JP6830320B2 - Electrodes for magnesium-air batteries and magnesium-air batteries - Google Patents

Electrodes for magnesium-air batteries and magnesium-air batteries Download PDF

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Description

本発明は、マグネシウム空気電池用電極およびマグネシウム空気電池に関する。 The present invention relates to an electrode for a magnesium-air battery and a magnesium-air battery.

マグネシウム空気電池は、当該電池外部から正極活物質である酸素が供給されるため、電池内に正極活物質を収容する必要がない。そのため、電池内に大量の負極活物質を充填することができ、非常に高いエネルギー密度を達成することができるため、期待が寄せられている。 Since oxygen, which is a positive electrode active material, is supplied from the outside of the magnesium-air battery, it is not necessary to store the positive electrode active material in the battery. Therefore, a large amount of negative electrode active material can be filled in the battery, and a very high energy density can be achieved, which is expected.

マグネシウム空気電池は、酸素の還元能を有する正極と、マグネシウムまたはマグネシウム合金を負極活物質とする負極と、電解液とを有する電池である。電池の放電反応は、以下の式で表わされる。
正極:O+2HO+4e → 4OH
負極:2Mg+4OH → 2Mg(OH)+4e
全反応:2Mg+O+2HO → 2Mg(OH)
A magnesium air battery is a battery having a positive electrode having an oxygen reducing ability, a negative electrode using magnesium or a magnesium alloy as a negative electrode active material, and an electrolytic solution. The discharge reaction of the battery is expressed by the following equation.
Positive electrode: O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH
Negative electrode: 2Mg + 4OH → 2Mg (OH) 2 + 4e
Total reaction: 2Mg + O 2 + 2H 2 O → 2Mg (OH) 2

マグネシウム空気電池として、例えば、特許文献1には、正極としてカーボン(炭素繊維シート)を用いたマグネシウム空気電池が開示されている。 As a magnesium-air battery, for example, Patent Document 1 discloses a magnesium-air battery using carbon (carbon fiber sheet) as a positive electrode.

特開2011−181382号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-181382

しかしながら、特許文献1に記載の正極としてカーボンのみを用いたマグネシウム空気電池は、過酸化水素が大量に発生してしまう課題があった。 However, the magnesium-air battery described in Patent Document 1 in which only carbon is used as the positive electrode has a problem that a large amount of hydrogen peroxide is generated.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、過酸化水素の発生を抑制するマグネシウム空気電池用電極およびマグネシウム空気電池を提供する。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an electrode for a magnesium-air battery and a magnesium-air battery that suppress the generation of hydrogen peroxide.

すなわち本発明は、以下の発明を提供する。
本発明は第一に、コバルト錯体および鉄錯体からなる群から選ばれる一種以上の金属錯体を含むマグネシウム空気電池用電極を提供する。
本発明は第二に、前記金属錯体が、コバルト錯体である前記マグネシウム空気電池用電極を提供する。
本発明は第三に、前記コバルト錯体が、配位原子を有し、該配位原子のうち少なくとも1つが、窒素原子または酸素原子である前記マグネシウム空気電池用電極を提供する。
本発明は第四に、前記コバルト錯体が、2つ以上の配位原子を有し、該配位原子が、窒素原子および酸素原子である前記マグネシウム空気電池用電極を提供する。
本発明は第五に、前記コバルト錯体が、多核錯体である前記マグネシウム空気電池電極を提供する。
本発明は第六に、前記金属錯体が、鉄錯体である前記マグネシウム空気電池用電極を提供する。
本発明は第七に、前記鉄錯体が、配位原子を有し、該配位原子の全てが窒素原子である前記マグネシウム空気電池用電極を提供する。
本発明は第八に、更に、導電性カーボンを含む前記マグネシウム空気電池用電極を提供する。
本発明は第九に、前記マグネシウム空気電池用電極を有するマグネシウム空気電池を提供する。
That is, the present invention provides the following inventions.
The present invention first provides an electrode for a magnesium-air battery containing one or more metal complexes selected from the group consisting of cobalt complexes and iron complexes.
Secondly, the present invention provides the electrode for a magnesium-air battery in which the metal complex is a cobalt complex.
Thirdly, the present invention provides the electrode for a magnesium air battery in which the cobalt complex has a coordination atom and at least one of the coordination atoms is a nitrogen atom or an oxygen atom.
Fourth, the present invention provides the magnesium air battery electrode in which the cobalt complex has two or more coordination atoms, and the coordination atoms are nitrogen atoms and oxygen atoms.
Fifth, the present invention provides the magnesium-air battery electrode in which the cobalt complex is a polynuclear complex.
Sixth, the present invention provides the magnesium-air battery electrode in which the metal complex is an iron complex.
Seventh, the present invention provides the magnesium air battery electrode in which the iron complex has a coordination atom and all of the coordination atoms are nitrogen atoms.
Eighth, the present invention further provides the magnesium-air battery electrode containing conductive carbon.
Ninth, the present invention provides a magnesium-air battery having the electrode for the magnesium-air battery.

本発明によれば、マグネシウム空気電池を発電させた際、過酸化水素の発生量を抑制させることができる。 According to the present invention, when a magnesium-air battery is generated, the amount of hydrogen peroxide generated can be suppressed.

本実施形態のマグネシウム空気電池の一例を示す概略模式図である。It is a schematic schematic diagram which shows an example of the magnesium-air battery of this embodiment.

以下、本実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail.

<電極>
本発明のマグネシウム空気電池用電極は、コバルト錯体および鉄錯体からなる群から選ばれる一種以上の金属錯体を含む。
<Electrode>
The electrode for a magnesium-air battery of the present invention contains one or more metal complexes selected from the group consisting of cobalt complexes and iron complexes.

(コバルト錯体)
コバルト錯体とは、中心金属としてコバルト原子またはイオンを有し、有機配位子からなる。該有機配位子は、中心金属に配位する配位原子を有しており、配位原子のうち少なくとも1つが、窒素原子または酸素原子であることが好ましく、配位原子の全てが、窒素原子および/または酸素原子であることがより好ましく、配位原子の全てが、窒素原子および酸素原子であることが更に好ましい。コバルト錯体は、酸素の還元能を有することが好ましい。ここで、酸素の還元能とは、酸素を水酸化物イオンに還元できることを意味する。
(Cobalt complex)
The cobalt complex has a cobalt atom or an ion as a central metal and is composed of an organic ligand. The organic ligand has a coordination atom that coordinates with the central metal, and it is preferable that at least one of the coordination atoms is a nitrogen atom or an oxygen atom, and all of the coordination atoms are nitrogen. More preferably, it is an atom and / or an oxygen atom, and even more preferably all of the coordinating atoms are a nitrogen atom and an oxygen atom. The cobalt complex preferably has an oxygen reducing ability. Here, the reducing ability of oxygen means that oxygen can be reduced to hydroxide ions.

酸素の還元能を有するコバルト錯体としては、コバルトポルフィリン、コバルトベンゾポルフィリン、コバルトフタロシアニン、コバルトポルフィセン、サルコミンなどのコバルト単核錯体や、1つの分子内に複数のコバルト原子またはコバルトイオンを有するコバルト多核錯体などが例示される。 Cobalt complexes having the ability to reduce oxygen include cobalt mononuclear complexes such as cobalt porphyrin, cobalt benzoporphyrin, cobalt phthalocyanine, cobalt porphycene, and sarcomine, and cobalt polynuclear complexes having multiple cobalt atoms or cobalt ions in one molecule. Etc. are exemplified.

コバルト単核錯体について、具体的な構造式を例示する。構造式における水素原子は、他の置換基で、置換されていてもよい。電荷、対イオンは省略している。

Figure 0006830320
A specific structural formula will be illustrated for the cobalt mononuclear complex. The hydrogen atom in the structural formula may be substituted with another substituent. Charges and counterions are omitted.
Figure 0006830320

コバルト多核錯体について、具体的な構造式を例示する。構造式における水素原子は、他の置換基で置換されていてもよい。なお、コバルト多核錯体の電荷、対イオンは省略している。コバルトの一部が別の金属原子、金属イオンで置換されてもよい。

Figure 0006830320
A specific structural formula of the cobalt polynuclear complex will be illustrated. The hydrogen atom in the structural formula may be substituted with another substituent. The charge and counterion of the cobalt polynuclear complex are omitted. A part of cobalt may be replaced with another metal atom or metal ion.
Figure 0006830320

前記置換基としては、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基等のハロゲノ基;ヒドロキシ基;カルボキシル基;メルカプト基;スルホン酸基;ニトロ基;ホスホン酸基;炭素数1〜4のアルキル基を有するシリル基;メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、へキシル基、シクロへキシル基、ノルボルニル基、ノニル基、シクロノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、アダマンチル基、ドデシル基、シクロドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、ドコシル基等の全炭素数1〜50の直鎖、分岐又は環状の飽和ヒドロカルビル基;メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、シクロへキシルオキシ基、ノルボルニルオキシ基、デシルオキシ基、ドデシルオキシ基等の全炭素数1〜50の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基;フェニル基、4−メチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アントリル基等の全炭素数6〜60の1価の芳香族基が例示され、好ましくは、ハロゲノ基、メルカプト基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、炭素数1〜20の飽和ヒドロカルビル基、全炭素数1〜10の直鎖又は分岐のアルコキシ基、全炭素数6〜30の1価の芳香族基であり、より好ましくは、クロロ基、ブロモ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、シクロへキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基である。 Examples of the substituent include a halogeno group such as a fluoro group, a chloro group, a bromo group and an iodo group; a hydroxy group; a carboxyl group; a mercapto group; a sulfonic acid group; a nitro group; a phosphonic acid group; an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Cyril group having: methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, Nonyl group, cyclononyl group, decyl group, 3,7-dimethyloctyl group, adamantyl group, dodecyl group, cyclododecyl group, pentadecyl group, octadecyl group, docosyl group and other linear, branched or cyclic groups having 1 to 50 total carbon atoms. Saturated hydrocarbyl group; methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, butoxy group, pentyloxy group, cyclohexyloxy group, norbornyloxy group, decyloxy group, dodecyloxy group, etc. , Branched or cyclic alkoxy groups; monovalent aromatic groups having 6 to 60 total carbon atoms such as phenyl group, 4-methylphenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 9-anthryl group and the like are exemplified. Preferably, a halogeno group, a mercapto group, a hydroxy group, a carboxyl group, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 10 total carbon atoms, and a monovalent group having 6 to 30 total carbon atoms. It is an aromatic group, more preferably a chloro group, a bromo group, a hydroxy group, a carboxyl group, a methyl group, an ethyl group, a tert-butyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, a methoxy group, an ethoxy group, and the like. It is a phenyl group.

(鉄錯体)
鉄錯体とは、中心金属として鉄原子またはイオンを有し、有機配位子からなる。該有機配位子は、中心金属に配位する配位原子を有しており、配位原子のうち少なくとも1つが、窒素原子または酸素原子であることが好ましく、配位原子の全てが、窒素原子であることがより好ましい。鉄錯体は、酸素の還元能を有することが好ましい。
(Iron complex)
The iron complex has an iron atom or an ion as a central metal and is composed of an organic ligand. The organic ligand has a coordination atom that coordinates with the central metal, and it is preferable that at least one of the coordination atoms is a nitrogen atom or an oxygen atom, and all of the coordination atoms are nitrogen. It is more preferably an atom. The iron complex preferably has the ability to reduce oxygen.

酸素の還元能を有する鉄錯体としては、鉄フタロシアニンや鉄ナフタロシアニンなどの鉄単核錯体や、1つの分子内に複数の鉄原子または鉄イオンを有する鉄多核錯体などが例示される。 Examples of the iron complex having an oxygen reducing ability include iron mononuclear complexes such as iron phthalocyanine and iron naphthalocyanine, and iron polynuclear complexes having a plurality of iron atoms or iron ions in one molecule.

鉄単核錯体について、具体的な構造式を例示する。構造式における水素原子は、他の置換基で、置換されていてもよい。電荷、対イオンは省略している。

Figure 0006830320
A specific structural formula of the iron mononuclear complex will be illustrated. The hydrogen atom in the structural formula may be substituted with another substituent. Charges and counterions are omitted.
Figure 0006830320

鉄多核錯体について、具体的な構造式を例示する。構造式における水素原子は、他の置換基で置換されていてもよい。なお、鉄多核錯体の電荷、対イオンは省略している。鉄の一部が別の金属原子、金属イオンで置換されてもよい。

Figure 0006830320
A specific structural formula of the iron polynuclear complex will be illustrated. The hydrogen atom in the structural formula may be substituted with another substituent. The charge and counterion of the iron polynuclear complex are omitted. A part of iron may be replaced with another metal atom or metal ion.
Figure 0006830320

前記置換基としては、上述と同じものがあげられる。 Examples of the substituent include the same ones as described above.

本発明のマグネシウム空気電池用電極に用いられる金属錯体は、密度汎関数法(B3LYP/LANL2DZ)で、前記金属錯体が、酸素分子を吸着することに伴うエネルギー変化量が−50〜−230kJ/molと計算されることが好ましい。この範囲とすることで、酸素還元に優れるマグネシウム空気電池用電極が得られる。 The metal complex used for the electrode for a magnesium air battery of the present invention is a density functional theory (B3LYP / LANL2DZ), and the amount of energy change due to the metal complex adsorbing oxygen molecules is -50 to -230 kJ / mol. It is preferable to calculate. Within this range, an electrode for a magnesium-air battery having excellent oxygen reduction can be obtained.

(密度汎関数法(B3LYP/LANL2DZ)の説明)
本発明のマグネシウム空気電池用電極に用いられる金属錯体は、密度汎関数法(B3LYP/LANL2DZ)で、前記金属錯体が、酸素分子を吸着することに伴うエネルギー変化量が−50〜−230kJ/molと計算されることが好ましい。エネルギー変化量として、より好ましくは−55〜−200kJ/molであり、特に好ましくは−60〜−180kJ/molである。上記のエネルギー計算を行うプログラムはGAUSSIAN INC社のGAUSSIAN09である。エネルギー計算を行う時は、カチオン状態、中性またはアニオン状態の取り得る各状態で、最安定なスピン状態での構造最適化計算を行い、最も安定な状態のエネルギー値を採用する。また、上記のエネルギー計算を行う際は、金属錯体において、水和して脱離していると考えられる置換基は除いた構造で行う。酸素分子が吸着する構造についても、最も安定な状態で、最安定なスピン状態での構造最適化計算を行い、最も安定な状態のエネルギー値を採用する。そのエネルギー値から、吸着前の錯体のエネルギー値と酸素分子単独のエネルギー値を引き算して、エネルギー変化量とする。金属錯体の選定方法としては、例えば、公知の金属錯体のエネルギー変化量を計算することで、上述の範囲に含まれるものを適宜選ぶことができる。
このような金属錯体を、マグネシウム空気電池用電極に用いることで、酸素還元に優れるマグネシウム空気電池用電極が得られる理由は、定かではないが、本発明者らは次のように推定する。
金属錯体を用いた触媒反応では、一般的に反応性のある分子が配位しやすいように配位不飽和の場所が生じていると考えられ、これらの金属錯体の中でもハロゲンやアルコキシ基、カルボン酸基などの比較的大きさが小さくかつ水溶性の高い配位子を有する錯体では、それらの配位子が水中では脱離し、酸素分子が中心金属に配位しやすい環境と考えられる。本発明のマグネシウム空気電池の正極に存在する金属錯体においても、同様な配位不飽和な場所を有する構造で還元反応が進むと考える。さらにこの酸素分子還元反応は正極において起こるものであるが、この正極では、負極から導電体を通って電子が来るため、当該金属錯体はアニオンになる可能性が高いと考える。その配位不飽和で且つアニオンとなった金属錯体に、酸素分子が安定に吸着することが必要であると考える。ただし、過度の安定化は単なる金属の酸化等の望ましくない反応を引き起こすこともあるので、適度な安定性でよいものと考えられる。そこで本発明では、金属錯体の酸素分子吸着能を量子化学計算で計算した。
(Explanation of density functional theory (B3LYP / LANL2DZ))
The metal complex used for the electrode for a magnesium air battery of the present invention is a density functional theory (B3LYP / LANL2DZ), and the amount of energy change due to the metal complex adsorbing oxygen molecules is -50 to -230 kJ / mol. It is preferable to calculate. The amount of change in energy is more preferably −55 to −200 kJ / mol, and particularly preferably −60 to −180 kJ / mol. The program for performing the above energy calculation is GAUSSIAN 09 of GAUSSIAN INC. When calculating the energy, the structure optimization calculation is performed in the most stable spin state in each of the possible states of the cation state, the neutral state, and the anion state, and the energy value in the most stable state is adopted. Further, when performing the above energy calculation, the structure is such that the substituents that are considered to be hydrated and desorbed are excluded from the metal complex. For the structure on which oxygen molecules are adsorbed, the structure optimization calculation is performed in the most stable state and in the most stable spin state, and the energy value in the most stable state is adopted. The energy value of the complex before adsorption and the energy value of the oxygen molecule alone are subtracted from the energy value to obtain the energy change amount. As a method for selecting a metal complex, for example, by calculating the amount of energy change of a known metal complex, those included in the above range can be appropriately selected.
The reason why an electrode for a magnesium-air battery having excellent oxygen reduction can be obtained by using such a metal complex as an electrode for a magnesium-air battery is not clear, but the present inventors presume as follows.
In the catalytic reaction using a metal complex, it is generally considered that a coordination unsaturated place is generated so that a reactive molecule can be easily coordinated. Among these metal complexes, a halogen, an alkoxy group, or a carboxyl is generated. In a complex having a relatively small size and highly water-soluble ligand such as an acid group, it is considered that the ligand is desorbed in water and the oxygen molecule is easily coordinated with the central metal. It is considered that the reduction reaction also proceeds in the metal complex existing in the positive electrode of the magnesium-air battery of the present invention in a structure having a similar coordination unsaturated place. Further, this oxygen molecule reduction reaction occurs at the positive electrode. In this positive electrode, electrons come from the negative electrode through the conductor, so that the metal complex is likely to become an anion. It is considered necessary for oxygen molecules to be stably adsorbed on the metal complex that is coordinate unsaturated and has become an anion. However, excessive stabilization may cause undesired reactions such as simple oxidation of the metal, so it is considered that moderate stability is sufficient. Therefore, in the present invention, the oxygen molecule adsorption capacity of the metal complex was calculated by quantum chemistry calculation.

更に、本発明の金属錯体は、密度汎関数法(B3LYP/LANL2DZ)で、アニオン状態の前記金属錯体が、水分子を吸着することに伴うエネルギー変化量が0〜−80kJ/molと計算されることが好ましい。水分子の吸着に伴うエネルギー変化量として、より好ましくは、−20〜−75kJ/molであり、特に好ましくは、−40〜−70kJ/molである。上記のエネルギー計算を行うプログラムは上述と同じものを用い、上述と同様に、酸素分子を、水分子に読み替えて、計算を行う。 Further, in the metal complex of the present invention, the amount of energy change associated with the adsorption of water molecules by the anionic metal complex is calculated to be 0 to -80 kJ / mol by the density functional theory (B3LYP / LANL2DZ). Is preferable. The amount of change in energy associated with the adsorption of water molecules is more preferably -20 to -75 kJ / mol, and particularly preferably -40 to -70 kJ / mol. The same program as described above is used for the above energy calculation program, and the calculation is performed by replacing the oxygen molecule with the water molecule in the same manner as described above.

