JP6472079B2 - Gel structure with pores, method for producing the same, and use thereof - Google Patents

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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Description

本発明は空孔を備えたゲル構造体およびその製造方法、並びにその利用に関する。   The present invention relates to a gel structure having pores, a method for producing the same, and use thereof.

近年、地球温暖化の影響で、気温の上昇や異常気象などが起きており、その原因として、二酸化炭素をはじめとする温室効果ガスの影響が挙げられている。これに対し、温室効果ガス削減の取り組みが種々なされているが、二酸化炭素の排出量は依然増加傾向を示しており、今後も新興国の発展による大量の二酸化炭素の排出が予想されている。それゆえ、二酸化炭素排出を削減する方法の重要性が高まっている。   In recent years, an increase in temperature and abnormal weather have occurred due to the influence of global warming, and the cause is the influence of greenhouse gases such as carbon dioxide. On the other hand, various efforts to reduce greenhouse gases have been made, but the amount of carbon dioxide emissions is still increasing, and a large amount of carbon dioxide emissions due to the development of emerging countries are expected in the future. Therefore, the importance of methods for reducing carbon dioxide emissions is increasing.

二酸化炭素の排出削減方法としては、二酸化炭素を固定化し地中に貯留、あるいは海洋に隔離する、いわゆるCarbon Capture and Storage法が世界的に注目されている(非特許文献1、2)。この方法の重要な工程である二酸化炭素固定化方法は、生物化学的方法、物理化学的方法、化学的方法の3つに大別される。その中でも物理化学的方法は、二酸化炭素の回収効率が良いために、火力発電、鉄鋼、セメント等のプラントにおける二酸化炭素回収に適しており、今後の工業の発展に有用である。   As a carbon dioxide emission reduction method, a so-called Carbon Capture and Storage method in which carbon dioxide is fixed and stored in the ground or sequestered in the ocean is attracting attention worldwide (Non-Patent Documents 1 and 2). Carbon dioxide immobilization methods, which are important steps in this method, are roughly classified into three methods: biochemical methods, physicochemical methods, and chemical methods. Among them, the physicochemical method is suitable for carbon dioxide recovery in plants such as thermal power generation, steel, and cement because of its high carbon dioxide recovery efficiency, and is useful for future industrial development.

物理化学的方法は、ガスの種類による膜の透過速度の差を利用した膜分離法、ゼオライトのような無機多孔体を用いる吸着分離法、アミンなどの有機塩基溶液を利用した化学吸着法の3つに大別することができる(非特許文献3)。   The physicochemical methods include membrane separation using the difference in the permeation rate of the membrane depending on the type of gas, adsorption separation using an inorganic porous material such as zeolite, and chemical adsorption using an organic base solution such as amine. (Non-patent Document 3).

中でも、ゼオライトは火力発電所等の排ガスに対する吸着材として汎用されている。しかし、ゼオライトを用いる場合、排ガス中の水蒸気が二酸化炭素の吸着を阻害するために前処理として除湿工程が必要不可欠であるという問題があった。   Among these, zeolite is widely used as an adsorbent for exhaust gas from thermal power plants and the like. However, when using zeolite, there has been a problem that a dehumidification step is indispensable as a pretreatment because water vapor in the exhaust gas inhibits the adsorption of carbon dioxide.

その問題点の解決手段として、メソポーラス物質の空孔内表面をアミンで化学修飾した物質を用いることにより水蒸気の影響を受けずに二酸化炭素を選択的に吸着させる方法が開示されている(非特許文献4〜6)。   As a means for solving the problem, a method is disclosed in which carbon dioxide is selectively adsorbed without being affected by water vapor by using a substance obtained by chemically modifying the inner surface of pores of a mesoporous substance with an amine (non-patent document). References 4-6).

一方、本発明者らは、以下の反応式(1)に示すように、レゾルシノールと1,5−ペンタンジアールとの縮合反応により、剛直で熱安定性を有するラダー型大環状化合物(以下、「Noria」と称する)を合成し、その研究を進めてきた(非特許文献7)。   On the other hand, as shown in the following reaction formula (1), the present inventors have obtained a ladder-type macrocyclic compound (hereinafter, referred to as “rigid” and heat-stabilized) by a condensation reaction of resorcinol and 1,5-pentane dial. (Referred to as "Noria") and have been researching it (Non-Patent Document 7).

Figure 0006472079
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Noriaの中央には3.05Åの疎水空孔が存在していること、および、その空孔に二酸化炭素を選択的に吸着することができることが開示されている(非特許文献8)。また、Noriaにおける疎水空孔の大きさと、Rbイオンの直径とがよく一致しているため、Rbイオンを選択的に包接できることが知られている(非特許文献9)。さらにNoriaは24個の水酸基(OH基)を有している多官能基性の化合物であるため、様々な機能化が可能である。 It is disclosed that a hydrophobic hole of 3.05 mm exists in the center of Noria and that carbon dioxide can be selectively adsorbed in the hole (Non-patent Document 8). Further, it is known that Rb + ions can be selectively included since the size of hydrophobic vacancies in Noria and the diameter of Rb + ions are in good agreement (Non-patent Document 9). Furthermore, since Noria is a polyfunctional compound having 24 hydroxyl groups (OH groups), various functionalizations are possible.

Ding, S.-Y.et al., Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 548.Ding, S.-Y. et al., Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 548. IPPC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage, Working Group, Cambride University Press, New York(2006).IPPC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage, Working Group, Cambride University Press, New York (2006). 乾智行, CO2固定化・隔離技術,11(2006).Inui Chiyuki, CO2 fixation and sequestration technology, 11 (2006). H. de Sainte Claire Deville et al., Seances Acad.Sci.1862, 54, 324.H. de Sainte Claire Deville et al., Seances Acad. Sci. 1862, 54, 324. 省エネルギー型CO2分離回収技術の開発:メソ細孔を利用した新規CO2吸着剤の開発、財団法人地球環境産業技術研究機構(RITE)(2011年度発行)Development of energy-saving CO2 separation and recovery technology: Development of new CO2 adsorbent using mesopores, Global Environmental Industrial Technology Research Organization (RITE) (issued in 2011) 平成22年度 二酸化炭素回収技術高度化事業成果報告書、公益財団法人地球環境産業技術研究機構、平成24年3月Fiscal 2010 Carbon Dioxide Recovery Technology Advancement Report, Global Environmental Industrial Technology Research Organization, March 2012 Michael Rousseas, et al., ACS Nano, 2013, 7 (10), pp 8540-8546.Michael Rousseas, et al., ACS Nano, 2013, 7 (10), pp 8540-8546. J.Tian, et al., Angew.Chem.Int.Ed., 48, 5492 (2009).J. Tian, et al., Angew. Chem. Int. Ed., 48, 5492 (2009). H. Kudo et al., Angew.Chem.Int.Ed., 45, 7948 (2006).H. Kudo et al., Angew.Chem.Int.Ed., 45, 7948 (2006).

非特許文献4〜6に開示の技術は、空孔内表面をアミンで化学修飾したメソポーラスシリカを用いている。しかしながら、シリカを用いているため、空孔内表面を多種の官能基で修飾することは困難であると推測され、空孔内表面をアミンで化学修飾したメソポーラスシリカ以外の構造を取ることは困難であると推測される。そのため、包接対象は二酸化炭素に特化されると推測される。   The technologies disclosed in Non-Patent Documents 4 to 6 use mesoporous silica whose inner surface is chemically modified with amine. However, since silica is used, it is assumed that it is difficult to modify the inner surface of the pores with various functional groups, and it is difficult to adopt a structure other than mesoporous silica in which the inner surface of the pores is chemically modified with an amine. It is estimated that. Therefore, it is estimated that the inclusion object is specialized in carbon dioxide.

それゆえ、非特許文献4〜6に開示の技術は、多様な包接対象を効率よく包接するという観点からは、改善の余地があるものと考えられる。   Therefore, the techniques disclosed in Non-Patent Documents 4 to 6 are considered to have room for improvement from the viewpoint of efficiently including various inclusion objects.

一方、前記Noriaは前述のように、その空孔に二酸化炭素や金属を包接することができる。しかし、当該空孔は疎水性の空孔であるため、空孔内に官能基を有しておらず、空孔内に官能基を導入することも困難である。   On the other hand, as described above, the Noria can include carbon dioxide or metal in the pores. However, since the hole is a hydrophobic hole, it does not have a functional group in the hole, and it is difficult to introduce the functional group into the hole.

そのため、二酸化炭素の取り込み量(吸着量)が少ないという問題、および、包接することが可能な金属イオンの種類が少なく、多様な包接対象を効率よく包接することは困難であるという問題があった。   For this reason, there are problems that the amount of carbon dioxide uptake (adsorption amount) is small, and there are few types of metal ions that can be included, and it is difficult to efficiently include various inclusion objects. It was.

このような状況下、本発明者は、前記Noriaの空孔内に官能基を導入することができれば、二酸化炭素等の包接対象を単に包接するだけではなく、空孔内で包接対象と官能基との化学反応を生じさせることができ、前記物理化学的方法の利点と、化学的方法の利点とを併せ持つ、包接対象の選択的な包接が可能となり、多種の包接対象に対応した効率的な包接を可能とする化合物を提供できるのではないか、という着想に思い至った。   Under such circumstances, if the present inventor can introduce a functional group into the pores of the above-mentioned Noria, the inventor will not only include the inclusion target such as carbon dioxide but also the inclusion target within the pore. A chemical reaction with a functional group can be generated, and the selective inclusion of the inclusion object having the advantages of the physicochemical method and the advantage of the chemical method is possible. I came up with the idea that it would be possible to provide compounds that enable efficient and efficient inclusion.

そこで本発明者は鋭意検討し、不飽和化合物によりエステル化されたNoriaを架橋して得られる重合体から、加水分解等を用いてNoriaを脱離することにより得られた、空孔を備えたゲル構造体が、Noriaに由来する空孔を保持したまま、前記空孔に官能基を導入することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Therefore, the present inventor diligently studied and provided with pores obtained by detaching Noria by hydrolysis or the like from a polymer obtained by crosslinking Noria esterified with an unsaturated compound. It has been found that the gel structure can introduce functional groups into the pores while retaining the pores derived from Noria, and has completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下の発明を包含する。   That is, the present invention includes the following inventions.

〔1〕下記化学式(1)にて表される化合物が備える水酸基の1以上が不飽和化合物によりエステル化されたエステルを、重合および架橋して得られる重合体から、前記化学式(1)にて表される化合物が1以上脱離されてなる、空孔を備えたゲル構造体であって、
前記ゲル構造体は、前記化学式(1)にて表される化合物の脱離によって形成された空孔を備え、
前記空孔は、当該空孔の内壁に前記不飽和化合物に由来する官能基を備えることを特徴とするゲル構造体。
[1] From a polymer obtained by polymerizing and crosslinking an ester obtained by esterifying one or more hydroxyl groups of a compound represented by the following chemical formula (1) with an unsaturated compound, the chemical formula (1) A gel structure having pores, wherein one or more of the compounds represented is desorbed,
The gel structure includes pores formed by desorption of the compound represented by the chemical formula (1),
The said pore is equipped with the functional group derived from the said unsaturated compound in the inner wall of the said hole, The gel structure characterized by the above-mentioned.

Figure 0006472079
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〔2〕前記不飽和化合物は、カルボン酸ハロゲン化物、2-クロロ-4-(ビニルフェニル)アセトアミド、イソシアナートスチレン、ジイソシアナート、2−(ビニロキシ)エチルメタクリレート、および、4−(2−ビニロキシ)エトキシスチレンからなる群より選ばれる1以上の不飽和化合物であることを特徴とする〔1〕に記載のゲル構造体。   [2] The unsaturated compound includes carboxylic acid halide, 2-chloro-4- (vinylphenyl) acetamide, isocyanate styrene, diisocyanate, 2- (vinyloxy) ethyl methacrylate, and 4- (2-vinyloxy). 1) The gel structure according to [1], which is one or more unsaturated compounds selected from the group consisting of ethoxystyrene.

〔3〕前記カルボン酸ハロゲン化物が、メタクリロイルクロライドであることを特徴とする〔2〕に記載のゲル構造体。   [3] The gel structure according to [2], wherein the carboxylic acid halide is methacryloyl chloride.

〔4〕前記エステルは、前記化学式(1)にて表される化合物が備える水酸基24個が不飽和化合物によりエステル化されてなるものであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1つに記載のゲル構造体。   [4] Any one of [1] to [3], wherein the ester is obtained by esterifying 24 hydroxyl groups of the compound represented by the chemical formula (1) with an unsaturated compound. The gel structure according to any one of the above.

〔5〕前記架橋が、多官能性の架橋剤によって行われることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1つに記載のゲル構造体。   [5] The gel structure according to any one of [1] to [4], wherein the crosslinking is performed with a polyfunctional crosslinking agent.

[6]前記多官能性の架橋剤が、2官能性〜4官能性の架橋剤であることを特徴とする[5]に記載のゲル構造体。   [6] The gel structure according to [5], wherein the polyfunctional crosslinking agent is a bifunctional to tetrafunctional crosslinking agent.

〔7〕前記架橋剤が、下記化学式(2)で表される化合物、重量平均分子量(Mw)が1,000〜50,000である下記化学式(3)で表される化合物、またはジビニルベンゼンであることを特徴とする、[1]〜[6]のいずれか1つに記載のゲル構造体。   [7] The cross-linking agent is a compound represented by the following chemical formula (2), a compound represented by the following chemical formula (3) having a weight average molecular weight (Mw) of 1,000 to 50,000, or divinylbenzene. The gel structure according to any one of [1] to [6], which is characterized in that it exists.

Figure 0006472079
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〔8〕前記架橋剤が、前記化学式(2)で表される化合物であり、前記化学式(2)においてn=6の化合物であることを特徴とする[7]に記載のゲル構造体。   [8] The gel structure according to [7], wherein the cross-linking agent is a compound represented by the chemical formula (2) and is a compound having n = 6 in the chemical formula (2).

〔9〕前記官能基が、カルボキシ基、アミノ基、および水酸基からなる群より選ばれる1以上の官能基であることを特徴とする[1]〜[8]のいずれか1つに記載のゲル構造体。   [9] The gel according to any one of [1] to [8], wherein the functional group is one or more functional groups selected from the group consisting of a carboxy group, an amino group, and a hydroxyl group. Structure.

〔10〕前記エステルと、前記架橋剤とのモル比が1.0:3.0〜1.0:96.0であることを特徴とする[5]〜[9]のいずれか1項に記載のゲル構造体。   [10] In any one of [5] to [9], the molar ratio of the ester to the crosslinking agent is 1.0: 3.0 to 1.0: 96.0. The gel structure described.

〔11〕前記モル比が1.0:12.0〜1.0:24.0であることを特徴とする[10]に記載のゲル構造体。   [11] The gel structure according to [10], wherein the molar ratio is 1.0: 12.0 to 1.0: 24.0.

〔12〕前記空孔は、内径が3〜10Åであることを特徴とする[1]〜[11]のいずれか1つに記載のゲル構造体。   [12] The gel structure according to any one of [1] to [11], wherein the pore has an inner diameter of 3 to 10 mm.

〔13〕[1]〜[12]のいずれか1つに記載のゲル構造体を有効成分として含有し、金属を包接し得ることを特徴とする、金属の包接材。   [13] A metal clathrate, comprising the gel structure according to any one of [1] to [12] as an active ingredient and capable of clathrating metal.

〔14〕[1]〜[12]のいずれか1つに記載のゲル構造体を有効成分として含有し、二酸化炭素を吸着し得ることを特徴とする、二酸化炭素の吸着材。   [14] A carbon dioxide adsorbent comprising the gel structure according to any one of [1] to [12] as an active ingredient and capable of adsorbing carbon dioxide.

〔15〕[14]に記載の二酸化炭素の吸着材が成膜されてなることを特徴とする二酸化炭素の分離膜。   [15] A carbon dioxide separation membrane comprising the carbon dioxide adsorbent according to [14] formed thereon.

〔16〕(i)下記化学式(1)にて表される化合物が備える水酸基の1以上と、不飽和化合物との間にエステル結合を形成させ、エステルを得る工程と、   [16] (i) a step of obtaining an ester by forming an ester bond between one or more of the hydroxyl groups included in the compound represented by the following chemical formula (1) and the unsaturated compound;

Figure 0006472079
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(ii)前記エステルを、架橋剤の存在下で重合および架橋することによって、重合体を得る工程と、
(iii)前記重合体に対して加水分解を行うことにより、前記重合体から、前記化学式(1)にて表される化合物を1以上脱離させ、空孔を備えたゲル構造体を得る工程と、を含むことを特徴とする、ゲル構造体の製造方法。
(Ii) obtaining a polymer by polymerizing and crosslinking the ester in the presence of a crosslinking agent;
(Iii) A step of dehydrating one or more compounds represented by the chemical formula (1) from the polymer by hydrolyzing the polymer to obtain a gel structure having pores. And a method for producing a gel structure.

〔17〕前記不飽和化合物は、カルボン酸ハロゲン化物、2-クロロ-4-(ビニルフェニル)アセトアミド、イソシアナートスチレン、ジイソシアナート、2−(ビニロキシ)エチルメタクリレート、および、4−(2−ビニロキシ)エトキシスチレンからなる群より選ばれる1以上の不飽和化合物であることを特徴とする[16]に記載のゲル構造体の製造方法。   [17] The unsaturated compound includes carboxylic acid halide, 2-chloro-4- (vinylphenyl) acetamide, isocyanate styrene, diisocyanate, 2- (vinyloxy) ethyl methacrylate, and 4- (2-vinyloxy). ) The method for producing a gel structure according to [16], wherein the gel structure is one or more unsaturated compounds selected from the group consisting of ethoxystyrene.

〔18〕前記架橋剤が、下記化学式(2)にて表される化合物、重量平均分子量(Mw)が1,000〜50,000である下記化学式(3)で表される化合物、またはジビニルベンゼンであることを特徴とする、[16]または[17]に記載のゲル構造体の製造方法。   [18] The crosslinking agent is a compound represented by the following chemical formula (2), a compound represented by the following chemical formula (3) having a weight average molecular weight (Mw) of 1,000 to 50,000, or divinylbenzene The method for producing a gel structure according to [16] or [17], wherein

Figure 0006472079
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〔19〕前記エステルと、前記架橋剤とのモル比が1.0:3.0〜1.0:96.0であることを特徴とする[16]〜[18]のいずれか1つに記載のゲル構造体の製造方法。   [19] In any one of [16] to [18], the molar ratio of the ester to the crosslinking agent is 1.0: 3.0 to 1.0: 96.0. The manufacturing method of the gel structure of description.

〔20〕前記モル比が1.0:12.0〜1.0:24.0であることを特徴とする〔19〕に記載のゲル構造体の製造方法。   [20] The method for producing a gel structure according to [19], wherein the molar ratio is 1.0: 12.0 to 1.0: 24.0.

〔21〕前記重合が、溶液重合法または固層重合法によって行われることを特徴とする[16]〜[20]のいずれか1つに記載のゲル構造体の製造方法。   [21] The method for producing a gel structure according to any one of [16] to [20], wherein the polymerization is performed by a solution polymerization method or a solid layer polymerization method.

〔22〕前記不飽和化合物と、前記架橋剤とが、共にジイソシアナートであることを特徴とする[16]〜[21]のいずれか1つに記載のゲル構造体の製造方法。   [22] The method for producing a gel structure according to any one of [16] to [21], wherein the unsaturated compound and the crosslinking agent are both diisocyanates.

本発明に係る、空孔を備えたゲル構造体は、Noriaの脱離により形成された空孔を備え、前記空孔内に二酸化炭素および/または金属イオンと反応する官能基を備えることから、従来の材料と比較して、二酸化炭素の吸着量を増大させることができ、また、包接(吸着)可能な金属イオンの種類を増加させることができると共に、選択性を大きく向上させることができる。   The gel structure having pores according to the present invention includes pores formed by elimination of Noria, and has functional groups that react with carbon dioxide and / or metal ions in the pores. Compared with conventional materials, the amount of carbon dioxide adsorbed can be increased, the types of metal ions that can be included (adsorbed) can be increased, and the selectivity can be greatly improved. .

