JP6555861B2 - Coordinating complex containing fluorine or salt thereof, gas adsorbent and production method thereof, gas separation device and gas storage device using the same - Google Patents

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Description

本発明は配位性官能基を有する金属錯体及び本材料を原料にして調製したガス吸着材とガス吸着材しての利用ならびにこれを用いたガス分離装置およびガス貯蔵装置に関する。   The present invention relates to a metal complex having a coordinating functional group, a gas adsorbent prepared from the material as a raw material, its use as a gas adsorbent, and a gas separation apparatus and a gas storage apparatus using the same.

ガス吸着材は、加圧貯蔵や液化貯蔵に比べて、低圧で大量のガスを貯蔵しうる特性を有する。このため、近年、ガス吸着材を用いたガス貯蔵装置やガス分離装置の開発が盛んである。ガス吸着材としては、活性炭やゼオライトなどが知られている。また最近は多孔性高分子金属錯体にガスを吸蔵させる方法も提案されている。   The gas adsorbent has a characteristic of storing a large amount of gas at a low pressure as compared with pressurized storage and liquefied storage. For this reason, in recent years, development of a gas storage device and a gas separation device using a gas adsorbent has been active. As the gas adsorbent, activated carbon, zeolite and the like are known. Recently, a method of absorbing gas in a porous polymer metal complex has also been proposed.

多孔性高分子金属錯体(以下、本明細書ではPCP(Porous Coordination Polymer)ともいう。)は、金属イオンと有機配位子から得られる結晶性固体で、種々の金属イオン、有機配位子の組み合わせおよび高分子骨格構造の多様性から、様々なガス吸着特性を発現する可能性を秘めている。しかしながら、これらの従来提案されてきたガス吸着材は、ガス吸着量や作業性などの点で充分に満足できるものとはいえず、より優れた特性を有するガス吸着材の開発が所望されている。(特許文献1〜2、非特許文献1〜2)   A porous polymer metal complex (hereinafter also referred to as PCP (Porous Coordination Polymer) in the present specification) is a crystalline solid obtained from a metal ion and an organic ligand. Due to the variety of combinations and polymer skeleton structures, it has the potential to develop various gas adsorption characteristics. However, these conventionally proposed gas adsorbents are not sufficiently satisfactory in terms of the amount of gas adsorption and workability, and the development of gas adsorbents with better characteristics is desired. . (Patent Documents 1-2, Non-Patent Documents 1-2)

複数種の金属イオンを含有するPCPの例は極めて少なく、どのような原料をどのような条件で反応させれば良いかはほとんど知られていない。通常のPCP合成、すなわち、金属イオンと配位子を同時に反応させる一段反応では、二種類の金属イオンを使用してもどちらか一種類の金属イオンが取り込まれるか、あるいは金属イオンAからなるPCPと金属イオンBからなるPCPの混合物が生じるだけで、すなわち、二種類の金属イオンを含有するPCPを作ることは極めて困難である。   There are very few examples of PCP containing a plurality of types of metal ions, and it is hardly known what raw materials should be reacted under what conditions. In a normal PCP synthesis, that is, a one-step reaction in which a metal ion and a ligand are reacted at the same time, even if two types of metal ions are used, either one type of metal ions is taken in, or PCP composed of metal ions A It is very difficult to make a PCP containing only two kinds of metal ions, ie, only a mixture of PCPs consisting of and metal ions B is produced.

最初の錯体の合成に使用した金属イオンとは別種の金属イオンを後段の反応で添加するなどして、複数種の金属イオンを含有した材料を調製することも可能になる。金属イオンは、PCPの物性、特にガス吸着性に対し、ガス分子との親和性による直接効果、PCPの細孔構造を通じた間接効果の両方で大きな影響を及ぼすため、複数種の金属イオンを含有した材料には、単独の金属イオンを含有した材料とは異なる物性が期待出来る。   It is also possible to prepare a material containing a plurality of types of metal ions by adding a metal ion different from the metal ions used for the synthesis of the first complex in a subsequent reaction. Metal ions contain multiple types of metal ions because they have a major effect on the physical properties of PCP, especially gas adsorption, both by direct effects due to affinity with gas molecules and by indirect effects through the pore structure of PCP. The material thus obtained can be expected to have different physical properties from those of a material containing a single metal ion.

PCPは、合成の多くの場合、金属イオンと複数の配位点を有する配位子を反応させることで、高分子状のネットワークを有するPCPを合成する。一方で、高分子状ではない錯体を調製した後に、これに金属塩や配位子を加える手法でPCPを合成する方法が知られている。この手法によれば、従来の金属イオンと配位子を反応させる方法では調製出来なかったPCPを合成出来る可能性がある。(非特許文献3〜7)
(特許文献8〜12)
In many cases of PCP synthesis, a PCP having a polymer network is synthesized by reacting a metal ion with a ligand having a plurality of coordination points. On the other hand, a method of synthesizing PCP by a method of adding a metal salt or a ligand to a complex that is not a polymer is known. According to this method, there is a possibility that a PCP that could not be prepared by the conventional method of reacting a metal ion with a ligand can be synthesized. (Non-patent documents 3 to 7)
(Patent Documents 8 to 12)

前駆体を使用したPCP合成例は極めてすくなく、どのような原料をどのような条件で反応させれば良いかはほとんど知られていない。   There are very few examples of PCP synthesis using precursors, and little is known about what raw materials should be reacted under what conditions.

また、多孔体のガス吸着特性を制御するために、配位子にふっ素原子を導入する試みが行われているふっ素の材料への一般的な影響として、摺動性、撥水性などは知られているが、前述のふっ素を導入した多孔性高分子金属錯体の例では、ふっ素原子による水素の吸着特性の向上が述べられている。これらは、前記のふっ素原子が惹起する物性とは一致せず、またふっ素原子導入が水素の吸着特性を向上させる原理も詳しくは記載されておらず、すなわち、ふっ素原子の導入が多孔性高分子金属錯体のガス吸着特性にどのような影響を及ぼすかははっきりとはわかっていない。(非特許文献13〜16)   In addition, slidability, water repellency, etc. are known as general influences on fluorine materials in which attempts have been made to introduce fluorine atoms into the ligand to control the gas adsorption characteristics of the porous body. However, in the example of the porous polymer metal complex into which fluorine is introduced as described above, improvement of hydrogen adsorption characteristics by fluorine atoms is described. These do not coincide with the physical properties caused by the above-mentioned fluorine atoms, and the principle by which the introduction of fluorine atoms improves the hydrogen adsorption characteristics is not described in detail. That is, the introduction of fluorine atoms is a porous polymer. It is not clear how it affects the gas adsorption properties of metal complexes. (Non-patent documents 13 to 16)

含ふっ素配位子を使用したPCP及びガス吸着材の合成例は少なく、含ふっ素配位子が、前駆体を使用したPCPやガス吸着材の合成および複数種金属イオンを含有してPCPやガス吸着材の合成にどのように影響を及ぼすかは分かっていない。   There are few synthesis examples of PCP and gas adsorbents using fluorine-containing ligands, and fluorine-containing ligands contain PCP and gas adsorbents using precursors and contain multiple types of metal ions. It is not known how it will affect the synthesis of the adsorbent.

特開2000-109493号公報JP 2000-109493 A 特許第4427236号公報Japanese Patent No. 4427236

北川進、集積型金属錯体、講談社サイエンティフィク、2001年214-218頁Susumu Kitagawa, Integrated Metal Complex, Kodansha Scientific, 2001, pages 214-218 Robsonら、Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 1460 ± 1494Robson et al., Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 1460 ± 1494 Fereyら、Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6285Ferey et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6285 Eddaoudi ら、J. AM. CHEM. SOC. 2008, 130, 1560Eddaoudi et al., J. AM. CHEM. SOC. 2008, 130, 1560 Eddaoudi ら、Angew. Chem. Int. Ed.2007,46,3278Eddaoudi et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3278 Yaghiら、Angew. Chem. Int. Ed.Engl., 2006,45, 2528-2533Yaghi et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 2006,45, 2528-2533 Rosseinskyら、Science (2007) 315, 977Rosseinsky et al., Science (2007) 315, 977 Dincaら、Chem. Sci., 2012,3, 2110Dinca et al., Chem. Sci., 2012,3, 2110 北川ら、Inorg.Chem.2005,44,133Kitagawa et al., Inorg. Chem. 2005, 44, 133 北川ら、J. Am. Chem. Soc..2008,130,4475Kitagawa et al., J. Am. Chem. Soc .. 2008, 130, 4475 Loyeら、Inorg.Chem.(00)1943Loye et al., Inorg. Chem. (00) 1943 Fereyら、Angew. Chem. Int. Ed.Engl., 2007,46, 5877Ferey et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 2007, 46, 5877 Omaryら、J. Am. Chem. Soc., 2007,129, 15454Omary et al., J. Am. Chem. Soc., 2007,129, 15454 Omaryら、Angew. Chem. Int. Ed.2009,48,2500Omary et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 2500 Liら、J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 1308Li et al., J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 1308 Fereyら、J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 1127-1136Ferey et al., J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 1127-1136

本発明は、多孔性高分子金属錯体(PCP)に限らないガス吸着材を合成するために用いることができる、配位性官能基(配位点)を有する含ふっ素金属錯体、及びこれを用いた優れた特性を有するガス吸着材を提供することである。また本発明は、前記特性を有するガス吸着材を内部に収容してなるガス貯蔵装置およびガス分離装置を併せて提供することを目的とする。
本発明の金属錯体は、後述するように(例えば、段落[0031]参照)、配位に関与していない配位性官能基(カルボキシル基)を有している。本明細書では配位に関与していない配位性官能基(カルボキシル基)を有している状態を「配位点を有する」と呼ぶ。従って、本発明の金属錯体を「配位点を有する含ふっ素金属錯体」又は「配位点を有する金属錯体」と呼ぶこともある。
The present invention relates to a fluorine-containing metal complex having a coordinating functional group (coordination point) that can be used to synthesize a gas adsorbent that is not limited to a porous polymer metal complex (PCP), and uses the same. It is to provide a gas adsorbent having excellent characteristics. Another object of the present invention is to provide a gas storage device and a gas separation device that contain a gas adsorbent having the above-mentioned characteristics.
As will be described later (for example, see paragraph [0031]), the metal complex of the present invention has a coordinating functional group (carboxyl group) not involved in coordination. In this specification, a state having a coordinating functional group (carboxyl group) not involved in coordination is referred to as “having a coordination point”. Therefore, the metal complex of the present invention may be referred to as “a fluorine-containing metal complex having a coordination point” or “a metal complex having a coordination point”.

