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JP6799339B2 - Synthesis of metal salt compound aggregate of phenylazomethine type dendrimer and production method of sub-nanoparticles - Google Patents
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JP6799339B2 - Synthesis of metal salt compound aggregate of phenylazomethine type dendrimer and production method of sub-nanoparticles - Google Patents

Synthesis of metal salt compound aggregate of phenylazomethine type dendrimer and production method of sub-nanoparticles Download PDF

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本発明は、金属塩化合物を集積した新規フェニルアゾメチン型デンドリマー集積体の合成とサブナノ粒子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for synthesizing a novel phenylazomethine-type dendrimer aggregate accumulating a metal salt compound and a method for producing sub-nanoparticles.

酸化反応は、資源化学、燃料化学、有機合成化学、環境化学等の化学諸領域において基礎的で、基幹的な反応操作であることが知られている。この酸化反応については気相反応、液相反応のいずれにおいても様々な触媒を用いることが試みられており、各種の金属触媒が実用化されてもいる。しかしながら、これまでの触媒酸化反応では、空気あるいは酸素を酸化剤とする場合には、高温度条件とすることや、液相反応においては環境負荷の大きい有機溶媒の使用が必要であって、しかも触媒反応効率が必ずしも良好ではないという問題があった。 Oxidation reaction is known to be a basic and basic reaction operation in various chemical fields such as resource chemistry, fuel chemistry, synthetic organic chemistry, and environmental chemistry. For this oxidation reaction, various catalysts have been tried to be used in both gas phase reaction and liquid phase reaction, and various metal catalysts have been put into practical use. However, in the conventional catalytic oxidation reaction, when air or oxygen is used as an oxidant, it is necessary to set a high temperature condition and to use an organic solvent having a large environmental load in the liquid phase reaction. There is a problem that the catalytic reaction efficiency is not always good.

このような背景において、反応活性に優れた触媒として、マイクロ粒子やナノ粒子といった微粒化された不均一系の触媒構成が注目され、様々な観点とアプローチからの検討が進められている。10nm以下の微粒子では、量子効果に基づいてバンドギャップが大きくかつ離散的となることや、微粒子化によって活性表面積が増加することや、バルクとは異なる表面状態を取る原子が増えることによりバルクよりも高活性となることが期待できる。 Against this background, attention has been paid to the catalyst composition of atomized heterogeneous systems such as microparticles and nanoparticles as catalysts with excellent reaction activity, and studies from various viewpoints and approaches are underway. For fine particles of 10 nm or less, the bandgap becomes large and discrete based on the quantum effect, the active surface area increases due to fine particle formation, and the number of atoms that take a surface state different from the bulk increases, so that the fine particles are larger than the bulk. It can be expected to be highly active.

このような触媒としても使用し得るナノスケールの微粒子の製造方法として、本発明者らによる独自の方法であるフェニルアゾメチンデンドリマーを鋳型として用いる方法が精力的に探索、開発されてきている(特許文献1)。本発明者らにより開発され、その検討が続けられているフェニルアゾメチンデンドリマーは、骨格に高い配位性を示すイミン部位を多数有していることからルイス酸と錯形成が可能である。フェニルアゾメチンデンドリマーは、イミンからの電子供与が末端から中心に向けて連続的に加算されることで、末端のイミンから中心に向かってイミンの電子密度が増加するという電子密度勾配を有している。この電子密度勾配によって、フェニルアゾメチンデンドリマーに金属塩が錯形成する際、最内層イミンから優先的に金属塩と錯形成していく段階的錯形成が起こる。フェニルアゾメチンデンドリマーの段階的錯形成能を利用することで、白金塩等の1種単独の一元系をはじめとして、各層にそれぞれ異なる金属種を集積する、2種金属塩を用いた二元系や、更には3種、4種、5種等の多元系の精密へテロ金属集積も可能となり、金属塩の個数および組成を規定したデンドリマー錯体を調製できる。この金属塩が配位したデンドリマー錯体を還元することで、粒径分布が極めて小さい精密に制御された金属サブナノクラスターの形成が可能となる(特許文献2〜5)。 As a method for producing nanoscale fine particles that can also be used as such a catalyst, a method using a phenylazomethine dendrimer as a template, which is a unique method by the present inventors, has been energetically searched for and developed (Patent Documents). 1). The phenylazomethine dendrimer, which was developed by the present inventors and is being studied, has a large number of imine sites showing high coordination in the skeleton, and thus can be complexed with Lewis acid. The phenylazomethine dendrimer has an electron density gradient in which the electron density of imine increases from the terminal imine toward the center by continuously adding electrons from the imine from the terminal to the center. .. Due to this electron density gradient, when a metal salt is complexed with the phenylazomethine dendrimer, a stepwise complex formation occurs in which the innermost imine is preferentially complexed with the metal salt. By utilizing the stepwise complex formation ability of the phenylazomethine dendrimer, a binary system using two metal salts that accumulates different metal species in each layer, including a single one system such as platinum salt, etc. Furthermore, it is possible to accumulate precision heterometals of multiple types such as 3 types, 4 types, and 5 types, and it is possible to prepare a dendrimer complex in which the number and composition of metal salts are specified. By reducing the dendrimer complex coordinated with this metal salt, it is possible to form precisely controlled metal sub-nanoclusters having an extremely small particle size distribution (Patent Documents 2 to 5).

金属原子数が十数個程度の金属サブナノクラスターは、本発明者らの研究によって、その物理的性質、化学的性質が、構成原子数に大きく依存し、種類に大きく依存することが明らかにされている(非特許文献1、2)。このような観点より、構成原子数とその種類を規定した合成法が望まれている。しかしながら、従来のフェニルアゾメチンデンドリマー錯体は、デンドリマーへの金属原子の結合の安定性や、錯体合成時における分解抑制等、精密に個数を規定した安定な錯体を得るには更に次の段階の課題がある。例えば、結合の安定性が必ずしも十分ではないため、従来のフェニルアゾメチンデンドリマー錯体は大気に曝すと水分の影響で分解が進行するので、空気中で取り扱うことは適切でない。水溶液中では、結合の解離によって錯体を形成した金属塩が再度分離してしまう。高原子数精度の金属クラスターの「超精密」合成を目指し、更に、異なる金属原子を1つのデンドリマーに同時集積することにより、合金クラスターの1原子精度での「超精密」合成を目指すには、金属原子が強固に結合したデンドリマーを用いることが必須である。 According to the research conducted by the present inventors, it has been clarified that the physical properties and chemical properties of the metal sub-nanocluster having about a dozen metal atoms largely depend on the number of constituent atoms and the type. (Non-Patent Documents 1 and 2). From this point of view, a synthetic method that defines the number of constituent atoms and their types is desired. However, the conventional phenylazomethine dendrimer complex has the following problems in order to obtain a stable complex in which the number is precisely defined, such as the stability of the bond of a metal atom to the dendrimer and the suppression of decomposition during complex synthesis. is there. For example, the stability of the bond is not always sufficient, and the conventional phenylazomethine dendrimer complex is decomposed under the influence of moisture when exposed to the atmosphere, so that it is not appropriate to handle it in the air. In the aqueous solution, the metal salt forming the complex is separated again due to the dissociation of the bond. To aim for "ultra-precision" synthesis of metal clusters with high atomic number accuracy, and to aim for "ultra-precision" synthesis of alloy clusters with single-atom accuracy by simultaneously accumulating different metal atoms in one dendrimer. It is essential to use a dendrimer with tightly bonded metal atoms.

特許第4511125号公報Japanese Patent No. 4511125 特開2010−18610号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-18610 特開2013−159588号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-159588 特開2007−23166号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-23166 特開2018−145172号公報JP-A-2018-145172

K. Yamamoto et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9810-9815.K. Yamamoto et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9810-9815. K. Yamamoto et al. Sci. Adv. 2017, 3, e1700101.K. Yamamoto et al. Sci. Adv. 2017, 3, e1700101.

本開示において、新規なフェニルアゾメチン型デンドリマーの金属塩化合物集積体とサブナノ粒子の製造方法を提供する。この集積体は、デンドリマーへ金属原子が強固な結合を形成する。この集積体は、大気中や水溶液中においても分解、解離等が抑制され、デンドリマーへの金属原子の結合の安定性に優れることから、イミンによる1:1錯形成反応、広範な金属への適用性、塩基性勾配による多金属集積、集積金属のクラスター化を特徴とするフェニルアゾメチン型デンドリマーを鋳型としたクラスター合成において、高い原子数精度の金属クラスターの「超精密」合成を可能とし、更に、異なる金属原子を1つのデンドリマーに同時集積することにより、合金クラスターの1原子精度での「超精密」合成を可能とする技術を提供する。 In the present disclosure, a novel method for producing a metal salt compound aggregate of a phenylazomethine type dendrimer and sub-nanoparticles is provided. In this aggregate, metal atoms form strong bonds to the dendrimer. Decomposition, dissociation, etc. of this aggregate are suppressed even in the air or aqueous solution, and the stability of the bond of metal atoms to the dendrimer is excellent. Therefore, 1: 1 complex formation reaction by imine and application to a wide range of metals In cluster synthesis using a phenylazomethine-type dendrimer, which is characterized by multi-metal accumulation due to sex and basic gradient, and clustering of accumulated metals, it enables "ultra-precision" synthesis of metal clusters with high atomic number accuracy. By simultaneously accumulating different metal atoms in one dendrimer, we provide a technique that enables "ultra-precision" synthesis of alloy clusters with single-atom accuracy.

