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2010 Fiscal Year Annual Research Report

保護-脱保護法により酸性基を導入した配位高分子を用いたアルカリイオン伝導体の開発

Research Project

Project/Area Number 22750053
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

山田 鉄兵  京都大学, 理学研究科, 助教 (10404071)

Keywords配位高分子 / 保護-脱保護法 / イオン交換 / イオン伝導
Research Abstract

配位高分子に酸性官能基を導入するため、官能基をまず(i)有機官能基で保護し、(ii)錯形成により配位高分子を合成した後、(iii)脱保護するという、3ステップのプロセスを開発した。
本年度はこの手法を用いてホスホン酸基を有する配位高分子の合成を検討した。ホスホン酸基がアルキルで保護された3,5-ジカルボキシホスホン酸ジアルキル配位子を、2ステップで合成し、得られた配位子と硝酸亜鉛6水和物を60℃で反応させることにより、保護されたホスホン酸基を導入した配位高分子の合成に成功した。また、より苛烈な反応条件で反応させることで、ホスホン酸基が金属に配位し、カルボン酸基が配位していない配位高分子を合成することに成功した。
さらに、ホスホン酸基を脱保護した2,5-ジカルボキシホスホン酸と硝酸アルミニウム9水和物とを反応させることで、MIL-53型配位高分子の合成に成功した。
これらの配位高分子は、細孔中にカルボン酸基やホスホン酸基を有しており、イオン交換能を有していると考えられる。特に、配位高分子の細孔にホスホン酸基を導入した例はこれまでになく、均一なナノ細孔を有するイオン交換材料が、世界ではじめて得られたと考えている。
また、シュウ酸を用いた、金属配位高分子の合成に取り組んだ。ルビジウムを導入した同型の配位高分子の合成に成功し、結晶構造の解析に成功した。また、元素分析及び粉末XRDパターンからセシウムの取り込みにも成功したことが示唆された。これまでの結果と合わせると、この2次元シュウ酸金属配位高分子は、アンモニウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムを取り込むことが分かり、これらの選択性が見出されることが期待される。

  • Research Products

    (14 results)

All 2011 2010

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Wide Control of Proton Conductivity in Porous Coordination Polymers2011

    • Author(s)
      A.Shigematsu, T.Yamada, H.Kitagawa
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: Vol.133 Pages: 2034-2036

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Porous Interpenetrating Metal-Organic Frameworks with Hierarchal Nodes2011

    • Author(s)
      T.Yamada, S.Iwakiri, T.Hara, K.Kanaizuka, M.Kurmoo, H.Kitagawa
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 11(5) Pages: 1798-1806

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure Manufacturing of Proton-Conducting Organic-Inorganic Hybrid Silicophosphilte Membranes by Solventless Synthesis2011

    • Author(s)
      T.Tokuda, S.Oku, T.Yamada, M.Takahashi, T.Yoko, H.Kitagawa, Y.Ueda
    • Journal Title

      Journal of Materials Research

      Volume: Vol.26 Pages: 796-803

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of A Novel Isoreticular Metal-Organic Framework by Protection and Complexation of 2,5-Dihydroxyterephthalic Acid.2011

    • Author(s)
      T.Yamada, H.Kitagawa
    • Journal Title

      Supramolecular Chemistry

      Volume: 23 Pages: 315-318

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 燃料電池への元素戦略的アプローチ-配位高分子による非白金電極触媒-2011

    • Author(s)
      山田鉄兵、北川宏
    • Journal Title

      月刊「化学」

      Volume: 66 Pages: 36-41

  • [Journal Article] 触媒作用と伝導性を併せ持つ配位高分子の誕生2011

    • Author(s)
      山田鉄兵、木下昌三、北川宏
    • Journal Title

      現代化学

      Volume: 478 Pages: 50-54

  • [Journal Article] A Metal-Organic Framework as An Electrocatalyst for Ethanol Oxidation2010

    • Author(s)
      L.Yang, S.Kinoshita, T.Yamada, S.Kanda, H.Kitagawa, M.Tokunaga, T.Ishimoto, T.Ogura, R.Nagumo, A.Miyamoto, M.Koyama
    • Journal Title

      Angewandte Chemie, Intenational Edition

      Volume: Vol.49 Pages: 5348-5351

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Calorimetric and Neutron Diffraction Studies on Transitions of Water Confined in Nanoporous Copper Rubeanate2010

    • Author(s)
      T.Yamada, Ryo Yonamine, Teppei Yamada, Hiroshi Kitagawa, Osamu Yamamuro
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 114 Pages: 8405-8409

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 保護-脱保護法による配位高分子への官能基の導入2010

    • Author(s)
      山田鉄兵
    • Journal Title

      京都大学低温物質科学研究センター誌

      Volume: 17 Pages: 3-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 非白金触媒を配位高分子で実現2010

    • Author(s)
      山田鉄兵、木下昌三、北川宏
    • Journal Title

      Bulletin of the Ceramic Society of Japan

  • [Presentation] Proton Conductivity of Preciously Controlled Hydrogen Bond Networks Constructed in Metal-Organic Frameworks2011

    • Author(s)
      Teppei YAMADA, Hiroshi KITAGAWA
    • Organizer
      分子研研究会「金属錯体の機能化の現状と将来展望」
    • Place of Presentation
      岡崎カンファレンスルーム(愛知県)
    • Year and Date
      2011-01-09
  • [Presentation] Protection and Deprotection Approach for Constructing Metal-Organic Frameworks having Large Pore Aperture2010

    • Author(s)
      Teppei YAMADA, Hiroshi KITAGAWA
    • Organizer
      Pacifichem 2010
    • Place of Presentation
      ホノルル(ハワイ州、USA)
    • Year and Date
      2010-12-18
  • [Presentation] Synthesis of Metal-Organic Frameworks Having Phosphate Group and Their Proton Conductivity2010

    • Author(s)
      Teppei YAMADA, Hiroshi KITAGAWA
    • Organizer
      60th Anniversary Conference on Coordination Chemistry in OSAKA
    • Place of Presentation
      大阪府
    • Year and Date
      2010-09-28
  • [Book] CSJカレントレビュー3、革新的な多孔質材料空間を持つ機能性物質の創成2010

    • Author(s)
      日本化学会(編集)
    • Total Pages
      59-62
    • Publisher
      化学同人

URL: 

Published: 2012-07-19  

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