JP5352099B2 - Redox catalyst using modified metal complex - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸や加熱に対する安定性の高い変性金属錯体を用いたレッドックス触媒に関する。
The present invention relates Reddokkusu catalyst using a highly stable modified metal complex thereof to acid and heat.
金属錯体は、酸素添加反応、酸化カップリング反応、脱水素反応、水素添加反応、酸化物分解反応等の電子移動を伴うレドックス反応における触媒(レドックス触媒)として作用し、有機化合物又は高分子化合物の製造に使用されている。さらに、添加剤、改質剤、電池、センサーの材料等、種々の用途にも使用されている。
特に、該金属錯体の中でも、金属錯体が集積されることにより、特異な反応空間が提供され、レドックス反応の反応速度を高めたり、反応選択性を制御することができることが知られている(非特許文献1)。
金属錯体の中でも、遷移金属原子を中心金属として有する場合、過酸化水素分解触媒や酸化カップリング触媒として優れた反応活性を有することが知られている(非特許文献2および非特許文献3参照)。
しかしながら、非特許文献2や非特許文献3で開示されているような金属錯体は、安定性が不十分であり、とりわけ酸の存在下で反応を行う場合や加熱下で反応を行う場合、この触媒を使用するには問題があった。このように金属錯体を触媒として適用するためには、酸または加熱に対する安定性を向上させることが切望されていた。
In particular, it is known that, among the metal complexes, the accumulation of metal complexes provides a unique reaction space, which can increase the reaction rate of the redox reaction and control the reaction selectivity (non- Patent Document 1).
Among metal complexes, when having a transition metal atom as a central metal, it is known to have excellent reaction activity as a hydrogen peroxide decomposition catalyst or an oxidative coupling catalyst (see Non-Patent
However, metal complexes such as those disclosed in
本発明の目的は、安定性に優れた変性金属錯体を用いたレッドックス触媒を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a Redox catalyst using a modified metal complex having excellent stability.
本発明者らは、鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors have completed the present invention.
すなわち本発明は、下記の(1)〜(11)に示す変性金属錯体を用いたレッドックス触媒を提供する。
(1)下記一般式(I)で表され、配位原子の総数が5または6個である有機化合物の配位子が周期表の第4周期から第6周期に属する遷移金属原子1個または2個に配位した金属錯体を、加熱処理、放射線照射処理又は放電処理の何れかの処理により、処理前後の質量減少率を1質量%以上90質量%以下となるまで処理し、処理後の炭素含有率を5質量%以上とした変性金属錯体を用いたレッドックス触媒。
That is, the present invention provides a Reddokkusu catalyst using shown to varying metal complexes in the following (1) to (11).
(1) The ligand of an organic compound represented by the following general formula (I) and having a total number of coordination atoms of 5 or 6 is one transition metal atom belonging to the fourth to sixth periods of the periodic table, or The metal complex coordinated in two is treated by any of heat treatment, radiation irradiation treatment or discharge treatment until the mass reduction rate before and after the treatment is 1% by mass or more and 90% by mass or less. A Redox catalyst using a modified metal complex having a carbon content of 5% by mass or more.
(式中、R1は、水素原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、ホルミル基、ヒドロシキスルホニル基、ハロゲン原子、置換されていてもよい1価の炭化水素基、置換されていてもよい炭化水素オキシ基、置換されていてもよいN,N−ジ炭化水素アミノ基、置換されていてもよい炭化水素チオ基、置換されていてもよい炭化水素カルボニル基、置換されていてもよい炭化水素オキシカルボニル基、置換されていてもよいN,N−ジ炭化水素アミノカルボニル基、または置換されていてもよい炭化水素スルホニル基を表し、隣合う2つの原子に結合している2つのR1は、互いに連結していてもよく、複数あるR1は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。Q1は、ピリジレン基、ピラジレン基、ピリミジレン基、ピリダジレン基、ピロリレン基、チアゾリレン基、イミダゾリレン基、オキサゾリレン基、トリアゾリレン基、インドリレン基、ベンゾイミダゾリレン基、ベンゾフリレン基、ベンゾチエニレン基、キノリレン基、イソキノリレン基、シンノリレン基、フタラジレン基、キナゾリレン基、キノキサリレン基、ベンゾジアジレン基、1,10−フェナントロリレン基、2,2’−ビピリジレン基、2,2’−ビチオフェニレン基、2,2’−ビピローレン基、2,2’−ビチアゾリレン基、2,2’−ビフリレン基、2,2’−ビピリミジレン基、2,2’−ビピリダジレン基および2,2’−ビイミダゾリレン基から選択される2価の有機基を表し、T1は、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、ピリダジル基、ピロリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、トリアゾリル基、インドリル基、ベンゾイミダゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、シンノリル基、フタラジル基、キナゾリル基、キノキサリル基およびベンゾジアジル基から選択される1価の有機基を表し、2つのT1は、同一でも異なっていてもよい。なお、電荷は省略してある。)
(2)前記触媒が、中心金属の広域X線吸収微細構造(EXAFS)動径分布関数において、1.0Å以上2.5Å以下の範囲に観測される第一近接原子由来のピークから0.58Å以内に、前記加熱処理、放射線照射処理又は放電処理前の金属錯体で観測されない金属原子に由来するピーク以外の別ピークを1つ以上有することを特徴とする(1)に記載のレッドックス触媒。
(3)前記別ピークの強度が、第一近接原子由来のピーク強度に対して、2/5以上の強度であることを特徴とする(1)または(2)に記載のレッドックス触媒。
(4)前記触媒が、前記変性金属錯体とグラフェンとからなることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載のレッドックス触媒。
(5)励起波長532nmのレーザーラマン分光測定により求めたスペクトルにおいて、1500〜1600cm−1の範囲に吸収極大を有することを特徴とする(1)〜(4)の何れか1項に記載のレッドックス触媒。
(6)前記金属錯体が、窒素原子及び酸素原子のみを配位原子とすることを特徴とする(1)〜(5)の何れか1項に記載のレッドックス触媒。
(7)前記遷移金属原子が、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルまたは銅であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項に記載のレドックス触媒。
(8)前記一般式(I)で表される配位子の残基を有するポリマーであることを特徴とする(1)〜(7)の何れか1項に記載のレッドックス触媒。
(9)前記一般式(I)で表される配位子の残基を繰り返し単位として有するポリマーであることを特徴とする(8)に記載のレッドックス触媒。
(10)前記の処理前の金属錯体を250℃以上1200℃以下で加熱処理されてなる変性金属錯体であることを特徴とする(1)〜(9)の何れか1項に記載のレッドックス触媒。
(11)前記の処理前の金属錯体の加熱処理が、カーボン担体とともに250℃以上1200℃以下で加熱処理されてなる変性金属錯体であることを特徴とする(1)〜(9)の何れか1項に記載のレッドックス触媒。
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom , a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a carboxyl group, a formyl group, a hydroxysulfonyl group, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group which may be substituted, or a substituted group. Optionally substituted hydrocarbon oxy group, optionally substituted N, N-dihydrocarbon amino group, optionally substituted hydrocarbon thio group, optionally substituted hydrocarbon carbonyl group, substituted Represents an optionally substituted hydrocarbon oxycarbonyl group, an optionally substituted N, N-dihydrocarbonaminocarbonyl group, or an optionally substituted hydrocarbon sulfonyl group , bonded to two adjacent atoms. The two R 1 groups may be linked to each other, and a plurality of R 1 groups may be the same or different from each other, and Q 1 represents a pyridylene group, a pyradylene group, a pyrimidine group, Len group, pyridazylene group, pyrrolylene group, thiazolylene group, imidazolylene group, oxazolylene group, triazolylene group, indolenylene group, benzoimidazolylene group, benzofurylene group, benzothienylene group, quinolylene group, isoquinolylene group, cinnolylene group, quinazolylene group, quinazolylene group Quinoxarylene group, benzodiazylene group, 1,10-phenanthroylene group, 2,2′-bipyridylene group, 2,2′-bithiophenylene group, 2,2′-bipyrrolene group, 2,2′-bithiazolylene group, Represents a divalent organic group selected from a 2,2′-bifurylene group, a 2,2′-bipyrimidylene group, a 2,2′-bipyridazilen group and a 2,2′-biimidazolylene group, and T 1 represents a pyridyl group, Pyrazyl group, pyrimidyl group, pyridazyl group, pyrrolyl group, pyrazolyl group Thiazolyl group, an imidazolyl group, an oxazolyl group, a triazolyl group, indolyl group, benzimidazolyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, cinnolyl group, phthalazyl group, quinazolyl group, a monovalent organic group selected from a quinoxalyl group and Benzojiajiru group, The two T 1 may be the same or different, and the charge is omitted.)
( 2 ) In the broad X-ray absorption fine structure (EXAFS) radial distribution function of the central metal, the catalyst is 0.58Å from the peak derived from the first adjacent atom observed in the range of 1.0Å to 2.5Å. The redox catalyst according to ( 1), further comprising one or more peaks other than the peak derived from a metal atom that is not observed in the metal complex before the heat treatment, radiation irradiation treatment, or discharge treatment .
(3) The Redox catalyst according to (1) or (2), wherein the intensity of the another peak is 2/5 or more of the peak intensity derived from the first adjacent atom.
(4) The Redox catalyst according to any one of (1) to (3), wherein the catalyst comprises the modified metal complex and graphene.
(5) In the spectrum obtained by laser Raman spectroscopy of the excitation wavelength 532 nm, and having an absorption maximum in the range of 1500~1600Cm -1 (1) according to any one of - (4) Reddokkusu Catalyst .
(6) the metal complex, only nitrogen atom and an oxygen atom, characterized in that a coordinating atom (1) to (5) Reddokkusu catalyst according to any one of.
(7) The redox catalyst according to any one of (1) to (6), wherein the transition metal atom is manganese, iron, cobalt, nickel, or copper.
(8) the formula characterized in that it is a polymer having a residue of a ligand represented by (I) (1) ~ Reddokkusu catalyst according to any one of (7).
( 9 ) The Redox catalyst according to ( 8 ), which is a polymer having a residue of the ligand represented by the general formula (I) as a repeating unit.
(10) Reddokkusu catalyst according to any one of, wherein said is a modified metal complex formed by heat treatment processes before the metal complex at 250 ° C. or higher 1200 ° C. or less of (1) to (9) .
(11) Any of (1) to (9), wherein the heat treatment of the metal complex before the treatment is a modified metal complex obtained by heat treatment at 250 ° C. or more and 1200 ° C. or less together with the carbon support. The Redox catalyst according to
本発明の触媒における変性金属錯体は、安定性(例えば、耐酸性、熱安定性)に優れた変性金属錯体であり、通常、優れた触媒活性を示す。本発明の触媒における変性金属錯体は、溶液中で優れた金属保持性を示す錯体化合物である。また、含窒素芳香族複素環、フェノール環の何れかにより、金属原子が集積されており、触媒反応に適した反応空間が提供され、かつ、変性処理により、集積化された金属錯体間で新たな結合が形成されることで、安定性が高められるばかりでなく反応選択性にも優れた触媒となることが期待される。
The modified metal complex in the catalyst of the present invention is a modified metal complex having excellent stability (for example, acid resistance and thermal stability) and usually exhibits excellent catalytic activity. The modified metal complex in the catalyst of the present invention is a complex compound that exhibits excellent metal retention in a solution. In addition, metal atoms are accumulated by either nitrogen-containing aromatic heterocycles or phenol rings, providing a reaction space suitable for catalytic reaction, and by denaturation treatment, new metal atoms are accumulated between the accumulated metal complexes. By forming such a bond, it is expected that the catalyst is not only improved in stability but also excellent in reaction selectivity.
本発明によれば、過酸化物分解反応、酸化物分解反応、酸素添加反応、酸化カップリング反応、脱水素反応、水素添加反応、電極反応等の電子移動を伴うレドックス反応の触媒として、酸の存在下や加熱下であっても高反応活性を有する触媒が得られ、該触媒は、有機化合物、高分子化合物の合成用途や、添加剤、改質剤、センサーの材料用途に好適に用いることができ、工業的に極めて有用である。 According to the present invention, as a catalyst for redox reactions involving electron transfer such as peroxide decomposition reaction, oxide decomposition reaction, oxygen addition reaction, oxidative coupling reaction, dehydrogenation reaction, hydrogenation reaction, electrode reaction, etc., A catalyst having high reaction activity can be obtained even in the presence or under heating, and the catalyst should be suitably used for synthesis of organic compounds and polymer compounds, and for additives, modifiers, and sensor materials. It is extremely useful industrially.
本発明に適用する金属錯体の配位子は、含窒素芳香族複素環と、フェノール環を有する後述の一般式(I)で表される有機化合物である。
ここで、本発明に適用する金属錯体の配位子ではないが、含窒素芳香族複素環を1つと、フェノール環、チオフェノール環、アニリン環、および含窒素芳香族複素環、のいずれかの構造を4つ以上有する有機化合物の具体的な構造を、下記式(a)〜(e)に例示する。なお、電荷は省略してある。
Ligand of the metal complex to be applied to the present invention is an organic compound represented by the nitrogen-containing aromatic heterocyclic ring, the formula below having a phenolic ring (I).
Here, although it is not a ligand of a metal complex applied to the present invention, any one of a nitrogen-containing aromatic heterocycle and a phenol ring, a thiophenol ring, an aniline ring, and a nitrogen-containing aromatic heterocycle Specific structures of the organic compound having four or more structures are exemplified in the following formulas (a) to (e). The charge is omitted.
ここで含窒素芳香族複素環とは、少なくとも1つの窒素原子を環内に含む芳香族複素環骨格を有するという条件を最低限満たす化合物構造としての芳香族基である。該環系を構成する原子としては、炭素と窒素の他に、酸素原子や硫黄原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。含窒素芳香族複素環の具体例としては、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、ピロール、トリアゾール、ピラゾール、チアゾール、オキサゾール、イミダゾール、インドール、ベンゾイミダゾール、フェナントロリン、カルバゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾジアジンなどを基本骨格とする基を挙げることができる。なお、フェナントロリンは、含窒素芳香族複素環を2つ有していると数える。 Here, the nitrogen-containing aromatic heterocyclic ring is an aromatic group as a compound structure that satisfies the minimum requirement of having an aromatic heterocyclic skeleton containing at least one nitrogen atom in the ring. The atoms constituting the ring system may contain heteroatoms such as oxygen and sulfur atoms in addition to carbon and nitrogen. Specific examples of the nitrogen-containing aromatic heterocycle include pyridine, pyrazine, pyridazine, pyrimidine, pyrrole, triazole, pyrazole, thiazole, oxazole, imidazole, indole, benzimidazole, phenanthroline, carbazole, quinoline, isoquinoline, cinnoline, phthalazine, and quinazoline. , Quinoxaline, benzodiazine and the like. Note that phenanthroline is counted as having two nitrogen-containing aromatic heterocycles.
また、フェノール環とは、少なくとも1つのヒドロキシ基(OH)が結合したベンゼン環骨格を有するという条件を最低限満たす化合物構造としての芳香族基であり、チオフェノール環とは、少なくとも1つのスルフヒドリル基(SH)が結合したベンゼン環骨格を有するという条件を最低限満たす化合物構造としての芳香族基であり、アニリン環とは、少なくとも1つのアミノ基が結合したベンゼン環骨格を有するという条件を最低限満たす化合物構造としての芳香族基である。また、ヒドロキシ基(OH)、スルフヒドリル基(SH)及びアミノ基からプロトンを1つ以上放出していてもよい。 The phenol ring is an aromatic group as a compound structure that satisfies the minimum requirement of having a benzene ring skeleton to which at least one hydroxy group (OH) is bonded. The thiophenol ring is at least one sulfhydryl group. (SH) is an aromatic group as a compound structure that satisfies the minimum requirement of having a benzene ring skeleton bonded to it, and the aniline ring is the minimum requirement of having a benzene ring skeleton to which at least one amino group is bonded. An aromatic group as a compound structure to be filled. One or more protons may be released from a hydroxy group (OH), a sulfhydryl group (SH), and an amino group.
ベンゼン環骨格を有するという条件を最低限満たす化合物構造としての芳香族基として具体例としては、ベンゼン、ナフタレン、インデン、ビフェニレン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ピセン、ペリレン、ペンタセン、テトラフェニレン、ヘキサセン、コロネン等の芳香族炭化水素、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、キサンテン等の酸素、硫黄元素を含む縮合複素環化合物を基本骨格とする基が挙げられる。好ましくは、芳香族炭化水素の基であり、より好ましくは、ベンゼン、ナフタレン、インデン、ビフェニレン、アセナフチレン、フルオレン、フェナントレンより得られる基である。また、ヒドロキシ基(OH)、スルフヒドリル基(SH)及びアミノ基からプロトンを一つ以上放出していてもよい。 Specific examples of the aromatic group as a compound structure that satisfies the minimum requirement for having a benzene ring skeleton include benzene, naphthalene, indene, biphenylene, acenaphthylene, fluorene, phenalene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, acephenanthrylene, and ASEAN. Basically, condensed heterocyclic compounds containing oxygen and sulfur elements such as aromatic hydrocarbons such as tolylene, triphenylene, pyrene, chrysene, naphthacene, picene, perylene, pentacene, tetraphenylene, hexacene and coronene, benzothiophene, benzofuran and xanthene. Examples of the skeleton include groups. An aromatic hydrocarbon group is preferable, and a group obtained from benzene, naphthalene, indene, biphenylene, acenaphthylene, fluorene, and phenanthrene is more preferable. One or more protons may be released from a hydroxy group (OH), a sulfhydryl group (SH), and an amino group.
なお、含窒素芳香族複素環を1つと、フェノール環、チオフェノール環、アニリン環、および含窒素芳香族複素環、のいずれかの構造を4つ以上有する有機化合物は、配位子としては、フェノール環を2つ以上と、含窒素芳香族複素環を3つ以上と、フェノール環を2つ以上有するとより好ましい。前記構造を有した配位子を用いることで、安定性が高まる。好ましい含窒素芳香族複素環の数は3〜8であり、より好ましくは、3〜5であり、特に好ましくは3または4である。また、フェノール環の数として好ましくは、2〜6であり、より好ましくは2〜4であり、特に好ましくは2である。
Incidentally, bract 1 a nitrogen-containing aromatic heterocyclic ring, a phenol ring, thiophenol ring, aniline ring, and a nitrogen-containing aromatic heterocyclic organic compound having 4 or more of any of the structures, as the ligand, More preferably, it has two or more phenol rings, three or more nitrogen-containing aromatic heterocycles, and two or more phenol rings. By using a ligand having the above structure, stability is increased. The number of preferable nitrogen-containing aromatic heterocycle is 3-8, More preferably, it is 3-5, Most preferably, it is 3 or 4. Further, the number of phenol rings is preferably 2 to 6, more preferably 2 to 4, and particularly preferably 2.