特に、新規なフェニルアゾメチン型デンドリマーの合成概念と組み合わせることによって「超精密」合成を達成し得る。この合成概念は、デンドリマーの“形”によってクラスターを作り分けることを特徴とし、デンドリマーのコアとなる有機分子と反応させるデンドロンのイミン窒素の数を選択できるため、デンドリマーにおける金属塩化合物が配位するイミン窒素の数を1個毎の段階で精密に制御できる。そのため、金属配位数を制御した個数制御型デンドリマーの合成が可能となる。すなわち、原子数・組成を制御した金属クラスターの創製を可能とする。 In particular, "ultra-precision" synthesis can be achieved by combining with the synthetic concept of a novel phenylazomethine-type dendrimer. This synthetic concept is characterized by the formation of clusters according to the "shape" of the dendrimer, and the number of imine nitrogens in the dendrimer to react with the organic molecule that is the core of the dendrimer can be selected, so that the metal salt compound in the dendrimer coordinates. The number of imine nitrogen can be precisely controlled in individual steps. Therefore, it is possible to synthesize a number-controlled dendrimer in which the number of metal coordinations is controlled. That is, it is possible to create a metal cluster in which the number of atoms and composition are controlled.

本発明の集積体は、フェニルアゾメチン型デンドリマーに、次式(I)で表される環状構造で金属塩化合物が集積されている: In the aggregate of the present invention, a metal salt compound is accumulated in a phenylazomethine type dendrimer in a cyclic structure represented by the following formula (I):

(式中、M−Rは前記金属塩化合物を示し、Mは金属原子、Rはその残余の化学構造を示す。フェニルアゾメチン構造におけるアゾメチン結合を形成するイミン窒素原子と炭素原子および該炭素原子に結合するフェニル環と、前記金属塩化合物の金属原子Mとの間で、前記環状構造を形成している。)。 (In the formula, MR indicates the metal salt compound, M indicates a metal atom, R indicates the chemical structure of the residue thereof. In the imine nitrogen atom and carbon atom forming an azomethin bond in the phenylazomethine structure, and the carbon atom. The cyclic structure is formed between the phenyl ring to be bonded and the metal atom M of the metal salt compound).

本発明の集積体における好ましい態様では、次式(II)で表されるフェニルアゾメチン型デンドリマーに前記金属塩化合物が集積されている: In a preferred embodiment of the aggregate of the present invention, the metal salt compound is integrated in a phenylazomethine type dendrimer represented by the following formula (II):

(式中、Aはデンドリマーのコアとなるn価の有機基を示し、nは1以上の整数を示す。nが2以上の場合、n個のデンドロン単位の各々は独立である。Xは次式で表されるX1またはX2を示す。 (In the equation, A represents an n-valent organic group that is the core of the dendrimer, n represents an integer of 1 or more. When n is 2 or more, each of the n dendron units is independent. X is the following. Indicates X 1 or X 2 represented by the formula.

(式中、Phaは置換基を有していてもよい2価のフェニル残基を示す。) (In the formula, Ph a represents a divalent phenyl residue that may have a substituent.)

(式中、Phbは置換基を有していてもよい1価のフェニル残基を示す。)
繰り返し単位repにおいて、XがX1である場合には繰り返し単位repが繰り返され、繰り返し単位repの末端はX2であり、繰り返し単位repにおいて全てのXは各々独立である。全てのPhaとPhbの置換基は各々独立である。)。
(In the formula, Ph b indicates a monovalent phenyl residue which may have a substituent.)
In the repeating unit rep, when X is X 1 , the repeating unit rep is repeated, the end of the repeating unit rep is X 2 , and all Xs in the repeating unit rep are independent. All Ph a and Ph b substituents are independent. ).

また本発明のサブナノ金属粒子の製造方法は、前記集積体を還元することを特徴としている。 Further, the method for producing sub-nanometal particles of the present invention is characterized in that the aggregate is reduced.

また本発明によれば、前記式(I)で表される環状構造で金属塩化合物が集積された集積体を用いた、フェニルアゾメチン型デンドリマーに集積する金属原子の個数を制御する方法であって、前記式(II)で表されるフェニルアゾメチン型デンドリマーにおける、前記有機基Aの価数nと、前記繰り返し単位repを選択することにより、集積する金属原子の目的とする個数に応じた数の前記環状構造を形成する部位を持つ前記フェニルアゾメチン型デンドリマーを合成する工程と、前記目的とする個数の前記異種金属塩化合物を、前記環状構造を形成する部位に集積する工程とを含む方法が提供される。
また本発明によれば、異種金属塩化合物が集積された以下の集積体、および合金粒子の製造を可能とする以下の方法が提供される。
Further, according to the present invention, it is a method of controlling the number of metal atoms accumulated in a phenylazomethine type dendrimer using an aggregate in which a metal salt compound is accumulated in a cyclic structure represented by the above formula (I). By selecting the valence n of the organic group A and the repeating unit rep in the phenylazomethine type dendrimer represented by the formula (II), the number of metal atoms to be accumulated corresponds to the target number. Provided is a method including a step of synthesizing the phenylazomethine-type dendrimer having a site forming the cyclic structure and a step of accumulating the target number of the dissimilar metal salt compounds in the site forming the cyclic structure. Will be done.
Further, according to the present invention, the following aggregates in which dissimilar metal salt compounds are accumulated and the following methods that enable the production of alloy particles are provided.

本発明の集積体は、異種金属塩化合物が集積されたものである。好ましい一例では、前記式(II)で表されるフェニルアゾメチン型デンドリマーにおけるnが2以上の整数であり、n個の各々のデンドロン単位のうち少なくとも1個は、他のデンドロン単位とは金属種が異なる異種金属塩化合物が集積されている。 The aggregate of the present invention is an accumulation of dissimilar metal salt compounds. In a preferred example, n in the phenylazomethine type dendrimer represented by the above formula (II) is an integer of 2 or more, and at least one of each of the n dendron units has a metal species different from that of the other dendron units. Different dissimilar metal salt compounds are accumulated.

本発明の集積体の製造方法は、互いに金属種が異なる複数種の金属塩化合物が個数を制御して集積された集積体の製造方法であって、以下の[1]と[2]のいずれかの工程を含む。
[1]フェニルアゾメチン型デンドリマーに、次式(I):
The method for producing an aggregate of the present invention is a method for producing an aggregate in which a plurality of types of metal salt compounds having different metal types are integrated by controlling the number, and is any of the following [1] and [2]. Including the process.
[1] For a phenylazomethine type dendrimer, the following formula (I):

(式中、M−Rは前記金属塩化合物を示し、Mは金属原子、Rはその残余の化学構造を示す。フェニルアゾメチン構造におけるアゾメチン結合を形成するイミン窒素原子と炭素原子および該炭素原子に結合するフェニル環と、前記金属塩化合物の金属原子Mとの間で、前記環状構造を形成している。)で表される環状構造で、互いに金属種が異なる金属塩化合物が個数を制御して集積された2種の集積体フラグメント(A1)、(A2)を、各々のフェニルアゾメチン型デンドリマーのコア同士で結合させ、一体化した集積体とする工程 (In the formula, MR indicates the metal salt compound, M indicates a metal atom, R indicates the chemical structure of the residue thereof. In the imine nitrogen atom and carbon atom forming an azomethin bond in the phenylazomethine structure, and the carbon atom. The cyclic structure is formed between the phenyl ring to be bonded and the metal atom M of the metal salt compound.) The number of metal salt compounds having different metal species from each other is controlled. A step of binding the two types of aggregate fragments (A1) and (A2) that have been accumulated together at the cores of the respective phenylazomethine-type dendrimers to form an integrated aggregate.

[2]式(I)で表される環状構造で金属塩化合物が個数を制御して集積された集積体フラグメント(A1’)と、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D1)とを各々のコア同士で結合させ、前記結合した集積体における、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D1)由来のイミン部位に、集積体フラグメント(A1’)由来のイミン部位に集積された金属塩化合物とは金属種が異なる異種金属塩化合物を、式(I)で表される環状構造で個数を制御して集積させる工程 [2] An aggregate fragment (A1') in which the number of metal salt compounds is controlled and accumulated in a cyclic structure represented by the formula (I), and a phenylazomethine-type dendrimer fragment (D1) in which no metal salt compound is accumulated. ) Is bonded to each other in each core, and the imine site derived from the phenylazomethine-type dendrimer fragment (D1) in which the metal salt compound is not accumulated is located at the imine site derived from the aggregate fragment (A1'). A step of controlling the number of dissimilar metal salt compounds having a different metal species from the metal salt compounds accumulated at the site by a cyclic structure represented by the formula (I) and accumulating them.

