JP7461372B2 - ジイミンビスサリチレート骨組みを含む金属-有機骨格物質及びそれらを製造するための方法 - Google Patents
ジイミンビスサリチレート骨組みを含む金属-有機骨格物質及びそれらを製造するための方法 Download PDFInfo
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Description
その金属-有機骨格物質には、以下のものが含まれる:複数の金属中心;及び、多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を規定するための、少なくとも二つの結合部位を介して、複数の金属中心に配位された多座配位の有機配位子;(ここで、その多座配位の有機配位子には、ビシナルジカルボニル化合物とアミン置換されたサリチル酸との反応生成物が含まれ、その多座配位の有機配位子には、第三の結合部位に橋架けされた第一の結合部位及び第二の結合部位が含まれ、その第一及び第二の結合部位にはそれぞれ、サリチレート残基が含まれ、そしてその第三の結合部位には、ジイミン残基が含まれる)。
その方法には、以下の工程が含まれる:金属源を、ビシナルジカルボニル化合物とアミン置換されたサリチル酸との反応生成物が含まれる多座配位の有機配位子と組み合わせる工程であって、その多座配位の有機配位子には、第三の結合部位に橋架けされた第一の結合部位及び第二の結合部位が含まれ、その第一及び第二の結合部位にはそれぞれ、サリチレート残基が含まれ、そしてその第三の結合部位には、ジイミン残基が含まれる工程;及び
その金属源を、その多座配位の有機配位子と、その中に画定される多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を有し、そして複数の金属中心を含む金属-有機骨格物質を形成させるのに効果的な条件下で反応させる工程であって、金属中心は、少なくとも第一の結合部位及び第二の結合部位に配位されており、その第一の結合部位及び第二の結合部位に配位された金属中心がそれぞれ第一の金属を含むか、又はその第一の結合部位に配位された金属中心が、第一の金属を含み、そしてその第二の結合部位に配位された金属中心が第二の金属を含む、工程。
その方法に含まれるのは、以下の工程である:多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を規定するための、少なくとも二つの結合部位を介して、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス(アザネイルイリデン))-ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)に配位された複数の金属中心を含む金属-有機骨格物質、二価の金属を含む複数の金属中心の少なくとも一部を備える工程;その金属-有機骨格物質を、二酸化炭素を含む流体と接触させる工程;及び、二酸化炭素の少なくとも一部をその流体から金属-有機骨格物質の中へ封鎖する工程。
その方法に含まれるのは、以下の工程である:多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を規定するための、少なくとも二つの結合部位を介して、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス(アザネイルイリデン))-ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)に配位された複数の金属中心を含む金属-有機骨格物質、二価の金属を含む複数の金属中心の少なくとも一部を備える工程;その金属-有機骨格物質を、1種又は複数の炭化水素を含む流体と接触させる工程;及び、1種又は複数の炭化水素の少なくとも一部をその流体から金属-有機骨格物質の中へ封鎖する工程。
75グラムの4-アミノサリチル酸、15mLのギ酸、及び53.2グラムのグリオキサール(40重量%溶液)を、1400mLの加熱エタノール(50℃)に加えた。その反応混合物を、50℃で一夜加熱したが、その間に、混合してから約1時間以内に、オレンジ色の形成が始まった。その反応混合物を濾過して固形物を単離し、エタノールを用いて、濾液が透明になるまで、それを洗浄した。次いでその固形物を、200mLの1MのHClを用いてさらに洗浄し、600mLの1MのHClの中に懸濁させ、3時間撹拌した。その懸濁液を濾過し、次いでその濾過ケークを、エタノールを用いて、濾液が一旦着色し、次いでそれが再び透明になるまで、洗浄した。次いでその固形物を、オーブン中、空気雰囲気下、115℃で数時間かけて乾燥させると、オレンジ色の固形物が得られ、そのものは、1H NMR及び13C NMRから、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス-(アザネイルイリデン))ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)と同定された。1H NMRの例示スペクトルを図1に示す。13C NMRの例示スペクトルを図2に示す。