本発明に用いられる変性処理前の金属錯体の配位子は、下記一般式(I)で表される有機化合物である。
Ligand denaturing pretreatment of the metal complexes used in the present invention is an organic compound represented by the following general formula (I).
前記一般式(I)中のR1が置換基のとき、本発明では、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、ホルミル基、ヒドロシキスルホニル基、ハロゲン原子、置換されていてもよい1価の炭化水素基、置換されていてもよいヒドロカルビルオキシ基(置換されていてもよい炭化水素オキシ基)、非置換又は置換の1価の炭化水素基2個で置換されたアミノ基(即ち、置換されていてもよい炭化水素二置換アミノ基であり、置換されていてもよいN,N−ジ炭化水素アミノ基である)、置換されていてもよいヒドロカルビルメルカプト基(置換されていてもよい炭化水素メルカプト基、即ち、置換されていてもよい炭化水素チオ基である)、置換されていてもよいヒドロカルビルカルボニル基(置換されていてもよい炭化水素カルボニル基)、置換されていてもよいヒドロカルビルオキシカルボニル基(置換されていてもよい炭化水素オキシカルボニル基)、非置換又は置換の1価の炭化水素基2個で置換されたアミノカルボニル基(即ち、置換されていてもよい炭化水素二置換アミノカルボニル基であり、置換されていてもよいN,N−ジ炭化水素アミノカルボニル基である)、又は置換されていてもよいヒドロカルビルスルホニル基(置換されていてもよい炭化水素スルホニル基)であり、置換されていてもよい1価の炭化水素基、置換されていてもよいヒドロカルビルオキシ基、非置換又は置換の1価の炭化水素基2個で置換されたアミノ基、置換されていてもよいヒドロカルビルメルカプト基、置換されていてもよいヒドロカルビルカルボニル基、および置換されていてもよいヒドロカルビルオキシカルボニル基から選択される置換基であり、置換されていてもよい1価の炭化水素基、置換されていてもよいヒドロカルビルオキシ基、非置換又は置換の1価の炭化水素基2個で置換されたアミノ基がより好ましく、置換されていてもよい1価の炭化水素基、置換されていてもよいヒドロカルビルオキシ基がさらに好ましい。これらの基において、水素原子の結合した窒素原子は、1価の炭化水素基で置換されていることが好ましい。また、R1で表される基が複数の置換基を有する場合には、2個の置換基が連結して環を形成してもよい。
When R 1 in the general formula (I) is a substituent , in the present invention, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a carboxyl group, a formyl group, a hydroxysulfonyl group, a halogen atom, or a substituent may be substituted. A good monovalent hydrocarbon group, an optionally substituted hydrocarbyloxy group (optionally substituted hydrocarbonoxy group), an amino group substituted with two unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon groups ( That is, an optionally substituted hydrocarbon disubstituted amino group , an optionally substituted N, N- dihydrocarbon amino group ), an optionally substituted hydrocarbyl mercapto group (substituted) May be a hydrocarbon mercapto group , that is, an optionally substituted hydrocarbon thio group, an optionally substituted hydrocarbylcarbonyl group (an optionally substituted hydrocarbon group). A sulfonyl group), an optionally substituted hydrocarbyloxycarbonyl group (an optionally substituted hydrocarbon oxycarbonyl group), an aminocarbonyl group substituted with two unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon groups (ie, a optionally substituted hydrocarbon disubstituted aminocarbonyl group, an optionally substituted N, N-di-hydrocarbon aminocarbonyl group), or an optionally substituted Hidorokarubi Angeles Ruhoniru group (substitution An optionally substituted hydrocarbon sulfonyl group), an optionally substituted monovalent hydrocarbon group, an optionally substituted hydrocarbyloxy group, two unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon groups. substituted amino group, an optionally substituted hydrocarbyloxy group, an optionally substituted hydrocarbyl group, and a substituted Which may have been a substituent selected from a good hydrocarbyloxy carbonyl group, it may be substituted monovalent hydrocarbon group, an optionally substituted hydrocarbyloxy group, unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon An amino group substituted with two hydrogen groups is more preferred, and a monovalent hydrocarbon group which may be substituted and a hydrocarbyloxy group which may be substituted are more preferred. In these groups, the nitrogen atom to which a hydrogen atom is bonded is preferably substituted with a monovalent hydrocarbon group. Moreover, when the group represented by R 1 has a plurality of substituents, the two substituents may be linked to form a ring.
上記R1で表される1価の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ノニル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、ドコシル基等の炭素数1〜50の、好ましくは1〜20のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロノニル基、シクロドデシル基、ノルボニル基、アダマンチル基等の炭素数3〜50の、好ましくは3〜20の環状飽和炭化水素基;エテニル基、プロペニル基、3−ブテニル基、2−ブテニル基、2−ペンテニル基、2−ヘキセニル基、2−ノネニル基、2−ドデセニル基等の炭素数2〜50の、好ましくは2〜20のアルケニル基;フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基、4−プロピルフェニル基、4−イソプロピルフェニル基、4−ブチルフェニル基、4−t−ブチルフェニル基、4−ヘキシルフェニル基、4−シクロヘキシルフェニル基、4−アダマンチルフェニル基、4−フェニルフェニル基等の炭素数6〜50の、好ましくは6〜20のアリール基;フェニルメチル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニル−1−プロピル基、1−フェニル−2−プロピル基、2−フェニル−2−プロピル基、3−フェニル−1−プロピル基、4−フェニル−1−ブチル基、5−フェニル−1−ペンチル基、6−フェニル−1−ヘキシル基等の炭素数7〜50の、好ましくは7〜20のアラルキル基が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group represented by R 1 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a nonyl group, An alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms such as dodecyl group, pentadecyl group, octadecyl group, docosyl group; cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclononyl group, cyclododecyl group A cyclic saturated hydrocarbon group having 3 to 50 carbon atoms, preferably 3 to 20 carbon atoms such as a norbornyl group and an adamantyl group; an ethenyl group, a propenyl group, a 3-butenyl group, a 2-butenyl group, a 2-pentenyl group, 2- An alkenyl group having 2 to 50 carbon atoms, preferably 2 to 20 carbon atoms, such as a hexenyl group, a 2-nonenyl group, and a 2-dodecenyl group; a phenyl group 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-ethylphenyl group, 4-propylphenyl group, 4-isopropylphenyl group, 4-butylphenyl Group, 4-t-butylphenyl group, 4-hexylphenyl group, 4-cyclohexylphenyl group, 4-adamantylphenyl group, 4-phenylphenyl group and the like, and an aryl group having 6 to 50 carbon atoms, preferably 6 to 20 carbon atoms Phenylphenyl group, 1-phenylethyl group, 2-phenylethyl group, 1-phenyl-1-propyl group, 1-phenyl-2-propyl group, 2-phenyl-2-propyl group, 3-phenyl-1- 7 to 50 carbon atoms such as propyl group, 4-phenyl-1-butyl group, 5-phenyl-1-pentyl group and 6-phenyl-1-hexyl group , Preferably 7-20 aralkyl groups are mentioned.
R1で表される1価の炭化水素基としては、炭素数1〜20のものが好ましく、炭素数1〜12のものがより好ましく、炭素数2〜12のものがさらに好ましく、炭素数1〜10のものがさらに好ましく、炭素数3〜10のものが特に好ましい。 The monovalent hydrocarbon group represented by R 1 preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, still more preferably 2 to 12 carbon atoms, and 1 carbon atom. To 10 carbon atoms are more preferable, and those having 3 to 10 carbon atoms are particularly preferable.
R1で表されるヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビルメルカプト基、ヒドロカルビルカルボニル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、ヒドロカルビルスルホニル基は、それぞれ、オキシ基、メルカプト基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホニル基に、前記の1価の炭化水素基が1個結合してなる基である。 The hydrocarbyloxy group, hydrocarbyl mercapto group, hydrocarbylcarbonyl group, hydrocarbyloxycarbonyl group, and hydrocarbylsulfonyl group represented by R 1 are the oxy group, mercapto group, carbonyl group, oxycarbonyl group, and sulfonyl group, respectively. This is a group formed by bonding one valent hydrocarbon group.
R1で表される"非置換又は置換の1価の炭化水素基2個で置換されたアミノ基"、"非置換又は置換の1価の炭化水素基2個で置換されたアミノカルボニル基"は、それぞれ、アミノ基、アミノカルボニル基(即ち、−C(=O)−NH2)中の2個の水素原子が前記の1価の炭化水素基に置換された基である。これらに含まれる1価の炭化水素基の具体例及び好ましい例は、前記のR1で表される1価の炭化水素基と同じである。 “Amino group substituted with two unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon groups” represented by R 1 , “aminocarbonyl group substituted with two unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon groups” Are groups in which two hydrogen atoms in an amino group and an aminocarbonyl group (that is, —C (═O) —NH 2 ) are substituted with the monovalent hydrocarbon group. Specific examples and preferred examples of the monovalent hydrocarbon group contained in these are the same as the monovalent hydrocarbon group represented by R 1 described above.
R1で表される1価の炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビルメルカプト基、ヒドロカルビルカルボニル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、ヒドロカルビルスルホニル基は、これらの基に含まれる水素原子の一部又は全部が、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換されていてもよい1価の炭化水素基、置換されていてもよいヒドロカルビルオキシ基、置換されていてもよいヒドロカルビルメルカプト基、置換されていてもよいヒドロカルビルカルボニル基、置換されていてもよいヒドロカルビルオキシカルボニル基、置換されていてもよいヒドロカルビルスルホニル基等で置換されていてもよい。 The monovalent hydrocarbon group represented by R 1 , hydrocarbyloxy group, hydrocarbyl mercapto group, hydrocarbylcarbonyl group, hydrocarbyloxycarbonyl group, and hydrocarbylsulfonyl group have a part or all of the hydrogen atoms contained in these groups, Halogen atom, hydroxyl group, amino group, nitro group, cyano group, monovalent hydrocarbon group which may be substituted, hydrocarbyloxy group which may be substituted, hydrocarbyl mercapto group which may be substituted, substituted It may be substituted with an optionally substituted hydrocarbylcarbonyl group, an optionally substituted hydrocarbyloxycarbonyl group, an optionally substituted hydrocarbylsulfonyl group, and the like.
前記R1の中でも、特に好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、フェニル基、メチルフェニル基、ナフチル基である。 Among R 1 , particularly preferred are a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a phenyl group, a methylphenyl group, and a naphthyl group.
一般式(I)のQ1は、ピリジレン基、ピラジレン基、ピリミジレン基、ピリダジレン基、ピロリレン基、チアゾリレン基、イミダゾリレン基、オキサゾリレン基、トリアゾリレン基、インドリレン基、ベンゾイミダゾリレン基、ベンゾフリレン基、ベンゾチエニレン基、キノリレン基、イソキノリレン基、シンノリレン基、フタラジレン基、キナゾリレン基、キノキサリレン基、ベンゾジアジレン基、1,10−フェナントロリレン基、2,2’−ビピリジレン基、2,2’−ビチオフェニレン基、2,2’−ビピローレン基、2,2’−ビチアゾリレン基、2,2’−ビフリレン基、2,2’−ビピリミジレン基、2,2’−ビピリダジレン基および2,2’−ビイミダゾリレン基から選択される2価の有機基を表す。これらの基のうち、好ましくは、ピリジレン基、ピラジレン基、ピリミジレン基、ピリダジレン基、ピロリレン基、1,10−フェナントロリレン基、2,2’−ビピリジレン基、2,2’−ビチオフェニレン基、2,2’−ビピローレン基、2,2’−ビチアゾリレン基、2,2’−ビフリレン基、2,2’−ビピリミジレン基、2,2’−ビピリダジレン基、2,2’−ビイミダゾリレン基であり、さらに好ましくは、1,10−フェナントロリレン基、2,2’−ビピリジレン基、2,2’−ビピローレン基、2,2’−ビチアゾリレン基、2,2’−ビイミダゾリレン基である。
また、これらの基は、さらに前記R1で置換されてもよい。
To Q 1 the general formula (I), pin Rijiren group, pyrazylene group, a pyrimidylene group, pyridazylene group, pyrrolylene group, thiazolylene group, an imidazolylene group, an oxazolylene group, triazolylene group, an indolylene group, benzimidazolylene alkylene group, Benzofuriren group, benzothienylene Group, quinolylene group, isoquinolylene group, cinnolylene group, phthalazylene group, quinazolylene group, quinoxarylene group, benzodiazylene group, 1,10-phenanthrolylene group, 2,2'-bipyridylene group, 2,2'-bithiophenylene group , 2,2' Bipiroren group, 2,2' Bichiazoriren group, 2,2' Bifuriren group, 2,2' Bipirimijiren group, selected from 2,2' Bipiridajiren group and 2,2' Biimidazoriren group Represents a divalent organic group. Among these groups , pyridylene group, pyrazylene group, pyrimidylene group, pyridazylene group, pyrrolylene group, 1,10-phenanthrolylene group, 2,2′-bipyridylene group, 2,2′-bithiophenylene are preferable. Group, 2,2'-bipyrrolene group, 2,2'-bithiazolylene group, 2,2'-bifurylene group, 2,2'-bipyrimidylene group, 2,2'-bipyridazilene group, 2,2'-biimidazolylene group And more preferably a 1,10-phenanthrolylene group, a 2,2′-bipyridylene group, a 2,2′-bipyrrolene group, a 2,2′-bithiazolylene group, or a 2,2′-biimidazolylene group.
Further, these groups may be further substituted with R 1 .
T1は、置換されてもよい含窒素芳香族複素環基であって、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、ピリダジル基、ピロリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、トリアゾリル基、インドリル基、ベンゾイミダゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、シンノリル基、フタラジル基、キナゾリル基、キノキサリル基およびベンゾジアジル基から選択される基を表す。
好ましくは、ピリジル基、ピラジル基、ピリダジル基、ピロリル基、ピラゾリル基、ピリダジル基、チアゾリル基、インドリル基、ベンゾイミダゾリル基であり、さらに好ましくは、ピリジル基、ピロリル基、ピラゾリル基、ピリダジル基、チアゾリル基である。
また、これらの基は、さらに前記R1における置換基で置換されてもよい。
T 1 is an optionally substituted nitrogen-containing aromatic heterocyclic group , and is pyridyl group, pyrazyl group, pyrimidyl group, pyridazyl group, pyrrolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, imidazolyl group, oxazolyl group, triazolyl group, indolyl group, a benzimidazolyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, cinnolyl group, phthalazyl group, quinazolyl group, a group selected from a quinoxalyl group and Benzojiajiru group.
Preferably, it is a pyridyl group, pyrazyl group, pyridazyl group, pyrrolyl group, pyrazolyl group, pyridazyl group, thiazolyl group, indolyl group, benzoimidazolyl group, and more preferably a pyridyl group, pyrrolyl group, pyrazolyl group, pyridazyl group, thiazolyl group It is.
Further, these groups may be further substituted with the substituent in R 1 .
前記一般式(I)に示される配位子は、下記式(II)の構造を有する配位子であると好ましい。 The ligand represented by the general formula (I) is preferably a ligand having a structure of the following formula (II).
を表す。P1は、Y1とY1の隣接位の2つの炭素原子と一体となって複素環を形成するために必要な原子群であり、P2は、Y2とY2の隣接位の2つの炭素原子と一体となって複素環を形成するために必要な原子群であり、P1とP2が互いにさらに結合して環を形成しても良い。
ただし、P 1 、Y 1 、P 2 、Y 2 で形成される基は、前記一般式(I)におけるQ 1 を形成する
T2は、一般式(I)のT1と同義である。なお、電荷は省略してある。)
Represents. P 1 is an atomic group necessary for forming a heterocyclic ring together with two carbon atoms adjacent to Y 1 and Y 1 , and P 2 is 2 adjacent to Y 2 and
However, in the group formed by P 1 , Y 1 , P 2 and Y 2 , T 2 forming Q 1 in the general formula (I) has the same meaning as T 1 in the general formula (I). The charge is omitted. )
前記式(II)中のY1及びY2は、 Y 1 and Y 2 in the formula (II) are
を表し、P1は、Y1とY1の隣接位の2つの炭素原子と一体となって含窒素芳香族複素環を形成するために必要な原子群が好ましく、P2は、Y2とY2の隣接位の2つの炭素原子と一体となって含窒素芳香族複素環を形成するために必要な原子群が好ましく、P1とP2が互いにさらに結合して環を形成しても良い。含窒素芳香族複素環の具体例として、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピロール、N−アルキルピロール、チアゾール、イミダゾール、オキサゾール、イソキノリン、キナゾリンが挙げられ、これらは前記R1で置換されてもよい。好ましくは、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピロール、N−アルキルピロール、チアゾール、イミダゾール、オキサゾール、であり、さらに好ましくは、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピロール、N−アルキルピロール、イミダゾールである。これらの基は、さらに前記R1における置換基で置換されてもよい。N−アルキピロールのアルキル基は、メチル基、エチル基が好ましく、より好ましくはメチル基である。
P 1 is preferably an atomic group necessary to form a nitrogen-containing aromatic heterocyclic ring together with two carbon atoms adjacent to Y 1 and Y 1 , and P 2 is Y 2 and A group of atoms necessary for forming a nitrogen-containing aromatic heterocyclic ring integrally with two carbon atoms adjacent to Y 2 is preferable , and even if P 1 and P 2 are further bonded to each other to form a ring good. Specific examples of the nitrogen-containing aromatic heterocycle include pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyrrole, N-alkylpyrrole, thiazole, imidazole, oxazole, isoquinoline, and quinazoline, which may be substituted with R 1 . Preferred are pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyrrole, N-alkylpyrrole, thiazole, imidazole and oxazole, and more preferred are pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyrrole, N-alkylpyrrole and imidazole. These groups may be further substituted with the substituent in R 1 . The alkyl group of N-alkylpyrrole is preferably a methyl group or an ethyl group, and more preferably a methyl group.
また、P1とP2骨格が互いに結合して新たに環を形成しても良く、以下のような(III―1)〜(III―6)の構造をもつものが好ましい。さらに好ましくは、(III―1)〜(III―3)の構造をもつ。 Further, P 1 and P 2 skeletons may be bonded to each other to form a new ring, and those having the following structures (III-1) to (III-6) are preferred. More preferably, it has a structure of (III-1) to (III-3).