本発明者らは、前述のような問題点を解決すべく、鋭意研究を積み重ねた結果、パーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個含有する芳香族配位子と、2価の遷移金属イオンを反応させる際に、溶媒に水を含有させることで、遷移金属イオンへの配位には関与しない配位性のカルボキシル基を有する含ふっ素錯体(すなわち、配位点を有する含ふっ素錯体)が合成でき、さらに本錯体に金属イオンを添加して反応させることでガス吸着特性を有する材料が調製できる事を見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-described problems, the present inventors have found that an aromatic ligand containing at least one perfluoroalkyl group and two carboxyl groups, When the transition metal ion is reacted, a fluorine-containing complex having a coordinating carboxyl group that does not participate in the coordination to the transition metal ion (i.e. It has been found that a material having gas adsorption characteristics can be prepared by synthesizing a fluorine complex) and further reacting by adding a metal ion to the complex, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、2価の遷移金属イオンとパーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個含有する芳香族配位子を水共存下で反応させて得られる、配位点を有する含ふっ素金属錯体であり、本材料を使用して調製したガス吸着材料およびガス吸着材料としての利用及び本ガス吸着材を内部に収容してなるガス貯蔵装置およびガス分離装置に関する発明である。   That is, the present invention provides a coordination point obtained by reacting a divalent transition metal ion, an aromatic ligand containing at least one perfluoroalkyl group and two carboxyl groups in the presence of water. The present invention relates to a gas adsorbing material prepared using the present material, its use as a gas adsorbing material, and a gas storage device and a gas separating device containing the gas adsorbing material therein.

すなわち本発明は下記にある。
(1)下記式(I)
[M] (I)
(式中、Mは2価の遷移金属イオンから選ばれる1種の金属イオンであり、Xは炭素数1から10であるパーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個含有するイソフタル酸またはテレフタル酸から選ばれる芳香族配位子である。)
で表される含ふっ素金属錯体であって、前記2価の遷移金属イオンに4個の前記芳香族配位子が配位してパドルホイール構造を形成しており、かつ、4個の前記芳香族配位子は、それぞれ、その2個のカルボキシル基のうち1個は前記2価の遷移金属イオンに配位し、他の1個のカルボキシル基は前記2価の遷移金属イオンに配位していない、含ふっ素金属錯体又はその塩。
That is, the present invention is as follows.
(1) The following formula (I)
[M 2 X 4 ] (I)
(In the formula, M is one kind of metal ion selected from divalent transition metal ions , and X is an isophthalate containing at least one perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms and two carboxyl groups. An aromatic ligand selected from acid or terephthalic acid.)
Wherein the four aromatic ligands coordinate to the divalent transition metal ion to form a paddle wheel structure, and the four aromatics In each group ligand, one of the two carboxyl groups is coordinated to the divalent transition metal ion, and the other carboxyl group is coordinated to the divalent transition metal ion. A fluorine-containing metal complex or a salt thereof.

(2)Mが、亜鉛イオン、コバルトイオン、銅イオン、ニッケルイオンから選ばれる、上記(1)に記載の含ふっ素金属錯体又はその塩。   (2) The fluorine-containing metal complex or a salt thereof according to (1), wherein M is selected from zinc ion, cobalt ion, copper ion, and nickel ion.

)炭素数1から10であるパーフルオロアルキル基が、CF,C,n−C,n−C,n−C11,n−C17,n−C1021から選ばれる、上記(1)又は(2)に記載の含ふっ素金属錯体又はその塩。 ( 3 ) A perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms is CF 3 , C 2 F 5 , n-C 3 F 7 , n-C 4 F 9 , n-C 5 F 11 , n-C 8 F. The fluorine-containing metal complex or the salt thereof according to (1 ) or (2), which is selected from 17 , n-C 10 F 21 .

(4)有機溶媒分子や水分子が配位し、式(II)
[MLz] (II)
(式中、Mは2価の遷移金属イオンから選ばれる1種の金属イオンであり、Xは炭素数1から10であるパーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個含有するイソフタル酸またはテレフタル酸から選ばれる芳香族配位子である。Lは有機溶媒分子又は水分子である。zは0〜4であるが、0ではない。)
で表される含ふっ素金属錯体であって、前記2価の遷移金属イオンに4個の前記芳香族配位子が配位してパドルホイール構造を形成しており、かつ、4個の前記芳香族配位子は、それぞれ、その2個のカルボキシル基のうち1個は前記2価の遷移金属イオンに配位し、他の1個のカルボキシル基は前記2価の遷移金属イオンに配位していない、含ふっ素金属錯体又はその塩。
(4) Organic solvent molecules and water molecules are coordinated, and the formula (II)
[M 2 X 4 Lz] (II)
(In the formula, M is one kind of metal ion selected from divalent transition metal ions , and X is an isophthalate containing at least one perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms and two carboxyl groups. An aromatic ligand selected from acid or terephthalic acid, L is an organic solvent molecule or water molecule, and z is 0 to 4 but not 0.)
Wherein the four aromatic ligands coordinate to the divalent transition metal ion to form a paddle wheel structure, and the four aromatics In each group ligand, one of the two carboxyl groups is coordinated to the divalent transition metal ion, and the other carboxyl group is coordinated to the divalent transition metal ion. A fluorine-containing metal complex or a salt thereof.

)Lが水分子である、上記()に記載の含ふっ素金属錯体又はその塩。 ( 5 ) The fluorine-containing metal complex or a salt thereof according to ( 4 ) above, wherein L is a water molecule.

(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載の含ふっ素金属錯体又はその塩と、2価の遷移金属塩とを反応させてなるガス吸着材。
(6) A gas adsorbent obtained by reacting the fluorine-containing metal complex or the salt thereof according to any one of (1) to (5) above with a divalent transition metal salt .

)上記(1)〜()のいずれかに記載の含ふっ素金属錯体又はその塩と、2価の遷移金属塩を反応させて、ガス吸着材を調製する方法。 ( 7 ) A method for preparing a gas adsorbent by reacting the fluorine-containing metal complex or the salt thereof according to any one of (1) to ( 5 ) above with a divalent transition metal salt.

)含ふっ素金属錯体又はその塩と、当該含ふっ素金属錯体又はその塩を構成する2価の遷移金属とは異なる金属の塩とを反応させる、上記()に記載のガス吸着材を調製する方法。 ( 8 ) The gas adsorbent according to ( 7 ) above, wherein a fluorine-containing metal complex or a salt thereof is reacted with a metal salt different from the divalent transition metal constituting the fluorine-containing metal complex or the salt thereof. How to prepare.

)上記()に記載のガス吸着材を用いるガス分離装置。 ( 9 ) A gas separator using the gas adsorbent described in ( 6 ) above.

10)上記()に記載のガス吸着材を用いるガス貯蔵装置。 ( 10 ) A gas storage device using the gas adsorbent described in ( 6 ) above.

本発明の含ふっ素金属錯体を用いてガス吸着材を調製することができる。本発明の含ふっ素金属錯体から調製される吸着材は、多量のガスを吸着、放出し、かつ、ガスの選択的吸着を行う材料を調製することが可能である。また本発明の含ふっ素金属錯体から調製されるガス吸着材料を内部に収容してなるガス貯蔵装置およびガス分離装置を製造することが可能になる。   A gas adsorbent can be prepared using the fluorine-containing metal complex of the present invention. The adsorbent prepared from the fluorine-containing metal complex of the present invention can prepare a material that adsorbs and releases a large amount of gas and performs selective gas adsorption. In addition, it is possible to manufacture a gas storage device and a gas separation device in which a gas adsorbing material prepared from the fluorine-containing metal complex of the present invention is housed.

本発明の含ふっ素金属錯体から調製される吸着材は、また例えば、圧力スイング吸着方式(以下「PSA方式」と略記)のガス分離装置として使用すれば、非常に効率良いガス分離が可能である。また、圧力変化に要する時間を短縮でき、省エネルギーにも寄与する。さらに、ガス分離装置の小型化にも寄与しうるため、高純度ガスを製品として販売する際のコスト競争力を高めることができることは勿論、自社工場内部で高純度ガスを用いる場合であっても、高純度ガスを必要とする設備に要するコストを削減できるため、結局最終製品の製造コストを削減する効果を有する。   If the adsorbent prepared from the fluorine-containing metal complex of the present invention is used, for example, as a gas separation apparatus of a pressure swing adsorption method (hereinafter abbreviated as “PSA method”), very efficient gas separation is possible. . In addition, the time required for pressure change can be shortened, contributing to energy saving. Furthermore, since it can contribute to the miniaturization of the gas separation device, it is possible to increase the cost competitiveness when selling high-purity gas as a product. Since the cost required for the equipment that requires high purity gas can be reduced, the manufacturing cost of the final product can be reduced.

