電荷分離型中性配位子を利用した多孔性軽金属錯体の構造多様化

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24550068
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 野呂 真一郎 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70373347)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 多孔性金属錯体 / 軽金属イオン / 分離 / 柔軟性構造

研究実績の概要

前年までに得られた知見を基に、軽金属イオンの配位子としてCOOH基とN+-O-基を有する有機分子を用いて柔らかい構造を有するマグネシウム錯体を合成し、その構造を単結晶X線回折測定により決定した。得られたマグネシウム錯体はマグネシウムイオンと有機配位子から二次元シート構造が形成し、それらが積層した集積構造をとっていた。層間には塩化物イオン、ジメチルアンモニウムイオン及び水分子が取り込まれていた。この層状構造体は層間に可逆的に大量の水分子をとりこむことができ、その際に層間距離の拡張・収縮が起きることが明らかとなった。多孔性軽金属錯体で構造柔軟性をもつ例はほとんど無く、本研究で設計した有機配位子が構造柔軟性を付与する適切な分子であることを見いだした。また、各種アルコールの吸着実験を行ったところ、分子サイズがおおきくなるほど、層間に取り込まれにくくなることがわかった。このような吸着選択性を利用して、水／2-プロパノール混合蒸気からの水の選択的分離能を評価した。マグネシウム錯体は、非常に短時間で水分子のみを高選択的に吸着除去し、その吸着速度は脱水剤として利用されているゼオライトと同程度であった。さらに、再活性化能を調べたところ、マグネシウム錯体は室温における20分の真空処理で完全にその吸着除去能力が再生されることがわかった。ゼオライトでは再活性化に加熱真空処理が必要であることから、本研究で得られたマグネシウム錯体は非常に高効率に水／2-プロパノール混合蒸気から水を吸着分離できることが実証された。

