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JP2014047178A - Porous metal complex, method for manufacturing porous metal complex, storage material, and optically functional material - Google Patents

Porous metal complex, method for manufacturing porous metal complex, storage material, and optically functional material Download PDF

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JP2014047178A JP2012192210A JP2012192210A JP2014047178A JP 2014047178 A JP2014047178 A JP 2014047178A JP 2012192210 A JP2012192210 A JP 2012192210A JP 2012192210 A JP2012192210 A JP 2012192210A JP 2014047178 A JP2014047178 A JP 2014047178A
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秀之 東村
Tomokazu Kiyonaga
友和 清長
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和郎 永島
Masakazu Higuchi
雅一 樋口
Susumu Kitagawa
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Abstract

【課題】新規な多孔性金属錯体、多孔性金属錯体の製造方法、吸蔵材料、光機能材料の提供。
【解決手段】2族〜13族から選択される1種の金属原子又はイオンと、一般式(1)で表される配位子と、を含む多孔性金属錯体。(P:(A),(B)からなる群から選ばれる1つの基、または(A),(B)からなる群から選ばれる2以上5以下の基が連結してなる2価の基。少なくとも1つのPは、(A)から選ばれる1つの基と(B)から選ばれる1つの基とを含む。(A)2価の芳香族複素環基(B)2価の芳香族炭化水素基Q:m価の芳香族炭化水素基。R:−CO 、−SO 、−OPO 2−、−OPO、−C≡N、ピリジル基、イミダゾリル基、イミダゾレート基。m:3〜6、n:0,1。nの少なくとも1つは1。)

Figure 2014047178

【選択図】なしProvided are a novel porous metal complex, a method for producing a porous metal complex, an occlusion material, and an optical functional material.
A porous metal complex comprising one metal atom or ion selected from Group 2 to Group 13 and a ligand represented by Formula (1). (P: one group selected from the group consisting of (A) and (B), or a divalent group formed by linking two or more and five or less groups selected from the group consisting of (A) and (B). At least one P includes one group selected from (A) and one group selected from (B) (A) a divalent aromatic heterocyclic group (B) a divalent aromatic hydrocarbon Group Q: m-valent aromatic hydrocarbon group R: —CO 2 , —SO 3 , —OPO 3 2 — , —OPO 3 H , —C≡N, pyridyl group, imidazolyl group, imidazolate group M: 3 to 6, n: 0, 1. At least one of n is 1.)
Figure 2014047178

[Selection figure] None

Description

本発明は、多孔性金属錯体、多孔性金属錯体の製造方法、吸蔵材料及び光機能材料に関するものである。   The present invention relates to a porous metal complex, a method for producing a porous metal complex, an occlusion material, and an optical functional material.

多孔性金属錯体は有機配位子を金属原子又はそのイオンによって連結することで構成される無限骨格構造をもつ化合物群の総称である。近年、この多孔性金属錯体が新しい多孔質材料として注目されている(非特許文献1)。   A porous metal complex is a general term for a group of compounds having an infinite skeleton structure formed by connecting organic ligands with metal atoms or ions thereof. In recent years, this porous metal complex has attracted attention as a new porous material (Non-patent Document 1).

多孔性金属錯体は、金属錯体分子が集積することによって細孔構造が形成された構造体であり、集積型金属錯体とも呼ばれている(非特許文献2)。多孔性金属錯体は、ゼオライトや活性炭などの多孔質材料と比較して、より均一なミクロ孔を設計することができ、孔径を制御できると考えられている。   A porous metal complex is a structure in which a pore structure is formed by accumulation of metal complex molecules, and is also called an integrated metal complex (Non-patent Document 2). The porous metal complex is considered to be capable of designing more uniform micropores and controlling the pore diameter as compared with porous materials such as zeolite and activated carbon.

基礎錯体工学研究会,「新版 錯体化学−基礎と最新の展開」,講談社,2002年Society for Fundamental Complex Engineering, “New edition: Coordination Chemistry-Fundamentals and Latest Developments”, Kodansha, 2002 北川進著,「集積型金属錯体−クリスタルエンジニアリングからフロンティアオービタルエンジニアリングへ」,講談社,2001年Susumu Kitagawa, “Integrated Metal Complexes—From Crystal Engineering to Frontier Orbital Engineering”, Kodansha, 2001

これまで、ベンゼンジカルボン酸(テレフタル酸)やベンゼントリカルボン酸(トリメシン酸)などの化合物を配位子として用いた多孔性金属錯体がよく知られており、それらの多孔性金属錯体のガス吸蔵特性が知られている。しかし、それらの多孔性金属錯体のガス吸蔵特性は十分なものではなかった。   So far, porous metal complexes using compounds such as benzenedicarboxylic acid (terephthalic acid) and benzenetricarboxylic acid (trimesic acid) as ligands are well known, and the gas storage properties of these porous metal complexes are well known. Are known. However, the gas storage properties of these porous metal complexes are not sufficient.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、十分なガス吸蔵特性を有する新規な多孔性金属錯体、その製造方法及びそれを用いた吸蔵材料を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the novel porous metal complex which has sufficient gas occlusion characteristic, its manufacturing method, and an occlusion material using the same.

上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、周期表第2族〜第13族から選択される1種の金属原子又はそのイオンと、下記一般式(1)で表され、金属原子又はそのイオンに対して配位結合を形成可能な非共有電子対を有する配位基を備えた配位子と、を含み、前記金属原子又はそのイオンと前記配位基との配位結合を有する多孔性金属錯体を提供する。   In order to solve the above-described problems, one embodiment of the present invention is represented by one kind of metal atom selected from Groups 2 to 13 of the periodic table or an ion thereof and the following general formula (1): Or a ligand having a coordinating group having an unshared electron pair capable of forming a coordination bond with the ion, and a coordination bond between the metal atom or the ion and the coordinating group. A porous metal complex is provided.

Figure 2014047178
(式中、Pは、下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる1つの基、または下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる2以上5以下の基が連結してなる2価の基、を表し、少なくとも1つのPは、下記(A)からなる群から選ばれる1つの基と下記(B)からなる群から選ばれる1つの基とを含む。Pが複数ある場合、複数のPは互いに同一でも異なっていてもよい。
(A)置換基を有していてもよい芳香族複素環化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
(B)置換基を有していてもよい芳香族炭化水素化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
Qは、置換基を有してもよいm価の芳香族炭化水素基を表す。
Rは、配位基であり、−CO 、−SO 、−OPO 2−、−OPO、−C≡N、ピリジル基、イミダゾリル基又はイミダゾレート基を表す。
mは3〜6の整数を表し、nは0または1である。複数存在するnは互いに同一であっても異なっていてもよい。ただし、複数存在するnの少なくとも1つは1である。)
Figure 2014047178
(In the formula, P is a group selected from the group consisting of the following (A) and (B), or 2 or more and 5 or less groups selected from the group consisting of the following (A) and (B). And at least one P includes one group selected from the group consisting of the following (A) and one group selected from the group consisting of the following (B). In this case, the plurality of P may be the same as or different from each other.
(A) A divalent group obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic heterocyclic compound which may have a substituent (B) An aromatic which may have a substituent A divalent group Q obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic hydrocarbon compound represents an m-valent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent.
R is a coordinating group, -CO 2 -, -SO 3 - , -OPO 3 2-, -OPO 3 H -, represents -C≡N, pyridyl group, an imidazolyl group or imidazolate group.
m represents an integer of 3 to 6, and n is 0 or 1. A plurality of n may be the same as or different from each other. However, at least one of a plurality of n is 1. )

本発明の一態様においては、前記一般式(1)におけるmが3であることが好ましい。   In one aspect of the present invention, m in the general formula (1) is preferably 3.

本発明の一態様においては、前記一般式(1)におけるQが、置換基を有してもよいベンゼン環であることが好ましい。   In one aspect of the present invention, Q in the general formula (1) is preferably a benzene ring which may have a substituent.

本発明の一態様においては、前記一般式(1)における全てのnが1であることが好ましい。   In one aspect of the present invention, it is preferable that all n in the general formula (1) is 1.

本発明の一態様においては、前記多孔性金属錯体に含まれる2つの金属原子又はそのイオンにそれぞれ配位することで、前記2つの金属原子又はそのイオンを架橋する補助配位子を更に含むことが好ましい。   In one aspect of the present invention, it further includes an auxiliary ligand that cross-links the two metal atoms or ions thereof by coordinating with the two metal atoms or ions thereof contained in the porous metal complex. Is preferred.

本発明の一態様は、周期表第2族〜第13族から選択される1種の金属原子を含む金属塩と、下記一般式(2)で表され、金属原子又はそのイオンに対して配位結合を形成可能な基を備えた芳香族化合物とを、1種又は2種以上の極性溶媒を含む溶媒に溶解又は分散させた反応液を得る工程と、前記反応液を反応させる工程と、を備える多孔性金属錯体の製造方法を提供する。   One embodiment of the present invention is a metal salt containing one type of metal atom selected from Groups 2 to 13 of the periodic table, represented by the following general formula (2), and arranged on the metal atom or an ion thereof. A step of obtaining a reaction solution obtained by dissolving or dispersing an aromatic compound having a group capable of forming a coordinate bond in a solvent containing one or more polar solvents, a step of reacting the reaction solution, A method for producing a porous metal complex comprising:

Figure 2014047178
(式中、Pは、下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる1つの基、または下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる2以上5以下の基が連結してなる2価の基、を表し、少なくとも1つのPは、下記(A)からなる群から選ばれる1つの基と下記(B)からなる群から選ばれる1つの基とを含む。Pが複数ある場合、複数のPは互いに同一でも異なっていてもよい。
(A)置換基を有していてもよい芳香族複素環化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
(B)置換基を有していてもよい芳香族炭化水素化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
Qは、置換基を有してもよいm価の芳香族炭化水素基を表す。
は、−CO、−SO、−OPO 、−C≡N、ピリジル基、イミダゾリル基又は下記式(x−1)又は(x−2)で表される基を表す(ここで、Rは水素原子、アルカリ金属原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、複数ある場合は互いに同一であっても異なっていてもよい。下記式(x−1)又は(x−2)中、Maはアルカリ金属原子を表す)。
Figure 2014047178
(In the formula, P is a group selected from the group consisting of the following (A) and (B), or 2 or more and 5 or less groups selected from the group consisting of the following (A) and (B). And at least one P includes one group selected from the group consisting of the following (A) and one group selected from the group consisting of the following (B). In this case, the plurality of P may be the same as or different from each other.
(A) A divalent group obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic heterocyclic compound which may have a substituent (B) An aromatic which may have a substituent A divalent group Q obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic hydrocarbon compound represents an m-valent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent.
R 1 is represented by —CO 2 R 2 , —SO 3 R 2 , —OPO 3 R 2 2 , —C≡N, a pyridyl group, an imidazolyl group, or the following formula (x-1) or (x-2). Wherein R 2 represents a hydrogen atom, an alkali metal atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of groups, they may be the same or different. 1) or (x-2), Ma represents an alkali metal atom).

Figure 2014047178
mは3〜6の整数を表し、nは0または1を表す。複数存在するnは互いに同一であっても異なっていてもよい。ただし、複数存在するnの少なくとも1つは1である。)
Figure 2014047178
m represents an integer of 3 to 6, and n represents 0 or 1. A plurality of n may be the same as or different from each other. However, at least one of a plurality of n is 1. )

本発明の一態様においては、前記反応液を反応させる工程では、60℃以上250℃以下の範囲で加熱して前記反応液を反応させることが好ましい。   In one embodiment of the present invention, in the step of reacting the reaction solution, it is preferable that the reaction solution is reacted by heating in a range of 60 ° C. to 250 ° C.

本発明の一態様においては、前記一般式(2)におけるRが−COであり、かつ、Rが水素原子又はアルカリ金属原子であることが好ましい。 In one embodiment of the invention, R 1 in the general formula (2) is -CO 2 R 2, and R 2 is preferably a hydrogen atom or an alkali metal atom.

本発明の一態様においては、前記Rが水素原子であることが好ましい。 In one aspect of the present invention, R 2 is preferably a hydrogen atom.

本発明の一態様においては、前記反応液を反応させる工程の後に、前記反応液に、多孔性金属錯体に含まれる2つの金属原子又はそのイオンにそれぞれ配位することで、前記2つの金属原子又はそのイオンを架橋しうる補助配位子を、溶解又は分散させて前記2つの金属原子又はそのイオンと反応させる工程を更に含むことが好ましい。   In one aspect of the present invention, after the step of reacting the reaction solution, the two metal atoms are coordinated to the two metal atoms or ions thereof contained in the porous metal complex in the reaction solution. Alternatively, it is preferable to further include a step of dissolving or dispersing an auxiliary ligand capable of crosslinking the ions and reacting with the two metal atoms or ions thereof.

本発明の一態様においては、前記反応液を反応させる工程の前に、前記反応液に、多孔性金属錯体に含まれる2つの金属原子又はそのイオンにそれぞれ配位することで、前記2つの金属原子又はそのイオンを架橋しうる補助配位子を、溶解又は分散させる工程を更に含むことが好ましい。   In one embodiment of the present invention, before the step of reacting the reaction solution, the two metals are coordinated in the reaction solution to two metal atoms or ions thereof contained in the porous metal complex. It is preferable to further include a step of dissolving or dispersing an auxiliary ligand capable of cross-linking atoms or ions thereof.

