JP4780496B2 - 光応答性酸素吸着材料及び酸素分子濃度の調整方法 - Google Patents
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Description
前記金属サレーン錯体類と配位結合する軸塩基性部位を有し、光照射により可逆的に異性化を示し、前記配位結合に対する立体障害の度合いと、軸塩基性部位の塩基性との少なくとも一方が、前記異性化による異性体同士で異なり、かつ、軸塩基性部位の金属サレーン錯体類への配位能が、前記異性体同士で異なる光応答性化合物(b)
を含むことを特徴とする光応答性酸素吸着材料。
酸素分子を含有する酸素分子吸着用の環境下で、酸素分子を前記配位能が高い異性体へ異性化された吸着材料中の金属サレーン錯体類へ結合させる工程と、
前記酸素分子が結合している光応答性酸素吸着材料を、酸素分子吸着用の環境から、酸素分子脱離用の環境へ移動する工程と
前記酸素分子が結合している光応答性酸素吸着材料へ、酸素分子脱離用の環境下で光照射して軸塩基性部位の金属サレーン錯体類への配位能が低い異性体へ異性化して、酸素分子を金属サレーン錯体類から脱離させる工程と
を含む酸素分子濃度の調整方法。
光応答性化合物とは、光の照射によってその性質が変化する特性を備えた物質であり、例えば、光の照射に応答して立体構造の異性化を起こす物質である。光照射に応答した異性化(以下、光異性化という。)により得られる異性体の例として、シス体とトランス体、開環体と閉環体、等が挙げられる。本発明では、光応答性化合物のうち、可逆的に光異性化を示し、かつ上記のような金属サレーン錯体類と配位結合できる軸塩基性配位子の部位を含有するものを使用する。
ポリ(オクチルメタクリレート−コ−スチルバゾールメタクリレート)(以下、P(OMA−SBMA)という。)は式(2)右辺のトランス体の溶液に暗所下300〜370nmの紫外光を照射すると左辺のシス体へ異性化する。シス体へ254nm近辺の紫外光を照射すると右辺のトランス体へ異性化する。これらの反応は可逆である。また、光照射の終了後、次に上記いずれかの波長の紫外光を照射するまで異性化の平衡は移動しない。
酸素分子を含有する酸素分子吸着用の環境下で、酸素分子を前記配位能が高い異性体へ異性化された吸着材料中の金属サレーン錯体類へ結合させる工程と、
前記酸素分子が結合している光応答性酸素吸着材料を、酸素分子吸着用の環境から、酸素分子脱離用の環境へ移動する工程と
前記酸素分子が結合している光応答性酸素吸着材料へ、酸素分子脱離用の環境下で光照射して軸塩基性部位の金属サレーン錯体類への配位能が低い異性体へ異性化して、酸素分子を金属サレーン錯体類から脱離させる工程と
を含む。
ジイソプロピルアミン(東京化成工業株式会社製、99%、品番D0925、分子量101.19)を3.7ml(27.5mmol)、
テトラヒドロフラン(和光純薬工業株式会社製、99.5%、品番200−00486、分子量72.11)を100ml、
n−ブチルリチウム(東京化成工業株式会社製、ca.15%、n−ヘキサン溶液、品番B0396、分子量64.06)を17ml(27.5mmol)、
γ−ピコリン(和光純薬工業株式会社製、99%、品番161−02603、分子量93.13)を3.76ml(25mmol)、
o−アニスアルデヒド(東京化成工業株式会社製、99%、品番A0480、分子量136.15)を3ml(25mmol)、
無水酢酸(関東化学株式会社製、97%、品番01022−00、分子量102.09)を300ml、
ジクロロメタン(和光純薬工業株式会社製、98%、品番130−02457)を200ml、
ボロントリフルオリド−メチルスルフィド錯体(アルドリッチ社製、品番353-43-5、分子量129.94)を42ml、
塩化メタクリロイル(和光純薬工業株式会社製、97%、品番130−11742、分子量104.54)を0.648ml(8mmol)、
トリエチルアミン(和光純薬工業株式会社製、99%、品番202−02646、分子量101.19)を2.0ml(14mmol)、
N,N−ジメチルホルムアミド(関東化学株式会社製、99.5%、品番11339−25)を15ml用意した。
