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配位高分子化合物、多孔質材料、陰イオン除去剤、及び陰イオン除去方法 NEW

国内特許コード P170014449
整理番号 (S2014-1552-N0)
掲載日 2017年7月13日
出願番号 特願2016-548860
出願日 平成27年9月10日(2015.9.10)
国際出願番号 JP2015075748
国際公開番号 WO2016043122
国際出願日 平成27年9月10日(2015.9.10)
国際公開日 平成28年3月24日(2016.3.24)
優先権データ
  • 特願2014-187979 (2014.9.16) JP
発明者
  • 近藤 満
  • 曽根 絵理子
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 配位高分子化合物、多孔質材料、陰イオン除去剤、及び陰イオン除去方法 NEW
発明の概要 Cu2+等の複数の金属イオンが、式(1)~式(4)のいずれかで表される配位子によって架橋された構造を有する配位高分子骨格と;式(C)で表されるカプセル骨格中に内包イオンとしての陰イオンが内包されてなる、複数のカプセル型化合物と;配位高分子骨格と複数のカプセル型化合物の各々とを架橋する架橋イオンとしての陰イオンと;配位高分子骨格及び複数のカプセル型化合物に対する対イオンとしての陰イオンと;を含む配位高分子化合物。R~R、R21~R28、及びR31~R38は、H、メチル基、メトキシ基を表し、Lは式(1)~式(4)のいずれかで表される配位子を表し、MはCu2+を表す。


従来技術、競合技術の概要


硝酸イオン(NO-)は乳幼児のメトヘモグロビン血漿などを引き起こす有害性のある陰イオンである。硝酸イオンは、肥料などに由来して地下水に混入する。そして、有害とされる濃度の硝酸イオンが検出される井戸水が多く報告されている。
しかし、この硝酸イオンは不溶性の塩を作りにくく、水溶液中からの除去が困難な陰イオンである。



水溶液中から硝酸イオンを除去する方法として、M型(Mは金属イオン、Lは配位子をそれぞれ表す)のカプセル型化合物である、[SO⊂Cu(m-bbitrb)]SOを用いる方法が知られている。ここで、m-bbitrbは、1,3-ビス(ベンゾイミダゾール-1-イル-メチル)-2,4,6-トリメチルベンゼンである(以下、同様である)。
この[SO⊂Cu(m-bbitrb)]SOは、2個の銅イオン(Cu2+)と4分子のm-bbitrbとによって形成されたカプセル骨格に硫酸イオン(SO2-)が内包された構成のカプセル型2価カチオンと、カプセル型2価カチオンに対する対イオンとしての1個の硫酸イオン(SO2-)と、から構成されているカプセル型化合物である。この[SO⊂Cu(m-bbitrb)]SOは、対イオンである硫酸イオン(SO2-)と、液体試料中の硝酸イオン(NO)と、のイオン交換により、液体試料中の硝酸イオンを除去できること(即ち、液体試料中の硝酸イオンの濃度を低下させることができること)が知られている(例えば、国際公開第2012/102356号、及び、錯体化学会第61回討論会講演要旨集1PA-75(2011)参照)。



また、[SO⊂Cu(m-bbitrb)]SOよりもさらに高い硝酸イオン除去活性を示すM型のカプセル型化合物として、[Cl⊂Cu(m-bbitrb)]Clが知られている。
この[Cl⊂Cu(m-bbitrb)]Clは、2個の銅イオン(Cu2+)と4分子のm-bbitrbとによって形成されたカプセル骨格に塩化物イオン(Cl)が内包された構成のカプセル型3価カチオンと、カプセル型3価カチオンに対する対イオンとしての3個の塩化物イオン(Cl)と、から構成されているカプセル型化合物である。
この[Cl⊂Cu(m-bbitrb)]Clも、対イオンである塩化物イオン(Cl)と、液体試料中の硝酸イオン(NO)と、のイオン交換により、液体試料中の硝酸イオンを除去できること(即ち、液体試料中の硝酸イオンの濃度を低下させることができること)が知られている(例えば、国際公開第2014/017653号、及び、錯体化学会第63回討論会講演要旨集2PA-106(2013)参照)。