本発明の一態様は、上述の多孔性金属錯体を含む吸蔵材料を提供する。   One embodiment of the present invention provides an occlusion material including the above-described porous metal complex.

本発明の一態様は、上述の多孔性金属錯体を含む光機能材料を提供する。   One embodiment of the present invention provides an optical functional material including the above-described porous metal complex.

本発明によれば、十分なガス吸蔵能を有する新規な多孔性金属錯体を提供することができる。また、本発明によれば多孔性金属錯体の製造方法を提供することができる。また本発明によれば、多孔性金属錯体からなる光機能材料を提供することが出来る。   According to the present invention, a novel porous metal complex having a sufficient gas storage capacity can be provided. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of a porous metal complex can be provided. Moreover, according to this invention, the optical functional material which consists of a porous metal complex can be provided.

実施例1で合成した多孔性金属錯体(A)の熱重量測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the thermogravimetry of the porous metal complex (A) synthesize | combined in Example 1. FIG. 実施例1で合成した多孔性金属錯体(A)の粉末X線回折図である。2 is a powder X-ray diffraction pattern of the porous metal complex (A) synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した多孔性金属錯体(A)の77Kにおける窒素の吸脱着等温線である。2 is an adsorption / desorption isotherm of nitrogen at 77 K of the porous metal complex (A) synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した多孔性金属錯体(A)の195Kにおける二酸化炭素の吸脱着等温線である。2 is an adsorption / desorption isotherm of carbon dioxide at 195 K of the porous metal complex (A) synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した多孔性金属錯体(A)の77Kにおける水素の吸脱着等温線である。2 is an adsorption and desorption isotherm of hydrogen at 77K of the porous metal complex (A) synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した多孔性金属錯体(A)の単結晶X線結晶構造解析により得られたORTEP図である。1 is an ORTEP diagram obtained by single crystal X-ray crystal structure analysis of a porous metal complex (A) synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した多孔性金属錯体(A)の吸収および発光スペクトルである。2 is an absorption and emission spectrum of the porous metal complex (A) synthesized in Example 1. FIG. 実施例2で合成した多孔性金属錯体(B)の熱重量測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the thermogravimetry of the porous metal complex (B) synthesize | combined in Example 2. FIG. 実施例2で合成した多孔性金属錯体(B)の粉末X線回折図である。3 is a powder X-ray diffraction pattern of the porous metal complex (B) synthesized in Example 2. FIG. 実施例2で合成した多孔性金属錯体(B)の77Kにおける窒素の吸脱着等温線である。2 is an adsorption and desorption isotherm of nitrogen at 77K of the porous metal complex (B) synthesized in Example 2. FIG. 実施例2で合成した多孔性金属錯体(B)の単結晶X線結晶構造解析により得られたORTEP図である。4 is an ORTEP diagram obtained by single crystal X-ray crystal structure analysis of a porous metal complex (B) synthesized in Example 2. FIG.

本実施形態の多孔性金属錯体は、周期表第2族〜第13族から選択される1種の金属原子又はそのイオンと、下記一般式(1)で表され、金属原子又はそのイオンに対して配位結合を形成可能な非共有電子対を有する配位基を備えた配位子と、を含み、前記金属原子又はそのイオンと前記配位基との配位結合を有するものである。   The porous metal complex of this embodiment is represented by the following general formula (1) and one kind of metal atom selected from Groups 2 to 13 of the periodic table, and the metal atom or ion thereof. And a ligand provided with a coordination group having an unshared electron pair capable of forming a coordination bond, and having a coordination bond between the metal atom or its ion and the coordination group.

Figure 2014047178
(式中、Pは、下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる1つの基、または下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる2以上5以下の基が連結してなる2価の基、を表し、少なくとも1つのPは、下記(A)からなる群から選ばれる1つの基と下記(B)からなる群から選ばれる1つの基とを含む。Pが複数ある場合、複数のPは互いに同一でも異なっていてもよい。
(A)置換基を有していてもよい芳香族複素環化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
(B)置換基を有していてもよい芳香族炭化水素化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
Qは、置換基を有してもよいm価の芳香族炭化水素基を表す。
Rは、配位基であり、−CO 、−SO 、−OPO 2−、−OPO、−C≡N、ピリジル基、イミダゾリル基又はイミダゾレート基を表す。
mは3〜6の整数を表し、nは0または1である。複数存在するnは互いに同一であっても異なっていてもよい。ただし、複数存在するnの少なくとも1つは1である。)
Figure 2014047178
(In the formula, P is a group selected from the group consisting of the following (A) and (B), or 2 or more and 5 or less groups selected from the group consisting of the following (A) and (B). And at least one P includes one group selected from the group consisting of the following (A) and one group selected from the group consisting of the following (B). In this case, the plurality of P may be the same as or different from each other.
(A) A divalent group obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic heterocyclic compound which may have a substituent (B) An aromatic which may have a substituent A divalent group Q obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic hydrocarbon compound represents an m-valent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent.
R is a coordinating group, -CO 2 -, -SO 3 - , -OPO 3 2-, -OPO 3 H -, represents -C≡N, pyridyl group, an imidazolyl group or imidazolate group.
m represents an integer of 3 to 6, and n is 0 or 1. A plurality of n may be the same as or different from each other. However, at least one of a plurality of n is 1. )

また、本実施形態の多孔性金属錯体の製造方法は、周期表第2族〜第13族から選択される1種の金属原子を含む金属塩と、下記一般式(2)で表され、金属原子又はそのイオンに対して配位結合を形成可能な基を備えた芳香族化合物とを、1種又は2種以上の極性溶媒を含む溶媒に溶解又は分散させた反応液を得る工程と、前記反応液を反応させる工程と、を備える。   Moreover, the manufacturing method of the porous metal complex of this embodiment is represented by the following general formula (2), a metal salt containing one type of metal atom selected from Group 2 to Group 13 of the periodic table, Obtaining a reaction solution obtained by dissolving or dispersing an aromatic compound having a group capable of forming a coordination bond with an atom or an ion thereof in a solvent containing one or more polar solvents; Reacting the reaction solution.

Figure 2014047178
(式中、Pは、下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる1つの基、または下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる2以上5以下の基が連結してなる2価の基、を表し、少なくとも1つのPは、下記(A)からなる群から選ばれる1つの基と下記(B)からなる群から選ばれる1つの基とを含む。Pが複数ある場合、複数のPは互いに同一でも異なっていてもよい。
(A)置換基を有していてもよい芳香族複素環化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
(B)置換基を有していてもよい芳香族炭化水素化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
Qは、置換基を有してもよいm価の芳香族炭化水素基を表す。
は、−CO、−SO、−OPO 、−C≡N、ピリジル基、イミダゾリル基又は下記式(x−1)又は(x−2)で表される基を表す(ここで、Rは水素原子、アルカリ金属原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、複数ある場合は互いに同一であっても異なっていてもよい。下記式(x−1)又は(x−2)中、Maはアルカリ金属原子を表す)。
Figure 2014047178
(In the formula, P is a group selected from the group consisting of the following (A) and (B), or 2 or more and 5 or less groups selected from the group consisting of the following (A) and (B). And at least one P includes one group selected from the group consisting of the following (A) and one group selected from the group consisting of the following (B). In this case, the plurality of P may be the same as or different from each other.
(A) A divalent group obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic heterocyclic compound which may have a substituent (B) An aromatic which may have a substituent A divalent group Q obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic hydrocarbon compound represents an m-valent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent.
R 1 is represented by —CO 2 R 2 , —SO 3 R 2 , —OPO 3 R 2 2 , —C≡N, a pyridyl group, an imidazolyl group, or the following formula (x-1) or (x-2). Wherein R 2 represents a hydrogen atom, an alkali metal atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of groups, they may be the same or different. 1) or (x-2), Ma represents an alkali metal atom).

Figure 2014047178
mは3〜6の整数を表し、nは0または1を表す。複数存在するnは互いに同一であっても異なっていてもよい。ただし、複数存在するnの少なくとも1つは1である。)
Figure 2014047178
m represents an integer of 3 to 6, and n represents 0 or 1. A plurality of n may be the same as or different from each other. However, at least one of a plurality of n is 1. )

また、本実施形態の吸蔵材料は、上述の多孔性金属錯体を含むものである。
また、本実施形態の光機能材料は、上述の多孔性金属錯体を含むものである。
以下、順に説明する。
Moreover, the occlusion material of this embodiment contains the above-mentioned porous metal complex.
Moreover, the optical functional material of this embodiment contains the above-mentioned porous metal complex.
Hereinafter, it demonstrates in order.

<多孔性金属錯体>
(芳香族化合物)
本実施形態の前記一般式(1)で表され、配位基を有する配位子について説明する。
<Porous metal complex>
(Aromatic compounds)
The ligand represented by the general formula (1) of the present embodiment and having a coordinating group will be described.

一般式(1)中、Pは、下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる1つの基、または下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる2以上5以下の基が連結してなる2価の基、を表し、少なくとも1つのPは、下記(A)からなる群から選ばれる1つの基と下記(B)からなる群から選ばれる1つの基とを含む。Pが複数ある場合、複数のPは互いに同一でも異なっていてもよい。
(A)置換基を有していてもよい芳香族複素環化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
(B)置換基を有していてもよい芳香族炭化水素化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
In general formula (1), P is one group selected from the group consisting of the following (A) and (B), or two or more and five or less groups selected from the group consisting of the following (A) and (B). Represents at least one divalent group, and at least one P includes one group selected from the group consisting of the following (A) and one group selected from the group consisting of the following (B). When there are a plurality of P, the plurality of P may be the same as or different from each other.
(A) A divalent group obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic heterocyclic compound which may have a substituent (B) An aromatic which may have a substituent Divalent group obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic hydrocarbon compound

なお、「(A)及び(B)からなる群から選ばれる2以上5以下の基が連結してなる2価の基」とは、(A)及び(B)からなる群から選ばれる2以上5以下の基が、それぞれの結合部位で直列に連結した結果、両末端の芳香環にそれぞれ1つずつ結合部位を有する2価の基のことを示す。   The “divalent group formed by linking two or more and five or less groups selected from the group consisting of (A) and (B)” means two or more selected from the group consisting of (A) and (B). As a result of connecting 5 or less groups in series at each binding site, it indicates a divalent group having one binding site on each of the aromatic rings at both ends.

ここで(A)として表される2価の基における芳香族複素環としては、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、フラン環、チオフェン環、チアゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環等が挙げられる。本実施形態の多孔性金属錯体の合成が容易であることから、好ましくはピロール環、ピリジン環、フラン環、チオフェン環であり、より好ましくはフラン環、チオフェン環、ピロール環である。   Here, examples of the aromatic heterocyclic ring in the divalent group represented by (A) include a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, a furan ring, a thiophene ring, a thiazole ring, an imidazole ring, and an oxazole ring. It is done. From the viewpoint of easy synthesis of the porous metal complex of the present embodiment, a pyrrole ring, a pyridine ring, a furan ring, and a thiophene ring are preferable, and a furan ring, a thiophene ring, and a pyrrole ring are more preferable.

また、(B)として表される2価の基における芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、が好ましい例として挙げられる。   Further, preferred examples of the aromatic hydrocarbon ring in the divalent group represented by (B) include a benzene ring, a naphthalene ring, an azulene ring, and an anthracene ring.

前記一般式(1)において、Pが複数ある場合は、秩序だった細孔構造を形成し易いことから、複数のPが同一であるものが好ましい。   In the general formula (1), when there are a plurality of P, it is easy to form an ordered pore structure.

前記一般式(1)中、Qは置換基を有していてもよいm価の芳香族炭化水素基を表す。この芳香族炭化水素基を構成する芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、アントラキノン環等が挙げられる。
本実施形態の多孔性金属錯体の合成が容易であることから、Qを構成する芳香族炭化水素環として好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、アントラキノン環であり、より好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、アントラキノン環であり、さらに好ましくはベンゼン環、ナフタレン環であり、特に好ましくはベンゼン環である。
In the general formula (1), Q represents an m-valent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent. Examples of the aromatic hydrocarbon ring constituting the aromatic hydrocarbon group include a benzene ring, a naphthalene ring, an azulene ring, an anthracene ring, and an anthraquinone ring.
Since the synthesis of the porous metal complex of this embodiment is easy, the aromatic hydrocarbon ring constituting Q is preferably a benzene ring, naphthalene ring, azulene ring, anthracene ring, or anthraquinone ring, more preferably A benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and an anthraquinone ring, more preferably a benzene ring and a naphthalene ring, and particularly preferably a benzene ring.