本発明の含ふっ素金属錯体から調製される吸着材の他の用途としては、ガス貯蔵装置が挙げられる。本発明のガス吸着材をガス貯蔵装置(業務用ガスタンク、民生用ガスタンク、車両用燃料タンクなど)に適用した場合には、搬送中や保存中の圧力を劇的に低減させることが可能である。搬送時や保存中のガス圧力を減少させ得ることに起因する効果としては、形状自由度の向上がまず挙げられる。従来のガス貯蔵装置においては、保存中の圧力を維持しなくてはガス吸着量を高く維持できない。しかしながら、本発明のガス貯蔵装置においては、圧力を低下させても充分なガス吸着量を維持できる。   Another use of the adsorbent prepared from the fluorine-containing metal complex of the present invention is a gas storage device. When the gas adsorbent of the present invention is applied to a gas storage device (business gas tank, consumer gas tank, vehicle fuel tank, etc.), it is possible to dramatically reduce the pressure during transportation and storage. . As an effect resulting from the ability to reduce the gas pressure during transportation or storage, firstly, improvement in the degree of freedom of shape can be mentioned. In the conventional gas storage device, the gas adsorption amount cannot be maintained high unless the pressure during storage is maintained. However, in the gas storage device of the present invention, a sufficient gas adsorption amount can be maintained even if the pressure is lowered.

ガス分離装置やガス貯蔵装置に適用する場合における、容器形状や容器材質、ガスバルブの種類などに関しては、特に特別の装置を用いなくてもよく、ガス分離装置やガス貯蔵装置に用いられているものを用いることが可能である。ただし、各種装置の改良を排除するものではなく、いかなる装置を用いたとしても、本発明の含ふっ素金属錯体から調製される吸着材を用いている限りにおいて、本発明の技術的範囲に包含されるものである。   When applied to a gas separation device or gas storage device, there is no need to use a special device for the shape of the container, the material of the container, the type of gas valve, etc., and those used in the gas separation device and gas storage device Can be used. However, improvement of various devices is not excluded, and any device is included in the technical scope of the present invention as long as the adsorbent prepared from the fluorine-containing metal complex of the present invention is used. Is.

本発明の含ふっ素金属錯体の構造を示す。The structure of the fluorine-containing metal complex of the present invention is shown. 本発明の含ふっ素金属錯体に水分子が配位した構造を示す。A structure in which water molecules are coordinated to the fluorine-containing metal complex of the present invention is shown.

本発明は、下記式(I)
[M] (I)
(式中、Mは2価の遷移金属イオンから選ばれる1種の金属イオンであり、Xは炭素数1から10であるパーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個含有する芳香族配位子である。)
で表される含ふっ素金属錯体であって、2価の遷移金属イオンに4個の芳香族配位子が配位してパドルホイール構造を形成しており、かつ、4個の芳香族配位子は、ぞれぞれ、その2個のカルボキシル基のうち1個は2価の遷移金属イオンに配位し、他の1個のカルボキシル基は2価の遷移金属イオンに配位していない、含ふっ素金属錯体又はその塩を提供する。
The present invention relates to the following formula (I)
[M 2 X 4 ] (I)
(In the formula, M is one metal ion selected from divalent transition metal ions , and X is an aromatic containing at least one perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms and two carboxyl groups. Group ligand.)
Wherein four aromatic ligands coordinate to a divalent transition metal ion to form a paddle wheel structure, and four aromatic coordinations. In each of the children, one of the two carboxyl groups is coordinated to a divalent transition metal ion, and the other carboxyl group is not coordinated to a divalent transition metal ion. Provided is a fluorine-containing metal complex or a salt thereof.

本発明の含ふっ素金属錯体を、図1を参照し、銅イオンと5位にC基を有するイソフタル酸誘導体から得られた含ふっ素錯体を用いて説明する。なお、図1,2において、炭素原子は白色、2価の遷移金属イオンの代表例としての銅イオンは黒色、酸素原子は濃い灰色、ふっ素原子は薄い灰色で示すが、水素原子は簡単のために省略されている。2個の銅イオンが4個の配位子の4個のカルボキシル基に配位され、いわゆるパドルホイール型の錯体を形成している。各イソフタル酸型配位子の2個のカルボキシル基の内1個は、銅イオンに配位しているが、もう一個のカルボキシル基は配位に関与しておらず、新たに金属イオンを添加した場合にはさらなる錯形成反応に関与する事が出来る。通常であれば、この空いたカルボキシル基と銅イオンが反応して高分子化したPCPが得られるが、本発明で合成に用いる配位子はパーフルオロアルキル基を有しており、また反応溶媒には水が含まれているため、疎水性、親水性のバランスからPCPではなく、配位点を有する含ふっ素錯体が得られると推定される。また、本発明の含ふっ素金属錯体の配位点を成すカルボキシル基は塩を成していることができる。 The fluorine-containing metal complex of the present invention will be described with reference to FIG. 1 using a fluorine-containing complex obtained from a copper ion and an isophthalic acid derivative having a C 2 F 5 group at the 5-position. In FIGS. 1 and 2, carbon atoms are white, copper ions as representative examples of divalent transition metal ions are black, oxygen atoms are dark gray, fluorine atoms are light gray, but hydrogen atoms are simple. Is omitted. Two copper ions are coordinated to four carboxyl groups of four ligands to form a so-called paddle wheel type complex. One of the two carboxyl groups of each isophthalic acid type ligand is coordinated to the copper ion, but the other carboxyl group is not involved in the coordination and a new metal ion is added. If so, it can participate in further complexation reactions. Usually, this vacant carboxyl group and copper ions react to obtain a polymerized PCP, but the ligand used in the synthesis in the present invention has a perfluoroalkyl group, and the reaction solvent Since water contains water, it is presumed that a fluorine-containing complex having a coordination point is obtained instead of PCP from the balance of hydrophobicity and hydrophilicity. Further, the carboxyl group constituting the coordination point of the fluorine-containing metal complex of the present invention can form a salt.

図2に、図1に示した含ふっ素金属錯体のパドルホイール構造の銅イオンの上下にそれぞれ水分子(図2でも水素原子は省略されているので、酸素原子だけが示されている)が配位している構造を示す。本発明の含ふっ素金属錯体は、反応溶媒に水を含有させて反応させることで得られるので、合成時に得られる含ふっ素金属錯体には銅イオンに水分子が配位して得られることが多い。この銅イオンに配位している水分子は、容易に脱離する。   In FIG. 2, water molecules (only oxygen atoms are shown because hydrogen atoms are omitted in FIG. 2) are arranged above and below the copper ions of the paddle wheel structure of the fluorine-containing metal complex shown in FIG. The structure that is positioned is shown. Since the fluorine-containing metal complex of the present invention is obtained by reacting water in a reaction solvent, the fluorine-containing metal complex obtained at the time of synthesis is often obtained by coordination of water molecules with copper ions. . The water molecules coordinated to the copper ions are easily desorbed.

また、本発明の含ふっ素金属錯体は、金属イオンに合成に使用した溶媒中の水分子のほか、有機溶媒分子、あるいは空気中の水分子が配位し、たとえば式(II)
[MLz] (II)
(式中、Mは2価の遷移金属イオンから選ばれる1種の金属イオンであり、Xは炭素数1から10であるパーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個含有する芳香族配位子である。Lは、後述のような合成に使用した有機溶媒分子や空気中の水分子である。zは0〜4の範囲内であるが0ではない。)であるような複合錯体に変化する場合がある。なお、式(II)において、上記の如く、Lは合成時に溶媒中に含有される水分子であることも可能である。zは固体又は溶液状態で存在する本発明の含ふっ素金属錯体における配位子Lの平均の含有量を表す数値である。式(II)で表される含ふっ素金属錯体の構造も、図2に示す構造と同様である。
In addition, the fluorine-containing metal complex of the present invention is coordinated with a water molecule in a solvent used for synthesis, an organic solvent molecule, or a water molecule in the air.
[M 2 X 4 Lz] (II)
(In the formula, M is one metal ion selected from divalent transition metal ions , and X is an aromatic containing at least one perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms and two carboxyl groups. L is an organic solvent molecule used in the synthesis as described later and water molecules in the air. Z is in the range of 0 to 4 but not 0.) It may change to a complex complex. In the formula (II), as described above, L may be a water molecule contained in the solvent at the time of synthesis. z is a numerical value representing the average content of the ligand L in the fluorine-containing metal complex of the present invention present in a solid or solution state. The structure of the fluorine-containing metal complex represented by the formula (II) is the same as that shown in FIG.

しかし、これらの複合錯体中の上記Lで表される配位性の分子は、金属イオンに弱く結合しているだけであり、ガス吸着材として利用する際の減圧乾燥などの前処理によって除かれ、元の式(I)で表される錯体に戻ることができる。そのため、式(II)で表されるような錯体であっても、本質的には本発明の含ふっ素金属錯体と同一物と見なすことができる。   However, the coordinating molecules represented by L in these complex complexes are only weakly bonded to metal ions, and are removed by pretreatment such as vacuum drying when used as a gas adsorbent. To the original complex of formula (I). Therefore, even a complex represented by the formula (II) can be regarded as essentially the same as the fluorine-containing metal complex of the present invention.

本発明の含ふっ素金属錯体を形成するのに用いる金属イオンは2価の遷移金属イオンである。2価の遷移金属イオンは、上記の配位構造を安定的に形成する。2価の遷移金属イオンの具体例としては、コバルトイオン、ニッケルイオン、亜鉛イオン、銅イオンが挙げられる。得られた含ふっ素金属錯体の化学的安定性の観点から、銅イオン、亜鉛イオンが好ましい。収率の点から銅イオンが特に好ましい。   The metal ion used to form the fluorine-containing metal complex of the present invention is a divalent transition metal ion. The divalent transition metal ion stably forms the above coordination structure. Specific examples of divalent transition metal ions include cobalt ions, nickel ions, zinc ions, and copper ions. From the viewpoint of chemical stability of the obtained fluorine-containing metal complex, copper ions and zinc ions are preferable. Copper ions are particularly preferred from the viewpoint of yield.