産業上の利用分野


本発明は、配位高分子化合物、多孔質材料、陰イオン除去剤、及び陰イオン除去方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
Cu2+、Fe2+、Ni2+、Co2+、Pt2+、Pd2+、又はZn2+である複数の金属イオンが、下記式(1)~下記式(4)のいずれか1つで表される二座配位子によって架橋され、かつ、前記複数の金属イオンの各々が、4分子の前記二座配位子によって平面四配位された構造を有するカチオン性配位高分子骨格と、
下記式(C)で表されるカプセル骨格中に、内包イオンとしての陰イオンが内包されてなる、複数のカチオン性カプセル型化合物と、
前記カチオン性配位高分子骨格と前記複数のカチオン性カプセル型化合物の各々とを架橋する架橋イオンとしての陰イオンと、
前記カチオン性配位高分子骨格及び前記複数のカチオン性カプセル型化合物に対する対イオンとしての陰イオンと、
を含む配位高分子化合物。
【化1】



〔式(1)~式(4)中、R~R、R21~R28、及びR31~R38は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、又はメトキシ基を表す。
式(C)中、Lは、式(1)~式(4)のいずれか1つで表される二座配位子を表し、2つのMは、それぞれ独立に、Cu2+、Fe2+、Ni2+、Co2+、Pt2+、Pd2+、又はZn2+を表し、破線は、配位結合を表す。〕

【請求項2】
前記内包イオンとしての陰イオン、前記架橋イオンとしての陰イオン、及び前記対イオンとしての陰イオンが、それぞれ独立に、Cl、Br、又はIである請求項1に記載の配位高分子化合物。

【請求項3】
前記カチオン性配位高分子骨格中の前記複数の金属イオン、及び、
前記式(C)中の2つのMが、
同一種である請求項1又は請求項2に記載の配位高分子化合物。

【請求項4】
前記カチオン性配位高分子骨格中の前記複数の金属イオン、及び、
前記式(C)中の2つのMが、
Cu2+である請求項3に記載の配位高分子化合物。

【請求項5】
前記内包イオンとしての陰イオン、前記架橋イオンとしての陰イオン、及び前記対イオンとしての陰イオンが、
同一種である請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の配位高分子化合物。

【請求項6】
前記内包イオンとしての陰イオン、前記架橋イオンとしての陰イオン、及び前記対イオンとしての陰イオンが、
Cl又はBrである請求項5に記載の配位高分子化合物。

【請求項7】
前記式(1)中のR~R
前記式(2)中のR~R
前記式(3)中のR25、R26、及びR28、並びに
前記式(4)中のR25、R26、及びR28が、
メチル基である請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の配位高分子化合物。

【請求項8】
前記式(1)中のR~R及びR31~R35
前記式(2)中のR~R及びR36~R38
前記式(3)中のR21~R24、R27、及びR31~R35、並びに
前記式(4)中のR21~R24、R27、及びR36~R38が、
水素原子である請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の配位高分子化合物。

【請求項9】
前記カチオン性配位高分子骨格中の二座配位子、及び、
前記式(C)中の4つのLが、
式(1)で表される二座配位子である請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の配位高分子化合物。

【請求項10】
請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の配位高分子化合物を含む多孔質材料。

【請求項11】
請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の配位高分子化合物又は請求項10に記載の多孔質材料を有効成分として含む陰イオン除去剤。

【請求項12】
NO、ClO、BF、CFSO、及びPFからなる群から選択される少なくとも1種の陰イオンを含む液体試料と、請求項11に記載の陰イオン除去剤と、を接触させることにより、前記液体試料中に含まれる前記陰イオンを、前記液体試料から除去する工程を含む陰イオン除去方法。

【請求項13】
前記液体試料が、少なくともNOを含む請求項12に記載の陰イオン除去方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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