前記P及び前記Qが有していてもよい置換基としては、
フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;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、sec−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、ノルボニル基、ノニル基、シクロノニル基、デシル基、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、ドコシル基等の炭素数1〜50の直鎖、分岐又は環状のアルキル基;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キル基を有するアルコキシ基;フェニル基、4−ブロモフェニル基、2,6−ジメチルフェニル基、4−ビフェニル基、2−メチルフェニル基、3−エテニルフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、3,5−ジブロモフェニル基、3,5−ジメトキシフェニル基、3,5−ジヒドロキシフェニル基、4−tert−ブチル−2,6−メトキシメチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−オクチルフェニル基、4−ドデシルフェニル基、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のアリール基等が挙げられる。
As the substituent that P and Q may have,
Halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom; silyl group having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, butyl group, isobutyl group , Sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, nonyl group, cyclononyl group, decyl group, adamantyl group, dodecyl group, cyclododecyl group, pentadecyl group C1-C50 linear, branched or cyclic alkyl groups such as octadecyl group and docosyl group; methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, butoxy group, pentyloxy group, cyclohexyloxy group, norbornyloxy group , Straight chain, branched or ring having 1 to 50 carbon atoms such as decyloxy group, dodecyloxy group An alkoxy group having an alkyl group of: phenyl group, 4-bromophenyl group, 2,6-dimethylphenyl group, 4-biphenyl group, 2-methylphenyl group, 3-ethenylphenyl group, pentafluorophenyl group, 4- Trifluoromethylphenyl group, 3,5-dibromophenyl group, 3,5-dimethoxyphenyl group, 3,5-dihydroxyphenyl group, 4-tert-butyl-2,6-methoxymethylphenyl group, 4-tert-butyl Examples include aryl groups having 6 to 60 carbon atoms such as phenyl group, 4-octylphenyl group, 4-dodecylphenyl group, 4-methylphenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, and 9-anthryl group. .

本実施形態の多孔性金属錯体の合成が容易であることから、前記P及び前記Qが有していてもよい置換基として好ましくは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、tert−ブチル基、シクロへキシル基、ノルボニル基、アダマンチル基等の炭素数1〜20のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基等の炭素数1〜10の直鎖、分岐のアルコキシ基;フェニル基、4−ブロモフェニル基、2,6−ジメチルフェニル基、4−ビフェニル基、2−メチルフェニル基、3−エテニルフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、3,5−ジブロモフェニル基、3,5−ジメトキシフェニル基、3,5−ジヒドロキシフェニル基、4−tert−ブチル−2,6−メトキシメチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−オクチルフェニル基、4−ドデシルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アントリル基等の炭素数6〜30のアリール基であり、
より好ましくは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、シクロへキシル基、ノルボニル基、アダマンチル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、4−ブロモフェニル基、2,6−ジメチルフェニル基、4−ビフェニル基、2−メチルフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−オクチルフェニル基、4−ドデシルフェニル基、2−ナフチル基、9−アントリル基であり、
さらに好ましくは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基である。
Since the synthesis of the porous metal complex of the present embodiment is easy, the substituent that P and Q may have is preferably a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. Alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, pentyl group, tert-butyl group, cyclohexyl group, norbornyl group and adamantyl group; methoxy group and ethoxy group , A propyloxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, etc., a linear or branched alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms; phenyl group, 4-bromophenyl group, 2,6-dimethylphenyl group, 4-biphenyl group, 2 -Methylphenyl group, 3-ethenylphenyl group, pentafluorophenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, 3,5-dibromophenyl 3,5-dimethoxyphenyl group, 3,5-dihydroxyphenyl group, 4-tert-butyl-2,6-methoxymethylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-octylphenyl group, 4-dodecylphenyl An aryl group having 6 to 30 carbon atoms such as a group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 9-anthryl group,
More preferably, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, methyl group, ethyl group, isopropyl group, tert-butyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, adamantyl group, methoxy group, ethoxy group, phenyl group, 4-bromophenyl group, 2,6-dimethylphenyl group, 4-biphenyl group, 2-methylphenyl group, pentafluorophenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-octylphenyl Group, 4-dodecylphenyl group, 2-naphthyl group, 9-anthryl group,
More preferred are fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, methyl group, ethyl group, isopropyl group and tert-butyl group.

なお、これらの置換基の説明、例示は、本明細書中の「置換基」において、同様である。   The explanation and illustration of these substituents are the same in the “substituent” in the present specification.

前記一般式(1)中、Rは、多孔性金属錯体において金属原子又はそのイオンに対して配位結合を形成可能な非共有電子対を有する配位基であり、−CO 、−SO 、−OPO 2−、−OPO、−C≡N、ピリジル基、イミダゾリル基又はイミダゾレート基を表す。 In the general formula (1), R is a coordinating group having an unshared electron pair capable of forming a coordination bond to a metal atom or an ion thereof in the porous metal complex, and —CO 2 , —SO 3 -, -OPO 3 2-, -OPO 3 H -, represents -C≡N, pyridyl group, an imidazolyl group or imidazolate group.

ここで「ピリジル基」は、−CNで表される基であり、結合位が2位、3位、4位のいずれであってもよい。 Here, the “pyridyl group” is a group represented by —C 5 H 4 N, and the bonding position may be any of 2-position, 3-position, and 4-position.

また、「イミダゾリル基」は、−Cで表される基であり、結合位が1位、2位、4位のいずれであってもよい。 The “imidazolyl group” is a group represented by —C 3 H 3 N 2 , and the bonding position may be any of the 1-position, 2-position, and 4-position.

また、「イミダゾレート基」は、−Cで表される基であり、環を構成する3つの炭素原子および2つの窒素原子の計5つの原子で金属に配位する配位基である。 In addition, the “imidazolate group” is a group represented by —C 3 H 2 N 2 , and is coordinated to a metal with a total of five atoms of three carbon atoms and two nitrogen atoms constituting the ring. It is a group.

Rとして好ましくは−CO 、−SO 、−OPO 2−、−OPOであり、さらに好ましくは−CO 、−SO である。 R is preferably —CO 2 , —SO 3 , —OPO 3 2— , —OPO 3 H , and more preferably —CO 2 , —SO 3 .

前記一般式(1)中、mは3〜6の整数を表す。本実施形態の多孔性金属錯体の合成が容易であることから、mは3又は4であることが好ましく、3であることがさらに好ましい。   In the general formula (1), m represents an integer of 3 to 6. M is preferably 3 or 4 and more preferably 3 because the porous metal complex of this embodiment is easily synthesized.

前記一般式(1)中、nは0または1である。複数存在するnは互いに同一であっても異なっていてもよい。ただし、複数存在するnの少なくとも1つは1である。本実施形態の多孔性金属錯体の合成が容易であることから、全てのnが1であることが好ましい。   In the general formula (1), n is 0 or 1. A plurality of n may be the same as or different from each other. However, at least one of a plurality of n is 1. It is preferable that all n is 1 because the porous metal complex of the present embodiment is easily synthesized.

前記一般式(1)で表される配位子としては、以下の式(1−a)〜(1−t)で表される配位子が好ましい。   As the ligand represented by the general formula (1), ligands represented by the following formulas (1-a) to (1-t) are preferable.

Figure 2014047178
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Figure 2014047178
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Figure 2014047178
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Figure 2014047178
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次に、前記一般式(1)で表される配位子の前駆体となる芳香族化合物(前記一般式(2)で表される芳香族化合物)の製造方法を説明する。   Next, the manufacturing method of the aromatic compound (aromatic compound represented by the said General formula (2)) used as the precursor of the ligand represented by the said General formula (1) is demonstrated.

前記一般式(2)で表される芳香族化合物は、公知の如何なる方法で製造してもよいが、例えば、以下の方法で製造することができる。   The aromatic compound represented by the general formula (2) may be produced by any known method, for example, by the following method.

前記一般式(2)で表される芳香族化合物は、下記一般式(3−a)、(3−b)で表されるような化合物と、下記一般式(4−a)〜(4−j)で表されるような化合物との、クロスカップリング反応によって合成することができる。下記一般式(3−a)、(3−b)で表される化合物は、上記一般式(2)におけるQに対応する化合物であり、下記一般式(4−a)〜(4−j)で表される化合物は、上記一般式(2)におけるPおよびRに対応する化合物である。 The aromatic compound represented by the general formula (2) includes compounds represented by the following general formulas (3-a) and (3-b), and the following general formulas (4-a) to (4- It can be synthesized by a cross-coupling reaction with a compound represented by j). The compounds represented by the following general formulas (3-a) and (3-b) are compounds corresponding to Q in the above general formula (2), and the following general formulas (4-a) to (4-j) Is a compound corresponding to P and R 1 in the above general formula (2).

Figure 2014047178
Figure 2014047178

上記一般式(3−a)、(3−b)において、Xはハロゲン原子、ニトロ基又は−OSOYで表される基(ここで、Yは置換されていても良い炭素数1〜6の直鎖、分岐又は環状のアルキル基)を表す。複数のXは、互いに同一であっても異なっていてもよい。 In the general formulas (3-a) and (3-b), X is a halogen atom, a nitro group, or a group represented by —OSO 2 Y (where Y is an optionally substituted carbon atom having 1 to 6 carbon atoms). Represents a linear, branched or cyclic alkyl group. Several X may mutually be same or different.

上記一般式(4−a)〜(4−j)において、Rは−CO、−SO、−OPO 、−C≡N、ピリジル基、イミダゾリル基又は下記式(x−1)又は(x−2)で表される基を表す。 In the above general formulas (4-a) to (4-j), R 3 is —CO 2 R 4 , —SO 3 R 4 , —OPO 3 R 4 2 , —C≡N, pyridyl group, imidazolyl group, or The group represented by Formula (x-1) or (x-2) is represented.

Figure 2014047178
Figure 2014047178

ここで、Rは、上記一般式(2)におけるRに対応し、水素原子、アルカリ金属原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rが複数ある場合は互いに同一であっても異なっていてもよい。また、上記式(x−1)又は(x−2)中、Maはアルカリ金属原子を表す。 Wherein, R 4 corresponds to R 2 in the general formula (2) represents a hydrogen atom, an alkali metal atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. When there are a plurality of R 4 s , they may be the same or different. In the formula (x-1) or (x-2), Ma represents an alkali metal atom.

上記一般式(4−a)〜(4−j)において、Mは、−B(OY)、−Si(Y)、−Sn(Y)、−Z(Z)αを表す。
ここで、Yは水素原子又は置換されていても良い炭素数1〜6の直鎖、分岐又は環状のアルキル基を表し、2個のYは同一であっても異なっていても良く、2個のYが一緒になって環を形成してもよい。
は置換されていても良い炭素数1〜6の直鎖、分岐又は環状のアルキル基を表し、3個のYは同一であっても異なっていても良い。
は置換されていても良い炭素数1〜6の直鎖、分岐又は環状のアルキル基を表し、3個のYは同一であっても異なっていても良い。
はリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、銅又は亜鉛のイオンを表し、Zは塩化物イオン、臭化物イオン又はヨウ化物イオンを表す。
なお、αは0以上の整数である。
In the above general formulas (4-a) to (4-j), M is -B (OY 1 ) 2 , -Si (Y 2 ) 3 , -Sn (Y 3 ) 3 , -Z 1 (Z 2 ). represents α .
Here, Y 1 represents a hydrogen atom or an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and two Y 1 may be the same or different, two Y 1 are taken together may form a ring.
Y 2 represents an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and three Y 2 may be the same or different.
Y 3 represents an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and three Y 3 may be the same or different.
Z 1 represents an ion of lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium, copper or zinc, and Z 2 represents a chloride ion, bromide ion or iodide ion.
Α is an integer of 0 or more.

前記クロスカップリング反応は、上記一般式(3−a)、(3−b)で表される化合物および上記一般式(4−a)〜(4−j)で表される化合物を、これらの化合物を分解しない適切な溶媒に溶解させて行うことが好ましい。溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド及びこれらの混合溶媒が挙げられる。   In the cross-coupling reaction, the compounds represented by the general formulas (3-a) and (3-b) and the compounds represented by the general formulas (4-a) to (4-j) It is preferable to carry out by dissolving the compound in an appropriate solvent that does not decompose. Examples of the solvent include toluene, xylene, benzene, acetonitrile, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide and a mixed solvent thereof.

前記クロスカップリング反応に用いる触媒としては鉄錯体、ニッケル錯体、ルテニウム錯体、パラジウム錯体、白金錯体などが挙げられる。   Examples of the catalyst used for the cross-coupling reaction include iron complexes, nickel complexes, ruthenium complexes, palladium complexes, platinum complexes and the like.

前記クロスカップリング反応は、好ましくは60℃以上150℃以下、より好ましくは80℃以上120℃以下で行われる。クロスカップリング反応の反応時間は、好ましくは5分以上100時間以下、より好ましくは1時間以上48時間以下、特に好ましくは5時間以上24時間以下である。なお、反応温度及び反応時間は、触媒、溶媒の組み合わせにより調整することができる。   The cross coupling reaction is preferably performed at 60 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. The reaction time of the cross coupling reaction is preferably 5 minutes to 100 hours, more preferably 1 hour to 48 hours, and particularly preferably 5 hours to 24 hours. In addition, reaction temperature and reaction time can be adjusted with the combination of a catalyst and a solvent.

(金属原子又はそのイオン)
次に、本実施形態の多孔性金属錯体に含まれる金属原子及びそのイオンについて説明する。
(Metal atom or its ion)
Next, the metal atom and its ion contained in the porous metal complex of this embodiment will be described.

本実施形態の金属原子又はそのイオンとは、周期表第2族〜第13族から選択される金属原子又はそのイオンである。
具体的には、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、水銀、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウムの原子またはイオンである。
The metal atom or its ion of the present embodiment is a metal atom or its ion selected from Groups 2 to 13 of the periodic table.
Specifically, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, titanium, zirconium , Hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, iron, ruthenium, osmium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, zinc, cadmium, mercury, aluminum , Gallium, indium, thallium atoms or ions.