上記R5は好ましくは、水素原子または炭素数1〜8で表される炭化水素基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、フェニル基、オクチル基が挙げられる。 R 5 is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t- Examples thereof include a butyl group, a hexyl group, a phenyl group, and an octyl group.
前記金属錯体における配位子としては、金属原子と配位結合で結合しうる配位原子を5または6個有する。ここで配位原子とは、久保亮五他編「岩波 理化学辞典 第4版」(1991年1月10日発行、岩波書店)966頁に記載の通り、該金属原子の空軌道に電子を供与する非共有電子対を有し、金属原子と配位結合で結合する原子を示す。
該配位子中の配位原子の総数は、好ましくは6個である。また、該配位原子は電気的に中性であっても、荷電したイオンであってもよい。
Examples of the ligand in the metal complex, that
The total number of coordinating atoms in the ligand is preferably six. The coordinating atom may be electrically neutral or a charged ion.
該配位原子としては、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子から選ばれ、複数ある配位原子は互いに同一でも異なっていてもよい。より好ましくは窒素原子および酸素原子である。
The coordinating atom, a nitrogen atom, SansoHara Komata is selected from sulfur atom, a plurality of coordination atoms may be the same or different from each other. More preferably nitrogen atom and oxygen atom.
ここで前記式(II)の構造を有する配位子の具体的な構造を下記式(IV―1)〜(IV―18)に例示する。このうち、好ましくは、式(IV―1)〜(IV―12)であり、特に好ましくは、式(IV―1)〜(IV―6)である。なお、電荷は省略してある。 Here, specific structures of the ligand having the structure of the formula (II) are exemplified in the following formulas (IV-1) to (IV-18). Of these, the formulas (IV-1) to (IV-12) are preferable, and the formulas (IV-1) to (IV-6) are particularly preferable. The charge is omitted.
また、本発明の前記の金属錯体において配位子原子が配位結合する金属原子は、無電荷でも、荷電しているイオンであってもよい。 In the metal complex of the present invention, a metal atom to which a ligand atom is coordinated may be an uncharged or charged ion.
前記の金属原子は、本発明では、元素の周期表の第4周期〜第6周期に属する遷移金属原子である。
具体的には、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金及び金からなる群から選ばれる金属原子が例示される。
これらの中で好ましくはスカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、ハフニウム、タンタル及びタングステンからなる群から選ばれる金属原子であり、さらに好ましくはスカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タンタル及びタングステンからなる群から選ばれる金属原子である。
これらの中でも、とりわけ、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及び銅からなる群から選ばれる金属原子であると好ましく、特に好ましくは、前記で例示した金属原子マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及び銅からなる群から選ばれる金属原子である。
Wherein the metal atom is in the present invention, Ru Oh transition metal atom belonging to
Specifically, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, silver, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium And a metal atom selected from the group consisting of gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, tantalum, tungsten, rhenium, osmium, iridium, platinum and gold.
Among these, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, silver, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, A metal atom selected from the group consisting of dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, tantalum and tungsten, more preferably scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zirconium And a metal atom selected from the group consisting of niobium, molybdenum, tantalum and tungsten.
Among these, a metal atom selected from the group consisting of vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel and copper is preferable, and the metal atom manganese, iron, cobalt, nickel and the metal atoms exemplified above are particularly preferable. It is a metal atom selected from the group consisting of copper.
また、本発明に用いられる金属錯体は、1または〜2個の金属原子を有している。
The metal complex used in the present invention, that have one or to two metal atoms.
本発明に用いられる金属錯体は、前記一般式(I)で表される有機化合物を配位子とすることを必須とするが、前記配位子に加え、他の配位子を有していてもよい。他の配位子としてはイオン性でも電気的に中性の化合物でもよく、このような他の配位子を複数有する場合、これらの他の配位子は互いに同一でも異なっていてもよい。
The metal complex used in the present invention is required to have the organic compound represented by the general formula (I) as a ligand, but has other ligands in addition to the ligand. May be. The other ligand may be an ionic or electrically neutral compound, and when it has a plurality of such other ligands, these other ligands may be the same as or different from each other.
前記他の配位子における電気的に中性の化合物としては、アンモニア、ピリジン、ピロール、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2,4―トリアジン、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3―トリアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、1,3,4−オキサジアゾール、チアゾール、イソチアゾール、インドール、インダゾール、キノリン、イソキノリン、フェナントリジン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、1,8−ナフチリジン、アクリジン、2,2’−ビピリジン、4,4’−ビピリジン、1,10−フェナントロリン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、フェニレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、ピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、ピリジンN−オキシド、2,2´−ビピリジンN,N’−ジオキシド、オキサミド、ジメチルグリオキシム、o―アミノフェノールなどの窒素原子含有化合物;水、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、2−メトキシエタノール、フェノール、シュウ酸、カテコール、サリチル酸、フタル酸、2,4−ペンタンジオン、1,1,1−トリフルオロ−2,4−ペンタンジオン、ヘキサフルオロペンタンジオン、1,3−ジフェニル−1,3―プロパンジオン、2,2’−ビナフトール等の酸素含有化合物;ジメチルスルホキシド、尿素等の硫黄含有化合物;1,2−ビス(ジメチルホスフィノ)エタン、1,2−フェニレンビス(ジメチルホスフィン)等のリン含有化合物等が例示される。
好ましくはアンモニア、ピリジン、ピロール、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2,4―トリアジン、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3―トリアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、1,3,4−オキサジアゾール、インドール、インダゾール、キノリン、イソキノリン、フェナントリジン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、1,8−ナフチリジン、アクリジン、2,2’−ビピリジン、4,4’−ビピリジン、1,10−フェナントロリン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、フェニレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、ピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、ピリジンN−オキシド、2,2’−ビピリジンN,N’−ジオキシド、オキサミド、ジメチルグリオキシム、o―アミノフェノール、水、フェノール、シュウ酸、カテコール、サリチル酸、フタル酸、2,4−ペンタンジオン、1,1,1−トリフルオロ−2,4−ペンタンジオン、ヘキサフルオロペンタンジオン、1,3−ジフェニル−1,3―プロパンジオン、2,2’−ビナフトールであり、 より好ましくはアンモニア、ピリジン、ピロール、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2,4―トリアジン、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3―トリアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、1,3,4−オキサジアゾール、インドール、インダゾール、キノリン、イソキノリン、フェナントリジン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、1,8−ナフチリジン、アクリジン、2,2’−ビピリジン、4,4’−ビピリジン、1,10−フェナントロリン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、フェニレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、ピリジンN−オキシド、2,2’−ビピリジンN,N’−ジオキシド、o―アミノフェノール、フェノール、カテコール、サリチル酸、フタル酸、1,3−ジフェニルー1,3―プロパンジオン、2,2’−ビナフトールが挙げられる。
これらの中でも、ピリジン、ピロール、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピラゾール、イミダゾール、オキサゾール、インドール、キノリン、イソキノリン、アクリジン、2,2’−ビピリジン、4,4’−ビピリジン、1,10−フェナントロリン、フェニレンジアミン、ピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、ピリジンN−オキシド、2,2´−ビピリジンN,N’−ジオキシド、o―アミノフェノール、フェノールがさらに好ましい。
Examples of the electrically neutral compound in the other ligand include ammonia, pyridine, pyrrole, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 1,2,4-triazine, pyrazole, imidazole, 1,2,3-triazole, and oxazole. , Isoxazole, 1,3,4-oxadiazole, thiazole, isothiazole, indole, indazole, quinoline, isoquinoline, phenanthridine, cinnoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, 1,8-naphthyridine, acridine, 2,2 '-Bipyridine, 4,4'-bipyridine, 1,10-phenanthroline, ethylenediamine, propylenediamine, phenylenediamine, cyclohexanediamine, piperazine, 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, pyridine N-oxide, 2 , 2'-bipyridine N, N'-dioxide, oxamide, dimethylglyoxime, o-aminophenol and other nitrogen atom-containing compounds; water, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol , Sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, 2-methoxyethanol, phenol, oxalic acid, catechol, salicylic acid, phthalic acid, 2,4-pentanedione, 1,1,1-trifluoro-2,4-pentanedione Oxygen-containing compounds such as hexafluoropentanedione, 1,3-diphenyl-1,3-propanedione, and 2,2′-binaphthol; sulfur-containing compounds such as dimethylsulfoxide and urea; 1,2-bis (dimethylphosphino ) Ethane, 1,2-phenylenebis (dimethyl) Examples include phosphorus-containing compounds such as ruphosphine).
Preferably ammonia, pyridine, pyrrole, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 1,2,4-triazine, pyrazole, imidazole, 1,2,3-triazole, oxazole, isoxazole, 1,3,4-oxadiazole, indole , Indazole, quinoline, isoquinoline, phenanthridine, cinnoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, 1,8-naphthyridine, acridine, 2,2'-bipyridine, 4,4'-bipyridine, 1,10-phenanthroline, ethylenediamine, propylene Diamine, phenylenediamine, cyclohexanediamine, piperazine, 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, pyridine N-oxide, 2,2'-bipyridine N, N'-dioxide, oxamide, dimethylglyoxime o-aminophenol, water, phenol, oxalic acid, catechol, salicylic acid, phthalic acid, 2,4-pentanedione, 1,1,1-trifluoro-2,4-pentanedione, hexafluoropentanedione, 1,3 -Diphenyl-1,3-propanedione, 2,2'-binaphthol, more preferably ammonia, pyridine, pyrrole, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 1,2,4-triazine, pyrazole, imidazole, 1,2, 3-triazole, oxazole, isoxazole, 1,3,4-oxadiazole, indole, indazole, quinoline, isoquinoline, phenanthridine, cinnoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, 1,8-naphthyridine, acridine, 2,2 '-Bipyridine, 4,4'-bipyri 1,10-phenanthroline, ethylenediamine, propylenediamine, phenylenediamine, cyclohexanediamine, pyridine N-oxide, 2,2'-bipyridine N, N'-dioxide, o-aminophenol, phenol, catechol, salicylic acid, phthalic acid 1,3-diphenyl-1,3-propanedione, and 2,2′-binaphthol.
Among these, pyridine, pyrrole, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, pyrazole, imidazole, oxazole, indole, quinoline, isoquinoline, acridine, 2,2′-bipyridine, 4,4′-bipyridine, 1,10-phenanthroline, phenylenediamine Piperazine, 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, pyridine N-oxide, 2,2′-bipyridine N, N′-dioxide, o-aminophenol, and phenol are more preferable.
また、アニオン性を有する配位子としては、水酸化物イオン、ペルオキシド、スーパーオキシド、シアン化物イオン、チオシアン酸イオン、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンなどのハロゲン化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロボレートイオン、テトラフェニルボレートイオンなどのテトラアリールボレートイオン、ヘキサフルオロホスフェイトイオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、リン酸イオン、亜リン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、プロピオン酸イオン、安息香酸イオン、水酸化物イオン、金属酸化物イオン、メトキサイドイオン、エトキサイドイオン、2−エチルヘキサン酸イオン等が挙げられる。
好ましくは、水酸化物イオン、塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロボレートイオン、テトラフェニルボレートイオン、ヘキサフルオロホスフェイトイオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、リン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオンが例示され、これらの中でも、水酸化物イオン、塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸イオン、テトラフェニルボレートイオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、2−エチルヘキサン酸イオンがより好ましい。
Examples of the anionic ligand include hydroxide ions, peroxides, superoxides, cyanide ions, thiocyanate ions, fluoride ions, chloride ions, bromide ions, iodide ions, and the like, Sulfate ion, nitrate ion, carbonate ion, perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, tetraarylborate ion such as tetraphenylborate ion, hexafluorophosphate ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, p-toluene Sulfonate ion, benzenesulfonate ion, phosphate ion, phosphite ion, acetate ion, trifluoroacetate ion, propionate ion, benzoate ion, hydroxide ion, metal oxide ion, methoxide ion, etho Side ion, 2-ethylhexanoic acid ion, and the like.
Preferably, hydroxide ion, chloride ion, sulfate ion, nitrate ion, carbonate ion, perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, tetraphenylborate ion, hexafluorophosphate ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfone Examples include acid ions, p-toluenesulfonate ions, benzenesulfonate ions, phosphate ions, acetate ions, trifluoroacetate ions. Among these, hydroxide ions, chloride ions, sulfate ions, nitrate ions, carbonate ions Ions, tetraphenylborate ions, trifluoromethanesulfonate ions, p-toluenesulfonate ions, acetate ions, trifluoroacetate ions, and 2-ethylhexanoate ions are more preferable.
さらに、前記アニオン性を有する配位子として例示したイオンは、本発明の金属錯体自体を電気的に中和する対イオンとして有していてもよい。 Furthermore, the ions exemplified as the ligand having an anionic property may have as a counter ion for electrically neutralizing the metal complex itself of the present invention.
また、本発明に用いられる金属錯体は、電気的中性を保たせるようなカチオン性を有する対イオンとして持つ場合がある。カチオン性を有する対イオンとしては、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、テトラ(n−ブチル)アンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン等のテトラアルキルアンモニウムイオン、テトラフェニルホスホニウムイオンなどのテトラアリールホスホニウムイオン等が例示され、具体的には、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン、テトラ(n−ブチル)アンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラフェニルホスホニウムイオンであり、より好ましくはテトラ(n−ブチル)アンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラフェニルホスホニウムイオンが挙げられる。
これらの中でも、カチオン性を有する対イオンとして、テトラ(n−ブチル)アンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオンが好ましい。
Further, the metal complex used in the present invention may have a counter ion having a cationic property that maintains electrical neutrality. Examples of the counter ion having a cationic property include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, tetraalkylammonium ions such as tetra (n-butyl) ammonium ion and tetraethylammonium ion, and tetraarylphosphonium ions such as tetraphenylphosphonium ion. Specifically, lithium ion, sodium ion, potassium ion, rubidium ion, cesium ion, magnesium ion, calcium ion, strontium ion, barium ion, tetra (n-butyl) ammonium ion, tetraethylammonium ion, tetraphenyl Phosphonium ion, more preferably tetra (n-butyl) ammonium ion, tetraethylammonium ion, tetraphenylphosphonium Ion, and the like.
Among these, tetra (n-butyl) ammonium ions and tetraethylammonium ions are preferable as the counter ion having a cationic property.
次に本発明に適用する金属錯体の合成法について説明する。本発明の金属錯体は、配位子を有機化学的に合成し、前記の金属原子を付与する反応剤(以下、「金属付与剤」と呼ぶ)と混合することにより得ることができる。金属付与剤としては、前記例示した金属の酢酸塩、塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩などを用いることができる。 Next, a method for synthesizing a metal complex applied to the present invention will be described. The metal complex of the present invention can be obtained by synthesizing a ligand organically and mixing with the above-mentioned reagent for imparting a metal atom (hereinafter referred to as “metal imparting agent”). As the metal imparting agent, the exemplified metal acetates, hydrochlorides, sulfates, carbonates and the like can be used.
配位子の合成は、非特許文献Tetrahedron.,1999,55,8377.に記載されているように、有機金属反応剤の複素環式化合物への付加反応及び酸化をおこない、ハロゲン化反応、次いで遷移金属触媒を用いたクロスカップリング反応によって合成することができる。また、複素環のハロゲン化物を用いて、段階的にクロスカップリング反応で合成することも可能である。 As described in Non-Patent Document Tetrahedron., 1999, 55, 8377., the ligand is synthesized by adding an organometallic reactant to a heterocyclic compound and oxidizing it, followed by a halogenation reaction, It can be synthesized by a cross-coupling reaction using a transition metal catalyst. Moreover, it is also possible to synthesize | combine by a cross-coupling reaction in steps using the halide of a heterocyclic ring.
前記のとおり、本発明の金属錯体は、配位子及び金属付与剤を適当な反応溶媒の存在下で混合させることで得ることができる。具体的には、反応溶媒としては、水、酢酸、シュウ酸、アンモニア水、メタノール、エタノール、n−プロパノ−ル、イソプロピルアルコール、2−メトキシエタノール、1−ブタノール、1,1−ジメチルエタノール、エチレングリコール、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、メチルエチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、デュレン、デカリン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、N,N’−ジメチルホルムアミド、N,N’−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、トリエチルアミン、ピリジンが挙げられ、これらを2種以上混合してなる反応溶媒を用いてもよいが、配位子及び金属付与剤が溶解し得るものが好ましい。反応温度としては通常−10〜200℃、好ましくは0〜150℃、特に好ましくは0〜100℃、反応時間としては通常1分〜1週間、好ましくは5分〜24時間、特に好ましくは1時間〜12時間で実施することができる。なお、反応温度および反応時間についても、配位子及び金属付与剤の種類によって適宜設定できる。
反応後の反応溶液から、生成した金属錯体を単離精製する手段としては、公知の再結晶法、再沈殿法あるいはクロマトグラフィー法から適宜最適な手段を選択して用いることができ、これらの手段を組合わせてもよい。
なお、前記反応溶媒の種類によっては、生成した金属錯体が析出する場合があり、析出した金属錯体を濾別等で分離し、必要に応じて洗浄操作や乾燥操作を行うことでも、金属錯体を単離精製することもできる。
本発明に用いる金属錯体としての好ましい配位形態としては、第4周期に属する遷移金属から選ばれる遷移金属と前記式(IV−1)〜(IV−12)に記載の配位子のいずれかを反応させて得られる金属錯体であり、さらに好ましくは、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅から選ばれる遷移金属と前記式(IV−1)〜(IV−7)に記載の配位子のいずれかを反応させて得られる金属錯体である。
As described above, the metal complex of the present invention can be obtained by mixing a ligand and a metal imparting agent in the presence of a suitable reaction solvent. Specifically, the reaction solvent includes water, acetic acid, oxalic acid, aqueous ammonia, methanol, ethanol, n-propanol, isopropyl alcohol, 2-methoxyethanol, 1-butanol, 1,1-dimethylethanol, ethylene. Glycol, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, methyl ethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, benzene, toluene, xylene, mesitylene, durene, decalin, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, chlorobenzene, 1,2- Examples include dichlorobenzene, N, N′-dimethylformamide, N, N′-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, acetone, acetonitrile, benzonitrile, triethylamine, and pyridine. It may be used by mixing two or more reaction solvent, but is preferably one ligand and the metal-providing agent is soluble. The reaction temperature is usually −10 to 200 ° C., preferably 0 to 150 ° C., particularly preferably 0 to 100 ° C., and the reaction time is usually 1 minute to 1 week, preferably 5 minutes to 24 hours, particularly preferably 1 hour. It can be carried out in ~ 12 hours. The reaction temperature and reaction time can also be appropriately set depending on the type of ligand and metal imparting agent.