好ましい一例において、前記集積体の製造方法は、さらに以下の[3]〜[5]のいずれかの工程を含む。
[3]フェニルアゾメチン型デンドリマーに、前記式(I)で表される環状構造で、前記[1]または[2]で得た集積体とは互いに金属種が異なる金属塩化合物が個数を制御して集積された集積体フラグメント(A4)と、前記[1]または[2]で得た集積体である集積体フラグメントとを、各々のフェニルアゾメチン型デンドリマーのコア同士で結合させ、一体化した集積体とする工程
[4]前記[1]または[2]で得た集積体である集積体フラグメントと、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D2)とを各々のコア同士で結合させ、前記結合した集積体における、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D2)由来のイミン部位に、前記[1]または[2]で得た集積体由来のイミン部位に集積された金属塩化合物とは金属種が異なる異種金属塩化合物を、式(I)で表される環状構造で個数を制御して集積させる工程
[5]前記[3]または[4]の工程の後、任意でさらに前記[3]または[4]と同様の操作を繰り返す工程
In a preferred example, the method for producing the aggregate further comprises any of the following steps [3] to [5].
[3] In the phenylazomethine type dendrimer, the number of metal salt compounds having a cyclic structure represented by the above formula (I) and having different metal types from the aggregates obtained in the above [1] or [2] is controlled. The aggregate fragment (A4) accumulated in the above and the aggregate fragment obtained in the above [1] or [2] are bound to each other in the cores of the respective phenylazomethine type dendrimers and integrated. Step of forming a body [4] An aggregate fragment which is an aggregate obtained in the above [1] or [2] and a phenylazomethine-type dendrimer fragment (D2) in which a metal salt compound is not accumulated are formed between cores. To the imine site derived from the phenylazomethine-type dendrimer fragment (D2) in which the metal salt compound is not accumulated, to the imine site derived from the aggregate obtained in the above [1] or [2]. Step of accumulating dissimilar metal salt compounds having different metal species from the accumulated metal salt compound by controlling the number in a cyclic structure represented by the formula (I) [5] Step of the above-mentioned [3] or [4]. After that, a step of optionally repeating the same operation as in [3] or [4] above.

好ましい一例において、前記集積体の製造方法は、前記[3]〜[5]の工程において、3個以上の各々の前記フラグメントにおけるコアを直列に結合する。 In a preferred example, the method for producing the aggregate is to connect the cores in each of the three or more fragments in series in the steps [3] to [5].

本発明の合金粒子の製造方法は、前記集積体の製造方法で集積体を得た後、この集積体を還元して個数が制御された合金粒子を得ることを特徴としている。 The method for producing alloy particles of the present invention is characterized in that after an aggregate is obtained by the method for producing an aggregate, the aggregate is reduced to obtain an alloy particle having a controlled number.

(a)は実施例1において合成した生成物のMALDI−TOF−MSによって測定された質量スペクトル、(b)は上記生成物とデンドリマーの部分構造となっている化合物G0の1H−NMRスペクトルである。(A) is a mass spectrum of the product synthesized in Example 1 measured by MALDI-TOF-MS, and (b) is a 1 H-NMR spectrum of compound G0 which is a partial structure of the product and the dendrimer. is there. 実施例1において酢酸ナトリウムの存在下に合成した生成物と、酢酸ナトリウムを添加せずに合成した生成物の1H−NMRスペクトルである。 1 1 H-NMR spectrum of a product synthesized in the presence of sodium acetate in Example 1 and a product synthesized without the addition of sodium acetate. 実施例1において合成したイリジウム錯体の還元前後におけるX線光電子分光スペクトルである。It is an X-ray photoelectron spectroscopic spectrum before and after the reduction of the iridium complex synthesized in Example 1. 実施例3において合成したイリジウム2核錯体のX線結晶構造解析による結晶構造を示す。The crystal structure of the iridium dinuclear complex synthesized in Example 3 by X-ray crystal structure analysis is shown. (a)は実施例4において合成したイリジウム12核錯体のMALDI−TOF−MSによって測定された質量スペクトル、(b)は透過型電子顕微鏡像である。(A) is a mass spectrum of the iridium 12-nuclear complex synthesized in Example 4 measured by MALDI-TOF-MS, and (b) is a transmission electron microscope image. 実施例5において、MALDI−TOF−MSによって測定されたロジウム12核錯体の質量スペクトルである。5 is a mass spectrum of a rhodium 12 nuclear complex measured by MALDI-TOF-MS in Example 5. (a)は、実施例6において、MALDI−TOF−MSによって測定された白金12核錯体の質量スペクトル、(b)は、白金12核錯体を担持した表面のHAADF−STEM像である。(A) is the mass spectrum of the platinum 12-nuclear complex measured by MALDI-TOF-MS in Example 6, and (b) is the HAADF-STEM image of the surface carrying the platinum 12-nuclear complex. 実施例7において、Siウェハー上に塗布し固定化したイリジウム12核錯体の水素還元後におけるX線光電子分光スペクトルである。9 is an X-ray photoelectron spectroscopic spectrum after hydrogen reduction of the iridium 12-nuclear complex coated and immobilized on a Si wafer in Example 7. 実施例4において合成したイリジウム12核錯体の還元前、真空処理後、水素還元後におけるX線光電子分光スペクトルである。It is an X-ray photoelectron spectroscopic spectrum before reduction, after vacuum treatment, and after hydrogen reduction of the iridium 12-nuclear complex synthesized in Example 4. イリジウム12核錯体を担持した表面(左)と還元後の表面(右)のHAADF−STEM像である。It is a HAADF-STEM image of the surface carrying the iridium 12-nuclear complex (left) and the surface after reduction (right). 実施例9において、MALDI−TOF−MSによって測定されたイリジウム10〜17核錯体の質量スペクトルである。9 is a mass spectrum of the iridium 10-17 nuclear complex measured by MALDI-TOF-MS in Example 9. 実施例10において、MALDI−TOF−MSによって測定されたイリジウムとロジウムを同時に錯形成した錯体の質量スペクトルである。FIG. 10 is a mass spectrum of a complex obtained by simultaneously complexing iridium and rhodium measured by MALDI-TOF-MS in Example 10. 実施例11において、MALDI−TOF−MSによって測定されたイリジウムとロジウムを逐次的に錯形成した錯体の質量スペクトルである。11 is a mass spectrum of a complex in which iridium and rhodium are sequentially complexed as measured by MALDI-TOF-MS in Example 11. 実施例12において、水−メタノール溶液から得られたイリジウム錯体の結晶の顕微鏡写真である。12 is a photomicrograph of crystals of an iridium complex obtained from a water-methanol solution in Example 12. 実施例13において、MALDI−TOF−MSによって測定されたイリジウム7核ロジウム7核錯体の質量スペクトルである。13 is a mass spectrum of an iridium 7-nuclear rhodium 7-nuclear complex measured by MALDI-TOF-MS in Example 13. (a)、(b)は実施例13のイリジウム7核ロジウム7核錯体の電子顕微鏡観察像(HAADF−STEM)である。(A) and (b) are electron microscope observation images (HAADF-STEM) of the iridium 7-nuclear rhodium 7-nuclear complex of Example 13. 更に拡大して原子の個数を示した実施例13のイリジウム7核ロジウム7核錯体の電子顕微鏡観察像(HAADF−STEM)である。It is an electron microscope observation image (HAADF-STEM) of the iridium 7 nucleus rhodium 7 nucleus complex of Example 13 which further expanded and showed the number of atoms. (a)、(b)は実施例14で得たIr7Rh7合金クラスターの電子顕微鏡観察像(HAADF−STEM)である。(A) and (b) are electron microscope observation images (HAADF-STEM) of the Ir 7 Rh 7 alloy cluster obtained in Example 14. (a)〜(d)は実施例14で得たIr7Rh7合金クラスターのSTEM−EDXマッピングの結果を示す像である。(A) to (d) are images showing the results of STEM-EDX mapping of the Ir 7 Rh 7 alloy cluster obtained in Example 14. 実施例14で得たIr7Rh7合金クラスターのSTEM−EDXスペクトル結果を示すグラフである。It is a graph which shows the STEM-EDX spectrum result of the Ir 7 Rh 7 alloy cluster obtained in Example 14. 実施例15におけるIrクラスターの水素発生反応(HER)活性の測定結果を示すグラフである(アニーリング前(raw))。It is a graph which shows the measurement result of the hydrogen generation reaction (HER) activity of the Ir cluster in Example 15 (before annealing (raw)). 実施例15におけるIrクラスターのHER活性の測定結果を示すグラフである(アニーリング後(annealed))。It is a graph which shows the measurement result of the HER activity of the Ir cluster in Example 15 (after annealing (annealed)). 実施例16におけるIr7Rh7とIr14のHER活性の測定結果を示すグラフである(アニーリング前後)。It is a graph which shows the measurement result of the HER activity of Ir 7 Rh 7 and Ir 14 in Example 16 (before and after annealing).

以下に、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.

本発明の集積体は、フェニルアゾメチン型デンドリマーに、前記式(I)で表される環状構造で金属塩化合物が集積されている。 In the aggregate of the present invention, a metal salt compound is accumulated in a phenylazomethine type dendrimer in a cyclic structure represented by the above formula (I).

式(I)においては、フェニルアゾメチン構造におけるアゾメチン結合を形成するイミン窒素原子と炭素原子および該炭素原子に結合するフェニル環と、金属塩化合物の金属原子Mとの間で、環状構造を形成している。この環状構造は、デンドリマーへ金属原子が強固な結合を形成し、本発明の集積体は、大気中や水溶液中においても分解、解離等が抑制され、デンドリマーへの金属原子の結合安定性に優れる。 In formula (I), a cyclic structure is formed between an imine nitrogen atom forming an azomethine bond in the phenylazomethine structure, a carbon atom, a phenyl ring bonded to the carbon atom, and a metal atom M of a metal salt compound. ing. In this cyclic structure, metal atoms form strong bonds to the dendrimer, and the aggregate of the present invention suppresses decomposition, dissociation, etc. even in the air or an aqueous solution, and is excellent in bond stability of metal atoms to the dendrimer. ..