前記一般式(1)で表される配位子と錯体形成をしやすいため、好ましくは、マグネシウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、銅、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウムの原子またはイオンであり、
より好ましくは、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、クロム、鉄、銅、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、インジウムの原子またはイオンである。
Since it is easy to form a complex with the ligand represented by the general formula (1), preferably, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, Erbium, thulium, ytterbium, lutetium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, ruthenium, osmium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, copper, zinc, cadmium, aluminum, gallium, indium, thallium An atom or ion,
More preferably, scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, chromium, iron, copper, zinc, cadmium, aluminum, gallium, An atom or ion of indium.

(補助配位子)
本実施形態における多孔性金属錯体は、前記一般式(1)で表される配位子以外に多孔性金属錯体を形成するために必要な配位子(以下、補助配位子と称することがある)を有していてもよい。
(Auxiliary ligand)
The porous metal complex in the present embodiment may be referred to as a ligand (hereinafter referred to as an auxiliary ligand) necessary for forming a porous metal complex in addition to the ligand represented by the general formula (1). There may be).

補助配位子は、本実施形態の多孔性金属錯体に含まれる2つの金属原子又はそのイオン、例えば多孔性金属錯体の1分子当たりに含まれる2つの金属原子又はそのイオン、にそれぞれ配位することで、前記2つの金属原子又はそのイオンを架橋する配位子である。補助配位子は、金属原子又はそのイオンに配位可能な2以上の原子又は基を含み、2つの金属原子又はそのイオンに配位して架橋し、多孔性金属錯体の格子(骨格)の一部を構成する。   The auxiliary ligand is coordinated to two metal atoms or ions thereof included in the porous metal complex of the present embodiment, for example, two metal atoms or ions included per molecule of the porous metal complex, respectively. Thus, it is a ligand that bridges the two metal atoms or ions thereof. The auxiliary ligand includes two or more atoms or groups capable of coordinating to a metal atom or an ion thereof, and coordinates and bridges to the two metal atoms or the ions thereof to form a lattice (skeleton) of the porous metal complex. Part of it.

例えば、前記一般式(1)で表される配位子と上述の金属原子又はそのイオンとを反応させて得られる生成物が、面方向に広がりを有する板状(層状)の結晶構造となる場合、補助配位子を加え、層間を補助配位子で架橋することにより、多孔性金属錯体とすることができる。   For example, the product obtained by reacting the ligand represented by the general formula (1) with the above metal atom or ion thereof has a plate-like (layered) crystal structure that spreads in the plane direction. In this case, a porous metal complex can be obtained by adding an auxiliary ligand and crosslinking the layers with the auxiliary ligand.

ここで補助配位子としては、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、2,2’−ビピリジル、3,3’−ビピリジル、4,4’−ビピリジル、トリエチレンジアミンのような、孤立電子対を有する窒素原子を2つ有する化合物や、シュウ酸(エタン二酸)、マロン酸(プロパン二酸)、コハク酸(ブタン二酸)、フタル酸(ベンゼン−1,2−ジカルボン酸)、イソフタル酸(ベンゼン−1,3−ジカルボン酸)、テレフタル酸(ベンゼン−1,4−ジカルボン酸)のようなカルボキシ基を2つ有する化合物を挙げることができる。
取り扱いが容易であることから、好ましくはピラジン、4,4’−ビピリジル、トリエチレンジアミン、シュウ酸、テレフタル酸であり、より好ましくはピラジン、4,4’−ビピリジル、トリエチレンジアミンである。
Here, as an auxiliary ligand, a nitrogen atom having a lone electron pair such as pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 2,2′-bipyridyl, 3,3′-bipyridyl, 4,4′-bipyridyl, triethylenediamine is used. Two compounds, oxalic acid (ethanedioic acid), malonic acid (propanedioic acid), succinic acid (butanedioic acid), phthalic acid (benzene-1,2-dicarboxylic acid), isophthalic acid (benzene-1, And compounds having two carboxy groups such as 3-dicarboxylic acid) and terephthalic acid (benzene-1,4-dicarboxylic acid).
Since it is easy to handle, pyrazine, 4,4′-bipyridyl, triethylenediamine, oxalic acid and terephthalic acid are preferred, and pyrazine, 4,4′-bipyridyl and triethylenediamine are more preferred.

(多孔性金属錯体の構造)
本実施形態における多孔性金属錯体は、結晶構造中に複数の細孔が規則正しく形成された構造を有している。本実施形態における多孔性金属錯体の製造方法について詳しくは後述するが、得られた金属錯体が「多孔性」であるか否かは、次の2つの条件のいずれかを満たすか否かを確認することにより判断できる。
(Porous metal complex structure)
The porous metal complex in the present embodiment has a structure in which a plurality of pores are regularly formed in a crystal structure. Although the manufacturing method of the porous metal complex in the present embodiment will be described in detail later, whether or not the obtained metal complex is “porous” confirms whether or not one of the following two conditions is satisfied. It can be judged by doing.

(条件1)
まず、多孔性金属錯体は結晶性を示す傾向(つまり、規則正しい繰返し単位を有する傾向)がある。そのため、本実施形態の多孔性金属錯体は、粉末X線回折(XRD)の測定によって、回折ピーク(2θ)を与える。すなわち、後述の製造方法により製造した金属錯体が多孔性を有する場合、XRDの測定によって回折ピークを与える傾向がある。
(Condition 1)
First, porous metal complexes tend to exhibit crystallinity (that is, tend to have regular repeating units). Therefore, the porous metal complex of this embodiment gives a diffraction peak (2θ) by powder X-ray diffraction (XRD) measurement. That is, when a metal complex produced by the production method described later has porosity, it tends to give a diffraction peak by XRD measurement.

本実施形態における多孔性金属錯体は、0.1°以上12°以下に2θの回折ピークが観測されるものが好ましい。さらに、2θの回折ピークが0.1°以上10°以下に観測されるものがより好ましく、0.1°以上8°以下に観測されるものがさらに好ましく、0.1°以上7°以下に観測されるものが特に好ましい。   The porous metal complex in this embodiment is preferably one in which a 2θ diffraction peak is observed at 0.1 ° or more and 12 ° or less. More preferably, the 2θ diffraction peak is observed from 0.1 ° to 10 °, more preferably from 0.1 ° to 8 °, and more preferably from 0.1 ° to 7 °. What is observed is particularly preferred.

(条件2)
また、後述の製造方法により製造した金属錯体が多孔性を示す場合、物質の表面積が非常に広いものとなることから、多孔性金属錯体を77Kにおける窒素の吸脱着等温線の測定から算出したBET比表面積が非常に大きい値を示す。具体的には、後述の製造方法により製造した金属錯体が多孔性を有する場合、BET比表面積の測定によって5m−1以上の値となる傾向がある。
(Condition 2)
In addition, when the metal complex produced by the production method described later exhibits porosity, the surface area of the substance becomes very wide. Therefore, the BET calculated from the measurement of nitrogen adsorption / desorption isotherm at 77K The specific surface area shows a very large value. Specifically, when the metal complex produced by the production method described later has porosity, it tends to be a value of 5 m 2 g −1 or more by measuring the BET specific surface area.

多孔性金属錯体は、BET比表面積が5m−1以上20000m−1以下であるものが好ましい。さらに、BET比表面積が50m−1以上20000m−1以下であるものがより好ましく、100m−1以上20000m−1以下であるものがさらに好ましく、200m−1以上20000m−1以下であるものがよりさらに好ましい。 The porous metal complex preferably has a BET specific surface area of 5 m 2 g −1 or more and 20000 m 2 g −1 or less. Furthermore, the BET specific surface area is more preferably 50 m 2 g −1 or more and 20000 m 2 g −1 or less, more preferably 100 m 2 g −1 or more and 20000 m 2 g −1 or less, and even more preferably 200 m 2 g −1 or more. What is 20000 m < 2 > g < -1 > or less is still more preferable.

以上のような多孔性金属錯体は、十分なガス吸蔵特性を有する。   The porous metal complex as described above has sufficient gas storage characteristics.

<多孔性金属錯体の製造方法>
本実施形態の多孔性金属錯体は、前記一般式(2)で表される芳香族化合物と周期表第2族〜第13族から選択される1種の金属原子を含む金属塩とを、1種又は2種以上の極性溶媒を含む溶液又は分散液(以下、反応液と称する)を調製する工程(第1の工程)と、前記反応液を反応させる工程(第2の工程)とを備える製造方法によって得ることができる。
<Method for producing porous metal complex>
The porous metal complex of the present embodiment comprises an aromatic compound represented by the general formula (2) and a metal salt containing one metal atom selected from Groups 2 to 13 of the periodic table. A step (first step) of preparing a solution or dispersion (hereinafter referred to as a reaction solution) containing seeds or two or more polar solvents, and a step of reacting the reaction solution (second step) are provided. It can be obtained by a manufacturing method.

ここで、反応液は、分散液であっても反応の進行と共に分散した反応基質を消費し、目的とする多孔性金属錯体を得ることができる。しかし、反応が進行しやすいことから、反応液は溶液であることが望ましい。   Here, even if the reaction solution is a dispersion, the reaction substrate dispersed with the progress of the reaction is consumed, and the target porous metal complex can be obtained. However, since the reaction is likely to proceed, the reaction solution is preferably a solution.

本実施形態の多孔性金属錯体の原料である前記一般式(2)の芳香族化合物において、Rは、前記一般式(1)におけるRとなる基である。すなわち、Rは、錯形成の反応中に金属原子又は金属イオンに対して配位結合を形成可能な基である。 In the aromatic compound of the general formula (2) that is a raw material of the porous metal complex of the present embodiment, R 1 is a group that becomes R in the general formula (1). That is, R 1 is a group capable of forming a coordination bond to a metal atom or metal ion during a complex formation reaction.

具体的には、金属原子又は金属イオンに対して配位結合を形成可能な基は、−CO、−SO及び−OPO であり、非共有電子対を有する基は−C≡N、ピリジル基、又はイミダゾリル基である。ここで、Rは、水素原子、アルカリ金属原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、複数ある場合は互いに同一であっても異なっていてもよい。 Specifically, groups capable of forming a coordination bond to a metal atom or metal ion are —CO 2 R 2 , —SO 3 R 2, and —OPO 3 R 2 2 , and have an unshared electron pair. The group is —C≡N, a pyridyl group, or an imidazolyl group. Here, R 2 represents a hydrogen atom, an alkali metal atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of R 2 s , they may be the same as or different from each other.

前記Rは、好ましくは−CO、−SO及び−OPO であり、さらに好ましくは−CO及び−SOである。 R 1 is preferably —CO 2 R 2 , —SO 3 R 2 and —OPO 3 R 2 2 , more preferably —CO 2 R 2 and —SO 3 R 2 .

また前記Rは、多孔性金属錯体において、陽イオンである金属イオンと相互作用するため、陰イオンとなりやすいものが好ましい。例えば、Rが−COの場合、−CO となりやすいものが好ましく、その観点からRは水素原子又はアルカリ金属原子であることがより好ましい。また、無機塩が生成せず、除去する工程が簡潔になるため、Rは水素原子である(Rがカルボキシ基である)ことがさらに好ましい。 In addition, R 1 is preferably a porous metal complex that easily becomes an anion because it interacts with a metal ion that is a cation. For example, when R 1 is —CO 2 R 2 , those that are likely to be —CO 2 are preferable, and from this viewpoint, R 2 is more preferably a hydrogen atom or an alkali metal atom. In addition, it is more preferable that R 2 is a hydrogen atom (R 1 is a carboxy group) because an inorganic salt is not generated and the removal process is simplified.

本実施形態の多孔性金属錯体の原料として用いられる金属塩とは、前記金属原子を通常陽イオンとして有する塩を表す。陽イオンの価数は、多孔性金属錯体を形成するには前述の芳香族化合物を複数有する必要があることから2〜6が好ましく、2〜4がより好ましく、2〜3がさらに好ましい。   The metal salt used as a raw material for the porous metal complex of the present embodiment represents a salt having the metal atom as a normal cation. The valence of the cation is preferably 2 to 6, more preferably 2 to 4, and still more preferably 2 to 3 because it is necessary to have a plurality of the aforementioned aromatic compounds in order to form a porous metal complex.

金属塩は金属原子が通常陽イオンであることから、金属塩全体として電気的に中性にする陰イオンを有する。
このような陰イオンとしては、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酸化物イオン、硫化物イオン、水酸化物イオン、水素化物イオン、亜硫酸イオン、リン酸イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオン、トリフルオロ酢酸イオン、チオシアン化物イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、テトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ホウ酸イオン、アセチルアセトナート、メトキシド、エトキシド、イソプロポキシドなどのアルコキシドが挙げられる。
The metal salt has an anion that makes the whole metal salt electrically neutral because the metal atom is usually a cation.
Such anions include fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, oxide ion, sulfide ion, hydroxide ion, hydride ion, sulfite ion, phosphate ion, cyanide ion. , Acetate ion, carbonate ion, sulfate ion, nitrate ion, bicarbonate ion, trifluoroacetate ion, thiocyanide ion, trifluoromethanesulfonate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, tetraphenylborate ion, Examples thereof include alkoxides such as tetrakis (3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl) borate ion, acetylacetonate, methoxide, ethoxide and isopropoxide.