酸素分子を吸着することに伴うエネルギー変化量が−50〜−230kJ/molと計算される金属錯体について、好ましい構造式を例示する。構造式における水素原子は、他の置換基で、置換されていてもよい。電荷、対イオンは省略している。また、Mは鉄またはコバルトを表す。

Figure 0006830320
A preferable structural formula is exemplified for a metal complex in which the amount of energy change due to adsorption of oxygen molecules is calculated to be −50 to −230 kJ / mol. The hydrogen atom in the structural formula may be substituted with another substituent. Charges and counterions are omitted. Further, M represents iron or cobalt.
Figure 0006830320

前記置換基としては、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基等のハロゲノ基;ヒドロキシ基;カルボキシル基;メルカプト基;スルホン酸基;ニトロ基;ホスホン酸基;炭素数1〜4のアルキル基を有するシリル基;メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、へキシル基、シクロへキシル基、ノルボルニル基、ノニル基、シクロノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、アダマンチル基、ドデシル基、シクロドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、ドコシル基等の全炭素数1〜50の直鎖、分岐又は環状の飽和ヒドロカルビル基;メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、シクロへキシルオキシ基、ノルボルニルオキシ基、デシルオキシ基、ドデシルオキシ基等の全炭素数1〜50の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基;フェニル基、4−メチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アントリル基等の全炭素数6〜60の1価の芳香族基が例示され、好ましくは、ハロゲノ基、メルカプト基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、炭素数1〜20の飽和ヒドロカルビル基、全炭素数1〜10の直鎖又は分岐のアルコキシ基、全炭素数6〜30の1価の芳香族基であり、より好ましくは、クロロ基、ブロモ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、シクロへキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基である。 Examples of the substituent include a halogeno group such as a fluoro group, a chloro group, a bromo group and an iodo group; a hydroxy group; a carboxyl group; a mercapto group; a sulfonic acid group; a nitro group; a phosphonic acid group; an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Cyril group having: methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, Nonyl group, cyclononyl group, decyl group, 3,7-dimethyloctyl group, adamantyl group, dodecyl group, cyclododecyl group, pentadecyl group, octadecyl group, docosyl group, etc. Saturated hydrocarbyl group; methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, butoxy group, pentyloxy group, cyclohexyloxy group, norbornyloxy group, decyloxy group, dodecyloxy group, etc. , Branched or cyclic alkoxy groups; monovalent aromatic groups having 6 to 60 total carbon atoms such as phenyl group, 4-methylphenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 9-anthryl group and the like are exemplified. Preferably, a halogeno group, a mercapto group, a hydroxy group, a carboxyl group, a saturated hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 10 total carbon atoms, and a monovalent group having 6 to 30 total carbon atoms. It is an aromatic group, more preferably a chloro group, a bromo group, a hydroxy group, a carboxyl group, a methyl group, an ethyl group, a tert-butyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, a methoxy group, an ethoxy group, and the like. It is a phenyl group.

本発明の金属錯体は、式(1)で表される芳香族化合物を配位子とすることが好ましい。本錯体を用いることで、酸素還元に優れるマグネシウム空気電池用電極が得られる。

Figure 0006830320
(式(1)中、Q、R、R、Rはそれぞれ独立に水素原子または一価の置換基である。複数のQ、R、R、Rはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。式(1)中、電荷の記載は省略してある。) The metal complex of the present invention preferably uses an aromatic compound represented by the formula (1) as a ligand. By using this complex, an electrode for a magnesium-air battery having excellent oxygen reduction can be obtained.
Figure 0006830320
(In formula (1), Q 1 , R 1 , R 2 , and R 3 are independent hydrogen atoms or monovalent substituents. Even if a plurality of Q 1 , R 1 , R 2 , and R 3 are the same, respectively. It may be different. In the equation (1), the description of the electric charge is omitted.)

式(1)は電荷の記載を省略してある。式(1)中のNはプロトンがついてもよく、式(1)中のフェノラートにはプロトンがついてフェノール構造になっていてもよい。 In the formula (1), the description of the electric charge is omitted. N in the formula (1) may have a proton attached, and the phenolate in the formula (1) may have a proton attached to have a phenolic structure.

上記R、R、Rはそれぞれ独立に水素原子または一価の置換基である。R、R、Rにおける一価の置換基の例としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、メルカプト基、スルホン酸基、ニトロ基、ホスホン酸基、アルキル基を有する全炭素数1〜18のシリル基、全炭素数1〜50の直鎖、分岐または環状の飽和炭化水素基、全炭素数1〜50の直鎖、分岐または環状のアルコキシ基、全炭素数6〜60の芳香族基が例示される。
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子などが例示される。
前記アルキル基を有する全炭素数1〜18のシリル基としては、トリメチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基などが例示される。
前記全炭素数1〜50の直鎖、分岐または環状の飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基、ノニル基、シクロノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、アダマンチル基、ドデシル基、シクロドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、ドコシル基などが例示される。
前記全炭素数1〜50の直鎖、分岐または環状のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピオキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ノルボニルオキシ基、デシルオキシ基、ドデシルオキシ基などが例示される。
前記全炭素数6〜60の芳香族基としては、フェニル基、4−メチルフェニル基、4−オクチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アントリル基などが例示される。
The above R 1 , R 2 and R 3 are independently hydrogen atoms or monovalent substituents. Examples of monovalent substituents in R 1 , R 2 , and R 3 include halogen atoms, hydroxyl groups, carboxyl groups, mercapto groups, sulfonic acid groups, nitro groups, phosphonic acid groups, and alkyl groups with a total carbon number of 1. ~ 18 silyl groups, linear, branched or cyclic saturated hydrocarbon groups with 1 to 50 total carbons, linear, branched or cyclic alkoxy groups with 1 to 50 total carbons, aromatics with 6 to 60 total carbons. Group groups are exemplified.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom and a chlorine atom.
Examples of the silyl group having an alkyl group having a total carbon number of 1 to 18 include a trimethylsilyl group and a tert-butyldimethylsilyl group.
Examples of the linear, branched or cyclic saturated hydrocarbon group having 1 to 50 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a cyclopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group and a pentyl. Group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, norbonyl group, nonyl group, cyclononyl group, decyl group, 3,7-dimethyloctyl group, adamantyl group, dodecyl group, cyclododecyl group, pentadecyl group, octadecyl group, docosyl group, etc. Is exemplified.
Examples of the linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 50 total carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a propioxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, a cyclohexyloxy group and a norbonyloxy group. Examples include a group, a decyloxy group, and a dodecyloxy group.
Examples of the aromatic group having 6 to 60 total carbon atoms include a phenyl group, a 4-methylphenyl group, a 4-octylphenyl group, a 1-naphthyl group, a 2-naphthyl group, and a 9-anthryl group.

前記Rは水素原子、全炭素数1〜50の直鎖、分岐または環状の飽和炭化水素基、全炭素数6〜60の芳香族基が好ましく、水素原子、全炭素数1〜18の直鎖、分岐または環状の飽和炭化水素基、全炭素数6〜36の芳香族基がより好ましく、全炭素数6〜18の芳香族基が更に好ましく、フェニル基が特に好ましい。該フェニル基には置換基として炭素数1〜16のアルキル基を有していてもよい。 The R 1 is preferably a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic saturated hydrocarbon group having 1 to 50 total carbon atoms, or an aromatic group having 6 to 60 total carbon atoms, and is a direct hydrogen atom having 1 to 18 total carbon atoms. Chain, branched or cyclic saturated hydrocarbon groups, aromatic groups having 6 to 36 total carbon atoms are more preferable, aromatic groups having 6 to 18 total carbon atoms are further preferable, and phenyl groups are particularly preferable. The phenyl group may have an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms as a substituent.

前記Rは水素原子、全炭素数1〜50の直鎖、分岐または環状の飽和炭化水素基が好ましく、水素原子、全炭素数1〜18の直鎖飽和炭化水素基がより好ましく、水素原子が更に好ましい。
4つあるRはそれぞれ同じでも異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
The R 2 is preferably a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic saturated hydrocarbon group having 1 to 50 total carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a linear saturated hydrocarbon group having 1 to 18 total carbon atoms, and a hydrogen atom. Is more preferable.
There are four R 2 may be the same or different from each other, but are preferably the same.

前記Rは水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、全炭素数1〜50の直鎖、分岐または環状の飽和炭化水素基、全炭素数1〜50の直鎖、分岐または環状のアルコキシ基が好ましく、水素原子、全炭素数1〜18の直鎖または分岐の飽和炭化水素基、全炭素数1〜18の直鎖または分岐のアルコキシ基がより好ましく、水素原子、全炭素数1〜18の直鎖または分岐の飽和炭化水素基が更に好ましい。
6つあるRはそれぞれ同じでも異なっていてもよいが、異なっていることが好ましい。6つあるRのうち、Rと結合するベンゼン環の置換基Oの位置から見て、メタ位にあるRは、全炭素数1〜18の直鎖または分岐の飽和炭化水素基よりも水素原子であることが好ましい。Rを有するベンゼン環のOの位置から見て、パラ位にあるRは水素原子よりも全炭素数1〜18の直鎖または分岐の飽和炭化水素基であることが好ましい。
Wherein R 3 is a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a linear total carbon number of 1 to 50, branched or cyclic saturated hydrocarbon group, a straight-chain, branched alkoxy group or a cyclic total carbon number of 1 to 50 preferably , Hydrogen atom, linear or branched saturated hydrocarbon group with total carbon number 1-18, linear or branched alkoxy group with total carbon number 1-18 is more preferable, and hydrogen atom, total carbon number 1-18 direct Chain or branched saturated hydrocarbon groups are more preferred.
6 There R 3 may be the same or different, respectively, but are preferably different. Of 6 There R 3, when viewed from the position of the substituent O benzene ring linked with R 3, R 3 in the meta position, from the total straight-chain or branched saturated hydrocarbon group having a carbon number of 1 to 18 Is also preferably a hydrogen atom. When viewed from the position of the O of the benzene ring with R 3, R 3 in the para position is preferred over the hydrogen atom a straight-chain or branched saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon total carbon.

上記Qは水素原子または一価の置換基である。Qにおける一価の置換基としては、上記R、R、Rにおける一価の置換基と同じものが例示され、加えてフラン環、チオフェン環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、イミダゾール環、フォスファベンゼン環、などの全炭素数3〜60の芳香族複素環が例示される。これらの環はハロゲン原子や炭素原子数1〜18のヒドロカルビル基、炭素原子数1〜18のヒドロカルビルオキシ基を置換基として有していてもよい。ただし、該置換基は、酸素還元活性に影響を与えない範囲で汎用溶媒に対する溶解性を増し操作性を向上させる目的で導入され得るものであるため、金属中心への電子的な寄与が少ない炭素原子数1〜18のヒドロカルビル基が好ましい。また、これらの環はさらに芳香環が縮合していてもよい。
なお、Qにおける一価の置換基であるこれらの環は、一価の置換基であるので、これらの環から水素原子を一つ除いてなる基のことを指す。例えば、該これらの環が具体的にピリジン環であれば、Qはピリジル基である。
The above Q 1 is a hydrogen atom or a monovalent substituent. Examples of the monovalent substituent in Q 1 include the same monovalent substituents in R 1 , R 2 , and R 3 , and in addition, a furan ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, and a pyrazine ring. Examples thereof include aromatic heterocycles having a total carbon number of 3 to 60, such as a pyrimidine ring, a pyridazine ring, an imidazole ring, and a phosphabenzene ring. These rings may have a halogen atom, a hydrocarbyl group having 1 to 18 carbon atoms, or a hydrocarbyloxy group having 1 to 18 carbon atoms as a substituent. However, since the substituent can be introduced for the purpose of increasing the solubility in a general-purpose solvent and improving the operability within a range that does not affect the oxygen reduction activity, carbon having a small electronic contribution to the metal center Hydrocarbyl groups having 1 to 18 atoms are preferable. Further, these rings may be further condensed with aromatic rings.
In addition, these rings are monovalent substituents in Q 1 is, because it is a monovalent substituent, refers to a group obtained by removing one hydrogen atom from these rings. For example, if the these rings specifically pyridine ring, Q 1 is pyridyl group.

2つあるQは2つとも水素原子であるよりも少なくとも一方は一価の置換基であることが好ましく、2つとも一価の置換基であることがより好ましい。 Preferably there are two Q 1 is at least one rather than a two even hydrogen atom a monovalent substituent, more preferably both of the two is a monovalent substituent.

における一価の置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、メルカプト基、スルホン酸基、ニトロ基、ホスホン酸基、全炭素数1〜18の直鎖または分岐の飽和炭化水素基、全炭素数6〜18の芳香族基、全炭素数3〜18の芳香族複素環が好ましく、ハロゲン原子、全炭素数3〜18の芳香族複素環がより好ましい。該芳香族複素環としては、酸素還元活性が高くなるので、窒素含有複素環であることが好ましい。該窒素含有複素環としては、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、フェナンスロリン環、ビピリジン環、ジピロリルメチレン環、キノリン環、イソキノリン環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、アザジアゾール環、アクリジン環、N−アルキルピロール環などが挙げられ、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、フェナンスロリン環、ビピリジン環、イミダゾール環が好ましく、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環がより好ましい。Qにおける置換基としてのハロゲン原子は、塩素原子または臭素原子が好ましい。 Examples of the monovalent substituent in Q 1, a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, a mercapto group, a sulfonic acid group, a nitro group, a phosphonic acid group, the total straight-chain or branched saturated hydrocarbon group having a carbon number of 1 to 18 , An aromatic group having a total carbon number of 6 to 18 and an aromatic heterocycle having a total carbon number of 3 to 18 are preferable, and a halogen atom and an aromatic heterocycle having a total carbon number of 3 to 18 are more preferable. The aromatic heterocycle is preferably a nitrogen-containing heterocycle because it has a high oxygen reduction activity. Examples of the nitrogen-containing heterocycle include a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, a phenanthroline ring, a bipyridine ring, a dipyrrolyl methylene ring, a quinoline ring, an isoquinoline ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, and an oxazole. Examples thereof include a ring, a thiazole ring, an oxadiazole ring, a thiaziazole ring, an azadiazole ring, an aclysin ring, and an N-alkylpyrrole ring, and a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a phenanthroline ring, a bipyridine ring, and an imidazole ring are preferable. , Pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring are more preferable. Halogen atom as the substituent in Q 1 represents a chlorine atom or a bromine atom.

が一定以上嵩高いと、2つあるQ同士の立体反発により配位子の分子構造が平面性を損なって酸素還元活性が低下するので、Qは、式(1)で表される芳香族化合物が平面性を保つ程度に嵩が小さい置換基であることが好ましい。
2つあるQは同じでも異なっていてもよいが、上述のように2つあるQ同士が立体反発をしないように、片方のQが嵩高い場合はもう片方のQはコンパクトであることが好ましい。例えば、片方のQがフェナンスロリン環やビピリジン環であれば、もう方方のQは水素原子やハロゲン原子であることが好ましい。
製造容易性の観点から、2つあるQは同じであることが好ましい。
When Q 1 is bulky above a certain level, the molecular structure of the ligand impairs the flatness due to the steric repulsion between the two Q 1, and the oxygen reduction activity decreases. Therefore, Q 1 is represented by the formula (1). It is preferable that the aromatic compound is a substituent having a small bulk so as to maintain flatness.
There are two Q 1 may be the same or different, but as there are two Q 1 together as described above is not a steric repulsion, if to Q 1 one bulky the other Q 1 is compact It is preferable to have. For example, if one Q 1 is a phenanthroline ring or a bipyridine ring, the other Q 1 is preferably a hydrogen atom or a halogen atom.
From the standpoint of manufacturability, it is preferred that there are two Q 1 are the same.

前記式(1)で表される芳香族化合物の具体例を、以下(A1)〜(A30)に示す。 Specific examples of the aromatic compound represented by the formula (1) are shown below (A1) to (A30).

Figure 0006830320
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Figure 0006830320
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(A1)〜(A30)の電荷は式(1)と同様に省略してある。Meはメチル基、Etはエチル基、nBuはノルマルブチル基、tBuはtert−ブチル基、nOctはノルマルオクチル基、tOctはtert−オクチル基である。(A1)〜(A30)にRが記載されている場合、Rは水素原子または炭素原子数1〜18のヒドロカルビル基である。Rが水素原子のとき、プロトンとして外れてもよい。
A1〜A30のうち、式(1)中の2つのQに相当する置換基同士の立体障害が少ない観点で、好ましくはA1〜A3、A5〜A13、A15、A16、A18、A20、A22、A24〜30であり、式(1)中の2つのQに相当する置換基のうち少なくとも1つがハロゲン原子または窒素含有複素環である観点から、より好ましくはA5〜A13、A15、A20、A22、A24〜29であり、式(1)中の2つのQに相当する置換基が同じである観点から更に好ましくは、A5〜A13、A15、A20、A22である。
The charges of (A1) to (A30) are omitted as in the equation (1). Me is a methyl group, Et is an ethyl group, nBu is a normal butyl group, tBu is a tert-butyl group, nOct is a normal octyl group, and tOct is a tert-octyl group. When R is described in (A1) to (A30), R is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 18 carbon atoms. When R is a hydrogen atom, it may come off as a proton.
Of A1~A30, in view steric hindrance is small substituents each other corresponding to two for Q 1 in the formula (1), preferably A1~A3, A5~A13, A15, A16, A18, A20, A22, a A24~30, from the viewpoint that at least one halogen atom or a nitrogen-containing heterocycle of the substituents corresponding to two for Q 1 in the formula (1), more preferably a5 through a13, A15, A20, A22 a A24~29, more preferably from the viewpoint substituents corresponding to two for Q 1 in the formula (1) is the same, a5 through a13, a A15, A20, A22.

前記金属錯体は、金属の数と電価によって、全体が中性になるようにカウンターアニオンを有していてもよい。カウンターアニオンの種類の例としては、後述する金属塩のアニオン部が上げられる。すなわち、例えば酢酸イオン、ハロゲン化物イオンなどを有していてもよい。該金属錯体は、電極として用いる際の取扱容易性の観点から、錯体1分子に対しカウンターアニオン0〜1個であることが好ましい。 The metal complex may have a counter anion so that the whole is neutral depending on the number of metals and the electric charge. An example of the type of counter anion is the anion portion of a metal salt described later. That is, for example, it may have an acetate ion, a halide ion, or the like. The metal complex preferably has 0 to 1 counter anions per molecule of the complex from the viewpoint of ease of handling when used as an electrode.

前記式(1)で表される芳香族化合物を配位子とする金属錯体の具体例を、以下Co−A5、Co−A6、Co−A7、Co−A8、Fe−A5、Fe−A6、Fe−A7、Fe−A8、Co2−A9、Co2−A10、Fe2−A11、FeCo−A12、Co−A9、Co−A10、Fe−A11、Co−A12、Co−A20、Fe−A20、Co2−A22、Fe2−A22、Co2−A24、Co2−A25、Co2−A26、Co2−A27、Co2−A28、Co2−A29に示す。 Specific examples of the metal complex having the aromatic compound represented by the formula (1) as a ligand are described below in Co-A5, Co-A6, Co-A7, Co-A8, Fe-A5, Fe-A6, Fe-A7, Fe-A8, Co2-A9, Co2-A10, Fe2-A11, FeCo-A12, Co-A9, Co-A10, Fe-A11, Co-A12, Co-A20, Fe-A20, Co2- It is shown in A22, Fe2-A22, Co2-A24, Co2-A25, Co2-A26, Co2-A27, Co2-A28, and Co2-A29.

Figure 0006830320

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Figure 0006830320
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上記式の電荷およびカウンターアニオンは省略してある。Rが記載されている場合、Rは水素原子または炭素原子数1〜18のヒドロカルビル基である。
Co−A5、Co−A6、Co−A7、Co−A8、Fe−A5、Fe−A6、Fe−A7、Fe−A8、Co2−A9、Co2−A10、Fe2−A11、FeCo−A12、Co−A9、Co−A10、Fe−A11、Co−A12、Co−A20、Fe−A20、Co2−A22、Fe2−A22、Co2−A24、Co2−A25、Co2−A26、Co2−A27、Co2−A28、Co2−A29のうち、配位子構造が式(1)中の2つのQに相当する置換基が同じである観点から、好ましくは、Co−A5、Co−A6、Co−A7、Co−A8、Fe−A5、Fe−A6、Fe−A7、Fe−A8、Co2−A9、Co2−A10、Fe2−A11、FeCo−A12、Co−A9、Co−A10、Fe−A11、Co−A12、Co−A20、Fe−A20、Co2−A22、Fe2−A22である。金属種が鉄またはコバルトである観点から、より好ましくはCo−A5、Co−A6、Co−A7、Co−A8、Fe−A5、Fe−A6、Fe−A7、Fe−A8、Co2−A9、Co2−A10、Fe2−A11、FeCo−A12、Co−A9、Co−A10、Fe−A11、Co−A12、Co−A20、Fe−A20、Co2−A22、Fe2−A22である。金属種にコバルトを含む観点から、更に好ましくはCo−A5、Co−A6、Co−A7、Co−A8、Co2−A9、Co2−A10、FeCo−A12、Co−A9、Co−A10、Co−A12、Co−A20、Co2−A22である。
The charge and counter anion in the above equation are omitted. When R is described, R is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 18 carbon atoms.
Co-A5, Co-A6, Co-A7, Co-A8, Fe-A5, Fe-A6, Fe-A7, Fe-A8, Co2-A9, Co2-A10, Fe2-A11, FeCo-A12, Co- A9, Co-A10, Fe-A11, Co-A12, Co-A20, Fe-A20, Co2-A22, Fe2-A22, Co2-A24, Co2-A25, Co2-A26, Co2-A27, Co2-A28, of co2-A29, from the viewpoint substituents ligand structure corresponds to two for Q 1 in the formula (1) is the same, preferably, Co-A5, Co-A6 , Co-A7, Co- A8, Fe-A5, Fe-A6, Fe-A7, Fe-A8, Co2-A9, Co2-A10, Fe2-A11, FeCo-A12, Co-A9, Co-A10, Fe-A11, Co-A12, Co-A20, Fe-A20, Co2-A22, Fe2-A22. From the viewpoint that the metal type is iron or cobalt, more preferably Co-A5, Co-A6, Co-A7, Co-A8, Fe-A5, Fe-A6, Fe-A7, Fe-A8, Co2-A9, Co2-A10, Fe2-A11, FeCo-A12, Co-A9, Co-A10, Fe-A11, Co-A12, Co-A20, Fe-A20, Co2-A22, Fe2-A22. From the viewpoint of containing cobalt in the metal species, more preferably Co-A5, Co-A6, Co-A7, Co-A8, Co2-A9, Co2-A10, FeCo-A12, Co-A9, Co-A10, Co- A12, Co-A20, Co2-A22.