図1は、Noriaの水酸基がエステル化されたエステルを重合および架橋して得られた重合体から、Noriaが脱離することにより空孔が形成されることを示すイメージ図である。FIG. 1 is an image diagram showing that pores are formed by the elimination of Noria from a polymer obtained by polymerizing and crosslinking an ester in which the hydroxyl group of Noria is esterified. 図2は、製造例1にて得られた化合物のIRスペクトルを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an IR spectrum of the compound obtained in Production Example 1. 図3は、製造例1にて得られた化合物のHNMRスペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a 1 HNMR spectrum of the compound obtained in Production Example 1. 図4は、製造例2にて得られた白色固体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an IR spectrum of the white solid obtained in Production Example 2. 図5は、製造例2にて得られた白色固体のHNMRスペクトルを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the 1 HNMR spectrum of the white solid obtained in Production Example 2. 図6は、製造例3にて得られた白色固体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an IR spectrum of the white solid obtained in Production Example 3. 図7は、製造例3にて得られた白色固体のHNMRスペクトルを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a 1 HNMR spectrum of a white solid obtained in Production Example 3. 図8は、製造例4にて得られた白色固体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an IR spectrum of the white solid obtained in Production Example 4. 図9は、製造例4にて得られた白色固体のHNMRスペクトルを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a 1 HNMR spectrum of a white solid obtained in Production Example 4. 図10は、製造例7にて得られたゲル構造体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an IR spectrum of the gel structure obtained in Production Example 7. 図11は、製造例10にて得られたゲル構造体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an IR spectrum of the gel structure obtained in Production Example 10. 図12は、製造例14にて得られたゲル構造体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an IR spectrum of the gel structure obtained in Production Example 14. 図13は、実施例1にて得られたゲル構造体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an IR spectrum of the gel structure obtained in Example 1. 図14は、実施例1における可溶部から得られた固体のIRスペクトルを示す図である。14 is a diagram showing an IR spectrum of a solid obtained from the soluble part in Example 1. FIG. 図15は、実施例1における可溶部から得られた固体のHNMRスペクトルを示す図である。15 is a diagram showing a 1 HNMR spectrum of a solid obtained from the soluble portion in Example 1. FIG. 図16は、実施例2にて得られたゲル構造体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an IR spectrum of the gel structure obtained in Example 2. 図17は、実施例2における可溶部から得られた固体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an IR spectrum of a solid obtained from the soluble part in Example 2. 図18は、実施例2における可溶部から得られた固体のHNMRスペクトルを示す図である。18 is a diagram showing a 1 HNMR spectrum of a solid obtained from the soluble portion in Example 2. FIG. 図19は、実施例4にて得られたゲル構造体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an IR spectrum of the gel structure obtained in Example 4. 図20は、実施例4における可溶部から得られた固体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 20 is a diagram showing an IR spectrum of a solid obtained from the soluble part in Example 4. 図21は、実施例4における可溶部から得られた固体のHNMRスペクトルを示す図である。FIG. 21 shows the 1 HNMR spectrum of the solid obtained from the soluble part in Example 4. 図22は、比較例1にて得られた、MMAとDMAとを重合および架橋して得たゲル構造体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 22 is a diagram showing an IR spectrum of a gel structure obtained by polymerizing and crosslinking MMA and DMA obtained in Comparative Example 1. 図23は、比較例1にて得られた、加水分解後のゲル構造体のIRスペクトルを示す図である。FIG. 23 is a diagram showing an IR spectrum of the gel structure after hydrolysis obtained in Comparative Example 1.

以下、本発明について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更、実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, the scope of the present invention is not limited to these descriptions, and other than the following examples, modifications and implementations can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention. .

なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A〜B」は、「A以上、B以下」を意味する。また、「質量」と「重量」、「質量%」と「重量%」は同義語として扱い、「包接」と「吸着」とを同義語として扱う。   Unless otherwise specified in this specification, “A to B” indicating a numerical range means “A or more and B or less”. Further, “mass” and “weight”, “mass%” and “weight%” are treated as synonyms, and “inclusion” and “adsorption” are treated as synonyms.

[実施の形態1:空孔を備えたゲル構造体]
本発明に係る、空孔を備えたゲル構造体は、下記化学式(1)にて表される化合物(Noria)が備える水酸基の1以上が不飽和化合物によりエステル化されたエステルを、重合および架橋して得られる重合体から、前記化学式(1)にて表される化合物が1以上脱離されてなる、空孔を備えたゲル構造体であって、前記ゲル構造体は、前記化学式(1)にて表される化合物の脱離によって形成された空孔を備え、前記空孔は、当該空孔の内壁に前記不飽和化合物に由来する官能基を備える、ゲル構造体である。
[Embodiment 1: Gel structure with pores]
The gel structure having pores according to the present invention is obtained by polymerizing and crosslinking an ester in which one or more hydroxyl groups of a compound (Noria) represented by the following chemical formula (1) are esterified with an unsaturated compound. A gel structure having pores obtained by detaching one or more compounds represented by the chemical formula (1) from the polymer obtained by the above chemical formula (1). ), And the pores are gel structures each having a functional group derived from the unsaturated compound on the inner wall of the pores.

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本発明に係る、空孔を備えたゲル構造体は、前記重合体を形成後にNoriaを脱離させてなるゲル構造体であるため、Noriaの大きさ、形状、および数などに対応した空孔が維持され、当該空孔の内壁に、前記不飽和化合物に由来する官能基が備えられている。それゆえ、空孔内に包接対象を包接するだけでなく、前記官能基と包接対象との化学反応をも行うことができる。また、前記不飽和化合物を包接対象に応じて適宜選択することにより、前記官能基を、包接対象に応じて適宜変更することも容易である。   The gel structure having pores according to the present invention is a gel structure obtained by detaching Noria after forming the polymer. Therefore, the pores corresponding to the size, shape, number, and the like of Noria Is maintained, and the inner wall of the pore is provided with a functional group derived from the unsaturated compound. Therefore, not only the inclusion object is included in the pores, but also a chemical reaction between the functional group and the inclusion object can be performed. It is also easy to change the functional group as appropriate according to the inclusion target by appropriately selecting the unsaturated compound according to the inclusion target.

したがって、多種の包接対象に対応した効率の良い包接を可能とするゲル構造体を提供することができる。   Therefore, it is possible to provide a gel structure that enables efficient inclusion corresponding to various inclusion targets.

前記Noriaは、前述したように、剛直で熱安定性を有するラダー型大環状化合物であり、前述した従来公知の方法(非特許文献7)によって合成することができる。   As described above, Noria is a ladder-type macrocyclic compound that is rigid and has thermal stability, and can be synthesized by the above-described conventionally known method (Non-Patent Document 7).

Noriaは、化学式(1)に示すように24個の水酸基を備えている。本発明に係る、空孔を備えたゲル構造体は、前記水酸基の1以上が不飽和化合物によりエステル化されたエステルを、重合および架橋して得られる重合体からNoriaが1以上脱離されてなるものであるため、まず、前記重合体について説明する。   Noria has 24 hydroxyl groups as shown in chemical formula (1). In the gel structure having pores according to the present invention, one or more of Noria is desorbed from a polymer obtained by polymerizing and crosslinking an ester in which one or more of the hydroxyl groups are esterified with an unsaturated compound. First, the polymer will be described.

前記「水酸基の1以上」とは、化学式(1)に示される水酸基のうち1以上であれば、いずれの水酸基であってもよいとの意である。例えば、エステル化される水酸基が1つの場合、化学式(1)に示される水酸基のうち、どの水酸基であってもよいし、エステル化される水酸基が2以上の場合、化学式(1)に示される水酸基のうち、任意の2以上の水酸基であってよい。   The “one or more of hydroxyl groups” means that any hydroxyl group may be used as long as it is one or more of the hydroxyl groups represented by the chemical formula (1). For example, when there is one hydroxyl group to be esterified, any hydroxyl group among the hydroxyl groups represented by chemical formula (1) may be used, and when there are two or more hydroxyl groups to be esterified, it is represented by chemical formula (1). Among the hydroxyl groups, any two or more hydroxyl groups may be used.

前記不飽和化合物は、重合および架橋するための不飽和結合を備えている。また、前記不飽和化合物は、例えば、−X(X:ハロゲン)、イソシアナート基、C=C結合等の、Noriaの水酸基と反応してエステル結合を形成し得る官能基を備えている。加えて、前記不飽和化合物は、例えば、カルボニル基、イソシアナート基、ビニロキシ基、エポキシ基、オキセタニル基等の、Noriaの水酸基とのエステルが加水分解された際に、二酸化炭素および/または金属イオンと反応し得る官能基を生成する官能基を備える。   The unsaturated compound has an unsaturated bond for polymerization and crosslinking. In addition, the unsaturated compound includes a functional group that can react with a hydroxyl group of Noria and form an ester bond, such as —X (X: halogen), an isocyanate group, and a C═C bond. In addition, the unsaturated compound includes, for example, carbon dioxide and / or metal ions when an ester with a hydroxyl group of Noria such as a carbonyl group, an isocyanate group, a vinyloxy group, an epoxy group, or an oxetanyl group is hydrolyzed. A functional group capable of reacting with the functional group.

例えば、前記不飽和化合物としては、カルボン酸ハロゲン化物、2-クロロ-4-(ビニルフェニル)アセトアミド、イソシアナートスチレン、ジイソシアナート、2−(ビニロキシ)エチルメタクリレート、4−(2−ビニロキシ)エトキシスチレン、ビスエポキシ化合物、ビスオキセタン化合物、等を挙げることができる。   For example, the unsaturated compound includes a carboxylic acid halide, 2-chloro-4- (vinylphenyl) acetamide, isocyanate styrene, diisocyanate, 2- (vinyloxy) ethyl methacrylate, 4- (2-vinyloxy) ethoxy. Examples thereof include styrene, bisepoxy compounds, bisoxetane compounds, and the like.

これらの不飽和化合物を用いることにより、ゲル構造体が備える空孔の内壁に、これらの不飽和化合物に由来する官能基を備えさせることができる。例えば、カルボン酸ハロゲン化物を用いた場合は、カルボキシ基を前記内壁に備えさせることができる。包接対象との化学反応を考慮して、包接対象に応じた好ましい官能基を備えさせることによって、それぞれの包接対象の包接効率を向上させることができる。   By using these unsaturated compounds, it is possible to provide functional groups derived from these unsaturated compounds on the inner walls of the pores of the gel structure. For example, when a carboxylic acid halide is used, a carboxy group can be provided on the inner wall. In consideration of the chemical reaction with the inclusion object, the inclusion efficiency of each inclusion object can be improved by providing a preferable functional group according to the inclusion object.

前記カルボン酸ハロゲン化物は、カルボン酸フッ化物、カルボン酸塩化物、カルボン酸臭化物、カルボン酸ヨウ化物のいずれであってもよい。また、前記カルボン酸ハロゲン化物は、1種用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。   The carboxylic acid halide may be any of carboxylic acid fluoride, carboxylic acid chloride, carboxylic acid bromide, and carboxylic acid iodide. Moreover, the said carboxylic acid halide may be used 1 type, and may use 2 or more types.

カルボン酸ハロゲン化物を構成するカルボン酸としては、不飽和カルボン酸であればよく、例えばアクリル酸、プロピオル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、マレイン酸、フマル酸などを用いることができる。   The carboxylic acid constituting the carboxylic acid halide may be an unsaturated carboxylic acid, such as acrylic acid, propiolic acid, methacrylic acid, crotonic acid, oleic acid, maleic acid, fumaric acid and the like.

カルボン酸ハロゲン化物としては、特に限定されるものではないが、反応性が高く、前記水酸基と容易にエステル結合を形成することができるという観点から、カルボン酸塩化物であることが好ましく、メタクリロイルクロライドであることがより好ましい。   The carboxylic acid halide is not particularly limited, but is preferably a carboxylic acid chloride from the viewpoint that it has high reactivity and can easily form an ester bond with the hydroxyl group, and methacryloyl chloride. It is more preferable that

なお、前記不飽和化合物がジイソシアナートの場合は、一方のイソシアナート基がNoriaの水酸基とエステル結合を形成する基として働き、もう一方のイソシアナート基により加水分解後に、空孔の内壁にアミノ基が形成されると考えられる。   When the unsaturated compound is a diisocyanate, one isocyanate group functions as a group that forms an ester bond with the hydroxyl group of Noria, and after hydrolysis with the other isocyanate group, an amino group is formed on the inner wall of the pore. A group is believed to be formed.

前記Noriaは、24個存在する水酸基のうち、1個以上の水酸基がエステル化される。エステル化された水酸基は、後の架橋重合において、架橋される部位となり得る。よって、エステル化される水酸基の数は、架橋重合により重合体であるゲル構造体を形成しやすいという観点から、多い方が好ましい。具体的には、10個以上が好ましく、15個以上がより好ましく、20個以上がさらに好ましく、24個すべてがエステル化されることが最も好ましい。   In Noria, one or more hydroxyl groups out of 24 hydroxyl groups are esterified. The esterified hydroxyl group can be a site to be crosslinked in the subsequent crosslinking polymerization. Therefore, it is preferable that the number of hydroxyl groups to be esterified is large from the viewpoint of easily forming a gel structure that is a polymer by cross-linking polymerization. Specifically, 10 or more are preferable, 15 or more are more preferable, 20 or more are more preferable, and all 24 are most preferably esterified.

前記エステル化、重合、および架橋は、後述する「空孔を備えたゲル構造体の製造方法」の項で述べるように、従来公知の一般的な方法によって行うことができる。重合は、前記不飽和化合物が有する不飽和結合が連鎖重合することによって行われる。重合度は特に限定されるものではないが、重合度が高い程好ましい。重合度が高いことにより、架橋点を多く取ることができるため、架橋によって、ゲル構造体の構造を強固にすることができる。そして、ゲル構造体の構造を強固にすることによって、重合体からNoriaを脱離させた後に空孔の形状が維持されやすくなるため好ましい。   The esterification, polymerization, and crosslinking can be performed by a conventionally known general method as described in the section “Method for producing gel structure having pores” described later. Polymerization is performed by chain polymerization of unsaturated bonds of the unsaturated compound. The degree of polymerization is not particularly limited, but the higher the degree of polymerization, the better. Since the degree of polymerization is high, a large number of crosslinking points can be taken, and thus the structure of the gel structure can be strengthened by crosslinking. And it is preferable to strengthen the structure of the gel structure because the shape of the pores can be easily maintained after the removal of Noria from the polymer.

エステル化されたNoriaを重合および架橋させて重合体(ゲル構造体)を形成するために、前記エステル化されたNoriaと架橋剤とを反応させることが好ましい。   In order to polymerize and crosslink the esterified Noria to form a polymer (gel structure), it is preferable to react the esterified Noria with a crosslinking agent.

前記架橋剤は、エステル化された水酸基が有する不飽和結合と架橋反応して重合体を形成し得る化合物であれば特に限定されないが、本発明の一実施形態に係る空孔を備えたゲル構造体を適切に合成するためには、前記架橋剤の種類とその仕込み量の調整が重要となる。   The cross-linking agent is not particularly limited as long as it is a compound that can cross-link with an unsaturated bond of an esterified hydroxyl group to form a polymer, but has a gel structure with pores according to an embodiment of the present invention. In order to appropriately synthesize the body, it is important to adjust the type of the crosslinking agent and the amount charged.

すなわち、本発明の一実施形態に係る、空孔を備えたゲル構造体を合成するためには、前記エステル化されたNoriaと架橋剤とを反応させて得られた重合体からNoriaを脱離させる必要があるが、前記重合体の種類(構造)によっては、前記Noriaを脱離させることができない可能性が考えられる。また、前記Noriaの脱離によって、前記重合体の構造が崩壊する可能性も考えられる。よって、前記Noriaを脱離させた場合に、ゲル構造体の構造を維持し、かつ、そのゲル構造体内に固定化された空孔を保持するためには、前記架橋剤の種類とその仕込み量の調整を適切に行うことが重要となる。   That is, in order to synthesize a gel structure having pores according to an embodiment of the present invention, the detachment of Noria from the polymer obtained by reacting the esterified Noria with a crosslinking agent is performed. However, depending on the type (structure) of the polymer, there is a possibility that the Noria cannot be eliminated. In addition, there is a possibility that the structure of the polymer collapses due to the elimination of the Noria. Therefore, in order to maintain the structure of the gel structure and retain the pores immobilized in the gel structure when the Noria is detached, the type of the crosslinking agent and the amount charged therein It is important to make appropriate adjustments.

上述の事項を考慮すると、本発明の一実施形態に係る空孔を備えたゲル構造体を合成するためには、前記架橋剤は、多官能性の架橋剤であることが好ましく、二官能性〜四官能性の架橋剤がより好ましく、二官能性の架橋剤がさらに好ましい。なお、「多官能性の架橋剤」とは、官能基を2以上有する架橋剤をいい、二官能性〜四官能性の架橋剤も多官能性の架橋剤に含まれる。   In view of the above matters, in order to synthesize a gel structure having pores according to an embodiment of the present invention, the cross-linking agent is preferably a polyfunctional cross-linking agent, and is bifunctional. A tetrafunctional crosslinking agent is more preferable, and a bifunctional crosslinking agent is more preferable. The “polyfunctional crosslinking agent” refers to a crosslinking agent having two or more functional groups, and bifunctional to tetrafunctional crosslinking agents are also included in the multifunctional crosslinking agent.

二官能性の架橋剤としては、例えば、以下の化学式(2)、重量平均分子量(Mw)が1,000〜50,000である化学式(3)にて示される化合物、または、ジビニルベンゼンが挙げられる。   Examples of the bifunctional crosslinking agent include compounds represented by the following chemical formula (2), a chemical formula (3) having a weight average molecular weight (Mw) of 1,000 to 50,000, or divinylbenzene. It is done.

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架橋剤として、上の化学式(2)にて示される化合物を使用する場合には、最終的に得られるゲル構造体において、加水分解後に空孔が保持されやすいことから、n=6の架橋剤を使用することが好ましい。   When the compound represented by the above chemical formula (2) is used as the cross-linking agent, the pores are easily retained after hydrolysis in the finally obtained gel structure. Is preferably used.

Noriaが備える水酸基の1以上が不飽和化合物によりエステル化されたエステル、(単に「エステル」とも称する)と、架橋剤とのモル比は、1.0:3.0〜1.0:96:0であることが好ましく、1.0:12.0〜1.0:24.0であることが特に好ましい。   The molar ratio of an ester obtained by esterifying one or more hydroxyl groups of Noria with an unsaturated compound (also simply referred to as “ester”) and a crosslinking agent is 1.0: 3.0 to 1.0: 96: 0 is preferable, and 1.0: 12.0 to 1.0: 24.0 is particularly preferable.

前記モル比を満たすことによって、Noriaの脱離によって形成される空孔の形状、大きさおよび数(使用したNoriaの数に対応する)などが脱離後もほぼ維持されるゲル構造体、すなわち、固定された空孔を有するゲル構造体が得られやすいため、二酸化炭素や金属等の包接を効率よく行うことができる。   By satisfying the molar ratio, a gel structure in which the shape, size and number of vacancies formed by the desorption of Noria (corresponding to the number of used Noria) are substantially maintained after desorption, Since it is easy to obtain a gel structure having fixed pores, inclusion of carbon dioxide, metal, or the like can be performed efficiently.

前記モル比が1.0:3.0を下回る場合、すなわち、前記エステルに対する架橋剤のモル比が3.0未満である場合は、Noriaを脱離させた後に水溶性となり、ゲル構造体を維持することができない可能性が高いため好ましくない。例えば後述する比較例では、前記モル比が1:2.4の場合、重合体を加水分解すると水溶性の液体になってしまい、ゲル状態を維持することができないという結果が得られている。   When the molar ratio is less than 1.0: 3.0, that is, when the molar ratio of the crosslinking agent to the ester is less than 3.0, it becomes water-soluble after the elimination of Noria, and the gel structure Since it is highly possible that it cannot be maintained, it is not preferable. For example, in the comparative example described later, when the molar ratio is 1: 2.4, when the polymer is hydrolyzed, it becomes a water-soluble liquid, and the gel state cannot be maintained.

一方、前記モル比が1.0:96.0を上回る場合、すなわち、前記エステルに対する架橋剤のモル比が96.0を超える場合は、Noriaを脱離させることができない可能性がある。Noriaを脱離させることができない場合は、空孔を得ることができず、所望の包接を行うことができないため好ましくない。   On the other hand, when the molar ratio exceeds 1.0: 96.0, that is, when the molar ratio of the crosslinking agent to the ester exceeds 96.0, there is a possibility that Noria cannot be eliminated. When Noria cannot be removed, it is not preferable because holes cannot be obtained and desired inclusion cannot be performed.

本発明に係る、空孔を備えたゲル構造体は、前記重合体からNoriaが1以上脱離されてなるゲル構造体であって、前記ゲル構造体は、Noriaの脱離によって形成された空孔を備える。   The gel structure having pores according to the present invention is a gel structure in which one or more Noria is desorbed from the polymer, and the gel structure is a void formed by the desorption of Noria. With holes.

前記ゲル構造体は、脱離したNoriaの形状、大きさおよび数などに対応した空孔を備えることになる。前記空孔の形状、大きさおよび数をより安定的に維持する観点から、前記エステルと前記架橋剤とのモル比は前述した比率であることが好ましい。   The gel structure has holes corresponding to the shape, size, number, and the like of the detached Noria. From the viewpoint of more stably maintaining the shape, size, and number of the pores, the molar ratio of the ester to the cross-linking agent is preferably the ratio described above.

