X線回折データから得られたZIF-8のシミュレーションしたPXRDパターンに一致するトレースを得た（図６）。TGA及びCHNS分析でもまた、一回の押出後であっても、各速度で反応の完了を示した。

200℃でのZIF-8の合成：
塩基性炭酸亜鉛、[ZnCO₃]₂ ^.[Zn(OH)₂]₃（30.81 g、0.056モル）及び2-メチルイミダゾール（69.18 g、0.84モル）を物理的に混合した（モル比1:15）。これらを95 rpmのスクリュー速度で、手動でHaake Rheomex OS PTW16に供給した。そのスクリューは主に前方搬送セクション及び２つの混練セクションから構成されていた。押出機のバレルを200℃に設定した。室温まで冷却するとかなり急速に固化したベージュの溶融押出物質を、各実験から収集した。試薬の押出と押出成形物の回収に計4.5分を要したため、スループット率は1.33 kg/時間と決定した。以前の実験で、一回の押出後に反応の完了が達成されたことが示されたので、押出を一回のみ行った。実験の高温に起因し、2-メチルイミダゾールは、スクリューの表面を覆い、除去するのが困難であった耐久性ポリマーを形成していることが観察された。

合成したままのZIF-8のPXRDは、ケンブリッジ結晶構造データベースの単結晶X線回折データから得られたZIF-8のシミュレーションしたPXRDパターンと十分に類似していた。

室温で2時間、HPLCグレードのメタノール（400 mL）中で撹拌することにより、活性化を行った。懸濁液を濾過し、白色固体を得た。これを室温でさらに2時間、HPLCメタノール中で攪拌し濾過した。白色固体を2時間、150℃のオーブンで乾燥させた。PXRD分析では、ケンブリッジ構造データベースの単結晶X線回折データから得られたZIF-8のシミュレーションしたPXRDパターンに一致するトレースを得た（図７）。

キロスケールでのZIF-8の合成：
塩基性炭酸亜鉛、[ZnCO₃]₂ ^.[Zn(OH)₂]₃（308.1 g、0.56モル）及び2-メチルイミダゾール（691.8 g、8.4モル）を、１バッチで物理的に混合した（モル比1:15）。これらを95 rpmのスクリュー速度で、手動でHaake Rheomex押出機に供給した。そのスクリューは主に前方搬送セクション及び２つの混練セクションから構成されていた。押出機のバレルを200℃に設定した。溶融押出成形物を製造し、ほぼ等しい５つのバッチで回収し、均質性を測定した。試薬を一回だけ押出した。

合成したままの押出成形物のPXRD（バッチA〜E）は均質性を示し、全てのトレースは、ケンブリッジ結晶構造データベースの単結晶X線構造から得られたそのシミュレーションしたパターンと十分に類似していた。

試料5 gをHPLCグレードのメタノール40 mL中で2時間撹拌することにより活性化を行った。これを濾過して白色粉末を生成し、それを再び溶媒に浸漬してさらに2時間撹拌した。
懸濁液を濾過し、得られた固体を150℃のオーブンで2時間乾燥させた。活性化生成物のPXRDは、ZIF-8で得られたシミュレーションPXRDトレースと非常に類似していた（図８）。

Cu₃(BTC)₂の合成
水酸化銅（II）（0.43モル、42.0 g）、Cu(OH)₂及びベンゼン-1,3,5-トリカルボン酸（58.0 g、0.286モル）を物理的に混合した（モル比3:2）。HPLCグレードのメタノールをゆっくりと添加し、混合物を撹拌した。溶媒の添加により熱が発生し、混合固体の色は暗緑色になった。これらを55、75、95、115、135、155及び250 rpmのスクリュー速度範囲で、手動でHaake Rheomex押出機に供給した。そのスクリューは主に前方搬送セクション及び２つの混練セクションから構成されていた。押出機のバレルを室温に維持した。水色押出成形物ペーストが生成され、それは最初の押出後に大きな塊を形成した。これらを分解し、さらに20 mLのMeOHを押出成形物を混合させた。それを供給して二度押出機に通して青色粉末の押出成形物を製造し、これを余分なメタノールを追加することなく三度押出した。最初の押出からのスループット率を測定し、表３にまとめた。