As a means for isolating and purifying the generated metal complex from the reaction solution after the reaction, an optimum means can be appropriately selected and used from known recrystallization methods, reprecipitation methods, or chromatography methods. May be combined.
Depending on the type of the reaction solvent, the generated metal complex may precipitate. The precipitated metal complex may be separated by filtration, etc., and the metal complex may be removed by washing or drying as necessary. It can also be isolated and purified.
As a preferred coordination form as the metal complex used in the present invention, any of transition metals selected from transition metals belonging to the fourth period and ligands described in the above formulas (IV-1) to (IV-12) More preferably, a transition metal selected from manganese, iron, cobalt, nickel, and copper and a ligand described in the above formulas (IV-1) to (IV-7) are used. It is a metal complex obtained by reacting either one.
前記式(I)で表される金属錯体の残基を有するポリマーとは、前記式(I)で表される金属錯体における水素原子の一部又は全部(通常、1個)を取り除いてなる原子団からなる基を有するポリマーを意味しており、この場合に用いられるポリマーとして、特に制限はないが、導電性高分子、デンドリマー、天然高分子、固体高分子電解質、ポリエチレン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン等を例示することができる。その中でも、導電性高分子、固体高分子電解質が特に好ましい。導電性高分子とは金属的または半金属的な導電性を示す高分子物質の総称である(岩波理化学辞典第5版:1988年発行)。導電性高分子としては、「導電性ポリマー」(吉村進一著、共立出版)や「導電性高分子の最新応用技術」(小林征男監修、シーエムシー出版)に記載されているような、ポリアセチレン及びその誘導体、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリパラフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリカルバゾール及びその誘導体、ポリインドール及びその誘導体、ならびに前記導電性高分子の共重合体などを挙げることができる。
固体高分子電解質としては、パーフルオロスルホン酸、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリフェニレン、ポリアリーレン、ポリアリーレンエーテルスルホンをスルホン化した高分子などを挙げることができる。
The polymer having a residue of the metal complex represented by the formula (I) is an atom formed by removing part or all (usually one) of hydrogen atoms in the metal complex represented by the formula (I). This means a polymer having a group of groups, and the polymer used in this case is not particularly limited, but is a conductive polymer, dendrimer, natural polymer, solid polymer electrolyte, polyethylene, polyethylene glycol, polypropylene, etc. Can be illustrated. Among these, a conductive polymer and a solid polymer electrolyte are particularly preferable. The conductive polymer is a general term for polymer substances showing metallic or semi-metallic conductivity (Iwanami Riken Dictionary 5th edition: published in 1988). Examples of conductive polymers include polyacetylene and polyacetylene described in “Conductive Polymers” (Shinichi Yoshimura, Kyoritsu Publishing) and “Latest Applied Technologies for Conducting Polymers” (supervised by Masao Kobayashi, CMC Publishing). Derivatives thereof, polyparaphenylene and derivatives thereof, polyparaphenylene vinylene and derivatives thereof, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, polycarbazole and derivatives thereof , Polyindole and derivatives thereof, and copolymers of the conductive polymers.
Examples of the solid polymer electrolyte include perfluorosulfonic acid, polyether ether ketone, polyimide, polyphenylene, polyarylene, and a polymer obtained by sulfonating polyarylene ether sulfone.
前記式(I)で表される金属錯体の残基を繰り返し単位として有するポリマーとは、前記式(I)で表される金属錯体における水素原子の一部又は全部(通常、2個)を取り除いてなる原子団からなる基を繰り返し単位として有するポリマーを意味しており、例えば、大環状配位子を含む二官能性モノマーを重合することにより生成するものである。
なお、分子鎖の長さによるものではない。
The polymer having a residue of the metal complex represented by the formula (I) as a repeating unit removes part or all (usually two) of hydrogen atoms in the metal complex represented by the formula (I). It is produced by polymerizing a bifunctional monomer containing a macrocyclic ligand, for example.
It does not depend on the length of the molecular chain.
次に、本発明における、金属錯体の安定化処理(変性処理)の条件について詳述する。
変性処理に用いる金属錯体は、1種の金属錯体のみを用いてもよく、2種以上の金属錯体を用いることもできる。
該金属錯体は、変性処理を施す前処理として、15℃以上200℃以下の温度、10Torr以下の減圧下において6時間以上乾燥させておくと特に好ましい。該前処理としては、真空乾燥機等を用いることができる。
Next, the metal complex stabilization treatment (modification treatment) conditions in the present invention will be described in detail.
As the metal complex used for the modification treatment, only one kind of metal complex may be used, or two or more kinds of metal complexes may be used.
It is particularly preferable that the metal complex is dried for 6 hours or more at a temperature of 15 ° C. or more and 200 ° C. or less and a reduced pressure of 10 Torr or less as a pretreatment for the modification treatment. As the pretreatment, a vacuum dryer or the like can be used.
金属錯体の変性処理を行う際に用いる雰囲気としては、水素、ヘリウム、窒素、アンモニア、酸素、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、アセトニトリル、並びにこれらの混合ガスの存在下であることが好ましい。
好ましくは水素、ヘリウム、窒素、アンモニア、酸素、ネオン、アルゴン、並びにこれらの混合ガスの存在下であり、より好ましくは水素、窒素、アンモニア、アルゴン、並びにこれらの混合ガスの存在下である。
また、変性処理に係る圧力は、選択する変性処理において適宜変更することができる。 該金属錯体を加熱処理する際の温度は、該加熱処理の前後において、質量減少率が1質量%以上90質量%以下となり、且つ加熱処理後の変性物の炭素含有率が5質量%以上となる温度であれば、特に限定されない。
該加熱処理の処理温度としては、好ましくは250℃以上であり、より好ましくは300℃以上、さらに好ましくは400℃以上、特に好ましくは500℃以上である。また、焼成処理にかかる温度の上限も、処理後の変性物の炭素含有率が5質量%以上にできるものであれば、特に限定されないが、好ましくは1200℃以下であり、より好ましくは1000℃以下である。
The atmosphere used for the modification treatment of the metal complex is preferably in the presence of hydrogen, helium, nitrogen, ammonia, oxygen, neon, argon, krypton, xenon, acetonitrile, and a mixed gas thereof.
Preferably it is in the presence of hydrogen, helium, nitrogen, ammonia, oxygen, neon, argon, and a mixed gas thereof, more preferably in the presence of hydrogen, nitrogen, ammonia, argon, and a mixed gas thereof.
Further, the pressure related to the modification treatment can be appropriately changed in the modification treatment to be selected. The temperature at which the metal complex is heat-treated is such that the mass reduction rate is 1% by mass or more and 90% by mass or less before and after the heat treatment, and the carbon content of the modified product after the heat treatment is 5% by mass or more. If it is temperature to become, it will not specifically limit.
The treatment temperature for the heat treatment is preferably 250 ° C. or higher, more preferably 300 ° C. or higher, further preferably 400 ° C. or higher, and particularly preferably 500 ° C. or higher. Further, the upper limit of the temperature for the baking treatment is not particularly limited as long as the carbon content of the modified product after the treatment can be 5% by mass or more, but is preferably 1200 ° C or less, more preferably 1000 ° C. It is as follows.
多核錯体の加熱処理を行う際に用いる雰囲気は、水素、一酸化炭素などの還元雰囲気、酸素、炭酸ガス、水蒸気などの酸化雰囲気、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガス雰囲気、アンモニア、アセトニトリルなどの含窒素化合物のガスまたは蒸気、並びにこれらの混合ガスの存在下であることが好ましい。より好ましくは、還元雰囲気であれば、水素、および水素と前記不活性ガスとの混合雰囲気、酸化雰囲気であれば、酸素、および酸素と前記不活性ガスとの混合雰囲気、また、不活性ガス雰囲気であれば、窒素、ネオン、アルゴン、並びにこれらのガスの混合雰囲気である。
また、加熱処理に係る圧力は、特に限定されるものではないが、0.5〜1.5気圧程度の常圧付近であると好ましい。
The atmosphere used for the heat treatment of the polynuclear complex is a reducing atmosphere such as hydrogen or carbon monoxide, an oxidizing atmosphere such as oxygen, carbon dioxide or water vapor, or an inert gas such as nitrogen, helium, neon, argon, krypton, or xenon. It is preferably in the presence of an atmosphere, a gas or vapor of a nitrogen-containing compound such as ammonia or acetonitrile, and a mixed gas thereof. More preferably, in a reducing atmosphere, hydrogen and a mixed atmosphere of hydrogen and the inert gas, in an oxidizing atmosphere, oxygen, a mixed atmosphere of oxygen and the inert gas, or an inert gas atmosphere If so, it is a mixed atmosphere of nitrogen, neon, argon, and these gases.
Moreover, the pressure which concerns on heat processing is although it does not specifically limit, It is preferable in the normal pressure vicinity of about 0.5-1.5 atmospheres.
加熱処理にかかる処理時間は、前記の使用ガスや温度等により適宜設定できるが、上記ガスの密閉あるいは通気させた状態において、室温から徐々に温度を上昇させ目的温度到達後、すぐに降温してもよい。中でも、目的温度に到達後、温度を維持することで、徐々に金属錯体を加熱することが、耐久性をより向上させることができるため好ましい。目的とする温度到達後の保持時間は、好ましくは1〜100時間であり、より好ましくは1〜40時間であり、さらに好ましくは2時間〜10時間であり、特に好ましくは2〜5時間である。 The processing time required for the heat treatment can be appropriately set depending on the gas used, the temperature, etc. In the sealed or vented state of the gas, the temperature is gradually raised from room temperature and the temperature is lowered immediately after reaching the target temperature. Also good. Especially, after reaching | attaining target temperature, it is preferable to heat a metal complex gradually by maintaining temperature, since durability can be improved more. The holding time after reaching the target temperature is preferably 1 to 100 hours, more preferably 1 to 40 hours, further preferably 2 hours to 10 hours, and particularly preferably 2 to 5 hours. .
加熱処理を行う装置も、特に限定されるものではなく、管状炉、オーブン、ファーネス、IHホットプレート等が例示される。本発明の変性金属錯体は、前記のような加熱処理による、低分子脱離を伴って質量減少を生じ、配位子同士が反応することで、金属錯体が縮合体を形成し、その縮合体の中で配位構造が安定するものと考えられる。該加熱処理に代わる、他の変性処理においても、質量減少率を前記の範囲にできる処理において、同等の効果が得られる。 An apparatus for performing the heat treatment is not particularly limited, and examples thereof include a tubular furnace, an oven, a furnace, and an IH hot plate. The modified metal complex of the present invention causes a decrease in mass accompanied by low molecular desorption due to the heat treatment as described above, and the ligands react with each other to form a condensate, and the condensate. It is considered that the coordination structure is stabilized in this. Even in other modification treatments in place of the heat treatment, the same effects can be obtained in the treatment capable of setting the mass reduction rate within the above range.
加熱処理に代わる変性処理としては、α線、β線、中性子線、電子線、γ線、X線、真空紫外線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波、電波、レーザー等の電磁波又は粒子線等から選ばれる何れかの放射線照射処理、コロナ放電処理、グロー放電処理、プラズマ処理(低温プラズマ処理を含む)等の放電処理から選択することができる。
これらの中でも、好ましい変性処理としては、X線、電子線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波及びレーザーから選ばれる放射線照射処理又は低温プラズマ処理が挙げられる。より好ましくは、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波、レーザーから選ばれる放射線を照射する方法である。
これらの方法は、通常高分子フィルムの表面改質処理に用いられる機器、処理方法に準じて行うことが可能であり、例えば文献(日本接着学会編、「表面解析・改質の化学」、日刊工業新聞社、2003年12月19日発行)等に記載された方法を用いることができる。
Examples of modification treatments that can replace heat treatment include α rays, β rays, neutron rays, electron rays, γ rays, X rays, vacuum ultraviolet rays, ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, microwaves, radio waves, electromagnetic waves such as laser beams, particle rays, etc. Can be selected from discharge treatment such as any one of irradiation treatment, corona discharge treatment, glow discharge treatment, plasma treatment (including low temperature plasma treatment).
Among these, preferable modification treatment includes radiation irradiation treatment or low-temperature plasma treatment selected from X-rays, electron beams, ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, microwaves and lasers. More preferred is a method of irradiating radiation selected from ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, microwaves and lasers.
These methods can be carried out in accordance with the equipment and processing methods usually used for the surface modification treatment of polymer films. For example, the literature (Journal of the Japan Adhesion Society, “Surface Analysis / Modification Chemistry”, daily publication) The method described in Kogyo Shimbun, published on December 19, 2003) can be used.
ここで、前記の加熱処理、放射線照射処理又は放電処理を行う際に、該金属錯体が、処理前後の質量減少率が1質量%以上90質量%以下になり、且つ処理後の変性物の炭素含有率が5質量%以上にできるよう、変成できる条件を任意に設定することができるが、好ましい処理時間としては10時間以内、より好ましくは3時間以内、さらに好ましくは1時間以内、特に好ましくは30分以内である。 Here, when performing the heat treatment, radiation irradiation treatment or discharge treatment, the metal complex has a mass reduction rate before and after the treatment of 1% by mass to 90% by mass, and the modified carbon after the treatment. The conditions that can be modified can be arbitrarily set so that the content can be 5% by mass or more, but the preferable treatment time is within 10 hours, more preferably within 3 hours, even more preferably within 1 hour, particularly preferably. Within 30 minutes.
前記のようにして加熱処理、放射線照射処理又は放電処理の何れかの変性処理を施し、質量減少率が1質量%以上、好ましくは2質量%以上変性処理を行って本発明の変性金属錯体が得られる。
The modified metal complex of the present invention is subjected to a modification treatment such as heat treatment, radiation irradiation treatment, or discharge treatment as described above, and the mass reduction rate is 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more. can get.
さらに、本発明の変性金属錯体は元素分析における炭素含有率が5質量%以上である。
該炭素含有率が10質量%以上であると好ましく、20質量%以上であるとより好ましく、30質量%以上であるとさらに好ましく、40質量%以上98質量%以下であると特に好ましい。処理物の炭素含有率が高いほど錯体構造がより安定化し、該変性金属錯体における金属原子の集積度が向上しやすいため好ましい。本発明の変性金属錯体は、前記記載の処理により得ることができるが、該処理後において、未反応の金属錯体や、金属錯体が分解することで生成した金属微粒子や金属酸化物を含んでいる場合がある。このような場合、酸処理等により、金属微粒子や金属酸化物を取り除いたものが変性金属錯体であるが、変性金属錯体としての機能を妨げない限りにおいて、そのまま触媒として使用することができる。
本発明において「変性金属錯体」とは、加熱処理、放射線照射処理又は放電処理の何れかの変性処理により、処理前後の質量減少率が1質量%以上90質量%以下、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、とりわけ好ましくは60質量%以下となるまで変性し、変性後の炭素含有率が5質量%以上である金属錯体をいい、好ましくはカーボン化合物を形成する場合であり、更に好ましくは、グラフェン化合物を形成する場合である。なお、カーボン化合物とは、炭素含有率が5質量%以上である化合物をいう。変性処理前の金属錯体と同様の触媒活性を安定化し、一層高めることができる。具体的には該質量減少は、主に金属錯体からの低分子脱離に起因するものであり、このような低分子の脱離は、変性処理にて生成するガス成分を質量分析装置などを用いて確認することができる。また、金属錯体構造は、X線吸収微細構造(EXAFS)分析法、赤外分光法、ラマン分光法などにより、金属原子と配位原子との結合に帰属されるスペクトルから確認することができる。
Furthermore, the modified metal complex of the present invention has a carbon content of 5% by mass or more in elemental analysis.
The carbon content is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, and particularly preferably 40% by mass or more and 98% by mass or less. A higher carbon content of the treated product is preferable because the complex structure is more stabilized and the degree of accumulation of metal atoms in the modified metal complex is easily improved. The modified metal complex of the present invention can be obtained by the above-described treatment, but after the treatment contains an unreacted metal complex, metal fine particles or metal oxides generated by decomposition of the metal complex. There is a case. In such a case, the modified metal complex is obtained by removing the metal fine particles and the metal oxide by acid treatment or the like, but can be used as a catalyst as long as the function as the modified metal complex is not hindered.
In the present invention, the “modified metal complex” means a mass reduction rate before and after treatment of 1% by mass or more and 90% by mass or less, preferably 80% by mass or less by any modification treatment of heat treatment, radiation irradiation treatment or discharge treatment. More preferably, it is a metal complex that is modified until it is 70% by mass or less, particularly preferably 60% by mass or less, and the carbon content after modification is 5% by mass or more, preferably a carbon compound is formed. More preferably, the graphene compound is formed. In addition, a carbon compound means the compound whose carbon content rate is 5 mass% or more. The catalytic activity similar to that of the metal complex before the modification treatment can be stabilized and further enhanced. Specifically, the decrease in mass is mainly caused by the desorption of low molecules from the metal complex. Such desorption of low molecules causes the gas components generated by the denaturation treatment to be removed using a mass spectrometer or the like. Can be confirmed. The metal complex structure can be confirmed from a spectrum attributed to a bond between a metal atom and a coordination atom by X-ray absorption fine structure (EXAFS) analysis, infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, or the like.