前記重合体から脱離させるNoriaの数は、1以上であればよく、包接対象をどの程度包接する必要があるかということに対応させて適宜調整すればよい。包接効率の向上という観点からは、脱離させるNoriaの数は多いほど好ましく、前記ゲル構造体の形成に用いたNoriaを全て脱離させることが最も好ましい。   The number of Noria desorbed from the polymer may be one or more, and may be appropriately adjusted in accordance with how much the inclusion target needs to be included. From the viewpoint of improving the inclusion efficiency, it is preferable that the number of nolia to be desorbed is larger, and it is most preferable to desorb all of the noria used for forming the gel structure.

前記脱離は、後述するように、前記重合体の加水分解を行うことによって行うことができる。   The desorption can be performed by hydrolysis of the polymer, as will be described later.

本発明に係る、空孔を備えたゲル構造体が備える前記空孔は、当該空孔の内壁に前記不飽和化合物に由来する官能基を備える。ここで、図1は、Noriaの水酸基がエステル化されたエステルを、重合および架橋して得られた重合体から、Noriaが脱離することにより空孔が形成されることを示すイメージ図である。   The said hole with which the gel structure provided with the hole based on this invention is equipped with the functional group derived from the said unsaturated compound in the inner wall of the said hole. Here, FIG. 1 is an image diagram showing that pores are formed by the elimination of Noria from a polymer obtained by polymerizing and crosslinking an ester in which the hydroxyl group of Noria is esterified.

図1に示すように、前記重合体を加水分解することによってエステルが還元され、Noriaが元の水酸基を備えて脱離すると、Noriaの形状、大きさおよび数(図1では1つ)に対応した固定された空孔(図中、「ノーリアの鋳型空孔」と記載)を備えるゲル構造体が生成される。そして、当該空孔は、Noriaの水酸基とエステル結合を形成していた前記不飽和化合物に由来する官能基(図1では水酸基)を空孔の内壁に備える。なお、前記「固定された空孔」とは、Noriaの脱離によって形成される空孔の形状、大きさおよび数などが脱離後もほぼ(好ましくは全て)維持される空孔をいう。   As shown in FIG. 1, the ester is reduced by hydrolysis of the polymer, and when Noria is removed with the original hydroxyl group, it corresponds to the shape, size and number of Noria (one in FIG. 1). Thus, a gel structure including the fixed voids (denoted as “Noria mold void” in the drawing) is generated. And the said void | hole equips the inner wall of a void | hole with the functional group (hydroxyl group in FIG. 1) derived from the said unsaturated compound which had formed the ester bond with the hydroxyl group of Noria. The “fixed vacancies” refer to vacancies in which the shape, size, number, and the like of the vacancies formed by the detachment of Noria are maintained (preferably all) after the detachment.

前記「空孔の内壁」とは、前記空孔の空間を形作る部分を意味する。例えば図1では、Noriaの水酸基とエステル結合を形成していた前記不飽和化合物に由来する水酸基が、脱離する前のNoriaの外周に沿って空孔を形作っている。この場合、空孔の内部から見たときに、前記水酸基のそれぞれをつないだものが空孔の内壁となる。これらの水酸基は切れ目のない壁を形成している訳ではないが、空孔の内部(空間)から見たとき、空孔の内部に向かって配置されている。つまり、「空孔の内壁に前記不飽和化合物に由来する官能基を備える」とは、空孔の内部から見たときに、前記官能基が空孔の内表面の少なくとも一部を形成していることをいう。   The “inner wall of the hole” means a part forming the space of the hole. For example, in FIG. 1, the hydroxyl group derived from the unsaturated compound that has formed an ester bond with the hydroxyl group of Noria forms a hole along the outer periphery of Noria before desorption. In this case, when viewed from the inside of the pore, the one connecting the hydroxyl groups becomes the inner wall of the pore. These hydroxyl groups do not form a continuous wall, but are arranged toward the inside of the pores when viewed from the inside (space) of the pores. That is, “having a functional group derived from the unsaturated compound on the inner wall of the pore” means that the functional group forms at least a part of the inner surface of the pore when viewed from the inside of the pore. It means being.

図1はNoriaの全ての水酸基がエステル化された場合を表しているが、例えばNoriaの1つの水酸基だけがエステル化されていた場合も、不飽和化合物と、架橋剤とがNoriaの外周に沿って空孔を形作る場合があり得ると考えられる。この場合、空孔の内部から見たときに、前記不飽和化合物に由来する官能基が空孔の内表面の少なくとも一部を形成していればよい。   FIG. 1 shows a case where all the hydroxyl groups of Noria are esterified. For example, even when only one hydroxyl group of Noria is esterified, the unsaturated compound and the cross-linking agent are aligned along the outer periphery of Noria. It is thought that there is a case where holes are formed. In this case, the functional group derived from the unsaturated compound only needs to form at least a part of the inner surface of the pore when viewed from the inside of the pore.

前記空孔が、当該空孔の内壁に前記不飽和化合物に由来する官能基を備えることによって、二酸化炭素および/または金属の包接能を著しく向上させることができる。すなわち、Noriaの空孔には、前述したように官能基が備えられておらず、官能基を空孔に導入することも難しい。それゆえ、Noriaは二酸化炭素の吸着量および包接可能な金属の種類が少ないという問題を有していた。   By providing the hole with a functional group derived from the unsaturated compound on the inner wall of the hole, the inclusion ability of carbon dioxide and / or metal can be remarkably improved. That is, the pores of Noria are not provided with a functional group as described above, and it is difficult to introduce the functional group into the pores. Therefore, Noria has a problem that the amount of carbon dioxide adsorbed and the types of metals that can be included are few.

一方、前記構成によれば、Noriaの脱離によって形成された空孔の形状、大きさおよび数などがほぼ維持され、当該空孔に前記官能基が備えられているため、当該空孔内で化学反応を起こさせることができる。すなわち、包接対象が金属イオンであれば、前記官能基と金属イオンとのイオン結合が形成され、包接対象が二酸化炭素であれば、前記官能基と二酸化炭素との反応によって二酸化炭素を吸着することができる。   On the other hand, according to the above configuration, the shape, size, number, and the like of the vacancies formed by the elimination of Noria are substantially maintained, and the vacancies are provided with the functional groups. Can cause chemical reactions. That is, if the inclusion target is a metal ion, an ionic bond is formed between the functional group and the metal ion. If the inclusion target is carbon dioxide, carbon dioxide is adsorbed by the reaction between the functional group and carbon dioxide. can do.

したがって、前記空孔内に包接対象を単に包接するだけでなく、前記官能基による化学反応による吸着効果も得ることができるため、例えばNoriaの空孔内に包接対象を包接するのみの場合と比べて、包接可能な対象の種類および包接量を著しく増加させることができる。   Therefore, in addition to simply including the inclusion object in the hole, it is possible to obtain an adsorption effect by a chemical reaction by the functional group. For example, in the case of only including the inclusion object in the hole of Noria As compared with, the types of inclusions and the amount of inclusion can be remarkably increased.

また、本発明に係る、空孔を備えたゲル構造体は、包接対象に対応させて、前記官能基の種類を選択することによって、所望の包接対象を効率よく包接することができる。例えば、二酸化炭素の吸着を主体にしたいのであれば、前記官能基をアミノ基とし、アミノ基と二酸化炭素との間でカルバメートを生成する反応を行うことにより、効率的な二酸化炭素の吸着を行うことが可能である。   Moreover, the gel structure provided with pores according to the present invention can efficiently include a desired inclusion object by selecting the type of the functional group corresponding to the inclusion object. For example, if it is desired to mainly adsorb carbon dioxide, efficient adsorption of carbon dioxide is performed by performing a reaction that generates a carbamate between the amino group and carbon dioxide, using the functional group as an amino group. It is possible.

このように、包接対象に応じて、前記空孔の内壁に種々の官能基を備えさせることができるため、包接対象に好適なゲル構造体を適宜調製することが可能である。しかも、Noriaは一段階の反応で製造することができるため、本発明に係る、空孔を備えたゲル構造体も、その調製は容易である。つまり、非常に簡便な方法で、多種類の包接対象に対応可能な、優れた包接能を有するゲル構造体を提供することができる。   Thus, according to the inclusion target, various functional groups can be provided on the inner wall of the pore, so that a gel structure suitable for the inclusion target can be appropriately prepared. Moreover, since Noria can be produced by a one-step reaction, the gel structure having pores according to the present invention can be easily prepared. That is, it is possible to provide a gel structure having excellent inclusion ability that can be used for various kinds of inclusion objects by a very simple method.

前記空孔の内壁に備えられる官能基は、二酸化炭素および/または金属イオンと反応し得る官能基であれば特に限定されないが、例えば、カルボキシ基、アミノ基、および水酸基からなる群より選ばれる1以上の官能基を挙げることができる。また、前記官能基は、前記ゲル構造体の製造に使用する不飽和化合物の種類によって変化し得る。よって、吸着する対象に合わせて、前記官能基を、吸着する対象との反応性がより高い官能基に調節し得る。   The functional group provided on the inner wall of the pore is not particularly limited as long as it is a functional group capable of reacting with carbon dioxide and / or metal ions. For example, the functional group is selected from the group consisting of a carboxy group, an amino group, and a hydroxyl group. The above functional groups can be mentioned. In addition, the functional group may vary depending on the type of unsaturated compound used for manufacturing the gel structure. Therefore, according to the object to adsorb | suck, the said functional group can be adjusted to a functional group with higher reactivity with the object to adsorb | suck.

例えば、前記官能基がアミノ基である場合は、二酸化炭素の吸着に好適であり、カルボキシ基を用いた場合は、後述する実施例に示すようにアルカリ金属の包接に好適であり、水酸基を用いた場合は、一般的な有機化合物、例えば、ポリエチレングリコール、エチルエーテル、アルコール類、アルデヒド化合物、ポリアミド類、ポリエステル類、ポリウレタン類等の包接に好適である。   For example, when the functional group is an amino group, it is suitable for adsorption of carbon dioxide, and when a carboxy group is used, it is suitable for inclusion of an alkali metal as shown in Examples described later. When used, it is suitable for inclusion of general organic compounds such as polyethylene glycol, ethyl ether, alcohols, aldehyde compounds, polyamides, polyesters, polyurethanes and the like.

前記不飽和化合物として、例えば、カルボン酸ハロゲン化物を使用することにより、前記空孔の内壁に備えられる官能基を、カルボキシ基とすることができる。前記カルボン酸ハロゲン化物の中では、メタクリロイルクロライドであることがより好ましい。   By using, for example, a carboxylic acid halide as the unsaturated compound, the functional group provided on the inner wall of the pores can be a carboxy group. Among the carboxylic acid halides, methacryloyl chloride is more preferable.

また、例えば、前記不飽和化合物として2-クロロ-4-(ビニルフェニル)アセトアミド、イソシアナートスチレン、およびジイソシアナートからなる群より選ばれる1以上の不飽和化合物を使用する場合、前記空孔の内壁に備えられる官能基を、アミノ基とすることができる。その中でも、後処理等の、前記ゲル構造体の反応手順の簡便性を考慮すると、ジイソシアナート類が好ましい。   Further, for example, when one or more unsaturated compounds selected from the group consisting of 2-chloro-4- (vinylphenyl) acetamide, isocyanate styrene, and diisocyanate are used as the unsaturated compound, The functional group provided on the inner wall can be an amino group. Of these, diisocyanates are preferable in view of the simplicity of the reaction procedure of the gel structure such as post-treatment.

さらに、例えば、前記不飽和化合物として、2−(ビニロキシ)エチルメタクリレートおよび/または4−(2−ビニロキシ)エトキシスチレンを用いることによって、前記空孔の内壁に備えられる官能基を、水酸基とすることができる。   Furthermore, for example, by using 2- (vinyloxy) ethyl methacrylate and / or 4- (2-vinyloxy) ethoxystyrene as the unsaturated compound, the functional group provided on the inner wall of the hole is a hydroxyl group. Can do.

前記空孔の内径は、Noriaを鋳型としていることから、3〜10Åであり得、4〜6Åであることがより好ましい。前記「内径」とは、空孔の内部から見たときに空孔の内表面を形成している官能基のうち、任意の2つの官能基に着目した場合に、2つの官能基間の距離が最大である距離に対応する。例えば、空孔の二次元形状が略円形である場合は、前記最大の距離としては、当該円の直径が意図される。また、例えば空孔の二次元形状が楕円形である場合は、前記最大の距離としては、当該楕円の長径が意図される。   The inner diameter of the holes is 3 to 10 mm because Noria is used as a mold, and more preferably 4 to 6 mm. The “inner diameter” is a distance between two functional groups when attention is paid to any two functional groups among the functional groups forming the inner surface of the pores when viewed from the inside of the pores. Corresponds to the distance where is the maximum. For example, when the two-dimensional shape of the hole is substantially circular, the diameter of the circle is intended as the maximum distance. For example, when the two-dimensional shape of the hole is an ellipse, the major axis of the ellipse is intended as the maximum distance.

前記空孔は、前記重合体からNoriaを脱離させることによって形成されたものであるため、二酸化炭素およびRbイオン等を包接し得るNoriaの空孔と、大きさ、形状において類似している。さらに、前述したように、前記空孔の内壁には前記官能基が備えられている。そのため、Noriaの空孔に由来する空孔による物理化学的な包接と、前記官能基と包接対象との化学反応とによって、包接能の相乗的な向上を図ることができる。 Since the pores are formed by desorbing Noria from the polymer, the pores are similar in size and shape to those of Noria that can include carbon dioxide and Rb + ions. . Further, as described above, the functional group is provided on the inner wall of the pore. Therefore, the synergistic improvement of the inclusion ability can be achieved by the physicochemical inclusion by the holes derived from the holes of the Noria and the chemical reaction between the functional group and the inclusion target.

[実施の形態2:金属の包接剤〕
本発明に係る金属の包接材は、本発明に係る空孔を備えたゲル構造体を有効成分として含有し、金属を包接し得る。
[Embodiment 2: Metal Inclusion Agent]
The metal clathrating material according to the present invention contains the gel structure having pores according to the present invention as an active ingredient, and can clathrate the metal.

既に説明したように、本発明に係る空孔を備えたゲル構造体は、アルカリ金属イオン等の金属イオンを効率よく包接することができる。また、後述する実施例に示すように、ルビジウム、セシウムに対し優れた包接能を示すことも実証されている。   As already described, the gel structure having pores according to the present invention can efficiently include metal ions such as alkali metal ions. Moreover, as shown in the Example mentioned later, it has also been demonstrated that the clathrate which was excellent with respect to rubidium and cesium is shown.

したがって、本発明に係る金属の包接材は、アルカリ金属等の包接剤として用いることができる他、レアメタル回収材料として用いることや、放射能除去材料として用いることも可能である。   Therefore, the metal clathrate according to the present invention can be used as a clathrate such as an alkali metal, or can be used as a rare metal recovery material or a radioactivity removal material.

本発明に係る金属の包接材は、本発明に係る空孔を備えたゲル構造体以外に、他の成分を含有していてもよい。例えば、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を有していてもよい。これにより、前記ゲル構造体を膨潤させることができるため、金属をより包接しやすくなることが期待できる。その他、必要に応じて、従来公知の希釈剤、賦形剤等を含有していてもよい。他の成分を含有する場合、前記ゲル構造体と他の成分とを従来公知の方法によって混合し、成形することなどによって、本発明に係る金属の包接材を製造することができる。   The metal enclosure according to the present invention may contain other components in addition to the gel structure having the pores according to the present invention. For example, you may have tetrahydrofuran (THF) as a solvent. Thereby, since the gel structure can be swollen, it can be expected that the metal can be more easily included. In addition, conventionally known diluents, excipients and the like may be contained as necessary. When other components are contained, the metal clad material according to the present invention can be produced by mixing and forming the gel structure and other components by a conventionally known method.

[実施の形態3:二酸化炭素の吸着剤〕
本発明に係る二酸化炭素の吸着剤は、本発明に係る空孔を備えたゲル構造体を有効成分として含有し、二酸化炭素を吸着し得る。
[Embodiment 3: Carbon dioxide adsorbent]
The carbon dioxide adsorbent according to the present invention contains the gel structure having pores according to the present invention as an active ingredient, and can adsorb carbon dioxide.

既に説明したように、本発明に係る空孔を備えたゲル構造体は、二酸化炭素を効率よく吸着することができる。例えば、前記ゲル構造体が空孔の内壁に備える官能基としてアミノ基を用いることにより、アミノ基と二酸化炭素との反応により、二酸化炭素を効率よく吸着することができる。   As already explained, the gel structure having pores according to the present invention can adsorb carbon dioxide efficiently. For example, by using an amino group as a functional group provided on the inner wall of the pore in the gel structure, carbon dioxide can be efficiently adsorbed by a reaction between the amino group and carbon dioxide.

前記二酸化炭素の吸着剤は、本発明に係る空孔を備えたゲル構造体以外に、必要に応じて、従来公知の希釈剤、賦形剤等の他の成分を含有していてもよい。他の成分を含有する場合、前記ゲル構造体と他の成分とを従来公知の方法によって混合し、成形することなどによって、本発明に係る二酸化炭素の吸着剤を製造することができる。   The carbon dioxide adsorbent may contain other components such as conventionally known diluents and excipients, if necessary, in addition to the gel structure having pores according to the present invention. When other components are contained, the carbon dioxide adsorbent according to the present invention can be produced by mixing and molding the gel structure and other components by a conventionally known method.

[実施の形態4:二酸化炭素の分離膜〕
本発明に係る二酸化炭素の分離膜は、本発明に係る二酸化炭素の吸着材が成膜されてなるものである。
[Embodiment 4: Carbon dioxide separation membrane]
The carbon dioxide separation membrane according to the present invention is formed by depositing the carbon dioxide adsorbent according to the present invention.

成膜の方法としては、キャスト法およびスピンコート法等を挙げることができる。また、得られた分離膜を用いて、例えば、加圧処理を行うことによって、二酸化炭素に当該分離膜の内部を透過させ、二酸化炭素を分離することができる。   Examples of the film forming method include a casting method and a spin coating method. Further, for example, by performing a pressure treatment using the obtained separation membrane, carbon dioxide can be separated by allowing carbon dioxide to pass through the inside of the separation membrane.

前記分離膜において、本発明に係る空孔を備えたゲル構造体の空孔の内壁に備えさせる官能基としては、例えばアミノ基を好ましく用いることができる。   In the separation membrane, for example, an amino group can be preferably used as the functional group provided on the inner wall of the pore of the gel structure provided with the pore according to the present invention.

前記分離膜は、電力、鉄鋼、セメントなどの製造時における二酸化炭素排出源から二酸化炭素を回収して、地中に貯留、あるいは海洋に隔離することによって大気中の二酸化炭素削減に役立てることができる。   The separation membrane can be used to reduce carbon dioxide in the atmosphere by collecting carbon dioxide from carbon dioxide emission sources during production of electric power, steel, cement, etc., and storing it in the ground or isolating it into the ocean. .

[実施の形態5:空孔を備えたゲル構造体の製造方法]
他の実施形態において、本発明は、上述のNoriaの脱離により形成される空孔を備えるゲル構造体の製造方法である。
[Embodiment 5: Method for producing gel structure with pores]
In another embodiment, the present invention is a method for producing a gel structure having pores formed by the above-described desorption of Noria.

前記ゲル構造体の製造方法は、以下の工程を含む:
(i)Noriaが備える水酸基の1以上と、不飽和化合物との間にエステル結合を形成させ、エステルを得る工程、
(ii)前記エステルを、架橋剤の存在下で重合および架橋することによって、重合体を得る工程、
(iii)前記重合体に対して加水分解を行うことにより、前記重合体から、Noriaを1以上脱離させ、空孔を備えたゲル構造体を得る工程。
The method for producing the gel structure includes the following steps:
(I) a step of obtaining an ester by forming an ester bond between one or more of the hydroxyl groups provided by Noria and the unsaturated compound;
(Ii) obtaining a polymer by polymerizing and crosslinking the ester in the presence of a crosslinking agent;
(Iii) A step of hydrolyzing the polymer to desorb one or more Noria from the polymer to obtain a gel structure having pores.

本発明に係る、空孔を備えたゲル構造体の製造方法は、前記工程を備えるため、Noriaの大きさ、形状および数などに対応した空孔をほぼ維持したゲル構造体、つまり、固定された空孔を有するゲル構造体を得ることができ、当該空孔の内壁には、前記加水分解によって、前記不飽和化合物に由来する官能基が備えられる。   Since the method for producing a gel structure having pores according to the present invention includes the above-described steps, the gel structure having substantially maintained the pores corresponding to the size, shape, number, etc. of Noria is fixed. A gel structure having pores can be obtained, and an inner wall of the pores is provided with a functional group derived from the unsaturated compound by the hydrolysis.

したがって、前記空孔内に包接対象を包接すること、および、前記空孔内において包接対象と前記官能基との化学反応を生じさせることができるゲル構造体を提供することができる。   Therefore, it is possible to provide a gel structure capable of enclosing the inclusion target in the pores and causing a chemical reaction between the inclusion target and the functional group in the pores.

