JP7214710B2 - 少なくとも1つのタイプのゲスト分子を受容しているゼオライトl材料の調製方法 - Google Patents
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Description
a)少なくとも1種の環状シロキサンと、少なくとも1つのタイプのゲスト分子及びストレートスルーチャネルを有するゼオライトL結晶の混合物とを含む組成物を得る工程、
b)工程a)で得られた組成物を少なくとも100℃に加熱して、ゲスト分子をゼオライトL結晶のチャネルに組み込む工程、
を含む。
a、b、c、d及びeは0又は1であり、
R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15及びR17のうちの少なくとも1つ、及び/又はR4、R6、R8、R10、R12、R14、R16及びR18のうちの少なくとも1つは、互いに異なる。
i.ゲスト分子を溶媒に溶解させる工程、
ii.ゼオライトL結晶とゲスト分子を含む溶媒とを混合する工程、及び
iii.工程ii)で得られた混合物を好ましくは真空下で乾燥させ、ゼオライトL結晶及びゲスト分子の乾燥した溶媒及び酸素を含まない混合物を得る工程、
によって得ることができる。
a)少なくとも1種の環状シロキサンと、第1のタイプのゲスト分子及びストレートスルーチャネルを有するゼオライトL結晶の混合物とを含む組成物を得る工程、
b)工程a)で得られた組成物を少なくとも100℃に加熱して、ゼオライトL結晶のチャネルに第1のタイプのゲスト分子を組み込む工程、
c)第1タイプのゲスト分子を受容している工程b)で得られたゼオライトホスト-ゲスト材料を洗浄する工程、
d)ゼオライトL結晶の表面に第2のタイプのゲスト分子を提供する工程、
e)少なくとも1種の環状シロキサンと、工程d)で得られた、その表面に第2のタイプのゲスト分子を含むゼオライトLホスト-ゲスト材料とを含む組成物を得る工程、
f)工程e)で得られた組成物を少なくとも100℃に加熱して、第2のタイプのゲスト分子をゼオライトL結晶のチャネル内に組み込む工程、
を含む方法によって調製される。
ゼオライトL結晶の前処理
市販のゼオライトL(HSZ-500KOA、TOSOH Corporation)を全ての実験に使用した(P. Cao, O. Khorev, A. Devaux, L. Sagesser, A. Kunzmann, A. Ecker, R. Haner, D. Bruhwiler, G. Calzaferri, P. Belser, Chem. Eur. J. 2016, 22, 4046-4060)。ゼオライトLチャネル内の電荷補償カチオンの組成が明確に規定されるように、3gのHSZ-500KOAゼオライトLを脱イオン水中の30mlの0.5M KNO3(Sigma-Aldrich)中に懸濁させ、室温で3時間撹拌した。懸濁液を遠心分離し、脱イオン水で2回洗浄し、上澄みを排出した。市販のゼオライトLに存在する可能性のあるアモルファス不純物を上澄みから除去した。
400mgのK+/IMZ+ゼオライトLを0.95mgのHostasol Red GG及び7.5mgのtb-DXPと混合し、メノウ乳鉢で微粉末に粉砕した。粉末をエタノール中に懸濁させ、超音波浴で均質化した。エタノールを減圧下で除去し、ガラス製アンプルに粉末を充填した。粉末をアンプル内で<0.1mbarの圧力で16時間乾燥させ、アンプルを密封した。密封したアンプルをオーブンに入れ、210℃で3日間貯蔵した。冷却後、アンプルを開け、粉末をジクロロメタンで数回洗浄し、遠心分離して、チャネル内側ではなくゼオライトLの外表面に吸着した分子を除去した。組み合わせた上澄みのUV-VIS分光法により、ゼオライトLのチャネル内へのHostasol Red GG及びtb-DXPの75~80%の挿入効率が示された。
800mgのK+/IMZ+ゼオライトLを1.9mgのHostasol Red GG及び15mgのtb-DXPと混合し、メノウ乳鉢で微粉末に粉砕した。粉末をエタノール中に懸濁させ、超音波浴で均質化した。エタノールを減圧下で除去し、テフロン(登録商標)バルブを備えたシュレンクフラスコに粉末を入れた。5gのオクタフェニルシクロテトラシロキサン(OPCTS)(Alfa Aesar製)を加え、シュレンクフラスコを<0.1mbarの圧力まで排気し、混合物を150℃で2時間乾燥させた。混合物をOPCTSの融点まで加熱し、テフロンバルブを閉じた。混合物を210℃で3時間撹拌した。冷却後、混合物をジクロロメタンで数回洗浄し、遠心分離して、チャネル内側ではなくゼオライトLの外表面に吸着した分子を除去した。組み合わされた上澄みのUV-VIS分光法により、ゼオライトLのチャネル内へのHostasol Red GG及びtb-DXPの>98%の挿入効率が示された。
800mgのK+/IMZ+ゼオライトLを1.9mgのHostasol Red GG及び15mgのtb-DXPと混合し、メノウ乳鉢で微粉末に粉砕した。粉末をエタノール中に懸濁させ、超音波浴で均質化した。エタノールを減圧下で除去し、テフロン(登録商標)バルブを備えたシュレンクフラスコに粉末を入れた。フラスコを<0.1mbarの圧力まで排気し、粉末を150℃で2時間乾燥させ、冷却後、フラスコを窒素でフラッシュした。窒素雰囲気下で5mlのデカメチルシクロペンタシロキサン(BRB International b.v.製のCM-50)を加え、懸濁液を超音波浴で均質化した。懸濁液を窒素下で200℃に3時間加熱した。冷却後、混合物をジクロロメタンで数回洗浄し、遠心分離して、チャネル内側ではなくゼオライトLの外表面に吸着した分子を除去した。組み合わせた上澄みのUV-VIS分光法により、ゼオライトLのチャネルへのHostasol Red GG及びtb-DXPの挿入効率が94%であることが示された。
本発明に関連する発明の実施態様の一部を以下に示す。
[態様1]
少なくとも1つのタイプのゲスト分子を受容しているゼオライトL材料の調製方法であって、
a)少なくとも1種の環状シロキサンと、少なくとも1つのタイプのゲスト分子及びストレートスルーチャネルを有するゼオライトL結晶の混合物とを含む組成物を得る工程、及び
b)工程a)で得られた前記組成物を少なくとも100℃に加熱して、前記ゲスト分子を前記ゼオライトL結晶の前記チャネルに組み込む工程、
を含む方法。
[態様2]
前記少なくとも1種の環状シロキサンが、式I:
の化合物である、態様1に記載の方法。
[態様3]