溶解度が高く、本実施形態の製造方法において好適に使用できることから、好ましくは塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酸化物イオン、水酸化物イオン、リン酸イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオン、トリフルオロ酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、アセチルアセトナート、メトキシド、エトキシド、イソプロポキシドなどのアルコキシドであり、より好ましくは塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酢酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオンである。   Since it has high solubility and can be suitably used in the production method of the present embodiment, preferably chloride ion, bromide ion, iodide ion, oxide ion, hydroxide ion, phosphate ion, cyanide ion, acetate ion, Alkoxides such as carbonate ion, sulfate ion, nitrate ion, hydrogen carbonate ion, trifluoroacetate ion, trifluoromethanesulfonate ion, acetylacetonate, methoxide, ethoxide, isopropoxide, more preferably chloride ion, bromide ion , Iodide ion, acetate ion, sulfate ion, nitrate ion.

また、陰イオンが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。   Moreover, when a plurality of anions are present, they may be the same or different.

また、金属塩は上記の陰イオンのほかに、溶媒和して溶媒和塩を形成する分子を配位子として有していてもよい。   In addition to the above anions, the metal salt may have as a ligand a molecule that solvates to form a solvated salt.

前記分子としては、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、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、クロロホルム、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、ピラジン、ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、4,4’−ビピリジン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、メチルエチルエーテル、1,4−ジオキサンなどが挙げられ、
好ましくは水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドである。また、前記分子が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
Examples of the molecule include water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, and acetone. , Chloroform, acetonitrile, benzonitrile, triethylamine, pyridine, pyrazine, diazabicyclo [2,2,2] octane, 4,4′-bipyridine, tetrahydrofuran, diethyl ether, dimethoxyethane, methyl ethyl ether, 1,4-dioxane, etc. Named,
Preferred are water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, N, N-dimethylformamide, and N, N-diethylformamide. When a plurality of the molecules are present, they may be the same or different.

前記第1の工程において、前記一般式(2)で表される芳香族化合物と周期表第2族〜第13族から選択される1種の金属原子又はイオンを含む金属塩のモル比率は、収率が高くなることから、好ましくは0.5〜3.0であり、さらに好ましくは0.8〜2.5である。   In the first step, the molar ratio of the aromatic compound represented by the general formula (2) and the metal salt containing one kind of metal atom or ion selected from Group 2 to Group 13 of the periodic table is: Since a yield becomes high, Preferably it is 0.5-3.0, More preferably, it is 0.8-2.5.

前記第1の工程において、反応液中の前記一般式(2)で表される芳香族化合物の反応液の濃度は、溶解度が高く反応液が溶液となること、および収率が高くなることから、好ましくは1mmol/L以上1000mmol/L以下であり、さらに好ましくは10mmol/L以上500mmol/L以下である。   In the first step, the concentration of the reaction solution of the aromatic compound represented by the general formula (2) in the reaction solution is high in solubility and the reaction solution becomes a solution, and the yield increases. Preferably, they are 1 mmol / L or more and 1000 mmol / L or less, More preferably, they are 10 mmol / L or more and 500 mmol / L or less.

前記第1の工程において、反応液中の周期表第2族〜第13族から選択される1種の金属原子又はイオンを含む金属塩の反応液の濃度は、溶解度が高く反応液が溶液となること、および収率が高くなることから、好ましくは1mmol/L以上1000mmol/L以下であり、さらに好ましくは10mmol/L以上500mmol/L以下である。   In the first step, the concentration of the reaction solution of the metal salt containing one kind of metal atom or ion selected from Group 2 to Group 13 of the periodic table in the reaction solution is high in solubility and the reaction solution is the same as the solution. It is preferably 1 mmol / L or more and 1000 mmol / L or less, and more preferably 10 mmol / L or more and 500 mmol / L or less.

前記第1の工程において、反応液を構成する溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどの極性溶媒が挙げられる。   In the first step, the solvent constituting the reaction solution is N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylacetamide, N -Polar solvents such as methyl-2-pyrrolidone.

反応における金属塩と芳香族化合物の溶解性を確保し易いことから、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、水、メタノール、エタノールが好ましい。   N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, water, methanol, and ethanol are preferred because the solubility of the metal salt and aromatic compound in the reaction is easy to ensure.

なお、前記一般式(2)で表される芳香族化合物において、Rがエステル結合を有する場合には、上述の反応液を構成する溶媒に、Rが有するエステル結合を加水分解させるための水を混在させるものとする。 Note that, in the aromatic compound represented by the general formula (2), when R 1 is an ester bond, the solvent constituting the reaction liquid described above, for hydrolyzing the ester bond R 1 has Water shall be mixed.

前記第2の工程において、反応温度は、前記一般式(2)で表される芳香族化合物及び周期表第2族〜第13族から選択される1種の金属原子又はそのイオンを含む金属塩の種類に応じて、適宜調節すればよい。反応温度は、通常、室温以上300℃以下であるが、60℃以上250℃以下で加熱して反応させることが好ましく、80℃以上220℃以下の範囲で加熱して反応させることがより好ましく、100℃以上200℃以下の範囲で加熱して反応させることが更に好ましい。60℃以上で加熱して反応させることで、金属錯体の収率がより向上し、250℃以下で加熱して反応させることで、溶媒の分解がより抑制される。   In the second step, the reaction temperature is a metal salt containing the aromatic compound represented by the general formula (2) and one metal atom selected from Groups 2 to 13 of the periodic table or ions thereof. Depending on the type, it may be adjusted as appropriate. The reaction temperature is usually from room temperature to 300 ° C., preferably 60 to 250 ° C. and more preferably reacted, more preferably 80 to 220 ° C. and more preferably reacted. More preferably, the reaction is performed by heating in the range of 100 ° C. or more and 200 ° C. or less. By heating and reacting at 60 ° C. or higher, the yield of the metal complex is further improved, and by heating and reacting at 250 ° C. or lower, decomposition of the solvent is further suppressed.

前記第2の工程において、反応液の反応は空気雰囲気下で行なうことができる。また、開放系で反応液の反応を行なうこともできるが、溶媒の沸点以上の温度に加熱して反応させることができるため、オートクレーブ等の密閉型反応容器を用いることが好ましい。密閉型反応容器を用いて溶媒の沸点以上の温度に加熱すると、前記容器内は加圧環境となり、高温高圧下で反応を行うこととなる。   In the second step, the reaction of the reaction solution can be performed in an air atmosphere. Although the reaction of the reaction solution can be carried out in an open system, it is preferable to use a sealed reaction vessel such as an autoclave because it can be reacted by heating to a temperature not lower than the boiling point of the solvent. When heated to a temperature equal to or higher than the boiling point of the solvent using a sealed reaction vessel, the inside of the vessel becomes a pressurized environment, and the reaction is performed under high temperature and high pressure.

前記第2の工程において、反応容器の加熱はオイルバスやオーブン等で行うことができる。また、マイクロ波や超音波を照射することによっても行うことができる。   In the second step, the reaction vessel can be heated in an oil bath, an oven, or the like. It can also be performed by irradiating microwaves or ultrasonic waves.

前記第2の工程において、反応時間は、1分以上1週間以下であることが好ましく、1時間以上120時間以下であることがより好ましく、2時間以上72時間以下であることがさらに好ましい。なお、反応温度及び反応時間については、前記一般式(2)で表される芳香族化合物及び周期表第2族〜第13族から選択される1種の金属原子又はそのイオンを含む金属塩の種類によって選択できる。また、製造された多孔性金属錯体は、本実施形態の工程では析出しやすい傾向にあり、濾別等で分離し、必要に応じて洗浄操作や乾燥操作を行うことで、単離精製することができる。   In the second step, the reaction time is preferably 1 minute or more and 1 week or less, more preferably 1 hour or more and 120 hours or less, and further preferably 2 hours or more and 72 hours or less. Regarding the reaction temperature and reaction time, the aromatic compound represented by the general formula (2) and the metal salt containing one kind of metal atom selected from Groups 2 to 13 of the periodic table or ions thereof are used. You can select by type. In addition, the produced porous metal complex tends to precipitate in the process of this embodiment, and is separated and separated by filtration, etc., and is isolated and purified by performing a washing operation and a drying operation as necessary. Can do.

補助配位子を用いる場合、補助配位子は、前記一般式(2)で表される芳香族化合物と上述の金属原子又はそのイオンを含む金属塩とを含む反応液を反応させる工程の後に、前記反応液に溶解又は分散させて、上述の金属原子又はそのイオンと補助配位子とを反応させることとしてもよい。   When the auxiliary ligand is used, the auxiliary ligand is used after the step of reacting the reaction solution containing the aromatic compound represented by the general formula (2) and the metal salt containing the above metal atom or its ion. The above-described metal atom or its ion may be reacted with the auxiliary ligand by dissolving or dispersing in the reaction solution.

また、前記一般式(2)で表される芳香族化合物と上述の金属原子又はそのイオンを含む金属塩とを含む反応液を反応させる工程の前に、前記反応液に補助配位子を加え、補助配位子の共存下で反応液を反応させることとしてもよい。   In addition, an auxiliary ligand is added to the reaction solution before the step of reacting the reaction solution containing the aromatic compound represented by the general formula (2) and the metal salt containing the metal atom or ion described above. The reaction solution may be reacted in the presence of an auxiliary ligand.

補助配位子を添加するタイミングは、多孔性金属錯体に含まれる金属原子又はそのイオンや前記一般式(2)で表される芳香族化合物の種類に応じて、適宜選択することができる。   The timing at which the auxiliary ligand is added can be appropriately selected according to the metal atom contained in the porous metal complex or its ion and the kind of the aromatic compound represented by the general formula (2).

以上のような多孔性金属錯体の製造方法によれば、液相で反応させることにより錯形成を促進し、目的とする多孔性金属錯体を容易に製造することができる。   According to the method for producing a porous metal complex as described above, complex formation can be promoted by reacting in a liquid phase, and the intended porous metal complex can be easily produced.

<吸蔵材料>
本実施形態の多孔性金属錯体を吸蔵材料として用いるためには、多孔性金属錯体内に存在する溶媒分子などを除くための前処理をすることが望ましい。前記溶媒分子は、上述の製造時に用いた反応液に由来するものである。
<Occlusion material>
In order to use the porous metal complex of this embodiment as an occlusion material, it is desirable to perform a pretreatment for removing solvent molecules and the like present in the porous metal complex. The solvent molecules are derived from the reaction solution used in the above production.

前記前処理は、多孔性金属錯体を加熱することにより行うことができる。加熱温度は、溶媒分子の沸点を考慮すると、好ましくは15℃以上250℃以下であり、さらに好ましくは20℃以上230℃以下である。また、上述の前処理として、多孔性金属錯体を超臨界二酸化炭素により洗浄してもよい。超臨界二酸化炭素を用いた前処理では、加熱処理よりも効果的に溶媒分子の除去を行うことができる。   The pretreatment can be performed by heating the porous metal complex. The heating temperature is preferably 15 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or higher and 230 ° C. or lower, considering the boiling point of the solvent molecules. Further, as the pretreatment described above, the porous metal complex may be washed with supercritical carbon dioxide. The pretreatment using supercritical carbon dioxide can remove solvent molecules more effectively than the heat treatment.

本実施形態の吸蔵材料は、多孔性金属錯体を単体で用いてもよいが、添加物を加えて用いてよい。ここで添加物とは、シリカ、アルミナ、ゼオライト、活性炭、本実施形態以外の多孔性金属錯体などの多孔質材料、パラジウムや白金などの金属単体、前記金属単体を活性炭に担持したものである。   As the occlusion material of this embodiment, a porous metal complex may be used alone, or an additive may be added. Here, the additive refers to silica, alumina, zeolite, activated carbon, a porous material such as a porous metal complex other than the present embodiment, a simple metal such as palladium or platinum, and the above-mentioned simple metal supported on activated carbon.

本実施形態の吸蔵材料に吸蔵される成分の状態としては、液体であってもよいが気体であることが好ましい。
本実施形態の多孔性金属錯体は、窒素、二酸化炭素、水素、酸素、一酸化炭素、炭素数1〜4の炭化水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、水蒸気等のガスに対してガス吸蔵能を示し、中でも窒素、二酸化炭素、水素に対して優れたガス吸蔵能を示す。したがって、本実施形態の吸蔵材料によれば、窒素、二酸化炭素、水素等のガスの吸蔵・貯蔵が有効に実現可能となる。
The component stored in the storage material of the present embodiment may be a liquid but is preferably a gas.
The porous metal complex of the present embodiment includes nitrogen, carbon dioxide, hydrogen, oxygen, carbon monoxide, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, helium, neon, argon, krypton, xenon, hydrogen sulfide, ammonia, and sulfur oxide. It exhibits gas storage capacity for gases such as nitrogen oxides and water vapor, and it has excellent gas storage capacity for nitrogen, carbon dioxide and hydrogen. Therefore, according to the occlusion material of the present embodiment, occlusion / storage of gases such as nitrogen, carbon dioxide, and hydrogen can be effectively realized.