本発明の含ふっ素金属錯体を形成するパーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個を有する二座の芳香族配位子に関して説明する。本2座配位子は、テレフタル酸の様な直線状でも、イソフタル酸の様な屈曲型の配位子でもよい。テレフタル酸の様な直線状配位子としては、2位にふっ素原子を含有する側鎖を有する物でも、2位及び5位にふっ素原子を含有する側鎖を有する物でもよい。イソフタル酸の様な屈曲型の配位子としては、5位にふっ素原子を含有する側鎖を有するイソフタル酸型配位子を挙げられる。   The bidentate aromatic ligand having at least one perfluoroalkyl group and two carboxyl groups forming the fluorine-containing metal complex of the present invention will be described. The bidentate ligand may be a linear ligand such as terephthalic acid or a bent ligand such as isophthalic acid. The linear ligand such as terephthalic acid may be one having a side chain containing a fluorine atom at the 2-position or one having side chains containing a fluorine atom at the 2-position and the 5-position. Examples of the bent type ligand such as isophthalic acid include an isophthalic acid type ligand having a side chain containing a fluorine atom at the 5-position.

これらの配位子のパーフルオロアルキル基としては、直鎖状または枝分かれのある炭素数1から10であるパーフルオロアルキル基であればよいが、特にガス分離特性が優れる点で、CF,C,n−C,n−C,n−C11,n−C17,n−C1021基が好ましい。ベンゼン環へのパーフルオロアルキル基の導入方法としては、たとえば、柴崎ら、Chem. Asian J. 2006, 1, 314 - 321を参照することができる。 The perfluoroalkyl group of these ligands may be a linear or branched perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, but CF 3 , C is particularly preferable in terms of excellent gas separation characteristics. 2 F 5, n-C 3 F 7, n-C 4 F 9, n-C 5 F 11, n-C 8 F 17, n-C 10 F 21 group is preferred. As a method for introducing a perfluoroalkyl group into the benzene ring, for example, Shibasaki et al., Chem. Asian J. 2006, 1, 314-321 can be referred to.

式(I)又は(II)で表される本発明の含ふっ素金属錯体は、2価の遷移金属イオンとパーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個含有する芳香族配位子とを、水を含有する溶媒中で混合することで製造できる。   The fluorine-containing metal complex of the present invention represented by the formula (I) or (II) is an aromatic ligand containing at least one divalent transition metal ion, at least one perfluoroalkyl group and two carboxyl groups. Can be produced by mixing in a solvent containing water.

含ふっ素化合物は、疎水性が高く、水溶媒とは親和性が低いため、パーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個含有する芳香族配位子を水共存下で2価の遷移金属イオンと反応させると、芳香族配位子の一方のカルボキシル基のみが2価の遷移金属イオンと反応し(疎水部)、これの周囲にもう一方のカルボキシル基が突き出た(親水部)錯体が形成されると考えられる。このようなカルボキシル基を2個含有する芳香族配位子を2価の遷移金属イオンと反応させる条件は、典型的なPCPの合成条件であり、通常は、カルボキシル基は2個ともが反応してしまうが、本発明の反応では、前述のように、カルボキシル基1個は反応せずに存在し、これが吸着能を有する材料の調製に重要な働き有する。このような現象が生じるのは、疎水性のふっ素含有基、親水性のカルボキシル基、水を含んだ溶媒などの特殊な条件で反応を行うためと考えられる。   Since the fluorine-containing compound has high hydrophobicity and low affinity with an aqueous solvent, an aromatic ligand containing at least one perfluoroalkyl group and two carboxyl groups is divalent in the presence of water. When reacted with a transition metal ion, only one carboxyl group of the aromatic ligand reacted with the divalent transition metal ion (hydrophobic part), and the other carboxyl group protruded around this (hydrophilic part) It is thought that a complex is formed. The conditions for reacting such an aromatic ligand containing two carboxyl groups with a divalent transition metal ion are typical conditions for the synthesis of PCP. Usually, both carboxyl groups react. However, in the reaction of the present invention, as described above, one carboxyl group exists without reacting, and this plays an important role in the preparation of a material having adsorption ability. Such a phenomenon occurs because the reaction is performed under special conditions such as a hydrophobic fluorine-containing group, a hydrophilic carboxyl group, and a solvent containing water.

水とともに用いることができる溶媒として、アルコール類などのプロトン系溶媒とジメチルホルムアミドなどのアミド系溶媒の混合溶媒を利用すると、良好な結果が得られる。アルコール類などのプロトン系溶媒及びジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒は2価の遷移金属塩をよく溶解し、さらに2価の遷移金属イオンや対イオンに配位結合や水素結合することで2価の遷移金属塩を安定化し、配位子との急速な反応を抑制することで、副反応を抑制する。アルコール類の例としてはメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノールなどの脂肪族系1価アルコール及びエチレングリコールなどの脂肪族系2価アルコールを例示できる。安価でかつ2価の遷移金属塩の溶解性が高いという点でメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコールが好ましい。またこれらのアルコール類は単独で用いてもよいし、複数を混合使用してもよい。アミド系溶媒の例としては、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジブチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどが例示出来る。2価の遷移金属塩の溶解性が高いという点で、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミドが好ましい。   Good results can be obtained by using a mixed solvent of a proton solvent such as alcohols and an amide solvent such as dimethylformamide as a solvent that can be used together with water. Protonic solvents such as alcohols and amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide dissolve divalent transition metal salts well, and further, by coordinating or hydrogen bonding to divalent transition metal ions and counter ions. Side reactions are suppressed by stabilizing divalent transition metal salts and suppressing rapid reaction with ligands. Examples of alcohols include aliphatic monohydric alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol and 2-butanol, and aliphatic dihydric alcohols such as ethylene glycol. Methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and ethylene glycol are preferable because they are inexpensive and have high solubility of the divalent transition metal salt. Moreover, these alcohols may be used alone or in combination. Examples of amide solvents include dimethylformamide, diethylformamide, dibutylformamide, dimethylacetamide and the like. Dimethylformamide and diethylformamide are preferred in that the solubility of the divalent transition metal salt is high.

アルコール類とアミド系溶媒の混合比率は99:1〜1:99(体積比)で任意である。配位子、金属塩の両方の溶解性が高まり、副生成物の発生を抑制出来るという点で、混合比率は90:10〜10:90(体積比)、反応を加速できるという観点から80:20〜20:80(体積比)が好ましい。   The mixing ratio of the alcohols and the amide solvent is arbitrary from 99: 1 to 1:99 (volume ratio). From the viewpoint that the solubility of both the ligand and the metal salt is increased and the generation of by-products can be suppressed, the mixing ratio is 90:10 to 10:90 (volume ratio), and the reaction can be accelerated. 20-20: 80 (volume ratio) is preferable.

有機溶媒として前記のアルコール類とアミド系溶媒の混合溶媒に別種の有機溶媒を混合して使用することもできる。アルコール類とアミド系溶媒からなる混合溶媒の別種の有機溶媒に対する混合比率は、30%以上にすることが、金属塩および配位子の溶解性を向上させる観点から好ましい。   As the organic solvent, another kind of organic solvent can be mixed and used in the mixed solvent of the alcohol and the amide solvent. The mixing ratio of the mixed solvent composed of the alcohol and the amide solvent to another organic solvent is preferably 30% or more from the viewpoint of improving the solubility of the metal salt and the ligand.

本発明の含ふっ素金属錯体を製造するためには、いずれの溶媒を用いる場合にも、反応の際に水を含有している事が重要である。水の含有量は、1Vol%〜100Vol%であるが、含ふっ素金属錯体を収率よく合成するためには20〜100Vol%、さらには40〜100Vol%が好ましい。この水の添加により、PCPが形成されるのが阻害され、空いたカルボキシル基を有する含ふっ素金属錯体が形成される。   In order to produce the fluorine-containing metal complex of the present invention, it is important that water is contained during the reaction, regardless of which solvent is used. The water content is 1 to 100% by volume, but 20 to 100% by volume, and more preferably 40 to 100% by volume is preferable in order to synthesize the fluorine-containing metal complex with high yield. The addition of water inhibits the formation of PCP and forms a fluorine-containing metal complex having a vacant carboxyl group.

2価の遷移金属イオンを供給する原料としては、2価の遷移金属塩を用いることができる。本発明の方法で使用する2価の遷移金属塩の代表例である銅鉛塩としては、2価の銅イオンを含有している塩類であればよいが、溶媒への溶解性が高いという点で、硝酸銅、酢酸銅、硫酸銅、ぎ酸銅、塩化銅、臭化銅、ほうふっ化銅が好ましく、反応性が高いという点で、硝酸銅、硫酸銅、ほうふっ化銅が特に好ましい。   As a raw material for supplying a divalent transition metal ion, a divalent transition metal salt can be used. The copper lead salt which is a representative example of the divalent transition metal salt used in the method of the present invention may be any salt containing divalent copper ions, but has high solubility in a solvent. Copper nitrate, copper acetate, copper sulfate, copper formate, copper chloride, copper bromide, copper borofluoride are preferred, and copper nitrate, copper sulfate, copper borofluoride are particularly preferred in terms of high reactivity. .

本発明の方法で使用する亜鉛塩としては、2価の亜鉛イオンを含有している塩類であればよいが、溶媒への溶解性が高いという点で、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛、ぎ酸亜鉛、塩化亜鉛、臭化亜鉛が好ましく、反応性が高いという点で、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛が特に好ましい。   The zinc salt used in the method of the present invention may be a salt containing a divalent zinc ion. However, zinc nitrate, zinc acetate, zinc sulfate, silver salt are highly soluble in a solvent. Zinc acid, zinc chloride, and zinc bromide are preferable, and zinc nitrate and zinc sulfate are particularly preferable because of high reactivity.