前記環状シロキサンは、1,3,5-トリメチルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリエチルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリビニルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリフェニルシクロトリシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、ヘキサビニルシクロトリシロキサン、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリビニル-1,3,5-トリメチルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリメチル-1,3,5-トリフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリス(3,3,3-トリフルオロプロピル)-1,3,5-トリメチルシクロトリシロキサン、1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラエチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラフェニルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、オクタエチルシクロテトラシロキサン、オクタビニルシクロテトラシロキサン、オクタフェニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラビニル-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラフェニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラキス(3,3,3-トリフルオロプロピル-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタメチルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタエチルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタビニルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタフェニルシクロペンタシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、デカフェニルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタビニル-1,3,5,7,9-ペンタメチルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタメチル-1,3,5,7,9-ペンタフェニルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9,11-ヘキサメチルシクロヘキサシロキサン、1,3,5,7,9,11-ヘキサビニルシクロヘキサシロキサン、1,3,5,7,9,11-ヘキサフェニルシクロヘキサシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ドデカビニルシクロヘキサシロキサン、及びドデカフェニルシクロヘキサシロキサン、又はそれらの混合物からなる群から選ばれる、態様1又は2に記載の方法。
[態様4]
前記環状シロキサンは、オクタフェニルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン及びドデカメチルシクロヘキサシロキサン、又はそれらの混合物から成る群から選ばれる、態様1~3のいずれか一つに記載の方法。
[態様5]
前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子は、電荷を帯びていない有機ゲスト分子、好ましくは色素又はUV吸収剤、最も好ましくは蛍光色素である、態様1~4のいずれか一つに記載の方法。
[態様6]
前記蛍光色素が、好ましくは、ペリレンジイミド色素、テリレンジイミド色素、及びクアテリレンジイミド色素からなる群から選ばれる、態様5に記載の方法。
[態様7]
工程b)における温度が150℃~350℃、好ましくは200℃~250℃である、態様1~6のいずれか一つに記載の方法。
[態様8]
工程b)における前記組成物が1~5時間撹拌される、態様1~7のいずれか一つに記載の方法。
[態様9]
工程b)における前記組成物が真空下又は不活性ガス中で加熱される、態様1~8のいずれか一つに記載の方法。
[態様10]
組み込まれたゲスト分子を有するゼオライトLホスト-ゲスト材料を含む前記組成物を冷却し、洗浄してゼオライトL結晶の外表面に吸着したゲスト分子を除去する、態様1~9のいずれか一つに記載の方法。
[態様11]
前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子及び前記ゼオライトL結晶の混合物が、
i.前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子を溶媒に溶解させる工程、
ii.前記ゼオライトL結晶と前記ゲスト分子を含む溶媒とを混合する工程、及び
iii.工程ii)で得られた混合物を乾燥させ、前記ゼオライトL結晶及び前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子の、乾燥した、溶媒及び酸素を含まない混合物を得る工程、
によって得られる、態様1~10のいずれか一つに記載の方法。
[態様12]
工程iii)における前記混合物が真空下で乾燥される、態様11に記載の方法。
[態様13]
ゲスト分子をチャネル内に含むゼオライトL結晶の調製のための移動剤としての環状シロキサンの使用。
Claims (14)
- 少なくとも1つのタイプのゲスト分子を受容しているゼオライトL材料の調製方法であって、
a)少なくとも1種の環状シロキサンと、少なくとも1つのタイプのゲスト分子及びストレートスルーチャネルを有するゼオライトL結晶の混合物とを含む組成物を得る工程、及び
b)工程a)で得られた前記組成物を、少なくとも100℃であり、かつ、前記少なくとも1種の環状シロキサンの溶融温度以上である温度に加熱して、前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子を前記ゼオライトL結晶の前記チャネルに組み込む工程、ここで、前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子は、前記少なくとも1種の環状シロキサンの溶融温度以上で、前記少なくとも1種の環状シロキサンに少なくとも可溶である、