本発明の変性金属錯体は、前記に示したように、変性処理に伴って配位子同士の反応、すなわち配位子同士が低分子離脱を伴って縮合し、配位子が縮合して生じた配位子変性体の中に、金属原子が変性前の金属錯体とほぼ同等の空間的配置を維持してなるものと推定される。ここで、配位子の変性体はグラフェン状構造で縮合・連結された状態であると、より酸に対する安定性、熱安定性が高まるので好ましい。また、「グラフェン状構造」とは、炭素原子がsp2混成軌道によって化学結合し二次元に広がった炭素六角網面構造を意味し、グラフェン状構造を構成する炭素原子の一部は、窒素などのヘテロ原子に置き換えられてもよい。また、前述のグラフェン状構造が積層したグラファイト状構造を取ってもよい。
また、本発明の変性金属錯体がグラフェン状構造である場合、導電性も向上するという効果もある。かかる場合のグラフェン状構造の存在は、励起波長532nmのレーザーラマン分光分析により得られるスペクトルにおいて、グラフェン状構造の存在を表す1550〜1600cm-1のピーク(極大)の存在により確認される。該ピーク(極大)の観測される下限値としては、好ましくは1560cm-1であり、より好ましくは1570cm-1である。また、該ピーク(極大)の観測される上限値としては、好ましくは1595cm-1であり、より好ましくは1590cm-1である。
次に、本発明の変性金属錯体における別の実施形態について説明する。
前記に記載したような(a)金属錯体と、(b)カーボン担体、沸点あるいは融点が250℃以上の有機化合物、又は熱重合開始温度が250℃以下である有機化合物とを、含む金属錯体混合物を、加熱処理、放射線照射処理又は放電処理の何れかの変性処理を施し、処理前後の質量減少率が1質量%以上90質量%以下まで変性し、変性後の炭素含有率が5質量%以上として変性金属錯体組成物である。ここで、質量減少率は、金属錯体混合物におけると、(a)と(b)の合計質量に対して求める。
As described above, the modified metal complex of the present invention is produced by the reaction between ligands accompanying the modification treatment, that is, the ligands condense with low molecular separation and the ligands condense. In the modified ligand, it is presumed that the metal atom maintains a spatial arrangement substantially equivalent to that of the metal complex before the modification. Here, it is preferable that the modified ligand is in a state of being condensed and connected in a graphene-like structure, since the stability to acid and the thermal stability are further increased. In addition, “graphene-like structure” means a carbon hexagonal network structure in which carbon atoms are chemically bonded by sp 2 hybrid orbitals and spread in two dimensions. Some of the carbon atoms constituting the graphene-like structure are nitrogen and the like. May be replaced by a heteroatom. Moreover, you may take the graphite-like structure on which the above-mentioned graphene-like structure was laminated | stacked.
Moreover, when the modified metal complex of the present invention has a graphene-like structure, there is also an effect that conductivity is improved. The presence of the graphene-like structure in this case is confirmed by the presence of a peak (maximum) of 1550 to 1600 cm −1 representing the presence of the graphene-like structure in the spectrum obtained by laser Raman spectroscopy with an excitation wavelength of 532 nm. The observed is the lower limit of the peak (maximum), preferably 1560 cm -1, more preferably 1570 cm -1. The upper limit value observed of the peaks (maxima), preferably 1595Cm -1, more preferably 1590 cm -1.
Next, another embodiment of the modified metal complex of the present invention will be described.
A metal complex mixture comprising (a) a metal complex as described above and (b) a carbon support, an organic compound having a boiling point or melting point of 250 ° C. or higher, or an organic compound having a thermal polymerization initiation temperature of 250 ° C. or lower. Is subjected to any modification treatment of heat treatment, radiation irradiation treatment or discharge treatment, and the mass reduction rate before and after the treatment is modified to 1 mass% or more and 90 mass% or less, and the carbon content after modification is 5 mass% or more. As a modified metal complex composition. Here, the mass reduction rate is obtained with respect to the total mass of (a) and (b) in the metal complex mixture.
該金属錯体混合物における(a)と(b)の混合比率は、(a)と(b)の合計質量に対し、(a)の含有量が、1〜70質量%になるように設定することが好ましい。前記卑金属錯体の含有量が2〜60質量%であると、より好ましく、3〜50質量%であると、特に好ましい。 The mixing ratio of (a) and (b) in the metal complex mixture should be set so that the content of (a) is 1 to 70% by mass with respect to the total mass of (a) and (b). Is preferred. The content of the base metal complex is more preferably 2 to 60% by mass, and particularly preferably 3 to 50% by mass.
前記カーボン担体の例としては、ノーリット(NORIT社製)、ケッチェンブラック(Lion社製)、バルカン(Cabot社製)、ブラックパール(Cabot社製)、アセチレンブラック(Chevron社製)(いずれも商品名)等のカーボン粒子、C60やC70等のフラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボン繊維等が挙げられる。 Examples of the carbon support include Norrit (manufactured by NORIT), Ketjen black (manufactured by Lion), Vulcan (manufactured by Cabot), black pearl (manufactured by Cabot), acetylene black (manufactured by Chevron) (all products) Name), fullerenes such as C60 and C70, carbon nanotubes, carbon nanohorns, and carbon fibers.
沸点あるいは融点が250℃以上である有機化合物の例としては、ペリレン―3,4,9,10―テトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10―ペリレンテトラカルボン酸ジイミド、1,4,5,8―ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8―ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、1,4,5,8―ナフタレンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、二無水ピロメリット酸などの芳香族系化合物カルボン酸誘導体などが挙げられる。ここで、沸点又は融点は、公知の方法を用いて測定することが可能であり、測定された値から選択することが可能であるが、文献等に記載されている値を用いて選択されることもできる。
また、計算機シミュレーション等で求められた計算値でもよく、例えば、Chemical
Abstract Serviceから提供されるソフトウェアであるSciFinderに登録されている沸点あるいは融点の計算値を用いても選んでも良い。下記に示す化合物において沸点(b.p.)にある「calc」の表記は、前記SciFinderに登録されている計算値である。
Examples of organic compounds having a boiling point or melting point of 250 ° C. or higher include perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide, 1,4 , 5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid diimide, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, pyromellitic acid, dianhydropyromellitic acid, etc. And aromatic compound carboxylic acid derivatives. Here, the boiling point or melting point can be measured using a known method, and can be selected from the measured values, but is selected using the values described in the literature. You can also.
Also, it may be a calculated value obtained by computer simulation, for example, Chemical
You can also use the calculated boiling point or melting point registered in SciFinder, which is software provided by Abstract Service. In the compounds shown below, “calc” at the boiling point (b.p.) is a calculated value registered in the SciFinder.
また、250℃以下で熱重合を開始する化合物は、芳香族環の他に二重結合または三重結合を有する有機化合物であり、例えばアセナフチレンやビニルナフタレンなどの有機化合物が例示される。下記に示す化合物に記載の数値は、各有機化合物の重合開始温度である。なお、該数値は「炭素化工学の基礎」(第1版第2刷、昭和57年、オーム社)に記載されている。 Moreover, the compound which starts thermal polymerization at 250 degrees C or less is an organic compound which has a double bond or a triple bond other than an aromatic ring, for example, organic compounds, such as acenaphthylene and vinyl naphthalene, are illustrated. The numerical value described in the compound shown below is the polymerization start temperature of each organic compound. The numerical values are described in “Basics of Carbonization Engineering” (first edition, second printing, 1982, Ohmsha).
この実施形態は上記のように(a)成分に加えて(b)成分として用いる以外、その変性処理方法、処理条件、変性処理(安定化処理)による質量減少率、処理後の金属錯体の炭素含有率等については、第1の実施形態と同様である。
本発明の第2の実施形態として、前記記載の金属錯体を、カーボン担体、沸点あるいは融点が250℃以上の有機化合物、および熱重合開始温度が250℃以下である有機化合物と共に前記処理する方法が挙げられるが、該処理後において、金属錯体が分解することで生成する金属微粒子や金属酸化物を含んでいる場合がある。このような場合、金属微粒子や金属酸化物を取り除いたものが第2の実施形態の変性金属錯体である。一方、第2の実施形態において、前記カーボン担体、前記有機化合物の未反応成分、前記有機化合物の分解成分が混ざっている場合がある。このような場合、溶媒による洗浄、カラム分離、溶媒抽出操作等により、未反応成分や分解成分を取り除くことが好ましいが、変性金属錯体としての機能を妨げない限りにおいては、そのまま触媒として使用することができる。
また、本発明の第3の実施形態として、前記記載の金属錯体を、カーボン担体及び/または導電性高分子とを含む組成物を用いる以外、処理条件、変性処理(安定化処理)による質量減少率、処理後の金属錯体の炭素含有率等については、第1の実施形態と同様の処理を行うことで、変性金属錯体が得られる。該カーボン担体としては、前記例示したカーボン担体を用いることができる。また、導電性高分子としては、「導電性ポリマー」(吉村進一著、共立出版)や「導電性高分子の最新応用技術」(小林征男監修、シーエムシー出版)に記載されているような、ポリアセチレン及びその誘導体、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリパラフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリカルバゾール及びその誘導体、ポリインドール及びその誘導体、ならびに前記導電性高分子の共重合体などを挙げることができる。
In this embodiment, in addition to the component (a) as described above, in addition to the component (b), the modification treatment method, treatment conditions, mass reduction rate due to the modification treatment (stabilization treatment), carbon of the metal complex after treatment About a content rate etc., it is the same as that of 1st Embodiment.
As a second embodiment of the present invention, there is provided a method for treating the metal complex described above with a carbon support, an organic compound having a boiling point or melting point of 250 ° C. or higher, and an organic compound having a thermal polymerization start temperature of 250 ° C. or lower. In some cases, after the treatment, metal fine particles or metal oxides generated by decomposition of the metal complex may be included. In such a case, the modified metal complex of the second embodiment is obtained by removing the metal fine particles and the metal oxide. On the other hand, in the second embodiment, the carbon carrier, the unreacted component of the organic compound, and the decomposition component of the organic compound may be mixed. In such a case, it is preferable to remove unreacted components and decomposition components by washing with a solvent, column separation, solvent extraction operation, etc., but as long as the function as a modified metal complex is not hindered, it should be used as it is as a catalyst. Can do.
Further, as a third embodiment of the present invention, the metal complex described above is reduced in mass by treatment conditions and modification treatment (stabilization treatment) except that a composition containing a carbon support and / or a conductive polymer is used. About a rate, the carbon content rate of the metal complex after a process, etc., a modified | denatured metal complex is obtained by performing the process similar to 1st Embodiment. As the carbon carrier, the carbon carrier exemplified above can be used. In addition, as the conductive polymer, as described in “conductive polymer” (Shinichi Yoshimura, Kyoritsu Publishing) and “latest applied technology of conductive polymer” (supervised by Masao Kobayashi, CMC Publishing) Polyacetylene and derivatives thereof, polyparaphenylene and derivatives thereof, polyparaphenylene vinylene and derivatives thereof, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, polycarbazole and Examples thereof include a derivative thereof, polyindole and a derivative thereof, and a copolymer of the conductive polymer.
とりわけ、ヘテロ原子を配位原子とする金属錯体に上記の処理を施した場合、中心金属とヘテロ原子との結合の他に新たな結合が形成され、安定性が一層高まる。ここでいうヘテロ原子とは、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、セレン原子、ヒ素原子、ハロゲン原子であり、より好ましくは、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、さらに好ましくは、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、特に好ましくは酸素原子、窒素原子である。
また、該金属錯体に含まれる金属原子としては、前記の金属原子と同義である。中心金属への新たな結合の形成は、広域X線吸収微細構造(EXAFS)分析法を用いて確認することができる。中心金属のEXAFS動径分布関数において、中心金属に配位したヘテロ原子は、第一近接原子由来にピークとして観測され、通常、1.0Å以上2.5Å以下の範囲に観測される。第一近接原子由来のピークが観測される範囲の下限値として、より好ましくは1.1Å以上であり、さらに好ましくは1.2Å以上である。また、その上限値として、より好ましくは2.2Å以下であり、さらに好ましくは1.8Å以下であり、特に好ましくは1.6Å以下である。上記の新たな結合の形成は、第一近接原子由来のピークよりも中心金属からより離れた位置に別ピークとして観測される。該ピークの位置は、第一近接原子由来のピークよりも0.58Å以内であり、より好ましくは、0.57Å以内、さらに好ましくは、0.56Å以内であり、特に好ましくは0.55Å以内である。
別ピークの数は、1以上であれば特に限定されないが、好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2、特に好ましくは1である。また、該ピークの強度は、第一近接原子由来のピーク強度に対して、2/5以上の強度を持つものが好ましく、より好ましくは、1/2以上の強度、特に好ましくは2/3以上の強度であり、とりわけ好ましくは、3/4以上の強度である。
In particular, when the above-described treatment is performed on a metal complex having a hetero atom as a coordination atom, a new bond is formed in addition to the bond between the central metal and the hetero atom, thereby further improving the stability. The heteroatom here is an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, a selenium atom, an arsenic atom, or a halogen atom, more preferably an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or a phosphorus atom, more preferably Oxygen atom, nitrogen atom and sulfur atom, particularly preferably oxygen atom and nitrogen atom.
The metal atom contained in the metal complex has the same meaning as the above metal atom. The formation of a new bond to the central metal can be confirmed using a wide area X-ray absorption fine structure (EXAFS) analysis method. In the EXAFS radial distribution function of the central metal, the hetero atom coordinated to the central metal is observed as a peak derived from the first adjacent atom, and is usually observed in the range of 1.0 to 2.5 cm. The lower limit of the range in which the peak derived from the first adjacent atom is observed is more preferably 1.1 Å or more, and further preferably 1.2 Å or more. Further, the upper limit value is more preferably 2.2 mm or less, further preferably 1.8 mm or less, and particularly preferably 1.6 mm or less. The formation of the new bond is observed as another peak at a position farther from the central metal than the peak derived from the first neighboring atom. The position of the peak is within 0.58 cm, more preferably within 0.57 cm, more preferably within 0.56 cm, and particularly preferably within 0.55 cm, relative to the peak derived from the first adjacent atom. is there.
Although the number of another peak will not be specifically limited if it is 1 or more, Preferably it is 1-3, More preferably, it is 1-2, Especially preferably, it is 1. The intensity of the peak is preferably 2/5 or more of the peak intensity derived from the first adjacent atom, more preferably 1/2 or more, particularly preferably 2/3 or more. The strength is particularly preferably 3/4 or more.
本発明の変性金属錯体は、種々の用途に応じて、種々の担体、添加剤等を併用することや、その形状を加工することができる。本発明の処理金属錯体は錯体構造が安定化して、金属原子の集積度が高いので用途として、過酸化水素分解触媒、バッテリーの電極材料、電子デバイスのメモリ材料、燃料電池用の膜劣化防止剤、芳香族化合物の酸化カップリング触媒、排ガス・排水浄化用触媒、色素増感太陽電池の酸化還元触媒層、二酸化炭素還元触媒、改質水素製造用触媒、酸素センサーなどに特に好適である。 The modified metal complex of the present invention can be used in combination with various carriers, additives, etc., and can be processed in shape according to various applications. The treated metal complex of the present invention has a stable complex structure and a high degree of accumulation of metal atoms, so that it can be used as a hydrogen peroxide decomposition catalyst, a battery electrode material, a memory material for electronic devices, and a film deterioration preventing agent for fuel cells. It is particularly suitable for oxidative coupling catalysts for aromatic compounds, exhaust gas / drainage purification catalysts, oxidation-reduction catalyst layers for dye-sensitized solar cells, carbon dioxide reduction catalysts, catalysts for producing reformed hydrogen, oxygen sensors, and the like.
また、本発明の変性金属錯体は、触媒として使用する際に、カーボン担体及び/又は導電性高分子とを含む組成物として用いることもできる。このようにすると、より変性金属錯体の安定性がより増したり、触媒活性がより向上したりする等の観点から有用である。
なお、導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール等を挙げることができる。また、カーボン担体の具体例は前記と同等である。また、このような組成物としては、本発明の変性金属錯体を複数混合して使用することもできるし、カーボン担体又は導電性高分子を複数使用することもできるし、カーボン担体と導電性高分子を組合わせて使用することもできる。
Moreover, when using the modified metal complex of this invention as a catalyst, it can also be used as a composition containing a carbon support | carrier and / or a conductive polymer. This is useful from the standpoint that the stability of the modified metal complex is further increased and the catalytic activity is further improved.
Examples of the conductive polymer include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole. Specific examples of the carbon support are the same as described above. In addition, as such a composition, a plurality of the modified metal complexes of the present invention can be mixed and used, or a plurality of carbon carriers or conductive polymers can be used. A combination of molecules can also be used.
以下に、本発明の変性金属錯体の、好ましい用途について説明する。
本発明の変性金属錯体は、好ましくはカーボン化合物を形成する場合であり、更に好ましくはグラフェン化合物を形成する場合である。変性処理前の金属錯体と同様の触媒活性を安定化し、一層高めることができる。具体的には過酸化物の分解触媒、特に過酸化水素の分解触媒に用いることがより好ましい。過酸化水素の分解触媒に用いる場合、ヒドロキシルラジカルの発生を抑制しつつ水と酸素に分解できるという特徴を有する。具体的には、固体高分子電解質型燃料電池用や水電気分解用のイオン伝導膜の劣化防止剤や、医農薬や食品の抗酸化剤等の用途が挙げられる。
また、芳香族化合物の酸化カップリング触媒としても好適であり、この用途である場合、例えば、ポリフェニレンエーテルやポリカーボネートなどのポリマー製造に関わる触媒として使用することができる。使用形態としては、前記変性物を反応溶液に直接添加する方法や、該変性物をゼオライトやシリカ等に担持させる方法が挙げられる。
Below, the preferable use of the modified | denatured metal complex of this invention is demonstrated.
The modified metal complex of the present invention preferably forms a carbon compound, and more preferably forms a graphene compound. The catalytic activity similar to that of the metal complex before the modification treatment can be stabilized and further enhanced. Specifically, it is more preferably used as a peroxide decomposition catalyst, particularly as a hydrogen peroxide decomposition catalyst. When used as a hydrogen peroxide decomposition catalyst, it has a feature that it can be decomposed into water and oxygen while suppressing generation of hydroxyl radicals. Specifically, it can be used for a solid polymer electrolyte fuel cell or water electrolysis ion conductive membrane deterioration preventive, medical agrochemical, food antioxidant, and the like.
Moreover, it is suitable also as an oxidative coupling catalyst of an aromatic compound, and when it is this use, it can be used, for example as a catalyst in connection with polymer manufacture, such as polyphenylene ether and a polycarbonate. Examples of usage forms include a method of directly adding the modified product to the reaction solution, and a method of supporting the modified product on zeolite or silica.
本発明の変性金属錯体は、各種工場や自動車からの排ガス中に含有されている硫黄酸化物や窒素酸化物を硫酸やアンモニアへ転換するための脱硫・脱硝触媒としても使用できる。工場からの排ガスが通気する塔に充填する方法や、自動車のマフラーに充填する方法などが挙げられる。 The modified metal complex of the present invention can also be used as a desulfurization / denitration catalyst for converting sulfur oxides and nitrogen oxides contained in exhaust gases from various factories and automobiles into sulfuric acid and ammonia. Examples include a method of filling a tower in which exhaust gas from a factory is ventilated and a method of filling an automobile muffler.