<光機能材料>
本実施形態の多孔性金属錯体は、紫外線を吸収して紫外線よりも長波長の光を発する。そのため、本実施形態の多孔性金属錯体は、光機能材料として用いることができ、発光材料、太陽電池材料、有機EL材料、フォトクロミック材料として用いることが考えられる。
<Optical functional materials>
The porous metal complex of this embodiment absorbs ultraviolet rays and emits light having a longer wavelength than ultraviolet rays. Therefore, the porous metal complex of this embodiment can be used as an optical functional material, and can be considered as a light emitting material, a solar cell material, an organic EL material, and a photochromic material.

<その他>
また、本実施形態の多孔性金属錯体は細孔構造を有しているため、ガスの吸蔵材のほか、医薬品などの貯蔵材料、サイズや拡散速度の異なる分子の吸蔵材料や分離材料、ナノ空間を反応場とする触媒材料としての利用が期待される。また、配位子骨格は少なくとも1つの複素環基を有する配位子によって構成され、多孔性金属錯体全体に共役が広がっていることから、有機EL材料、トランジスタ材料、太陽電池材料及び有機物や水の光分解触媒材料としても用いることが可能である。
<Others>
Further, since the porous metal complex of the present embodiment has a pore structure, in addition to gas storage materials, storage materials such as pharmaceuticals, molecular storage materials and separation materials of different sizes and diffusion rates, nanospaces Is expected to be used as a catalyst material. In addition, since the ligand skeleton is composed of a ligand having at least one heterocyclic group, and the conjugation spreads over the entire porous metal complex, the organic EL material, the transistor material, the solar cell material, the organic matter, and water It can also be used as a photodecomposition catalyst material.

また、本実施形態の多孔性金属錯体は、レドックス反応を触媒する固体触媒等の用途に好適である。具体的には、過酸化水素の分解触媒、芳香族化合物の酸化重合触媒、排ガス・排水浄化用触媒、色素増感太陽電池の酸化還元触媒層、二酸化炭素還元触媒、改質水素製造用触媒、酸素センサー等の用途が挙げられる。   Moreover, the porous metal complex of this embodiment is suitable for uses such as a solid catalyst for catalyzing a redox reaction. Specifically, hydrogen peroxide decomposition catalyst, aromatic compound oxidation polymerization catalyst, exhaust gas / drainage purification catalyst, dye-sensitized solar cell oxidation-reduction catalyst layer, carbon dioxide reduction catalyst, reformed hydrogen production catalyst, Applications such as oxygen sensors can be mentioned.

以下、実施例及び比較例に基づき本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。また、実施例における分析及び評価は以下のものを用いて行った。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example at all. Moreover, the analysis and evaluation in an Example were performed using the following.

(1)熱重量測定(TG)
装置:(株)リガク製 示差熱天秤Thermo plus EVO II TG8120
雰囲気:窒素
昇温速度:5℃min−1
(1) Thermogravimetry (TG)
Device: Rigaku Corporation differential thermal balance Thermo plus EVO II TG8120
Atmosphere: Nitrogen Temperature rising rate: 5 ° C. min −1

(2)粉末X線回折(XRD)の測定
装置:ブルカー・エイエックスエス(株)製 D8 DISCOVER with GADDS
X線管球:Cu−Kα
X線出力:40kV−40mA
露光時間:600秒
分解能:0.02°
測角範囲:4−40.2°
(2) Powder X-ray diffraction (XRD) measurement device: Bruker AXS Co., Ltd. D8 DISCOVER with GADDS
X-ray tube: Cu-Kα
X-ray output: 40kV-40mA
Exposure time: 600 seconds Resolution: 0.02 °
Angle measurement range: 4-40.2 °

(3)吸脱着等温線の測定
装置:日本ベル(株)製 BELSORP-max
平衡時間:窒素 300秒(P/P: 0〜1.0)
二酸化炭素 300秒(P/P: 0〜1.0)
水素 300秒(P/P: 0〜1.0)
(3) Adsorption / desorption isotherm measurement Device: BELSORP-max manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.
Equilibrium time: Nitrogen 300 seconds (P / P 0 : 0 to 1.0)
Carbon dioxide 300 seconds (P / P 0 : 0 to 1.0)
Hydrogen 300 seconds (P / P 0 : 0 to 1.0)

(4)単結晶X線構造解析
装置:(株)リガク製 CCD単結晶自動X線構造解析装置 Saturn 724+
(4) Single crystal X-ray structural analysis device: CCD single crystal automatic X-ray structural analysis device manufactured by Rigaku Corporation Saturn 724+

<合成例1>
(芳香族化合物(a)の合成)
芳香族化合物(a)を以下の反応式(10)に従って合成した。
<Synthesis Example 1>
(Synthesis of aromatic compound (a))
The aromatic compound (a) was synthesized according to the following reaction formula (10).

Figure 2014047178
Figure 2014047178

窒素雰囲気下において、1,3,5−トリス(4−ブロモフェニル)ベンゼン1.63g(3.00mmol)、5−カルボキシチオフェン−2−ボロン酸5.16g(30.0mmol)、炭酸カリウム6.23g(45.1mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム354mg(0.31mmol)と120mLのN,N−ジメチルホルムアミド/水(3:1(体積比))の混合物を調製し、その混合物を100℃で48時間攪拌した。得られた溶液を室温まで冷却した後、不溶物をろ過によって除去し、クロロホルムを用いて分液操作を行った。得られた水層部分に塩酸をpHが1になるまで加え、沈殿を得た。この沈殿を濾取し、水、エタノール及びクロロホルムで洗浄し、乾燥させることによって、芳香族化合物(a)を得た(760mg、1.1mmol、37%)。
また、1,3,5−トリス(4−ブロモフェニル)ベンゼンのかわりに、1,3,5−トリス(4−ヨードフェニル)ベンゼン2.05g(3.00mmol)を用いて同様の手法により芳香族化合物(a)を得た(980mg、1.4mmol、48%)。
1H NMR (DMSO-d6, 500 MHz, δ/ppm): 7.64 (d, 3JHH = 4.0 Hz, 3H, ArH), 7.74 (d, 3JHH = 4.0 Hz, 3H, ArH), 7.85 (d, 3JHH = 8.5 Hz, 6H, ArH), 7.96 (d, 3JHH = 8.5 Hz, 6H, ArH), 7.98 (s, 3H, ArH), 13.0 (br s, 3H, CO2H).
13C NMR (DMSO-d6, 125 MHz, δ/ppm): 124.43 (CH), 124.75 (CH), 126.37 (CH), 128.02 (CH), 132.27 (C), 133.63 (C), 134.33 (CH), 140.18 (C), 140.82 (C), 149.24 (C), 162.86 (C).
HRMS-ESI (m/z): [M-H]- calcd for C39H23O6S3, 683.0662; found 683.0686.
Under a nitrogen atmosphere, 1.63 g (3.00 mmol) of 1,3,5-tris (4-bromophenyl) benzene, 5.16 g (30.0 mmol) of 5-carboxythiophene-2-boronic acid, potassium carbonate 6. A mixture of 23 g (45.1 mmol) and 354 mg (0.31 mmol) tetrakis (triphenylphosphine) palladium and 120 mL N, N-dimethylformamide / water (3: 1 (volume ratio)) was prepared. Stir at 48 ° C. for 48 hours. After cooling the obtained solution to room temperature, insoluble matters were removed by filtration, and a liquid separation operation was performed using chloroform. Hydrochloric acid was added to the obtained aqueous layer until the pH reached 1, and a precipitate was obtained. The precipitate was collected by filtration, washed with water, ethanol and chloroform, and dried to obtain an aromatic compound (a) (760 mg, 1.1 mmol, 37%).
Further, in place of 1,3,5-tris (4-bromophenyl) benzene, 2.05 g (3.00 mmol) of 1,3,5-tris (4-iodophenyl) benzene was used for the fragrance by the same method. Group compound (a) was obtained (980 mg, 1.4 mmol, 48%).
1 H NMR (DMSO-d 6 , 500 MHz, δ / ppm): 7.64 (d, 3 J HH = 4.0 Hz, 3H, ArH), 7.74 (d, 3 J HH = 4.0 Hz, 3H, ArH), 7.85 (d, 3 J HH = 8.5 Hz, 6H, ArH), 7.96 (d, 3 J HH = 8.5 Hz, 6H, ArH), 7.98 (s, 3H, ArH), 13.0 (br s, 3H, CO 2 H ).
13 C NMR (DMSO-d 6 , 125 MHz, δ / ppm): 124.43 (CH), 124.75 (CH), 126.37 (CH), 128.02 (CH), 132.27 (C), 133.63 (C), 134.33 (CH ), 140.18 (C), 140.82 (C), 149.24 (C), 162.86 (C).
HRMS-ESI (m / z) : [MH] - calcd for C 39 H 23 O 6 S 3, 683.0662; found 683.0686.

<実施例1>
(多孔性金属錯体(A)の合成)
芳香族化合物(a)103mg(150μmol)を、硝酸ランタン(III)六水和物70.5mg(163μmol)及びN,N−ジメチルホルムアミド7.5mLと共にポリテトラフルオロエチレン製のるつぼに入れ、るつぼをステンレスジャケットで密封した。ステンレスジャケットを120℃に温度調整したオイルバスで48時間加熱攪拌した後、室温まで冷却させ、反応液中に生じた沈殿を濾取することにより、粉末状の多孔性金属錯体(A)を得た。
<Example 1>
(Synthesis of porous metal complex (A))
Aromatic compound (a) 103 mg (150 μmol) was placed in a polytetrafluoroethylene crucible together with lanthanum nitrate (III) hexahydrate 70.5 mg (163 μmol) and N, N-dimethylformamide 7.5 mL. Sealed with a stainless steel jacket. The stainless steel jacket was heated and stirred in an oil bath adjusted to 120 ° C. for 48 hours, then cooled to room temperature, and the precipitate formed in the reaction solution was collected by filtration to obtain a powdery porous metal complex (A). It was.

(多孔性金属錯体(A)の熱重量測定)
得られた多孔性金属錯体(A)について熱重量測定(TG)を行った。図1は熱重量測定の結果を示す図である。図に示すように、約140℃まで昇温する際に低分子成分の脱離による重量変化があった後は、約400℃を超えるまで重量変化がほぼ見られず、多孔性金属錯体(A)は熱的に安定であることが分かった。
(Thermogravimetric measurement of porous metal complex (A))
The obtained porous metal complex (A) was subjected to thermogravimetry (TG). FIG. 1 shows the results of thermogravimetry. As shown in the figure, when there is a weight change due to desorption of low molecular components when the temperature is raised to about 140 ° C., the weight change is hardly seen until the temperature exceeds about 400 ° C., and the porous metal complex (A ) Was found to be thermally stable.

(多孔性金属錯体(A)の粉末X線回折測定)
得られた多孔性金属錯体(A)の粉末についてX線回折(XRD)を行った。図2は多孔性金属錯体(A)の粉末X線回折図である。得られた回折図では、0.1°以上7°以下に回折ピークが観測され、多孔性金属錯体(A)が「多孔性」であることが確認できた。また、得られた回折図は、不純物のピークによる乱れがなく構造の規則性が確認でき、得られた多孔性金属錯体(A)の粉末が高純度であることが分かった。
2θ(°): 4.7, 5.6, 7.5, 9.1, 11.0, 11.5, 14.3
(Powder X-ray diffraction measurement of porous metal complex (A))
The obtained porous metal complex (A) powder was subjected to X-ray diffraction (XRD). FIG. 2 is a powder X-ray diffraction pattern of the porous metal complex (A). In the obtained diffractogram, a diffraction peak was observed at 0.1 ° or more and 7 ° or less, and it was confirmed that the porous metal complex (A) was “porous”. Further, the obtained diffractogram was free from disturbance due to impurity peaks, and the regularity of the structure could be confirmed. It was found that the obtained porous metal complex (A) powder was of high purity.
2θ (°): 4.7, 5.6, 7.5, 9.1, 11.0, 11.5, 14.3

(多孔性金属錯体(A)の吸脱着等温線測定)
得られた多孔性金属錯体(A)について吸脱着等温線の測定を行った。図3は、77Kにおける窒素の吸脱着等温線、図4は、195Kにおける二酸化炭素の吸脱着等温線、図5は、77Kにおける水素の吸脱着等温線である。各図において、実線が吸着等温線を示し、破線が脱着等温線を示す。
(Adsorption / desorption isotherm measurement of porous metal complex (A))
The obtained porous metal complex (A) was subjected to adsorption / desorption isotherm measurement. 3 is an adsorption / desorption isotherm of nitrogen at 77K, FIG. 4 is an adsorption / desorption isotherm of carbon dioxide at 195K, and FIG. 5 is an adsorption / desorption isotherm of hydrogen at 77K. In each figure, a solid line shows an adsorption isotherm, and a broken line shows a desorption isotherm.

77Kにおける窒素吸着等温線から求められた多孔性金属錯体(A)のBET比表面積は、1086m−1であり、200m−1以上20000m−1以下であることから、多孔性金属錯体(A)が「多孔性」であることが確認できた。また、同窒素吸着等温線において、P/Pが0.2の時の窒素吸蔵量は309mL(STP)g−1であった。 Since the BET specific surface area of the porous metal complex (A) obtained from the nitrogen adsorption isotherm at 77K is 1086 m 2 g −1 and is 200 m 2 g −1 or more and 20000 m 2 g −1 or less, it is porous. It was confirmed that the metal complex (A) was “porous”. Further, in the same nitrogen adsorption isotherm, the nitrogen storage amount when P / P 0 was 0.2 was 309 mL (STP) g −1 .