フェニルアゾメチンを樹状分岐構造の構成単位とするフェニルアゾメチン型デンドリマーは、π共役系による剛直な構造であるため硬いことを特徴とし、分子の内部には十分な広さの空間が確保され、金属塩と錯体を形成する配位サイトを多数有していることから、多数の金属塩化合物を内層から外層へ各段階の錯形成部位に精密集積するのに適している。 Phenylazomethine-type dendrimers, which have phenylazomethine as a constituent unit of a dendritic branched structure, are characterized by being rigid because they have a rigid structure based on a π-conjugated system, and a sufficient space is secured inside the molecule to ensure a metal. Since it has a large number of coordination sites that form a complex with a salt, it is suitable for precisely accumulating a large number of metal salt compounds from the inner layer to the outer layer at each stage of complex formation site.

フェニルアゾメチン型デンドリマーは、金属塩化合物と相互作用する環境の異なる部位を持つ。ここで「環境の異なる部位」とは、デンドリマーにおける金属塩化合物を集積し得る部位、すなわち前記式(I)の環状構造を形成する部位であって、金属塩化合物との相互作用が互いに異なる部位を意味する。当該部位は、金属塩化合物との錯形成部位、イオン結合部位、共有結合部位を含む。「錯形成部位」とは、デンドリマーにおける金属塩化合物との錯体を形成する部位を意味し、シッフ塩基となる部分である。1方向の電子密度勾配型デンドリマーでは、錯形成強度等の相互作用の強度が内層から外層へ次第に弱くなるように段階的に変化し、環境の異なる部位を形成する。 Phenylazomethine-type dendrimers have different environmental sites that interact with metal salt compounds. Here, the "site having a different environment" is a site in the dendrimer where the metal salt compound can be accumulated, that is, a site forming the cyclic structure of the above formula (I), and the interaction with the metal salt compound is different from each other. Means. The site includes a complex formation site with a metal salt compound, an ionic bond site, and a covalent bond site. The “complex forming site” means a site forming a complex with a metal salt compound in a dendrimer, and is a site serving as a Schiff base. In the unidirectional electron density gradient type dendrimer, the strength of interaction such as complex formation strength gradually changes from the inner layer to the outer layer so as to gradually weaken, forming parts having different environments.

1方向の電子密度勾配型デンドリマーでは、コアから末端にかけて塩基性勾配が生じているため、コアやそれに最も近い1世代目の錯形成部位の錯形成定数が最も高く、外側に向かって段階的に錯形成定数が減少していく。この錯形成定数の差が駆動力となって、金属塩化合物は段階的に中心に近い1世代目から2世代目、3世代目と集積されていく。従来における第4世代のフェニルアゾメチンデンドリマーでは、各層までが充填される数は、コアの分岐数が4の場合、4、12、28、60となる。一方、本発明のフェニルアゾメチン型デンドリマーは、前記式(II)で表される合成概念の適用によって、金属塩化合物を集積する個数は、1個ずつ制御することが可能である。 In the unidirectional electron density gradient type dendrimer, since the basic gradient is generated from the core to the end, the complex formation constant of the core and the first generation complex formation site closest to the core is the highest, and the complex formation constant is stepwise toward the outside. The complex formation constant decreases. The difference in the complex formation constant serves as a driving force, and the metal salt compounds are gradually accumulated from the first generation to the second generation and the third generation near the center. In the conventional 4th generation phenylazomethine dendrimer, the number of fillings up to each layer is 4, 12, 28, 60 when the number of branches of the core is 4. On the other hand, in the phenylazomethine type dendrimer of the present invention, the number of metal salt compounds accumulated can be controlled one by one by applying the synthetic concept represented by the above formula (II).

式(I)において、M−Rは金属塩化合物を示し、Mは金属原子、Rはその残余の化学構造を示す。 In formula (I), M-R represents a metal salt compound, M represents a metal atom, and R represents the remaining chemical structure.

本発明において「金属塩化合物」とは、金属とアニオンとの塩、配位子との錯体等を含む広義のものである。また、フェニルアゾメチン型デンドリマーと反応させる金属塩化合物(a)の他、反応の結果、錯体等を形成して金属塩化合物(a)のRからアニオンや配位子等の一部が脱離した、集積状態の金属塩化合物(b)も「金属塩化合物」と総称する。 In the present invention, the "metal salt compound" is a broad definition including a salt of a metal and an anion, a complex of a ligand, and the like. In addition to the metal salt compound (a) that reacts with the phenylazomethine type dendrimer, as a result of the reaction, a complex or the like was formed and a part of the anion, the ligand, etc. was desorbed from R of the metal salt compound (a). The metal salt compound (b) in an accumulated state is also collectively referred to as a "metal salt compound".

デンドリマーに集積させる金属塩化合物における金属元素としては、特に限定されず、例えば、チタン、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、インジウム、錫、アンチモン、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、ビスマス等が挙げられる。 The metal element in the metal salt compound to be accumulated in the dendrimer is not particularly limited, and for example, titanium, vanadium, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, zirconium, niobium, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, silver, etc. Examples thereof include indium, tin, antimony, hafnium, tantalum, tungsten, ruthenium, osmium, iridium, platinum, gold, mercury, bismuth and the like.

金属塩化合物におけるカウンターアニオンもしくは配位子としては、特に限定されないが、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等のハロゲンイオンや、トリフルオロメタンスルホン酸、酢酸、アセチルアセトン、サレン、シクロペンタジエニル等が挙げられる。 The counter anion or ligand in the metal salt compound is not particularly limited, but is, for example, halogen ions such as chloride ion, bromide ion, and iodide ion, trifluoromethanesulfonic acid, acetic acid, acetylacetone, salen, and cyclopentadi. Examples include enyl.

金属塩化合物M−RにおけるRは、金属原子Mの残余の化学構造を示す。Rとしては、上記のカウンターアニオンもしくは配位子等が挙げられ、Mの価数に応じて単数もしくは複数の結合形態であってよい。R全体の質量は、特に限定されないが、例えば、原子量換算で400以下、300以下、あるいは200以下であってよい。 R in the metal salt compound M-R indicates the chemical structure of the residue of the metal atom M. Examples of R include the above-mentioned counter anion or ligand, and may have a singular or a plurality of bond forms depending on the valence of M. The mass of the entire R is not particularly limited, but may be, for example, 400 or less, 300 or less, or 200 or less in terms of atomic weight.

金属塩化合物の具体的な例を示すと次のとおりである。 Specific examples of the metal salt compound are as follows.

デンドリマーに金属塩化合物が集積された集積体を製造する際には、最初の工程として、デンドリマーを含む溶液を調製する。デンドリマーとその金属塩化合物集積体を溶解させる溶媒は、これらを溶解させることができるものであれば特に限定されない。例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、1,1−ジクロロエタン、四塩化炭素等の含塩素系有機溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、アニソール、アセトフェノン等の芳香族系有機溶媒、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、リモネン、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、アセトニトリル等の有機溶媒が挙げられる。これらは2種以上を組み合わせて使用してもよい。 When producing an aggregate in which a metal salt compound is accumulated in a dendrimer, a solution containing the dendrimer is prepared as a first step. The solvent for dissolving the dendrimer and its metal salt compound aggregate is not particularly limited as long as it can dissolve them. For example, chlorine-containing organic solvents such as dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, 1,1-dichloroethane and carbon tetrachloride, aromatic organic solvents such as benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, anisole and acetophenone, cyclohexanone, Examples thereof include organic solvents such as tetrahydrofuran, limonene, propylene glycol monoethyl ether acetate and acetonitrile. These may be used in combination of 2 or more types.

次の工程として、金属塩化合物を溶液と混合し、金属塩化合物が集積したデンドリマーの金属塩化合物集積体を得る。金属塩化合物をデンドリマー溶液と混合する方法としては、特に限定されないが、金属塩化合物溶液のデンドリマー溶液への滴下等が挙げられる。 In the next step, the metal salt compound is mixed with the solution to obtain a metal salt compound aggregate of the dendrimer in which the metal salt compound is accumulated. The method of mixing the metal salt compound with the dendrimer solution is not particularly limited, and examples thereof include dropping the metal salt compound solution into the dendrimer solution.

このとき、酢酸ナトリウム等の酢酸塩を添加すると、環化型錯体の生成を促進し、副生成物であるベンゾフェノンの生成が抑制される。 At this time, when an acetate salt such as sodium acetate is added, the formation of a cyclized complex is promoted, and the formation of benzophenone, which is a by-product, is suppressed.