さらに、本発明の変性金属錯体は、改質水素中のCOを変成させる触媒として使用することもできる。改質水素中にはCOなどが含まれており、改質水素を燃料電池として使用する場合、燃料極がCOの被毒を受けることが問題であり、COの濃度を極力低減することが望まれる。具体的な使用形態については、例えば、Chemical
Communication,3385(2005)に記載の方法等が挙げられる。
Furthermore, the modified metal complex of the present invention can also be used as a catalyst for modifying CO in the reformed hydrogen. The reformed hydrogen contains CO and the like, and when the reformed hydrogen is used as a fuel cell, it is a problem that the fuel electrode is poisoned by CO, and it is desirable to reduce the CO concentration as much as possible. It is. For specific usage forms, for example, Chemical
The method described in Communication, 3385 (2005), etc. are mentioned.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的にさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に制限されるものではない。
合成例1
金属錯体(A)を以下の反応式に従って合成した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited to an Example.
Synthesis example 1
A metal complex (A) was synthesized according to the following reaction formula.
なお、錯体の原料となる上記配位子はTetrahedron,55,8377(1999)に記載の方法により合成した。窒素雰囲気下において、1.388gの配位子と1.245gの酢酸コバルト4水和物を含んだ2−メトキシエタノール200ml溶液を500mlのナスフラスコに入れ、80℃に加熱しながら2時間攪拌し、褐色固体が生成した。この固体を濾取し、さらに2−メトキシエタノール20mlで洗浄、乾燥することで金属錯体(A)を得た(収量1.532g:収率74%)。元素分析値(%):C49H50Co2N4O8として;計算値C,62.56;H,5.36;N,5.96;Co, 12.53.実測値:C,62.12;H,5.07;N,6.03;Co,
12.74.また、金属錯体(A)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J(商品名)、ライオン社製)を1:4の質量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(A)を調製した。
In addition, the said ligand used as the raw material of a complex was synthesize | combined by the method as described in Tetrahedron, 55,8377 (1999). In a nitrogen atmosphere, a 200 ml solution of 2-methoxyethanol containing 1.388 g of ligand and 1.245 g of cobalt acetate tetrahydrate was placed in a 500 ml eggplant flask and stirred for 2 hours while heating to 80 ° C. A brown solid was formed. This solid was collected by filtration, further washed with 20 ml of 2-methoxyethanol and dried to obtain a metal complex (A) (yield 1.532 g: yield 74%). Elemental analysis (%): C 49 H 50 Co 2
12.74. Further, the metal complex (A) and the carbon support (Ketjen Black EC300J (trade name), manufactured by Lion Corporation) were mixed at a mass ratio of 1: 4, and the mixture was stirred in ethanol at room temperature and then brought to room temperature. The metal complex mixture (A) was prepared by drying under reduced pressure of 1.5 Torr for 12 hours.
合成例2
金属錯体(B)を以下の反応式に従って合成した。
Synthesis example 2
A metal complex (B) was synthesized according to the following reaction formula.
なお、錯体の原料となる上記配位子は、実施例1で合成した配位子を用いた。0.315gの該配位子と0.124gの酢酸コバルト4水和物を含んだ50mlのエタノールを100mlのナスフラスコに入れ、80℃にて1時間攪拌した。生成した褐色沈殿を濾取してエタノールで洗浄後、真空乾燥することで金属錯体(B)を得た(収量0.270g:収率81%)。元素分析値(%):C42H40CoN4O4として;計算値C,69.70;H,5.57; N, 7.74; 実測値:C,70.01;H,5.80;N,7.56.また、金属錯体(B)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の質量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(B)を調製した。 In addition, the ligand synthesize | combined in Example 1 was used for the said ligand used as the raw material of a complex. 50 ml of ethanol containing 0.315 g of the ligand and 0.124 g of cobalt acetate tetrahydrate was placed in a 100 ml eggplant flask and stirred at 80 ° C. for 1 hour. The produced brown precipitate was collected by filtration, washed with ethanol, and then vacuum-dried to obtain a metal complex (B) (yield 0.270 g: yield 81%). Elemental analysis (%): C 42 H 40 CoN 4 as O 4; Calculated C, 69.70; H, 5.57; N, 7.74; Found: C, 70.01; H, 5 . 80; N, 7.56. Further, the metal complex (B) and the carbon support (Ketjen Black EC300J, manufactured by Lion Corporation) were mixed at a mass ratio of 1: 4, and the mixture was stirred in ethanol at room temperature and then 1.5 Torr at room temperature. The metal complex mixture (B) was prepared by drying under reduced pressure for 12 hours.
合成例3
下記反応式に示される金属錯体(C)をAustralian Journal of Chemistry,23,2225(1970)に記載の方法に従い合成した。
Synthesis example 3
A metal complex (C) represented by the following reaction formula was synthesized according to the method described in Australian Journal of Chemistry, 23, 2225 (1970).
窒素雰囲気下において1.9gの塩化コバルト6水和物と1.31gの4―メチル−2,6−ジホルミルフェノールを含んだ50mlメタノール溶液を100mlのナスフラスコに入れ、室温にて攪拌した。この溶液に0.59gの1,3−プロパンジアミンを20mlのメタノールに溶解した溶液を徐々に添加した。上記混合物を3時間還流することにより茶褐色沈殿が生成した。この沈殿を濾取し、乾燥することで金属錯体(C)を得た(収量1.75g:収率74%)。なお、上記反応式において、「Cl2」とは、2当量の塩素イオンが対イオンとしてあることを示し、「2MeOH」とは、2当量のメタノールが含まれていることを示す。元素分析値(%):C26H34Cl2Co2N4O4として;計算値C,47.65;H,5.23;N,8.55.実測値:C,46.64;H,5.02;N,8.58.また、金属錯体(C)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の質量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(C)を調製した。 Under a nitrogen atmosphere, a 50 ml methanol solution containing 1.9 g of cobalt chloride hexahydrate and 1.31 g of 4-methyl-2,6-diformylphenol was placed in a 100 ml eggplant flask and stirred at room temperature. A solution prepared by dissolving 0.59 g of 1,3-propanediamine in 20 ml of methanol was gradually added to this solution. The mixture was refluxed for 3 hours to produce a brown precipitate. The precipitate was collected by filtration and dried to obtain a metal complex (C) (yield 1.75 g: yield 74%). In the above reaction formula, “Cl 2 ” indicates that 2 equivalents of chlorine ions are present as counter ions, and “2MeOH” indicates that 2 equivalents of methanol are contained. Elemental analysis value (%): C 26 H 34 Cl 2 Co 2 N 4 O 4 ; calculated value C, 47.65; H, 5.23; N, 8.55. Found: C, 46.64; H, 5.02; N, 8.58. Further, the metal complex (C) and the carbon support (Ketjen Black EC300J, manufactured by Lion Corporation) were mixed at a mass ratio of 1: 4, and the mixture was stirred in ethanol at room temperature and then 1.5 Torr at room temperature. The metal complex mixture (C) was prepared by drying under reduced pressure for 12 hours.
合成例4
金属錯体(D)を以下の反応式に従って合成した。
Synthesis example 4
A metal complex (D) was synthesized according to the following reaction formula.
なお、錯体の原料となる上記配位子は、合成例1で合成した配位子を用いた。窒素雰囲気下において、0.126gの配位子を含んだエタノール10ml溶液と0.078gの酢酸鉄を含んだメタノール5ml溶液を50mlのナスフラスコに入れ、80℃に加熱しながら3時間攪拌したところ、褐色固体が析出した。この、固体を濾取し、さらにメタノールで洗浄、乾燥することで金属錯体(D)を得た(収量0.075g:収率41%)。なお、上記反応式において、「(OAc)2」とは、2当量の酢酸イオンが対イオンとしてあることを示し、「MeOH」とは、2当量のメタノール分子が含まれていることを示している。元素分析値(%):C48H50Fe2N4O8として;計算値:C,62.49;H,5.46;N,6.07、実測値:C,59.93;H,5.29;N,5.70.また、金属錯体(D)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の質量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(D)を調製した。
In addition, the ligand synthesize | combined in the synthesis example 1 was used for the said ligand used as the raw material of a complex. In a nitrogen atmosphere, 10 ml of ethanol containing 0.126 g of ligand and 5 ml of methanol containing 0.078 g of iron acetate were placed in a 50 ml eggplant flask and stirred for 3 hours while heating to 80 ° C. A brown solid precipitated out. The solid was collected by filtration, further washed with methanol and dried to obtain a metal complex (D) (yield 0.075 g: yield 41%). In the above reaction formula, “(OAc) 2 ” indicates that 2 equivalents of acetate ion is a counter ion, and “MeOH” indicates that 2 equivalents of methanol molecules are included. Yes. Elemental analysis (%): as C 48 H 50 Fe 2 N 4
合成例5
金属錯体(E)を以下の反応式に従って合成した。
Synthesis example 5
A metal complex (E) was synthesized according to the following reaction formula.
なお、錯体の原料となる上記配位子は、合成例1で合成した配位子を用いた。窒素雰囲気下において、0.126gの配位子を含んだクロロホルム2ml溶液と0.089gの塩化マンガン4水和物を含んだエタノール6ml溶液を25mlのナスフラスコに入れ、80℃に加熱しながら3時間攪拌したところ、黄色固体が析出した。この、固体を濾取し、さらにクロロホルムとエタノールで洗浄、乾燥することで金属錯体(E)を得た(収量0.092g)。なお、上記反応式において、「Cl2」とは、2当量の塩化物イオンが対イオンとしてあることを示し、「2H2O」とは、2当量の水分子が含まれていることを示している。元素分析値(%):C42H40Mn2N4O4として;計算値:C,59.66;H,4.77;N,6.63、実測値:C,58.26;H,4.58;N,6.33.また、金属錯体(E)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(E)を調製した。
In addition, the ligand synthesize | combined in the synthesis example 1 was used for the said ligand used as the raw material of a complex. In a nitrogen atmosphere, 2 ml of chloroform containing 0.126 g of ligand and 6 ml of ethanol containing 0.089 g of manganese chloride tetrahydrate were placed in a 25 ml eggplant flask and heated to 80 ° C. while heating. When stirred for a period of time, a yellow solid precipitated. The solid was collected by filtration, further washed with chloroform and ethanol, and dried to obtain a metal complex (E) (yield 0.092 g). In the above reaction formula, “Cl 2 ” indicates that 2 equivalents of chloride ions are present as a counter ion, and “2H 2 O” indicates that 2 equivalents of water molecules are contained. ing. Elemental analysis (%): as C 42 H 40 Mn 2 N 4
合成例6
金属錯体(F)を以下の反応式に従って、配位子と2−エチルヘキサン酸コバルトを含んだクロロホルム溶液を混合・反応させることにより合成した。錯体の原料となる下記配位子はTetrahedron.,1999,55,8377に基づき合成した。
Synthesis Example 6
A metal complex (F) was synthesized by mixing and reacting a ligand and a chloroform solution containing cobalt 2-ethylhexanoate according to the following reaction formula. The following ligands as raw materials for the complex were synthesized based on Tetrahedron., 1999, 55, 8377.
窒素雰囲気下において、0.077gの配位子と0.239gの2−エチルヘキサン酸コバルト(65wt%ミネラルオイル溶液)を含んだクロロホルム5mlを25mlのナスフラスコに入れ、60℃に加熱しながら9時間攪拌した。この溶液を、ジエチルエーテル50mlの三角フラスコに滴下した。析出した固体を濾取し、さらにジエチルエーテルで洗浄、乾燥することで金属錯体(F)を得た(収量0.146g)。ESI−MS[M+・]:1032.2。
元素分析値(%):計算値(C58H66Co2N4O6として);C,67.43;H,6.44;N,5.42.実測値:C,66.97;H,6.21;N,5.27であった。また、金属錯体(F)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(F)を調製した。
In a nitrogen atmosphere, place 5 ml of chloroform containing 0.077 g of ligand and 0.239 g of cobalt 2-ethylhexanoate (65 wt% mineral oil solution) in a 25 ml eggplant flask and stir for 9 hours while heating to 60 ° C. did. This solution was added dropwise to a 50 ml Erlenmeyer flask with diethyl ether. The precipitated solid was collected by filtration, further washed with diethyl ether and dried to obtain a metal complex (F) (yield 0.146 g). ESI-MS [M +.]: 1032.2.
Elemental analysis value (%): calculated value (as C 58 H 66 Co 2 N 4 O 6 ); C, 67.43; H, 6.44; N, 5.42. Found: C, 66.97; H, 6.21; N, 5.27. Further, the metal complex (F) and the carbon support (Ketjen Black EC300J, manufactured by Lion Corporation) were mixed at a weight ratio of 1: 4, and the mixture was stirred in ethanol at room temperature and then 1.5 Torr at room temperature. The metal complex mixture (F) was prepared by drying under reduced pressure for 12 hours.
合成例7
金属錯体(G)を以下の反応式に従って、配位子と酢酸ニッケル4水和物を含んだエタノール溶液を混合・反応させることにより合成した。錯体の原料となる下記配位子はTetrahedron.,1999,55,8377に基づき合成した。
Synthesis example 7
The metal complex (G) was synthesized according to the following reaction formula by mixing and reacting a ligand and an ethanol solution containing nickel acetate tetrahydrate. The following ligands as raw materials for the complex were synthesized based on Tetrahedron., 1999, 55, 8377.
窒素雰囲気下において、0.250gの配位子と0.100gの酢酸ニッケル4水和物を含んだ30mlのエタノールを50mlのナスフラスコに入れ、80℃にて2時間攪拌した。生成した橙色沈殿を濾取してエタノールで洗浄後、真空乾燥することで金属錯体(G)を得た(収量0.242g)。元素分析値(%):Calcd for C42H36N4NiO2;C,73.38;H,5.28;N,8.15.Found:C,72.42;H,5.27;N,7.96.ESI−MS[M+・]:687.1. また、金属錯体(G)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(G)を調製した。 Under a nitrogen atmosphere, 30 ml of ethanol containing 0.250 g of ligand and 0.100 g of nickel acetate tetrahydrate was placed in a 50 ml eggplant flask and stirred at 80 ° C. for 2 hours. The produced orange precipitate was collected by filtration, washed with ethanol, and then vacuum dried to obtain a metal complex (G) (yield 0.242 g). Elemental analysis (%): Calcd for C 42 H 36 N 4 NiO 2 ; C, 73.38; H, 5.28; N, 8.15. Found: C, 72.42; H, 5.27; N, 7.96. ESI-MS [M + ·]: 687.1. Further, the metal complex (G) and the carbon support (Ketjen Black EC300J, manufactured by Lion Corporation) were mixed at a weight ratio of 1: 4, and the mixture was mixed in ethanol. After stirring at room temperature, the metal complex mixture (G) was prepared by drying at room temperature under reduced pressure of 1.5 Torr for 12 hours.
合成例8
金属錯体(H)を以下の反応式に従って、配位子と酢酸銅1水和物を含んだエタノール溶液を混合・反応させることにより合成した。錯体の原料となる下記配位子はTetrahedron.,1999,55,8377に基づき合成した。
Synthesis example 8
The metal complex (H) was synthesized by mixing and reacting an ethanol solution containing a ligand and copper acetate monohydrate according to the following reaction formula. The following ligands as raw materials for the complex were synthesized based on Tetrahedron., 1999, 55, 8377.
窒素雰囲気下において、0.315gの配位子と0.100gの酢酸銅1水和物を含んだ30mlのエタノールを50mlのナスフラスコに入れ、80℃にて2時間攪拌した。生成した黄土色沈殿を濾取してエタノールで洗浄後、真空乾燥することで金属錯体(H)を得た(収量0.250g)。元素分析値(%):Calcd for C42H36CuN4O2;C,72.87;H,5.24;N,8.09.Found:C,72.22;H,5.37;N,7.77.ESI−MS[M+・]:692.1. また、金属錯体(H)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(H)を調製した。
Under a nitrogen atmosphere, 30 ml of ethanol containing 0.315 g of ligand and 0.100 g of copper acetate monohydrate was placed in a 50 ml eggplant flask and stirred at 80 ° C. for 2 hours. The produced ocherous precipitate was collected by filtration, washed with ethanol, and then vacuum dried to obtain a metal complex (H) (yield 0.250 g). Elemental analysis (%): Calcd for C 42 H 36 CuN 4
合成例9
金属錯体(I)を以下の反応式に従って、配位子と酢酸鉄を含んだエタノール溶液を混合・反応させることにより合成した。錯体の原料となる下記配位子はTetrahedron.,1999,55,8377に基づき合成した。
Synthesis Example 9
The metal complex (I) was synthesized by mixing and reacting a ligand and an ethanol solution containing iron acetate according to the following reaction formula. The following ligands as raw materials for the complex were synthesized based on Tetrahedron., 1999, 55, 8377.
窒素雰囲気下において、0.440gの配位子と0.120gの酢酸鉄を含んだ30mlのエタノールを50mlのナスフラスコに入れ、80℃にて2時間攪拌した。生成した橙色沈殿を濾取してエタノールで洗浄後、真空乾燥することで金属錯体(I)を得た(収量0.380g)。元素分析値(%):Calcd for C42H36FeN4O2;C,73.68;H,5.30;N,8.18.Found:C,72.20;H,5.42;N,7.85.ESI−MS[M+・]:684.0. また、金属錯体(I)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(I)を調製した。
Under a nitrogen atmosphere, 30 ml of ethanol containing 0.440 g of ligand and 0.120 g of iron acetate was placed in a 50 ml eggplant flask and stirred at 80 ° C. for 2 hours. The produced orange precipitate was collected by filtration, washed with ethanol, and then vacuum-dried to obtain a metal complex (I) (yield 0.380 g). Elemental analysis (%): Calcd for C 42 H 36 FeN 4
合成例10
金属錯体(J)を以下の反応式に従って、配位子と酢酸ニッケルを含んだエタノール溶液を混合・反応させることにより合成した。錯体の原料となる下記配位子はTetrahedron.,1999,55,8377に基づき合成した。
Synthesis Example 10
A metal complex (J) was synthesized by mixing and reacting an ethanol solution containing a ligand and nickel acetate according to the following reaction formula. The following ligands as raw materials for the complex were synthesized based on Tetrahedron., 1999, 55, 8377.