合成したままの押出成形物のPXRDは、ケンブリッジ結晶構造データベースにより提供された単結晶X線構造から得られたそのシミュレーションしたトレースと十分に類似していたため、反応の完了を示した。最初の押出後の反応の完了を示唆することができる。

押出成形物の活性化：
Cu₃(BTC)₂押出成形物を活性化するために、4つの方法を使用した。

・方法1：押出成形物1g当たり、8 mLの無水エタノールを使用した。押出成形物を無水エタノールに浸漬させ、超音波洗浄浴中で20分間超音波処理した。懸濁液を濾過した。このプロセスをさらに２回繰り返し、青色の暗色化が観察された。固体生成物を150℃のオーブンで2時間乾燥させた。濃い紫色の固体を調製した。

・方法2：押出成形物1g当たり、8 mLの無水エタノールを使用した。押出成形物を無水エタノールに浸漬させ、室温で20分間撹拌した。次いで懸濁液を濾過し、このプロセスをさらに２回繰り返した。再び固体の色の暗色化が観察された。固体を150℃で2時間オーブン乾燥させ、濃紫色の固体が生成された。

・方法3：押出成形物1g当たり、8 mLの工業用アルコール（99.9%エタノール）を使用した。押出成形物を無水エタノール中に浸漬させ、超音波洗浄浴中で20分間超音波処理した。懸濁液を濾過した。このプロセスをさらに２回繰り返し、青色の暗色化が観察された。固体生成物を150℃のオーブンで2時間乾燥させた。濃紫色固体が生成された。

・方法4：押出成形物1g当たり、8 mLの工業用アルコール（99.9%エタノール）を使用した。押出成形物を無水エタノールに浸漬させ、室温で20分間撹拌した。次いで懸濁液を濾過し、このプロセスをさらに２回繰り返した。再び固体の色の暗色化が観察された。150℃で2時間のオーブン乾燥により、濃紫色固体が生成された。

これら活性化生成物のPXRDは、ケンブリッジ構造データベースから得られたそのシミュレーションしたPXRDトレースに適切に一致するトレースを与えた（図９）。

Cu₃(BTC)₂の合成（さまざまなメタノール重量%）：
水酸化銅（II）（0.43モル、42.0 g）、Cu(OH)₂及びベンゼン-1,3,5-トリカルボン酸（58.0 g、0.286モル）を物理的に混合した（モル比3:2）。さまざまな量のHPLCグレードのメタノール（40 mL、60 mL、80 mL、100 mL及び120 mL）を各実験でゆっくりと添加し、混合物を撹拌した。溶媒の添加により熱が発生し、60 mLより多くのメタノールを加えた混合物において、混合固体の色が暗緑色になった。これらを135 rpmのスクリュー速度範囲で、長さ：直径比が25のスクリューを有する二軸スクリュー押出機であるHaake Rheomex押出機に手動で供給した。そのスクリューは主に前方搬送セクション及び２つの混練セクションから構成されていた。押出機のバレルを室温に維持した。緑色押出成形物が生成された40 mLのメタノールでの実験を除き、水色粉末押出成形物が生成された。合成したままの押出成形物のPXRDは、60〜120 mLのメタノールの追加時の反応の完了を示唆する。メタノール40mlを用いた実験のPXRDは、Cu(OH)₂の存在を示し、そのため失敗であった。

活性化を上記に概説した方法2を介して行い、60 mL以上の溶媒を用いる実験から濃紫色の粉末が生成された。活性化生成物のPXRDは、ケンブリッジ構造データベースが提供するシミュレーションしたPXRDトレースに十分に類似していた。

Cu₃(BTC)₂の合成（さまざまな工業用アルコール重量%）：
水酸化銅（II）（0.43モル、42.0 g）、Cu(OH)₂及びベンゼン-1,3,5-トリカルボン酸（58.0 g、0.286モル）を物理的に混合した（モル比3:2）。さまざまな量の工業用アルコール（99.9%エタノール）（40 mL、60 mL、80 mL、100 mL及び120 mL）を各実験でゆっくりと添加し、混合物を撹拌した。溶媒の添加により熱が発生し、60 mLより多くの工業用アルコールを加えた混合物において、混合固体の色が暗緑色になった。これらを135 rpmのスクリュー速度範囲で、ThermoFisher Process 11押出機に手動で供給した。そのスクリューは主に前方搬送セクション及び２つの混練セクションから構成されていた。押出機のバレルを室温に維持した。緑色押出成形物が生成された40 mLの工業用アルコールでの実験を除き、水色粉末押出成形物が生成された。合成したままの押出成形物のPXRDは、60〜120 mLの工業用アルコールの追加時の反応の完了を示唆する。工業用アルコール40mlを用いた実験のPXRDは、Cu(OH)₂の存在を示し、そのため失敗であった。