また、包接対象に応じて前記不飽和化合物を適宜選択することによって、包接対象との化学反応を行うために好適な官能基を備えたゲル構造体を容易に調製することができる。   Moreover, the gel structure provided with the functional group suitable for performing a chemical reaction with an inclusion object can be easily prepared by selecting the said unsaturated compound suitably according to the inclusion object.

それゆえ、二酸化炭素や金属の包接能を著しく向上させたゲル構造体を提供することができる。   Therefore, it is possible to provide a gel structure in which the inclusion ability of carbon dioxide or metal is remarkably improved.

前記空孔を備えたゲル構造体の製造方法において使用される不飽和化合物および架橋剤は、実施の形態1で説明した不飽和化合物および架橋剤と同じものを使用することができる。   As the unsaturated compound and the crosslinking agent used in the method for producing the gel structure having the pores, the same unsaturated compound and crosslinking agent as described in Embodiment 1 can be used.

工程(i)の方法は、エステル化反応を行うための一般的な方法にて行われる。前記方法としては、例えば、Noriaと不飽和化合物とを溶媒中にて撹拌する方法等が挙げられる。   The method of step (i) is performed by a general method for performing an esterification reaction. Examples of the method include a method of stirring Noria and an unsaturated compound in a solvent.

前記溶媒は、Noriaおよび不飽和化合物を溶解し得る溶媒ならば特に限定されないが、例えば、トリエチルアミン、ジメチルスルオキシド(DMSO)、N−メチルピロリドン(NMP)等を用いることができる。上記溶媒は、1種を用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。   The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve Noria and an unsaturated compound. For example, triethylamine, dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methylpyrrolidone (NMP), and the like can be used. The said solvent may use 1 type and may mix and use 2 or more types.

工程(i)において、前記不飽和化合物の使用量は、1molのNoriaに対して、1mol以上で有り得る。   In the step (i), the amount of the unsaturated compound used may be 1 mol or more with respect to 1 mol of Norway.

また、Noriaの24個の水酸基すべてをエステル化するためには、前記不飽和化合物の使用量は、1molのNoriaに対して、24mol〜1000molであることが好ましく、48mol〜100molであることがより好ましい。   Moreover, in order to esterify all 24 hydroxyl groups of Noria, the amount of the unsaturated compound used is preferably 24 mol to 1000 mol, more preferably 48 mol to 100 mol, relative to 1 mol of Noria. preferable.

工程(i)のエステル化反応における温度、反応時間は、使用する不飽和化合物の種類によって適宜決定される。例えば、不飽和化合物としてメタクリロイルクロライドを使用した場合は、室温にて約24時間以上撹拌することが好ましい。なお、「室温」とは20〜25℃のことを言う。   The temperature and reaction time in the esterification reaction in step (i) are appropriately determined depending on the type of unsaturated compound used. For example, when methacryloyl chloride is used as the unsaturated compound, it is preferable to stir at room temperature for about 24 hours or more. In addition, "room temperature" means 20-25 degreeC.

工程(ii)において使用されるエステル化したNoriaと、架橋剤とのモル比は、Noria:架橋剤=1.0:3.0〜1.0:96:0であることが好ましく、1.0: 4.0〜1.0:10.0であることがより好ましく、1.0:12.0〜1.0:24.0であることが特に好ましい。   The molar ratio of the esterified Noria used in step (ii) to the cross-linking agent is preferably Noria: cross-linking agent = 1.0: 3.0 to 1.0: 96: 0. The ratio is more preferably 0: 4.0 to 1.0: 10.0, and particularly preferably 1.0: 12.0 to 1.0: 24.0.

前記モル比を満たすことによって、Noriaの脱離によって形成される空孔の形状、大きさおよび数などがほぼ維持されたゲル構造体、すなわち、固定された空孔を有するゲル構造体が得られやすいため、二酸化炭素や金属等の包接を効率よく行うことができるゲル構造体を提供する上で好ましい。   By satisfying the molar ratio, a gel structure in which the shape, size, number, and the like of vacancies formed by the elimination of Noria are substantially maintained, that is, a gel structure having fixed vacancies is obtained. Since it is easy, it is preferable when providing the gel structure which can perform inclusion of carbon dioxide, a metal, etc. efficiently.

工程(ii)における重合方法は、一般的な重合方法が使用できるが、溶液重合法または固相重合法であることが好ましい。   As the polymerization method in step (ii), a general polymerization method can be used, but a solution polymerization method or a solid phase polymerization method is preferable.

固相重合法は、例えば、以下のような工程によって行うことができる:(a)光重合開始剤を含有させた、Noria誘導体(エステル化したNoria)の溶液を調製する;(b)前記溶液からキャストフィルムを作製し、当該フィルムに紫外線を照射し、加熱することにより、架橋性フィルムを形成させる;(c)その後、前記架橋性フィルムを酸性水溶液またはアルカリ水溶液を用いて処理することにより、前記架橋性フィルムからNoriaを脱離させる。   The solid phase polymerization method can be performed, for example, by the following steps: (a) preparing a solution of a Noria derivative (esterified Noria) containing a photopolymerization initiator; (b) the solution A cast film is prepared from the film, and the film is irradiated with ultraviolet rays and heated to form a crosslinkable film; (c) after that, the crosslinkable film is treated with an acidic aqueous solution or an alkaline aqueous solution, Noria is desorbed from the crosslinkable film.

また、溶液重合法は、例えば、エステル化したNoriaを、重合開始剤および架橋剤の存在下、適当な溶媒中で攪拌することによって行うことができる。   The solution polymerization method can be performed, for example, by stirring esterified Noria in a suitable solvent in the presence of a polymerization initiator and a crosslinking agent.

工程(ii)において、溶液重合法にて重合する場合に使用し得る溶媒は、特に限定されないが、例えば、ジメチルホルムアミド(DMF)、トリエチルアミン、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)等を使用することができる。上記溶媒は、1種を用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。   In step (ii), the solvent that can be used in the case of polymerizing by a solution polymerization method is not particularly limited, and examples thereof include dimethylformamide (DMF), triethylamine, N-methylpyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide (DMSO), Dimethylacetamide (DMAc) or the like can be used. The said solvent may use 1 type and may mix and use 2 or more types.

前記重合開始剤は、一般的に使用されるものを使用し得る。例えば、アゾビスイソブチルニトリル(AIBN)、ベンゾイルパーオキシド(BPO)等を挙げることができる。また、重合開始剤の使用量は、その種類によって適宜決定される。   As the polymerization initiator, those generally used can be used. For example, azobisisobutyl nitrile (AIBN), benzoyl peroxide (BPO), etc. can be mentioned. Moreover, the usage-amount of a polymerization initiator is suitably determined by the kind.

前記重合反応における反応条件は、使用する架橋剤、重合開始剤の種類によって適宜決定されるが、例えば、60℃の条件下にて、20〜24時間かけて反応を進行させることが挙げられる。   Although the reaction conditions in the said polymerization reaction are suitably determined by the kind of crosslinking agent and polymerization initiator to be used, for example, the reaction is allowed to proceed for 20 to 24 hours under the condition of 60 ° C.

なお、上に挙げた方法においては、工程(i)にて不飽和化合物を加え、工程(ii)にて架橋剤を加えているが、前記不飽和化合物と前記架橋剤とが同一の化合物である場合、例えば、ジイソシアナートである場合には、工程(i)にてエステル化反応に使用されずに残留しているジイソシアナートと、エステル化したNoriaとが重合および架橋することにより重合体(ゲル構造体)が形成し得る。   In the above method, an unsaturated compound is added in step (i) and a crosslinking agent is added in step (ii). However, the unsaturated compound and the crosslinking agent are the same compound. In some cases, for example, in the case of a diisocyanate, the diisocyanate remaining without being used in the esterification reaction in step (i) and the esterified Noria are polymerized and crosslinked to form a heavy polymer. A coalescence (gel structure) can be formed.

つまり、本発明に係る空孔を備えたゲル構造体の製造方法は、前記不飽和化合物と、前記架橋剤とが、共にジイソシアナートである場合をも包含する。   That is, the method for producing a gel structure having pores according to the present invention includes a case where both the unsaturated compound and the crosslinking agent are diisocyanates.

すなわち、前記不飽和化合物と前記架橋剤の双方として作用するジイソシアナートを使用する場合、工程(i)にて過剰のジイソシアナートを加えることにより、Noriaのエステル化が完了した後の系にジイソシアナートが残留しており、上記残留したジイソシアナートが架橋剤として作用するため、工程(ii)において別途架橋剤として別の化合物を加えなくとも重合および架橋反応が進行し得る。もちろん、工程(i)にて、適量のジイソシアナートを加えて、エステル化反応を完了させた後、工程(ii)にて新たにジイソシアナートを加えて、重合・架橋反応を進行させてもよい。   That is, when using a diisocyanate that acts as both the unsaturated compound and the cross-linking agent, by adding an excess of diisocyanate in step (i), the system after completion of esterification of Noria is completed. Since the diisocyanate remains and the residual diisocyanate acts as a crosslinking agent, the polymerization and crosslinking reaction can proceed without adding another compound as a crosslinking agent in step (ii). Of course, after adding an appropriate amount of diisocyanate in step (i) to complete the esterification reaction, a new diisocyanate is added in step (ii) to advance the polymerization / crosslinking reaction. Also good.

工程(iii)においては、図1に示すように、加水分解によりNoriaが脱離し、前記脱離したNoriaを鋳型とする空孔が形成される。   In step (iii), as shown in FIG. 1, Noria is desorbed by hydrolysis, and holes are formed using the desorbed Noria as a template.

工程(iii)における、加水分解の方法は、当業者にとって一般的な方法を使用して実施され得、特に限定されないが、例えば、工程(ii)にて得られた重合体にNaOH水溶液(例えば、6MのNaOH水溶液等)を加えた後、還流条件下にて加熱・撹拌する方法、硫酸(例えば、70%HSO等)を加えた後、還流条件下にて加熱・撹拌する方法、塩酸を加えた後、加熱・撹拌する方法等にて実施することができる。 The method of hydrolysis in step (iii) can be carried out using methods common to those skilled in the art, and is not particularly limited. For example, the polymer obtained in step (ii) is added with an aqueous NaOH solution (for example, , 6M NaOH aqueous solution, etc.) followed by heating / stirring under reflux conditions, and sulfuric acid (eg, 70% H 2 SO 4 etc.) added, followed by heating / stirring under refluxing conditions After adding hydrochloric acid, it can be carried out by heating and stirring.

反応条件は、加水分解の方法によって適宜決定されるが、例えば、6MのNaOH水溶液を加えた場合に、還流条件下、120℃にて6時間かけて反応を進行させることが挙げられる。   The reaction conditions are appropriately determined depending on the hydrolysis method. For example, when a 6M NaOH aqueous solution is added, the reaction is allowed to proceed at 120 ° C. for 6 hours under reflux conditions.

例えば、NaOH水溶液を用いて加水分解した後、反応物として、NaOH水溶液に可溶な部分と、不溶な部分が生成される。前記不要な部分をろ過により分離し、濃塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸等を用いて処理(酸析)することにより、Noriaの脱離により形成される空孔を備えるゲル構造体を得ることができる。なお、前記可溶な部分には、脱離したNoriaが含まれる。   For example, after hydrolysis using an aqueous NaOH solution, a part soluble in the aqueous NaOH solution and an insoluble part are generated as the reaction product. The unnecessary portion is separated by filtration, and treated with concentrated hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid, citric acid, etc. (acid precipitation) to obtain a gel structure having pores formed by elimination of Noria. Can do. Note that the soluble portion includes the desorbed Noria.

前記空孔には、内壁に、前記不飽和化合物に由来する官能基が備えられる。例えば図1に示す例では、前記官能基として水酸基が備えられている。したがって、空孔内において、前記水酸基を用いた化学反応を行うことが可能である。   The pores are provided with functional groups derived from the unsaturated compound on the inner wall. For example, in the example shown in FIG. 1, a hydroxyl group is provided as the functional group. Therefore, it is possible to perform a chemical reaction using the hydroxyl group in the pores.

本発明について、製造例、実施例および比較例、並びに図2〜図23に基づいてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically based on production examples, examples and comparative examples, and FIGS. 2 to 23, but the present invention is not limited thereto.

[使用薬品]
Noriaは、上述の反応式(1)に基づき、レゾルシノールと1,5−ペンタンジアールとの縮合反応を、エタノール溶液中にて塩酸(東京化成製)の存在下にて、80℃にて、48時間かけて行うことにより合成したものを使用した。
[Chemicals used]
Based on the above reaction formula (1), Noria is a condensation reaction between resorcinol and 1,5-pentane dial in an ethanol solution at 80 ° C. in the presence of hydrochloric acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry). What was synthesized by performing over 48 hours was used.

メタクリル酸メチル、酢酸エチル、炭酸水素ナトリウム、無水硫酸マグネシウム、塩酸、ヘキサン、アゾイソブチルニトリル(AIBN)、水酸化ナトリウムは市販品(全て東京化成製)をそのまま使用した。   As methyl methacrylate, ethyl acetate, sodium hydrogen carbonate, anhydrous magnesium sulfate, hydrochloric acid, hexane, azoisobutyl nitrile (AIBN), and sodium hydroxide, commercially available products (all manufactured by Tokyo Chemical Industry) were used as they were.

トリエチルアミン、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)は、市販品(東京化成製)をCaH(東京化成製)にて乾燥した後、減圧蒸留により精製した物を使用した。 Triethylamine and N, N-dimethylformamide (DMF) were obtained by drying a commercially available product (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) with CaH 2 (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) and then purifying it by distillation under reduced pressure.

クロロホルム(CHCl)、ジクロロメタン(CHCl)は市販品(東京化成製)をCaCl(東京化成製)にて乾燥した後、常圧蒸留により精製した物を使用した。 Chloroform (CHCl 3 ) and dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) were obtained by drying commercially available products (manufactured by Tokyo Chemical Industry) with CaCl 2 (manufactured by Tokyo Chemical Industry) and then purifying them by atmospheric distillation.

メタクリロイルクロライド、1,3−ジアミノプロパン、1.6−ジアミノヘキサン、1.12−ジアミノドデカン、メチルメタクリレートは、市販品(全て東京化成製)を使用した。   Commercial products (all manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were used for methacryloyl chloride, 1,3-diaminopropane, 1.6-diaminohexane, 1.12-diaminododecane, and methyl methacrylate.

[構造解析]
本実施例において得られた化合物について、以下の示す装置を使用して得られた化合物の構造解析を行った。
[Structural analysis]
About the compound obtained in the present Example, the structural analysis of the compound obtained using the apparatus shown below was conducted.

(i)核磁気共鳴(NMR)スペクトル
本実施例においては、H核磁気共鳴装置(日本電子(株)製 JOEL ECS−400K)を用いて、400MHz−NMRスペクトルを測定した。
(I) Nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum In this example, a 400 MHz-NMR spectrum was measured using a 1 H nuclear magnetic resonance apparatus (JOEL ECS-400K manufactured by JEOL Ltd.).

(ii)IRスペクトル
本実施例においては、フーリエ変換近赤外/中赤外/遠赤外分光分析(FT−IR)装置(パーキンエルマージャパン(株)製 Spectrum 100(R))を用いて、IRスペクトルを測定した。
(Ii) IR spectrum In this example, using a Fourier transform near infrared / middle infrared / far infrared spectroscopy (FT-IR) apparatus (Spectraum 100 (R) manufactured by PerkinElmer Japan Co., Ltd.), IR spectrum was measured.

(iii)熱重量測定(TGA)
本実施例においては、島津製作所(株)製 TGA−50を用いて、熱重量損失温度測定を行った。前記測定は、窒素雰囲気下にて、アルミニウムパンを使用して、昇温速度30℃/分にて200℃まで加熱した後、昇温速度10℃/分にて450℃まで加熱する測定条件にて行った。
(Iii) Thermogravimetry (TGA)
In this example, thermogravimetric loss temperature measurement was performed using TGA-50 manufactured by Shimadzu Corporation. The measurement was performed under the measurement conditions of heating to 200 ° C. at a temperature rising rate of 30 ° C./min and heating to 450 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./min using an aluminum pan in a nitrogen atmosphere. I went.

[製造例1]
[Noria−MAの合成]
[Production Example 1]
[Synthesis of Noria-MA]

Figure 0006472079
Figure 0006472079

以下、Noriaの水酸基がメタクリロイル基によってエステル化された化合物を「Noria−MA」と称し、その合成について説明する。前記反応式(2)は、Noria−MAの合成法を表している。   Hereinafter, the compound in which the hydroxyl group of Noria is esterified with a methacryloyl group is referred to as “Noria-MA” and the synthesis thereof will be described. The reaction formula (2) represents a synthesis method of Noria-MA.

撹拌子を入れた300mlのナスフラスコに、6.84g(4mmol:官能基当量96mmol)のNoriaを量り取った後、窒素雰囲気下で、トリエチルアミン140mlを加え30分間撹拌した。その後、氷冷下でメタクリロイルクロライド(18.4ml。すなわち192mmol(Noriaの官能基に対し2当量))を加えた後、室温で24時間撹拌し、反応式(2)に示すエステル化反応を終了させた。   After weighing 6.84 g (4 mmol: functional group equivalent 96 mmol) of Noria into a 300 ml eggplant flask containing a stir bar, 140 ml of triethylamine was added and stirred for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. Thereafter, methacryloyl chloride (18.4 ml, that is, 192 mmol (2 equivalents to the functional group of Noria)) was added under ice-cooling, followed by stirring at room temperature for 24 hours to complete the esterification reaction shown in the reaction formula (2). I let you.

エステル化反応が終了した後、溶媒をエバポレーターで濃縮した後、酢酸エチルを加えて希釈した。その結果得られた溶液をメンブランで濾過し、塩をろ別した。   After completion of the esterification reaction, the solvent was concentrated by an evaporator and then diluted by adding ethyl acetate. The resulting solution was filtered through a membrane and the salts were filtered off.

その後、得られたろ液を、炭酸水素ナトリウム水溶液150mlを用いて1回、1Nの塩酸150mlを用いて1回、脱イオン水を100mlずつ用いて3回洗浄した。なお、前記洗浄は、ろ液と洗浄液(炭酸水素ナトリウム水溶液、塩酸または脱イオン水)とを分液漏斗に加え、撹拌した後、有機層と水層とを分離させ、前記水層を排出することによって行った。   The resulting filtrate was then washed once with 150 ml of aqueous sodium bicarbonate and once with 150 ml of 1N hydrochloric acid and three times with 100 ml of deionized water. In addition, the said washing | cleaning adds a filtrate and washing | cleaning liquid (sodium hydrogencarbonate aqueous solution, hydrochloric acid, or deionized water) to a separatory funnel, and after stirring, isolate | separates an organic layer and an aqueous layer, and discharges | emits the said aqueous layer Was done by.

次に、得られた有機層を、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、無水硫酸マグネシウムをろ別した後、エバポレーターを用いて濃縮し、酢酸エチルで希釈した。そして、カラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル)(Rf=0.94)を用いて、Noria−MAを単離した。単離されたNoria−MAについて、溶媒を減圧留去した後、良溶媒であるクロロホルムに溶解させ、得られた溶液に、貧溶媒であるヘキサンを加えることによって、沈殿精製を行った。得られた固体を室温で24時間乾燥し、生成物として白色固体が2.54g(収率20%)にて得られた。得られた白色固体の構造解析を、IRスペクトルおよび400MHzにおけるHNMRスペクトルを測定することにより行った。その測定結果を図2および図3に示し、主要なピーク位置を以下に示す。
IR(KBr,cm−1):1739(vC=O:エステル)、1494(vC=C:メタクリロイル基)
NMR(DMSO−d,TMS)δ(ppm):0.57〜2.20(m,60H,H,H,H)、3.74〜4.41(m,12H,H)、5.55〜6.18(m,48H,Hg,Hg)、6.43〜7.50(m,24H,H,H
なお、上に示すH(X=a、b、c、d、fまたはg)は、図3中の構造式におけるH(X=a、b、c、d、fまたはg)の位置のプロトンに対応する。
Next, the obtained organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate, filtered off anhydrous magnesium sulfate, concentrated using an evaporator, and diluted with ethyl acetate. Then, Noria-MA was isolated using column chromatography (developing solvent: ethyl acetate) (Rf = 0.94). The isolated Noria-MA was distilled off under reduced pressure, dissolved in chloroform as a good solvent, and hexane as a poor solvent was added to the resulting solution for precipitation purification. The obtained solid was dried at room temperature for 24 hours to obtain 2.54 g (yield 20%) of a white solid as a product. The structural analysis of the obtained white solid was performed by measuring an IR spectrum and a 1 HNMR spectrum at 400 MHz. The measurement results are shown in FIGS. 2 and 3, and the main peak positions are shown below.
IR (KBr, cm −1 ): 1739 (vC═O: ester), 1494 (vC═C: methacryloyl group)
1 NMR (DMSO-d 6 , TMS) δ (ppm): 0.57 to 2.20 (m, 60H, H a , H b , H f ), 3.74 to 4.41 (m, 12H, H c), 5.55~6.18 (m, 48H , Hg, Hg), 6.43~7.50 (m, 24H, H c, H d)
Incidentally, shown in the upper H X (X = a, b , c, d, f or g), the position of H X (X = a, b , c, d, f or g) in the structural formula of FIG. 3 Corresponds to the protons.