窒素雰囲気下において、0.200gの配位子と0.250gの酢酸ニッケル4水和物を含んだエタノール30ml溶液を50mLのナスフラスコに100℃に加熱しながら2時間攪拌したところ、橙色固体が析出した。この固体を濾取し、エタノールとジエチルエーテルで洗浄、乾燥することで金属錯体(J)を得た(収量0.276g)。元素分析値(%):C46H42N4Ni2O6として、計算値:C,63.93;H,4.90;N,6.07.実測値:C,63.22;H,5.02;N,6.43.また、金属錯体(J)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(J)を調製した。
In a nitrogen atmosphere, an
合成例11
金属錯体(K)を以下の反応式に従って、配位子を含んだクロロホルム溶液と硝酸コバルト6水和物を含んだメタノール溶液を混合・反応させることにより合成した。錯体の原料となる下記配位子はTetrahedron.,1999,55,8377に基づき合成した。
Synthesis Example 11
A metal complex (K) was synthesized by mixing and reacting a chloroform solution containing a ligand and a methanol solution containing cobalt nitrate hexahydrate according to the following reaction formula. The following ligands as raw materials for the complex were synthesized based on Tetrahedron., 1999, 55, 8377.
窒素雰囲気下において、0.096gの配位子と0.082gの硝酸コバルト6水和物を含んだクロロホルム2mlとメタノール5mlの混合溶液を100mlのナスフラスコに入れ、60℃に加熱しながら7時間攪拌し、黄色固体が生成した。この固体を濾取し、さらにメタノールで洗浄、乾燥することで金属錯体(K)を得た(収量0.036g)。ESI−MS[M-NO3] +:808.0。また、金属錯体(K)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(K)を調製した。 Under a nitrogen atmosphere, a mixed solution of 2 ml of chloroform and 5 ml of methanol containing 0.096 g of ligand and 0.082 g of cobalt nitrate hexahydrate was placed in a 100 ml eggplant flask and stirred for 7 hours while heating to 60 ° C. A yellow solid was formed. This solid was collected by filtration, further washed with methanol, and dried to obtain a metal complex (K) (yield 0.036 g). ESI-MS [M-NO 3 ] +: 808.0. Further, the metal complex (K) and the carbon support (Ketjen Black EC300J, manufactured by Lion Corporation) were mixed at a weight ratio of 1: 4, and the mixture was stirred in ethanol at room temperature and then 1.5 Torr at room temperature. The metal complex mixture (K) was prepared by drying under reduced pressure for 12 hours.
合成例12
金属錯体(L)を以下の反応式に従って、配位子と酢酸コバルト4水和物を含んだエタノール溶液を混合・反応させることにより合成した。錯体の原料となる下記配位子はTetrahedron.,1999,55,8377に基づき合成した。
Synthesis Example 12
The metal complex (L) was synthesized according to the following reaction formula by mixing and reacting a ligand and an ethanol solution containing cobalt acetate tetrahydrate. The following ligands as raw materials for the complex were synthesized based on Tetrahedron., 1999, 55, 8377.
窒素雰囲気下において、0.303gの配位子と0.125gの酢酸コバルト4水和物を100mlの二口フラスコに入れ、50mlのエタノールを加えた。この溶液を3時間還流することにより、黄土色固体が生成した。この沈殿を濾取し、乾燥することで金属錯体(L)を得た(収量0.242g)。ESI−MS[M+H]+ :664.2。また、金属錯体(L)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(L)を調製した。 Under a nitrogen atmosphere, 0.303 g of ligand and 0.125 g of cobalt acetate tetrahydrate were placed in a 100 ml two-necked flask and 50 ml of ethanol was added. The solution was refluxed for 3 hours to produce an ocher solid. The precipitate was collected by filtration and dried to obtain a metal complex (L) (yield 0.242 g). ESI-MS [M + H] + : 664.2. Further, the metal complex (L) and the carbon support (Ketjen Black EC300J, manufactured by Lion Corporation) were mixed at a weight ratio of 1: 4, and the mixture was stirred in ethanol at room temperature and then 1.5 Torr at room temperature. The metal complex mixture (L) was prepared by drying under reduced pressure for 12 hours.
合成例13
金属錯体(M)を以下の反応式に従って、配位子と酢酸コバルト4水和物を含んだエタノール溶液を混合・反応させることにより合成した。錯体の原料となる下記配位子はTetrahedron.,1999,55,8377に基づき合成した。
Synthesis Example 13
A metal complex (M) was synthesized according to the following reaction formula by mixing and reacting a ligand and an ethanol solution containing cobalt acetate tetrahydrate. The following ligands as raw materials for the complex were synthesized based on Tetrahedron., 1999, 55, 8377.
窒素雰囲気下において、0.303gの配位子と0.324gの酢酸コバルト4水和物を100mlの二口フラスコに入れ、20mlのエタノールと20mlのクロロホルム混合溶液を加えた。この溶液を3時間還流することにより、黄土色固体が生成した。この沈殿を濾取し、乾燥することで金属錯体(M)を得た(収量0.133g)。ESI−MS[M-OAc]+ :781.0。また、金属錯体(M)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(M)を調製した。 Under a nitrogen atmosphere, 0.303 g of ligand and 0.324 g of cobalt acetate tetrahydrate were placed in a 100 ml two-necked flask, and 20 ml of ethanol and 20 ml of chloroform mixed solution were added. The solution was refluxed for 3 hours to produce an ocher solid. The precipitate was collected by filtration and dried to obtain a metal complex (M) (yield 0.133 g). ESI-MS [M-OAc] + : 781.0. Further, the metal complex (M) and the carbon support (Ketjen Black EC300J, manufactured by Lion Corporation) were mixed at a weight ratio of 1: 4, and the mixture was stirred in ethanol at room temperature and then 1.5 Torr at room temperature. The metal complex mixture (M) was prepared by drying under reduced pressure for 12 hours.
金属錯体(P)を以下の反応式に従い、化合物(N)、配位子(O)を経由して合成した。 A metal complex (P) was synthesized via compound (N) and ligand (O) according to the following reaction formula.
合成例14[化合物(N)の合成] Synthesis Example 14 [Synthesis of Compound (N)]
アルゴン雰囲気下で、3.945gの2,9-ジ(3’-ブロモ-5’-tert-ブチル-2’-メトキシフェニル)-1,10-フェナントロリン、3.165gの1-N-Boc-ピロール-2-ボロン酸、0.138gのトリス(ベンジリデンアセトン)ジパラジウム、0.247gの2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル、5.527gのリン酸カリウムを200mLのジオキサンと20mLの水の混合溶媒に溶解し、60℃にて6時間攪拌した。反応終了後、放冷して蒸留水、クロロホルムを加えて、有機層を抽出した。得られた有機層を濃縮して、黒い残渣を得る。これを、シリカゲルカラムを用いて精製し、化合物(N)を得た。1H-NMR(300MHz, CDCl3)δ1.34(s, 18H), 1.37(s, 18H), 3.30(s, 6H), 6.21(m, 2H), 6.27(m, 2H), 7.37(m, 2H), 7.41(s, 2H), 7.82(s, 2H), 8.00(s, 2H), 8.19(d, J=8.6Hz, 2H), 8.27(d, J=8.6Hz, 2H).
3.945
合成例15[配位子(O)の合成] Synthesis Example 15 [Synthesis of Ligand (O)]
窒素雰囲気下で0.904gの化合物(N)を10mLの無水ジクロロメタンに溶解させる。ジクロロメタン溶液を-78℃に冷却しながら、8.8mLの三臭化ホウ素(1.0Mジクロロメタン溶液)をゆっくり滴下した。滴下後、10分間そのまま攪拌させた後、室温まで攪拌させながら放置した。3時間後、反応溶液を0℃まで冷却させ、飽和NaHCO3水溶液を加えたのち、クロロホルムを加えて抽出し、有機層を濃縮した。得られた褐色の残渣を、シリカゲルカラムで精製し、配位子(O)を得た。1H-NMR(300MHz, CDCl3)δ1.40(s, 18H), 6.25(m, 2H), 6.44(m, 2H), 6.74(m, 2H), 7.84(s, 2H), 7.89(s, 2H), 7.92(s, 2H), 8.35(d, J=8.4Hz, 2H), 8.46(d, J=8.4Hz, 2H), 10.61(s, 2H), 15.88(s, 2H). Under a nitrogen atmosphere, 0.904 g of compound (N) is dissolved in 10 mL of anhydrous dichloromethane. While cooling the dichloromethane solution to −78 ° C., 8.8 mL of boron tribromide (1.0 M dichloromethane solution) was slowly added dropwise. After dropping, the mixture was allowed to stir for 10 minutes and then allowed to stand while stirring to room temperature. After 3 hours, the reaction solution was cooled to 0 ° C., saturated aqueous NaHCO 3 solution was added, chloroform was added for extraction, and the organic layer was concentrated. The obtained brown residue was purified with a silica gel column to obtain the ligand (O). 1 H-NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ1.40 (s, 18H), 6.25 (m, 2H), 6.44 (m, 2H), 6.74 (m, 2H), 7.84 (s, 2H), 7.89 (s , 2H), 7.92 (s, 2H), 8.35 (d, J = 8.4Hz, 2H), 8.46 (d, J = 8.4Hz, 2H), 10.61 (s, 2H), 15.88 (s, 2H).
合成例16[金属錯体(P)の合成] Synthesis Example 16 [Synthesis of Metal Complex (P)]
窒素雰囲気下において、0.100gの配位子(O)と0.040gの酢酸コバルト4水和物を含んだ20mlのArで脱気したアセトニトリル溶液を、100mlの二口フラスコに入れ、室温にて攪拌した。この溶液にトリエチルアミンを45μl滴下し、3時間還流した。この溶液を濃縮し、冷却した後、メンブレンフィルターで濾取し、乾燥することで金属錯体(P)を得た(収量0.098g)。ESI−MS[M+・] :663.1。また、金属錯体(P)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(P)を調製した。 Under a nitrogen atmosphere, a acetonitrile solution degassed with 20 ml of Ar containing 0.100 g of ligand (O) and 0.040 g of cobalt acetate tetrahydrate was placed in a 100 ml two-necked flask and stirred at room temperature. did. To this solution, 45 μl of triethylamine was added dropwise and refluxed for 3 hours. The solution was concentrated and cooled, and then filtered through a membrane filter and dried to obtain a metal complex (P) (yield 0.098 g). ESI-MS [M +.]: 663.1. Further, the metal complex (P) and the carbon support (Ketjen Black EC300J, manufactured by Lion Corporation) were mixed at a weight ratio of 1: 4, and the mixture was stirred in ethanol at room temperature and then 1.5 Torr at room temperature. The metal complex mixture (P) was prepared by drying under reduced pressure for 12 hours.
金属錯体(S)を以下の反応式に従い、化合物(Q)、配位子(R)を経由して合成した。 A metal complex (S) was synthesized via compound (Q) and ligand (R) according to the following reaction formula.
合成例17[化合物(Q)の合成] Synthesis Example 17 [Synthesis of Compound (Q)]
アルゴン雰囲気下で、0.132gの2,9-ジ(3’-ブロモ-5’-tert-ブチル-2’-メトキシフェニル)-1,10-フェナントロリン、0.061gの3-ピリジルボロン酸、0.046gのテトラキス(トリフェニルホスフィノ)パラジウム、0.111gの炭酸カリウムを5mLのジオキサンと0.5mLの水の混合溶媒に溶解し、100℃にて9時間攪拌した。反応終了後、放冷して蒸留水、クロロホルムを加えて、有機層を抽出した。得られた有機層を濃縮して、黒い残渣を得る。これを、シリカゲルカラムを用いて精製し化合物(Q)を得た。
Under argon atmosphere, 0.132
合成例18[配位子(R)の合成] Synthesis Example 18 [Synthesis of Ligand (R)]
窒素雰囲気下で0.110gの化合物(Q)を3mLの無水ジクロロメタンに溶解させた。ジクロロメタン溶液をドライアイス/アセトンバスで-78℃に冷却しながら、1.3mLの三臭化ホウ素(1.0Mジクロロメタン溶液)をゆっくり滴下した。滴下後、10分間そのまま攪拌させた後、ドライアイス/アセトンバスを取り除き、室温まで攪拌させながら放置した。4時間後、飽和NaHCO3水溶液を加えて中和し、クロロホルムを加えて3回抽出した。得られた有機層を濃縮して、得られた残渣を精製し、配位子(R)を得た。1H-NMR(300MHz, CDCl3)δ1.47(s, 18H), 7.44(t,J=6.2Hz,2H), 7.55(s, 2H), 7.95(s, 2H), 8.16(s, 2H), 8.40(d, J=8.3Hz, 2H), 8.53(d, J=8.3Hz, 2H), 8.67(d, J=7.5Hz, 2H), 9.47(s, 2H), 9.79(d, J=2.8Hz, 2H), 15.36(s, 2H). Under a nitrogen atmosphere, 0.110 g of compound (Q) was dissolved in 3 mL of anhydrous dichloromethane. While the dichloromethane solution was cooled to −78 ° C. with a dry ice / acetone bath, 1.3 mL of boron tribromide (1.0 M dichloromethane solution) was slowly added dropwise. After dropping, the mixture was stirred for 10 minutes as it was, then the dry ice / acetone bath was removed, and the mixture was allowed to stand while stirring to room temperature. After 4 hours, a saturated aqueous NaHCO 3 solution was added for neutralization, and chloroform was added for extraction three times. The obtained organic layer was concentrated, and the resulting residue was purified to obtain a ligand (R). 1 H-NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ1.47 (s, 18H), 7.44 (t, J = 6.2Hz, 2H), 7.55 (s, 2H), 7.95 (s, 2H), 8.16 (s, 2H ), 8.40 (d, J = 8.3Hz, 2H), 8.53 (d, J = 8.3Hz, 2H), 8.67 (d, J = 7.5Hz, 2H), 9.47 (s, 2H), 9.79 (d, J = 2.8Hz, 2H), 15.36 (s, 2H).
合成例19[金属錯体(S)の合成] Synthesis Example 19 [Synthesis of Metal Complex (S)]
窒素雰囲気下において、0.096gの配位子(R)と0.037gの酢酸コバルト4水和物を含んだクロロホルム10mlとエタノール4mlの混合溶液を100mlのナスフラスコに入れ、60℃に加熱しながら6時間攪拌し、褐色固体が生成した。この固体を濾取し、さらにエタノールで洗浄、乾燥することで金属錯体(S)を得た(収量0.040g)。ESI−MS[M+・]:687.1。また、金属錯体(S)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(S)を調製した。 Under a nitrogen atmosphere, a mixed solution of 10 ml of chloroform and 4 ml of ethanol containing 0.096 g of ligand (R) and 0.037 g of cobalt acetate tetrahydrate was placed in a 100 ml eggplant flask and heated to 60 ° C. while heating. Stir for hours to produce a brown solid. This solid was collected by filtration, further washed with ethanol and dried to obtain a metal complex (S) (yield 0.040 g). ESI-MS [M +.]: 687.1. Further, the metal complex (S) and the carbon support (Ketjen Black EC300J, manufactured by Lion Corporation) were mixed at a weight ratio of 1: 4, and the mixture was stirred in ethanol at room temperature and then 1.5 Torr at room temperature. The metal complex mixture (S) was prepared by drying for 12 hours under reduced pressure.
金属錯体(V)を以下の反応式に従い、化合物(T)、配位子(U)を経由して合成した。 Metal complex (V) was synthesized via compound (T) and ligand (U) according to the following reaction formula.
合成例20[化合物(T)の合成] Synthesis Example 20 [Synthesis of Compound (T)]
アルゴン雰囲気下で、0.662gの2,9-ジ(3'-ブロモ-5'-tert-ブチル-2'-メトキシフェニル)-1,10-フェナントロリン、0.520gの2-tert-ブチル-5-メトキシフェニルボロン酸、0.090gのトリス(ベンジリデンアセトン)ジパラジウム、0.160gの2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル、0.920gのリン酸カリウムを30mLのジオキサンと10mLの水の混合溶媒に溶解し、60℃にて31時間攪拌した。反応終了後、放冷して蒸留水、クロロホルムを加えて、有機層を抽出した。得られた有機層を濃縮して、黒い残渣を得る。これを、シリカゲルカラムを用いて精製し化合物(T)を得た。1H-NMR(300MHz, CDCl3)δ1.34(s, 18H), 1.39(s, 18H), 3.33(s, 6H), 3.76(s, 6H), 6.91(s, 2H), 6.94(s, 2H), 7.36(m, 6H), 7.83(s, 2H), 7.95(d, J=2.6Hz, 2H), 8.16(d, J=8.2Hz, 2H), 8.26(d, J=8.2Hz, 2H).
Under an argon atmosphere, 0.662
合成例21[配位子(U)の合成] Synthesis Example 21 [Synthesis of Ligand (U)]
窒素雰囲気下で0.281gの化合物(T)を5mLの酢酸に溶解させる。48%臭化水素酸0.573gを滴下し、110℃で攪拌させた。20時間後、反応溶液を0℃まで冷却させ、水を加えたのち、クロロホルムを加えて抽出し、有機層を濃縮した。得られた残渣を、シリカゲルカラムで精製し、配位子(U)を得た。1H-NMR(300MHz, CDCl3) δ1.40(s, 18H), 1.44(s, 18H), 6.59(s, 2H), 6.62(s, 2H), 7.35(m, 6H), 7.53(s, 2H), 7.89(s, 2H), 8.01(s, 2H), 8.38(d, J=9.0Hz, 2H), 8.47(d, J=9.0Hz, 2H) , 16.12(s, 2H). Under a nitrogen atmosphere, 0.281 g of compound (T) is dissolved in 5 mL of acetic acid. 0.573 g of 48% hydrobromic acid was added dropwise, and the mixture was stirred at 110 ° C. After 20 hours, the reaction solution was cooled to 0 ° C., water was added, chloroform was added for extraction, and the organic layer was concentrated. The obtained residue was purified with a silica gel column to obtain a ligand (U). 1 H-NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ1.40 (s, 18H), 1.44 (s, 18H), 6.59 (s, 2H), 6.62 (s, 2H), 7.35 (m, 6H), 7.53 (s , 2H), 7.89 (s, 2H), 8.01 (s, 2H), 8.38 (d, J = 9.0Hz, 2H), 8.47 (d, J = 9.0Hz, 2H), 16.12 (s, 2H).