上記で合成したSBMAを400mg(1.6mmol)、
メタクリル酸2−エチルヘキシル(OMA、東京化成工業株式会社製、99%、品番GH01、分子量198.3)を2.3g(11.6mmol)用意した。他に、
ベンゾニトリルを5ml、
重合開始剤2,2´−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN、関東化学株式会社製、97%、品番01467−30、分子量164.21)を4mg(OMA+SBMAのモル数の1/100)、
重合禁止剤ハイドロキノン(東京化成工業株式会社製、99%、品番H0186)、
及びメタノールを用意した。
300〜370nmの紫外光の光源は、キセノンショートアークランプ(500W)(ウシオ電機株式会社製)を使用し、紫外透過可視吸収フィルター(シグマ光機株式会社製、品番UTVAF-50S-34U)を用いた。また、254nmの紫外光の光源は、水銀ランプ(SPECTRONICS社製、品番11SC-1)を使用した。
上記で合成したP(OMA−SBMA)をまず1H−NMRによりSBMA成分が全てトランス体であることを確認した。
上記で合成したスチルバゾールメタクリレート単量体のトランス体及びシス体を別個に溶媒に溶解し、各種pH下で紫外可視吸収スペクトルを測定したところ、pHを下げるにつれ、長波長側に新たな吸収帯が出現した。この新たな吸収帯の吸光度とpHとからpKa値を求めた。結果を図2に示す。なお、前記溶媒は水:メタノール=3:7体積比の混合溶媒とした。図2から、図2中のトランス体のプロット(a)がpKa=4.60、シス体のプロット(b)がpKa=4.28で、これから、SBMAはトランス体がシス体よりも塩基性が高い、すなわち酸素結合能が強いことがわかった。
上記で合成したP(OMA−SBMA)を4.4mg、サルコミンすなわちN,N´ビス(サリチリデン)-エチレンジアミノコバルト(II)(アルドリッチ社製、品番27471−2)を0.075mg、窒素雰囲気下でトルエンに溶解させた。
P(OMA−SBMA)及びサルコミンのトルエン溶液における酸素吸着・脱離の光応答性を紫外可視吸収スペクトルにより図3に示した。
2 シス体の吸収スペクトル
3 トランス体の吸収スペクトル
Claims (5)
- 軸塩基性配位子の有無により可逆的に酸素分子の吸着及び脱離の転移を示す金属サレーン錯体類(a)、及び
前記金属サレーン錯体類と配位結合する軸塩基性部位を有し、光照射により可逆的に異性化を示し、
前記配位結合に対する立体障害の度合いと軸塩基性部位の塩基性との少なくとも一方が前記異性化による異性体同士で異なり、
かつ、軸塩基性部位の金属サレーン錯体類への配位能が前記異性体同士で異なる光応答性化合物(b)を含み、
前記金属サレーン錯体類の中心金属がコバルトであり、軸塩基性部位がスチルバゾール構造であることを特徴とする光応答性酸素吸着材料。 - 光応答性化合物が、軸塩基性部位を含む側鎖と、炭素数2以上の有機基である側鎖とを有する共重合体である請求項1記載の光応答性酸素吸着材料。
- 炭素数2以上の有機基が炭素数4〜15の脂肪族炭化水素基を含む請求項2記載の光応答性酸素吸着材料。
- 前記共重合体が、アルキル(メタ)アクリレートと、スチルバゾール(メタ)アクリレートとの共重合体である請求項2または3記載の光応答性酸素吸着材料。
- 請求項1〜4のいずれか記載の光応答性酸素吸着材料へ光照射して、光応答性化合物を軸塩基性部位の金属サレーン錯体類への配位能が高い異性体へ異性化する工程と、
酸素分子を含有する酸素分子吸着用の環境下で、酸素分子を前記配位能が高い異性体へ異性化された吸着材料中の金属サレーン錯体類へ結合させる工程と、
前記酸素分子が結合している光応答性酸素吸着材料を、酸素分子吸着用の環境から、酸素分子脱離用の環境へ移動する工程と
前記酸素分子が結合している光応答性酸素吸着材料へ、酸素分子脱離用の環境下で光照射して軸塩基性部位の金属サレーン錯体類への配位能が低い異性体へ異性化して、酸素分子を金属サレーン錯体類から脱離させる工程と
を含む酸素分子濃度の調整方法。
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