(解析結果)
前述のように測定したIRスペクトルには、Noriaにおいて観測されないエステル結合のC=O伸縮振動に起因する1739cm−1のピークと、メタクリロイル基のC=C伸縮振動に起因する1497cm−1のピークとが新たに確認された。このことから、Noriaと、メタクリロイルクロライドとの間にエステル化反応が進行し、Noriaのエステル化が進行したことが示唆された。
(Analysis result)
The measured IR spectrum as described above, the peak of 1739cm -1 due to C = O stretching vibration of ester bonds that are not observed in Noria, a peak of 1497cm -1 due to C = C stretching vibration of methacryloyl group Was newly confirmed. From this, it was suggested that the esterification reaction proceeded between Noria and methacryloyl chloride, and the esterification of Noria proceeded.

続いて、NMRスペクトルにおいて、Noriaの水酸基に起因する9ppm付近のピークが消失したこと、および、Noriaのベンゼン環のプロトンに起因する7ppm付近のピークと、メタクリロイル基のプロトンに起因する5.5〜6.5ppm付近のピークとの積分比から、Noriaの水酸基のうちのエステル化された基の割合を示す導入率(D.I)が99%以上であることが確認された。そのことから、Noriaの水酸基のほぼすべてがエステル化され、Noria−MAが合成されたことが確認された。 Subsequently, in the 1 NMR spectrum, the peak near 9 ppm attributed to the hydroxyl group of Noria disappeared, the peak near 7 ppm attributed to the proton of the benzene ring of Noria, and 5.5 attributed to the proton of the methacryloyl group. From the integration ratio with the peak around ˜6.5 ppm, it was confirmed that the introduction ratio (D.I) indicating the ratio of the esterified group in the hydroxyl group of Noria was 99% or more. From this, it was confirmed that almost all hydroxyl groups of Noria were esterified and Noria-MA was synthesized.

[製造例2]
[1,3−ビス(メタクリルアミド)プロパン(以下、「DMA3」と称する)の合成]
[Production Example 2]
[Synthesis of 1,3-bis (methacrylamide) propane (hereinafter referred to as “DMA3”)]

Figure 0006472079
Figure 0006472079

1,3−ジアミノプロパン2.1g(10mmol)を50mlナスフラスコに量り取り、トリエチルアミン16.5ml(110mmol)を加え1時間撹拌した。その後、メタクリロイルクロライド2.0ml(22mmol)を加え、12時間撹拌し、前記反応式(3)にて示す反応を終了させた。   2.1 g (10 mmol) of 1,3-diaminopropane was weighed into a 50 ml eggplant flask, 16.5 ml (110 mmol) of triethylamine was added, and the mixture was stirred for 1 hour. Thereafter, 2.0 ml (22 mmol) of methacryloyl chloride was added and stirred for 12 hours to complete the reaction represented by the reaction formula (3).

前記反応を終了させた後、得られる反応溶液をクロロホルムにて希釈し、1Nの塩酸を用いて3回、脱イオン水を用いて1回洗浄を行い、有機層を回収した。なお、洗浄は、製造例1と同様の方法にて行った。   After the reaction was completed, the resulting reaction solution was diluted with chloroform, washed 3 times with 1N hydrochloric acid and once with deionized water, and the organic layer was recovered. The cleaning was performed in the same manner as in Production Example 1.

回収された有機層に無水硫酸マグネシウムを加え脱水した。無水硫酸マグネシウムをろ別した後、エバポレーターにて濃縮し、得られた固体についてクロロホルム、ヘキサンの混合溶媒を用いて再結晶操作を行った。具体的には、混合溶液を冷却することにより結晶を析出させた。再結晶操作の結果、0.62g(収率30%)の白色固体を得た。   The recovered organic layer was dehydrated by adding anhydrous magnesium sulfate. After anhydrous magnesium sulfate was filtered off, it was concentrated with an evaporator, and the resulting solid was recrystallized using a mixed solvent of chloroform and hexane. Specifically, crystals were deposited by cooling the mixed solution. As a result of the recrystallization operation, 0.62 g (yield 30%) of a white solid was obtained.

得られた白色固体のIRスペクトルおよび400MHzにおけるHNMRスペクトルを測定することによりその構造解析を行った。その測定結果を図4および図5に示し、主要なピーク位置を以下に示す。
IR(KBr,cm−1):1651(vC=O:アミド)、1532(vC=C:メタクリロイル基)
NMR(DMSO−d,TMS)δ(ppm):1.48〜1.62(t,2H,H)、1.76〜1.84(s,6H,H)、2.96〜3.14(t、4H,H)、5.24(s,4H,H)、5.61(s,2H,H)、7.78〜7.96(t,2H,H
なお、上に示すH(X=a〜fの何れか)は、図5中の構造式におけるH(X=a〜fの何れか)の位置のプロトンに対応する。
The structural analysis was performed by measuring the IR spectrum of the obtained white solid and the 1 HNMR spectrum at 400 MHz. The measurement results are shown in FIGS. 4 and 5, and the main peak positions are shown below.
IR (KBr, cm −1 ): 1651 (vC═O: amide), 1532 (vC═C: methacryloyl group)
1 NMR (DMSO-d 6 , TMS) δ (ppm): 1.48 to 1.62 (t, 2H, H f ), 1.76 to 1.84 (s, 6H, H d ), 2.96 To 3.14 (t, 4H, H e ), 5.24 (s, 4H, H b ), 5.61 (s, 2H, H c ), 7.78 to 7.96 (t, 2H, H) a )
Note that H X (any of X = a to f) shown above corresponds to the proton at the position of H X (any of X = a to f) in the structural formula in FIG.

(解析結果)
前述のように測定したIRスペクトルには、アミド結合に起因する1651cm−1のピーク、およびメタクリロイル基に起因する1532cm−1のピークが確認された。このことから、DMA3が合成されたことが示唆された。
(Analysis result)
The measured IR spectrum as described above, the peak of 1532cm -1 due to and methacryloyl group peak of 1651 cm -1 due to the amide bond was confirmed. This suggested that DMA3 was synthesized.

続いて、NMRスペクトルにおいて、アミド基結合に起因する8ppmのピークと、メタクリロイル基のプロトンに起因する5〜6ppm付近のピークが確認され、それらの積分比が、上の反応式にて示されたDMA3の構造式から算出される理論値とほぼ一致することが確認された。この結果から、DMA3が合成されたことが確認された。 Subsequently, in the 1 NMR spectrum, an 8 ppm peak attributed to the amide group bond and a peak in the vicinity of 5 to 6 ppm attributed to the proton of the methacryloyl group were confirmed, and their integration ratio is shown in the above reaction formula. It was confirmed that it almost coincided with the theoretical value calculated from the structural formula of DMA3. From this result, it was confirmed that DMA3 was synthesized.

[製造例3]
[1,6−ビス(メタクリルアミド)ヘキサン(以下、「DMA6」と称する)の合成]
[Production Example 3]
[Synthesis of 1,6-bis (methacrylamide) hexane (hereinafter referred to as “DMA6”)]

Figure 0006472079
Figure 0006472079

1,3−ジアミノプロパン2.1g(10mmol)の代わりに、1.6−ジアミノヘキサン1.16g(10mmol)を使用した以外は、製造例2と同様の操作を行うことにより、0.99g(収率40%)の白色固体を得た。また、得られた白色固体の構造解析を、製造例2と同様に、IRスペクトルおよび400MHzにおけるHNMRスペクトルを測定することにより行った。その測定結果を図6および図7に示し、主要なピーク位置を以下に示す。
IR(KBr,cm−1):1654(vC=O:アミド)、1541(vC=C:メタクリロイル基)
NMR(DMSO−d,TMS)δ(ppm):1.12〜1.46(m,8H,H)、1.70〜1.88(s,6H,H)、2.91〜3.13(t、4H,H)、5.10(s,2H,H)、5.64(s,2H,H)、7.66〜7.93(t,2H,H
なお、上に示すH(X=a〜fの何れか)は、図7中の構造式におけるH(X=a〜fの何れか)の位置のプロトンに対応する。
By performing the same operation as in Production Example 2 except that 1.16 g (10 mmol) of 1.6-diaminohexane was used instead of 2.1 g (10 mmol) of 1,3-diaminopropane, 0.99 g ( Yield 40%) was obtained as a white solid. Moreover, the structural analysis of the obtained white solid was performed by measuring an IR spectrum and a 1 HNMR spectrum at 400 MHz in the same manner as in Production Example 2. The measurement results are shown in FIGS. 6 and 7, and the main peak positions are shown below.
IR (KBr, cm −1 ): 1654 (vC═O: amide), 1541 (vC═C: methacryloyl group)
1 NMR (DMSO-d 6 , TMS) δ (ppm): 1.12 to 1.46 (m, 8H, H f ), 1.70 to 1.88 (s, 6H, H d ), 2.91 To 3.13 (t, 4H, H e ), 5.10 (s, 2H, H b ), 5.64 (s, 2H, H c ), 7.66 to 7.93 (t, 2H, H) a )
Note that H X (any of X = a to f) shown above corresponds to the proton at the position of H X (any of X = a to f) in the structural formula in FIG.

(解析結果)
前述のように測定したIRスペクトルには、アミド結合に起因する1654cm−1のピーク、およびメタクリロイル基に起因する1541cm−1のピークが確認された。このことから、DMA6が合成されたことが示唆された。
(Analysis result)
The measured IR spectrum as described above, the peak of 1541cm -1 due to and methacryloyl group peak of 1654 cm -1 due to the amide bond was confirmed. This suggested that DMA6 was synthesized.

続いて、NMRスペクトルにおいて、アミド基結合に起因する8ppmのピークと、メタクリロイル基のプロトンに起因する5〜6ppm付近のピークが確認され、それらの積分比が、上の反応式にて示されたDMA6の構造式から算出される理論値とほぼ一致することが確認された。この結果から、DMA6が合成されたことが確認された。 Subsequently, in the 1 NMR spectrum, an 8 ppm peak attributed to the amide group bond and a peak in the vicinity of 5 to 6 ppm attributed to the proton of the methacryloyl group were confirmed, and their integration ratio is shown in the above reaction formula. It was confirmed that it almost coincided with the theoretical value calculated from the structural formula of DMA6. From this result, it was confirmed that DMA6 was synthesized.

[製造例4]
[1,12−ビス(メタクリルアミド)ドデカン(以下、「DMA12」と称する)の合成]
[Production Example 4]
[Synthesis of 1,12-bis (methacrylamide) dodecane (hereinafter referred to as “DMA12”)]

Figure 0006472079
Figure 0006472079

1,12−ジアミノドデカン5.0g(25mmol)を300mlナスフラスコに導入し、ジクロロメタン150ml(234mmol)およびトリエチルアミン8.25ml(55mmol)を加え1時間撹拌した。その後、メタクリロイルクロライド5.3ml(55mmol)を加え、12時間撹拌し、反応式(5)にて示す反応を終了させた。   5.0 g (25 mmol) of 1,12-diaminododecane was introduced into a 300 ml eggplant flask, 150 ml (234 mmol) of dichloromethane and 8.25 ml (55 mmol) of triethylamine were added and stirred for 1 hour. Thereafter, 5.3 ml (55 mmol) of methacryloyl chloride was added and stirred for 12 hours to complete the reaction represented by the reaction formula (5).

前記反応を終了させた後、得られる反応溶液に対して、製造例2と同様にして、洗浄、乾燥剤による脱水、乾燥剤のろ別、濃縮、再結晶の操作を行い、4.6g(収率55%)の白色固体を得た。また、製造例2と同様に、得られた白色固体のIRスペクトルおよび400MHzにおけるHNMRスペクトルを測定することによりその構造解析を行った。その測定結果を図8および図9に示し、主要なピーク位置を以下に示す。
IR(KBr,cm−1):1651(vC=O:アミド)、1532(vC=C:メタクリロイル基)
NMR(DMSO−d,TMS)δ(ppm):1.12〜1.46(quin,10H,H)、1.79(s,6H,H)、3.01〜3.09(q、4H,H)、5.25(s,2H,H)、5.57(s,2H,H)、7.83(s,2H,H
なお、上に示すH(X=a、b、c、d、fまたはg)は、図9中の構造式におけるH(X=a、b、c、d、fまたはg)の位置のプロトンに対応する。
After finishing the reaction, the reaction solution obtained was washed, dehydrated with a desiccant, filtered with a desiccant, concentrated, and recrystallized in the same manner as in Production Example 2. 4.6 g ( A white solid with a yield of 55% was obtained. Moreover, the structural analysis was performed by measuring the IR spectrum of the obtained white solid and the 1 HNMR spectrum at 400 MHz in the same manner as in Production Example 2. The measurement results are shown in FIGS. 8 and 9, and the main peak positions are shown below.
IR (KBr, cm −1 ): 1651 (vC═O: amide), 1532 (vC═C: methacryloyl group)
1 NMR (DMSO-d 6 , TMS) δ (ppm): 1.12 to 1.46 (quin, 10H, H g ), 1.79 (s, 6H, H d ), 3.01 to 3.09 (q, 4H, H f) , 5.25 (s, 2H, H b), 5.57 (s, 2H, H c), 7.83 (s, 2H, H a)
Incidentally, shown in the upper H X (X = a, b , c, d, f or g), the position of H X (X = a, b , c, d, f or g) in the structural formula of FIG. 9 Corresponds to the protons.

(解析結果)
前述のように測定したIRスペクトルには、アミド結合に起因する1654cm−1のピーク、およびメタクリロイル基に起因する1532cm−1のピークが確認された。このことから、1,12−ビス(メタクリルアミド)ドデカン(以下、DMA12と称する)が合成されたことが示唆された。
(Analysis result)
The measured IR spectrum as described above, the peak of 1532cm -1 due to and methacryloyl group peak of 1654 cm -1 due to the amide bond was confirmed. This suggested that 1,12-bis (methacrylamide) dodecane (hereinafter referred to as DMA12) was synthesized.

続いて、NMRスペクトルにおいて、アミド基結合に起因する8ppmのピークと、メタクリロイル基のプロトンに起因する5〜6ppm付近のピークが確認され、それらの積分比が、上の反応式にて示されたDMA12の構造式から算出される理論値とほぼ一致することが確認された。この結果から、DMA12が合成されたことが確認された。 Subsequently, in the 1 NMR spectrum, an 8 ppm peak attributed to the amide group bond and a peak in the vicinity of 5 to 6 ppm attributed to the proton of the methacryloyl group were confirmed, and their integration ratio is shown in the above reaction formula. It was confirmed that it almost coincided with the theoretical value calculated from the structural formula of DMA12. From this result, it was confirmed that DMA12 was synthesized.

[製造例5〜8]
[Noria−Gel(3)の製造]
製造例5〜8では、Noria−MAと、DMA3とを種々の仕込み比で反応させることにより、Noria骨格を有するゲル構造体(以下、「Noria−Gel(3)」と称する)を製造した。
[Production Examples 5 to 8]
[Production of Noria-Gel (3)]
In Production Examples 5 to 8, a gel structure having a Noria skeleton (hereinafter referred to as “Noria-Gel (3)”) was produced by reacting Noria-MA and DMA3 at various charging ratios.

Figure 0006472079
Figure 0006472079

製造例1にて得られたNoria−MA0.1g(0.03mmol)、アゾビスブチルニトリル(AIBN) 0.0033g(0.02mmol。すなわち、Noria−MAの官能基に対し3.0mol%)および製造例2にて得られたDMA3を種々の仕込み比(Noria−MA:DMA3=1.0/0(製造例5)、1.0/2.4(製造例6)、1.0/12.0(製造例7)、1.0/24.0(製造例8))にて重合管に導入した後、DMF3mlを加えて溶解させた。   0.1 g (0.03 mmol) of Noria-MA obtained in Production Example 1, 0.0033 g (0.02 mmol) of azobisbutylnitrile (AIBN), that is, 3.0 mol% with respect to the functional group of Noria-MA, and Various charge ratios of DMA3 obtained in Production Example 2 (Noria-MA: DMA3 = 1.0 / 0 (Production Example 5), 1.0 / 2.4 (Production Example 6), 1.0 / 12 (Production Example 7) and 1.0 / 24.0 (Production Example 8)) were introduced into the polymerization tube, and then 3 ml of DMF was added and dissolved.

得られた溶液に対して液体酸素を用いて凍結させた後、油回転式真空ポンプを用いて脱気することにより、凍結脱気を行い、封管した後、60℃にて20時間撹拌し、反応式(6)にて示す反応を終了させた。前記反応終了後、ゲル構造体(Noria−Gel(3))が得られた。   The obtained solution is frozen using liquid oxygen and then degassed by degassing using an oil rotary vacuum pump, sealed, and stirred at 60 ° C. for 20 hours. The reaction shown in the reaction formula (6) was terminated. After the completion of the reaction, a gel structure (Noria-Gel (3)) was obtained.

得られたNoria−Gel(3)をジエチルエーテルで洗浄し、24時間乾燥させた後、IRスペクトルを測定することにより構造解析を行った。Noria−MA:DMA3=1.0/0、1.0/2.4、1.0/12.0、1.0/24.0と仕込み比を変化させて得た、それぞれのNoria−Gel(3)のIRスペクトルは類似の結果を示した。ここでは、その中の1つとして、Noria−MA:DMA3=1.0/12.0の仕込み比にて得られたNoria−Gel(3)のIRスペクトルを図10に示し、主要なピーク位置を以下に示す。
IR(KBr,cm−1):1741,1126(vC=O:エステル)、1660(vC=O:アミド)
また、得られたNoria−Gel(3)の収率は、製造例5が87%であり、製造例6〜8はいずれも>99%であった。
The obtained Noria-Gel (3) was washed with diethyl ether, dried for 24 hours, and then subjected to structural analysis by measuring an IR spectrum. Noria-MA: DMA3 = 1.0 / 0, 1.0 / 2.4, 1.0 / 12.0, 1.0 / 24.0, each obtained by changing the charging ratio. The IR spectrum of (3) showed similar results. Here, as one of them, the IR spectrum of Noria-Gel (3) obtained at a charging ratio of Noria-MA: DMA3 = 1.0 / 12.0 is shown in FIG. Is shown below.
IR (KBr, cm −1 ): 1741, 1126 (vC═O: ester), 1660 (vC═O: amide)
Further, the yield of the obtained Noria-Gel (3) was 87% in Production Example 5, and> 99% in Production Examples 6 to 8.

(解析結果)
前述のように測定したそれぞれのNoria−Gel(3)のIRスペクトルにおいて、メタクリロイル基に起因する1532cm−1のピークの消失が観測され、新たに、エステル結合に起因する1741cm−1のピーク、アミド結合に起因する1660cm−1のピークが観測された。前記観測結果から、Noria−Gel(3)は、Noria骨格を有する架橋化合物であることが確認された。
(Analysis result)
In each IR spectrum of Noria-Gel (3) measured as described above, the disappearance of the 1532 cm −1 peak due to the methacryloyl group was observed, and a new 1741 cm −1 peak due to the ester bond, amide A peak at 1660 cm −1 due to binding was observed. From the observation results, it was confirmed that Noria-Gel (3) is a crosslinking compound having a Noria skeleton.

尚、以下、仕込み比:Noria−MA:DMA3=1.0/0にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(3)(A)と称し、同様に、仕込み比:Noria−MA:DMA3=1.0/2.4にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(3)(B)、仕込み比:Noria−MA:DMA3=1.0/12.0にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(3)(C)、仕込み比:Noria−MA:DMA3=1.0/24.0にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(3)(D)と称する。   Hereinafter, the gel structure obtained at a charging ratio: Noria-MA: DMA3 = 1.0 / 0 is referred to as Noria-Gel (3) (A). Similarly, the charging ratio: Noria-MA: DMA3. = The gel structure obtained at 1.0 / 2.4 is the gel structure obtained at Noria-Gel (3) (B), charging ratio: Noria-MA: DMA3 = 1.0 / 12.0 The gel structure obtained with Noria-Gel (3) (C) and charging ratio: Noria-MA: DMA3 = 1.0 / 24.0 is referred to as Noria-Gel (3) (D).

[製造例9〜11]
[Noria−Gel(6)の製造]
製造例9〜11では、Noria−MAと、DMA6とを種々の仕込み比で反応させることにより、Noria骨格を有するゲル構造体(以下、「Noria−Gel(6)」と称する)を製造した。
[Production Examples 9 to 11]
[Production of Noria-Gel (6)]
In Production Examples 9 to 11, a gel structure having a Noria skeleton (hereinafter referred to as “Noria-Gel (6)”) was produced by reacting Noria-MA and DMA6 at various charging ratios.