合成例22[金属錯体(V)の合成] Synthesis Example 22 [Synthesis of Metal Complex (V)]
窒素雰囲気下において、0.077gの配位子(U)と0.050gの酢酸コバルト4水和物を含んだクロロホルム10mlとエタノール2mlの混合溶液を25mlのナスフラスコに入れ、70℃に加熱しながら9時間攪拌した。この溶液を、ジエチルエーテル50mlの三角フラスコに滴下した。析出した固体を濾取し、さらにジエチルエーテルで洗浄、乾燥することで金属錯体(V)を得た(収量0.018g)。ESI−MS[M+・]:829.3。また、金属錯体(V)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(V)を調製した。 Under a nitrogen atmosphere, a mixed solution of 10 ml of chloroform and 2 ml of ethanol containing 0.077 g of the ligand (U) and 0.050 g of cobalt acetate tetrahydrate was placed in a 25 ml eggplant flask and heated to 70 ° C. while heating. Stir for hours. This solution was added dropwise to a 50 ml Erlenmeyer flask with diethyl ether. The precipitated solid was collected by filtration, further washed with diethyl ether and dried to obtain a metal complex (V) (yield 0.018 g). ESI-MS [M +.]: 829.3. Further, the metal complex (V) and the carbon support (Ketjen Black EC300J, manufactured by Lion Corporation) were mixed at a weight ratio of 1: 4, and the mixture was stirred in ethanol at room temperature and then 1.5 Torr at room temperature. The metal complex mixture (V) was prepared by drying under reduced pressure for 12 hours.
参考例1
熱質量/示差熱分析装置(セイコーインスツルEXSTAR-6300、以下熱分析装置と呼ぶ)を用いて、金属錯体(A)、金属錯体(B)、金属錯体(D)、および金属錯体(E)の熱処理時における重量変化(TGA)を測定した。測定条件は窒素雰囲気下(昇温速度10℃/min)であり、熱処理にはアルミナ皿を使用した。分析結果(分析チャート)を、図1〜図4に示す。
Reference example 1
Using a thermal mass / differential thermal analyzer (Seiko Instruments EXSTAR-6300, hereinafter referred to as a thermal analyzer), a metal complex (A), a metal complex (B), a metal complex (D), and a metal complex (E) The weight change (TGA) during the heat treatment was measured. The measurement conditions were under a nitrogen atmosphere (temperature increase rate: 10 ° C./min), and an alumina dish was used for the heat treatment. An analysis result (analysis chart) is shown in FIGS.
実施例1〜20、参考例A
上記、熱質量分析結果から得られた知見を元に、熱処理時の質量減少率が1質量%以上となるように熱処理を行った。すなわち、金属錯体あるいは金属錯体混合物を、管状炉を用いて、窒素雰囲気下において目的温度で2時間熱処理を行った。
熱処理に用いた管状炉および熱処理条件を以下に示す。
管状炉:プログラム制御開閉式管状炉EPKRO−14R、いすゞ製作所
熱処理雰囲気:窒素ガスフロー(200ml/min)
昇温速度および降温速度:200℃/h
表1に使用した金属錯体あるいは金属錯体混合物、熱処理により得られた変性金属錯体名、熱処理温度を示し、処理後の質量減少率を示す。また、熱処理後の炭素含有量(元素分析値)を併記する。
Examples 1-20, Reference Example A
Based on the knowledge obtained from the thermal mass analysis results, the heat treatment was performed so that the mass reduction rate during the heat treatment was 1% by mass or more. That is, a metal complex or a metal complex mixture, using a tubular furnace was subjected to heat treatment for 2 hours at target temperature under nitrogen atmosphere.
The tubular furnace and heat treatment conditions used for the heat treatment are shown below.
Tubular furnace: Program-controlled open / close tubular furnace EPKRO-14R, Isuzu Manufacturing Heat treatment atmosphere: Nitrogen gas flow (200 ml / min)
Temperature increase rate and temperature decrease rate: 200 ° C / h
Table 1 shows the metal complex or metal complex mixture used, the name of the modified metal complex obtained by heat treatment, the heat treatment temperature, and the mass reduction rate after treatment. The carbon content (elemental analysis value) after the heat treatment is also shown.
参考例2[変性金属錯体の金属保持能力の評価試験]
変性金属錯体(A−2)、変性金属錯体(B−1)、変性金属錯体(B−2)及び変性金属錯体(E−1)をそれぞれ0.1mol/Lの塩酸水溶液に浸漬し、室温にて15分間超音波処理を行った。試料に含まれる金属量を誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP−AES)法により定量し、金属保持率を下記算出式を用いて算出した。
金属保持率(%)=100−(溶液側へ溶出した金属量)/(変性物に含まれていた金属量)×100
Reference Example 2 [Evaluation Test of Metal Retention Capacity of Modified Metal Complex]
The modified metal complex (A-2), the modified metal complex (B-1), the modified metal complex (B-2) and the modified metal complex (E-1) are each immersed in a 0.1 mol / L hydrochloric acid aqueous solution, And sonicated for 15 minutes. The amount of metal contained in the sample was quantified by the inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP-AES) method, and the metal retention was calculated using the following calculation formula.
Metal retention (%) = 100− (amount of metal eluted to solution side) / (amount of metal contained in modified product) × 100
比較例1
また、比較参考例として、合成例3で調製した金属錯体混合物(C)を実施例1〜20、参考例Aに記載の方法に従い、500℃にて熱処理を行うことで金属錯体組成物(C)を得た。
得られた金属錯体組成物(C)の金属保持率を上記方法に従い算出した。含窒素芳香族複素環を有していない金属錯体組成物(C)は、変性金属錯体(A−2)、変性金属錯体(B−1)、変性金属錯体(B−2)及び変性金属錯体(E−1)と比較して、金属保持能力に劣るものであった。
Comparative Example 1
In addition, as a comparative reference example, the metal complex mixture (C) prepared in Synthesis Example 3 was subjected to a heat treatment at 500 ° C. according to the methods described in Examples 1 to 20 and Reference Example A , whereby the metal complex composition (C )
The metal retention rate of the obtained metal complex composition (C) was calculated according to the above method. The metal complex composition (C) having no nitrogen-containing aromatic heterocycle includes a modified metal complex (A-2), a modified metal complex (B-1), a modified metal complex (B-2), and a modified metal complex. Compared with (E-1), it was inferior to metal holding ability.
実施例21〜25[変性金属錯体のレーザーラマンスペクトルの測定]
図5に、変性金属錯体(A−1)のレーザーラマンスペクトルを示す。測定は、下記の条件で行った。
使用装置 :顕微レーザーラマン分光装置NSR1000(日本分光)
励起波長 :532nm
対物レンズ :50倍
測定範囲 :200〜3900cm−1
図5から、変性金属錯体(A−1)は、1580cm−1に極大ピークを有していることが分かる。このことから、変性処理により得られた変性金属錯体においてグラフェン状炭素が生成していることが示される。
同様にして、変性金属錯体(B−1)、変性金属錯体(E−1)、変性金属錯体(G−1)、及び変性金属錯体(L)についてラマン分光測定をおこない、レーザーラマンスペクトルをそれぞれ図6、図7、図8及び図9に示す。いずれのチャートも、それぞれ、1588cm−1、1587cm−1、1579cm−1、1592cm−1に極大ピークを有し、グラフェン状炭素が生成していることが示される。
Examples 21 to 25 [Measurement of laser Raman spectrum of modified metal complex]
FIG. 5 shows a laser Raman spectrum of the modified metal complex (A-1). The measurement was performed under the following conditions.
Equipment used: Microscopic laser Raman spectrometer NSR1000 (JASCO)
Excitation wavelength: 532 nm
Objective lens: 50 times Measurement range: 200-3900 cm −1
FIG. 5 shows that the modified metal complex (A-1) has a maximum peak at 1580 cm −1 . This indicates that graphene-like carbon is generated in the modified metal complex obtained by the modification treatment.
Similarly, a Raman spectroscopic measurement is performed on the modified metal complex (B-1), the modified metal complex (E-1), the modified metal complex (G-1), and the modified metal complex (L), and the laser Raman spectrum is obtained. It shows in FIG.6, FIG.7, FIG.8 and FIG. Any of the chart, respectively, 1588cm -1, 1587cm -1, 1579cm -1, has a maximum peak at 1592cm -1, graphene-like carbon can be shown that is generating.
実施例26、27及び28[広域X線吸収微細構造の測定]
前述の変性金属錯体(A−2)、変性金属錯体(B−2)及び変性金属錯体(P−2)を塩酸溶液中にて超音波処理し、真空乾燥することでカーボン化合物(A−2)、カーボン化合物(B−2)及びカーボン化合物(P−2)を得た。これらの広域X線吸収微細構造(Extended X−ray Absorption Fine Structure,EXAFS)の測定を行った。EXAFSの測定には、高エネルギー加速器研究機構放射光研究施設のビームライン(BL−9A,12C)を用いた。直径10mmのペレット化した試料を20Kの温度に冷却し、透過法にて測定を行った。測定によって得られたX線吸収スペクトルをフーリエ変換することで動径分布関数を求めた。図10および図11に、カーボン化合物(A−2)およびカーボン化合物(B−2)の動径分布関数を示す。カーボン化合物(A−2)およびカーボン化合物(B−2)は、第一近接原子[ここでいう第一近接原子とは、EXAFS分析において測定対象となる中心金属に最も接近している原子(群)のことであり、例えば、中心金属から1.0Å以上2.5Å以下の範囲に位置する酸素原子や窒素原子などのヘテロ原子がこれに相当する。]由来のピークからそれぞれ0.50Åおよび0.53Åにピークを有することが分かる。なお、同ビームラインにてコバルト金属箔のEXAFSを室温にて測定し、得られた動径分布関数において、コバルト金属に由来するピークは2.19Åに観測された。ここでいうピークとは、最大強度値の1/2以上のものを指す。カーボン化合物(P−2)について、同様の測定を行い、得られた動径分布関数において、第一近接原子由来のピークが1.35Åに観測され、そのピークから0.49Åにピークを有することが分かった。
Examples 26 , 27 and 28 [Measurement of wide-area X-ray absorption fine structure]
The above-mentioned modified metal complex (A-2), modified metal complex (B-2) and modified metal complex (P-2) are subjected to ultrasonic treatment in a hydrochloric acid solution and dried in a vacuum to obtain a carbon compound (A-2). ), Carbon compound (B-2) and carbon compound (P-2) were obtained. Measurement of these extended X-ray absorption fine structures (EXAFS) was performed. For the measurement of EXAFS, the beam line (BL-9A, 12C) of the synchrotron radiation research facility of the High Energy Accelerator Research Organization was used. The pelletized sample having a diameter of 10 mm was cooled to a temperature of 20 K, and measurement was performed by a transmission method. The radial distribution function was obtained by Fourier transforming the X-ray absorption spectrum obtained by the measurement. 10 and 11 show radial distribution functions of the carbon compound (A-2) and the carbon compound (B-2). The carbon compound (A-2) and the carbon compound (B-2) have a first adjacent atom [the first adjacent atom here is an atom (group) closest to the central metal to be measured in the EXAFS analysis. For example, a hetero atom such as an oxygen atom or a nitrogen atom located within a range of 1.0 to 2.5 cm from the central metal corresponds to this. From the peaks derived from the above, it can be seen that there are peaks at 0.50Å and 0.53Å respectively. The EXAFS of the cobalt metal foil was measured at room temperature using the same beam line, and in the obtained radial distribution function, a peak derived from cobalt metal was observed at 2.19 mm. The peak here refers to a peak having a half or more of the maximum intensity value. For the carbon compound (P-2), the same measurement is performed, and in the obtained radial distribution function, a peak derived from the first adjacent atom is observed at 1.35 、 and has a peak at 0.49 か ら from the peak. I understood.
比較例2[広域X線吸収微細構造の測定]
また、比較例として5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィン コバルト(II)(Aldrich社製)とカーボン担体(ケッチェンブラックEC300J、ライオン社製)を1:4の重量比で混合し、該混合物を、エタノール中、室温にて攪拌後、室温にて1.5Torrの減圧下で12時間乾燥することで、金属錯体混合物(W)を調製した。この金属錯体混合物を前述と同様の方法で600℃で熱処理をおこない、変性金属錯体(W)を調製した。(質量減少率1.67%,炭素含有率92.95%)
変性金属錯体(W)を塩酸溶液中にて超音波処理し、真空乾燥することでカーボン化合物(W)を得た。前述と同様の方法で、広域X線吸収微細構造(Extended X-ray Absorption Fine Structure,EXAFS)の測定を行い、動径分布関数を求めた。その結果、コバルトとの第一近接原子由来のピークは1.44Åに観測されたが、他にはピークが観測されなかった。
Comparative Example 2 [Measurement of wide-area X-ray absorption fine structure]
As a comparative example, the weight ratio of 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine cobalt (II) (Aldrich) and carbon support (Ketjen Black EC300J, Lion) was 1: 4. The mixture was stirred in ethanol at room temperature, and dried at room temperature under a reduced pressure of 1.5 Torr for 12 hours to prepare a metal complex mixture (W). This metal complex mixture was heat-treated at 600 ° C. in the same manner as described above to prepare a modified metal complex (W). (Mass reduction rate 1.67%, carbon content rate 92.95%)
The modified metal complex (W) was subjected to ultrasonic treatment in a hydrochloric acid solution and vacuum dried to obtain a carbon compound (W). The X-ray absorption fine structure (EXAFS) was measured by the same method as described above, and the radial distribution function was obtained. As a result, a peak derived from the first adjacent atom with cobalt was observed at 1.44 cm, but no other peak was observed.
参考例3[変性金属錯体(E−1)の過酸化水素分解試験]
変性金属錯体(E−1)3.6mg(約8μmol(1金属原子当り))を2口フラスコに量り取り、ここに溶媒として酒石酸/酒石酸ナトリウム緩衝溶液(1.00ml(0.20mol/l酒石酸水溶液と0.10mol/l酒石酸ナトリウム水溶液から調製、pH4.0))とエチレングリコール(1.00ml)を加え攪拌した。これを触媒混合溶液として用いた。
Reference Example 3 [hydrogen peroxide decomposition test of modified metal complex (E-1)]
3.6 mg (about 8 μmol (per metal atom)) of the modified metal complex (E-1) was weighed into a two-necked flask and a tartaric acid / sodium tartrate buffer solution (1.00 ml (0.20 mol / l tartaric acid) was used as a solvent. Prepared from aqueous solution and 0.10 mol / l sodium tartrate aqueous solution, pH 4.0)) and ethylene glycol (1.00 ml) were added and stirred. This was used as a catalyst mixed solution.
この触媒混合溶液の入った2口フラスコの一方の口にセプタムを取り付け、もう一方の口をガスビュレットへ連結した。このフラスコを80℃下5分間攪拌した後、過酸化水素水溶液(11.4mol/l、0.20ml(2.28mmol))をシリンジで加え、80℃下20分間、過酸化水素分解反応を行った。発生する酸素をガスビュレットにより測定し、分解した過酸化水素を定量した。
分解された過酸化水素量は、該過酸化水素分解試験で発生する酸素を含む気体体積から求めた。下式により、実測の発生気体体積値vは水蒸気圧を考慮した0℃,101325Pa(760mmHg)下の気体体積Vに換算した。
結果を図12に示す。本発明の変性金属錯体(E−1)は、後述のブランク試験と比較して、発生気体体積量が高く、過酸化水素分解に係る触媒効果を確認した。
A septum was attached to one mouth of the two-necked flask containing the catalyst mixed solution, and the other mouth was connected to a gas burette. After stirring the flask at 80 ° C. for 5 minutes, an aqueous hydrogen peroxide solution (11.4 mol / l, 0.20 ml (2.28 mmol)) was added with a syringe, and a hydrogen peroxide decomposition reaction was performed at 80 ° C. for 20 minutes. It was. The generated oxygen was measured with a gas burette, and the decomposed hydrogen peroxide was quantified.
The amount of hydrogen peroxide decomposed was determined from the volume of gas containing oxygen generated in the hydrogen peroxide decomposition test. From the following formula, the actually generated gas volume value v was converted to a gas volume V at 0 ° C. and 101325 Pa (760 mmHg) in consideration of the water vapor pressure.
The results are shown in FIG. The modified metal complex (E-1) of the present invention has a higher generated gas volume compared to the blank test described later, and the catalytic effect related to hydrogen peroxide decomposition was confirmed.
(式中、P:大気圧(mmHg)、p:水の蒸気圧(mmHg)、t:温度(℃)、v:実測の発生気体体積(ml)、V:0℃、101325Pa(760mmHg)下の気体体積(ml)を示す。) (In the formula, P: atmospheric pressure (mmHg), p: vapor pressure of water (mmHg), t: temperature (° C), v: measured gas volume (ml), V: 0 ° C, 101325 Pa (760 mmHg) Gas volume (ml).
[ブランク試験]
2口フラスコに溶媒として酒石酸水溶液/酒石酸ナトリウム緩衝溶液1.00ml(0.20mol/l酒石酸水溶液と0.10mol/l酒石酸ナトリウム水溶液から調製、pH4.0)とエチレングリコール1.00mlを加えた。この2口フラスコの一方の口にセプタムを取り付け、もう一方の口をガスビュレットへ連結した。このフラスコを80℃下5分間攪拌した後、過酸化水素水溶液(11.4mol/l、0.200ml(2.28mmol))を加え、80℃下20分間、発生する気体をガスビュレットにより定量した。
本ブランク試験は、溶液中に溶存している空気等が主に検出されるものと考えられる。
[Blank test]
To a two-necked flask, 1.00 ml of a tartaric acid aqueous solution / sodium tartrate buffer solution (prepared from 0.20 mol / l aqueous tartaric acid solution and 0.10 mol / l aqueous sodium tartrate solution, pH 4.0) and 1.00 ml of ethylene glycol were added as solvents. A septum was attached to one of the two-necked flasks, and the other was connected to a gas burette. After stirring the flask at 80 ° C. for 5 minutes, an aqueous hydrogen peroxide solution (11.4 mol / l, 0.200 ml (2.28 mmol)) was added, and the generated gas was quantified with a gas buret at 80 ° C. for 20 minutes. .
In this blank test, it is considered that air or the like dissolved in the solution is mainly detected.
比較例3[金属錯体(E)の過酸化水素分解試験]
参考例3の変性金属錯体(E−1)を金属錯体(E)に変更した以外は、参考例3と同等の試験を行った。結果を図12に、参考例3と併せて示す。
これらの結果より、変性処理により得られる変性金属錯体は、錯体より酸性条件下で高い酸素還元能を示すことが分かった。
Comparative Example 3 [Hydrogen peroxide decomposition test of metal complex (E)]
A test equivalent to that of Reference Example 3 was performed, except that the modified metal complex (E-1) of Reference Example 3 was changed to the metal complex (E). The results are shown in FIG.
From these results, it was found that the modified metal complex obtained by the modification treatment showed higher oxygen reducing ability under acidic conditions than the complex.
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