820mLのDMF/水の溶液(重量で約0%~20%の水)を、予熱して60℃とした。5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス-(アザネイルイリデン))ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)(3.2グラム、実施例1)をその溶媒に添加し、数分間撹拌した。次いで、その反応混合物に酢酸マグネシウム四水和物(3.3グラム)を添加し、次いである期間(約5分から約18時間)かけて、撹拌した。濾過により固形物を得て、次いでそれを、DMF/水溶液(重量で約0%~約90%の水)を用いて洗浄した。次いで、その固形物を、エタノールを用いて洗浄し、濾紙の上で、軽く乾燥させた。貯蔵するためには、その固形物を、そのまま粗固形物として貯蔵してもよいし、或いは、特に特性解析のためには、120℃でさらに乾燥させてもよい。
400mLのDMF/水溶液(重量で約0%~40%の水)を、予熱して60℃とした。5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス-(アザネイルイリデン))ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)(2グラム、実施例1)をその溶媒に添加し、数分間撹拌した。次いで、その反応混合物に酢酸亜鉛二水和物(2.88グラム)を添加し、次いである期間(約5分から約18時間)かけて、撹拌した。場合によっては、その反応温度を、最初は約60℃とし得、反応の進行にともなって、下げていった。濾過により固形物を得て、次いでそれを、DMF/水溶液(重量で0%~約90%の水)を用いて洗浄した。次いで、その固形物を、エタノールを用いて洗浄し、濾紙の上で、軽く乾燥させた。貯蔵するためには、その固形物を、そのまま粗固形物として貯蔵してもよいし、或いは、特に特性解析のためには、120℃でさらに乾燥させてもよい。
400mLのDMF/水溶液(重量で約0%~40%の水)を、予熱して60℃とした。その溶媒に、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス-(アザネイルイリデン))ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)(0.5グラム、実施例1)、次いで無水酢酸コバルト(500ミリグラム)を添加した。その反応混合物を、ある期間(約5分から約18時間)かけて撹拌した。場合によっては、その反応温度を、最初は約60℃とし得、反応の進行にともなって、下げていった。濾過により固形物を得て、次いでそれを、DMF/水溶液(重量で0%~約90%の水)を用いて洗浄した。次いで、その固形物を、エタノールを用いて洗浄し、濾紙の上で、軽く乾燥させた。貯蔵するためには、その固形物を、そのまま粗固形物として貯蔵してもよいし、或いは、特に特性解析のためには、120℃でさらに乾燥させてもよい。
100mLのDMF/水溶液(重量で0%~40%の水)を、予熱して60℃とした。その溶媒に、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス-(アザネイルイリデン))ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)(0.5グラム、実施例1)、次いで酢酸ニッケル四水和物(0.815グラム)を添加した。その反応混合物を、ある期間(約5分から約18時間)かけて撹拌した。濾過により固形物を得て、次いでそれを、DMF/水溶液(重量で約0%~約90%の水)を用いて洗浄した。次いで、その固形物を、エタノールを用いて洗浄し、濾紙の上で、軽く乾燥させた。貯蔵するためには、その固形物を、そのまま粗固形物として貯蔵してもよいし、或いは、特に特性解析のためには、120℃でさらに乾燥させてもよい。
56mgの5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス(アザネイルイリデン))ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)(実施例1)を、15mLのDMF及び3.75mLの水と組み合わせた。その反応混合物に、90mgの酢酸亜鉛二水和物を添加し、次いで、周囲温度で一夜撹拌した。濾過により固形物を単離し、次いでそれを、DMF、次いでエタノールを用いて洗浄した。洗浄の後、その固形物を、オーブン中、空気雰囲気下、115℃で乾燥させた。60mgの無水酢酸コバルト、14mLのDMF、及び6mLの水を使用して、同様にして、相当するコバルト金属-有機骨格も合成した。
実施例2からの粗製固形物の2グラム(乾燥固形物として約200mg)を、20mLのDMFの中に懸濁させた。200mgの無水臭化ニッケルを、別の20mLのDMFの中に溶解させ、完全に溶解させるために超音波を使用した。次いで、そのニッケル溶液を、Mg金属-有機骨格懸濁液に添加すると、ニッケル溶液の添加につれて直ちに、色が、黄色/オレンジ色から赤色に変化した。その反応混合物を約6時間撹拌してから、濾過した。そのようにして得られた固形物を、DMF、次いでエタノールを用いて洗浄した。貯蔵するためには、その固形物を、そのまま粗固形物として貯蔵してもよいし、或いは、窒素雰囲気下、150℃で乾燥させてもよい。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
金属-有機骨格物質であって、