(金属錯体の製造方法)
次に、本発明で用いられる金属錯体の製造方法について説明する。
金属錯体の製造方法には、特に制限はないが、本発明に好適に用いられる酸素の還元能を有する金属錯体は、例えば、配位子化合物を有機化学的に合成した後、得られた化合物を、金属原子または金属イオンを付与する反応剤(以下、「金属付与剤」と言う。)と混合し、反応させることにより得られる。反応させる金属付与剤の量は特に限定されず、目的とする金属錯体に応じて、金属付与剤の量を調節すればよいが、通常、配位子化合物に対して過剰量の金属付与剤を反応させることが好ましい。
(Manufacturing method of metal complex)
Next, a method for producing the metal complex used in the present invention will be described.
The method for producing the metal complex is not particularly limited, but the metal complex having an oxygen reducing ability preferably used in the present invention is, for example, a compound obtained after organically synthesizing a ligand compound. Is mixed with a reactant that imparts a metal atom or a metal ion (hereinafter, referred to as “metal-imparting agent”) and reacted. The amount of the metal-imparting agent to be reacted is not particularly limited, and the amount of the metal-imparting agent may be adjusted according to the target metal complex, but usually, an excessive amount of the metal-imparting agent is added to the ligand compound. It is preferable to react.

前記配位子化合物について、具体的な構造式を例示する。構造式における水素原子は、他の置換基で、置換されていてもよい。

Figure 0006830320

Figure 0006830320


Figure 0006830320
A specific structural formula will be exemplified for the ligand compound. The hydrogen atom in the structural formula may be substituted with another substituent.
Figure 0006830320

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Figure 0006830320

前記金属付与剤としては、中心金属をコバルトとする場合、酢酸コバルト(II)、酢酸コバルト(III)、塩化コバルト(II)、フッ化コバルト(II)、フッ化コバルト(III)、臭化コバルト(II)、ヨウ化コバルト(II)、硫酸コバルト(II)、炭酸コバルト(II)、硝酸コバルト(II)、水酸化コバルト(II)、リン酸コバルト(II)、過塩素酸コバルト(II)、トリフルオロ酢酸コバルト(II)、トリフルオロメタンスルホン酸コバルト(II)、テトラフルオロホウ酸コバルト(II)、ヘキサフルオロリン酸コバルト(II)、テトラフェニルホウ酸コバルト(II)、ステアリン酸コバルト(II)、安息香酸コバルト(II)等があげられ、好ましくは、酢酸コバルト(II)、塩化コバルト(II)である。 When the central metal is cobalt, the metal-imparting agent includes cobalt acetate (II), cobalt acetate (III), cobalt chloride (II), cobalt fluoride (II), cobalt fluoride (III), and cobalt bromide. (II), cobalt iodide (II), cobalt sulfate (II), cobalt carbonate (II), cobalt nitrate (II), cobalt hydroxide (II), cobalt phosphate (II), cobalt perchlorate (II) , Cobalt trifluoroacetate (II), cobalt trifluoromethanesulfonate (II), cobalt tetrafluoroborate (II), cobalt hexafluorophosphate (II), cobalt tetraphenylborate (II), cobalt stearate (II) ), Cobalt benzoate (II) and the like, preferably cobalt acetate (II) and cobalt chloride (II).

前記金属付与剤は、水和物であってもよく、例えば、酢酸コバルト(II)4水和物、塩化コバルト(II)6水和物があげられる。 The metal imparting agent may be a hydrate, and examples thereof include cobalt (II) acetate tetrahydrate and cobalt (II) chloride hexahydrate.

前記金属付与剤としては、中心金属を鉄とする場合、酢酸鉄(II)、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、臭化鉄(II)、臭化鉄(III)、フッ化鉄(II)、フッ化鉄(III)、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)、硝酸鉄(III)、リン酸鉄(III)、過塩素酸鉄(II)、過塩素酸鉄(III)、トリフルオロ酢酸鉄(II)、トリフルオロメタンスルホン酸鉄(II)、テトラフルオロホウ酸鉄(II)、テトラフェニルホウ酸鉄(II)、ステアリン酸鉄(II)、ステアリン酸鉄(III)、等があげられ、好ましくは、酢酸鉄(II)、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)である。 When the central metal is iron, the metal-imparting agent includes iron (II) acetate, iron (II) chloride, iron (III) chloride, iron (II) bromide, iron (III) bromide, and iron fluoride. (II), iron fluoride (III), iron sulfate (II), iron sulfate (III), iron nitrate (III), iron phosphate (III), iron perchlorate (II), iron perchlorate (III) ), Iron trifluoroacetate (II), iron trifluoromethanesulfonate (II), iron tetrafluoroborate (II), iron tetraphenylborate (II), iron stearate (II), iron stearate (III) , Etc., and iron (II) acetate, iron (II) chloride, and iron (III) chloride are preferable.

前記金属付与剤は、水和物であってもよく、例えば、塩化鉄(II)4水和物、塩化鉄(III)6水和物があげられる。 The metal imparting agent may be a hydrate, and examples thereof include iron (II) chloride tetrahydrate and iron (III) chloride hexahydrate.

前記配位子化合物および金属付与剤を混合する工程は、適当な溶媒の存在下で行う。反応で用いられる溶媒(反応溶媒)としては、水;酢酸、プロピオン酸等の有機酸類;アンモニア水、トリエチルアミン等のアミン類;メタノール、エタノール、n−プロパノ−ル、イソプロピルアルコール、2−メトキシエタノール、1−ブタノール、1,1−ジメチルエタノール等のアルコール類;エチレングリコール、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、メチルエチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、デュレン、デカリン等の芳香族炭化水素;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒、N,N’−ジメチルホルムアミド、N,N’−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、トリエチルアミン、ピリジン等があげられる。なお、これらの反応溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。また、前記溶媒としては、配位子となる芳香族化合物および金属付与剤が溶解し得る溶媒が好ましい。 The step of mixing the ligand compound and the metal-imparting agent is carried out in the presence of a suitable solvent. As the solvent (reaction solvent) used in the reaction, water; organic acids such as acetic acid and propionic acid; amines such as aqueous ammonia and triethylamine; methanol, ethanol, n-propanol, isopropyl alcohol, 2-methoxyethanol, etc. Alcohols such as 1-butanol, 1,1-dimethylethanol; ethylene glycol, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, methyl ethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, benzene, toluene, xylene, mesityrene, durene, Aromatic hydrocarbons such as decalin; halogen-based solvents such as dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, N, N'-dimethylformamide, N, N'-dimethylacetamide, N-methyl- Examples thereof include 2-pyrrolidone, dimethylsulfoxide, acetone, acetonitrile, benzonitrile, triethylamine and pyridine. These reaction solvents may be used alone or in combination of two or more. Further, as the solvent, a solvent in which an aromatic compound serving as a ligand and a metal imparting agent can be dissolved is preferable.

前記配位子化合物および金属付与剤の混合温度は、好ましくは−10℃以上250℃以下、より好ましくは0℃以上200℃以下であり、さらに好ましくは0℃以上150℃以下である。 The mixing temperature of the ligand compound and the metal-imparting agent is preferably −10 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, more preferably 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and further preferably 0 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.

また、前記配位子化合物および金属付与剤の混合時間は、好ましくは1分間以上1週間以下、より好ましくは5分間以上24時間以下、さらに好ましくは1時間以上12時間以下である。なお、前記混合温度および混合時間は、前記配位子化合物および金属付与剤の種類を考慮して調節することが好ましい。 The mixing time of the ligand compound and the metal-imparting agent is preferably 1 minute or more and 1 week or less, more preferably 5 minutes or more and 24 hours or less, and further preferably 1 hour or more and 12 hours or less. The mixing temperature and mixing time are preferably adjusted in consideration of the types of the ligand compound and the metal-imparting agent.

生成した前記金属錯体は、公知の再結晶法、再沈殿法、クロマトグラフィー法などから適した方法を選択して適用することで、前記溶媒から取り出すことができ、この時、複数の前記方法を組み合わせてもよい。なお、前記溶媒の種類によっては、生成した前記金属錯体が析出することがあり、この場合には、析出した前記金属錯体を濾別等で分離した後洗浄、乾燥等を行えばよい。 The produced metal complex can be taken out from the solvent by selecting and applying a suitable method from known recrystallization methods, reprecipitation methods, chromatography methods and the like. At this time, a plurality of the above methods can be used. It may be combined. Depending on the type of the solvent, the formed metal complex may be precipitated. In this case, the precipitated metal complex may be separated by filtration or the like and then washed, dried or the like.

前記金属錯体は、それぞれ一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。 One type of each of the metal complexes may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

前記金属錯体は、公知の如何なる方法で混合してもよいが、例えばメノウの乳鉢で混合してもよい。 The metal complex may be mixed by any known method, and may be mixed, for example, in an agate mortar.

次に、式(1)で表される芳香族化合物の製造方法について説明する。
式(1)で表される芳香族化合物は、一般に知られている反応を組み合わせることで合成することができ、特に限定されるものではない。例えば、以下に示す式(4)のスキームにより好適に製造することができる。
Next, a method for producing the aromatic compound represented by the formula (1) will be described.
The aromatic compound represented by the formula (1) can be synthesized by combining generally known reactions, and is not particularly limited. For example, it can be suitably produced by the scheme of the formula (4) shown below.

Figure 0006830320
式(4)に一形態を示す。原料としてQとピロール環を有する化合物を有機化学的に合成した後、Rを有するアルデヒド化合物を混合して、ピロール環部位へ結合させることができる。得られる中間生成物は2つのピロール環の間にメチン構造を有するので、メチン水素を適切な酸化剤を用いてメチレン体に変換することで本発明の芳香族化合物を得ることができる。前記酸化剤は、空気中の酸素や2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノ−p−ベンゾキノン(DDQ)などの一般的な酸化剤を適宜選択して用いることができる。式(4)の反応は、一般的にポルフィリン誘導体を合成する際の環化反応などに用いられる汎用な手法を適応することができる。
Figure 0006830320
One form is shown in the formula (4). After a compound having Q 1, a pyrrole ring and organic chemical synthesis as starting materials, by mixing the aldehyde compound having R 1, it can be attached to the pyrrole ring moiety. Since the resulting intermediate product has a methine structure between the two pyrrole rings, the aromatic compound of the present invention can be obtained by converting methine hydrogen into a methylene form using an appropriate oxidizing agent. As the oxidizing agent, oxygen in the air or a general oxidizing agent such as 2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone (DDQ) can be appropriately selected and used. For the reaction of the formula (4), a general-purpose method generally used for a cyclization reaction when synthesizing a porphyrin derivative can be applied.

式(4)おいて、OH部位、NH部位はそれぞれ汎用な保護基をつけておいてもよい。例えば、OHのH部位はメトキシメチル保護やメチル保護などをした状態であってもよく、NHのH部位はtert−ブトキシカルボニル保護をした状態であってもよい。この場合、式(4)の反応を行った後に脱保護反応を行うことで、式(1)で表される芳香族化合物を合成することができる。 In formula (4), a general-purpose protecting group may be attached to each of the OH site and the NH site. For example, the H site of OH may be in a state of being protected by methoxymethyl or methyl, and the H site of NH may be in a state of being protected by tert-butoxycarbonyl. In this case, the aromatic compound represented by the formula (1) can be synthesized by carrying out the deprotection reaction after the reaction of the formula (4).

また、式(4)おけるQは、後の反応においてQに変換できるQとは別の置換基であってもよい。例えば、式(4)におけるQ部位が臭素原子あるいはヨウ素原子であり、式(4)の反応後に鈴木反応、山本反応、檜山反応、スティル反応などのクロスカップリング反応を行うことで窒素含有複素環基へ変換することができる。 Further, Q 1 in the formula (4) may be a substituent different from Q 2 that can be converted to Q 2 in the subsequent reaction. For example, Q 2 sites in equation (4) is a bromine atom or an iodine atom, Suzuki reaction after the reaction of formula (4), Yamamoto reaction, Hiyama reaction, nitrogen-containing heterocyclic by performing the cross-coupling reactions such as Stille reactions It can be converted to a ring group.

次に、式(1)で表される芳香族化合物を配位子とする金属錯体の製造方法について説明する。
金属錯体の製造方法には、特に制限はないが、式(1)で表される芳香族化合物を有機化学的に合成した後、得られた化合物に、目的の金属種を含有する金属塩を溶媒中で混合して反応させることで得られる。反応させる金属塩の量は特に限定されず、目的とする錯体に応じて、金属塩の量を調節すればよいが、通常、配位子となる芳香族化合物に対して小過剰量の金属塩を用いることが好ましい。
Next, a method for producing a metal complex using the aromatic compound represented by the formula (1) as a ligand will be described.
The method for producing the metal complex is not particularly limited, but after organically synthesizing the aromatic compound represented by the formula (1), a metal salt containing the desired metal species is added to the obtained compound. It is obtained by mixing and reacting in a solvent. The amount of the metal salt to be reacted is not particularly limited, and the amount of the metal salt may be adjusted according to the target complex, but usually, a small excess amount of the metal salt with respect to the aromatic compound serving as a ligand is used. Is preferably used.

前記金属塩としては、鉄(II)アセチルアセトナート、鉄(III)アセチルアセトナート、硫酸鉄(II)、酢酸鉄(II)、トリフルオロメタンスルホン酸鉄(II)、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、硝酸鉄(III)、鉄(II)メトキシド、鉄(II)エトキシド、酢酸コバルト(II)、酢酸コバルト(III)、塩化コバルト(II)、フッ化コバルト(II)、フッ化コバルト(III)、臭化コバルト(II)、ヨウ化コバルト(II)、硫酸コバルト(II)、炭酸コバルト(II)、硝酸コバルト(II)、水酸化コバルト(II)、リン酸コバルト(II)、過塩素酸コバルト(II)、トリフルオロ酢酸コバルト(II)、トリフルオロメタンスルホン酸コバルト(II)、テトラフルオロホウ酸コバルト(II)、ヘキサフルオロリン酸コバルト(II)、テトラフェニルホウ酸コバルト(II)、ステアリン酸コバルト(II)、安息香酸コバルト(II)等があげられ、好ましくは、酢酸鉄(II)、塩化鉄(II)、酢酸コバルト(II)、塩化コバルト(II)である。 Examples of the metal salt include iron (II) acetylacetonate, iron (III) acetylacetonate, iron (II) sulfate, iron (II) acetate, iron (II) trifluoromethanesulfonate, iron (II) chloride, and chloride. Iron (III), Iron Nitrate (III), Iron (II) methoxydo, Iron (II) ethoxydo, Cobalt (II) acetate, Cobalt (III) acetate, Cobalt chloride (II), Cobalt fluoride (II), Fluoride Cobalt (III), cobalt bromide (II), cobalt iodide (II), cobalt sulfate (II), cobalt carbonate (II), cobalt nitrate (II), cobalt hydroxide (II), cobalt phosphate (II) , Cobalt perchlorate (II), cobalt trifluoroacetate (II), cobalt trifluoromethanesulfonate (II), cobalt tetrafluoroborate (II), cobalt hexafluorophosphate (II), cobalt tetraphenylborate (II) Examples thereof include cobalt stearate (II), cobalt benzoate (II), and iron acetate (II), iron chloride (II), cobalt acetate (II), and cobalt chloride (II).

前記金属塩は、水和物であってもよく、例えば、塩化鉄(II)4水和物、酢酸コバルト(II)4水和物、塩化コバルト(II)6水和物が挙げられる。 The metal salt may be a hydrate, and examples thereof include iron (II) chloride tetrahydrate, cobalt (II) acetate tetrahydrate, and cobalt (II) chloride hexahydrate.

前記芳香族化合物および金属塩を混合する工程は、適当な溶媒の存在下で行う。反応で用いられる溶媒(反応溶媒)としては、水;酢酸、プロピオン酸等の有機酸類;アンモニア水、トリエチルアミン等のアミン類;メタノール、エタノール、n−プロパノ−ル、イソプロピルアルコール、2−メトキシエタノール、1−ブタノール、1,1−ジメチルエタノール等のアルコール類;エチレングリコール、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、メチルエチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、デュレン、デカリン等の芳香族炭化水素;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒、N,N’−ジメチルホルムアミド、N,N’−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、トリエチルアミン、ピリジン等があげられる。なお、これらの反応溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。また、前記溶媒としては、配位子となる芳香族化合物および金属塩が溶解し得る溶媒が好ましい。 The step of mixing the aromatic compound and the metal salt is carried out in the presence of a suitable solvent. As the solvent (reaction solvent) used in the reaction, water; organic acids such as acetic acid and propionic acid; amines such as aqueous ammonia and triethylamine; methanol, ethanol, n-propanol, isopropyl alcohol, 2-methoxyethanol, etc. Alcohols such as 1-butanol, 1,1-dimethylethanol; ethylene glycol, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, methyl ethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, benzene, toluene, xylene, mesityrene, durene, Aromatic hydrocarbons such as decalin; halogen-based solvents such as dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, N, N'-dimethylformamide, N, N'-dimethylacetamide, N-methyl- Examples thereof include 2-pyrrolidone, dimethylsulfoxide, acetone, acetonitrile, benzonitrile, triethylamine and pyridine. These reaction solvents may be used alone or in combination of two or more. Further, as the solvent, a solvent in which an aromatic compound serving as a ligand and a metal salt can be dissolved is preferable.

前記配位子化合物および金属付与剤の混合温度は、特に制限はないが、好ましくは−10℃以上250℃以下、より好ましくは0℃以上200℃以下であり、さらに好ましくは0℃以上150℃以下である。 The mixing temperature of the ligand compound and the metal-imparting agent is not particularly limited, but is preferably −10 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, more preferably 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and further preferably 0 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. It is as follows.

また、前記芳香族化合物および金属塩の混合時間は、特に制限はないが、好ましくは1分間以上1週間以下、より好ましくは3分間以上24時間以下、さらに好ましくは10分以上12時間以下である。なお、前記混合温度および混合時間は、前記芳香族化合物および金属塩の種類を考慮して調節することが好ましい。 The mixing time of the aromatic compound and the metal salt is not particularly limited, but is preferably 1 minute or more and 1 week or less, more preferably 3 minutes or more and 24 hours or less, and further preferably 10 minutes or more and 12 hours or less. .. The mixing temperature and mixing time are preferably adjusted in consideration of the types of the aromatic compound and the metal salt.

生成した金属錯体は、公知の再結晶法、再沈殿法、クロマトグラフィー法などから適した方法を選択して適用することで、前記溶媒から取り出すことができ、この時、複数の前記方法を組み合わせてもよい。なお、前記溶媒の種類によっては、生成した前記金属錯体が析出することがあり、この場合には、析出した前記コバルト錯体を濾別等で分離した後、洗浄、乾燥等を行えばよい。 The produced metal complex can be taken out from the solvent by selecting and applying a suitable method from known recrystallization methods, reprecipitation methods, chromatography methods and the like. At this time, a plurality of the above methods are combined. You may. Depending on the type of the solvent, the formed metal complex may be precipitated. In this case, the precipitated cobalt complex may be separated by filtration or the like, and then washed, dried or the like.

次に、式(2)で表される芳香族化合物について説明する。本発明のマグネシウム空気用電極は、配位子と、金属とを有し、該配位子が、式(2)で表される芳香族化合物である金属錯体を含有することが好ましい。

Figure 0006830320

(式(2)中、Qは窒素含有複素環またはハロゲン原子である。R、R、Rはそれぞれ独立に水素原子または一価の置換基である。複数のQ、R、R、Rはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。) Next, the aromatic compound represented by the formula (2) will be described. The magnesium air electrode of the present invention preferably has a ligand and a metal, and the ligand contains a metal complex which is an aromatic compound represented by the formula (2).
Figure 0006830320

(In formula (2), Q 2 is a nitrogen-containing heterocycle or halogen atom. R 4 , R 5 , and R 6 are independently hydrogen atoms or monovalent substituents. Multiple Q 2 , R 4 , R 5 and R 6 may be the same or different, respectively.)