また、得られた多孔性金属錯体(A)は、二酸化炭素および水素についても、吸脱着が可能であり、これらの気体の貯蔵にも利用可能であることが分かった。   Further, it was found that the obtained porous metal complex (A) can adsorb and desorb carbon dioxide and hydrogen, and can be used for storing these gases.

(多孔性金属錯体(A)の単結晶構造解析)
芳香族化合物(a)13.7mg(20μmol)を、安息香酸24.4mg(200μmol)、20mM硝酸ランタン(III)/N,N−ジメチルホルムアミド溶液1.0mL(20μmol)と共にガラス製のバイアルに入れ、バイアルをステンレスジャケットで密封した。ステンレスジャケットをオーブンに入れ10時間かけて120℃に昇温し、120℃で48時間保持した後、10時間かけて室温まで冷却させ、反応液中に生じた単結晶を回収した。
(Single crystal structure analysis of porous metal complex (A))
13.7 mg (20 μmol) of the aromatic compound (a) is placed in a glass vial together with 24.4 mg (200 μmol) of benzoic acid and 1.0 mL (20 μmol) of a 20 mM lanthanum (III) nitrate / N, N-dimethylformamide solution. The vial was sealed with a stainless steel jacket. A stainless steel jacket was placed in an oven, heated to 120 ° C. over 10 hours, held at 120 ° C. for 48 hours, then cooled to room temperature over 10 hours, and single crystals produced in the reaction solution were recovered.

得られた多孔性金属錯体(A)の単結晶について、単結晶X線結晶構造解析を行った。図6は、多孔性金属錯体(A)の単結晶X線結晶構造解析により得られたORTEP図である。図に示すように、多孔性金属錯体(A)には、芳香族化合物(a)に由来する構造が含まれていることがわかった。
C42H28LaNO7S3, FW 893.74, monoclinic, Cc, a = 32.314(17) Å, b = 23.992(12) Å, c = 8.225(4) Å, β = 101.060(7)°, V = 6258(6) Å3, Z = 4, ρ = 0.815 mm-1, T = 223(2) K, θmax = 25.00°, Rint = 0.0531, R1 (I>2σ(I)) = 0.0868, wR2 (all data) = 0.2601, GOF = 1.049
The single crystal of the obtained porous metal complex (A) was subjected to single crystal X-ray crystal structure analysis. FIG. 6 is an ORTEP diagram obtained by single crystal X-ray crystal structure analysis of the porous metal complex (A). As shown in the figure, it was found that the porous metal complex (A) contains a structure derived from the aromatic compound (a).
C 42 H 28 LaNO 7 S 3 , FW 893.74, monoclinic, Cc, a = 32.314 (17) Å, b = 23.992 (12) Å, c = 8.225 (4) Å, β = 101.060 (7) °, V = 6258 (6) Å 3 , Z = 4, ρ = 0.815 mm -1 , T = 223 (2) K, θ max = 25.00 °, R int = 0.0531, R 1 (I> 2σ (I)) = 0.0868, wR 2 (all data) = 0.2601, GOF = 1.049

(多孔性金属錯体(A)の光物性)
多孔性金属錯体(A)の粉末について紫外可視吸収および発光スペクトルを測定した。図7は、多孔性金属錯体(A)の紫外線吸収および発光スペクトルである。図において、実線が吸収スペクトルを示し、破線が発光スペクトルを示す。測定の結果、342nmを極大とする吸収が観測された。また、多孔性金属錯体(A)を320nmで励起させ発光スペクトルを測定したところ、457nmを極大とする発光が観測された。
(Optical properties of porous metal complex (A))
Ultraviolet-visible absorption and emission spectra of the porous metal complex (A) powder were measured. FIG. 7 is an ultraviolet absorption and emission spectrum of the porous metal complex (A). In the figure, the solid line indicates the absorption spectrum, and the broken line indicates the emission spectrum. As a result of the measurement, absorption with a maximum at 342 nm was observed. Further, when the emission spectrum was measured by exciting the porous metal complex (A) at 320 nm, light emission with a maximum at 457 nm was observed.

<合成例2>
(芳香族化合物(b)の合成)
芳香族化合物(b)を以下の反応式(11)に従って合成した。
<Synthesis Example 2>
(Synthesis of aromatic compound (b))
The aromatic compound (b) was synthesized according to the following reaction formula (11).

Figure 2014047178
Figure 2014047178

窒素雰囲気下において、1,3,5−トリス(5−ブロモ−2−チエニル)ベンゼン842mg(1.50mmol)、4−カルボキシフェニルボロン酸2.50g(15.0mmol)、炭酸カリウム3.12g(22.6mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム175mg(0.15mmol)と60mLのN,N−ジメチルホルムアミド/水(3:1(体積比))の混合物を調製し、その混合物を100℃で48時間攪拌した。得られた溶液を室温まで冷却した後、不溶物をろ過によって除去し、クロロホルムを用いて分液操作を行った。得られた水層部分に塩酸をpHが1になるまで加え、沈殿を得た。この沈殿を濾取し、水、エタノール及びクロロホルムで洗浄し、DMSOより再結晶を行うことによって、芳香族化合物(b)を得た(712mg、1.04mmol、69%)。
1H NMR (DMSO-d6, 500 MHz, 80 ℃, δ/ppm): 7.71 (d, 3JHH = 4.0 Hz, 3H, ArH), 7.80 (d, 3JHH = 4.0 Hz, 3H, ArH), 7.85 (d, 3JHH = 8.5 Hz, 6H, ArH), 7.93 (s, 3H, ArH), 8.01 (d, 3JHH = 8.5 Hz, 6H, ArH), -COOH not observed.
13C NMR (DMSO-d6, 150 MHz, 80 ℃, δ/ppm): 121.20 (CH), 124.86 (CH), 126.11 (CH), 126.15 (CH), 129.62 (C), 129.79 (CH), 134.90 (C), 137.04 (C), 142.00 (C), 142.42 (C), 166.37 (C).
HRMS-DART (m/z): M+ calcd for C39H24O6S3, 684.0730; found 684.0715.
Under a nitrogen atmosphere, 842 mg (1.50 mmol) of 1,3,5-tris (5-bromo-2-thienyl) benzene, 2.50 g (15.0 mmol) of 4-carboxyphenylboronic acid, 3.12 g of potassium carbonate ( 22.6 mmol) and 175 mg (0.15 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium and 60 mL of N, N-dimethylformamide / water (3: 1 (volume ratio)), and the mixture is prepared at 100 ° C. Stir for 48 hours. After cooling the obtained solution to room temperature, insoluble matters were removed by filtration, and a liquid separation operation was performed using chloroform. Hydrochloric acid was added to the obtained aqueous layer until the pH reached 1, and a precipitate was obtained. The precipitate was collected by filtration, washed with water, ethanol and chloroform, and recrystallized from DMSO to obtain an aromatic compound (b) (712 mg, 1.04 mmol, 69%).
1 H NMR (DMSO-d 6 , 500 MHz, 80 ° C, δ / ppm): 7.71 (d, 3 J HH = 4.0 Hz, 3H, ArH), 7.80 (d, 3 J HH = 4.0 Hz, 3H, ArH ), 7.85 (d, 3 J HH = 8.5 Hz, 6H, ArH), 7.93 (s, 3H, ArH), 8.01 (d, 3 J HH = 8.5 Hz, 6H, ArH), -COOH not observed.
13 C NMR (DMSO-d 6 , 150 MHz, 80 ° C, δ / ppm): 121.20 (CH), 124.86 (CH), 126.11 (CH), 126.15 (CH), 129.62 (C), 129.79 (CH), 134.90 (C), 137.04 (C), 142.00 (C), 142.42 (C), 166.37 (C).
HRMS-DART (m / z): M + calcd for C 39 H 24 O 6 S 3 , 684.0730; found 684.0715.

<実施例2>
(多孔性金属錯体(B)の合成)
芳香族化合物(b)27mg(40μmol)を、25mM硝酸ランタン(III)/N,N−ジメチルホルムアミド溶液2.0mL(50μmol)と共にポリテトラフルオロエチレン製のるつぼに入れ、るつぼをステンレスジャケットで密封した。ステンレスジャケットをオーブンに入れ10時間かけて120℃に昇温し、120℃で48時間保持した後、10時間かけて室温まで冷却させ、反応液中に生じた沈殿を濾取することにより、粉末状の多孔性金属錯体(B)を得た。
<Example 2>
(Synthesis of porous metal complex (B))
Aromatic compound (b) (27 mg, 40 μmol) was placed in a polytetrafluoroethylene crucible together with 25 mM lanthanum (III) nitrate / N, N-dimethylformamide solution (2.0 mL, 50 μmol), and the crucible was sealed with a stainless steel jacket. . A stainless steel jacket is put in an oven, heated to 120 ° C. over 10 hours, held at 120 ° C. for 48 hours, cooled to room temperature over 10 hours, and the precipitate formed in the reaction solution is collected by filtration. A porous metal complex (B) was obtained.

(多孔性金属錯体(B)の熱重量測定)
得られた多孔性金属錯体(B)について熱重量測定(TG)を行った。図8は熱重量測定の結果を示す図である。図に示すように、約140℃まで昇温する際に低分子成分の脱離による重量変化があった後は、約500℃を超えるまで重量変化がほぼ見られず、多孔性金属錯体(B)は熱的に安定であることが分かった。
(Thermogravimetric measurement of porous metal complex (B))
The obtained porous metal complex (B) was subjected to thermogravimetry (TG). FIG. 8 shows the results of thermogravimetry. As shown in the figure, when there is a change in weight due to desorption of low molecular components when the temperature is raised to about 140 ° C., there is almost no change in weight until the temperature exceeds about 500 ° C., and the porous metal complex (B ) Was found to be thermally stable.

(多孔性金属錯体(B)の粉末X線回折測定)
得られた多孔性金属錯体(B)についてX線回折(XRD)を行った。図9は多孔性金属錯体(B)の粉末X線回折図である。得られた回折図では、0.1°以上7°以下に回折ピークが観測され、多孔性金属錯体(B)が「多孔性」であることが確認できた。また、得られた回折図は、不純物のピークによる乱れがなく構造の規則性が確認でき、得られた多孔性金属錯体(B)の粉末が高純度であることが分かった。
2θ(°): 4.8, 5.6, 7.6, 9.0, 10.8, 11.7, 14.0
(Powder X-ray diffraction measurement of porous metal complex (B))
The obtained porous metal complex (B) was subjected to X-ray diffraction (XRD). FIG. 9 is a powder X-ray diffraction pattern of the porous metal complex (B). In the obtained diffractogram, a diffraction peak was observed at 0.1 ° to 7 °, and it was confirmed that the porous metal complex (B) was “porous”. Further, the obtained diffractogram showed no disorder due to the impurity peak and the regularity of the structure could be confirmed, and it was found that the obtained porous metal complex (B) powder was of high purity.
2θ (°): 4.8, 5.6, 7.6, 9.0, 10.8, 11.7, 14.0

(多孔性金属錯体(B)の吸脱着等温線測定)
得られた多孔性金属錯体(B)について吸脱着等温線の測定を行った。図10は、77Kにおける窒素の吸脱着等温線である。図において、実線が吸着等温線を示し、破線が脱着等温線を示す。
(Adsorption / desorption isotherm measurement of porous metal complex (B))
The obtained porous metal complex (B) was subjected to adsorption / desorption isotherm measurement. FIG. 10 is an adsorption / desorption isotherm of nitrogen at 77K. In the figure, the solid line indicates the adsorption isotherm, and the broken line indicates the desorption isotherm.

77Kにおける窒素吸着等温線から求められた多孔性金属錯体(B)のBET比表面積は、1213m−1であり、200m−1以上20000m−1以下であることから、多孔性金属錯体(B)が「多孔性」であることが確認できた。た。また、同窒素吸着等温線において、P/Pが0.2の時の窒素吸蔵量は345mL(STP)g−1であった。 BET specific surface area of the porous metal complex obtained from the nitrogen adsorption isotherm (B) at 77K, since it is 1213m 2 g -1, or less 200 meters 2 g -1 or more 20000 m 2 g -1, porous It was confirmed that the metal complex (B) was “porous”. It was. Further, in the same nitrogen adsorption isotherm, the nitrogen occlusion amount when P / P 0 was 0.2 was 345 mL (STP) g −1 .

(多孔性金属錯体(B)の単結晶構造解析)
芳香族化合物(b)6.8mg(10μmol)を、酢酸4.2mg(70μmol)、20mM硝酸ランタン(III)/N,N−ジメチルホルムアミド溶液0.5mL(10μmol)、N,N−ジメチルホルムアミド0.5mLと共にガラス製のバイアルに入れ、バイアルをステンレスジャケットで密封した。ステンレスジャケットをオーブンに入れ10時間かけて120℃に昇温し、120℃で120時間保持した後、10時間かけて室温まで冷却させ、反応液中に生じた単結晶を回収した。
(Single crystal structure analysis of porous metal complex (B))
Aromatic compound (b) 6.8 mg (10 μmol), acetic acid 4.2 mg (70 μmol), 20 mM lanthanum nitrate (III) / N, N-dimethylformamide solution 0.5 mL (10 μmol), N, N-dimethylformamide 0 Placed in a glass vial with 5 mL and sealed the vial with a stainless steel jacket. A stainless steel jacket was placed in an oven, heated to 120 ° C. over 10 hours, held at 120 ° C. for 120 hours, then cooled to room temperature over 10 hours, and single crystals produced in the reaction solution were recovered.