活性化を上記に概説した方法4を介して行い、60 mL以上の溶媒を用いる実験から濃紫色の粉末が生成された。活性化生成物のPXRDは、ケンブリッジ構造データベースが提供するシミュレーションしたPXRDトレースに十分に類似していた。

Cu₃(BTC)₂のキロスケールでの合成：
水酸化銅（II）（4.30モル、420.0 g）、Cu(OH)₂及びベンゼン-1,3,5-トリカルボン酸（580.0 g、2.86モル）を物理的に混合した（モル比3:2）。メタノール400mlを試薬混合物にゆっくりと添加し、溶媒の添加により熱が発生し、混合固体の色が暗緑色になった。これらを135 rpmのスクリュー速度範囲で、Haake Rheomex押出機に手動で供給した。そのスクリューは主に前方搬送セクション及び２つの混練セクションから構成されていた。押出機のバレルを室温に維持した。水色粉末押出成形物が生成され、均質性を確認するために５つのバッチで回収した。合成したままの押出成形物のPXRD（バッチA〜E）は均質性を示し、全てのトレースは、ケンブリッジ結晶構造データベースの単結晶X線構造から得られたそのシミュレーションしたパターンと非常に類似していた。

50 gの活性化を方法2を介して行い、150℃で2時間のオーブン乾燥後に濃紫色の固体が生成された。活性化生成物のPXRDは、ケンブリッジ構造データベースから得られたシミュレーションしたトレースに一致するトレースを生成した（図１０）。

短縮した滞留時間でのCu₃(BTC)₂の合成：
水酸化銅（II）（0.43モル、42.0 g）、Cu(OH)₂及びベンゼン-1,3,5-トリカルボン酸（58.0 g、0.286モル）を物理的に混合した（モル比3:2）。工業用アルコール（99.9%エタノール）80 mLをゆっくりと添加し、混合物を撹拌した。溶媒の添加により熱が発生し、混合固体の色が暗緑色になった。これらを155及び250 rpmのスクリュー速度範囲で、ThermoFisher Process 11 Parallel二軸スクリュー押出機に手動で供給した。そのスクリューは主に前方搬送セクション及びただ１つの混練セクションから構成されていた。滞留時間は、155 rpmで約12秒、及び250 rpmで約6秒と測定された。押出機のバレルを室温に維持した。水色粉末押出成形物が生成された。トレースはケンブリッジ結晶構造データベースから提供されたシミュレーションしたトレースと非常に類似していたため、合成したままの押出成形物のPXRDは、両方の場合における反応の完了を示唆する。活性化を方法4を介して行い、両方の場合において暗紫色粉末を生成した。活性化生成物のPXRDは、ケンブリッジ構造データベースにより提供されるシミュレーションしたPXRDトレースに十分に類似していた（図１１）。

短縮した滞留時間でのCu₃(BTC)₂の合成：
水酸化銅（II）（0.43モル、42.0 g）、Cu(OH)₂及びベンゼン-1,3,5-トリカルボン酸（58.0 g、0.286モル）を物理的に混合した（モル比3:2）。工業用アルコール（99.9%エタノール）80 mLをゆっくりと添加し、混合物を撹拌した。溶媒の添加により熱が発生し、混合固体の色が暗緑色になった。これらを155及び250 rpmのスクリュー速度範囲で、ThermoFisher Process 11押出機に手動で供給した。混合物をスクリューの最後の搬送セクションに供給した。滞留時間は、155 rpmで約3〜4秒、及び250 rpmで約１〜２秒と測定された。押出機のバレルを室温に維持した。水色粉末押出成形物が生成された。トレースはケンブリッジ結晶構造データベースから提供されたシミュレーションしたトレースと非常に類似していたため、合成したままの押出成形物のPXRDは、両方の場合における反応の完了を示唆する。活性化方法4を介して活性化を行い、両方の場合において暗紫色粉末を生成した。活性化生成物のPXRDは、ケンブリッジ構造データベースにより提供されるシミュレーションしたPXRDトレースに十分に類似していた（図１２）。