複数の金属中心;及び
多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を規定するための、少なくとも二つの結合部位を介して、前記複数の金属中心に配位された多座配位の有機配位子;
を含み、
前記多座配位の有機配位子が、ビシナルジカルボニル化合物とアミン置換されたサリチル酸との反応生成物を含み、前記多座配位の有機配位子が、第三の結合部位に橋架けされた第一の結合部位及び第二の結合部位を含み、前記第一及び第二の結合部位が、それぞれ、サリチレート残基を含み、前記第三の結合部位がジイミン残基を含む、金属-有機骨格物質。
(態様2)
前記アミン置換されたサリチル酸が、5-アミノサリチル酸である、態様1に記載の金属-有機骨格物質。
(態様3)
前記ビシナルジカルボニル化合物が、グリオキサールである、態様1又は態様2に記載の金属-有機骨格物質。
(態様4)
前記多座配位の有機配位子が、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス-(アザネイルイリデン))ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)である、態様1~3のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様5)
前記複数の金属中心の少なくとも一部が、二価の金属を含む、態様1~4のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様6)
前記第一の結合部位が、第一の二価の金属中心に配位され、前記第二の結合部位が、第二の二価の金属中心に配位され、前記第一の二価の金属中心及び前記第二の二価の金属中心が、同一の二価の金属を含む、態様1~5のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様7)
前記二価の金属が、アルカリ土類金属である、態様5又は態様6に記載の金属-有機骨格物質。
(態様8)
前記二価の金属が、マグネシウムである、態様5~7のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様9)
少なくとも前記第一の結合部位及び前記第二の結合部位が、前記少なくとも部分的に結晶性の網目構造で規定される金属中心に配位されている、態様1~8のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様10)
前記第一の結合部位及び前記第二の結合部位が、少なくとも一つのタイプの金属中心に配位され、前記第三の結合部位が、第二のタイプの金属中心に配位されている、態様1~9のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様11)
前記少なくとも一つのタイプの金属中心が、二価の金属を含む、態様10に記載の金属-有機骨格物質。
(態様12)
前記第二のタイプの金属中心が、前記第一の結合部位及び前記第二の結合部位に配位された前記少なくとも一つのタイプの金属中心とは異なる二価の金属を含む、態様11に記載の金属-有機骨格物質。
(態様13)
前記第一の結合部位が、第一のタイプの金属中心に配位され、前記第二の結合部位が、第二のタイプの金属中心に配位され、前記第一のタイプの金属中心と前記第二のタイプの金属中心とが同じである、態様1~4のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様14)
前記第一の結合部位が、第一のタイプの金属中心に配位され、前記第二の結合部位が、第二のタイプの金属中心に配位され、前記第一のタイプの金属中心と前記第二のタイプの金属中心とが異なっている、態様1~4のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様15)
前記金属-有機骨格物質が、前記第三の結合部位に金属中心を有さないか、又は、前記第三の結合部位で、金属中心で不完全に占有されている、態様13又は態様14に記載の金属-有機骨格物質。
(態様16)
前記金属-有機骨格物質が、前記第三の結合部位に金属中心を含む、態様13又は態様14に記載の金属-有機骨格物質。
(態様17)
前記第一のタイプの金属中心及び前記第二のタイプの金属中心が、二価の金属を含む、態様13~16のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様18)
前記第一の結合部位、前記第二の結合部位、及び前記第三の結合部位が、同じタイプの金属中心に配位されている、態様1~11のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様19)
前記金属-有機骨格物質が、前記第三の結合部位に金属中心を有さないか、又は、前記第三の結合部位で、金属中心で不完全に占有されている、態様1~12のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様20)
前記複数の金属中心の少なくとも一部が、マグネシウム、マンガン、クロム、鉄、銅、コバルト、ニッケル、又はそれらの各種組合せを含む、態様1~19のいずれか1項に記載の金属-有機骨格物質。
(態様21)
方法であって、