Figure 0006472079
Figure 0006472079

DMA3の代わりに、製造例3にて得られたDMA6を、種々の仕込み比(Noria−MA:DMA6=1.0/2.4(製造例9)、1.0/12.0(製造例10)、1.0/24.0(製造例11))にて使用する以外は、製造例5〜8と同様にして、Noria−Gel(6)を得た。また、前記Noria−Gel(6)の構造解析を、製造例5〜8と同様に、IRスペクトルを測定することにより行った。製造例5〜8と同様に、種々の仕込み量のDMA6を用いて得た、それぞれのNoria−Gel(6)のIRスペクトルは、類似の結果を示した。ここでは、その中の1つとして、製造例10で得られたNoria−Gel(6)のIRスペクトルを図11に示し、主要なピーク位置を以下に示す。
IR(KBr,cm−1):1741,1126(vC=O:エステル)、1660(vC=O:アミド)
また、得られたNoria−Gel(6)の収率は、仕込み比を、製造例9〜11のすべてで>99%であった。
Instead of DMA3, DMA6 obtained in Production Example 3 was prepared by using various charging ratios (Noria-MA: DMA6 = 1.0 / 2.4 (Production Example 9), 1.0 / 12.0 (Production Example). 10) and 1.0 / 24.0 (Production Example 11)), except that it was used in the same manner as in Production Examples 5 to 8 to obtain Nolia-Gel (6). Moreover, the structural analysis of the above-mentioned Noria-Gel (6) was performed by measuring the IR spectrum in the same manner as in Production Examples 5-8. Similar to Production Examples 5 to 8, the IR spectra of each Noria-Gel (6) obtained using various amounts of DMA6 showed similar results. Here, as one of them, the IR spectrum of Noria-Gel (6) obtained in Production Example 10 is shown in FIG. 11, and the main peak positions are shown below.
IR (KBr, cm −1 ): 1741, 1126 (vC═O: ester), 1660 (vC═O: amide)
Moreover, the yield of the obtained Noria-Gel (6) was a preparation ratio of> 99% in all of Production Examples 9 to 11.

(解析結果)
前述のように測定したそれぞれのNoria−Gel(6)のIRスペクトルにおいて、製造例5〜8と同様の位置に、IRスペクトルのピークが存在することが確認された。よって、Noria−Gel(6)は、Noria−Gel(3)と同様に、Noria骨格を有する架橋化合物であることが確認された。
(Analysis result)
In each IR spectrum of each Noria-Gel (6) measured as described above, it was confirmed that an IR spectrum peak was present at the same position as in Production Examples 5-8. Therefore, it was confirmed that Noria-Gel (6) is a cross-linking compound having a Noria skeleton, similarly to Noria-Gel (3).

尚、以下、仕込み比:Noria−MA:DMA6=1.0/2.4にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(6)(A)と称し、同様に、仕込み比:Noria−MA:DMA6=1.0/12.0にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(6)(B)、仕込み比:Noria−MA:DMA6=1.0/24.0にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(6)(C)と称する。   In the following, the gel structure obtained with a charging ratio: Noria-MA: DMA6 = 1.0 / 2.4 is referred to as Noria-Gel (6) (A), and similarly, the charging ratio: Noria-MA. : The gel structure obtained with DMA6 = 1.0 / 12.0 was obtained with Noria-Gel (6) (B), charging ratio: Noria-MA: DMA6 = 1.0 / 24.0. The gel structure is referred to as Noria-Gel (6) (C).

[製造例12〜16]
[Noria−Gel(12)の製造]
製造例12〜16では、Noria−MAと、DMA12とを種々の仕込み比で反応させることにより、Noria骨格を有するゲル構造体(以下、「Noria−Gel(12)」と称する)を製造した。
[Production Examples 12 to 16]
[Production of Noria-Gel (12)]
In Production Examples 12 to 16, a gel structure having a Noria skeleton (hereinafter referred to as “Noria-Gel (12)”) was produced by reacting Noria-MA and DMA12 at various charging ratios.

Figure 0006472079
Figure 0006472079

DMA3の代わりに、製造例4にて得られたDMA12を、種々の仕込み比(Noria−MA:DMA12=1.0/2.4(製造例12)、1.0/4.8(製造例13)、1.0/7.2(製造例14)、1.0/12.0(製造例15)、1.0/24.0(製造例16))にて使用する以外は、製造例5〜8と同様にして、Noria−Gel(12)を得た。   Instead of DMA3, DMA12 obtained in Production Example 4 was prepared by using various preparation ratios (Noria-MA: DMA12 = 1.0 / 2.4 (Production Example 12), 1.0 / 4.8 (Production Example). 13), 1.0 / 7.2 (Production Example 14), 1.0 / 12.0 (Production Example 15), and 1.0 / 24.0 (Production Example 16)). In the same manner as in Examples 5 to 8, Noria-Gel (12) was obtained.

また、Noria−Gel(12)の構造解析を、製造例5〜8と同様に、IRスペクトルを測定することにより行った。製造例5〜8と同様に、種々の仕込み量のDMA12を用いて得た、それぞれのNoria−Gel(12)のIRスペクトルは、類似の結果を示した。ここでは、その中の1つとして、製造例15で得られたNoria−Gel(12)のIRスペクトルを図12に示し、主要なピーク位置を以下に示す。
IR(KBr,cm−1):1741,1126(vC=O:エステル)、1660(vC=O:アミド)
また、Noria−Gel(12)の収率は、仕込み比が、製造例12〜16のすべてで>99%であった。
Moreover, the structure analysis of Noria-Gel (12) was performed by measuring IR spectrum similarly to the manufacture examples 5-8. As in Production Examples 5 to 8, the IR spectra of each Noria-Gel (12) obtained using various amounts of DMA12 showed similar results. Here, as one of them, the IR spectrum of Noria-Gel (12) obtained in Production Example 15 is shown in FIG. 12, and the main peak positions are shown below.
IR (KBr, cm −1 ): 1741, 1126 (vC═O: ester), 1660 (vC═O: amide)
In addition, the yield of Noria-Gel (12) was> 99% in all the production examples 12 to 16 in the charging ratio.

(解析結果)
前述のように測定したそれぞれのNoria−Gel(12)のIRスペクトルにおいて、において、製造例5〜11と同様の位置に、IRスペクトルのピークが存在することが確認された。よって、Noria−Gel(12)は、Noria−Gel(3)およびNoria−Gel(6)と同様に、Noria骨格を有する架橋化合物であることが確認された。
(Analysis result)
In each IR spectrum of Noria-Gel (12) measured as described above, it was confirmed that an IR spectrum peak was present at the same position as in Production Examples 5 to 11. Therefore, it was confirmed that Noria-Gel (12) is a cross-linking compound having a Noria skeleton, like Noria-Gel (3) and Noria-Gel (6).

尚、以下、仕込み比:Noria−MA:DMA12=1.0/2.4にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(12)(A)と称し、同様に、仕込み比:Noria−MA:DMA12=1.0/4.8にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(12)(B)、仕込み比:Noria−MA:DMA12=1.0/7.2にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(12)(C)仕込み比:Noria−MA:DMA12=1.0/12.0にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(12)(D)、仕込み比:Noria−MA:DMA12=1.0/24.0にて得られたゲル構造体をNoria−Gel(12)(E)と称する。   In the following, the gel structure obtained with the charging ratio: Noria-MA: DMA12 = 1.0 / 2.4 is referred to as Noria-Gel (12) (A). Similarly, the charging ratio: Noria-MA. : The gel structure obtained with DMA12 = 1.0 / 4.8 was obtained with Noria-Gel (12) (B), charging ratio: Noria-MA: DMA12 = 1.0 / 7.2 The gel structure was prepared using Noria-Gel (12) (C) charging ratio: Noria-MA: DMA12 = 1.0 / 12.0. The gel structure obtained was prepared using Noria-Gel (12) (D), charging ratio. : Noria-MA: The gel structure obtained with DMA12 = 1.0 / 24.0 is referred to as Noria-Gel (12) (E).

[Noria−GelからNoriaの脱離]
[参考例1]
(Noria−Gel(3)(A)の加水分解による脱コア)
Noria−Gel(3)(A)0.05gを30mlナスフラスコに量り取り、NaOH水溶液(6M)を10ml加えた。その後リフラックス(還流)条件下にて、120℃にて、6時間撹拌し、Noria−Gel(3)(A)に対する加水分解反応を行った。反応終了後、反応物に対して濃塩酸を用いて酸析を行い、メンブラン(アドバンテック社製)で濾過を行った。その結果、水に対して可溶性のポリマーのみが得られた。
[Desorption of Noria from Noria-Gel]
[Reference Example 1]
(Decore by hydrolysis of Noria-Gel (3) (A))
0.05 g of Noria-Gel (3) (A) was weighed into a 30 ml eggplant flask, and 10 ml of NaOH aqueous solution (6M) was added. Thereafter, the mixture was stirred at 120 ° C. for 6 hours under reflux (reflux) conditions, and a hydrolysis reaction with respect to Noria-Gel (3) (A) was performed. After completion of the reaction, the reaction product was subjected to acid precipitation using concentrated hydrochloric acid and filtered through a membrane (manufactured by Advantech). As a result, only a polymer soluble in water was obtained.

[参考例2]
(Noria−Gel(3)(B)の加水分解による脱コア)
Noria−Gel(3)(A)の代わりにNoria−Gel(3)(B)を使用した以外は、参考例1と同様の操作を行った。その結果、水に対して可溶性のポリマーのみが得られた。
[Reference Example 2]
(Decore by hydrolysis of Noria-Gel (3) (B))
The same operation as in Reference Example 1 was performed except that Noria-Gel (3) (B) was used instead of Noria-Gel (3) (A). As a result, only a polymer soluble in water was obtained.

[参考例3]
(Noria−Gel(3)(C)の加水分解による脱コア)
Noria−Gel(3)(A)の代わりにNoria−Gel(3)(C)を使用した以外は、参考例1と同様の操作を行った。その結果、水に対して可溶性のポリマーのみが得られた。
[Reference Example 3]
(Decore by hydrolysis of Noria-Gel (3) (C))
The same operation as in Reference Example 1 was performed, except that Noria-Gel (3) (C) was used instead of Noria-Gel (3) (A). As a result, only a polymer soluble in water was obtained.

[実施例1]   [Example 1]

Figure 0006472079
Figure 0006472079

Noria−Gel(3)(A)の代わりにNoria−Gel(3)(D)を使用した以外は、参考例1と同様の条件にて、反応式(9)に示す加水分解を行った。その結果、NaOH水溶液に可溶な部分と、不溶な部分とが得られた。   The hydrolysis shown in Reaction Formula (9) was performed under the same conditions as in Reference Example 1 except that Noria-Gel (3) (D) was used instead of Noria-Gel (3) (A). As a result, a part soluble in the NaOH aqueous solution and an insoluble part were obtained.

前記可溶な部分と、前記不溶な部分とをメンブランを用いてろ過することにより分離した後、前記不溶な部分に対して濃塩酸を用いて酸析を行った結果、茶色のゲル構造体を得た。前記ゲル構造体を大量の水道水にて洗浄した後、60℃の条件下にて真空乾燥を行い、24時間かけて乾燥させ、IRスペクトルを測定して構造解析を行った。また、前記ゲル構造体の収量は、0.03g(収率60%)であった。前記IRスペクトルの測定結果を図13に示し、主要なピーク位置を以下に示す。
IR(KBr,cm−1):1711,1192(vC=O:カルボキシル基)、1630(vC=O:アミド)
一方、前記可溶部分に対して、濃塩酸を用いて酸析を行った結果、茶色固体を得た。前記固体を大量の水道水にて洗浄した後、60℃の条件下にて真空乾燥を行い、24時間かけて乾燥させたものに対して、IRスペクトルおよびNMRスペクトルを測定して構造解析を行った。測定結果を図14および図15に示す。
After separating the soluble part and the insoluble part by filtration using a membrane, the insoluble part was subjected to acid precipitation using concentrated hydrochloric acid. As a result, a brown gel structure was obtained. Obtained. After the gel structure was washed with a large amount of tap water, it was vacuum-dried at 60 ° C., dried for 24 hours, and IR spectrum was measured for structural analysis. The yield of the gel structure was 0.03 g (yield 60%). The measurement results of the IR spectrum are shown in FIG. 13, and the main peak positions are shown below.
IR (KBr, cm −1 ): 1711, 1192 (vC═O: carboxyl group), 1630 (vC═O: amide)
On the other hand, as a result of acidifying the soluble part with concentrated hydrochloric acid, a brown solid was obtained. The solid was washed with a large amount of tap water, then vacuum dried at 60 ° C., and the structure was analyzed by measuring the IR spectrum and 1 NMR spectrum of the dried product over 24 hours. went. The measurement results are shown in FIGS.

(解析結果)
前記茶色のゲル構造体のIRスペクトルを、Noria−Gel(3)(D)のIRスペクトルと比較すると、ベンゼン環に起因する1400cm−1付近のピークおよびエステル結合に起因する1126cm−1付近のピークの減少、並びに、カルボン酸に起因する1711cm−1のピークが新たに出現したことが確認された。
(Analysis result)
The IR spectrum of the gel structure of the brown, when compared with the IR spectrum of Noria-Gel (3) (D ), the peak in the vicinity of 1126cm -1 due to the peak and ester bond at around 1400 cm -1 due to benzene ring And a new peak at 1711 cm −1 due to carboxylic acid appeared.

また、前記茶色固体は、IRスペクトルにおいて、Noriaの水酸基に起因する3392cm−1のピークおよびNoriaのベンゼン環に起因する1440cm−1のピークが確認され、HNMRスペクトルにおいては、Noriaの水酸基のプロトンに起因する9ppm付近のピークおよびNoriaのベンゼン環のプロトンに起因する6〜7.5ppm付近のピークが確認された。 In addition, the brown solid in the IR spectrum was confirmed a peak of 1440cm -1 due to benzene ring of peaks and Noria of 3392cm -1 due to a hydroxyl group of Noria, 1 in the HNMR spectrum, protons of hydroxyl groups of Noria A peak in the vicinity of 9 ppm attributed to 6 and a peak in the vicinity of 6 to 7.5 ppm attributed to the proton of the benzene ring of Noria was confirmed.

上述の事項から、実施例1においては、NaOH水溶液に可溶な部分はNoriaであること、および、Noria−Gel(3)(D)から、可溶部としてNoria部位が脱離した、空孔を備えたゲル構造体(以下、Gel−MA(Noria)(3)(D)と称する)が得られたことが示唆された。   From the above matters, in Example 1, the portion soluble in the NaOH aqueous solution is Noria, and the pores in which the Noria site has been removed as a soluble portion from Noria-Gel (3) (D) It was suggested that a gel structure provided with (hereinafter referred to as Gel-MA (Noria) (3) (D)) was obtained.

[参考例4]
(Noria−Gel(6)(A)の加水分解による脱コア)
Noria−Gel(3)(A)の代わりにNoria−Gel(6)(A)を使用した以外は、参考例1と同様の操作を行った。その結果、水に対して可溶性のポリマーのみが得られた。
[Reference Example 4]
(Decore by hydrolysis of Noria-Gel (6) (A))
The same operation as in Reference Example 1 was performed except that Noria-Gel (6) (A) was used instead of Noria-Gel (3) (A). As a result, only a polymer soluble in water was obtained.

[実施例2]
(Noria−Gel(6)(B)の加水分解による脱コア)
[Example 2]
(Decore by hydrolysis of Noria-Gel (6) (B))

Figure 0006472079
Figure 0006472079

Noria−Gel(3)(A)の代わりにNoria−Gel(6)(B)を使用した以外は、参考例1と同様の条件にて、反応式(10)に示す加水分解を行った。その結果、NaOH水溶液に可溶な部分と、不溶な部分とが得られた。   Hydrolysis shown in Reaction Formula (10) was performed under the same conditions as in Reference Example 1 except that Noria-Gel (6) (B) was used instead of Noria-Gel (3) (A). As a result, a part soluble in the NaOH aqueous solution and an insoluble part were obtained.

前記不溶な部分に対して、実施例1と同様の処理を行った結果、茶色のゲル構造体が得られた。前記ゲル構造体を実施例1と同様の方法にて乾燥させ、IRスペクトルを測定して構造解析を行った。また、前記ゲル構造体の収量は、0.09g(収率18%)であった。前記IRスペクトルの測定結果を図16に示し、主要なピーク位置を以下に示す。
IR(KBr,cm−1):1718,1182(vC=O:カルボキシル基),1624(vC=O:アミド)
一方、前記可溶部分に対して、濃塩酸を用いて酸析を行った結果、茶色固体を得た。前記固体についても、実施例1と同様の方法にて、IRスペクトルおよびNMRスペクトルを測定し、構造解析を行った。測定結果を図17および図18に示す。
As a result of performing the same process as Example 1 with respect to the said insoluble part, the brown gel structure was obtained. The gel structure was dried by the same method as in Example 1, and the IR spectrum was measured for structural analysis. The yield of the gel structure was 0.09 g (yield 18%). The measurement results of the IR spectrum are shown in FIG. 16, and the main peak positions are shown below.
IR (KBr, cm −1 ): 1718, 1182 (vC═O: carboxyl group), 1624 (vC═O: amide)
On the other hand, as a result of acidifying the soluble part with concentrated hydrochloric acid, a brown solid was obtained. The solid was also subjected to structural analysis by measuring the IR spectrum and 1 NMR spectrum in the same manner as in Example 1. The measurement results are shown in FIGS.

(解析結果)
前記茶色のゲル構造体のIRスペクトルに関して、Noria−Gel(6)(D)のIRスペクトルと比較すると、実施例1の場合と同様に、ベンゼン環に起因する1400cm−1付近のピークおよびエステル結合に起因する1126cm−1付近のピークの減少、並びに、カルボン酸に起因する1718cm−1のピークが新たに出現したことが確認された。
(Analysis result)
Regarding the IR spectrum of the brown gel structure, when compared with the IR spectrum of Noria-Gel (6) (D), the peak and ester bond in the vicinity of 1400 cm −1 due to the benzene ring are the same as in Example 1. reduction in peak near 1126cm -1 due to, as well, it was confirmed that the peak of 1718 cm -1 due to carboxylic acid was emerging.

また、前記茶色固体は、IRスペクトルにおいて、Noriaの水酸基に起因する3407cm−1のピークおよびNoriaのベンゼン環に起因する1436cm−1のピークが確認され、HNMRスペクトルにおいては、Noriaの水酸基のプロトンに起因する9ppm付近のピークおよびNoriaのベンゼン環のプロトンに起因する6〜7.5ppm付近のピークが確認された。 In addition, the brown solid in the IR spectrum was confirmed a peak of 1436cm -1 due to benzene ring of peaks and Noria of 3407cm -1 due to a hydroxyl group of Noria, 1 in the HNMR spectrum, protons of hydroxyl groups of Noria A peak in the vicinity of 9 ppm attributed to 6 and a peak in the vicinity of 6 to 7.5 ppm attributed to the proton of the benzene ring of Noria was confirmed.

上述の事項から、実施例2においては、NaOH水溶液に可溶な部分はNoriaであること、および、Noria−Gel(6)(B)から、可溶部としてNoria部位が脱離した、空孔を備えたゲル構造体(以下、Gel−MA(Noria)(6)(B)と称する)が得られたことが示唆された。   From the above-mentioned matters, in Example 2, the portion soluble in the NaOH aqueous solution is Noria, and the pores in which the Noria site has been eliminated as the soluble portion from the Noria-Gel (6) (B). It was suggested that a gel structure provided with (hereinafter referred to as Gel-MA (Noria) (6) (B)) was obtained.

[実施例3]
(Noria−Gel(6)(C)の加水分解による脱コア)
Noria−Gel(3)(A)の代わりにNoria−Gel(6)(C)を使用した以外は、参考例1と同様の条件にて、実施例2に記載の反応式(8)に示す加水分解を行った。その結果、NaOH水溶液に可溶な部分と、不溶な部分とが得られた。
[Example 3]
(Decore by hydrolysis of Noria-Gel (6) (C))
The reaction formula (8) described in Example 2 is shown in the same manner as in Reference Example 1 except that Noria-Gel (6) (C) is used instead of Noria-Gel (3) (A). Hydrolysis was performed. As a result, a part soluble in the NaOH aqueous solution and an insoluble part were obtained.