得られた多孔性金属錯体(B)の単結晶について、単結晶X線結晶構造解析を行った。図11は、多孔性金属錯体(B)の単結晶X線結晶構造解析により得られたORTEP図である。図に示すように、多孔性金属錯体(B)には、芳香族化合物(b)に由来する構造が含まれていることがわかった。
C39H23LaO7S3, FW 838.66, monoclinic, Cc, a = 33.741(9) Å, b = 23.667(6) Å, c = 8.129(2) Å, β = 103.816(4)°, V = 6303(3) Å3, Z = 4, ρ = 0.805 mm-1, T = 223(2) K, θmax = 25.00°, Rint = 0.0606, R1 (I>2σ(I)) = 0.0953, wR2 (all data) = 0.3032, GOF = 1.113
The single crystal of the obtained porous metal complex (B) was subjected to single crystal X-ray crystal structure analysis. FIG. 11 is an ORTEP diagram obtained by single crystal X-ray crystal structure analysis of the porous metal complex (B). As shown in the figure, the porous metal complex (B) was found to contain a structure derived from the aromatic compound (b).
C 39 H 23 LaO 7 S 3 , FW 838.66, monoclinic, Cc, a = 33.741 (9) Å, b = 23.667 (6) Å, c = 8.129 (2) Å, β = 103.816 (4) °, V = 6303 (3) Å 3 , Z = 4, ρ = 0.805 mm -1 , T = 223 (2) K, θ max = 25.00 °, R int = 0.0606, R 1 (I> 2σ (I)) = 0.0953, wR 2 (all data) = 0.3032, GOF = 1.113

<比較例1>
2,5−チオフェンジカルボン酸と硝酸インジウム(III)を用いた多孔性金属錯体が、J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12882-12883に報告されている。この報告によれば、この多孔性金属錯体の窒素吸蔵量は、P/Pが0.2の時に82mL(STP)g−1である。
<Comparative Example 1>
A porous metal complex using 2,5-thiophenedicarboxylic acid and indium (III) nitrate is reported in J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12882-12883. According to this report, the nitrogen storage amount of this porous metal complex is 82 mL (STP) g −1 when P / P 0 is 0.2.

実施例1で合成した多孔性金属錯体(A)、実施例2で合成した多孔性金属錯体(B)及び比較例1として示した文献における多孔性金属錯体の窒素吸蔵量について、結果を下記表1に示す。   The results of the porous metal complex (A) synthesized in Example 1, the porous metal complex (B) synthesized in Example 2 and the nitrogen occlusion amount of the porous metal complex in the literature shown as Comparative Example 1 are shown in the following table. It is shown in 1.

Figure 2014047178
Figure 2014047178

表1に示すとおり、複数の複素環を有する配位子を備えた実施例1,2の多孔性金属錯体では、複素環を一つだけ有する配位子を備えた比較例1の多孔性金属錯体と比べて、窒素吸蔵量が多かった。
これらの結果から、本発明の有用性が確かめられた。
As shown in Table 1, in the porous metal complexes of Examples 1 and 2 having ligands having a plurality of heterocyclic rings, the porous metal of Comparative Example 1 having a ligand having only one heterocyclic ring Compared with the complex, the nitrogen storage amount was large.
From these results, the usefulness of the present invention was confirmed.

本発明により提供される新規な多孔性金属錯体は十分なガス吸蔵能を有する。このことから、本発明によれば性能の高い吸蔵材料を提供できる。また新規な多孔性金属錯体の製造方法を提供することができる。さらに、本発明により提供される多孔性金属錯体は、光機能材料として用いることができる。   The novel porous metal complex provided by the present invention has a sufficient gas storage capacity. Therefore, according to the present invention, a high performance occlusion material can be provided. Moreover, the manufacturing method of a novel porous metal complex can be provided. Furthermore, the porous metal complex provided by the present invention can be used as an optical functional material.

Claims (13)

周期表第2族〜第13族から選択される1種の金属原子又はそのイオンと、下記一般式(1)で表され、金属原子又はそのイオンに対して配位結合を形成可能な非共有電子対を有する配位基を備えた配位子と、を含み、前記金属原子又はそのイオンと前記配位基との配位結合を有する多孔性金属錯体。
Figure 2014047178
(式中、Pは、下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる1つの基、または下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる2以上5以下の基が連結してなる2価の基、を表し、少なくとも1つのPは、下記(A)からなる群から選ばれる1つの基と下記(B)からなる群から選ばれる1つの基とを含む。Pが複数ある場合、複数のPは互いに同一でも異なっていてもよい。
(A)置換基を有していてもよい芳香族複素環化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
(B)置換基を有していてもよい芳香族炭化水素化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
Qは、置換基を有してもよいm価の芳香族炭化水素基を表す。
Rは、配位基であり、−CO 、−SO 、−OPO 2−、−OPO、−C≡N、ピリジル基、イミダゾリル基又はイミダゾレート基を表す。
mは3〜6の整数を表し、nは0または1である。複数存在するnは互いに同一であっても異なっていてもよい。ただし、複数存在するnの少なくとも1つは1である。)
Non-covalently represented by the following general formula (1) and capable of forming a coordinate bond to the metal atom or its ion with one type of metal atom or its ion selected from Groups 2 to 13 of the periodic table A porous metal complex having a coordination bond between the metal atom or an ion thereof and the coordination group.
Figure 2014047178
(In the formula, P is a group selected from the group consisting of the following (A) and (B), or 2 or more and 5 or less groups selected from the group consisting of the following (A) and (B). And at least one P includes one group selected from the group consisting of the following (A) and one group selected from the group consisting of the following (B). In this case, the plurality of P may be the same as or different from each other.
(A) A divalent group obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic heterocyclic compound which may have a substituent (B) An aromatic which may have a substituent A divalent group Q obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic hydrocarbon compound represents an m-valent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent.
R is a coordinating group, -CO 2 -, -SO 3 - , -OPO 3 2-, -OPO 3 H -, represents -C≡N, pyridyl group, an imidazolyl group or imidazolate group.
m represents an integer of 3 to 6, and n is 0 or 1. A plurality of n may be the same as or different from each other. However, at least one of a plurality of n is 1. )
前記一般式(1)におけるmが3である、請求項1に記載の多孔性金属錯体。   The porous metal complex according to claim 1, wherein m in the general formula (1) is 3. 前記一般式(1)におけるQが、置換基を有してもよいベンゼン環である、請求項1又は2に記載の多孔性金属錯体。   The porous metal complex according to claim 1 or 2, wherein Q in the general formula (1) is a benzene ring which may have a substituent. 前記一般式(1)における全てのnが1である、請求項1から3のいずれか1項に記載の多孔性金属錯体。   The porous metal complex according to any one of claims 1 to 3, wherein all n's in the general formula (1) are 1. 前記多孔性金属錯体に含まれる2つの金属原子又はそのイオンにそれぞれ配位することで、前記2つの金属原子又はそのイオンを架橋する補助配位子を更に含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の多孔性金属錯体。   Any one of Claim 1 to 4 which further contains the auxiliary ligand which bridge | crosslinks the said 2 metal atom or its ion by coordinating to the 2 metal atom or its ion contained in the said porous metal complex, respectively. 2. The porous metal complex according to item 1. 周期表第2族〜第13族から選択される1種の金属原子を含む金属塩と、下記一般式(2)で表され、金属原子又はそのイオンに対して配位結合を形成可能な基を備えた芳香族化合物とを、1種又は2種以上の極性溶媒を含む溶媒に溶解又は分散させた反応液を得る工程と、前記反応液を反応させる工程と、を備える多孔性金属錯体の製造方法。
Figure 2014047178
(式中、Pは、下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる1つの基、または下記(A)及び(B)からなる群から選ばれる2以上5以下の基が連結してなる2価の基、を表し、少なくとも1つのPは、下記(A)からなる群から選ばれる1つの基と下記(B)からなる群から選ばれる1つの基とを含む。Pが複数ある場合、複数のPは互いに同一でも異なっていてもよい。
(A)置換基を有していてもよい芳香族複素環化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
(B)置換基を有していてもよい芳香族炭化水素化合物から、芳香環に結合する2つの水素原子を取り去って得られる2価の基
Qは、置換基を有してもよいm価の芳香族炭化水素基を表す。
は、−CO、−SO、−OPO 、−C≡N、ピリジル基、イミダゾリル基又は下記式(x−1)又は(x−2)で表される基を表す(ここで、Rは水素原子、アルカリ金属原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、複数ある場合は互いに同一であっても異なっていてもよい。下記式(x−1)又は(x−2)中、Maはアルカリ金属原子を表す)。
Figure 2014047178
mは3〜6の整数を表し、nは0または1を表す。複数存在するnは互いに同一であっても異なっていてもよい。ただし、複数存在するnの少なくとも1つは1である。)
Group represented by the following general formula (2) and a metal salt containing one type of metal atom selected from Group 2 to Group 13 of the periodic table and capable of forming a coordinate bond to the metal atom or its ion Of a porous metal complex comprising: a step of obtaining a reaction solution obtained by dissolving or dispersing an aromatic compound comprising 1 or 2 or more types of polar solvents; and a step of reacting the reaction solution. Production method.
Figure 2014047178
(In the formula, P is a group selected from the group consisting of the following (A) and (B), or 2 or more and 5 or less groups selected from the group consisting of the following (A) and (B). And at least one P includes one group selected from the group consisting of the following (A) and one group selected from the group consisting of the following (B). In this case, the plurality of P may be the same as or different from each other.
(A) A divalent group obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic heterocyclic compound which may have a substituent (B) An aromatic which may have a substituent A divalent group Q obtained by removing two hydrogen atoms bonded to an aromatic ring from an aromatic hydrocarbon compound represents an m-valent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent.
R 1 is represented by —CO 2 R 2 , —SO 3 R 2 , —OPO 3 R 2 2 , —C≡N, a pyridyl group, an imidazolyl group, or the following formula (x-1) or (x-2). Wherein R 2 represents a hydrogen atom, an alkali metal atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of groups, they may be the same or different. 1) or (x-2), Ma represents an alkali metal atom).
Figure 2014047178
m represents an integer of 3 to 6, and n represents 0 or 1. A plurality of n may be the same as or different from each other. However, at least one of a plurality of n is 1. )
前記反応液を反応させる工程では、60℃以上250℃以下の範囲で加熱して前記反応液を反応させる、請求項6に記載の多孔性金属錯体の製造方法。   The method for producing a porous metal complex according to claim 6, wherein in the step of reacting the reaction solution, the reaction solution is reacted by heating in a range of 60 ° C. or more and 250 ° C. or less. 前記一般式(2)におけるRが−COであり、かつ、Rが水素原子又はアルカリ金属原子である、請求項6または7に記載の多孔性金属錯体の製造方法。 Formula (2) R 1 in is -CO 2 R 2, and, R 2 is a hydrogen atom or an alkali metal atom, the production method of the porous metal complex according to claim 6 or 7. 前記Rが水素原子である、請求項8に記載の多孔性金属錯体の製造方法。 The method for producing a porous metal complex according to claim 8, wherein R 2 is a hydrogen atom. 前記反応液を反応させる工程の後に、前記反応液に、多孔性金属錯体に含まれる2つの金属原子又はそのイオンにそれぞれ配位することで、前記2つの金属原子又はそのイオンを架橋しうる補助配位子を、溶解又は分散させて前記2つの金属原子又はそのイオンと反応させる工程を更に含む、請求項6から9のいずれか1項に記載の多孔性金属錯体の製造方法。   After the step of reacting the reaction solution, the reaction solution is coordinated to two metal atoms or ions thereof contained in the porous metal complex, thereby assisting in crosslinking the two metal atoms or ions thereof. The method for producing a porous metal complex according to any one of claims 6 to 9, further comprising a step of dissolving or dispersing a ligand to react with the two metal atoms or ions thereof. 前記反応液を反応させる工程の前に、前記反応液に、多孔性金属錯体に含まれる2つの金属原子又はそのイオンにそれぞれ配位することで、前記2つの金属原子又はそのイオンを架橋しうる補助配位子を、溶解又は分散させる工程を更に含む、請求項6から10のいずれか1項に記載の多孔性金属錯体の製造方法。   Before the step of reacting the reaction solution, the two metal atoms or ions thereof can be cross-linked by coordinating to the two metal atoms or ions thereof contained in the porous metal complex in the reaction solution, respectively. The method for producing a porous metal complex according to any one of claims 6 to 10, further comprising a step of dissolving or dispersing the auxiliary ligand. 請求項1から5のいずれか1項に記載の多孔性金属錯体を含む吸蔵材料。   The occlusion material containing the porous metal complex of any one of Claim 1 to 5. 請求項1から5のいずれか1項に記載の多孔性金属錯体を含む光機能材料。   The optical functional material containing the porous metal complex of any one of Claim 1 to 5.
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