本発明の方法で使用するコバルト塩としては、2価のコバルトイオンを含有している塩類であればよいが、溶媒への溶解性が高いという点で、硝酸コバルト、酢酸コバルト、硫酸コバルト、ぎ酸コバルト、塩化コバルト、臭化コバルトが好ましく、反応性が高いという点で、硝酸コバルト、硫酸コバルトが特に好ましい。   The cobalt salt used in the method of the present invention may be a salt containing a divalent cobalt ion, but in terms of high solubility in a solvent, cobalt nitrate, cobalt acetate, cobalt sulfate, silver Cobalt acid, cobalt chloride, and cobalt bromide are preferable, and cobalt nitrate and cobalt sulfate are particularly preferable in terms of high reactivity.

本発明の方法で使用するニッケル塩としては、2価のニッケルイオンを含有している塩類であればよいが、溶媒への溶解性が高いという点で、硝酸ニッケル、酢酸ニッケル、硫酸ニッケル、ぎ酸ニッケル、塩化ニッケル、臭化ニッケルが好ましく、反応性が高いという点で、硝酸ニッケル、硫酸ニッケルが特に好ましい。   The nickel salt used in the method of the present invention may be a salt containing a divalent nickel ion, but in terms of high solubility in a solvent, nickel nitrate, nickel acetate, nickel sulfate, silver Nickel acid nickel, nickel chloride, and nickel bromide are preferable, and nickel nitrate and nickel sulfate are particularly preferable in terms of high reactivity.

本発明の含ふっ素金属錯体を製造するために用いるパーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個を有する二座の芳香族配位子としては、上記の二座の芳香族配位子を用いることができる。   The bidentate aromatic ligand having at least one perfluoroalkyl group and two carboxyl groups used for producing the fluorine-containing metal complex of the present invention is the bidentate aromatic coordination described above. A child can be used.

本発明の含ふっ素金属錯体を製造する方法では、反応促進剤として塩基を添加することも可能である。塩基は、配位子のカルボキシル基を陰イオンに変換する事で、反応を加速すると推定される。塩基としてはたとえば無機塩基として水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが例示できる。有機塩基としては、トリエチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、ピリジン、2,6−ルチジンなどが例示出来る。反応加速性が高いという点で、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、およびピリジンが好ましい。添加量としては、使用するイソフタル酸の総モルに対し、反応の加速効果が顕著であるという点で好ましくは0.1〜6.0モル、副反応少ないという点でさらに好ましくは0.5から4.0モルである。   In the method for producing a fluorine-containing metal complex of the present invention, a base can be added as a reaction accelerator. The base is presumed to accelerate the reaction by converting the carboxyl group of the ligand into an anion. Examples of the base include lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like as inorganic bases. Examples of the organic base include triethylamine, diethylisopropylamine, pyridine, 2,6-lutidine and the like. Lithium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydroxide, and pyridine are preferred because of their high reaction acceleration. The addition amount is preferably 0.1 to 6.0 mol in terms of the effect of accelerating the reaction with respect to the total moles of isophthalic acid used, and more preferably 0.5 to less in terms of side reactions. 4.0 moles.

本発明の含ふっ素金属錯体を製造する方法では、反応制御剤として有機酸を添加することも可能である。有機酸は、配位子のカルボキシル基の酸としての解離を制御することで、反応が適切に進む事を制御していると考えられる。脂肪族の有機酸としては、酢酸、プロピオン酸などの1価の酸、シュウ酸、マロン酸などの2価の酸、ビシクロ[2,2,2」-オクタン-1,4-ジカルボン酸などの環状カルボン酸が挙げられる。芳香族の有機酸としては、安息香酸、4−メチル安息香酸などの1価の酸が挙げられる。これらの内、溶解性が高く、2価の遷移金属イオンに配位が強すぎない酢酸、安息香酸、ビシクロ[2,2,2」-オクタン-1,4-ジカルボン酸が好ましい。添加量としては、使用する配位子の総モルに対し、反応の効果が顕著であるという点で好ましくは0.1〜12.0モル、副反応が少ないという点でさらに好ましくは0.5から8.0モルである。   In the method for producing a fluorine-containing metal complex of the present invention, an organic acid can be added as a reaction control agent. It is considered that the organic acid controls the proper progress of the reaction by controlling the dissociation of the carboxyl group of the ligand as an acid. Aliphatic organic acids include monovalent acids such as acetic acid and propionic acid, divalent acids such as oxalic acid and malonic acid, and bicyclo [2,2,2] -octane-1,4-dicarboxylic acid. A cyclic carboxylic acid is mentioned. Examples of the aromatic organic acid include monovalent acids such as benzoic acid and 4-methylbenzoic acid. Of these, acetic acid, benzoic acid, and bicyclo [2,2,2] -octane-1,4-dicarboxylic acid, which have high solubility and are not highly coordinated to the divalent transition metal ion, are preferable. The amount added is preferably 0.1 to 12.0 mol in terms of the effect of the reaction with respect to the total mol of the ligand used, and more preferably 0.5 in terms of few side reactions. To 8.0 moles.

2価の遷移金属塩の溶液と配位子を反応させるに当たり、2価の遷移金属塩と配位子を容器に装填した後、溶媒を添加する方法以外に、2価の遷移金属塩、配位子をそれぞれ別個に溶液として調製した後、これらの溶液を混合してもよい。溶液の混合方法は、2価の遷移金属塩溶液に配位子溶液を添加しても、その逆でもよい。また、2価の遷移金属塩溶液と配位子溶液を、積層した後に自然拡散による方法で混合してもよい。混合法としては、必ずしも溶液で行う必要はなく、例えば、2価の遷移金属塩溶液に固体の配位子を投入し、同時に溶媒を入れる方法や、反応容器に2価の遷移金属塩を装填した後に、配位子の固体または溶液を注入し、さらに2価の遷移金属塩を溶かすための溶液を注入するなど、最終的に反応が実質的に溶媒中で起こる方法であれば、種々の方法が可能である。ただし、2価の遷移金属塩の溶液と配位子の溶液を滴下混合する方法が、工業的には最も操作が簡便であり、好ましい。いずれの方法に於いても、反応溶液を調製した後に静置することで、配位子と2価の遷移金属イオンの反応を適切な速度に保つことが好ましい。   In the reaction of the ligand with the divalent transition metal salt solution and the ligand, the divalent transition metal salt, ligand, These solutions may be mixed after preparing the ligands separately as solutions. The solution may be mixed by adding the ligand solution to the divalent transition metal salt solution or vice versa. Moreover, after laminating | stacking a bivalent transition metal salt solution and a ligand solution, you may mix by the method by natural diffusion. As a mixing method, it is not always necessary to use a solution, for example, a method in which a solid ligand is added to a divalent transition metal salt solution and a solvent is simultaneously added, or a divalent transition metal salt is charged into a reaction vessel. After that, various methods can be used so long as the reaction finally takes place in a solvent, such as injecting a solid or solution of the ligand and further injecting a solution for dissolving the divalent transition metal salt. A method is possible. However, the method of dropping and mixing the divalent transition metal salt solution and the ligand solution is industrially the most convenient and preferable. In any method, it is preferable to keep the reaction of the ligand and the divalent transition metal ion at an appropriate rate by allowing the reaction solution to stand after preparation.

用いる溶液の濃度は、2価の遷移金属塩溶液では10μmol/L〜4mol/Lが好ましく、100μmol/L〜2mol/Lであることがより好ましい。配位子の有機溶液は10μmol/L〜3mol/Lが好ましく、100μmol/L〜2mol/Lであることがより好ましい。これより低い濃度で反応を行っても目的物は得られるが、製造効率が低下するため好ましくない。また、これより高い濃度では、吸着能が低下するおそれがある。   The concentration of the solution to be used is preferably 10 μmol / L to 4 mol / L, more preferably 100 μmol / L to 2 mol / L in the case of a divalent transition metal salt solution. The organic solution of the ligand is preferably 10 μmol / L to 3 mol / L, and more preferably 100 μmol / L to 2 mol / L. Even if the reaction is carried out at a concentration lower than this, the desired product can be obtained, but this is not preferable because the production efficiency is lowered. Further, at a concentration higher than this, the adsorption ability may be lowered.

本発明の反応で用いられる2価の遷移金属塩と配位子の混合比率は、2価の遷移金属:配位子の比が1:5〜5:1のモル比が好ましく、1:3〜3:3のモル比の範囲内がより好ましい。これ以外の範囲では、目的物の収率が低下し、また、未反応の原料が残留して、目的物の取り出しが困難となる恐れがある。   The mixing ratio of the divalent transition metal salt and ligand used in the reaction of the present invention is preferably a molar ratio of divalent transition metal: ligand of 1: 5 to 5: 1, and 1: 3. It is more preferably within a range of a molar ratio of ˜3: 3. In other ranges, the yield of the target product decreases, and unreacted raw materials remain, making it difficult to take out the target product.

反応は通常のガラスライニングのSUS製の反応容器および機械式攪拌機を使用して行うことができる。反応終了後は、本発明の含ふっ素金属錯体は結晶性固体であるため、濾過、乾燥を行うことで目的物質と原料の分離を行い、純度の高い目的物質を製造することが可能である。   The reaction can be carried out using an ordinary glass-lined SUS reaction vessel and a mechanical stirrer. After completion of the reaction, since the fluorine-containing metal complex of the present invention is a crystalline solid, it is possible to produce a high-purity target substance by separating the target substance and the raw material by filtration and drying.

上記の反応により、本発明の含ふっ素金属錯体が得られているかどうかは、単結晶X線結晶解析により得られた反射を解析することで確認することが出来る。上記の反応により得られた含ふっ素金属錯体を用いて調製されたガス吸着材のガス吸着能は、市販のガス吸着装置を用いて測定が可能である。   Whether or not the fluorine-containing metal complex of the present invention is obtained by the above reaction can be confirmed by analyzing the reflection obtained by single crystal X-ray crystal analysis. The gas adsorption capacity of the gas adsorbent prepared using the fluorine-containing metal complex obtained by the above reaction can be measured using a commercially available gas adsorption apparatus.