金属源を、ビシナルジカルボニル化合物とアミン置換されたサリチル酸との反応生成物が含まれる多座配位の有機配位子と組み合わせる工程であって、前記多座配位の有機配位子には、第三の結合部位に橋架けされた第一の結合部位及び第二の結合部位が含まれ、前記第一及び第二の結合部位には、それぞれ、サリチレート残基が含まれ、前記第三の結合部位にはジイミン残基が含まれている、工程;及び
前記金属源を、前記多座配位の有機配位子と、その中に画定される多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を有し、複数の金属中心を含む金属-有機骨格物質を形成させるのに効果的な条件下で反応させる工程であって、金属中心は、少なくとも前記第一の結合部位及び前記第二の結合部位に配位されており、前記第一の結合部位及び第二の結合部位に配位された前記金属中心がそれぞれ第一の金属を含むか、又は前記第一の結合部位に配位された前記金属中心が前記第一の金属を含み、前記第二の結合部位に配位された前記金属中心が第二の金属を含む、工程。
を含む方法。
(態様22)
前記多座配位の有機配位子が、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス(アザネイルイリデン))ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)である、態様21に記載の方法。
(態様23)
前記複数の金属中心の少なくとも一部が、二価の金属を含む、態様21又は態様22に記載の方法。
(態様24)
前記第一の結合部位が、第一の二価の金属中心に配位され、前記第二の結合部位が、第二の二価の金属中心に配位され、前記第一の二価の金属中心及び前記第二の二価の金属中心が、同一の二価の金属を含む、態様21~23のいずれか1項に記載の方法。
(態様25)
前記第一の結合部位が、第一の二価の金属中心に配位され、前記第二の結合部位が、第二の二価の金属中心に配位され、前記第一の二価の金属中心及び前記第二の二価の金属中心が、異なった二価の金属を含む、態様21~23のいずれか1項に記載の方法。
(態様26)
前記二価の金属が、アルカリ土類金属である、態様23~25のいずれか1項に記載の方法。
(態様27)
前記二価の金属が、マグネシウムである、態様23又は態様24に記載の方法。
(態様28)
前記金属-有機骨格物質が、前記第三の結合部位に金属中心を有さないか、又は、前記第三の結合部位で、金属中心で不完全に占有されている、態様21~27のいずれか1項に記載の方法。
(態様29)
前記第三の結合部位で、金属中心を、前記少なくとも部分的に結晶性の網目構造に導入する工程であって、前記第三の結合部位での前記金属中心が、前記第一の結合部位及び前記第二の結合部位に配位された前記第一の金属とは異なるか、又は、前記第三の結合部位での前記金属中心が、前記第一の結合部位に配位された前記第一の金属及び前記第二の結合部位に配位された前記第二の金属とは異なる、工程
をさらに含む、態様21~28のいずれか1項に記載の方法。
(態様30)
前記金属中心を、前記第三の結合部位で、前記少なくとも部分的に結晶性の網目構造に導入することが、前記第三の結合部位に配位された第一の金属又は第二の金属を、他の金属と交換することを含む、態様29に記載の方法。
(態様31)
前記金属中心を、前記第三の結合部位で、前記少なくとも部分的に結晶性の網目構造に導入することが、空の第三の結合部位に異なった金属を充填することを含む、態様29に記載の方法。
(態様32)
前記金属源が、マンガン、クロム、鉄、銅、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、金、銀、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、及びロジウムの1種又は複数を含む、態様21~31のいずれか1項に記載の方法。
(態様33)
方法であって、
多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を規定するための、少なくとも二つの結合部位を介して、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス(アザネイルイリデン))-ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)に配位された複数の金属中心を含み、前記複数の金属中心の少なくとも一部が二価の金属を含む、金属-有機骨格物質を備える工程;
前記金属-有機骨格物質を、二酸化炭素を含む流体と接触させる工程;及び
前記二酸化炭素の少なくとも一部を前記流体から前記金属-有機骨格物質の中へ封鎖する工程、
を含む方法。
(態様34)
前記二価の金属が、マグネシウム、マンガン、クロム、鉄、銅、コバルト、及びニッケルの1種又は複数である、態様33に記載の方法。
(態様35)
方法であって、
多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を規定するための、少なくとも二つの結合部位を介して、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス(アザネイルイリデン))-ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)に配位された複数の金属中心を含み、前記複数の金属中心の少なくとも一部が二価の金属を含む、金属-有機骨格物質を備える工程;