前記可溶な部分および前記不溶な部分に対して、実施例1と同様の処理を行った結果、前記可溶な部分からは茶色固体が得られ、前記不溶な部分からは茶色のゲル構造体が得られた。前記茶色固体および前記ゲル構造体を実施例1と同様の方法にて乾燥させ、構造解析を行った。また、前記ゲル構造体の収量は、0.25g(収率50%)であった。前記構造解析の結果、前記茶色固体のIRスペクトル、HNMRスペクトルによる測定から、実施例2にて得られた茶色固体におけるスペクトルと類似の結果が得られた。また、前記ゲル構造体のIRスペクトルによる測定からも、実施例2にて得られたゲル構造体におけるスペクトルと類似の結果が得られた。 As a result of performing the same treatment as in Example 1 on the soluble part and the insoluble part, a brown solid was obtained from the soluble part, and a brown gel structure was obtained from the insoluble part. was gotten. The brown solid and the gel structure were dried by the same method as in Example 1 and structural analysis was performed. The yield of the gel structure was 0.25 g (yield 50%). As a result of the structural analysis, a result similar to the spectrum of the brown solid obtained in Example 2 was obtained from the measurement by IR spectrum and 1 HNMR spectrum of the brown solid. Moreover, the result similar to the spectrum in the gel structure obtained in Example 2 was also obtained from the measurement by IR spectrum of the gel structure.

(解析結果)
前記茶色固体および前記ゲル構造体のIRスペクトルおよびNMRスペクトルは、実施例2にて得られたスペクトルと類似しており、同様の位置にピークが観測された。前記事項から、実施例3において、実施例2と同様に、NaOH水溶液に可溶な部分はNoriaであること、および、Noria−Gel(6)(C)から可溶部としてNoria部位が脱離した、空孔を備えたゲル構造体(以下、Gel−MA(Noria)(6)(C)と称する)が得られたことが示唆された。
(Analysis result)
The IR spectrum and 1 NMR spectrum of the brown solid and the gel structure were similar to the spectrum obtained in Example 2, and a peak was observed at the same position. From the above, in Example 3, as in Example 2, the part soluble in the NaOH aqueous solution is Noria, and the Noria site is desorbed as a soluble part from Noria-Gel (6) (C). It was suggested that a gel structure with pores (hereinafter referred to as Gel-MA (Noria) (6) (C)) was obtained.

[参考例5]
(Noria−Gel(12)(A)の加水分解による脱コア)
Noria−Gel(3)(A)の代わりにNoria−Gel(12)(A)を使用したこと、および、反応物に対して、濃塩酸の代わりに1Nの塩酸を用いた以外は、参考例1と同様の操作を行った。その結果、水に対して可溶性のポリマーのみが得られた。
[Reference Example 5]
(Decore by hydrolysis of Noria-Gel (12) (A))
Reference Example except that Noria-Gel (12) (A) was used instead of Noria-Gel (3) (A), and 1 N hydrochloric acid was used instead of concentrated hydrochloric acid for the reaction. The same operation as 1 was performed. As a result, only a polymer soluble in water was obtained.

[参考例6]
(Noria−Gel(12)(B)の加水分解による脱コア)
Noria−Gel(12)(A)の代わりにNoria−Gel(12)(B)を使用した以外は、参考例5と同様の操作を行った。その結果、水に対して可溶性のポリマーのみが得られた。
[Reference Example 6]
(Decore by hydrolysis of Noria-Gel (12) (B))
The same operation as in Reference Example 5 was performed except that Noria-Gel (12) (B) was used instead of Noria-Gel (12) (A). As a result, only a polymer soluble in water was obtained.

[実施例4]
(Noria−Gel(12)(D)の加水分解による脱コア)
[Example 4]
(Decore by hydrolysis of Noria-Gel (12) (D))

Figure 0006472079
Figure 0006472079

Noria−Gel(3)(A)の代わりにNoria−Gel(12)(D)を使用した以外は、参考例1と同様の条件にて、反応式(11)に示す加水分解を行った。その結果、NaOH水溶液に可溶な部分と、不溶な部分とが得られた。   Hydrolysis shown in Reaction Formula (11) was performed under the same conditions as in Reference Example 1 except that Noria-Gel (12) (D) was used instead of Noria-Gel (3) (A). As a result, a part soluble in the NaOH aqueous solution and an insoluble part were obtained.

前記可溶な部分と、前記不溶な部分とをメンブランを用いてろ過することにより分離した後、前記不溶な部分に対して1Nの塩酸を用いて酸析を行った結果、茶色のゲル構造体を得た。前記ゲル構造体を大量の水道水にて洗浄した後、60℃の条件下にて真空乾燥を行い、24時間かけて乾燥させ、IRスペクトルを測定して構造解析を行った。また、前記ゲル構造体の収量は、0.32g(収率64%)であった。前記IRスペクトルの測定結果を図19に示し、主要なピーク位置を以下に示す。
IR(KBr,cm−1):1741,1126(vC=O:カルボキシル基)、1660(vC=O:アミド)
一方、前記可溶部分に対して、1Nの塩酸を用いて酸析を行った結果、茶色固体を得た。前記固体を大量の水道水にて洗浄した後、60℃の条件下にて真空乾燥を行い、24時間かけて乾燥させたものに対して、IRスペクトルおよびNMRスペクトルを測定した。測定結果を図20および図21に示す。
The soluble part and the insoluble part were separated by filtration using a membrane, and then the insoluble part was subjected to acid precipitation using 1N hydrochloric acid. As a result, a brown gel structure was obtained. Got. After the gel structure was washed with a large amount of tap water, it was vacuum-dried at 60 ° C., dried for 24 hours, and IR spectrum was measured for structural analysis. The yield of the gel structure was 0.32 g (64% yield). The measurement results of the IR spectrum are shown in FIG. 19, and the main peak positions are shown below.
IR (KBr, cm −1 ): 1741, 1126 (vC═O: carboxyl group), 1660 (vC═O: amide)
On the other hand, as a result of acidifying the soluble part with 1N hydrochloric acid, a brown solid was obtained. The solid was washed with a large amount of tap water, then vacuum dried at 60 ° C., and IR spectrum and 1 NMR spectrum were measured on the dried product over 24 hours. The measurement results are shown in FIGS.

(解析結果)
前記茶色のゲル構造体のIRスペクトルに関して、Noria−Gel(12)(D)のIRスペクトルと比較すると、ベンゼン環に起因する1400cm−1付近のピークおよびエステル結合に起因する1126cm−1付近のピークの減少、並びに、カルボン酸に起因する1718cm−1のピークが新たに出現したことが確認された。
(Analysis result)
Respect IR spectrum of the gel structure of the brown, when compared with the IR spectrum of Noria-Gel (12) (D ), the peak in the vicinity of 1126cm -1 due to the peak and ester bond at around 1400 cm -1 due to benzene ring As well as a new peak at 1718 cm −1 due to carboxylic acid.

また、前記茶色固体は、IRスペクトルにおいて、Noriaの水酸基に起因する3407cm−1のピークおよびNoriaのベンゼン環に起因する1436cm−1のピークが確認され、HNMRスペクトルにおいては、Noriaの水酸基のプロトンに起因する9ppm付近のピークおよびNoriaのベンゼン環のプロトンに起因する6〜7.5ppm付近のピークが確認された。 In addition, the brown solid in the IR spectrum was confirmed a peak of 1436cm -1 due to benzene ring of peaks and Noria of 3407cm -1 due to a hydroxyl group of Noria, 1 in the HNMR spectrum, protons of hydroxyl groups of Noria A peak in the vicinity of 9 ppm attributed to 6 and a peak in the vicinity of 6 to 7.5 ppm attributed to the proton of the benzene ring of Noria was confirmed.

上述の事項から、実施例4において、NaOH水溶液に可溶な部分はNoriaであること、および、Noria−Gel(12)(D)から、可溶部としてNoria部位が脱離した、空孔を備えたゲル構造体(以下、Gel−MA(Noria)(12)(D)と称する)が得られたことが示唆された。   From the above, in Example 4, the portion soluble in the NaOH aqueous solution is Noria, and the pores in which the Noria site has been removed as a soluble portion from Noria-Gel (12) (D). It was suggested that the provided gel structure (hereinafter referred to as Gel-MA (Noria) (12) (D)) was obtained.

[実施例5]
(Noria−Gel(12)(C)の加水分解による脱コア)
Noria−Gel(12)(A)の代わりにNoria−Gel(12)(C)を使用した以外は、参考例1と同様の条件にて、実施例4に記載の反応式(9)に示す加水分解を行った。その結果、NaOH水溶液に可溶な部分と、不溶な部分が得られた。
[Example 5]
(Decore by hydrolysis of Noria-Gel (12) (C))
The reaction formula (9) described in Example 4 is shown under the same conditions as in Reference Example 1 except that Noria-Gel (12) (C) is used instead of Noria-Gel (12) (A). Hydrolysis was performed. As a result, a part soluble in NaOH aqueous solution and an insoluble part were obtained.

前記可溶な部分および前記不溶な部分に対して、実施例4と同様の処理を行った結果、前記可溶な部分からは茶色固体が得られ、前記不溶な部分からは茶色のゲル構造体が得られた。前記茶色固体および前記ゲル構造体を実施例4と同様の方法にて乾燥させた後、構造解析を行った。また、前記ゲル構造体の収量は、0.185g(収率37%)であった。前記構造解析の結果、前記茶色固体のIRスペクトル、HNMRスペクトルによる測定から、実施例4にて得られた茶色固体におけるスペクトルと類似の結果が得られた。また、前記ゲル構造体のIRスペクトによる測定からも、実施例4にて得られたゲル構造体におけるスペクトルと類似の結果が得られた。 As a result of performing the same processing as in Example 4 on the soluble part and the insoluble part, a brown solid was obtained from the soluble part, and a brown gel structure was obtained from the insoluble part. was gotten. The brown solid and the gel structure were dried in the same manner as in Example 4, and then structural analysis was performed. The yield of the gel structure was 0.185 g (yield 37%). As a result of the structural analysis, a result similar to the spectrum of the brown solid obtained in Example 4 was obtained from the measurement by IR spectrum and 1 HNMR spectrum of the brown solid. Moreover, the result similar to the spectrum in the gel structure obtained in Example 4 was obtained from the IR spectroscopic measurement of the gel structure.

(解析結果)
前記茶色固体および前記ゲル構造体のIRスペクトルおよびNMRスペクトルは、実施例4にて得られたスペクトルと類似しており、同様の位置にピークが観測された。前記事項から、実施例5において、実施例4と同様に、NaOH水溶液に可溶な部分はNoriaであること、および、Noria−Gel(12)(C)から、可溶部としてNoria部位が脱離した、空孔を備えたゲル構造体(以下、Gel−MA(Noria)(12)(C)と称する)が得られたことが示唆された。
(Analysis result)
The IR spectrum and 1 NMR spectrum of the brown solid and the gel structure were similar to the spectrum obtained in Example 4, and a peak was observed at the same position. From the above, in Example 5, as in Example 4, the part that is soluble in the NaOH aqueous solution is Noria, and the Noria site is removed as a soluble part from Noria-Gel (12) (C). It was suggested that a separated gel structure with pores (hereinafter referred to as Gel-MA (Noria) (12) (C)) was obtained.

[実施例6]
(Noria−Gel(12)(E)の加水分解による脱コア)
Noria−Gel(12)(A)の代わりにNoria−Gel(12)(E)を使用した以外は、参考例1と同様の条件にて、実施例4に記載の反応式(9)に示す加水分解を行った。その結果、NaOH水溶液に可溶な部分と、不溶な部分が得られた。
[Example 6]
(Decore by hydrolysis of Noria-Gel (12) (E))
The reaction formula (9) shown in Example 4 is shown under the same conditions as in Reference Example 1 except that Noria-Gel (12) (E) was used instead of Noria-Gel (12) (A). Hydrolysis was performed. As a result, a part soluble in NaOH aqueous solution and an insoluble part were obtained.

前記可溶な部分および前記不溶な部分に対して、実施例4と同様の処理を行った結果、前記可溶な部分からは茶色固体が得られ、前記不溶な部分からは茶色のゲル構造体が得られた。前記茶色固体および前記ゲル構造体を実施例4と同様の方法にて乾燥させた後、構造解析を行った。また、前記ゲル構造体の収量は、0.48g(収率96%)であった。前記構造解析の結果、前記茶色固体のIRスペクトル、HNMRスペクトルによる測定から、実施例4にて得られた茶色固体におけるスペクトルと類似の結果が得られた。また、前記ゲル構造体のIRスペクトによる測定からも、実施例4にて得られたゲル構造体におけるスペクトルと類似の結果が得られた。 As a result of performing the same processing as in Example 4 on the soluble part and the insoluble part, a brown solid was obtained from the soluble part, and a brown gel structure was obtained from the insoluble part. was gotten. The brown solid and the gel structure were dried in the same manner as in Example 4, and then structural analysis was performed. The yield of the gel structure was 0.48 g (96% yield). As a result of the structural analysis, a result similar to the spectrum of the brown solid obtained in Example 4 was obtained from the measurement by IR spectrum and 1 HNMR spectrum of the brown solid. Moreover, the result similar to the spectrum in the gel structure obtained in Example 4 was obtained from the IR spectroscopic measurement of the gel structure.

(解析結果)
前記茶色固体および前記ゲル構造体のIRスペクトルおよびNMRスペクトルは、実施例4にて得られたスペクトルと類似しており、同様の位置にピークが観測された。前記事項から、実施例5において、実施例4と同様に、NaOH水溶液に可溶な部分はNoriaであること、および、Noria−Gel(12)(E)から、可溶部としてNoria部位が脱離した、空孔を備えたゲル構造体(以下、Gel−MA(Noria)(12)(E)と称する)が得られたことが示唆された。
(Analysis result)
The IR spectrum and 1 NMR spectrum of the brown solid and the gel structure were similar to the spectrum obtained in Example 4, and a peak was observed at the same position. From the above, in Example 5, as in Example 4, the part soluble in the NaOH aqueous solution is Noria, and from Noria-Gel (12) (E), the Noria site is removed as the soluble part. It was suggested that a separated gel structure with pores (hereinafter referred to as Gel-MA (Noria) (12) (E)) was obtained.

[熱重量損失温度測定]
上の製造例5〜16にて得られたNoria−Gel(X)(X=3、6または12)および実施例1〜6にて得られたGel−MA(Noria)(X)(X=3、6または12)についてTGA測定を行った。その結果を以下の表1に示す。
[Thermogravimetric loss temperature measurement]
Nolia-Gel (X) (X = 3, 6 or 12) obtained in the above Production Examples 5 to 16 and Gel-MA (Noria) (X) (X = TGA measurement was performed on 3, 6 or 12). The results are shown in Table 1 below.

Figure 0006472079
Figure 0006472079

表1において「仕込み比」は、NoriaとMMA(X)(X=3、6または12)とのモル比を示す。また、「−」は、Gel−MA(Noria)が得られなかったことを示す。   In Table 1, “Feed ratio” indicates the molar ratio of Noria and MMA (X) (X = 3, 6 or 12). Further, “-” indicates that Gel-MA (Noria) was not obtained.

加水分解後にゲル構造体(NaOH水溶液に不溶な部分)が生成する場合、その加水分解後のゲル構造体(Gel−MA(Noria)(X)(X=3、6または12))と、加水分解前のゲル構造体(Noria−Gel(X)(X=3、6または12))とを比較すると、熱分解開始温度が、加水分解後のゲル構造体の方がより低くなっていることが観測された。これは、加水分解によりNoriaが脱離したために、ゲル構造体の耐熱性が低下したためであると考えられる。   When a gel structure (part insoluble in NaOH aqueous solution) is generated after hydrolysis, the gel structure (Gel-MA (Noria) (X) (X = 3, 6 or 12)) after hydrolysis, Compared with the gel structure before decomposition (Noria-Gel (X) (X = 3, 6 or 12)), the thermal decomposition start temperature is lower in the gel structure after hydrolysis. Was observed. This is presumably because the heat resistance of the gel structure was lowered due to the elimination of Noria by hydrolysis.

[比較例1]
実施例においてNoriaを使用したことによる効果を確認するために、Noriaを使用せず、メチルメタクリレートとDMA6とを重合および架橋させて得られた重合体を加水分解することにより、ゲル構造体(以下、Gel(MA)(6)と称する)を製造した。
(Gel(MMA)(6)の合成)
[Comparative Example 1]
In order to confirm the effect of using Noria in the Examples, the gel structure (hereinafter referred to as “Noria”) was obtained by hydrolyzing a polymer obtained by polymerizing and crosslinking methyl methacrylate and DMA6 without using Noria. Gel (MA) (referred to as (6)).
(Synthesis of Gel (MMA) (6))

Figure 0006472079
Figure 0006472079

メチルメタクリレートとDMA6とを反応させることにより、ゲル構造体(以下、Gel(MMA)(6)と称する)を製造した。   A gel structure (hereinafter referred to as Gel (MMA) (6)) was produced by reacting methyl methacrylate with DMA6.

メチルメタクリレート(MMA)を0.1g(1mmol)、AIBNを0.0049g(0.03mmol:MMAのビニル基に対し3.0mol%)、そしてDMA6を0.252g(1mmol)を重合管に導入し、DMF3mlを加えて溶解させた。その結果得られた溶液に対して液体酸素を用いて凍結させた後、油回転式真空ポンプを用いて脱気することにより、凍結脱気を行い、封管した後、60℃にて20時間撹拌し、反応式(12)にて示す反応を終了させた。   0.1 g (1 mmol) of methyl methacrylate (MMA), 0.0049 g of AIBN (0.03 mmol: 3.0 mol% with respect to the vinyl group of MMA), and 0.252 g (1 mmol) of DMA6 were introduced into the polymerization tube. Then, 3 ml of DMF was added and dissolved. The resulting solution was frozen using liquid oxygen, then degassed using an oil rotary vacuum pump, freeze degassed, sealed, and then sealed at 60 ° C. for 20 hours. Stirring was performed to complete the reaction represented by the reaction formula (12).

前記反応終了後、ゲル構造体が得られた。得られたゲル構造体をジエチルエーテルで洗浄し、24時間乾燥させた後、IRスペクトルを測定することにより構造解析を行った。得られたGel(MMA)(6)のIRスペクトルを図22に示し、主要なピーク位置を以下に示す。
IR(KBr,cm−1):3421,1668(vC=O:アミド)、1733,1244(vC=O:エステル)
また、得られたGel(MMA)(6)の収量は、1.32g(収率>99%)であった。
After the reaction, a gel structure was obtained. The obtained gel structure was washed with diethyl ether, dried for 24 hours, and then subjected to structural analysis by measuring an IR spectrum. FIG. 22 shows the IR spectrum of the obtained Gel (MMA) (6), and the main peak positions are shown below.
IR (KBr, cm −1 ): 3421, 1668 (vC═O: amide), 1733, 1244 (vC═O: ester)
Moreover, the yield of the obtained Gel (MMA) (6) was 1.32 g (yield> 99%).

(解析結果)
前述のように測定されたGel(MMA)(6)のIRスペクトルにおいて、DMA6のアミド結合に起因する3421cm−1および1668cm−1のピーク、並びに、MMAのエステル結合に起因する1733cm−1のピークおよび1244cm−1のピークが観測された。前記観測結果から、得られたゲル構造体(Gel(MMA)(6))は、MMAとDMA6とからなる架橋性ポリマーであることが確認された。
(Analysis result)
In IR spectra of were measured as previously described Gel (MMA) (6), a peak of 3421cm -1 and 1668 cm -1 due to the amide bond DMA6, and the peak of 1733 cm -1 due to an ester bond of MMA And 1244 cm −1 peaks were observed. From the observation result, it was confirmed that the obtained gel structure (Gel (MMA) (6)) was a crosslinkable polymer composed of MMA and DMA6.

(Gel(MMA)(6)の加水分解)   (Hydrolysis of Gel (MMA) (6))

Figure 0006472079
Figure 0006472079

Gel(MMA)(6)を加水分解することによりゲル構造体(Gel(MA)(6))を製造した。   Gel structure (Gel (MA) (6)) was produced by hydrolyzing Gel (MMA) (6).

反応式(12)に示す反応によって得られたGel(MMA)(6)0.1gを30mlナスフラスコに量り取り、6MのNaOH水溶液を10ml加えた。その後リフラックス(還流)条件下にて、120℃にて、6時間撹拌し、反応式(13)に示す加水分解反応を終了させた。反応終了後、反応溶液をメンブランにてろ過し、赤茶色の固体を得た。前記固体に対して濃塩酸を用いて酸析を行った。その結果、赤褐色のゲル構造体が得られた。前記ゲル構造体を真空乾燥器内にて60℃の条件下にて24時間かけて乾燥させ、IRスペクトルを測定することにより構造解析を行った。また、得られたGel(MA)(6)の収量は、0.082g(収率80%)であった。得られたGel(MA)(6)のIRスペクトルの結果を図23に示す。   0.1 g of Gel (MMA) (6) obtained by the reaction shown in the reaction formula (12) was weighed into a 30 ml eggplant flask, and 10 ml of 6M NaOH aqueous solution was added. Thereafter, the mixture was stirred at 120 ° C. for 6 hours under reflux (reflux) conditions, and the hydrolysis reaction shown in the reaction formula (13) was terminated. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered through a membrane to obtain a reddish brown solid. The solid was subjected to acid precipitation using concentrated hydrochloric acid. As a result, a reddish brown gel structure was obtained. The gel structure was dried in a vacuum dryer under conditions of 60 ° C. for 24 hours, and an IR spectrum was measured for structural analysis. Further, the yield of the obtained Gel (MA) (6) was 0.082 g (yield 80%). FIG. 23 shows the IR spectrum result of the obtained Gel (MA) (6).