本発明の含ふっ素金属錯体の配位点はカルボキシル基からなるので、カルボキシル基の水素原子が金属イオンによって置換された塩を形成できることは明らかである(以下では、そうした塩を含めて、単に「(配位点を有する)含ふっ素金属錯体」という。)。   Since the coordination point of the fluorine-containing metal complex of the present invention consists of a carboxyl group, it is clear that a salt in which the hydrogen atom of the carboxyl group is substituted with a metal ion can be formed (hereinafter, including such a salt, simply “ (It is called a "fluorine-containing metal complex having a coordination point").

本発明の含ふっ素金属錯体を原料に用いた吸着材の調製は、以下のように行う事が出来る。   The adsorbent prepared using the fluorine-containing metal complex of the present invention as a raw material can be prepared as follows.

含ふっ素金属錯体に、金属塩を添加し、溶媒中で加熱を行い、反応後に得られた固体を濾過する。   To the fluorine-containing metal complex, a metal salt is added, heated in a solvent, and the solid obtained after the reaction is filtered.

金属塩は、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、コバルトなどの遷移金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、その他、アルミニウム、スカンジウムなどの2価以上の金属のイオンが利用出来る。金属イオンの種類は、含ふっ素金属錯体に含まれている金属イオンと同一であっても異なっていても良い。   As the metal salt, ions of transition metals such as copper, zinc, iron, nickel and cobalt, alkaline earth metals such as magnesium and calcium, and other divalent or higher metal ions such as aluminum and scandium can be used. The type of metal ion may be the same as or different from the metal ion contained in the fluorine-containing metal complex.

金属塩は、目的の金属イオンを含有している塩類であればよいが、溶媒への溶解性が高いという点で、硝酸塩、酢酸塩、硫酸塩、ぎ酸塩、塩化塩、臭化塩、ほうふっ化塩などが好ましく、反応性が高いという点で、硝酸塩、硫酸塩、ほうふっ化塩が特に好ましい。   The metal salt may be any salt containing the target metal ion, but in terms of high solubility in a solvent, nitrate, acetate, sulfate, formate, chloride, bromide, Borofluoride is preferred, and nitrate, sulfate, and borofluoride are particularly preferred in terms of high reactivity.

含ふっ素金属錯体と反応させてガス吸着材を形成するのに好ましい金属イオンとしては、2価の遷移金属イオンが挙げられる。2価の遷移金属イオンは、本発明の含ふっ素金属錯体と同様の配位構造を安定的に形成するので、本発明の含ふっ素金属錯体と反応させて吸着材を調製することを容易にする。2価の遷移金属イオンの具体例としてはコバルトイオン、ニッケルイオン、亜鉛イオン、銅イオンが挙げられる。得られた含ふっ素金属錯体の化学的安定性の観点から、銅イオン、亜鉛イオンが好ましい。収率の点から銅イオンが特に好ましい。   Preferred metal ions for reacting with a fluorine-containing metal complex to form a gas adsorbent include divalent transition metal ions. Since the divalent transition metal ion stably forms a coordination structure similar to that of the fluorine-containing metal complex of the present invention, it can be easily reacted with the fluorine-containing metal complex of the present invention to prepare an adsorbent. . Specific examples of divalent transition metal ions include cobalt ions, nickel ions, zinc ions, and copper ions. From the viewpoint of chemical stability of the obtained fluorine-containing metal complex, copper ions and zinc ions are preferable. Copper ions are particularly preferred from the viewpoint of yield.

含ふっ素金属錯体と反応に使用する金属塩のモル比は、10:1〜1:10がこのましく,収率が高いという観点から3:1〜1:3であることがより好ましい。   The molar ratio of the fluorine-containing metal complex to the metal salt used for the reaction is preferably 10: 1 to 1:10, and more preferably 3: 1 to 1: 3 from the viewpoint of high yield.

特に、本発明の含ふっ素金属錯体と反応させてガス吸着材を形成する際に用いる金属イオンとして、含ふっ素金属錯体に含まれる2価の遷移金属イオンとは異なる2価の遷移金属イオンを用いることで、得られるガス吸着材(本発明において得られるガス吸着材はPCPとは限らないが、PCPであり得る。)が、本発明の含ふっ素金属錯体を形成するために用いた配位子(例えば、イソフタル酸誘導体やテレフタル酸誘導体など)と各種の他の2価の遷移金属イオンとから直接に得られるガス吸着材(PCP)とは異なるガス吸着材(PCP)である可能が提供されることは、本発明の含ふっ素金属錯体の特異な効果である。具体的には、第一の2価の遷移金属イオンを用いた含ふっ素金属錯体と第二の2価の遷移金属イオンを反応させて、第一の2価の遷移金属イオンと第二の2価の遷移金属イオンが特定の割合で(たとえば1:1で)、また規則的な順序で(たとえば交互に)、配置されたPCPを形成できる可能性がある。   In particular, a divalent transition metal ion different from the divalent transition metal ion contained in the fluorine-containing metal complex is used as the metal ion used when forming the gas adsorbent by reacting with the fluorine-containing metal complex of the present invention. Thus, the obtained gas adsorbent (the gas adsorbent obtained in the present invention is not limited to PCP, but may be PCP) is the ligand used to form the fluorine-containing metal complex of the present invention. It is possible that the gas adsorbent (PCP) is different from the gas adsorbent (PCP) obtained directly from (for example, isophthalic acid derivatives and terephthalic acid derivatives) and various other divalent transition metal ions. This is a unique effect of the fluorine-containing metal complex of the present invention. Specifically, the fluorine-containing metal complex using the first divalent transition metal ion and the second divalent transition metal ion are reacted to form the first divalent transition metal ion and the second 2 It is possible that valent transition metal ions can be formed in a certain proportion (eg, 1: 1) and in a regular order (eg, alternating) to form a placed PCP.

本発明の含ふっ素金属錯体と2価の遷移金属塩を反応させて吸着材を調製する方法で使用する2価の遷移金属塩は、本発明の含ふっ素金属錯体の合成の際に用いたものと同様であることができ、本発明の含ふっ素金属錯体の合成に関連して上記した記述が参照される。   The divalent transition metal salt used in the method for preparing the adsorbent by reacting the fluorine-containing metal complex of the present invention with the divalent transition metal salt was used in the synthesis of the fluorine-containing metal complex of the present invention. And reference is made to the above description in connection with the synthesis of the fluorine-containing metal complex of the present invention.

本発明の含ふっ素金属錯体と遷移金属イオンとを反応させてガス吸着材を形成する際に用いる溶媒には、本発明の含ふっ素金属錯体の製造に用いるのと同様の有機溶媒を用いることができる。このガス吸着材の製造では、溶媒として有機溶媒のほか、水を含んでもよく、水を含む場合は溶媒中1〜30質量%の範囲が好ましい。   As the solvent used for forming the gas adsorbent by reacting the fluorine-containing metal complex of the present invention with a transition metal ion, the same organic solvent as used for the production of the fluorine-containing metal complex of the present invention may be used. it can. In the production of the gas adsorbent, water may be contained in addition to the organic solvent as the solvent. When water is contained, the range of 1 to 30% by mass in the solvent is preferable.

反応促進剤として、塩基や有機酸を添加することも可能である。本発明の吸着材を調製する方法において使用することができる塩基や有機酸も、本発明の含ふっ素金属錯体の合成の際に用いた塩基や有機酸と同様であることができ、本発明の含ふっ素金属錯体の合成に関連して上記した記述が参照される。   A base or an organic acid can be added as a reaction accelerator. The base and organic acid that can be used in the method for preparing the adsorbent of the present invention can be the same as the base and organic acid used in the synthesis of the fluorine-containing metal complex of the present invention. Reference is made to the description given above in connection with the synthesis of fluorine-containing metal complexes.

本発明の吸着材を調製するために、本発明の含ふっ素金属錯体と金属イオンを反応(混合)させる方法も、本発明の含ふっ素金属錯体の合成の際と同様であることができ、本発明の含ふっ素金属錯体の合成に関連して上記した方法を用いることができる。
いずれの反応(混合)方法に於いても、反応溶液を調製した後に静置することで、含ふっ素金属錯体と金属イオンの反応を適切な速度に保つことが好ましい場合がある。ここで、静置する温度は、−40℃〜180℃、副生成物の発生が抑制できるという点で、−20℃〜150℃が好ましい。静置する時間は、1時間〜3ヶ月、さらには副生成物が少ないという点で4時間〜2ヶ月であることが好ましい。
In order to prepare the adsorbent of the present invention, the method of reacting (mixing) the fluorine-containing metal complex of the present invention with a metal ion can be the same as in the synthesis of the fluorine-containing metal complex of the present invention. The methods described above in connection with the synthesis of the fluorine-containing metal complexes of the invention can be used.
In any reaction (mixing) method, it may be preferable to keep the reaction of the fluorine-containing metal complex and the metal ion at an appropriate rate by allowing the reaction solution to stand after preparation. Here, the standing temperature is preferably −20 ° C. to 180 ° C., and −20 ° C. to 150 ° C. in that generation of by-products can be suppressed. The standing time is preferably 1 hour to 3 months, and more preferably 4 hours to 2 months from the viewpoint that there are few by-products.

本発明の吸着材を調製するために用いる溶液の濃度も、本発明の含ふっ素金属錯体の合成の際と同様であることができる。   The concentration of the solution used for preparing the adsorbent of the present invention can also be the same as in the synthesis of the fluorine-containing metal complex of the present invention.