式(2)におけるR、R、Rの具体例と好ましい例はそれぞれ前記R、R、Rと同じである。 Specific examples and preferable examples of R 4 , R 5 , and R 6 in the formula (2) are the same as those of R 1 , R 2 , and R 3 , respectively.

式(2)におけるQの具体例と好ましい例は、前記Qのうち、窒素含有複素環またはハロゲン原子に限定した構造と同じである。
すなわち、Qはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子または窒素含有複素環である。該窒素含有複素環としては、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、フェナンスロリン環、ビピリジン環、ジピロリルメチレン環、キノリン環、イソキノリン環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、アザジアゾール環、アクリジン環、N−アルキルピロール環などが挙げられ、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、フェナンスロリン環、ビピリジン環、イミダゾール環が好ましく、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環がより好ましい。Qにおけるハロゲン原子は、塩素原子または臭素原子が好ましい。
Preferred examples and specific examples Q 2 'in the formula (2), of the Q 1, is the same as the structure for limiting the nitrogen-containing heterocyclic ring or a halogen atom.
That, Q 2 is a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom or a nitrogen-containing heterocycle. Examples of the nitrogen-containing heterocycle include a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, a phenanthroline ring, a bipyridine ring, a dipyrrolyl methylene ring, a quinoline ring, an isoquinoline ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, and an oxazole. Examples thereof include a ring, a thiazole ring, an oxadiazole ring, a thiaziazole ring, an azadiazole ring, an aclysin ring, and an N-alkylpyrrole ring, and a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a phenanthroline ring, a bipyridine ring, and an imidazole ring are preferable. , Pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring are more preferable. Halogen atom in Q 2 is a chlorine atom or a bromine atom.

式(2)で表される芳香族化合物の好ましい形態は、上記A5〜A13、A15、A20、A22、A24〜26である。 Preferred forms of the aromatic compound represented by the formula (2) are A5 to A13, A15, A20, A22 and A24 to 26.

式(2)で表される芳香族化合物は、一般に知られている反応を組み合わせることで合成することができ、特に限定されるものではない。例えば、以下に示す式(5)のスキームにより好適に製造することができる。 The aromatic compound represented by the formula (2) can be synthesized by combining generally known reactions, and is not particularly limited. For example, it can be suitably produced by the scheme of the formula (5) shown below.

Figure 0006830320
式(5)に一形態を示す。式(5)の詳細は、式(4)においてQが窒素含有複素環またはハロゲン原子である場合と同様である。
Figure 0006830320
One form is shown in the formula (5). The details of the formula (5) are the same as in the case where Q 2 is a nitrogen-containing heterocycle or a halogen atom in the formula (4).

配位子と、金属とを有し、該配位子が、式(3)で表される芳香族化合物である金属錯体について説明する。本発明のマグネシウム空気電池用電極は、配位子と、金属とを有し、該配位子が、式(3)で表される芳香族化合物である金属錯体を含有することが好ましい。

Figure 0006830320
(式(3)中、Qは窒素含有複素環またはハロゲン原子である。R、R、Rはそれぞれ独立に水素原子または一価の置換基である。複数のQ、R、R、Rはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。式(3)中、電荷の記載は省略してある。) A metal complex having a ligand and a metal and the ligand being an aromatic compound represented by the formula (3) will be described. The electrode for a magnesium-air battery of the present invention preferably has a ligand and a metal, and the ligand contains a metal complex which is an aromatic compound represented by the formula (3).
Figure 0006830320
(In formula (3), Q 3 is a nitrogen-containing heterocycle or a halogen atom. R 7 , R 8 and R 9 are independently hydrogen atoms or monovalent substituents. Multiple Q 3 and R 7 , R 8 and R 9 may be the same or different, respectively. In the equation (3), the description of the charge is omitted.)

式(3)におけるR、R、Rの具体例と好ましい例はそれぞれ前記R、R、Rと同じであり、Qの具体例と好ましい例は、前記Qと同じである。 The specific examples and preferable examples of R 7 , R 8 , and R 9 in the formula (3) are the same as those of R 1 , R 2 , and R 3 , respectively, and the specific examples and preferable examples of Q 3 are the same as those of Q 2. Is.

式(3)は、前記式(1)と同様に、電荷の記載を省略してあり、式(3)中のNはプロトンがついてもよく、式(1)中のフェノラートにはプロトンがついてフェノール構造になっていてもよい。 In the formula (3), the description of the electric charge is omitted as in the above formula (1), N in the formula (3) may have a proton, and the phenolate in the formula (1) has a proton. It may have a phenolic structure.

本形態の金属錯体の構造と具体例は、前記式(1)で表される芳香族化合物を配位子とする金属錯体のうち、式(1)中のQ1の構造を窒素含有複素環またはハロゲン原子に限定したものと同じである。 In the structure and specific example of the metal complex of this embodiment, among the metal complexes having the aromatic compound represented by the formula (1) as a ligand, the structure of Q1 in the formula (1) is a nitrogen-containing heterocycle or a nitrogen-containing heterocycle. It is the same as the one limited to halogen atoms.

式(3)で表される金属錯体の好ましい形態は、上記Co−A5、Co−A6、Co−A7、Co−A8、Fe−A5、Fe−A6、Fe−A7、Fe−A8、Co2−A9、Co2−A10、Fe2−A11、FeCo−A12、Co−A9、Co−A10、Fe−A11、Co−A12、Co−A20、Fe−A20、Co2−A22、Fe2−A22、Co2−A24、Co2−A25、Co2−A26である。 Preferred forms of the metal complex represented by the formula (3) are Co-A5, Co-A6, Co-A7, Co-A8, Fe-A5, Fe-A6, Fe-A7, Fe-A8, Co2-. A9, Co2-A10, Fe2-A11, FeCo-A12, Co-A9, Co-A10, Fe-A11, Co-A12, Co-A20, Fe-A20, Co2-A22, Fe2-A22, Co2-A24, Co2-A25 and Co2-A26.

本形態の金属錯体は、上述の前記式(1)で表される芳香族化合物を配位子とする金属錯体と同じ製法で合成することができる。 The metal complex of this embodiment can be synthesized by the same production method as the metal complex having the aromatic compound represented by the above formula (1) as a ligand.

(マグネシウム空気電池)
本実施形態のマグネシウム空気電池は、本発明の電極を正極として用い、マグネシウム単体およびマグネシウム合金からなる群より選ばれる一種以上の負極活物質を含む負極と、電解液とを備えている。
(Magnesium air battery)
The magnesium air battery of the present embodiment uses the electrode of the present invention as a positive electrode, and includes a negative electrode containing one or more negative electrode active materials selected from the group consisting of magnesium alone and a magnesium alloy, and an electrolytic solution.

図1は、本実施形態に係るマグネシウム空気電池の一実施形態を例示する概略断面図である。
ここに示すマグネシウム空気電池1は、前記電極触媒を含む正極触媒層11、正極集電体12、前記負極活物質を含む負極活物質層13、負極集電体14、電解液15およびこれらを収容する容器(図示略)を備える。
正極集電体12は正極触媒層11に接触して配置され、これらにより正極が構成されている。また、負極集電体14は負極活物質層13に接触して配置され、これらにより負極が構成されている。また、正極集電体12には正極端子(リード線)120が接続され、負極集電体14には負極端子(リード線)140が接続されている。
正極触媒層11および負極活物質層13は、対向して配置され、これらの間にこれらに接触するように電解液15が配置されている。
なお、本実施形態に係るマグネシウム空気電池は、ここに示すものに限定されず、必要に応じて一部構成が変更されていてもよい。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating one embodiment of the magnesium-air battery according to the present embodiment.
The magnesium-air battery 1 shown here contains the positive electrode catalyst layer 11 including the electrode catalyst, the positive electrode current collector 12, the negative electrode active material layer 13 containing the negative electrode active material, the negative electrode current collector 14, the electrolytic solution 15, and the like. A container (not shown) is provided.
The positive electrode current collector 12 is arranged in contact with the positive electrode catalyst layer 11, and a positive electrode is formed by these. Further, the negative electrode current collector 14 is arranged in contact with the negative electrode active material layer 13, and the negative electrode is formed by these. Further, a positive electrode terminal (lead wire) 120 is connected to the positive electrode current collector 12, and a negative electrode terminal (lead wire) 140 is connected to the negative electrode current collector 14.
The positive electrode catalyst layer 11 and the negative electrode active material layer 13 are arranged so as to face each other, and the electrolytic solution 15 is arranged between them so as to come into contact with them.
The magnesium-air battery according to the present embodiment is not limited to the one shown here, and a part of the configuration may be changed as necessary.

(正極触媒層)
本発明の正極触媒層は、電極触媒として、金属錯体を含むが、これら以外に、他の電極触媒を含んでもよい。さらに、電極には、導電材および結着材を含むものが好ましい。前記導電材は、電極の導電性を向上させることができるものであればよく、導電性カーボンが好ましい。
(Positive electrode catalyst layer)
The positive electrode catalyst layer of the present invention contains a metal complex as an electrode catalyst, but may contain other electrode catalysts in addition to these. Further, the electrode preferably contains a conductive material and a binder. The conductive material may be any material that can improve the conductivity of the electrode, and conductive carbon is preferable.

前記導電性カーボンとしては、「ノーリット」(NORIT社製)、「ケッチェンブラック」(Lion社製)、「バルカン」(Cabot社製)、「ブラックパールズ」(Cabot社製)、「アセチレンブラック」(電気化学工業社製)(いずれも商品名)等のカーボンブラック;C60、C70等のフラーレン;カーボンナノチューブ、マルチウォールカーボンナノチューブ、ダブルウォールカーボンナノチューブ、シングルウォールカーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等のカーボン繊維、グラフェン、グラフェンオキシドが例示でき、カーボンブラックが好ましい。 Examples of the conductive carbon include "NORIT" (manufactured by NORIT), "Ketchen Black" (manufactured by Lion), "Vulcan" (manufactured by Cabot), "Black Pearls" (manufactured by Cabot), and "acetylene black". Carbon black such as (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) (trade names); fullerenes such as C60 and C70; carbon fibers such as carbon nanotubes, multi-wall carbon nanotubes, double-wall carbon nanotubes, single-wall carbon nanotubes, and carbon nanohorns. Graphene and graphene oxide can be exemplified, and carbon black is preferable.

前記導電性カーボンは、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子と組み合わせて用いてもよい。 The conductive carbon may be used in combination with a conductive polymer such as polypyrrole or polyaniline.

前記結着材は、電極触媒、導電材等を互いに接着するものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体(PVDF−H)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリル酸(PAA)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリルニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、ナフィオン(登録商標)などが例示され、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体(PVDF−H)、ナフィオン(登録商標)が好ましい。 The binder is for adhering an electrode catalyst, a conductive material, and the like to each other. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene oxide (PEO), polyethylene glycol (PEG), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride (PVDF), and polyvinylidene fluoride (PVDF). Vinylidene fluoride-propylene hexafluoride copolymer (PVDF-H), carboxymethyl cellulose (CMC), styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinylidene acid (PAA), polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylic nitrile (PAN), Examples thereof include polyimide (PI) and Nafion (registered trademark), such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-propylene hexafluoride copolymer (PVDF-H), and Nafion (registered). Trademark) is preferred.

前記金属錯体と、導電材との合計量に対する、前記金属錯体の配合量は、上限値としては、90重量%が好ましく、50重量%がより好ましく、30重量%がさらに好ましく、20重量%が特に好ましい。下限値としては、0.1重量%が好ましく、0.5重量%がより好ましく、1.0重量%がさらに好ましく、2.0重量%が特に好ましい。 The upper limit of the blending amount of the metal complex with respect to the total amount of the metal complex and the conductive material is preferably 90% by weight, more preferably 50% by weight, further preferably 30% by weight, and 20% by weight. Especially preferable. As the lower limit value, 0.1% by weight is preferable, 0.5% by weight is more preferable, 1.0% by weight is further preferable, and 2.0% by weight is particularly preferable.

前記結着材の配合量は、前記電極触媒1質量部に対して、上限値としては、300質量部が好ましく、200質量部がより好ましく、150質量部が特に好ましい。下限値としては、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましい。 The upper limit of the blending amount of the binder is 300 parts by mass, more preferably 200 parts by mass, and particularly preferably 150 parts by mass with respect to 1 part by mass of the electrode catalyst. As the lower limit value, 0.1 parts by mass is preferable, and 0.5 parts by mass is more preferable.

正極触媒層において、前記他の電極触媒、導電材および結着材等の各構成成分は、それぞれ一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。 In the positive electrode catalyst layer, one type of each component such as the other electrode catalyst, the conductive material, and the binder may be used alone, or two or more types may be used in combination.

(正極集電体)
正極集電体は電流を電極触媒に供給する役割があるため、その材質は、導電性であればよい。好ましい正極集電体としては、金属板、金属箔、金属メッシュ、金属焼結体、カーボンペーパー、カーボンクロスが例示できる。
前記金属メッシュおよび金属焼結体における金属としては、ニッケル、銅、クロム、鉄、チタン等の金属の単体;二種以上のこれら金属を含む合金が例示でき、ニッケル、銅、ステンレス(鉄−ニッケル−クロム合金)が好ましい。
(Positive current collector)
Since the positive electrode current collector has a role of supplying an electric current to the electrode catalyst, the material thereof may be conductive. Examples of preferable positive electrode current collectors include metal plates, metal foils, metal meshes, metal sintered bodies, carbon papers, and carbon cloths.
Examples of the metal in the metal mesh and the metal sintered body include a single metal such as nickel, copper, chromium, iron, and titanium; and alloys containing two or more of these metals, such as nickel, copper, and stainless steel (iron-nickel). -Chrome alloy) is preferred.

(正極)
正極は、正極触媒層と、正極集電体とを有する。正極触媒層と正極集電体の間に、ガス拡散層をはさんでもよい。正極は、前記の電極触媒、導電材および結着材等を混合し、該混合物を後述する正極集電体の上に配置した後、熱プレスすることで、正極集電体上に正極触媒層が形成されて、製造することができる。熱プレスの温度は、特に制限はないが、用いる結着材のガラス転移温度付近に設定することが好ましい。また、熱プレスの温度は、特に制限はなく、任意に設定することができる。また、必要に応じて、前記混合物を溶媒中に分散させた後、正極集電体の上に塗布後、乾燥することで製造することができる。溶媒としては、前記反応溶媒として例示した溶媒を用いることができる。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode catalyst layer and a positive electrode current collector. A gas diffusion layer may be sandwiched between the positive electrode catalyst layer and the positive electrode current collector. The positive electrode is formed by mixing the electrode catalyst, the conductive material, the binder, and the like, arranging the mixture on the positive electrode current collector described later, and then heat-pressing the positive electrode catalyst layer on the positive electrode current collector. Is formed and can be manufactured. The temperature of the hot press is not particularly limited, but is preferably set near the glass transition temperature of the binder to be used. Further, the temperature of the hot press is not particularly limited and can be set arbitrarily. Further, if necessary, the mixture can be produced by dispersing it in a solvent, applying it on a positive electrode current collector, and then drying it. As the solvent, the solvent exemplified as the reaction solvent can be used.

(負極)
本実施形態における負極として、マグネシウム単体およびマグネシウム化合物からなる群より選ばれる一種以上を負極活物質として用いることができる。マグネシウム化合物としては、マグネシウム合金などを例示することができる。
(Negative electrode)
As the negative electrode in the present embodiment, one or more selected from the group consisting of elemental magnesium and magnesium compounds can be used as the negative electrode active material. Examples of the magnesium compound include magnesium alloys and the like.

マグネシウム合金として、マグネシウムを主成分とする合金であり、例えば、マグネシウム−アルミニウム系合金、マグネシウム−アルミニウム−亜鉛系合金、マグネシウム−ジルコニウム系合金、マグネシウム−亜鉛−ジルコニウム系合金、マグネシウム−希土類元素系合金、並びに、前記合金に、数%のカルシウムを添加した難燃性マグネシウム合金、が例示される。 As a magnesium alloy, it is an alloy containing magnesium as a main component, and is, for example, a magnesium-aluminum alloy, a magnesium-aluminum-zinc alloy, a magnesium-zyrosine alloy, a magnesium-zinc-zirconium alloy, a magnesium-rare earth element alloy. , And a flame-retardant magnesium alloy obtained by adding a few percent of calcium to the alloy.

前記負極の形状は、特に制限するものではなく、板状、粒状、粉体状、ゲル状のいずれの形状で用いてもよい。 The shape of the negative electrode is not particularly limited, and any of plate-like, granular, powder-like, and gel-like shapes may be used.

負極集電体14は、正極集電体12と同様のものでよい。 The negative electrode current collector 14 may be the same as the positive electrode current collector 12.

(電解液)
電解液は、電解質を溶媒に溶解した電解液を用いることができる。溶媒としては、イオンが電離し易いため水が好ましい。
(Electrolytic solution)
As the electrolytic solution, an electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in a solvent can be used. Water is preferable as the solvent because ions are easily ionized.

上記電解質としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウムが例示される。より好ましくは、塩化ナトリウム、塩化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、さらに好ましくは塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムである。なお、前記電解質は、無水物であっても水和物であってもよい。 Examples of the electrolyte include sodium chloride, potassium chloride, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium formate, potassium formate, sodium acetate, potassium acetate, trisodium phosphate, and the like. Examples thereof include dipotassium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, trisodium phosphate, disodium hydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, sodium borate, potassium sulfate, and sodium sulfate. More preferably, sodium chloride, potassium chloride, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, and more preferably sodium chloride, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate. The electrolyte may be anhydrous or hydrated.

前記電解質は、それぞれ一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。 One type of each of the electrolytes may be used alone, or two or more types may be used in combination.

電解液中の電解質の濃度は、マグネシウム空気電池の使用環境により任意に設定することができるが、1〜99質量%であることが好ましく、5〜60質量%であることがより好ましく、5〜40質量%であることがさらに好ましい。 The concentration of the electrolyte in the electrolytic solution can be arbitrarily set depending on the usage environment of the magnesium-air battery, but is preferably 1 to 99% by mass, more preferably 5 to 60% by mass, and 5 to 5%. It is more preferably 40% by mass.

電解液に、クエン酸塩、コハク酸塩、酒石酸塩などの多価カルボン酸塩を、加えてもよい。 Polyvalent carboxylic acid salts such as citrate, succinate and tartrate may be added to the electrolytic solution.

また、電解液をポリアクリル酸などの吸水性ポリマーへ吸収させた、ゲル状電解質として用いてもよい。 Further, the electrolytic solution may be used as a gel-like electrolyte in which a water-absorbent polymer such as polyacrylic acid is absorbed.

<その他の構成>
容器は、正極触媒層11、正極集電体12、負極活物質層13、負極集電体14および電解液15を収容するものである。容器の材質としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ABS樹脂等の樹脂や、前記正極触媒層11等の収容物とは反応しない金属が例示できる。
<Other configurations>
The container contains the positive electrode catalyst layer 11, the positive electrode current collector 12, the negative electrode active material layer 13, the negative electrode current collector 14, and the electrolytic solution 15. Examples of the material of the container include resins such as polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, and ABS resin, and metals that do not react with the contained material such as the positive electrode catalyst layer 11.

マグネシウム空気電池1においては、別途、酸素拡散膜を設けてもよい。酸素拡散膜は、正極集電体12の外側(正極触媒層11の反対側)に設けることが好ましい。こうすることで、酸素拡散膜を介して正極触媒層11に酸素(空気)が優先的に供給される。
前記酸素拡散膜は、酸素(空気)を好適に透過できる膜であればよく、樹脂製の不織布または多孔質膜が例示でき、前記樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂が例示できる。
The magnesium-air battery 1 may be provided with an oxygen diffusion film separately. The oxygen diffusion film is preferably provided on the outside of the positive electrode current collector 12 (opposite side of the positive electrode catalyst layer 11). By doing so, oxygen (air) is preferentially supplied to the positive electrode catalyst layer 11 via the oxygen diffusion film.
The oxygen diffusion film may be any film that can suitably permeate oxygen (air), and a resin non-woven fabric or a porous film can be exemplified. Examples of the resin include polyolefins such as polyethylene and polypropylene; polytetrafluoroethylene, Fluororesin such as polyvinylidene fluoride can be exemplified.

マグネシウム空気電池1においては、正極と負極との接触による短絡を防止するために、これらの間にセパレータを設けてもよい。
セパレータは、電解液15の移動が可能な絶縁材料からなるものであればよく、樹脂製の不織布または多孔質膜が例示でき、前記樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂が例示できる。また、電解液15を水溶液として用いる場合には、前記樹脂として、親水性化されたものを用いることが好ましい。
In the magnesium-air battery 1, a separator may be provided between them in order to prevent a short circuit due to contact between the positive electrode and the negative electrode.
The separator may be made of an insulating material capable of moving the electrolytic solution 15, and a non-woven fabric made of a resin or a porous film can be exemplified. Examples of the resin include polyolefins such as polyethylene and polypropylene; polytetrafluoroethylene, Fluororesin such as polyvinylidene fluoride can be exemplified. When the electrolytic solution 15 is used as an aqueous solution, it is preferable to use a hydrophilic resin as the resin.