Alq.AcOHの合成:
塩基性二酢酸アルミニウム（8.1 g、0.049モル）及び8-ヒドロキシキノリン（22.65 g、0.156モル）を物理的に一緒に混合した（モル比1:3）。これらを55 rpmのスクリュー速度（滞留時間約1.5〜2分）で、ThermoFisher Process 11押出機に手動で供給した。暗黄色の固体が生成された。トレースはケンブリッジ結晶構造データベースから提供されたシミュレーションしたトレースと非常に類似していたため、合成したままの押出成形物のPXRDは、両方の場合における反応の完了を示唆する（図１３）。過剰の酢酸を200℃で2時間の加熱により除去することができ、明るい黄色の固体を生成した。

[Ni(NCS)₂(PPh₃)₂]の合成：
チオシアン酸ニッケル(II)（5 g、0.028モル）、及びトリフェニルホスフィン（15 g、0.0572モル）を物理的に混合した（モル比1:2）。これに、HPLCグレードのメタノール0.4当量を添加した（0.0112モル、0.57 ml）。これらを55 rpmのスクリュー速度（滞留時間約1.5〜2分）で、ThermoFisher Process 11押出機に手動で供給した。オレンジ色の固体が生成された。トレースはケンブリッジ結晶構造データベースから提供されたシミュレーションしたトレースと非常に類似していたため、合成したままの押出成形物のPXRDは、両方の場合における反応の完了を示唆する（図１４）。

[Ni(サレン)]の合成：
酢酸ニッケル(II)四水和物（9.27 g、0.037モル）及びサレンH₂(2,2′-[1,2-エタンジイルビス[(E)-ニトリロメチリジン]]ビス-フェノール)（10 g、0.037モル）を物理的に混合した（モル比1:1）。HPLCグレードのメタノール0.3当量（0.0111モル、0.449 ml）を加えた。
このペーストを55 rpmのスクリュー速度（滞留時間約1.5〜2分）で、ThermoFisher Process 11押出機に手動で供給した。れんが状の赤色固体が生成された。トレースはケンブリッジ結晶構造データベースから提供されたシミュレーションしたトレースと非常に類似していたため、合成したままの押出成形物のPXRDは、両方の場合における反応の完了を示唆する（図１５）。

一軸スクリュー押出機を通した、キロスケールでのZIF-8の合成：
塩基性炭酸亜鉛、[ZnCO₃]₂ ^.[Zn(OH)₂]₃（308.1 g、0.56モル）及び2-メチルイミダゾール（691.8 g、8.4モル）を、１バッチで物理的に混合した（モル比1:15）。これを、30 rpmの速度で25のl/d比を有するDr. Collin E 25M一軸スクリュー押出機に手動で供給した。一定に増加する谷径の直径25mmのPTFEスクリューを使用した。そのスクリューは主に前方搬送セクション及び最終ゾーンの短い混練セクションから構成されていた。図１６は、実験に用いたPTFEスクリューを示し、一定に増加する谷径（上図）と混練セクション（下図）を強調表示している。バレルを構成する５つのゾーンがあり、それぞれ異なる温度に設定し、ゾーン1すなわち供給ゾーンを30℃に維持した。ゾーン2を50℃、ゾーン3を130℃、及び最後の２つのゾーンを150℃に維持した。生成物は、ベージュ色固体として押出機から出て、過剰な液体2-メチルイミダゾール中に懸濁した。これは冷却すると固化した。生成物を、1バッチとして回収した。試薬を一度だけ押出した。合成したままの押出成形物のいくつかのPXRDパターンを測定し、バッチ内の均質性が示された。全てのトレースは、ケンブリッジ結晶学データセンター（FAWCEN）から得られたZIF-8のシミュレーションしたパターンのものと非常に類似しており、それらとZIF-8のシミュレーションした粉末のパターンとの間に若干の違いはあったが、これは得られたMOFの細孔中に過剰の2-メチルイミダゾールが吸蔵された結果としてである。