異種金属塩化合物を同時もしくは逐次的にデンドリマー溶液と混合することで、異種金属塩化合物を集積することも可能である。金属塩の配位力は、カウンターアニオンの電子的な効果、有機配位子における配位子の立体的効果や、その他、金属塩の酸化数を変更することによっても調整可能である。これらの手段によって、同一元素であっても金属集積における配位力のバリエーションを増やすことができ、2種の金属の集積順序を変化させることも可能である。本発明では、互いに金属種が異なる2種以上の異種金属塩化合物が、デンドリマーの環境の異なる部位ごとに集積されたデンドリマーの異種金属塩集積体を得ることができる。ここで集積する金属種と金属塩化合物の数は、特に限定されないが、例えば8種までの異種金属塩化合物を集積した例が知られている(特許文献5)。異種金属塩化合物をデンドリマーに集積する際に、金属塩化合物溶液を滴下する順番および金属溶液の混合については、デンドリマー部位との錯形成は可逆的であり、エネルギー的に最安定な配置に変化すると考えられ、すなわち自発的に、錯体結合強度の強い金属等が配位力の高い錯形成部位に、錯体結合強度の弱い金属等は配位力の弱い錯形成部位に結合すると考えられるため、この観点では任意であってよい。実際に錯形成強度の弱い金属を配位力の強い内層に集積させ、その後に錯形成強度の強い金属を入れた場合、結合部位が入れ替わることが報告されている。(Bull. Chem. Soc. Jpn. 2007, 80, 1563-1572.) It is also possible to accumulate dissimilar metal salt compounds by simultaneously or sequentially mixing the dissimilar metal salt compounds with the dendrimer solution. The coordination force of the metal salt can also be adjusted by changing the electronic effect of the counter anion, the steric effect of the ligand on the organic ligand, and other oxidation numbers of the metal salt. By these means, it is possible to increase the variation of the coordination force in the metal accumulation even if it is the same element, and it is also possible to change the accumulation order of the two kinds of metals. In the present invention, it is possible to obtain a dendrimer dissimilar metal salt accumulation in which two or more dissimilar metal salt compounds having different metal species are accumulated at different sites in the dendrimer environment. The number of metal species and metal salt compounds accumulated here is not particularly limited, but for example, an example in which up to eight different metal salt compounds are accumulated is known (Patent Document 5). When the dissimilar metal salt compound is accumulated in the dendrimer, the complex formation with the dendrimer site is reversible with respect to the order in which the metal salt compound solution is dropped and the mixing of the metal solution, and the arrangement changes to the most energetically stable arrangement. This is considered because it is considered that a metal having a strong complex bond strength spontaneously binds to a complex formation site having a high coordination force, and a metal having a weak complex bond strength binds to a complex formation site having a weak coordination force. It may be arbitrary from the viewpoint. It has been reported that when a metal having a weak complex formation strength is actually accumulated in an inner layer having a strong coordination force and then a metal having a strong complex formation strength is added, the binding sites are replaced. (Bull. Chem. Soc. Jpn. 2007, 80, 1563-1572.)

本発明の集積体は、式(I)で表される環状構造によってデンドリマーへ金属原子を強固な結合を形成して安定に保持すると共に、式(II)で表されるフェニルアゾメチン型デンドリマーの合成によって、金属配位数を制御した個数制御型デンドリマーの合成が可能となる。すなわち、原子数・組成を制御した金属クラスターの創製を可能とする。 The aggregate of the present invention stably holds a metal atom to the dendrimer by forming a strong bond to the dendrimer by the cyclic structure represented by the formula (I), and synthesizes the phenylazomethine type dendrimer represented by the formula (II). This makes it possible to synthesize a number-controlled dendrimer in which the number of metal coordinations is controlled. That is, it is possible to create a metal cluster in which the number of atoms and composition are controlled.

式(II)において、Aはデンドリマーのコアとなるn価の有機基を示す。有機基としては、特に限定されず、従来のフェニルアゾメチン型デンドリマーに使用される有機基や、技術常識から導かれる類縁構造を持つ有機基が参照される。具体的には、例えば、単環または多環の芳香族基、ヘテロ芳香族基、ポルフィリン基、フタロシアニン基、サイクラム基等が挙げられ、これらは置換基を有してもよい。有機基の炭素数は、特に限定されないが、例えば50以下、40以下であってよい。 In formula (II), A represents an n-valent organic group that is the core of the dendrimer. The organic group is not particularly limited, and an organic group used in a conventional phenylazomethine type dendrimer and an organic group having a related structure derived from common technical knowledge are referred to. Specific examples thereof include a monocyclic or polycyclic aromatic group, a heteroaromatic group, a porphyrin group, a phthalocyanine group, a cyclolam group and the like, and these may have a substituent. The number of carbon atoms of the organic group is not particularly limited, but may be, for example, 50 or less and 40 or less.

式(II)において、nは1以上の整数を示し、2以上が好ましい。nの上限は特に限定されないが、6以下が好ましく、4以下がより好ましい。nが2以上の場合、n個のデンドロン単位の各々は独立である。 In formula (II), n represents an integer of 1 or more, preferably 2 or more. The upper limit of n is not particularly limited, but is preferably 6 or less, and more preferably 4 or less. When n is 2 or more, each of the n dendron units is independent.

式(II)において、XはX1またはX2を示す。 In formula (II), X represents X 1 or X 2 .

1において、Phaは置換基を有していてもよい2価のフェニル残基を示す。好ましくは、互いにパラ位にある1位と4位が結合部位となる2価のフェニル残基である。 At X 1 , Ph a represents a divalent phenyl residue that may have a substituent. Preferably, it is a divalent phenyl residue in which the 1st and 4th positions in the para position are binding sites.

Phaが有してもよい置換基としては、特に限定されないが、例えば、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基等のアルキル基(例えば炭素数1〜6)、結合部位がヘテロ元素で炭素を含まないヘテロ元素含有基(ヒドロキシ基、アミノ基、ニトロ基、チオール基等)や、ハロゲン原子、酸素含有基(ヒドロキシ基、オキソ基、エーテル基、カルボキシル基、アルデヒド基等)、窒素含有基(シアノ基、1級〜3級アミノ基、ニトロ基等)、硫黄含有基、リン含有基等のヘテロ元素含有基で炭素原子が置換もしくは基端やC−C結合が中断されたアルキル基(例えば炭素数1〜6)等が挙げられる。これらの置換基は、1個または複数個有していてよい。その中でも、Phaの置換基は1個以下が好ましく、置換基を有しないことがより好ましい。 The substituent that Ph a may have is not particularly limited, but for example, a halogen atom such as a chlorine atom, a bromine atom or a fluorine atom, or an alkyl group such as a methyl group or an ethyl group (for example, 1 to 6 carbon atoms). , Heteroelement-containing groups (hydroxy group, amino group, nitro group, thiol group, etc.) whose bond site is heteroelement and does not contain carbon, halogen atom, oxygen-containing group (hydroxy group, oxo group, ether group, carboxyl group, etc.) Hetero-element-containing groups such as aldehyde groups), nitrogen-containing groups (cyano groups, primary to tertiary amino groups, nitro groups, etc.), sulfur-containing groups, phosphorus-containing groups, etc., are substituted with carbon atoms or have base ends or CC. Examples thereof include an alkyl group in which the bond is interrupted (for example, 1 to 6 carbon atoms). These substituents may have one or more. Among them, the number of substituents of Ph a is preferably 1 or less, and more preferably no substituents.

2において、Phbは置換基を有していてもよい1価のフェニル残基を示す。Phbが有してもよい置換基としては、特に限定されないが、例えば、上記において、Phaが有してもよい置換基として例示したもの等が挙げられる。これらの置換基は、1個または複数個有していてよい。その中でも、Phbの置換基は1個以下が好ましく、置換基を有しないことがより好ましい。 At X 2 , Ph b represents a monovalent phenyl residue that may have a substituent. The Ph b substituent which may be a, is not particularly limited, for example, in the above, such as those exemplified as the substituent which may be possessed by Ph a like. These substituents may have one or more. Among them, the number of substituents of Ph b is preferably 1 or less, and more preferably no substituents.

繰り返し単位repにおいて、全てのPhaとPhbの置換基は各々独立である。 In the repeating unit rep, all Ph a and Ph b substituents are independent.

繰り返し単位repにおいて、XがX1である場合には繰り返し単位repが繰り返され、繰り返し単位repの末端はX2であり、繰り返し単位repにおいて全てのXは各々独立である。その中でも、繰り返し単位repの繰り返しは、樹状構造のうち最も世代数の大きい分岐が第4世代までであることが好ましい。また式(I)で表される環状構造を形成する部位の数は、特に限定されないが、60個以下、30以下であってよく、また5以上、7以上であってよい。 In the repeating unit rep, when X is X 1 , the repeating unit rep is repeated, the end of the repeating unit rep is X 2 , and all Xs in the repeating unit rep are independent. Among them, in the repetition of the repeating unit rep, it is preferable that the branch having the largest number of generations in the dendritic structure is up to the fourth generation. The number of sites forming the cyclic structure represented by the formula (I) is not particularly limited, but may be 60 or less, 30 or less, and 5 or more, 7 or more.

一般にデンドリマーは、中心から規則的に分枝した構造を持つ樹状高分子であり、コアとなる中心分子と、側鎖部分となるデンドロンとから構成される。また、デンドロン部分の分岐回数は世代とも呼ばれる。デンドリマーの中心分子から一段階分岐した部分を第1世代、二段階分岐した部分を第2世代と呼ぶ。一般にデンドリマーはコアから規則正しく、完全に樹状分岐をしているポリマーであり、中心付近が疎、表面付近が密な球形構造をしており、中心から分岐を繰り返すごとに世代数が増えていく。これに対してハイパーブランチポリマーは、完全な樹状構造を持つデンドリマーとは異なり、不完全な樹状分岐を持つポリマーである。本発明のフェニルアゾメチン型デンドリマーは、このような部分的に分岐ユニットの欠陥をもつハイパーブランチ型高分子であってもよい。 In general, a dendrimer is a dendritic polymer having a structure that is regularly branched from the center, and is composed of a central molecule as a core and a dendron as a side chain portion. The number of branches of the dendron part is also called a generation. The portion branched from the central molecule of the dendrimer in one step is called the first generation, and the portion branched in two steps is called the second generation. In general, dendrimers are polymers that are regularly and completely dendritically branched from the core, have a spherical structure with sparse center and dense surface, and the number of generations increases with each branch from the center. .. Hyperbranched polymers, on the other hand, are polymers with incomplete dendritic branches, unlike dendrimers, which have a perfect dendritic structure. The phenylazomethine-type dendrimer of the present invention may be a hyperbranched polymer having such a partially defective branching unit.