本発明のマグネシウム空気電池の形状は、特に限定されないが、例えばコイン型、ボタン型、シート型、積層型、円筒型、扁平型、角型などがあげられる。 The shape of the magnesium-air battery of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a coin type, a button type, a sheet type, a laminated type, a cylindrical type, a flat type, and a square type.

本実施形態のマグネシウム空気電池は、例えば、電気自動車用電源や家庭用電源など大型なものなどに有用であり、また、携帯電話または携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源としても有用である。 The magnesium-air battery of the present embodiment is useful, for example, for a large-sized power source such as a power source for an electric vehicle or a power source for home use, and is also useful as a small power source for a mobile device such as a mobile phone or a portable personal computer.

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.

[合成例1]
<コバルト錯体MC1の合成>
以下の反応式で示すとおり、化合物1および化合物2を経由して化合物3を合成した後、化合物3と金属付与剤とを用いて、コバルト錯体MC1を合成した。
[Synthesis Example 1]
<Synthesis of cobalt complex MC1>
As shown in the following reaction formula, compound 3 was synthesized via compound 1 and compound 2, and then a cobalt complex MC1 was synthesized using compound 3 and a metal-imparting agent.

(化合物1の合成)

Figure 0006830320
(式中、Bocはtert−ブトキシカルボニル基であり、dbaはジベンジリデンアセトンである。) (Synthesis of Compound 1)
Figure 0006830320
(In the formula, Boc is a tert-butoxycarbonyl group and dba is dibenzylideneacetone.)

反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、3.94g(6.00mmol)の2,9−(3’−ブロモ−5’−tert−ブチル−2’−メトキシフェニル)−1,10−フェナントロリン(Tetrahedron.,1999,55,8377.の記載に従って合成した。)、3.17g(15.0mmol)の1−N−Boc−ピロール−2−ボロン酸、0.14g(0.15mmol)のトリス(ベンジリデンアセトン)ジパラジウム、0.25g(0.60mmol)の2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニルおよび、5.53g(26.0mmol)のリン酸カリウムを、200mLのジオキサンと20mLの水との混合溶媒に加えて溶解させ、60℃にて6時間攪拌した。反応終了後、放冷して蒸留水およびクロロホルムを加えて、有機層を抽出した。得られた有機層を濃縮して、黒い残留物を得た。これを、展開溶媒としてクロロホルムを用いたシリカゲルカラムで精製し、化合物1を得た。得られた化合物1の同定データを以下に示す。 After setting the inside of the reaction vessel to an argon gas atmosphere, 3.94 g (6.00 mmol) of 2,9- (3'-bromo-5'-tert-butyl-2'-methoxyphenyl) -1,10-phenanthroline ( Synthesized according to the description of Tetrahedron., 1999, 55, 8377.) 3.17 g (15.0 mmol) 1-N-Boc-pyrrole-2-boronic acid, 0.14 g (0.15 mmol) Tris (0.15 mmol) Benzylideneacetone) dipalladium, 0.25 g (0.60 mmol) of 2-dicyclohexylphosphino-2', 6'-dimethoxybiphenyl and 5.53 g (26.0 mmol) of potassium phosphate, 200 mL of dioxane and 20 mL. Was added to a mixed solvent with water to dissolve the mixture, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the mixture was allowed to cool, distilled water and chloroform were added, and the organic layer was extracted. The resulting organic layer was concentrated to give a black residue. This was purified by a silica gel column using chloroform as a developing solvent to obtain Compound 1. The identification data of the obtained compound 1 is shown below.

H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=1.34(s,18H),1.37(s,18H),3.30(s,6H),6.21(m,2H),6.27(m,2H),7.37(m,2H),7.41(s,2H),7.82(s,2H),8.00(s,2H),8.19(d,J=8.6Hz,2H),8.27(d,J=8.6Hz,2H). 1 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.34 (s, 18H), 1.37 (s, 18H), 3.30 (s, 6H), 6.21 (m, 2H) ), 6.27 (m, 2H), 7.37 (m, 2H), 7.41 (s, 2H), 7.82 (s, 2H), 8.00 (s, 2H), 8.19 (D, J = 8.6Hz, 2H), 8.27 (d, J = 8.6Hz, 2H).

(化合物2の合成)

Figure 0006830320
(式中、Bocはtert−ブトキシカルボニル基である。) (Synthesis of Compound 2)
Figure 0006830320
(In the formula, Boc is a tert-butoxycarbonyl group.)

反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、0.904g(1.08mmol)の化合物1を10mLの無水ジクロロメタンに溶解させた。得られたジクロロメタン溶液を−78℃に冷却しながら、ここに三臭化ホウ素の1.0Mジクロロメタン溶液8.8mL(8.8mmol)をゆっくり滴下した。滴下後、10分間そのまま攪拌し、室温になるまでさらに攪拌しながら放置した。3時間後、反応液を0℃まで冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた後、クロロホルムを加えて抽出し、有機層を濃縮した。得られた褐色の残留物を、展開溶媒としてクロロホルムを用いたシリカゲルカラムで精製し、化合物2を得た。得られた化合物2の同定データを以下に示す。 After making the inside of the reaction vessel a nitrogen gas atmosphere, 0.904 g (1.08 mmol) of Compound 1 was dissolved in 10 mL of anhydrous dichloromethane. While cooling the obtained dichloromethane solution to −78 ° C., 8.8 mL (8.8 mmol) of a 1.0 M dichloromethane solution of boron tribromide was slowly added dropwise thereto. After the dropping, the mixture was stirred as it was for 10 minutes, and left with further stirring until it reached room temperature. After 3 hours, the reaction solution was cooled to 0 ° C., saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added, chloroform was added for extraction, and the organic layer was concentrated. The obtained brown residue was purified by a silica gel column using chloroform as a developing solvent to obtain Compound 2. The identification data of the obtained compound 2 is shown below.

H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=1.40(s,18H),6.25(m,2H),6.44(m,2H),6.74(m,2H),7.84(s,2H),7.89(s,2H),7.92(s,2H),8.35(d,J=8.4Hz,2H),8.46(d,J=8.4Hz,2H),10.61(s,2H),15.88(s,2H). 1 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.40 (s, 18H), 6.25 (m, 2H), 6.44 (m, 2H), 6.74 (m, 2H) ), 7.84 (s, 2H), 7.89 (s, 2H), 7.92 (s, 2H), 8.35 (d, J = 8.4Hz, 2H), 8.46 (d, J = 8.4Hz, 2H), 10.61 (s, 2H), 15.88 (s, 2H).

(化合物3の合成)

Figure 0006830320
(Synthesis of Compound 3)
Figure 0006830320

反応容器内において、0.061g(0.10mmol)の化合物2と0.012g(0.11mmol)のベンズアルデヒドを5mLのプロピオン酸に溶解させ、140℃で7時間加熱した。その後、得られた反応液からプロピオン酸を留去して、得られた黒い残渣を、展開溶媒をクロロホルムとメタノールを10:1の体積比で混合した溶媒を用いたシリカゲルカラムで精製して、化合物3を得た。得られた化合物3の同定データを以下に示す。 In the reaction vessel, 0.061 g (0.10 mmol) of Compound 2 and 0.012 g (0.11 mmol) of benzaldehyde were dissolved in 5 mL of propionic acid and heated at 140 ° C. for 7 hours. Then, propionic acid was distilled off from the obtained reaction solution, and the obtained black residue was purified by a silica gel column using a solvent in which chloroform and methanol were mixed at a volume ratio of 10: 1 as a developing solvent. Compound 3 was obtained. The identification data of the obtained compound 3 is shown below.

H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=1.49(s,18H),6.69(d,J=4.8Hz,2H),7.01(d,J=4.8Hz,2H),7.57(m,5H),7.90(s,4H),8.02(s,2H),8.31(d,J=8.1Hz,2H),8.47(d,J=8.1Hz,2H). 1 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.49 (s, 18H), 6.69 (d, J = 4.8 Hz, 2H), 7.01 (d, J = 4. 8Hz, 2H), 7.57 (m, 5H), 7.90 (s, 4H), 8.02 (s, 2H), 8.31 (d, J = 8.1Hz, 2H), 8.47 (D, J = 8.1Hz, 2H).

(コバルト錯体MC1の合成)

Figure 0006830320
(式中、Acはアセチル基であり、Meはメチル基である。) (Synthesis of cobalt complex MC1)
Figure 0006830320
(In the formula, Ac is an acetyl group and Me is a methyl group.)

反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、0.045g(0.065mmol)の化合物3と、0.040g(0.16mmol)の酢酸コバルト4水和物を含んだ3mLのメタノールおよび3mLのクロロホルムの混合溶液とを混合し、80℃に加熱しながら5時間攪拌した。得られた溶液を濃縮乾固させて、青色固体を得た。これを水で洗浄することにより、コバルト錯体MC1を得た。なお、前記反応式中のコバルト錯体MC1において、「OAc」は、1当量の酢酸イオンが対イオンとして存在することを示す。得られたコバルト錯体MC1の同定データを以下に示す。
ESI−MS[M・]:m/z=866.0
After setting the inside of the reaction vessel to a nitrogen gas atmosphere, 3 mL of methanol and 3 mL of chloroform containing 0.045 g (0.065 mmol) of Compound 3 and 0.040 g (0.16 mmol) of cobalt acetate tetrahydrate were added. The mixed solution was mixed and stirred for 5 hours while heating at 80 ° C. The resulting solution was concentrated to dryness to give a blue solid. This was washed with water to obtain a cobalt complex MC1. In the cobalt complex MC1 in the reaction formula, "OAc" indicates that 1 equivalent of acetate ion is present as a counter ion. The identification data of the obtained cobalt complex MC1 is shown below.
ESI-MS [M.] + : m / z = 866.0

[合成例2]
<コバルト錯体MC2の合成>
以下の反応式で示すとおり、化合物(D)および化合物(E)を経由して化合物(F)を合成した後、化合物(F)と金属付与剤とを用いて、コバルト錯体MC2を合成した。

Figure 0006830320
0.547gの2,6−ジブロモ−4−tert−ブチルアニソール、0.844gの1−N−Boc−ピロール−2−ボロン酸、0.138gのトリス(ベンジリデンアセトン)ジパラジウム、0.247gの2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル、5.527gのリン酸カリウムを200mLのジオキサンと20mLの水の混合溶媒に溶解し、60℃にて9時間攪拌した。反応終了後、放冷して蒸留水、クロロホルムを加えて、有機層を抽出した。得られた有機層を濃縮して、黒い残渣を得た。これを、シリカゲルカラムを用いて精製し、化合物(D)を得た。
H−NMR(300MHz,CDCl)δ1.30(s,18H),1.31(s,9H),3.19(s,3H),6.19(m,2H),6.25(m,2H),7.22(s,2H),7.38(m,2H). [Synthesis Example 2]
<Synthesis of cobalt complex MC2>
As shown in the following reaction formula, the compound (F) was synthesized via the compound (D) and the compound (E), and then the cobalt complex MC2 was synthesized by using the compound (F) and the metal imparting agent.
Figure 0006830320
0.547 g of 2,6-dibromo-4-tert-butylanisole, 0.844 g of 1-N-Boc-pyrrole-2-boronic acid, 0.138 g of tris (benzylideneacetone) dipalladium, 0.247 g 2-Dicyclohexylphosphino-2', 6'-dimethoxybiphenyl, 5.527 g of potassium phosphate was dissolved in a mixed solvent of 200 mL of dioxane and 20 mL of water, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 9 hours. After completion of the reaction, the mixture was allowed to cool, distilled water and chloroform were added, and the organic layer was extracted. The obtained organic layer was concentrated to give a black residue. This was purified using a silica gel column to obtain compound (D).
1 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ1.30 (s, 18H), 1.31 (s, 9H), 3.19 (s, 3H), 6.19 (m, 2H), 6.25 ( m, 2H), 7.22 (s, 2H), 7.38 (m, 2H).

化合物(E)を以下の反応式に従って合成した。

Figure 0006830320
窒素雰囲気下で0.453gの化合物(D)を15mLの無水ジクロロメタンに溶解させた。ジクロロメタン溶液をドライアイス/アセトンバスで−78℃に冷却しながら、5.4mLの三臭化ホウ素(1.0Mジクロロメタン溶液)をゆっくり滴下した。滴下後、10分間そのまま攪拌させた後、ドライアイス/アセトンバスを取り除き、室温まで攪拌させながら放置した。1時間後、飽和NaHCO3水溶液を加えて中和し、クロロホルムを加えて3回抽出した。得られた有機層を濃縮して、得られた黒色の残渣を、シリカゲルで精製し、化合物(E)を得た。
H−NMR(300MHz,CDCl)δ1.34(s,9H),6.35(m,2H),6.40(s,1H),6.55(m,2H),6.93(m,2H),7.36(s,2H),9.15(s,2H). Compound (E) was synthesized according to the following reaction formula.
Figure 0006830320
0.453 g of compound (D) was dissolved in 15 mL anhydrous dichloromethane under a nitrogen atmosphere. While cooling the dichloromethane solution to −78 ° C. in a dry ice / acetone bath, 5.4 mL of boron tribromide (1.0 M dichloromethane solution) was slowly added dropwise. After the dropping, the mixture was stirred as it was for 10 minutes, the dry ice / acetone bath was removed, and the mixture was left to stand while stirring to room temperature. After 1 hour, saturated aqueous NaHCO3 solution was added for neutralization, chloroform was added, and the mixture was extracted 3 times. The obtained organic layer was concentrated, and the obtained black residue was purified with silica gel to obtain compound (E).
1 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ1.34 (s, 9H), 6.35 (m, 2H), 6.40 (s, 1H), 6.55 (m, 2H), 6.93 ( m, 2H), 7.36 (s, 2H), 9.15 (s, 2H).

大環状化合物(F)を以下の反応式に従って合成した。

Figure 0006830320
0.051gの化合物(E)と0.019gのベンズアルデヒドを20mLのプロピオン酸に溶解させ、140℃で7時間加熱した。その後、プロピオン酸を留去して、得られた黒い残渣をシリカゲルで精製して、化合物(F)を得た。
H−NMR(300MHz,CDCl)δ1.38(s,18H),6.58(d,J=3.8Hz,4H),6.92(d,J=3.8Hz,4H),7.49(m,10H),7.71(s,4H),12.75(br,4H). The macrocycle compound (F) was synthesized according to the following reaction formula.
Figure 0006830320
0.051 g of compound (E) and 0.019 g of benzaldehyde were dissolved in 20 mL of propionic acid and heated at 140 ° C. for 7 hours. Then, propionic acid was distilled off, and the obtained black residue was purified with silica gel to obtain compound (F).
1 1 H-NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ1.38 (s, 18H), 6.58 (d, J = 3.8Hz, 4H), 6.92 (d, J = 3.8Hz, 4H), 7 .49 (m, 10H), 7.71 (s, 4H), 12.75 (br, 4H).

コバルト錯体MC2を以下の反応式にしたがって合成した。

Figure 0006830320
窒素雰囲気下において、0.057gの大環状化合物(F)と0.047gの酢酸コバルト4水和物を含んだメタノール4ml、クロロホルム6mlの混合溶液を、80℃に加熱しながら5時間攪拌した。得られた溶液を濃縮乾固させると紫色固体を得た。これを水で洗浄することにより、コバルト錯体MC2を得た。
ESI−MS[M・]+:m/z=846.0 The cobalt complex MC2 was synthesized according to the following reaction formula.
Figure 0006830320
Under a nitrogen atmosphere, a mixed solution of 4 ml of methanol and 6 ml of chloroform containing 0.057 g of the macrocycle compound (F) and 0.047 g of cobalt acetate tetrahydrate was stirred for 5 hours while heating at 80 ° C. The obtained solution was concentrated to dryness to obtain a purple solid. This was washed with water to obtain a cobalt complex MC2.
ESI-MS [M ・] +: m / z = 846.0

[合成例3]
<コバルト錯体MC3の合成>
コバルト錯体MC3を以下の反応式に従って合成した。

Figure 0006830320
窒素雰囲気下において0.476gの塩化コバルト6水和物と0.412gの4―tert-ブチル−2,6−ジホルミルフェノールを含んだ10mlエタノール溶液を50mlのナスフラスコに入れ、室温にて攪拌した。この溶液に0.216gのo−フェニレンジアミンを含んだ5mlエタノール溶液を徐々に添加した。上記混合物を2時間還流することにより茶褐色沈殿が生成した。この沈殿を濾取し、乾燥することでコバルト錯体MC3を得た(収量0.465g:収率63%)。 [Synthesis Example 3]
<Synthesis of cobalt complex MC3>
The cobalt complex MC3 was synthesized according to the following reaction formula.
Figure 0006830320
A 10 ml ethanol solution containing 0.476 g of cobalt chloride hexahydrate and 0.412 g of 4-tert-butyl-2,6-diformylphenol under a nitrogen atmosphere was placed in a 50 ml eggplant flask and stirred at room temperature. did. A 5 ml ethanol solution containing 0.216 g of o-phenylenediamine was gradually added to this solution. A brown precipitate was formed by refluxing the mixture for 2 hours. This precipitate was collected by filtration and dried to obtain a cobalt complex MC3 (yield 0.465 g: 63% yield).

[合成例4]
<コバルト錯体MC4の合成>

Figure 0006830320

窒素雰囲気下において0.476gの塩化コバルト6水和物と0.469gの3,5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシベンズアルデヒドを含んだ10mlエタノール溶液を50mlのナスフラスコに入れ、室温にて攪拌した。この溶液に0.216gのo−フェニレンジアミンを含んだ10mlエタノール溶液を徐々に添加した。上記混合物を2時間還流することにより茶褐色沈殿が生成した。この沈殿を濾取し、乾燥することでコバルト錯体MC4を得た(収量0.08g:収率7%)。 [Synthesis Example 4]
<Synthesis of cobalt complex MC4>
Figure 0006830320

A 10 ml ethanol solution containing 0.476 g of cobalt chloride hexahydrate and 0.469 g of 3,5-di-tert-butyl-2-hydroxybenzaldehyde under a nitrogen atmosphere was placed in a 50 ml eggplant flask at room temperature. Stirred. A 10 ml ethanol solution containing 0.216 g of o-phenylenediamine was gradually added to this solution. A brown precipitate was formed by refluxing the mixture for 2 hours. This precipitate was collected by filtration and dried to obtain a cobalt complex MC4 (yield 0.08 g: yield 7%).

[合成例5]
<コバルト錯体MC5の合成>
以下の反応式で示すとおり、化合物4〜化合物9を経由し化合物10を合成した後、化合物10と金属付与剤とを用いて、コバルト錯体MC5を合成した。
[Synthesis Example 5]
<Synthesis of cobalt complex MC5>
As shown in the following reaction formula, the compound 10 was synthesized via the compounds 4 to 9, and then the cobalt complex MC5 was synthesized by using the compound 10 and the metal imparting agent.

(化合物4の合成)

Figure 0006830320
(Synthesis of Compound 4)
Figure 0006830320

遮光アルゴン気流下、3Lフラスコへ4−tert−ブチルフェノール250g(1.664mol)、クロロホルム420ml、四塩化炭素420mlを仕込み、そこへ臭素/クロロホルム溶液[臭素240g(0.9)等量、クロロホルム270ml]を内温8±2℃にて1時間かけて滴下した。滴下終了後、室温にて一晩攪拌した。減圧濃縮を行い、化合物4(372g)のオイルを得た。収率97.5%。
250 g (1.664 mol) of 4-tert-butylphenol, 420 ml of chloroform, and 420 ml of carbon tetrachloride were charged into a 3 L flask under a light-shielded argon stream, and a bromine / chloroform solution [240 g (0.9) equal amount of bromine, 270 ml of chloroform] was charged therein. Was added dropwise at an internal temperature of 8 ± 2 ° C. over 1 hour. After completion of the dropping, the mixture was stirred overnight at room temperature. Concentration was carried out under reduced pressure to obtain an oil of compound 4 (372 g). Yield 97.5%.