本発明の吸着材を調製する反応は通常のガラスライニングのSUS製の反応容器および機械式攪拌機を使用して行うことができる。反応終了後は、本発明の含ふっ素金属錯体から調製される吸着材は結晶性固体であるため、濾過、乾燥を行うことで目的物質と原料の分離を行い、純度の高い目的物質を製造することが可能である。   The reaction for preparing the adsorbent of the present invention can be carried out using an ordinary glass-lined SUS reaction vessel and a mechanical stirrer. After completion of the reaction, since the adsorbent prepared from the fluorine-containing metal complex of the present invention is a crystalline solid, the target substance and raw material are separated by filtration and drying to produce a high-purity target substance. It is possible.

上記の反応により得られたガス吸着材のガス吸着能は、市販のガス吸着装置を用いて測定が可能である。   The gas adsorption capacity of the gas adsorbent obtained by the above reaction can be measured using a commercially available gas adsorption apparatus.

本発明の含ふっ素金属錯体は、含ふっ素基という極めて疎水性が高い部位と、カルボキシル基という極めて親水性が高い部位を分子内に持つ錯体である。このような錯体を収率よく合成するためには、配位子上のカルボキシル基すべてが2価の遷移金属イオンと反応してPCP に成ることを抑制する必要があり、このために、溶媒に含まれる水が重要な働きをしていると推定される。しかし、本発明は理論に拘束されるものではなく、本発明の含ふっ素金属錯体の特性もこの理論によって制限されるものではない。   The fluorine-containing metal complex of the present invention is a complex having in its molecule a very hydrophobic portion called a fluorine-containing group and a very hydrophilic portion called a carboxyl group. In order to synthesize such a complex with high yield, it is necessary to prevent all carboxyl groups on the ligand from reacting with a divalent transition metal ion to form PCP. It is estimated that the contained water plays an important role. However, the present invention is not limited by theory, and the characteristics of the fluorine-containing metal complex of the present invention are not limited by this theory.

本発明の配位点を有する含ふっ素金属錯体の調製方法は種々の条件があり、一義的に決定できるものではないが、ここでは実施例に基づき説明する。
粉末X線回折測定には、ブルカーAX(株)社製粉末X線装置DISCOVER D8 with GADDSを用いた。
The method for preparing a fluorine-containing metal complex having a coordination point according to the present invention has various conditions and cannot be determined uniquely, but here, it will be described based on examples.
For powder X-ray diffraction measurement, a powder X-ray apparatus DISCOVER D8 with GADDS manufactured by Bruker AX Co., Ltd. was used.

実施例1
硝酸銅3水和物0.01ミリモル、5−ペンタタフルオロエチルイソフタル酸(5位にノルマルCF基を有するイソフタル酸)0.01ミリモル、水5mLをテフロン(登録商標)製の耐圧容器に入れ、150℃で2日間加熱した。
Example 1
Copper nitrate trihydrate 0.01 mmol, 5-pentafluoroethylisophthalic acid (isophthalic acid having a normal C 2 F 5 group at the 5-position) 0.01 mmol, water 5 mL of Teflon (registered trademark) Placed in a container and heated at 150 ° C. for 2 days.

得られた単結晶を大気に暴露させないようにパラトンにてコーティングした後、(株)リガク社製単結晶測定装置(極微小結晶用単結晶構造解析装置VariMax、MoK・線(λ=0.71069Å))にて測定し(照射時間8秒、d=45ミリ、2θ=−20,温度=−180℃)、得られた回折像を解析ソフトウエア、リガク(株)製解析ソフトウエア「CrystalStructure」を使用して解析した結果、図1に示すような含ふっ素金属錯体が得られている事が分かった(a=11.6112(18), b=11.6857(17), c=17.521(3); α=91.993(2), β=101.470(3), γ=90.664(3); 空間群=P1)。   After coating the obtained single crystal with Palaton so as not to be exposed to the atmosphere, a single crystal measuring device manufactured by Rigaku Co., Ltd. )) (Irradiation time 8 seconds, d = 45 mm, 2θ = −20, temperature = −180 ° C.), and the obtained diffraction image is analyzed with analysis software, analysis software “CrystalStructure” manufactured by Rigaku Corporation. As a result, it was found that a fluorine-containing metal complex as shown in FIG. 1 was obtained (a = 11.6112 (18), b = 11.6857 (17), c = 17. 521 (3); α = 91.993 (2), β = 101.470 (3), γ = 90.664 (3); space group = P1).

(含ふっ素金属錯体からの吸着材の調製)
上記と同様の方法で得られた固体200mg、硝酸亜鉛3水和物1.0ミリモル、ジメチルホルムアミド7mL、エタノール7mLをテフロン(登録商標)製の耐圧容器に入れれ、120℃24時間反応させた。得られた固体を濾過し、エタノールで洗浄し、室温で真空乾燥し、156mgの青緑色固体を得た。蛍光X線により分析を行った結果、銅イオンと亜鉛イオンがほぼ等量含有されていた。
(Preparation of adsorbent from fluorine-containing metal complex)
200 mg of the solid obtained in the same manner as above, 1.0 mmol of zinc nitrate trihydrate, 7 mL of dimethylformamide, and 7 mL of ethanol were placed in a pressure vessel made of Teflon (registered trademark) and reacted at 120 ° C. for 24 hours. The obtained solid was filtered, washed with ethanol, and vacuum dried at room temperature to obtain 156 mg of a blue-green solid. As a result of analysis by fluorescent X-ray, copper ions and zinc ions were contained in substantially equal amounts.

実施例2
硝酸亜鉛3水和物0.01ミリモル、5−ヘプタデカフルオロオクチルイソフタル酸(5位にノルマルC8F17基を有するイソフタル酸)0.01ミリモル、エタノール/水(混合体積比1/1)5mLをテフロン(登録商標)製の耐圧容器に入れ、150℃で2日間加熱した。得られた単結晶からX線回折分析により、図1に示すと同様の含ふっ素金属錯体が得られている事が分かった。(a=12.2633(9), b=10.9835(7), c=16.635(6); α=92.587(4), β=103.522(6), γ=88.376(7); 空間群=P1)
Example 2
0.01 mmol of zinc nitrate trihydrate, 0.01 mmol of 5-heptadecafluorooctylisophthalic acid (isophthalic acid having a normal C 8 F 17 group at the 5-position), ethanol / water (mixing volume ratio 1/1) 5 mL was placed in a pressure vessel made of Teflon (registered trademark) and heated at 150 ° C. for 2 days. From the obtained single crystal, it was found by X-ray diffraction analysis that a fluorine-containing metal complex similar to that shown in FIG. 1 was obtained. (A = 12.2633 (9), b = 10.9835 (7), c = 16.635 (6); α = 92.588 (4), β = 103.522 (6), γ = 88. 376 (7); space group = P1)

(含ふっ素金属錯体からの吸着材の調製)
上記と同様の方法で得られた固体200mg、硝酸銅3水和物1.0ミリモル、ジメチルホルムアミド7mL、エタノール7mLをテフロン(登録商標)製の耐圧容器にいれ、120℃24時間反応させた。得られた固体を濾過し、エタノールで洗浄し、室温で真空乾燥し、156mgの青緑色固体を得た。蛍光X線により分析を行った結果、亜鉛イオンと銅イオンがほぼ等量含有されていた。
(Preparation of adsorbent from fluorine-containing metal complex)
200 mg of the solid obtained by the same method as above, 1.0 mmol of copper nitrate trihydrate, 7 mL of dimethylformamide, and 7 mL of ethanol were placed in a pressure vessel made of Teflon (registered trademark) and reacted at 120 ° C. for 24 hours. The obtained solid was filtered, washed with ethanol, and vacuum dried at room temperature to obtain 156 mg of a blue-green solid. As a result of analysis by fluorescent X-rays, almost equal amounts of zinc ions and copper ions were contained.

実施例3
硝酸銅3水和物0.01ミリモル、5−トリフルオロメチルイソフタル酸(5位にノルマルCF3基を有するイソフタル酸)0.01ミリモル、メタノール/水(混合体積比1/1)5mL、水酸化リチウム0.01ミリモルをテフロン(登録商標)製の耐圧容器に入れ、室温で1日間加熱した。得られた単結晶からX線回折分析により、図1に示すと同様の含ふっ素金属錯体が得られている事が分かった(a=13.2572(8), b=13.6356(7), c=17.7465(7); α=91.885(9), β=102.454(3), γ=92.745(9); 空間群=P1)
Example 3
Copper nitrate trihydrate 0.01 mmol, 5-trifluoromethylisophthalic acid (isophthalic acid having a normal CF 3 group at the 5-position) 0.01 mmol, methanol / water (mixing volume ratio 1/1) 5 mL, water 0.01 mmol of lithium oxide was put in a Teflon (registered trademark) pressure vessel and heated at room temperature for 1 day. From the obtained single crystal, it was found by X-ray diffraction analysis that the same fluorine-containing metal complex as shown in FIG. 1 was obtained (a = 13.2572 (8), b = 13.6356 (7)). , c = 17.7465 (7); α = 91.855 (9), β = 102.454 (3), γ = 92.745 (9); space group = P1)

(含ふっ素金属錯体からの吸着材の調製)
上記と同様の方法で得られた固体200mg、硝酸亜鉛3水和物1.0ミリモル、ジメチルホルムアミド7mL、エタノール7mLをテフロン(登録商標)製の耐圧容器にいれ、120℃24時間反応させた。得られた固体を濾過し、エタノールで洗浄し、室温で真空乾燥し、156mgの青緑色固体を得た。蛍光X線により分析を行った結果、銅イオンと亜鉛イオンがほぼ等量含有されていた。
(Preparation of adsorbent from fluorine-containing metal complex)
200 mg of the solid obtained in the same manner as above, 1.0 mmol of zinc nitrate trihydrate, 7 mL of dimethylformamide, and 7 mL of ethanol were placed in a pressure vessel made of Teflon (registered trademark) and reacted at 120 ° C. for 24 hours. The obtained solid was filtered, washed with ethanol, and vacuum dried at room temperature to obtain 156 mg of a blue-green solid. As a result of analysis by fluorescent X-ray, copper ions and zinc ions were contained in substantially equal amounts.