本発明の集積体は、式(I)で表される環状構造によってデンドリマーに金属原子との結合が安定であることを特徴とし、更にデンドリマーのコアとなる有機分子と反応させるデンドロンのイミン窒素の数を選択できるため、デンドリマーにおける金属塩が配位するイミン窒素の数を1個毎に精密に制御できる。そのため、金属配位数を制御した個数制御型デンドリマーの合成が可能となる。以下、金属配位数を制御した個数制御型デンドリマーの合成が可能となる点について、具体的な例を挙げて説明する。この例においては、式(I)で表される環状構造で金属塩化合物が集積された集積体を用いた、フェニルアゾメチン型デンドリマーに集積する金属原子の個数を制御する方法であって、式(II)で表されるフェニルアゾメチン型デンドリマーにおける、有機基Aの価数nと、繰り返し単位repを選択することにより、集積する金属原子の目的とする個数に応じた数の環状構造を形成する部位を持つフェニルアゾメチン型デンドリマーを合成する工程と、前記目的とする個数の前記異種金属塩化合物を、前記環状構造を形成する部位に集積する工程とを含む。 The aggregate of the present invention is characterized in that the dendrimer has a stable bond with a metal atom due to the cyclic structure represented by the formula (I), and further, the imine nitrogen of the dendron that reacts with the organic molecule that is the core of the dendrimer. Since the number can be selected, the number of imine nitrogens coordinated by the metal salt in the dendrimer can be precisely controlled for each one. Therefore, it is possible to synthesize a number-controlled dendrimer in which the number of metal coordinations is controlled. Hereinafter, a point that enables the synthesis of a number-controlled dendrimer with a controlled metal coordination number will be described with specific examples. In this example, a method for controlling the number of metal atoms accumulated in a phenylazomethine-type dendrimer using an aggregate in which metal salt compounds are accumulated in a cyclic structure represented by the formula (I) is used. In the phenylazomethine type dendrimer represented by II), a site that forms a cyclic structure in a number corresponding to the desired number of metal atoms to be accumulated by selecting the valence n of the organic group A and the repeating unit rep. The present invention includes a step of synthesizing a phenylazomethine-type dendrimer having a phenylazomethine type, and a step of accumulating the target number of the dissimilar metal salt compounds at a site forming the cyclic structure.

下記の例では、コアの価数が4個でイミン数が12個の第2世代デンドリマー、コアの価数が3個でイミン数が13個の第3世代デンドリマーを用いて、12核錯体から12原子クラスター、12核錯体から12原子クラスターを合成している。 In the example below, a second-generation dendrimer with four cores and 12 imines and a third-generation dendrimer with three cores and 13 imines are used from a 12-nuclear complex. A 12-atom cluster is synthesized from a 12-atom cluster and a 12-nuclear complex.

下記の例では、更にデンドリマーに2種の金属塩A、Bを集積し、集積する両金属塩A、Bの配合比を選択することで、合金クラスターの組成を原子数レベルで(6個+6個)制御している。 In the example below, two types of metal salts A and B are further accumulated in the dendrimer, and the composition of the alloy cluster is adjusted at the atomic number level (6 + 6) by selecting the compounding ratio of the accumulated metal salts A and B. Pieces) Controlled.

下記の例では、コアの価数が1個でイミン数が6個の第3世代デンドリマー、コアの価数が1個でイミン数が7個の第3世代デンドリマーを用いて、前者にはイミン6箇所に金属塩Aを6個、後者にはイミン7箇所に金属塩Bを7個錯形成させ、その後、前者のコアにおけるアミノ基と後者のコアにおけるエステル基COORをペプチド結合し、デンドリマーに2種の金属塩A、Bを個数を制御して集積した錯体を形成している。このデンドリマー錯体を用いて、6+7原子クラスターを合成している。この方法によれば、合金クラスターの組成を原子数レベルで(6個+7個)制御できる。この方法では、2つのデンドリマーに金属を錯形成後、デンドリマー同士をペプチド結合してもよいし、1つのデンドリマーに金属を錯形成後、2つのデンドリマーをペプチド結合し、その後に異種金属を2つ目のデンドリマーに錯形成させてもよい。 In the example below, a 3rd generation dendrimer with 1 core and 6 imines, a 3rd generation dendrimer with 1 core and 7 imines is used, and the former is an imine. Six metal salts A are complexed at six positions, and seven metal salts B are complexed at seven imines in the latter, and then the amino group in the former core and the ester group COOR in the latter core are peptide-bonded to form a dendrimer. A complex is formed in which two kinds of metal salts A and B are accumulated by controlling the number of them. This dendrimer complex is used to synthesize 6 + 7 atomic clusters. According to this method, the composition of the alloy cluster can be controlled at the atomic number level (6 + 7). In this method, two dendrimers may be complexed with a metal and then the dendrimers may be peptide bonded to each other, or one dendrimer may be complexed with a metal and then two dendrimers may be peptide bonded, followed by two dissimilar metals. It may be complexed with the dendrimer of the eye.

次に、集積する金属の個数制御に10N−デンドリマー〜17N−デンドリマー、つまりイミン窒素を含む前記環状構造を形成する部位が10〜17個の下記デンドリマーを用いた場合について説明する。 Next, a case where 10N-dendrimers to 17N-dendrimers, that is, the following dendrimers containing 10 to 17 sites forming the cyclic structure containing imine nitrogen are used for controlling the number of accumulated metals will be described.

個数制御に用いるデンドリマーは、コアとデンドロンの組み合わせで様々なイミン数Aのデンドリマーを実現可能である。下記の構造式の場合では、A=1×a+3×b+7×c+15×d(a〜dは0以上の整数)で表される組み合わせが可能である。 The dendrimer used for number control can realize various dendrimers with an imine number A by combining a core and a dendron. In the case of the following structural formula, a combination represented by A = 1 × a + 3 × b + 7 × c + 15 × d (a to d are integers of 0 or more) is possible.

上記構造式の他、第1世代に結合する第2世代のフェニルアゾメチン構造を1個とすれば、イミン2個のデンドロン(2N−デンドロン)となる。下記においてはイミン2個のデンドロン(2N−デンドロン)、イミン3個のデンドロン(3N−デンドロン)、イミン7個のデンドロン(7N−デンドロン)、イミン15個のデンドロン(15N−デンドロン)を示している。 In addition to the above structural formula, if there is one second-generation phenylazomethine structure that binds to the first-generation, it becomes a dendron (2N-dendron) with two imines. In the following, 2 dendrons of imine (2N-dendron), 3 dendrons of imine (3N-dendron), 7 dendrons of imine (7N-dendron), and 15 dendrons of imine (15N-dendron) are shown. ..

上記のような各デンドロンを組み合わせることで、各デンドリマーのイミン数を制御できる。下記の表には、2N、3N、7N、15N−デンドロンとこれらを組み合わせて合成し得るイミン数(10N−デンドリマー〜17N−デンドリマー)の関係を示している。 By combining each dendrimer as described above, the imine number of each dendrimer can be controlled. The table below shows the relationship between 2N, 3N, 7N, 15N-dendrimers and the number of imines (10N-dendrimers to 17N-dendrimers) that can be synthesized by combining them.

各デンドリマーの模式構造を示すと次のとおりである。 The schematic structure of each dendrimer is as follows.

上記ではイミン数10〜17個の10N−デンドリマー〜17N−デンドリマーについて説明したが、式(I)で表される環状構造を形成する部位の数は、特に限定されず、以上のような組み合わせに基づいて、例えば60個以下、30以下であってよく、また5以上、7以上であってよい。 Although the 10N-dendrimers to 17N-dendrimers having 10 to 17 imines have been described above, the number of sites forming the cyclic structure represented by the formula (I) is not particularly limited, and the above combinations can be used. Based on this, for example, the number may be 60 or less, 30 or less, and 5 or more, 7 or more.

下記の例では、多種合金クラスターの製造方法として、デンドリマーを複数用い、Aフラグメントにはa個、Bフラグメントにはb個、Cフラグメントにはc個、異種金属をイミン部位に錯形成させる。次に、これらをコア同士で、リンカーによって結合する。これにより、デンドリマーに異種の金属塩A、B、C…を個数を制御して集積した錯体を形成している。このデンドリマー錯体を用いて、Aabcクラスターを合成している。この方法によれば、合金クラスターの組成を原子数レベルで(a+b+c個)制御できる。この方法では、2つのデンドリマーに金属を錯形成後、デンドリマー同士をペプチド結合してもよいし、1つのデンドリマーに金属を錯形成後、2つのデンドリマーをペプチド結合し、その後に異種金属を2つ目のデンドリマーに錯形成させてもよい。 In the example below, a plurality of dendrimers are used as a method for producing a multi-alloy cluster, and a fragment is formed in the A fragment, b is formed in the B fragment, c is formed in the C fragment, and different metals are complex-formed at the imine site. Next, these are bonded to each other by a linker. As a result, a complex in which dissimilar metal salts A, B, C ... are accumulated in a dendrimer in a controlled number is formed. This dendrimer complex is used to synthesize A a B b C c clusters. According to this method, the composition of the alloy cluster can be controlled at the atomic number level (a + b + c). In this method, two dendrimers may be complexed with a metal and then the dendrimers may be peptide bonded to each other, or one dendrimer may be complexed with a metal and then two dendrimers may be peptide bonded, followed by two dissimilar metals. It may be complexed with the dendrimer of the eye.