(解析結果)
前記IRスペクトルにおいて、加水分解前(すなわち、Gel(MMA)(6))と比較して、カルボン酸(カルボキシル基)に起因する3400cm−1付近のピーク強度が増大したことが観測された。前記事項から、反応式(13)に示す加水分解反応が進行し、カルボン酸が形成されたことが示された。すなわち、加水分解の進行と共に、MMAとDMA6との結合が乖離し、カルボン酸が形成されたことが示された。
(Analysis result)
In the IR spectrum, it was observed that the peak intensity in the vicinity of 3400 cm −1 due to the carboxylic acid (carboxyl group) was increased as compared with that before hydrolysis (that is, Gel (MMA) (6)). From the above, it was shown that the hydrolysis reaction shown in the reaction formula (13) proceeded to form a carboxylic acid. That is, as the hydrolysis progressed, it was shown that the bond between MMA and DMA6 was dissociated, and carboxylic acid was formed.

[実施例7〜11]
[アルカリ金属包接能の評価]
(アルカリ金属ピクリン酸塩の生成)
[Examples 7 to 11]
[Evaluation of inclusion capacity of alkali metals]
(Generation of alkali metal picrate)

Figure 0006472079
Figure 0006472079

上の反応式(14)にて示される反応によって、下に示すアルカリ金属包接能の評価に使用するアルカリ金属ピクリン酸塩を製造した。   The alkali metal picrate used for evaluation of the alkali metal inclusion ability shown below was produced by the reaction shown in the above reaction formula (14).

脱イオン水25mlを導入した100ml三角フラスコに、ピクリン酸0.3g(1.3mmol)を加えてピクリン酸の飽和溶液を調製し、桐山ロートを用いてろ過し、飽和ピクリン酸水溶液を得た。前記飽和ピクリン酸水溶液にCsOH(1.3mmol/1.5ml)を、pH試験紙で確認しながら、溶液が中性を示すまで加えた。   To a 100 ml Erlenmeyer flask into which 25 ml of deionized water was introduced, 0.3 g (1.3 mmol) of picric acid was added to prepare a saturated solution of picric acid, followed by filtration using a Kiriyama funnel to obtain a saturated aqueous picric acid solution. CsOH (1.3 mmol / 1.5 ml) was added to the saturated aqueous picric acid solution while confirming with pH test paper until the solution showed neutrality.

得られた中性溶液を室温にて放置し、塩を析出させ、析出した塩をろ過し、エタノールにて洗浄した後、エーテルにて洗浄し、その後、脱イオン水を用いて再結晶した。   The obtained neutral solution was allowed to stand at room temperature to precipitate a salt. The precipitated salt was filtered, washed with ethanol, washed with ether, and then recrystallized using deionized water.

その結果、黄色針状結晶であるCsピクリン酸が生成された。また、Csの代わりに、他のアルカリ金属(Na、K、Rb)を用いて、同様の操作を行い、アルカリ金属ピクリン酸塩を生成した。   As a result, yellow acicular crystals Cs picric acid was produced. Moreover, the same operation was performed using another alkali metal (Na, K, Rb) instead of Cs to produce an alkali metal picrate.

(包接能の評価)
実施例1〜3、5、6にて得られた、ホストのポリマー:Gel−MA(Noria)に対して、ゲスト(ピクリン酸塩)の脱イオン水溶液を2.4×10−4重量%の濃度となるように加えた後、前記ホストおよび前記ゲストを含む液体から、ゲスト溶液を5mlサンプル管に抽出し、室温(25℃)で24時間撹拌した。またホスト非存在下における対象サンプルとして、2.4×10−4重量%の濃度に調整したゲスト溶液を用いた。撹拌終了後、得られた水層を石英セルに移しピクリン酸アニオンの吸収極大波長(355nm)における吸光度を測定し、対象サンプルの吸光度と比較し、以下の式に従い、その減少率から包接率(Ex(%))を求めた。
(Evaluation of inclusion ability)
The deionized aqueous solution of guest (picrate) was 2.4 × 10 −4 wt% with respect to the host polymer: Gel-MA (Noria) obtained in Examples 1-3, 5 and 6. After adding to a concentration, the guest solution was extracted from the liquid containing the host and the guest into a 5 ml sample tube and stirred at room temperature (25 ° C.) for 24 hours. Moreover, the guest solution adjusted to the density | concentration of 2.4 * 10 < -4 > weight% was used as an object sample in absence of a host. After completion of the stirring, the obtained aqueous layer is transferred to a quartz cell, and the absorbance at the absorption maximum wavelength (355 nm) of picric acid anion is measured. The absorbance is compared with the absorbance of the target sample. (Ex (%)) was determined.

包接率の算出方法
Ex(%)=[Abs(Bi)−Abs(Ex)]/[Abs(Bi)]×100
Abs(Bi): ホスト非存在下における抽出操作後の吸光度(波長=355nm)
Abs(Ex): ホスト存在下における抽出操作後の吸光度(波長=355nm)
前記包接能の評価結果を以下の表2に示す。
Calculation method of inclusion rate Ex (%) = [Abs (Bi) −Abs (Ex)] / [Abs (Bi)] × 100
Abs (Bi): Absorbance after extraction in the absence of host (wavelength = 355 nm)
Abs (Ex): Absorbance after extraction operation in the presence of host (wavelength = 355 nm)
The evaluation results of the inclusion ability are shown in Table 2 below.

Figure 0006472079
Figure 0006472079

表2において、「仕込み比」は、NoriaとMMA(X)(X=3、6または12)とのモル比を示す。   In Table 2, “Feed ratio” indicates the molar ratio of Noria and MMA (X) (X = 3, 6 or 12).

[比較例2、3]
比較例1にて得られたゲル構造体:Gel(MMA)(6)について、実施例7〜11にてアルカリ金属包接能を評価したのと同様の方法にて、アルカリ金属包接能を評価した(比較例2)。
[Comparative Examples 2 and 3]
About the gel structure obtained in Comparative Example 1: Gel (MMA) (6), the alkali metal inclusion ability was evaluated in the same manner as the evaluation of the alkali metal inclusion ability in Examples 7 to 11. Evaluation (Comparative Example 2).

また、製造例11にて得られたゲル構造体:Noria−Gel(6)(C)についても、実施例にてアルカリ金属包接能を評価したのと同様の方法にて、アルカリ金属包接能を評価した(比較例3)。   In addition, the gel structure obtained in Production Example 11: Noria-Gel (6) (C) was also subjected to alkali metal inclusion in the same manner as the alkali metal inclusion ability was evaluated in the examples. The ability was evaluated (Comparative Example 3).

比較例2、3のアルカリ金属包接能の評価結果と、実施例3にて、Noria−Gel(6)(C)を加水分解することにより得られたゲル構造体:Gel−MA(Noria)(6)(C)のアルカリ金属包接能とを比較した。その結果を以下の表3に示す。   Evaluation results of alkali metal inclusion ability in Comparative Examples 2 and 3, and gel structure obtained by hydrolyzing Noria-Gel (6) (C) in Example 3: Gel-MA (Noria) (6) The alkali metal inclusion capacity of (C) was compared. The results are shown in Table 3 below.

Figure 0006472079
Figure 0006472079

表3において「仕込み比」は、Noriaと、MMA(X)(X=3、6または12)とのモル比を示す。また、「−」は、Noriaを使用していないことを示す。   In Table 3, “Feed ratio” indicates the molar ratio of Noria to MMA (X) (X = 3, 6 or 12). Further, “-” indicates that Noria is not used.

(解析結果)
表2から、同一のDMAを用いたゲル構造体同士(Gel−MA(Noria)(6)(B)とGel−MA(Noria)(6)(C)、および、Gel−MA(Noria)(12)(D)とGel−MA(Noria)(12)(E))を比較すると、Noria−MAとDMAとの仕込み比が、1.0:12.0のものよりも、1.0:24.0のものの方が、アルカリ金属の種類に関係なく高い包接率を示すことが分かった。このことから、DMAのメチレン鎖の長さに関わらず、Noria−MAに対するDMAの仕込み量が多い方が、得られるゲル構造体における脱離したNoria部位に由来する空孔を保持するために好ましいことが分かった。
(Analysis result)
From Table 2, gel structures using the same DMA (Gel-MA (Noria) (6) (B) and Gel-MA (Noria) (6) (C), and Gel-MA (Noria) ( 12) When comparing (D) and Gel-MA (Noria) (12) (E)), the charge ratio of Noria-MA and DMA is 1.0: It was found that the one with 24.0 shows a higher inclusion rate regardless of the type of alkali metal. Therefore, regardless of the length of the methylene chain of DMA, a larger amount of DMA with respect to Noria-MA is preferable in order to retain vacancies derived from the detached Noria site in the resulting gel structure. I understood that.

また、表2から、Noria−MAとDMAとの仕込み比が1.0:24.0の場合、DMAのメチレン鎖におけるメチレン基の数が6>3>12の順で、すべてのアルカリ金属において高い金属包接率を示し、前記仕込み比が1.0:12.0の場合、メチレン基の数が12の場合よりも6の場合の方が高い金属包接能を示すことが分かった。   Also, from Table 2, when the charging ratio of Noria-MA and DMA is 1.0: 24.0, the number of methylene groups in the methylene chain of DMA is 6> 3> 12 in the order of all alkali metals. It was found that when the charging ratio was 1.0: 12.0, the metal inclusion rate was higher when the number of methylene groups was 6 than when the charging ratio was 1.0: 12.0.

DMA12を用いたゲル構造体では、仕込み比がNoria−MA:DMA=1.0:24.0のものであっても、Rb、Csイオン以外のアルカリ金属に対して包接能を示さなかった。さらに、DMA12を用いたゲル構造体に関して、Gel−MA(Noria)(12)(D)(仕込み比:Noria−MA:DMA=1.0:12.0)はすべての金属において包接能を示さなかった。 In the gel structure using DMA12, even when the charging ratio is Noria-MA: DMA = 1.0: 24.0, it shows inclusion ability against alkali metals other than Rb + and Cs + ions. There wasn't. Furthermore, regarding the gel structure using DMA12, Gel-MA (Noria) (12) (D) (preparation ratio: Noria-MA: DMA = 1.0: 12.0) has an inclusion ability in all metals. Not shown.

以上の事項から、メチレン鎖の長さが長過ぎるとゲル構造体の空孔が保持(固定)されにくく、メチレン基の数が6のDMAを使用したものは空孔が保持されている可能性が高いことが示唆された。   From the above, if the length of the methylene chain is too long, the pores of the gel structure are difficult to be retained (fixed), and those using DMA having 6 methylene groups may retain the pores. Was suggested to be high.

さらに、表3から、Noriaを使用しないで得られたゲル構造体は、Noriaを使用して得られたゲル構造体と異なり、アルカリ金属に対する包接能をほとんど示さないことが分かった。このことにより、Noriaを用いることによって、得られるゲル構造体内にアルカリ金属を包接し得る空孔を形成できることが分かった。   Furthermore, from Table 3, it was found that the gel structure obtained without using Noria showed almost no inclusion ability with respect to alkali metals, unlike the gel structure obtained with Noria. From this, it has been found that by using Noria, it is possible to form pores capable of including an alkali metal in the resulting gel structure.

本発明は、アルカリ金属等の金属イオンの包接能に優れているため、金属の包接材に利用することができる。また、本発明は、二酸化炭素の吸着性に優れているため二酸化炭素の吸着剤および上記吸着材が製膜されてなる二酸化炭素の分離膜として利用することができる。   Since this invention is excellent in the clathrate ability of metal ions, such as an alkali metal, it can be utilized for a metal clathrate. Moreover, since this invention is excellent in the adsorption property of a carbon dioxide, it can be utilized as a carbon dioxide separation membrane formed by forming a carbon dioxide adsorbent and the adsorbent.

Claims (22)

下記化学式(1)にて表される化合物が備える水酸基の1以上が不飽和化合物によりエステル化されたエステルを、重合および架橋して得られる重合体から、前記化学式(1)にて表される化合物が1以上脱離されてなる、空孔を備えたゲル構造体であって、
前記ゲル構造体は、前記化学式(1)にて表される化合物の脱離によって形成された空孔を備え、
前記空孔は、当該空孔の内壁に前記不飽和化合物に由来する官能基を備えることを特徴とするゲル構造体。
Figure 0006472079
The polymer represented by the following chemical formula (1) is represented by the above chemical formula (1) from a polymer obtained by polymerizing and crosslinking an ester obtained by esterifying one or more of the hydroxyl groups provided in the compound represented by the following chemical formula (1). A gel structure having pores formed by detaching one or more compounds,
The gel structure includes pores formed by desorption of the compound represented by the chemical formula (1),
The said pore is equipped with the functional group derived from the said unsaturated compound in the inner wall of the said hole, The gel structure characterized by the above-mentioned.
Figure 0006472079
前記不飽和化合物は、カルボン酸ハロゲン化物、2-クロロ-4-(ビニルフェニル)アセトアミド、イソシアナートスチレン、ジイソシアナート、2−(ビニロキシ)エチルメタクリレート、および、4−(2−ビニロキシ)エトキシスチレンからなる群より選ばれる1以上の不飽和化合物であることを特徴とする請求項1に記載のゲル構造体。   The unsaturated compounds include carboxylic acid halides, 2-chloro-4- (vinylphenyl) acetamide, isocyanate styrene, diisocyanate, 2- (vinyloxy) ethyl methacrylate, and 4- (2-vinyloxy) ethoxystyrene. The gel structure according to claim 1, wherein the gel structure is one or more unsaturated compounds selected from the group consisting of: 前記カルボン酸ハロゲン化物が、メタクリロイルクロライドであることを特徴とする請求項2に記載のゲル構造体。   The gel structure according to claim 2, wherein the carboxylic acid halide is methacryloyl chloride. 前記エステルは、前記化学式(1)にて表される化合物が備える水酸基24個が不飽和化合物によりエステル化されてなるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のゲル構造体。   4. The ester according to claim 1, wherein 24 esters of the compound represented by the chemical formula (1) are esterified with an unsaturated compound. 5. Gel structure. 前記架橋が、多官能性の架橋剤によって行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のゲル構造体。   The gel structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the crosslinking is performed by a polyfunctional crosslinking agent. 前記多官能性の架橋剤が、2官能性〜4官能性の架橋剤であることを特徴とする請求項5に記載のゲル構造体。   The gel structure according to claim 5, wherein the polyfunctional crosslinking agent is a bifunctional to tetrafunctional crosslinking agent. 前記架橋剤が、下記化学式(2)で表される化合物、重量平均分子量(Mw)が1,000〜50,000である下記化学式(3)で表される化合物、またはジビニルベンゼンであることを特徴とする、請求項5または6に記載のゲル構造体。
Figure 0006472079
The crosslinking agent is a compound represented by the following chemical formula (2), a compound represented by the following chemical formula (3) having a weight average molecular weight (Mw) of 1,000 to 50,000, or divinylbenzene. The gel structure according to claim 5 or 6, characterized by the above.
Figure 0006472079
前記架橋剤が、前記化学式(2)で表される化合物であり、前記化学式(2)においてn=6の化合物であることを特徴とする請求項7に記載のゲル構造体。   The gel structure according to claim 7, wherein the cross-linking agent is a compound represented by the chemical formula (2), and is a compound of n = 6 in the chemical formula (2). 前記官能基が、カルボキシ基、アミノ基、および水酸基からなる群より選ばれる1以上の官能基であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のゲル構造体。   The gel structure according to claim 1, wherein the functional group is one or more functional groups selected from the group consisting of a carboxy group, an amino group, and a hydroxyl group. 前記エステルと、前記架橋剤とのモル比が1.0:3.0〜1.0:96.0であることを特徴とする請求項5〜9のいずれか1項に記載のゲル構造体。   The gel structure according to any one of claims 5 to 9, wherein a molar ratio of the ester to the crosslinking agent is 1.0: 3.0 to 1.0: 96.0. . 前記モル比が1.0:12.0〜1.0:24.0であることを特徴とする請求項10に記載のゲル構造体。   The gel structure according to claim 10, wherein the molar ratio is 1.0: 12.0 to 1.0: 24.0. 前記空孔は、内径が3〜10Åであることを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のゲル構造体。   The gel structure according to any one of claims 1 to 11, wherein the hole has an inner diameter of 3 to 10 mm. 請求項1〜12のいずれか1項に記載のゲル構造体を有効成分として含有し、金属を包接し得ることを特徴とする、金属の包接材。   A metal clad material comprising the gel structure according to any one of claims 1 to 12 as an active ingredient and capable of clathrating metal. 請求項1〜12のいずれか1項に記載のゲル構造体を有効成分として含有し、二酸化炭素を吸着し得ることを特徴とする、二酸化炭素の吸着材。   A carbon dioxide adsorbent comprising the gel structure according to any one of claims 1 to 12 as an active ingredient and capable of adsorbing carbon dioxide. 請求項14に記載の二酸化炭素の吸着材が成膜されてなることを特徴とする二酸化炭素の分離膜。   A carbon dioxide separation membrane comprising the carbon dioxide adsorbent according to claim 14 formed thereon. (i)下記化学式(1)にて表される化合物が備える水酸基の1以上と、不飽和化合物との間にエステル結合を形成させ、エステルを得る工程と、
Figure 0006472079
(ii)前記エステルを、架橋剤の存在下で重合および架橋することによって、重合体を得る工程と、
(iii)前記重合体に対して加水分解を行うことにより、前記重合体から、前記化学式(1)にて表される化合物を1以上脱離させ、空孔を備えたゲル構造体を得る工程と、を含むことを特徴とする、空孔を備えたゲル構造体の製造方法。
(I) a step of obtaining an ester by forming an ester bond between one or more hydroxyl groups provided in the compound represented by the following chemical formula (1) and the unsaturated compound;
Figure 0006472079
(Ii) obtaining a polymer by polymerizing and crosslinking the ester in the presence of a crosslinking agent;
(Iii) A step of dehydrating one or more compounds represented by the chemical formula (1) from the polymer by hydrolyzing the polymer to obtain a gel structure having pores. And a method for producing a gel structure having pores.
前記不飽和化合物は、カルボン酸ハロゲン化物、2-クロロ-4-(ビニルフェニル)アセトアミド、イソシアナートスチレン、ジイソシアナート、2−(ビニロキシ)エチルメタクリレート、および、4−(2−ビニロキシ)エトキシスチレンからなる群より選ばれる1以上の不飽和化合物であることを特徴とする請求項16に記載のゲル構造体の製造方法。   The unsaturated compounds include carboxylic acid halides, 2-chloro-4- (vinylphenyl) acetamide, isocyanate styrene, diisocyanate, 2- (vinyloxy) ethyl methacrylate, and 4- (2-vinyloxy) ethoxystyrene. The method for producing a gel structure according to claim 16, which is one or more unsaturated compounds selected from the group consisting of: 前記架橋剤が、下記化学式(2)にて表される化合物、重量平均分子量(Mw)が1,000〜50,000の下記化学式(3)にて表される化合物、またはジビニルベンゼンであることを特徴とする、請求項16または17に記載のゲル構造体の製造方法。
Figure 0006472079
The crosslinking agent is a compound represented by the following chemical formula (2), a compound represented by the following chemical formula (3) having a weight average molecular weight (Mw) of 1,000 to 50,000, or divinylbenzene. The method for producing a gel structure according to claim 16 or 17, wherein:
Figure 0006472079
前記エステルと、前記架橋剤とのモル比が1.0:3.0〜1.0:96.0であることを特徴とする請求項16〜18のいずれか1項に記載のゲル構造体の製造方法。   The gel structure according to any one of claims 16 to 18, wherein a molar ratio of the ester to the crosslinking agent is 1.0: 3.0 to 1.0: 96.0. Manufacturing method. 前記モル比が1.0:12.0〜1.0:24.0であることを特徴とする請求項19に記載のゲル構造体の製造方法。   The said molar ratio is 1.0: 12.0-1.0: 24.0, The manufacturing method of the gel structure of Claim 19 characterized by the above-mentioned. 前記重合が、溶液重合法または固層重合法によって行われることを特徴とする請求項16〜20のいずれか1項に記載のゲル構造体の製造方法。   The method for producing a gel structure according to any one of claims 16 to 20, wherein the polymerization is performed by a solution polymerization method or a solid layer polymerization method. 前記不飽和化合物と、前記架橋剤とが、共にジイソシアナートであることを特徴とする請求項16〜請求項21のいずれか1項に記載のゲル構造体の製造方法。   The method for producing a gel structure according to any one of claims 16 to 21, wherein the unsaturated compound and the crosslinking agent are both diisocyanates.
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