(化合物5の合成)

Figure 0006830320
(Synthesis of Compound 5)
Figure 0006830320

アルゴン気流下、10Lフラスコへ化合物4(371g)、無水炭酸カリウム(335g)、アセトン5Lを仕込み、そこにヨウ化メチル435gを30分かけて滴下した。滴下終了後、内温40℃にて一晩攪拌した。ろ過、減圧蒸留を行い、化合物5(355.8g)を得た。収率90.3%。 Compound 4 (371 g), anhydrous potassium carbonate (335 g), and 5 L of acetone were charged into a 10 L flask under an argon stream, and 435 g of methyl iodide was added dropwise thereto over 30 minutes. After completion of the dropping, the mixture was stirred overnight at an internal temperature of 40 ° C. Filtration and vacuum distillation were carried out to obtain Compound 5 (355.8 g). Yield 90.3%.

(化合物6の合成)

Figure 0006830320
(Synthesis of Compound 6)
Figure 0006830320

アルゴン気流下、2Lフラスコにリチウム10g、脱水ジエチルエーテル102mlを仕込み、そこへ化合物5のジエチルエーテル溶液[化合物5:158g、脱水ジエチルエーテル1L]を30分かけて滴下し、その後1時間、還流を行った。室温まで冷却し、リチオ化液を得た。アルゴン気流下、5Lフラスコへ2,2‘−ビピリジル12.52g(0.08mol)、脱水トルエン1Lを仕込み、そこにリチオ化液を40分かけて滴下し、その後、45時間還流を行った。内温を5℃まで冷却後、水300mlを滴下、分液後、水相をジクロロメタンで抽出、有機相を合わせて、二酸化マンガン50gを添加し、一晩攪拌した。ろ過後、無水硫酸ナトリウムにて脱水した後、減圧濃縮して、粗生成物を得た。カラム精製を行い、化合物6(6.245g)を得た。収率16.2%。 Under an argon stream, 10 g of lithium and 102 ml of dehydrated diethyl ether were placed in a 2 L flask, and a diethyl ether solution of compound 5 [Compound 5: 158 g, dehydrated diethyl ether 1 L] was added dropwise over 30 minutes, followed by reflux for 1 hour. went. The mixture was cooled to room temperature to obtain a lithium solution. 12.52 g (0.08 mol) of 2,2'-bipyridyl and 1 L of dehydrated toluene were charged into a 5 L flask under an argon stream, and the lithiotized solution was added dropwise thereto over 40 minutes, and then reflux was performed for 45 hours. After cooling the internal temperature to 5 ° C., 300 ml of water was added dropwise, the liquid was separated, the aqueous phase was extracted with dichloromethane, the organic phases were combined, 50 g of manganese dioxide was added, and the mixture was stirred overnight. After filtration, the mixture was dehydrated with anhydrous sodium sulfate and concentrated under reduced pressure to obtain a crude product. Column purification was performed to obtain Compound 6 (6.245 g). Yield 16.2%.

(化合物7の合成)

Figure 0006830320
(Synthesis of Compound 7)
Figure 0006830320

遮光アルゴン気流下、1Lフラスコへ化合物6(6.145g、12.79mmol)、脱水ジクロロメタン400mlを仕込み、臭素6.2gを添加し、20時間還流を行った。モノブロモ体が残存していたため、臭素を追加し、更に20時間還流した。反応終了後、中和、分析、カラム精製を行い、化合物7(7.334g)を得た。収率89.8%。 Compound 6 (6.145 g, 12.79 mmol) and 400 ml of dehydrated dichloromethane were charged into a 1 L flask under a light-shielded argon stream, 6.2 g of bromine was added, and reflux was carried out for 20 hours. Since the monobromo form remained, bromine was added and refluxed for another 20 hours. After completion of the reaction, neutralization, analysis and column purification were carried out to obtain Compound 7 (7.334 g). Yield 89.8%.

(化合物8の合成)

Figure 0006830320
(式中、Bocはtert−ブトキシカルボニル基であり、dbaはジベンジリデンアセトンである。) (Synthesis of Compound 8)
Figure 0006830320
(In the formula, Boc is a tert-butoxycarbonyl group and dba is dibenzylideneacetone.)

反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、0.50g(0.77mmol)の化合物7、0.41g(1.9mmol)の1−N−Boc−ピロール−2−ボロン酸、0.018g(0.02mmol)のトリス(ベンジリデンアセトン)ジパラジウム、0.032g(0.08mmol)の2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニルおよび、0.72g(3.1mmol)のリン酸カリウムを、25mLのジオキサンと2.5mLの水との混合溶媒に加えて溶解させ、60℃にて6時間攪拌した。反応終了後、放冷して蒸留水およびクロロホルムを加えて、有機層を抽出した。得られた有機層を濃縮して、黒い残留物を得た。これを、展開溶媒としてクロロホルムを用いたシリカゲルカラムで精製し、化合物8を得た。得られた化合物8の同定データを以下に示す。 After setting the inside of the reaction vessel to an argon gas atmosphere, 0.50 g (0.77 mmol) of compound 7, 0.41 g (1.9 mmol) of 1-N-Boc-pyrrole-2-boronic acid, 0.018 g (0). .02 mmol) tris (benzylideneacetone) dipalladium, 0.032 g (0.08 mmol) of 2-dicyclohexylphosphino-2', 6'-dimethoxybiphenyl and 0.72 g (3.1 mmol) of potassium phosphate. , 25 mL of dioxane and 2.5 mL of water were added to the mixed solvent to dissolve the mixture, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the mixture was allowed to cool, distilled water and chloroform were added, and the organic layer was extracted. The resulting organic layer was concentrated to give a black residue. This was purified by a silica gel column using chloroform as a developing solvent to obtain Compound 8. The identification data of the obtained compound 8 is shown below.

H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=1.34(s,18H),1.37(s,18H),3.30(s,6H),6.21(m,2H),6.27(m,2H),7.37(m,2H),7.41(s,2H),7.82(s,2H),8.00(s,2H),8.19(d,J=8.6Hz,2H),8.27(d,J=8.6Hz,2H). 1 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.34 (s, 18H), 1.37 (s, 18H), 3.30 (s, 6H), 6.21 (m, 2H) ), 6.27 (m, 2H), 7.37 (m, 2H), 7.41 (s, 2H), 7.82 (s, 2H), 8.00 (s, 2H), 8.19 (D, J = 8.6Hz, 2H), 8.27 (d, J = 8.6Hz, 2H).

(化合物9の合成)

Figure 0006830320
(式中、Bocはtert−ブトキシカルボニル基である。) (Synthesis of Compound 9)
Figure 0006830320
(In the formula, Boc is a tert-butoxycarbonyl group.)

反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、0.28g(0.43mmol)の化合物8を10mLの無水ジクロロメタンに溶解させた。得られたジクロロメタン溶液を−20℃に冷却しながら、ここに三臭化ホウ素の1.0mol/Lジクロロメタン溶液3.46mL(3.46mmol)をゆっくり滴下した。滴下後、10分間そのまま攪拌し、室温になるまでさらに攪拌しながら放置した。3時間後、反応液を0℃まで冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた後、クロロホルムを加えて抽出し、有機層を濃縮した。得られた褐色の残留物を、展開溶媒としてクロロホルムを用いたシリカゲルカラムで精製し、化合物9を得た。得られた化合物9の同定データを以下に示す。 After creating a nitrogen gas atmosphere in the reaction vessel, 0.28 g (0.43 mmol) of Compound 8 was dissolved in 10 mL of anhydrous dichloromethane. While cooling the obtained dichloromethane solution to −20 ° C., 3.46 mL (3.46 mmol) of a 1.0 mol / L dichloromethane solution of boron tribromide was slowly added dropwise thereto. After the dropping, the mixture was stirred as it was for 10 minutes, and left with further stirring until it reached room temperature. After 3 hours, the reaction solution was cooled to 0 ° C., saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added, chloroform was added for extraction, and the organic layer was concentrated. The obtained brown residue was purified by a silica gel column using chloroform as a developing solvent to obtain Compound 9. The identification data of the obtained compound 9 is shown below.

H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=1.40(s,18H),6.25(m,2H),6.44(m,2H),6.74(m,2H),7.84(s,2H),7.89(s,2H),7.92(s,2H),8.35(d,J=8.4Hz,2H),8.46(d,J=8.4Hz,2H),10.61(s,2H),15.88(s,2H). 1 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.40 (s, 18H), 6.25 (m, 2H), 6.44 (m, 2H), 6.74 (m, 2H) ), 7.84 (s, 2H), 7.89 (s, 2H), 7.92 (s, 2H), 8.35 (d, J = 8.4Hz, 2H), 8.46 (d, J = 8.4Hz, 2H), 10.61 (s, 2H), 15.88 (s, 2H).

(化合物10の合成)

Figure 0006830320
(Synthesis of Compound 10)
Figure 0006830320

反応容器内において、80mg(0.13mmol)を150mLのプロピオン酸に溶解させ、90℃へ加熱した。14mg(0.13mmol)のベンズアルデヒドを溶解した25mLのプロピオン酸を滴下後、140℃まで加熱し、3時間攪拌した。得られた反応液からプロピオン酸を留去して、得られた黒い残渣を、展開溶媒をクロロホルムとメタノールを10:1の体積比で混合した溶媒を用いたシリカゲルカラムで精製して、化合物10を得た。得られた化合物10の同定データを以下に示す。 In the reaction vessel, 80 mg (0.13 mmol) was dissolved in 150 mL of propionic acid and heated to 90 ° C. After adding 25 mL of propionic acid in which 14 mg (0.13 mmol) of benzaldehyde was dissolved, the mixture was heated to 140 ° C. and stirred for 3 hours. Propionic acid was distilled off from the obtained reaction solution, and the obtained black residue was purified by a silica gel column using a solvent in which chloroform and methanol were mixed at a volume ratio of 10: 1 as a developing solvent, and the compound 10 was purified. Got The identification data of the obtained compound 10 is shown below.

H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=1.49(s,18H),6.69(d,J=4.8Hz,2H),7.01(d,J=4.8Hz,2H),7.57(m,5H),7.90(s,4H),8.02(s,2H),8.31(d,J=8.1Hz,2H),8.47(d,J=8.1Hz,2H). 1 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.49 (s, 18H), 6.69 (d, J = 4.8 Hz, 2H), 7.01 (d, J = 4. 8Hz, 2H), 7.57 (m, 5H), 7.90 (s, 4H), 8.02 (s, 2H), 8.31 (d, J = 8.1Hz, 2H), 8.47 (D, J = 8.1Hz, 2H).

(コバルト錯体MC5の合成)

Figure 0006830320
(Synthesis of cobalt complex MC5)
Figure 0006830320

反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、8.7mg(1.3μmol)の化合物10と、1.3mg(5.2μmol)の酢酸コバルト4水和物を含んだ2mLのメタノールおよび2mLのクロロホルムの混合溶液とを混合し、60℃に加熱しながら2時間攪拌した。得られた溶液を濃縮乾固させて、青色固体を得た。これを水で洗浄することにより、コバルト錯体MC5を得た。なお、前記反応式中のコバルト錯体MC5において、「OAc」は、1当量の酢酸イオンが対イオンとして存在することを示す。 After setting the inside of the reaction vessel to a nitrogen gas atmosphere, 2 mL of methanol and 2 mL of chloroform containing 8.7 mg (1.3 μmol) of compound 10 and 1.3 mg (5.2 μmol) of cobalt acetate tetrahydrate were added. The mixed solution was mixed and stirred for 2 hours while heating at 60 ° C. The resulting solution was concentrated to dryness to give a blue solid. This was washed with water to obtain a cobalt complex MC5. In the cobalt complex MC5 in the reaction formula, "OAc" indicates that 1 equivalent of acetate ion is present as a counter ion.

[合成例6]
<コバルト錯体MC6の合成>

Figure 0006830320
アルゴン雰囲気下、200mLの3つ口ナス形フラスコに、4-tert-Butylanisole 10.1g(61.2mmol)と、脱水ジクロロメタン85mLとを加え、臭素7.48mL(153mmol)を10分かけて滴下した。室温で11時間撹拌した。
反応液にNa2SO3水溶液を加え、クロロホルム抽出にて水と飽和食塩水で洗い、硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過、濃縮して無色液体の1,3-dibromo-5-tert-butyl-2-methoxybenzeneを19.8g(収率100%)得た。 [Synthesis Example 6]
<Synthesis of cobalt complex MC6>
Figure 0006830320
In an argon atmosphere, 10.1 g (61.2 mmol) of 4-tert-Butylanisole and 85 mL of dehydrated dichloromethane were added to a 200 mL three-necked eggplant-shaped flask, and 7.48 mL (153 mmol) of bromine was added dropwise over 10 minutes. .. The mixture was stirred at room temperature for 11 hours.
Add Na 2 SO 3 aqueous solution to the reaction solution, wash with water and saturated saline by chloroform extraction, dry with sodium sulfate, filter, concentrate and concentrate 1,3-dibromo-5-tert-butyl-2-, a colorless liquid. 19.8 g (yield 100%) of methoxybenzene was obtained.

Figure 0006830320
(以下式中、Bocはtert−ブトキシカルボニル基である)
アルゴン雰囲気下、200mLの3つ口ナス形フラスコに、1-tert-butoxycarbonyl-2-pyrrolilboronic acid 1.88g(8.72mmol)、炭酸ナトリウム2.77g(26.2mmol)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) 504mg (0.436mmol)を入れた。別のフラスコに、アルゴン雰囲気下で、1,3-dibromo-5-tert-butyl-2-methoxybenzene3.01g(8.72mmol)1,4-dioxane 80mLおよび水5mLを混合し、混合液を得た。該混合液を、先の3つ口ナス形フラスコに、室温で加え、内温60℃で4時間撹拌後、100℃で1時間撹拌し、反応液を得た。
反応液をろ過、濃縮し、展開溶媒ヘキサン:クロロホルム=4:1でシリカゲルカラムクロマトグラフィーを行い、無色液体の化合物14を1.80g(収率49.6%)得た。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ7.48 (d, J = 2.8, 1H), 7.41-7.40 (m, 1H), 7.23 (d, J = 2.8, 1H), 6.25-6.20 (m, 2H), 3.40 (s, 3H), 1.30 (s, 9H), 1.26 (s, 9H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ152.5, 149.6, 148.2, 129.9, 129.7, 129.4, 126.8, 122.5, 116.6, 114.3, 110.3, 83.6, 59.9, 34.6, 31.4, 27.4.
Figure 0006830320
(In the following formula, Boc is a tert-butoxycarbonyl group)
1.88 g (8.72 mmol) of 1-tert-butoxycarbonyl-2-pyrrolilboronic acid, 2.77 g (26.2 mmol) of sodium carbonate and tetrakis (triphenylphosphine) in a 200 mL three-necked eggplant-shaped flask under an argon atmosphere. 504 mg (0.436 mmol) of palladium (0) was added. In another flask, 80 mL of 1,3-dibromo-5-tert-butyl-2-methoxybenzene3.01 g (8.72 mmol) 1,4-dioxane and 5 mL of water were mixed under an argon atmosphere to obtain a mixed solution. .. The mixed solution was added to the above three-necked eggplant-shaped flask at room temperature, stirred at an internal temperature of 60 ° C. for 4 hours, and then stirred at 100 ° C. for 1 hour to obtain a reaction solution.
The reaction solution was filtered and concentrated, and silica gel column chromatography was performed with a developing solvent of hexane: chloroform = 4: 1 to obtain 1.80 g (yield 49.6%) of compound 14 as a colorless liquid.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ7.48 (d, J = 2.8, 1H), 7.41-7.40 (m, 1H), 7.23 (d, J = 2.8, 1H), 6.25-6.20 (m, 2H) ), 3.40 (s, 3H), 1.30 (s, 9H), 1.26 (s, 9H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ152.5, 149.6, 148.2, 129.9, 129.7, 129.4, 126.8, 122.5 , 116.6, 114.3, 110.3, 83.6, 59.9, 34.6, 31.4, 27.4.

Figure 0006830320
アルゴン雰囲気下、50mLの 2つ口ナス形フラスコに、化合物14を1.00g(2.46mmol)およびプロピオン酸9gを加え、100℃で4時間撹拌し、その後、室温に戻し、反応溶液を得た。反応溶液を開放系にし、ベンズアルデヒド129.5mg(1.23mmol)を、プロピオン酸1gに溶解した溶液を加え、5時間還流した。
室温に冷ました反応溶液を濃縮し、展開溶媒ヘキサン:クロロホルム=3:1 (v/v) でシリカゲルカラムクロマトグラフィーを行い、橙色固体の化合物15を790mg(収率91.8%) 得た。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ9.41 (s, 2H), 7.51 (d, J = 2.0, 2H), 7.38-7.28 (m, 7H), 6.53 (t, J = 3.2, 2H), 6.07 (t, J = 3.2, 2H), 5.56 (s, 1H), 3.50 (s, 6H), 1.31 (s, 18H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ149.5, 149.2, 142.0, 133.8, 129.0, 128.44, 128.37, 127.9, 127.4, 126.3, 117.8, 108.3, 107.5, 60.3, 44.6, 34.6, 31.3.
Figure 0006830320
Under an argon atmosphere, 1.00 g (2.46 mmol) of compound 14 and 9 g of propionic acid were added to a 50 mL two-necked eggplant-shaped flask, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 4 hours and then returned to room temperature to obtain a reaction solution. It was. The reaction solution was set to an open system, a solution prepared by dissolving 129.5 mg (1.23 mmol) of benzaldehyde in 1 g of propionic acid was added, and the mixture was refluxed for 5 hours.
The reaction solution cooled to room temperature was concentrated, and silica gel column chromatography was performed with the developing solvent hexane: chloroform = 3: 1 (v / v) to obtain 790 mg (yield 91.8%) of compound 15 as an orange solid.
1 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ9.41 (s, 2H), 7.51 (d, J = 2.0, 2H), 7.38-7.28 (m, 7H), 6.53 (t, J = 3.2, 2H), 6.07 (t, J = 3.2, 2H), 5.56 (s, 1H), 3.50 (s, 6H), 1.31 (s, 18H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ 149.5, 149.2, 142.0, 133.8, 129.0, 128.44, 128.37, 127.9, 127.4, 126.3, 117.8, 108.3, 107.5, 60.3, 44.6, 34.6, 31.3.

Figure 0006830320
アルゴン雰囲気下、50mLの3つ口丸底フラスコに、化合物15を220 mg(0.312 mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) 54.1 mg (0.468 mmol)、脱水THF3mLおよび2-pyridylznic bromideの0.5mol/L THF溶液1.87 mL (0.937 mmol)を加え、室温で2時間撹拌後、還流した。13時間後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) 27.0mg (0.234 mmol)、脱水THF2mLおよび2-pyridylzinc bromideの0.5mol/L THF溶液0.94 mL (0.47 mmol)を追加して、更に12時間還流して、反応溶液を得た。
反応溶液を冷まし、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、ろ過し、ろ液を濃縮してクロロホルム抽出により、水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過、濃縮し、展開溶媒ヘキサン:クロロホルム=3:1(v/v)でアルミナゲルカラムクロマトグラフィーを2回行い、赤色固体を217mg得た。
得られた赤色固体を真空乾燥し、ジクロロメタン2mLに溶解した。これに、2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone (DDQ) 86.6mg(0.343 mmol)を、ジクロロメタン7mLに溶解した溶液を、開放系室温で撹拌しながら5分かけて滴下して、反応溶液を得た。
反応溶液を、展開溶媒クロロホルム:酢酸エチル=4:1(v/v)でシリカゲルカラムクロマトグラフィーにかけて、青色固体を85.6mg得た。この成分はNMRシグナルがブロードであった。
得られた青色固体を、ジクロロメタン抽出にて、濃塩酸、希塩酸および飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗い、硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過、濃縮して赤色固体の化合物16を58.0mg (収率26.5%) 得た。また、副生成物としてピリジル基1ヶ所反応物である化合物12を32.2mg(収率14.7%)得た。
Figure 0006830320
In a 50 mL three-necked round-bottom flask under an argon atmosphere, 220 mg (0.312 mmol) of compound 15, 54.1 mg (0.468 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), 3 mL of dehydrated THF and 1.87 mL (0.937 mmol) of a 0.5 mol / L THF solution of 2-pyridylznic bromide was added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours and then refluxed. After 13 hours, add 27.0 mg (0.234 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), 2 mL of dehydrated THF and 0.94 mL (0.47 mmol) of a 0.5 mol / L THF solution of 2-pyridylzinc bromide. In addition, reflux was performed for an additional 12 hours to obtain a reaction solution.
Cool the reaction solution, add saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, filter, concentrate the filtrate, wash with water and saturated saline by chloroform extraction, dry, filter and concentrate with sodium sulfate, developing solvent hexane: chloroform. Alumina gel column chromatography was performed twice at 3: 1 (v / v) to obtain 217 mg of a red solid.
The obtained red solid was vacuum dried and dissolved in 2 mL of dichloromethane. A solution prepared by dissolving 86.6 mg (0.343 mmol) of 2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone (DDQ) in 7 mL of dichloromethane was added to this solution in an open system at room temperature for 5 minutes with stirring. The mixture was added dropwise to obtain a reaction solution.
The reaction solution was subjected to silica gel column chromatography with the developing solvent chloroform: ethyl acetate = 4: 1 (v / v) to obtain 85.6 mg of a blue solid. The NMR signal of this component was broad.
The obtained blue solid was washed with concentrated hydrochloric acid, dilute hydrochloric acid and saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution by extraction with dichloromethane, dried over sodium sulfate, filtered and concentrated to obtain 58.0 mg (yield 26.5) of compound 16 as a red solid. %) Obtained. In addition, 32.2 mg (yield 14.7%) of compound 12, which is a reaction product at one pyridyl group, was obtained as a by-product.