研究成果

• [雑誌論文] Porous coordination polymers with ubiquitous and biocompatible metals and a neutral bridging ligand (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Noro, Junya Mizutani, Yuh Hijikata, Ryotaro Matsuda, Hiroshi Sato, Susumu Kitagawa, Kunihisa Sugimoto, Yasutaka Inubushi, Kazuya Kubo, and Takayoshi Nakamura
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 ページ: 5851
  • DOI: 10.1038/ncomms6851
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamic induction of enantiomeric excess from a prochiral azobenzene dimer under circularly polarized light (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Rijeesh, P. K. Hashim, Shin-ichiro Noro, and Nobuyuki Tamaoki
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 6 ページ: 973-980
  • DOI: 10.1039/C4SC01993H
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mesophases and Ionic Conductivities of Simple Organic Salts of M(m-Iodobenzoate) (M = Li+, Na+, K+, Rb+, and Cs+) (2015)
  • 著者名/発表者名: Manami Endo, Yuta Nakane, Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Takashi Takeda, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, and Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 119 ページ: 1768-1777
  • DOI: 10.1021/jp5112026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective carbon dioxide adsorption of ε-Keggin-type zincomolybdate-based purely-inorganic 3D frameworks (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhenxin Zhang, Masahiro Sadakane, Shin-ichiro Noro, Toru Murayama, Takashi Kamachi, Kazunari Yoshizawa, and Wataru Ueda
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 3 ページ: 746-755
  • DOI: 10.1039/c4ta05496b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramolecular cations of (m-halogenated-anilinium)(dibenzo[18]crown-6) in Keggin [SMo12O402-] polyoxometallates (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun Xiong, Kazuya Kubo, Shin-ichiro Noro, Tomoyuki Akutagawa, and Takayoshi Nakamura
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 17 ページ: 856-861
  • DOI: 10.1039/c4ce01988a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-Dimensional Architectures of [MnIICrIII(oxalate)3]- Complexes with Cage-Type Networks Surrounding Supramolecular Cations (2015)
  • 著者名/発表者名: Toru Endo, Kazuya Kubo, Masashi Yoshitake, Shin-ichiro Noro, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa, and Takayoshi Nakamura
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 15 ページ: 1186-1193
  • DOI: 10.1021/cg501560z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systematic Syntheses and Metalloligand Doping of Flexible Porous Coordination Polymers Composed of a Co(III)-Metalloligand (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kobayashi, Yui Suzuki, Tadashi Ohba, Tomohiro Ogawa, Takeshi Matsumoto, Shin-ichiro Noro, Ho-Chol Chang, and Masako Kato
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 54 ページ: 2522-2535
  • DOI: 10.1021/ic5021302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite Winding (H2O)12 Chain Stabilized by One-Dimensional Coordination Polymer (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Noro, Kei Hasegawa, Kazuya Kubo, and Takayoshi Nakamura
  • 雑誌名: Bulletin of Chemical Society of Japan 巻: 87 ページ: 623-625
  • DOI: 10.1246/bcsj.20140005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flexible Coordination Polymers Composed of Luminescent Ru(II)-Metalloligands: Importance of Position of Coordination Site in Metalloligands (2014)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kobayashi, Tadashi Ohba, Erika Saitoh, Yui Suzuki, Shin-ichiro Noro, Ho-Chol Chang, and Masako Kato
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 53 ページ: 2910-2921
  • DOI: 10.1021/ic402683j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures, CO2 adsorption, and dielectric properties of [Cu(II)2(R-benzoate)4(pyrazine)]∞ polymers (R = m-F, 2,3-F2, m-Cl, and m-CH3) (2014)
  • 著者名/発表者名: Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Takashi Takeda, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, Sadamu Takeda, and Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 43 ページ: 9081-9089
  • DOI: 10.1039/c4dt00258j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structures, Dielectric, and CO2-adsorption Properties of One-dimensional [Cu(II)2(Adamantane-1-carboxylate)4(pyrazine)] Coordination Polymers with Polar Ligands (2014)
  • 著者名/発表者名: Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, and Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: Science of Advanced Materials 巻: 6 ページ: 1425-1431
  • DOI: 10.1166/sam.2014.1831
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Assembly and Ferroelectric Response of Benzenecarboxamides Bearing Multiple -CONHC14H29 Chains (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuuta Shishido, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, and Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 118 ページ: 21204-21214
  • DOI: 10.1021/jp506035h
  • 査読あり
• [学会発表] Synthesis, structure, and host-guest properties of light metal coordination polymer using pyridine-N-oxide-based ligand (2014)
  • 著者名/発表者名: Rika Ochi, Shin-ichiro Noro, Kazuya Kubo, Takayoshi Nakamura
  • 学会等名: The 15th Ries-Hokudai International Symposiym 響
  • 発表場所: シャトレーゼガトーキングダムサッポロ（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-12-16 – 2014-12-17
• [学会発表] 柔らかい金属錯体の合理的合成・制御法の開発と吸着・分離機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野呂真一郎
  • 学会等名: 近畿大学錯体化学セミナー
  • 発表場所: 近畿大学（大阪府東大阪市）
  • 年月日: 2014-11-21 – 2014-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] 表面固溶化法による金属錯体のゲスト分子吸着分離特性の精密制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野呂真一郎
  • 学会等名: 2014年日本化学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 山口大学（山口県山口市）
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
  • 招待講演
• [学会発表] Rational Design and Realization of Ubiquitous and Biocompatible Metal-Based Porous Coordination Polymers (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Noro
  • 学会等名: Core-to-Core/Leverhulme Trust Joint Workshop, Sapporo 2014 “Organic Electronics of Highly-Correlated Molecular Systems”
  • 発表場所: グランドパーク小樽（北海道小樽市）
  • 年月日: 2014-10-24 – 2014-10-25
  • 招待講演
• [学会発表] Porous Light Metal Coordination Polymers with Charge-Polarized Neutral Ligand (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Noro, Junya Mizutani, Yuh Hijikata, Kazuya Kubo, Takayoshi Nakamura
  • 学会等名: 4th International Conference on Metal-Organic Frameworks & Open Framework Compounds
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-10-01
• [学会発表] 電荷分極したピリジン-N-オキシド構造を有する配位子を用いた高分子状軽金属錯体の合成と構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 越智里香、野呂真一郎、久保和也、中村貴義
  • 学会等名: 錯体化学会第64回討論会
  • 発表場所: 中央大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [学会発表] 表面固溶化法による多孔性金属錯体の二酸化炭素吸着分離特性制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野呂真一郎、石橋秀規、久保和也、中村貴義
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京理科大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] New Synthetic Strategy for Construction of Light Metal Porous Coordination Polymer (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura
  • 学会等名: 41th International Conference on Coordination Chemistry
  • 発表場所: Suntec city (Singapore)
  • 年月日: 2014-07-21 – 2014-07-25