前述のA67クラスターの合成例と、上記Aabcクラスターの合成例のように、本発明によれば、個数を制御した合金粒子の製造を可能とする以下の方法が提供される。 According to the present invention, as in the above-mentioned synthesis example of A 6 B 7 cluster and the above synthesis example of A a B b C c cluster, the following methods capable of producing alloy particles in a controlled number are provided. Will be done.

本発明の集積体の製造方法は、互いに金属種が異なる複数種の金属塩化合物が個数を制御して集積された集積体の製造方法であって、以下の[1]と[2]のいずれかの工程を含む。 The method for producing an aggregate of the present invention is a method for producing an aggregate in which a plurality of types of metal salt compounds having different metal types are integrated by controlling the number, and is any of the following [1] and [2]. Including the process.

[1]フェニルアゾメチン型デンドリマーに、前記式(I)で表される環状構造で、互いに金属種が異なる金属塩化合物が個数を制御して集積された2種の集積体フラグメント(A1)、(A2)を、各々のフェニルアゾメチン型デンドリマーのコア同士で結合させ、一体化した集積体とする工程 [1] Two types of aggregate fragments (A1), (A1), in which metal salt compounds having a cyclic structure represented by the above formula (I) and having different metal species are accumulated in a phenylazomethine type dendrimer in a controlled number. A step of binding A2) between the cores of each phenylazomethine type dendrimer to form an integrated aggregate.

[2]前記式(I)で表される環状構造で金属塩化合物が個数を制御して集積された集積体フラグメント(A1’)と、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D1)とを各々のコア同士で結合させ、前記結合した集積体における、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D1)由来のイミン部位に、集積体フラグメント(A1’)由来のイミン部位に集積された金属塩化合物とは金属種が異なる異種金属塩化合物を、式(I)で表される環状構造で個数を制御して集積させる工程 [2] An aggregate fragment (A1') in which the number of metal salt compounds is controlled and accumulated in a cyclic structure represented by the above formula (I), and a phenylazomethine-type dendrimer fragment in which no metal salt compound is accumulated (2). D1) is bound to each other in each core, and the imine site derived from the phenylazomethine-type dendrimer fragment (D1) in which the metal salt compound is not accumulated in the bound aggregate is derived from the aggregate fragment (A1'). A step of controlling the number of dissimilar metal salt compounds having a different metal species from the metal salt compounds accumulated at the imine site with a cyclic structure represented by the formula (I) and accumulating them.

上記において、コア同士の結合は、前述のリンカーによって達成できる。従ってコアには、リンカーによる結合を可能とする反応性の官能基を有することが好ましい。例えばリンカーがペプチド結合の場合には、1つのコアにアミノ基、他のコアにエステル基を有する。3個以上のコアを結合する場合には、この反応性の官能基を1個のコアに2つ以上有することが好ましい。 In the above, the binding between the cores can be achieved by the above-mentioned linker. Therefore, it is preferable that the core has a reactive functional group capable of binding with a linker. For example, when the linker is a peptide bond, one core has an amino group and the other core has an ester group. When three or more cores are bonded, it is preferable that one core has two or more functional groups having this reactivity.

好ましい一例において、前記集積体の製造方法は、さらに以下の[3]〜[5]のいずれかの工程を含む。 In a preferred example, the method for producing the aggregate further comprises any of the following steps [3] to [5].

[3]フェニルアゾメチン型デンドリマーに、前記式(I)で表される環状構造で、前記[1]または[2]で得た集積体とは互いに金属種が異なる金属塩化合物が個数を制御して集積された集積体フラグメント(A4)と、前記[1]または[2]で得た集積体である集積体フラグメントとを、各々のフェニルアゾメチン型デンドリマーのコア同士で結合させ、一体化した集積体とする工程
[4]前記[1]または[2]で得た集積体である集積体フラグメントと、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D2)とを各々のコア同士で結合させ、前記結合した集積体における、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D2)由来のイミン部位に、前記[1]または[2]で得た集積体由来のイミン部位に集積された金属塩化合物とは金属種が異なる異種金属塩化合物を、式(I)で表される環状構造で個数を制御して集積させる工程
[5]前記[3]または[4]の工程の後、任意でさらに前記[3]または[4]と同様の操作を繰り返す工程
[3] In the phenylazomethine type dendrimer, the number of metal salt compounds having a cyclic structure represented by the above formula (I) and having different metal types from the aggregates obtained in the above [1] or [2] is controlled. The aggregate fragment (A4) accumulated in the above and the aggregate fragment obtained in the above [1] or [2] are bound to each other in the cores of the respective phenylazomethine type dendrimers and integrated. Step of forming a body [4] An aggregate fragment which is an aggregate obtained in the above [1] or [2] and a phenylazomethine-type dendrimer fragment (D2) in which a metal salt compound is not accumulated are formed between cores. To the imine site derived from the phenylazomethine-type dendrimer fragment (D2) in which the metal salt compound is not accumulated, to the imine site derived from the aggregate obtained in the above [1] or [2]. Step of accumulating dissimilar metal salt compounds having different metal species from the accumulated metal salt compound by controlling the number in a cyclic structure represented by the formula (I) [5] Step of the above-mentioned [3] or [4]. After that, a step of optionally repeating the same operation as in [3] or [4] above.

上記においても、コア同士の結合は、前述のリンカーによって達成できる。従ってコアには、リンカーによる結合を可能とする反応性の官能基を有することが好ましい。3個以上のコアを結合する場合には、この反応性の官能基を1個のコアに2つ以上有することが好ましい。 Also in the above, the bonding between the cores can be achieved by the above-mentioned linker. Therefore, it is preferable that the core has a reactive functional group capable of binding with a linker. When three or more cores are bonded, it is preferable that one core has two or more functional groups having this reactivity.

好ましい一例において、前記集積体の製造方法は、前記[3]〜[5]の工程において、3個以上の各々の前記フラグメントにおけるコアを直列に結合する。前述のAabcクラスターを合成する例に示すように、コアを直列に結合することで多数のフラグメントを直列のコアで結合することが可能となり、多種類の異種金属からなる合金粒子を容易に作製できる。 In a preferred example, the method for producing the aggregate is to connect the cores in each of the three or more fragments in series in the steps [3] to [5]. As shown in the example of synthesizing A a B b C c clusters described above, by connecting the cores in series, it is possible to bond a large number of fragments with the cores in series, and alloy particles composed of many kinds of dissimilar metals. Can be easily produced.

以上のような集積体の製造方法で集積体を得た後、この集積体を還元することで、個数が制御された合金粒子を得ることができる。集積体の還元は、例えば後述のとおり、金属塩化合物に対して還元作用を有し、これを0価の状態まで還元することができる還元剤を用いて気相もしくは溶液中で行うことができる。 After obtaining an aggregate by the method for producing an aggregate as described above, the alloy particles having a controlled number can be obtained by reducing the aggregate. The reduction of the aggregate can be carried out in a gas phase or a solution using a reducing agent which has a reducing action on the metal salt compound and can reduce the metal salt compound to a zero-valent state, as described later. ..

合金粒子としては、その種類、組成は特に限定されない。合金粒子を構成する金属元素としては、特に限定されず、例えば、チタン、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、インジウム、錫、アンチモン、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、ビスマス等が挙げられる。これらのような金属元素を2種類以上有する合金粒子、そして3種類以上の多数種の金属元素からなる合金粒子を、デンドリマーの選択等によって異種金属の組成を制御して製造できる。合金粒子はサブナノ粒子に限定されず、例えば上記のコアを直列に結合する方法によれば、多数種の金属元素からなるサブナノ粒子より大きいサイズの合金粒子を製造し得る。 The type and composition of the alloy particles are not particularly limited. The metal elements constituting the alloy particles are not particularly limited, and are, for example, titanium, vanadium, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, zirconium, niobium, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, silver, indium, and tin. , Antimon, hafnium, tantalum, tungsten, ruthenium, osmium, iridium, platinum, gold, mercury, bismuth and the like. Alloy particles having two or more kinds of metal elements such as these, and alloy particles composed of three or more kinds of metal elements can be produced by controlling the composition of dissimilar metals by selecting a dendrimer or the like. The alloy particles are not limited to sub-nano particles, and for example, according to the method of bonding the cores in series, alloy particles having a size larger than the sub-nano particles composed of many kinds of metal elements can be produced.