化合物16のNMRデータを以下に示す。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ8.73-8.71 (m, 2H), 7.89 (d, J = 2.8, 2H), 7.79 (d, J = 8.0, 2H), 7.71 (td, J = 7.6, 2.0, 2H), 7.65 (d, J = 2.8, 2H), 7.59-7.57 (m, 2H), 7.48-7.45 (m, 3H), 7.25-7.22 (m, 2H), 6.93 (d, J = 4.4, 2H), 6.65 (d, J = 4.4, 2H), 3.48 (s, 6H), 1.31 (s, 18H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ156.9, 153.9, 153.3, 149.6, 147.1, 141.5, 139.5, 138.1, 136.2, 134.1, 131.1, 129.2, 129.0, 128.7, 127.6, 127.0, 126.8, 124.9, 122.0, 118.8, 62.1, 34.6, 31.5.
The NMR data of compound 16 is shown below.
1 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ8.73-8.71 (m, 2H), 7.89 (d, J = 2.8, 2H), 7.79 (d, J = 8.0, 2H), 7.71 (td, J = 7.6) , 2.0, 2H), 7.65 (d, J = 2.8, 2H), 7.59-7.57 (m, 2H), 7.48-7.45 (m, 3H), 7.25-7.22 (m, 2H), 6.93 (d, J = 4.4, 2H), 6.65 (d, J = 4.4, 2H), 3.48 (s, 6H), 1.31 (s, 18H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ156.9, 153.9, 153.3, 149.6, 147.1, 141.5, 139.5, 138.1, 136.2, 134.1, 131.1, 129.2, 129.0, 128.7, 127.6, 127.0, 126.8, 124.9, 122.0, 118.8, 62.1, 34.6, 31.5.

化合物12のNMRデータを以下に示す。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ8.74 (d, J = 4.4, 1H), 8.17 (d, J = 2.8, 1H), 7.84 (d, J = 7.6, 1H), 7.76-7.69 (m, 3H), 7.58-7.55 (m, 2H), 7.49-7.46 (m, 4H), 7.27-7.24 (m, 1H), 7.10 (d, J = 4.4, 1H), 6.76 (dd, J = 7.6, 4.4, 2H), 6.52 (d, J = 5.6, 1H), 3.78 (s, 3H), 3.47 (s, 3H), 1.44 (s, 9H), 1.29 (s, 9H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ159.7, 157.0, 154.6, 151.9, 149.6, 148.7, 147.6, 145.7, 145.1, 139.3, 138.4, 137.9, 136.1, 134.1, 132.2, 131.0, 130.6, 129.8, 128.7, 127.7, 127.5, 127.4, 126.8, 126.0, 125.0, 124.8, 122.7, 122.0, 118.1, 114.8, 62.1, 60.9, 34.9, 34.6, 31.7, 31.3.
The NMR data of Compound 12 is shown below.
1 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ8.74 (d, J = 4.4, 1H), 8.17 (d, J = 2.8, 1H), 7.84 (d, J = 7.6, 1H), 7.76-7.69 (m) , 3H), 7.58-7.55 (m, 2H), 7.49-7.46 (m, 4H), 7.27-7.24 (m, 1H), 7.10 (d, J = 4.4, 1H), 6.76 (dd, J = 7.6, 4.4, 2H), 6.52 (d, J = 5.6, 1H), 3.78 (s, 3H), 3.47 (s, 3H), 1.44 (s, 9H), 1.29 (s, 9H); 13 C NMR (100 MHz) , CDCl 3 ) δ159.7, 157.0, 154.6, 151.9, 149.6, 148.7, 147.6, 145.7, 145.1, 139.3, 138.4, 137.9, 136.1, 134.1, 132.2, 131.0, 130.6, 129.8, 128.7, 127.7, 127.5, 127.4, 126.8, 126.0, 125.0, 124.8, 122.7, 122.0, 118.1, 114.8, 62.1, 60.9, 34.9, 34.6, 31.7, 31.3.

Figure 0006830320
アルゴン雰囲気下、30mLの3つ口丸底フラスコに、化合物16を30.0mg(0.428 mmol)および脱水ジクロロメタン3mLを加え、−20 ℃で撹拌しながら三臭化ホウ素のジクロロメタン溶液1.0mol/Lを0.86mL(0.86 mmol)5分かけて滴下した。内温の変化無し、色は赤から青に変化。30分後、冷浴を外し5時間半撹拌した。反応溶液を0 ℃にして、水1mLを滴下した。
反応溶液にクロロホルムを加え、抽出にて飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水および飽和食塩水で洗い、硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過、濃縮後、展開溶媒クロロホルム:酢酸エチル=4:1 (v/v)でシリカゲルカラムクロマトグラフィーを行い、紫色個体の化合物13を17.4 mg (収率60.6%) 得た。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ8.20 (br, 2H), 8.07 (d, J = 8.0, 2H), 7.93 (d, J = 2.8, 2H), 7.85 (d, J = 2.8, 2H), 7.58-7.44 (m, 7H), 7.03-6.97 (m, 4H), 6.69 (br, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ157.0, 156.0, 147.2, 141.1, 139.4, 138.8, 136.6, 131.8, 129.8 (br), 128.9, 127.6, 126.4, 126.1, 122.3 (br), 122.1, 121.5, 119.0, 115.9 (br), 34.4, 31.7.
Figure 0006830320
Under an argon atmosphere, add 30.0 mg (0.428 mmol) of compound 16 and 3 mL of dehydrated dichloromethane to a 30 mL three-necked round-bottom flask, and 1.0 mol of a dichloromethane solution of boron tribromide with stirring at -20 ° C. / L was added dropwise over 0.86 mL (0.86 mmol) over 5 minutes. No change in internal temperature, color changes from red to blue. After 30 minutes, the cold bath was removed and the mixture was stirred for 5 and a half hours. The reaction solution was brought to 0 ° C., and 1 mL of water was added dropwise.
Add chloroform to the reaction solution, wash with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, water and saturated saline for extraction, dry with sodium sulfate, filter, concentrate, and then develop solvent chloroform: ethyl acetate = 4: 1 (v / v). Silica gel column chromatography was performed to obtain 17.4 mg (yield 60.6%) of Compound 13 as a purple solid.
1 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ8.20 (br, 2H), 8.07 (d, J = 8.0, 2H), 7.93 (d, J = 2.8, 2H), 7.85 (d, J = 2.8, 2H) ), 7.58-7.44 (m, 7H), 7.03-6.97 (m, 4H), 6.69 (br, 2H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ157.0, 156.0, 147.2, 141.1, 139.4, 138.8 , 136.6, 131.8, 129.8 (br), 128.9, 127.6, 126.4, 126.1, 122.3 (br), 122.1, 121.5, 119.0, 115.9 (br), 34.4, 31.7.

得られた化合物13のDART−MS測定の結果を下記に示す。DART−MS(M/Z):found;671.4.calcd;671.3(M+H)+The results of DART-MS measurement of the obtained compound 13 are shown below. DART-MS (M / Z): found; 671.4. calcd; 671.3 (M + H) + .

Figure 0006830320
アルゴン雰囲気下、30mLの3つ口丸底フラスコに、化合物13重量8.9 mg (0.013 mmol)を、クロロホルム3 mLに溶解した溶液を入れ、室温で撹拌しながら酢酸コバルト(II)四水和物9.9 mg(0.040mmol)を、メタノール3mLに溶解した溶液を加えた。赤から青に変化した。室温で15分撹拌後、2時間還流した。
反応溶液を冷まし、濃縮し、水で懸濁ろ過をしてろ過物よりコバルト錯体MC6を得た。
Figure 0006830320
In an argon atmosphere, put a solution of 8.9 mg (0.013 mmol) of compound 13 in 3 mL of chloroform in a 30 mL three-necked round bottom flask, and stir at room temperature to obtain cobalt (II) acetate (4). A solution prepared by dissolving 9.9 mg (0.040 mmol) of hydrate in 3 mL of methanol was added. It changed from red to blue. After stirring at room temperature for 15 minutes, the mixture was refluxed for 2 hours.
The reaction solution was cooled, concentrated, and suspended and filtered with water to obtain a cobalt complex MC6 from the filtrate.

[合成例7]
<コバルト錯体MC7の合成>

Figure 0006830320

50mLの2つ口ナス形フラスコに、前記化合物15 330mg(0.47mmol)を、ジクロロメタン5mLに溶解した溶液に、2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone (DDQ) 108 mg (0.47 mmol)を、ジクロロメタン10mLに溶解した溶液を、10分かけて滴下した。その後、室温で1時間撹拌し、反応溶液を得た。
反応溶液にヘキサン30mLを加え、展開溶媒ヘキサン:クロロホルム=1:1 (v/v) でシリカゲルカラムクロマトグラフィーを行い、赤色固体の化合物17を267mg(収率81%)得た。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ7.92 (d, J = 2.4, 2H), 7.57-7.54 (m, 4H), 7.49-7.44 (m, 3H), 6.93 (d, J = 4.4, 2H), 6.64 (d, J = 4.4, 2H), 3.76 (s, 6H), 1.37 (s, 18H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ152.5, 152.2, 149.1, 141.7, 139.7, 137.7, 131.2, 131.0, 129.4, 128.8, 127.7, 127.6, 125.4, 118.6, 118.0, 61.2, 34.8, 31.5. [Synthesis Example 7]
<Synthesis of cobalt complex MC7>
Figure 0006830320

2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone (DDQ) 108 mg (DDQ) in a solution of the above compound 15 330 mg (0.47 mmol) in 5 mL of dichloromethane in a 50 mL two-necked eggplant-shaped flask. 0.47 mmol) was dissolved in 10 mL of dichloromethane, and the solution was added dropwise over 10 minutes. Then, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour to obtain a reaction solution.
30 mL of hexane was added to the reaction solution, and silica gel column chromatography was performed with the developing solvent hexane: chloroform = 1: 1 (v / v) to obtain 267 mg (yield 81%) of compound 17 as a red solid.
1 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ7.92 (d, J = 2.4, 2H), 7.57-7.54 (m, 4H), 7.49-7.44 (m, 3H), 6.93 (d, J = 4.4, 2H) ), 6.64 (d, J = 4.4, 2H), 3.76 (s, 6H), 1.37 (s, 18H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ152.5, 152.2, 149.1, 141.7, 139.7, 137.7 , 131.2, 131.0, 129.4, 128.8, 127.7, 127.6, 125.4, 118.6, 118.0, 61.2, 34.8, 31.5.

Figure 0006830320
アルゴン雰囲気下、30mLの3つ口丸底フラスコに、化合物17を30.0mg(0.428 mmol)および脱水ジクロロメタン3mLを加え、−20℃で撹拌しながら三臭化ホウ素のジクロロメタン溶液1.0Mを0.85mL(0.85 mmol)を5分かけて滴下した。30分後、冷浴を外し4時間撹拌し、反応溶液を得た。さらに、反応溶液を0℃にして、水1mLを滴下した。
反応溶液にクロロホルムを加え、抽出にて飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗い、硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過、濃縮後、展開溶媒クロロホルムでシリカゲルカラムクロマトグラフィーを行い、赤色個体を19.3mg得た。
得られた生成物に対し、3当量の酢酸コバルト4水和物を含んだ3mLのメタノールおよび3mLのクロロホルムの混合溶液を混合し、60℃に加熱しながら2時間攪拌した。得られた溶液を濃縮乾固させて、残渣へ水を加えて懸濁ろ過して、ろ過物よりCo−A7(コバルト錯体MC7)を得た。得られたCo−A7のDART−MS測定の結果を下記に示す。
Figure 0006830320
Under an argon atmosphere, add 30.0 mg (0.428 mmol) of compound 17 and 3 mL of dehydrated dichloromethane to a 30 mL three-necked round-bottom flask, and add 1.0 M of a dichloromethane solution of boron tribromide while stirring at -20 ° C. 0.85 mL (0.85 mmol) was added dropwise over 5 minutes. After 30 minutes, the cold bath was removed and the mixture was stirred for 4 hours to obtain a reaction solution. Further, the reaction solution was brought to 0 ° C., and 1 mL of water was added dropwise.
Chloroform is added to the reaction solution, washed with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, water, and saturated brine for extraction, dried with sodium sulfate, filtered, and concentrated, and then silica gel column chromatography is performed with the developing solvent chloroform. 3 mg was obtained.
A mixed solution of 3 mL of methanol containing 3 equivalents of cobalt acetate tetrahydrate and 3 mL of chloroform was mixed with the obtained product, and the mixture was stirred for 2 hours while heating at 60 ° C. The obtained solution was concentrated to dryness, water was added to the residue, and suspension filtration was performed to obtain Co-A7 (cobalt complex MC7) from the filtrate. The results of DART-MS measurement of the obtained Co-A7 are shown below.

DART−MS(M/Z):found;729.1.calcd;729.0(M+H)+DART-MS (M / Z): found; 729.1. calcd; 729.0 (M + H) + .

[実施例1]
<電極評価>
電極には、ディスク部がグラッシーカーボン(直径6.0mm)、リング部がPt(リング内径7.3mm、リング外径9.3mm)とするリングディスク電極を用いた。コバルト錯体MC1(導電性カーボンに対して3質量%)と、導電性カーボン(ケッチェンブラックEC600JD、ライオン)との混合物1mgが入ったサンプル瓶へ、ナフィオン(登録商標)溶液(アルドリッチ社製、5質量%ナフィオン(登録商標)溶液)100μL、エタノール900μLを加えた後、サンプル瓶に超音波を15分間照射した。得られた分散液7.2μLを前記電極のディスク部に滴下して1時間風乾させた後、測定用電極を得た。
<酸素還元活性の評価>
この測定用電極を用いて、下記測定装置および測定条件において、酸素還元反応の電流値を測定した。電流値の測定は、窒素を飽和させた状態(窒素雰囲気下)、空気を飽和させた状態(空気雰囲気下)でそれぞれ行い、空気雰囲気下での測定で得られた電流値から、窒素雰囲気下での測定で得られた電流値を引いた値を酸素還元反応の電流値とした。この電流値を測定用電極の表面積で除すことにより、電流密度を求めた。
[Example 1]
<Electrode evaluation>
As the electrode, a ring disk electrode having a disk portion of glassy carbon (diameter 6.0 mm) and a ring portion of Pt (ring inner diameter 7.3 mm, ring outer diameter 9.3 mm) was used. Nafion (registered trademark) solution (manufactured by Aldrich, 5) in a sample bottle containing 1 mg of a mixture of cobalt complex MC1 (3% by mass with respect to conductive carbon) and conductive carbon (Ketjen Black EC600JD, Lion). After adding 100 μL of mass% Nafion (registered trademark) solution and 900 μL of ethanol, the sample bottle was irradiated with ultrasonic waves for 15 minutes. 7.2 μL of the obtained dispersion was dropped onto the disk portion of the electrode and air-dried for 1 hour to obtain a measurement electrode.
<Evaluation of oxygen reduction activity>
Using this measuring electrode, the current value of the oxygen reduction reaction was measured under the following measuring device and measuring conditions. The current value is measured in a nitrogen-saturated state (in a nitrogen atmosphere) and in an air-saturated state (in an air atmosphere), and the current value obtained by the measurement in an air atmosphere is used in a nitrogen atmosphere. The value obtained by subtracting the current value obtained in the above measurement was taken as the current value of the oxygen reduction reaction. The current density was determined by dividing this current value by the surface area of the measurement electrode.

(測定装置)
日厚計測社製RRDE−1回転リングディスク電極装置
ALSモデル701Cデュアル電気化学アナライザー
(測定条件)
セル溶液:1.0mol/L塩化ナトリウム、0.01mol/L塩化マグネシウム水溶液
溶液温度:25℃
参照電極:銀/塩化銀電極(飽和塩化カリウム)
カウンター電極:白金ワイヤー
掃引速度:10mV/秒
リング電位:1.125V vs 銀/塩化銀電極(飽和塩化カリウム)
電極回転速度:1600rpm
(measuring device)
RRDE-1 Rotating Ring Disk Electrode Device ALS Model 701C Dual Electrochemical Analyzer (Measurement Conditions)
Cell solution: 1.0 mol / L sodium chloride, 0.01 mol / L magnesium chloride aqueous solution Solution temperature: 25 ° C
Reference electrode: Silver / silver chloride electrode (saturated potassium chloride)
Counter electrode: Platinum wire Sweep rate: 10 mV / sec Ring potential: 1.125 V vs Silver / silver chloride electrode (saturated potassium chloride)
Electrode rotation speed: 1600 rpm

測定から得られるディスク電流とリング電流の各値を用いて、上記電極触媒による酸素の4電子還元率を求めた。4電子還元率は、次式に基づいて計算した。 Using each value of the disk current and the ring current obtained from the measurement, the 4-electron reduction rate of oxygen by the electrode catalyst was determined. The 4-electron reduction rate was calculated based on the following equation.

Figure 0006830320
ここで、iDは、ディスク電流密度、iRはリング電流密度を表し、Nr/dはリング電極におけるディスク反応生成物の補足率を表す。補足率は、[Fe(CN)63-/4-の酸化還元系を用いて測定し、実施例に用いた電極においては0.38であった。
上記捕捉率を用いることにより、前記電極触媒による酸素の4電子還元率を求めた。酸素の4電子還元率を示す。
Figure 0006830320
Here, i D represents the disk current density, i R represents the ring current density, and N r / d represents the capture rate of the disk reaction product at the ring electrode. The supplement rate was measured using a redox system of [Fe (CN) 6 ] 3- / 4- , and was 0.38 for the electrodes used in the examples.
By using the above capture rate, the 4-electron reduction rate of oxygen by the electrode catalyst was determined. It shows the 4-electron reduction rate of oxygen.

[実施例2〜4]
コバルト錯体として、コバルト錯体MC1に代えて、コバルト錯体MC2(実施例2)、コバルト錯体MC3(実施例3)、コバルト錯体MC4(実施例4)、コバルト錯体MC5(実施例5)、コバルト錯体MC6(実施例6)、コバルト錯体MC7(実施例7)および鉄錯体MC8(実施例8、鉄フタロシアニン、アルドリッチ社製、製品コード379549、以下の式で示される化合物)をそれぞれ用いて、実施例1と同様に評価を行った。

Figure 0006830320
[Examples 2 to 4]
As the cobalt complex, instead of the cobalt complex MC1, the cobalt complex MC2 (Example 2), the cobalt complex MC3 (Example 3), the cobalt complex MC4 (Example 4), the cobalt complex MC5 (Example 5), and the cobalt complex MC6 Example 1 using (Example 6), cobalt complex MC7 (Example 7) and iron complex MC8 (Example 8, iron phthalocyanine, manufactured by Aldrich, product code 379549, compound represented by the following formula). The evaluation was performed in the same manner as above.
Figure 0006830320

[比較例1]
コバルト錯体を用いず、カーボンのみを用いて、実施例1と同様に評価を行った。
[Comparative Example 1]
The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1 using only carbon without using the cobalt complex.

Figure 0006830320
Figure 0006830320

本発明の電極は、酸素の4電子還元率が高いことから、過酸化水素の発生が抑制されることがわかる。 Since the electrode of the present invention has a high 4-electron reduction rate of oxygen, it can be seen that the generation of hydrogen peroxide is suppressed.