を含む方法。 - 前記環状シロキサンは、1,3,5-トリメチルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリエチルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリビニルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリフェニルシクロトリシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、ヘキサビニルシクロトリシロキサン、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリビニル-1,3,5-トリメチルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリメチル-1,3,5-トリフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリス(3,3,3-トリフルオロプロピル)-1,3,5-トリメチルシクロトリシロキサン、1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラエチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラフェニルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、オクタエチルシクロテトラシロキサン、オクタビニルシクロテトラシロキサン、オクタフェニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラビニル-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラフェニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラキス(3,3,3-トリフルオロプロピル-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタメチルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタエチルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタビニルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタフェニルシクロペンタシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、デカフェニルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタビニル-1,3,5,7,9-ペンタメチルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9-ペンタメチル-1,3,5,7,9-ペンタフェニルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9,11-ヘキサメチルシクロヘキサシロキサン、1,3,5,7,9,11-ヘキサビニルシクロヘキサシロキサン、1,3,5,7,9,11-ヘキサフェニルシクロヘキサシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ドデカビニルシクロヘキサシロキサン、及びドデカフェニルシクロヘキサシロキサン、又はそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記環状シロキサンは、オクタフェニルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン及びドデカメチルシクロヘキサシロキサン、又はそれらの混合物から成る群から選ばれる、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子は、電荷を帯びていない有機ゲスト分子である、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子は、蛍光色素である、請求項5に記載の方法。
- 前記蛍光色素が、ペリレンジイミド色素、テリレンジイミド色素、及びクアテリレンジイミド色素からなる群から選ばれる、請求項6に記載の方法。
- 工程b)における温度が150℃~350℃である、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 工程b)における前記組成物が1~5時間撹拌される、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- 工程b)における前記組成物が真空下又は不活性ガス中で加熱される、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 組み込まれたゲスト分子を有するゼオライトLホスト-ゲスト材料を含む前記組成物を冷却し、洗浄してゼオライトL結晶の外表面に吸着したゲスト分子を除去する、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子及び前記ゼオライトL結晶の混合物が、
i.前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子を溶媒に溶解させる工程、
ii.前記ゼオライトL結晶と前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子を含む前記溶媒とを混合する工程、及び
iii.工程ii)で得られた混合物を乾燥させ、前記ゼオライトL結晶及び前記少なくとも1つのタイプのゲスト分子の、乾燥した、溶媒及び酸素を含まない混合物を得る工程、
によって得られる、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。 - 工程iii)における前記混合物が真空下で乾燥される、請求項12に記載の方法。
- ゲスト分子をチャネル内に含むゼオライトL結晶の調製のための移動剤としての環状シロキサンの使用であって、前記ゲスト分子は、前記環状シロキサンの溶融温度以上で、前記環状シロキサンに少なくとも部分的に可溶である、前記環状シロキサンの使用。
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