実施例4
硝酸ニッケル3水和物0.01ミリモル、5−ウンデカフルオロペンタテレフタル酸(5位にC5F11基を有するテレフタル酸)0.01ミリモル、水5mLをテフロン(登録商標)製の耐圧容器に入れ、150℃で2日間加熱した。得られた単結晶からX線回折分析により、イソフタル酸がテレフタル酸に替わる以外は図1に示すと同様の含ふっ素金属錯体が得られている事が分かった。(a=13.3445(4), b=12.2754(7), c=17.976(4); α=91.987(7), β=102.634(8), γ=92.048(3); 空間群=P1)。
Example 4
A pressure vessel made of Teflon (registered trademark) containing 0.01 mmol of nickel nitrate trihydrate, 0.01 mmol of 5-undecafluoropentaterephthalic acid (terephthalic acid having a C 5 F 11 group at the 5-position) and 5 mL of water And heated at 150 ° C. for 2 days. From the obtained single crystal, it was found by X-ray diffraction analysis that a fluorine-containing metal complex similar to that shown in FIG. 1 was obtained except that isophthalic acid was replaced with terephthalic acid. (A = 13.3345 (4), b = 12.2754 (7), c = 17.976 (4); α = 91.987 (7), β = 102.634 (8), γ = 92. 048 (3); space group = P1).

(含ふっ素金属錯体からの吸着材の調製)
上記と同様の方法で得られた固体200mg、硝酸銅3水和物1.0ミリモル、ジメチルホルムアミド7mL、エタノール7mLをテフロン(登録商標)製の耐圧容器にいれ、120℃24時間反応させた。得られた固体を濾過し、エタノールで洗浄し、室温で真空乾燥し、156mgの青緑色固体を得た。蛍光X線により分析を行った結果、ニッケルイオンと銅イオンがほぼ等量含有されていた。
(Preparation of adsorbent from fluorine-containing metal complex)
200 mg of the solid obtained by the same method as above, 1.0 mmol of copper nitrate trihydrate, 7 mL of dimethylformamide, and 7 mL of ethanol were placed in a pressure vessel made of Teflon (registered trademark) and reacted at 120 ° C. for 24 hours. The obtained solid was filtered, washed with ethanol, and vacuum dried at room temperature to obtain 156 mg of a blue-green solid. As a result of analysis by fluorescent X-ray, nickel ions and copper ions were contained in substantially equal amounts.

比較例1
実施例1と同様の方法で、ただし、金属塩としてさらに硝酸亜鉛3水和物0.01ミリモルを共存させて反応を行った。蛍光X線により分析を行った結果、銅イオンと亜鉛イオンがおよそ3:1の比率で含有されていた。
Comparative Example 1
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.01 mmol of zinc nitrate trihydrate was also present as a metal salt. As a result of analysis by fluorescent X-ray, copper ions and zinc ions were contained at a ratio of about 3: 1.

<ガス吸着の結果>
得られた固体のガス吸着性をBET自動吸着装置(日本ベル株式会社製ベルミニII)をもちいて評価した(測定温度:二酸化炭素は195K、および273K、酸素及び窒素は77K)。測定に先立って試料を423Kで6時間真空乾燥して、微量残存している可能性がある溶媒分子などを除去した。
<Results of gas adsorption>
The gas adsorption property of the obtained solid was evaluated using a BET automatic adsorption device (Bell Mini II manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.) (measuring temperature: 195K and 273K for carbon dioxide, 77K for oxygen and nitrogen). Prior to the measurement, the sample was vacuum-dried at 423 K for 6 hours to remove solvent molecules that may remain in a trace amount.

表1に、実施例1〜4で得られた含ふっ素金属錯体から調製した吸着材のガス吸着特性吸を示す。   Table 1 shows gas adsorption characteristic absorption of adsorbents prepared from the fluorine-containing metal complexes obtained in Examples 1 to 4.

いずれも窒素は殆ど吸着しない一方、二酸化炭素と酸素を良く吸蔵し、また室温での二酸化炭素吸着量が比較的多い事からガス分離、貯蔵材として利用可能であることが判った。   None of them adsorbs almost nitrogen, but absorbs carbon dioxide and oxygen well, and has a relatively large amount of carbon dioxide adsorbed at room temperature, indicating that it can be used as a gas separation and storage material.

本発明の含ふっ素金属錯体は、配位子の整列によって形成される多数の微細孔が物質内部に存在する。この多孔性を生かして二酸化炭素や特に酸素などのふっ素原子と親和性を有するガスの特異的な吸着が可能であり、これらのガスの分離、貯蔵に好適に使用出来る。   In the fluorine-containing metal complex of the present invention, a large number of micropores formed by ligand alignment are present inside the substance. Taking advantage of this porosity, specific adsorption of gas having affinity for fluorine atoms such as carbon dioxide and especially oxygen is possible, and it can be suitably used for separation and storage of these gases.

Claims (10)

下記式(I)
[M] (I)
(式中、Mは2価の遷移金属イオンから選ばれる1種の金属イオンであり、Xは炭素数1から10であるパーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個含有するイソフタル酸またはテレフタル酸から選ばれる芳香族配位子である。)
で表される含ふっ素金属錯体であって、前記2価の遷移金属イオンに4個の前記芳香族配位子が配位してパドルホイール構造を形成しており、かつ、4個の前記芳香族配位子は、それぞれ、その2個のカルボキシル基のうち1個は前記2価の遷移金属イオンに配位し、他の1個のカルボキシル基は前記2価の遷移金属イオンに配位していない、含ふっ素金属錯体又はその塩。
The following formula (I)
[M 2 X 4 ] (I)
(In the formula, M is one kind of metal ion selected from divalent transition metal ions , and X is an isophthalate containing at least one perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms and two carboxyl groups. An aromatic ligand selected from acid or terephthalic acid.)
Wherein the four aromatic ligands coordinate to the divalent transition metal ion to form a paddle wheel structure, and the four aromatics In each group ligand, one of the two carboxyl groups is coordinated to the divalent transition metal ion, and the other carboxyl group is coordinated to the divalent transition metal ion. A fluorine-containing metal complex or a salt thereof.
Mが、亜鉛イオン、コバルトイオン、銅イオン、ニッケルイオンから選ばれる、請求項1に記載の含ふっ素金属錯体又はその塩。   The fluorine-containing metal complex or a salt thereof according to claim 1, wherein M is selected from zinc ion, cobalt ion, copper ion and nickel ion. 炭素数1から10であるパーフルオロアルキル基が、CF,C,n−C,n−C,n−C11,n−C17,n−C1021から選ばれる、請求項1又は2に記載の含ふっ素金属錯体又はその塩。 A perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms is CF 3 , C 2 F 5 , n-C 3 F 7 , n-C 4 F 9 , n-C 5 F 11 , n-C 8 F 17 , n. selected from -C 10 F 21, a fluorine-containing metal complex or salt thereof according to claim 1 or 2. 有機溶媒分子や水分子が配位し、式(II)
[MLz] (II)
(式中、Mは2価の遷移金属イオンから選ばれる1種の金属イオンであり、Xは炭素数1から10であるパーフルオロアルキル基を少なくとも1個以上及びカルボキシル基を2個含有するイソフタル酸またはテレフタル酸から選ばれる芳香族配位子である。Lは有機溶媒分子又は水分子である。zは0〜4であるが、0ではない。)
で表される含ふっ素金属錯体であって、前記2価の遷移金属イオンに4個の前記芳香族配位子が配位してパドルホイール構造を形成しており、かつ、4個の前記芳香族配位子は、それぞれ、その2個のカルボキシル基のうち1個は前記2価の遷移金属イオンに配位し、他の1個のカルボキシル基は前記2価の遷移金属イオンに配位していない、含ふっ素金属錯体又はその塩。
Organic solvent molecules and water molecules coordinate to formula (II)
[M 2 X 4 Lz] (II)
(In the formula, M is one kind of metal ion selected from divalent transition metal ions , and X is an isophthalate containing at least one perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms and two carboxyl groups. An aromatic ligand selected from acid or terephthalic acid, L is an organic solvent molecule or water molecule, and z is 0 to 4 but not 0.)
Wherein the four aromatic ligands coordinate to the divalent transition metal ion to form a paddle wheel structure, and the four aromatics In each group ligand, one of the two carboxyl groups is coordinated to the divalent transition metal ion, and the other carboxyl group is coordinated to the divalent transition metal ion. A fluorine-containing metal complex or a salt thereof.
Lが水分子である、請求項4に記載の含ふっ素金属錯体又はその塩。   The fluorine-containing metal complex or a salt thereof according to claim 4, wherein L is a water molecule. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の含ふっ素金属錯体又はその塩と、2価の遷移金属塩とを反応させてなるガス吸着材。   A gas adsorbent obtained by reacting the fluorine-containing metal complex according to any one of claims 1 to 5 or a salt thereof with a divalent transition metal salt. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の含ふっ素金属錯体又はその塩と、2価の遷移金属塩を反応させて、ガス吸着材を調製する方法。   A method for preparing a gas adsorbent by reacting the fluorine-containing metal complex according to any one of claims 1 to 5 or a salt thereof with a divalent transition metal salt. 含ふっ素金属錯体又はその塩と、当該含ふっ素金属錯体又はその塩を構成する2価の遷移金属とは異なる金属の塩とを反応させる、請求項7に記載のガス吸着材を調製する方法。   The method for preparing a gas adsorbent according to claim 7, wherein a fluorine-containing metal complex or a salt thereof is reacted with a metal salt different from a divalent transition metal constituting the fluorine-containing metal complex or a salt thereof. 請求項6に記載のガス吸着材を用いるガス分離装置。   A gas separator using the gas adsorbent according to claim 6. 請求項6に記載のガス吸着材を用いるガス貯蔵装置。   A gas storage device using the gas adsorbent according to claim 6.
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