活性化は、5グラムの試料を40mLのHPLCグレードのメタノール中で2時間攪拌することにより行った。これを濾過すると白色粉末が生成され、これを再び溶媒に浸漬してさらに2時間攪拌した。懸濁液を濾過し、得られた固体を150℃で2時間オーブン乾燥した。活性化生成物のPXRDは、ZIF-8で得られたシミュレーションしたPXRDトレースと非常に類似していた（図１７）。

Claims (26)

1. 有機金属化合物の製造方法であって、前記有機金属化合物は少なくとも１つの金属イオンと少なくとも１つの有機配位子とを含み、前記有機配位子は前記金属イオンと結合することが可能であり、
   ａ．少なくとも１つのイオン形態の金属を含む第一反応物質を供給する工程と、
   ｂ．イオン形態の前記金属と結合することができる少なくとも１つの有機配位子を含む第二反応物質を供給する工程と、
   ｃ．前記有機金属化合物を合成するのに十分な長期的且つ持続的圧力及びせん断力の条件下で前記第一及び第二反応物質を混合する工程と、
   を少なくとも含むことを特徴とする有機金属化合物の製造方法。
2. 前記圧力及びせん断力を押出法により適用する、請求項１に記載の方法。
3. 押出法がスクリュー式押出法である、請求項２に記載の方法。
4. 該スクリュー式押出法が多軸スクリュー式押出法である、請求項３に記載の方法。
5. 該スクリュー式押出法が二軸スクリュー式押出法である、請求項４に記載の方法。
6. 該二軸スクリュー式押出法が共回転二軸スクリュー式押出法である、請求項５に記載の方法。
7. 該スクリューが少なくとも部分的に噛合する、請求項３〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 工程（ａ）及び（ｂ）の第一反応物質及び／又は第二反応物質が乾燥している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 工程（ｃ）の該反応物質の混合が乾式混合である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 該押出機中での該反応物質の混合が追加溶媒なしで行われる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 該方法が溶媒の存在下で行われる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記溶媒が炭化水素、アルコール、水、アミド、アミン、エステル、イオン性液体、カルボン酸、塩基、エーテル、ハロゲン化溶媒、芳香族溶媒、スルホキシド又はこれら溶媒の組み合わせである、請求項１１に記載の方法。
13. 第一反応物質が酸化物を含む塩又は塩の形態である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 第一反応物質が金属硝酸塩、亜硝酸塩、酸化物、水酸化物、アルコキシド、アリールオキシド、炭酸塩、硫酸塩、酢酸塩、ギ酸塩、安息香酸塩、アセチルアセトネート、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、又は酒石酸塩、炭酸水素塩、リン酸塩、リン酸水素、リン酸二水素若しくはスルホン酸塩である、請求項１３に記載の方法。
15. 第一反応物質が二価の第一列遷移金属塩である、請求項１３又は１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 第一及び第二反応物が工程（ｃ）の間に追加熱にさらされる、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記第一及び第二反応物質が、第一及び第二反応物質の一方の融点の２０℃以内の温度にさらされる、請求項１６に記載の方法。
18. 該方法が継続的方法である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 第一及び第二反応物質を、押出機に入れる前に混合する、請求項２〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. そのように形成された有機金属化合物を、その後の加熱工程で加熱する工程（ｄ）をさらに伴う、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記加熱工程が、最大２５０℃の温度変化を伴う、請求項２０に記載の方法。
22. 該方法が、多金属及び／又は多架橋物質の２Ｄ又は３Ｄ有機金属化合物を得るために２つ以上の反応物質を含む、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 請求項１〜２２のいずれか一項に記載の、有機金属構造体の製造方法。
24. 第二反応物質が、アルコキシド、アリールオキシド、イミダゾール、カルボキシレート、ピリジン、アミン、カルボン酸、二価酸及び／又は三価酸部分である、請求項２３に記載の方法。
25. 請求項１〜２４のいずれか一項に記載の方法によりいつでも形成される、多次元有機金属化合物。
26. 請求項１〜２５のいずれか一項に記載の方法によりいつでも形成される、有機金属構造体。