[参考例1]
コバルト錯体MC1を例に酸素吸着に伴うエネルギー変化量の計算例を述べる。金属錯体合成時にはアセチル基を有するが、水中の電極上では酢酸アニオンとして水和して脱離していると考え、アセチル基は入れない構造で、モノアニオン、ジアニオン状態の各安定構造を、GAUSSIAN09プログラムを用いて密度汎関数法(B3LYP/LANL2DZ)での構造最適化計算を行い、モノアニオン状態が三重項状態で最も安定な構造とそのエネルギー値を得た。その後金属錯体がモノアニオン状態で酸素分子が吸着した構造についても構造最適化計算を行い、五重項状態が最安定な構造を得た。そのエネルギー値から、吸着前の錯体のエネルギー値と酸素分子単独のエネルギー値を引き算して、エネルギー変化量とした。
水分子の吸着におけるエネルギー変化量の計算については上記の方法で酸素分子を水分子に置き換えた。水分子が吸着した金属錯体は三重項状態が最安定であった。
他の金属錯体についても同じ方法で行うが、ハロゲンやアセチル基等配位子を有せず配位不飽和なサイトがある中性の金属錯体については、モノアニオン、ジアニオン状態でエネルギー計算を行い、最安定な状態において、各エネルギー変化量の計算を行った。結果を表2に示す。また、上述の測定用電極を用いて酸素還元活性の評価を行った。酸素還元反応の電流値を表2に示す。なお、電流密度は、銀/塩化銀電極に対して−0.1Vのときの値である。
[Reference example 1]
An example of calculating the amount of energy change due to oxygen adsorption will be described using the cobalt complex MC1 as an example. Although it has an acetyl group at the time of metal complex synthesis, it is considered that it is hydrated and desorbed as an acetate anion on the electrode in water, and the structure does not contain an acetyl group. The structure optimization calculation by the density functional theory (B3LYP / LANL2DZ) was performed using the above, and the most stable structure in the triplet state of the monoanion state and its energy value were obtained. After that, the structure optimization calculation was also performed for the structure in which the oxygen molecule was adsorbed in the singlet state of the metal complex, and the structure in which the quintuple state was most stable was obtained. The energy value of the complex before adsorption and the energy value of the oxygen molecule alone were subtracted from the energy value to obtain the amount of energy change.
Regarding the calculation of the amount of energy change in the adsorption of water molecules, the oxygen molecules were replaced with water molecules by the above method. The triplet state of the metal complex on which water molecules were adsorbed was the most stable.
The same method is used for other metal complexes, but for neutral metal complexes that do not have ligands such as halogens and acetyl groups and have coordination unsaturated sites, energy calculations are performed in the monoanion and dianion states. , Each energy change amount was calculated in the most stable state. The results are shown in Table 2. In addition, the oxygen reduction activity was evaluated using the above-mentioned measurement electrodes. The current values of the oxygen reduction reaction are shown in Table 2. The current density is a value at −0.1 V with respect to the silver / silver chloride electrode.

[参考例2]〜[参考例4]
金属錯体として、コバルト錯体MC1に代えて、コバルト錯体MC5(実施例2)、コバルト錯体MC6(実施例3)、鉄錯体MC8(実施例4)およびコバルト錯体MC9(実施例5)をそれぞれ用いて、参考例1と同様に評価を行った。コバルト錯体MC9は、次の合成例8により合成した。
[Reference Example 2] to [Reference Example 4]
As the metal complex, cobalt complex MC5 (Example 2), cobalt complex MC6 (Example 3), iron complex MC8 (Example 4) and cobalt complex MC9 (Example 5) were used instead of the cobalt complex MC1. , The evaluation was performed in the same manner as in Reference Example 1. The cobalt complex MC9 was synthesized according to the following Synthesis Example 8.

[合成例8]
<コバルト錯体MC9の合成>

Figure 0006830320
[Synthesis Example 8]
<Synthesis of cobalt complex MC9>
Figure 0006830320

化合物11をJ. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10720-10723に記載の方法で合成し、続いてコバルト錯体MC9をChem.Eur.J.2012,18,14590-14593に記載の方法で合成した。得られたコバルト錯体MC9のDART−MS測定の結果を下記に示す。 Compound 11 was added to J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10720-10723, followed by synthesis of the cobalt complex MC9 in Chem. Euro. J. It was synthesized by the method described in 2012, 18, 14590-14593. The results of DART-MS measurement of the obtained cobalt complex MC9 are shown below.

DART−MS(M/Z):found;685.4.calcd;685.3(M+H)+DART-MS (M / Z): found; 685.4. calcd; 685.3 (M + H) + .

[比較参考例1]〜[比較参考例4]
金属錯体として、コバルト錯体MC1に代えて、コバルト錯体RE1(比較参考例1)、コバルト錯体RE2(比較参考例2)およびコバルト錯体RE3(比較参考例3)をそれぞれ用いて、参考例1と同様に評価を行った。また、比較参考例4として、金属錯体を用いずに、参考例1と同様に酸素還元活性の評価を行った。コバルト錯体RE1は、アルドリッチ社製、製品コード446645(以下の構造式で示される化合物)を用いた。コバルト錯体RE2およびコバルト錯体RE3は、それぞれ、次の合成例9および合成例10により合成した。
[Comparative Reference Example 1] to [Comparative Reference Example 4]
As the metal complex, the cobalt complex RE1 (Comparative Reference Example 1), the cobalt complex RE2 (Comparative Reference Example 2), and the cobalt complex RE3 (Comparative Reference Example 3) are used instead of the cobalt complex MC1 in the same manner as in Reference Example 1. Was evaluated. In addition, as Comparative Reference Example 4, the oxygen reduction activity was evaluated in the same manner as in Reference Example 1 without using a metal complex. As the cobalt complex RE1, a product code 446645 (compound represented by the following structural formula) manufactured by Aldrich was used. The cobalt complex RE2 and the cobalt complex RE3 were synthesized by the following Synthesis Example 9 and Synthesis Example 10, respectively.

Figure 0006830320
Figure 0006830320

[合成例9]
<コバルト錯体RE2の合成>
コバルト錯体RE2は、以下の反応式に従って配位子と酢酸コバルト4水和物を含んだエタノールを混合、反応させることにより合成した。錯体の原料となる下記配位子はTetrahedron.,1999,55,8377に基づき合成した。

Figure 0006830320
窒素雰囲気下において、0.300gの該配位子と0.149gの酢酸コバルト4水和物を含んだ4mlのエタノールを25mlのナスフラスコに入れ、80℃にて1時間攪拌した。生成した褐色沈殿を濾取してエタノールで洗浄後、乾燥することでコバルト錯体RE2を得た(収量0.197g)。 [Synthesis Example 9]
<Synthesis of cobalt complex RE2>
The cobalt complex RE2 was synthesized by mixing and reacting a ligand and ethanol containing cobalt acetate tetrahydrate according to the following reaction formula. The following ligands that are the raw materials of the complex are Tetrahedron. , 1999, 55, 8377.
Figure 0006830320
Under a nitrogen atmosphere, 4 ml of ethanol containing 0.300 g of the ligand and 0.149 g of cobalt acetate tetrahydrate was placed in a 25 ml eggplant flask and stirred at 80 ° C. for 1 hour. The brown precipitate formed was collected by filtration, washed with ethanol, and dried to obtain a cobalt complex RE2 (yield 0.197 g).

[合成例10]
<コバルト錯体RE3の合成>
コバルト錯体RE3は、下記反応式に従って、AustralianJournal of Chemistry,23,2225(1970)に記載の方法を参考に合成した。

Figure 0006830320
まず、窒素雰囲気下において1.9gの塩化コバルト6水和物と1.31gの4―メチル−2,6−ジホルミルフェノールを含んだ50mlメタノール溶液を100mlのナスフラスコに入れ、室温にて攪拌した。この溶液に0.59gの1,3−プロパンジアミンを20mlのメタノールに溶解した溶液を徐々に添加した。上記混合物を3時間還流することにより茶褐色沈殿が生成した。この沈殿を濾取し、乾燥することでコバルト錯体RE3を得た(収量1.75g:収率74%)。 [Synthesis Example 10]
<Synthesis of cobalt complex RE3>
The cobalt complex RE3 was synthesized according to the following reaction formula with reference to the method described in Australian Journal of Chemistry, 23, 2225 (1970).
Figure 0006830320
First, a 50 ml methanol solution containing 1.9 g of cobalt chloride hexahydrate and 1.31 g of 4-methyl-2,6-diformylphenol under a nitrogen atmosphere was placed in a 100 ml eggplant flask and stirred at room temperature. did. A solution prepared by dissolving 0.59 g of 1,3-propanediamine in 20 ml of methanol was gradually added to this solution. The mixture was refluxed for 3 hours to form a brown precipitate. This precipitate was collected by filtration and dried to obtain a cobalt complex RE3 (yield 1.75 g: 74% yield).

Figure 0006830320
Figure 0006830320

密度汎関数法(B3LYP/LANL2DZ)で、前記金属錯体が、酸素分子を吸着することに伴うエネルギー変化量が−50〜−230kJ/molと計算される金属錯体を含む電極は、酸素還元の電流密度が高い、つまり、酸素の還元能が高く、マグネシウム空気電池に最適な電極である。 The electrode containing the metal complex whose energy change amount due to the adsorption of oxygen molecules by the density general function method (B3LYP / LANL2DZ) is calculated to be -50 to -230 kJ / mol is the current of oxygen reduction. It has a high density, that is, it has a high ability to reduce oxygen, making it an ideal electrode for magnesium air cells.

[参考例6]〜[参考例7]
金属錯体として、コバルト錯体MC7(参考例6)およびコバルト錯体MC10(参考例7)を用いて、上述の測定用電極を作成して、酸素還元活性の評価を行った。酸素還元反応の電流値を表3に示す。なお、電流密度は、銀/塩化銀電極に対して−0.1Vのときの値である。コバルト錯体MC10は、次の合成例11により合成した。
[Reference Example 6] to [Reference Example 7]
Using the cobalt complex MC7 (Reference Example 6) and the cobalt complex MC10 (Reference Example 7) as the metal complex, the above-mentioned measurement electrodes were prepared and the oxygen reduction activity was evaluated. The current values of the oxygen reduction reaction are shown in Table 3. The current density is a value at −0.1 V with respect to the silver / silver chloride electrode. The cobalt complex MC10 was synthesized according to the following Synthesis Example 11.

[合成例11]

Figure 0006830320

<Co−A1の合成>
A1をChem. Commun.,2009,2544−2546に記載の方法で合成した。
A1の重量10mgに対し、3当量の酢酸コバルト4水和物を含んだ3mLのメタノールおよび3mLのクロロホルムの混合溶液を混合し、60℃に加熱しながら2時間攪拌した。得られた溶液を濃縮乾固させて、残渣へ水を加えて懸濁ろ過して、ろ過物よりコバルト錯体MC10を得た。 [Synthesis Example 11]
Figure 0006830320

<Synthesis of Co-A1>
A1 is changed to Chem. Commun. , 2009, 2544-2546.
A mixed solution of 3 mL of methanol containing 3 equivalents of cobalt acetate tetrahydrate and 3 mL of chloroform was mixed with respect to a weight of A1 of 10 mg, and the mixture was stirred for 2 hours while heating at 60 ° C. The obtained solution was concentrated to dryness, water was added to the residue, and suspension filtration was performed to obtain a cobalt complex MC10 from the filtrate.

[比較参考例5]〜[比較参考例6]
コバルト錯体MC7に代えて、二酸化マンガン(比較参考例5)およびコバルトフタロシアニン(比較参考例6、アルドリッチ社製、製品コード307696)をそれぞれ用いて、参考例6と同様に評価を行った。結果を表3に示す。
[Comparative Reference Example 5] to [Comparative Reference Example 6]
Instead of the cobalt complex MC7, manganese dioxide (Comparative Reference Example 5) and cobalt phthalocyanine (Comparative Reference Example 6, manufactured by Aldrich, product code 307696) were used in the same manner as in Reference Example 6. The results are shown in Table 3.

Figure 0006830320
Coフタロシアニン
Figure 0006830320
Co Phthalocyanine

Figure 0006830320
Figure 0006830320

参考例3および参考例5〜7と、比較参考例4〜6の結果により、式(1)で表される芳香族化合物を配位子とする金属錯体を含む電極は、酸素還元の電流密度が高い、つまり、酸素の還元能が高く、マグネシウム空気電池に最適な電極である。 Based on the results of Reference Examples 3 and 5 to 7 and Comparative Reference Examples 4 to 6, the electrode containing the metal complex having the aromatic compound represented by the formula (1) as a ligand has a current density of oxygen reduction. In other words, it has a high ability to reduce oxygen, making it an ideal electrode for magnesium air batteries.

[実施例9]
<マグネシウム空気電池の作製>
(ガス拡散層用粉末の作製)
カーボンブラック(アセチレンブラック)、トライトン(キシダ化学)および水を1 : 1 : 30 (重量比)の割合で混合し、これにPTFE(ダイキン、D−210C)をカーボンブラックに対して67重量%になるように添加し、ミルサーで5分間粉砕後、吸引ろ過し、120℃で12時間乾燥させる。乾燥後これをミルサーで微粉化し、280℃、3時間空気中で熱処理を行う。ここで得られた粉末をミルサーで再度微粉化しガス拡散層用粉末を得る。
[Example 9]
<Making magnesium-air batteries>
(Preparation of powder for gas diffusion layer)
Carbon black (acetylene black), triton (Kishida chemistry) and water are mixed at a ratio of 1: 1: 30 (weight ratio), and PTFE (Daikin, D-210C) is added to 67% by weight of carbon black. After crushing with a miller for 5 minutes, suction filtration is performed, and the mixture is dried at 120 ° C. for 12 hours. After drying, it is pulverized with a miller and heat-treated in air at 280 ° C. for 3 hours. The powder obtained here is pulverized again with a miller to obtain a powder for a gas diffusion layer.

(触媒層用粉末の作製)
ビーカーに水100mlと1−ブタノール1mlとを入れ、その中にカーボン(ケッチェンブラック600EC)0.18g、合成例1で作製したコバルト金属錯体MC1を0.08g加える。2時間攪拌後、PTFE(ダイキン、D−210C)0.16gを少量ずつ加えてさらに1時間攪拌する。それを吸引ろ過し、120℃で乾燥してミルサーで粉砕し、触媒層粉末を得る。
(Preparation of powder for catalyst layer)
100 ml of water and 1 ml of 1-butanol are placed in a beaker, and 0.18 g of carbon (Ketjen Black 600EC) and 0.08 g of the cobalt metal complex MC1 prepared in Synthesis Example 1 are added thereto. After stirring for 2 hours, 0.16 g of PTFE (Daikin, D-210C) is added little by little, and the mixture is further stirred for 1 hour. It is suction filtered, dried at 120 ° C. and pulverized with a miller to obtain a catalyst layer powder.

(正極の作製)
ホットプレス用金型にアルミホイルをのせ、その上にニッケルメッシュ(ニコライ社製)をのせ、ガス拡散層電極用粉末を60mg充填し、ガス拡散層用粉末の上に触媒層用粉末を60mg充填する。まず、80kgf/cmの圧力で冷間プレス行った後、350℃に保ったホットプレスを用いて10秒間プレスを行い、正極を得る。正極の反応面積は1.767cmである。
(Preparation of positive electrode)
Place aluminum foil on a hot press die, place nickel mesh (manufactured by Nikolai) on it, fill 60 mg of powder for gas diffusion layer electrode, and fill 60 mg of powder for catalyst layer on powder for gas diffusion layer. To do. First, cold pressing is performed at a pressure of 80 kgf / cm 2 , and then pressing is performed for 10 seconds using a hot press maintained at 350 ° C. to obtain a positive electrode. The reaction area of the positive electrode is 1.767 cm 2 .

(マグネシウム空気電池)
前記正極、負極となるマグネシウム板(エレキット社製、マグネシウム燃料電池カーJS−7900)、負極の集電体として銅箔(アルドリッチ社製、製品コード34208)を用いてマグネシウム空気電池を組み立てる。電解液として1M塩化ナトリウム水溶液を注入し、充放電試験機(東洋システム社製、製品名:TOSCAT−3000U)に接続し、発電試験を行うことで、マグネシウム空気電池の発電を確認することができる。
(Magnesium air battery)
A magnesium-air battery is assembled using the magnesium plate (manufactured by Elekit, magnesium fuel cell car JS-7900) as the positive electrode and the negative electrode, and copper foil (manufactured by Aldrich, product code 34208) as the current collector of the negative electrode. The power generation of the magnesium-air battery can be confirmed by injecting a 1M sodium chloride aqueous solution as an electrolytic solution, connecting it to a charge / discharge tester (manufactured by Toyo System Co., Ltd., product name: TOSCAT-3000U), and performing a power generation test. ..

本発明の電極は、マグネシウム空気電池の電極として利用可能であり、また本発明は安定して発電可能なマグネシウム空気電池を提供することが出来る。 The electrode of the present invention can be used as an electrode of a magnesium air battery, and the present invention can provide a magnesium air battery capable of stably generating electricity.

1…マグネシウム空気電池、11…正極触媒層、12…正極集電体、120…正極端子、13…負極活物質層、14…負極集電体、140…負極端子、15…電解液 1 ... magnesium-air battery, 11 ... positive electrode catalyst layer, 12 ... positive electrode current collector, 120 ... positive electrode terminal, 13 ... negative electrode active material layer, 14 ... negative electrode current collector, 140 ... negative electrode terminal, 15 ... electrolytic solution

Claims (9)

塩化ナトリウム水溶液を電解液として備えるマグネシウム空気電池に用いられ、
コバルト錯体および鉄錯体からなる群から選ばれる一種以上の金属錯体を含み、
前記コバルト錯体は、下記式で表すコバルト単核錯体及びコバルト多核錯体であり、
前記鉄錯体は、下記式で表す鉄単核錯体及び鉄多核錯体であるマグネシウム空気電池用電極。
Figure 0006830320
(構造式における水素原子は、他の置換基で置換されていてもよい。)
Figure 0006830320
(構造式における水素原子は、他の置換基で置換されていてもよい。コバルトの一部が別の金属原子、金属イオンで置換されてもよい。)
Figure 0006830320
(構造式における水素原子は、他の置換基で置換されていてもよい。)
Figure 0006830320
(構造式における水素原子は、他の置換基で置換されていてもよい。鉄の一部が別の金属原子、金属イオンで置換されてもよい。)
Used in magnesium-air batteries equipped with an aqueous sodium chloride solution as an electrolytic solution,
Contains one or more metal complexes selected from the group consisting of cobalt complexes and iron complexes
The cobalt complex is a cobalt mononuclear complex and a cobalt polynuclear complex represented by the following formulas.
The iron complex is an electrode for a magnesium-air battery which is an iron mononuclear complex and an iron polynuclear complex represented by the following formula.
Figure 0006830320
(The hydrogen atom in the structural formula may be substituted with another substituent.)
Figure 0006830320
(The hydrogen atom in the structural formula may be substituted with another substituent. A part of cobalt may be substituted with another metal atom or metal ion.)
Figure 0006830320
(The hydrogen atom in the structural formula may be substituted with another substituent.)
Figure 0006830320
(The hydrogen atom in the structural formula may be substituted with another substituent. A part of iron may be substituted with another metal atom or metal ion.)
前記金属錯体が、コバルト錯体である請求項1記載のマグネシウム空気電池用電極。 The electrode for a magnesium-air battery according to claim 1, wherein the metal complex is a cobalt complex. 前記コバルト錯体が、配位原子を有し、該配位原子のうち少なくとも1つが、窒素原子または酸素原子である請求項2記載のマグネシウム空気電池用電極。 The electrode for a magnesium air battery according to claim 2, wherein the cobalt complex has a coordination atom, and at least one of the coordination atoms is a nitrogen atom or an oxygen atom. 前記コバルト錯体が、2つ以上の配位原子を有し、該配位原子が、窒素原子および酸素原子である請求項2または3に記載のマグネシウム空気電池用電極。 The electrode for a magnesium air battery according to claim 2 or 3, wherein the cobalt complex has two or more coordination atoms, and the coordination atoms are a nitrogen atom and an oxygen atom. 前記コバルト錯体が、多核錯体である請求項2〜4のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用電極。 The electrode for a magnesium-air battery according to any one of claims 2 to 4, wherein the cobalt complex is a polynuclear complex. 前記金属錯体が、鉄錯体である請求項1記載のマグネシウム空気電池用電極。 The electrode for a magnesium-air battery according to claim 1, wherein the metal complex is an iron complex. 前記鉄錯体が、配位原子を有し、該配位原子の全てが窒素原子である請求項6記載のマグネシウム空気電池用電極。 The electrode for a magnesium-air battery according to claim 6, wherein the iron complex has a coordination atom and all of the coordination atoms are nitrogen atoms. 更に、導電性カーボンを含む請求項1〜7のいずれか一項に記載のマグネシウム空気電池用電極。 The electrode for a magnesium-air battery according to any one of claims 1 to 7, further comprising conductive carbon. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のマグネシウム空気電池用電極と、塩化ナトリウム水溶液である電解液とを有するマグネシウム空気電池。 A magnesium-air battery comprising the electrode for a magnesium-air battery according to any one of claims 1 to 8 and an electrolytic solution which is an aqueous sodium chloride solution.
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DE112022002794T5 (en) 2021-05-24 2024-04-04 Sumitomo Chemical Company, Limited Process for producing a bipyridine derivative, process for producing a macrocyclic compound, process for producing a metal complex containing the macrocyclic compound as a ligand, metal complex, electrode for an air battery and air battery

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