前記金属-有機骨格物質を、1種又は複数の炭化水素を含む流体と接触させる工程;及び
前記1種又は複数の炭化水素の少なくとも一部を前記流体から前記金属-有機骨格物質の中へ封鎖する工程、
を含む方法。
(態様36)
前記二価の金属が、マグネシウム、マンガン、クロム、鉄、銅、コバルト、及びニッケルの1種又は複数である、態様35に記載の方法。
(態様37)
前記1種又は複数の炭化水素が、2種以上の異なった炭化水素を含み、第一の炭化水素が、第二の炭化水素よりは優先的に、前記金属-有機骨格物質の中に封鎖される、態様35又は態様36に記載の方法。
Claims (11)
- 金属-有機骨格物質であって、
複数の金属中心;及び
多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を規定するための、少なくとも二つの結合部位を介して、前記複数の金属中心に配位された多座配位の有機配位子;
を含み、
前記多座配位の有機配位子が、第三の結合部位に橋架けされた第一の結合部位及び第二の結合部位を含み、前記多座配位の有機配位子が、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス-(アザネイルイリデン))ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)である、
金属-有機骨格物質。 - 前記複数の金属中心の少なくとも一部が、二価の金属を含む、請求項1に記載の金属-有機骨格物質。
- 前記二価の金属が、マグネシウムである、請求項2に記載の金属-有機骨格物質。
- 方法であって、
金属源を、多座配位の有機配位子と組み合わせる工程であって、前記多座配位の有機配位子には、第三の結合部位に橋架けされた第一の結合部位及び第二の結合部位が含まれている、工程;及び
前記金属源を、前記多座配位の有機配位子と、その中に画定される多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を有し、複数の金属中心を含む金属-有機骨格物質を形成させるのに効果的な条件下で反応させる工程であって、金属中心は、少なくとも前記第一の結合部位及び前記第二の結合部位に配位されており、前記第一の結合部位及び第二の結合部位に配位された前記金属中心がそれぞれ第一の金属を含むか、又は前記第一の結合部位に配位された前記金属中心が前記第一の金属を含み、前記第二の結合部位に配位された前記金属中心が第二の金属を含む、工程
を含み、
前記多座配位の有機配位子が、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス(アザネイルイリデン))ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)である、
方法。 - 前記複数の金属中心の少なくとも一部が、二価の金属を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記二価の金属が、マグネシウムである、請求項5に記載の方法。
- 方法であって、
多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を規定するための、少なくとも二つの結合部位を介して、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス(アザネイルイリデン))-ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)に配位された複数の金属中心を含み、前記複数の金属中心の少なくとも一部が二価の金属を含む、金属-有機骨格物質を備える工程;
前記金属-有機骨格物質を、二酸化炭素を含む流体と接触させる工程;及び
前記二酸化炭素の少なくとも一部を前記流体から前記金属-有機骨格物質の中へ封鎖する工程、
を含む方法。 - 前記二価の金属が、マグネシウム、マンガン、クロム、鉄、銅、コバルト、及びニッケルの1種又は複数である、請求項7に記載の方法。
- 方法であって、
多数の内部細孔を有する、少なくとも部分的に結晶性の網目構造を規定するための、少なくとも二つの結合部位を介して、5,5’-(((1E,2E)-エタン-1,2-ジイリデン)ビス(アザネイルイリデン))-ビス(2-ヒドロキシ安息香酸)に配位された複数の金属中心を含み、前記複数の金属中心の少なくとも一部が二価の金属を含む、金属-有機骨格物質を備える工程;
前記金属-有機骨格物質を、1種又は複数の炭化水素を含む流体と接触させる工程;及び
前記1種又は複数の炭化水素の少なくとも一部を前記流体から前記金属-有機骨格物質の中へ封鎖する工程、
を含む方法。 - 前記二価の金属が、マグネシウム、マンガン、クロム、鉄、銅、コバルト、及びニッケルの1種又は複数である、請求項9に記載の方法。
- 前記1種又は複数の炭化水素が、2種以上の異なった炭化水素を含み、第一の炭化水素が、第二の炭化水素よりは優先的に、前記金属-有機骨格物質の中に封鎖される、請求項9又は請求項10に記載の方法。
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