このように本発明の集積体は、異種金属塩化合物が集積されたものとすることができ、その中でも以上のような方法によれば、各異種金属の個数を制御することも可能である。以上のような方法が適用し得る好ましい一例では、前記式(II)で表されるフェニルアゾメチン型デンドリマーにおけるnが2以上の整数であり、n個の各々のデンドロン単位のうち少なくとも1個は、他のデンドロン単位とは金属種が異なる異種金属塩化合物が集積されている。 As described above, the aggregate of the present invention can be assumed to be an accumulation of dissimilar metal salt compounds, and among them, the number of each dissimilar metal can be controlled by the above-mentioned method. In a preferable example to which the above method can be applied, n in the phenylazomethine type dendrimer represented by the above formula (II) is an integer of 2 or more, and at least one of each of the n dendron units is Heterogeneous metal salt compounds with different metal types from other dendron units are accumulated.

デンドリマーは、コンバージェント法等によって製造することができる。コンバージェント法は、外側から内側に枝を伸ばしていき、最後にコアに結合させて球状高分子にする方法であり、デンドリマーの外殻となる部分から内側に向かってデンドロンの合成を進めていき、最後にコアにいくつかのデンドロンを結合させる。その際には、例えば、アミノ基とカルボニル基との反応を利用し、特に、4,4'−ジアミノジフェニルメタンとカルボニル基含有化合物を反応させ、4,4'−ジアミノジフェニルメタンのメタン部分を酸化してカルボニル基とする工程を繰り返すことで、本発明に使用されるフェニルアゾメチン型デンドリマーを合成することができる。 The dendrimer can be manufactured by a convergent method or the like. The convergent method is a method in which branches are extended from the outside to the inside and finally bonded to the core to form a spherical polymer, and dendrimer synthesis is promoted inward from the outer shell of the dendrimer. Finally, some dendrons are bound to the core. In that case, for example, the reaction of an amino group and a carbonyl group is used, and in particular, 4,4'-diaminodiphenylmethane is reacted with a carbonyl group-containing compound to oxidize the methane moiety of 4,4'-diaminodiphenylmethane. By repeating the process of using a carbonyl group, the phenylazomethine-type dendrimer used in the present invention can be synthesized.

本発明の集積体は、還元することによって、その金属元素のサブナノ粒子を製造することができる。 By reducing the aggregate of the present invention, sub-nanoparticles of the metal element can be produced.

デンドリマーの金属塩化合物集積体の還元は、例えば、金属塩化合物に対して還元作用を有し、これを0価の状態まで還元することができる還元剤を用いて気相もしくは溶液中で行うことができる。 The reduction of the metal salt compound aggregate of the dendrimer is carried out in a gas phase or a solution using, for example, a reducing agent having a reducing action on the metal salt compound and capable of reducing the metal salt compound to a zero-valent state. Can be done.

気相で還元する場合、担体に担持し、この担体を水素ガス雰囲気下で焼成する。デンドリマーの金属塩化合物集積体を担体に担持することによって、凝集せずにクラスターを生成できる。担体の形状は、特に限定されるものではなく、粒状、繊維状、顆粒状、膜状、板状等、各種のものであってよい。単位質量当たりの表面積が大きく触媒等の各種用途に適している点を考慮すると、粒状(粉末状)が好ましい。担体としては、炭素材料、無機材料等が挙げられる。これらの炭素材料は多孔質物質であってもよく、細孔表面にクラスターを担持できる。担体への担持は、例えば、デンドリマーの金属塩化合物集積体を有機溶媒等の適宜の溶媒に溶解した溶液を用いて、含浸、塗布、滴下等によって担体に接触させた後、乾燥することによって行うことができる。この担持体を水素ガス、あるいは水素を含む窒素やアルゴンとの混合ガス雰囲気下で焼成する。 When reducing in the gas phase, it is supported on a carrier and the carrier is calcined in a hydrogen gas atmosphere. By supporting the metal salt compound aggregate of the dendrimer on the carrier, clusters can be formed without agglomeration. The shape of the carrier is not particularly limited, and may be various, such as granular, fibrous, granular, film-like, and plate-like. Considering that the surface area per unit mass is large and suitable for various uses such as catalysts, granular (powdered) is preferable. Examples of the carrier include carbon materials and inorganic materials. These carbon materials may be porous materials and can support clusters on the pore surface. The support on the carrier is carried out, for example, by using a solution in which a metal salt compound aggregate of dendrimer is dissolved in an appropriate solvent such as an organic solvent, contacting the carrier by impregnation, coating, dropping or the like, and then drying. be able to. This carrier is fired in a hydrogen gas or a mixed gas atmosphere with nitrogen containing hydrogen or argon.

溶液中で還元する場合、還元剤としては、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素化シアノホウ素ナトリウム、水素、ヒドラジン類、水素化アルミニウムリチウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素テトラn−ブチルアンモニウム、水素化ホウ素メチルアンモニウム、水素化トリエチルホウ素リチウム、ボラン錯体類、トリアセトキシホウ素ナトリウム、水素化ホウ素亜鉛、水素化トリブチルホウ素リチウム、水素化トリブチルホウ素カリウム、Schwartz試薬、Stryker試薬、水素化トリブチルスズ、水素化ナトリウム、水素化リチウム、水素化カルシウム、ベンゾフェノンケチルラジカル類、金属ナフタレニド類、過酸化水素等が挙げられる。 When reducing in a solution, examples of the reducing agent include sodium borohydride, sodium borohydride, hydrogen, hydrazines, lithium aluminum borohydride, diisobutyl aluminum hydride, lithium borohydride, and tetra n borohydride. -Butylammonium, boron boromethylammonium hydride, lithium triethylborohydride, borane complexes, sodium triacetoxyboronate, zinc borohydride, lithium tributylborohydride borohydride, potassium tributylboron hydride, Schwartz reagent, Stryker reagent, hydrogenation Examples thereof include tributyltin, sodium borohydride, lithium borohydride, calcium hydride, benzophenone ketyl radicals, metal naphthalenides, hydrogen peroxide and the like.

このようにしてデンドリマーの金属塩化合物集積体を還元することで、集積させた金属塩化合物の数に相当する大きさのサブナノ金属粒子を調製することができる。ここで「サブナノ」の用語は、粒子の粒径が例えば0.5〜2.5nmの範囲内にあること、特に0.8〜1.8nmの範囲内にあることを意味している。いくつかの原子が集まり、それらの一部もしくは全体が直接結合することによって作られる多面体型の原子集団は一般にクラスターと称されているが、その意味においてサブナノ金属粒子はクラスターである。 By reducing the metal salt compound aggregate of the dendrimer in this way, sub-nanometal particles having a size corresponding to the number of accumulated metal salt compounds can be prepared. The term "sub-nano" here means that the particle size of the particles is, for example, in the range of 0.5 to 2.5 nm, especially in the range of 0.8 to 1.8 nm. A polyhedral atomic group formed by aggregating several atoms and directly bonding a part or all of them is generally called a cluster, and in that sense, sub-nanometal particles are clusters.

このようなサブナノ金属粒子は、担体に担持してもよい。サブナノ金属粒子を担体に担持することによって、サブナノ金属粒子の凝集等を抑え、例えば触媒に使用する際には、触媒活性の低下を効果的に抑えることが可能となる。 Such sub-nanometal particles may be supported on a carrier. By supporting the sub-nanometal particles on the carrier, it is possible to suppress the aggregation of the sub-nanometal particles and the like, and effectively suppress the decrease in catalytic activity when used as a catalyst, for example.

クラスターが担持される担体の形状は、特に限定されるものではなく、粒状、繊維状、顆粒状、膜状、板状等、各種のものであってよい。単位重量当たりの表面積が大きく触媒に適している点を考慮すると、粒状(粉末状)が好ましい。 The shape of the carrier on which the cluster is supported is not particularly limited, and may be various, such as granular, fibrous, granular, film-like, and plate-like. Considering that the surface area per unit weight is large and suitable for a catalyst, granular (powdered) is preferable.

担体としては、炭素材料、例えば、カーボンブラック(ケッチェンブラック、オイルファーネスブラック、ガスブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック等)、活性炭、カーボンファイバー等の非晶質(微結晶)カーボン、フラーレン、ナノチューブ、グラフェン、酸化グラフェン等のナノカーボン、グラファイト等の3次元結晶、グラファイト化メソポーラスカーボン等が挙げられる。これらの炭素材料は多孔質物質であってもよく、細孔表面に単一元素クラスターを担持できる。 As the carrier, carbon materials such as carbon black (Ketjen black, oil furnace black, gas black, acetylene black, lamp black, thermal black, channel black, etc.), activated carbon, carbon fiber and other amorphous (microcrystals) Examples thereof include nanocarbons such as carbon, fullerene, nanotubes, graphene and graphene oxide, three-dimensional crystals such as graphite, and graphitized mesoporous carbon. These carbon materials may be porous materials and can support single element clusters on the pore surface.

この他、担体として無機材料を用いることができる。無機材料としては、例えば、シリカゲル、アルミナ、チタニア、マグネシア、ジルコニア、酸化鉄、酸化銅、ガラス、珪砂、タルク、マイカ、クレイ、ウォラスナイト等が挙げられる。 In addition, an inorganic material can be used as the carrier. Examples of the inorganic material include silica gel, alumina, titania, magnesia, zirconia, iron oxide, copper oxide, glass, silica sand, talc, mica, clay, and wallusnite.

担体の内部面積、親和性、汎用性、安定性、耐久性の点から好ましい担体として、ケッチェンブラック(KB)、グラファイト化メソポーラスカーボン(GMC)、酸化グラフェン(GO)、酸化アルミニウム(Al23)等が挙げられる。 Preferred carriers in terms of carrier internal area, affinity, versatility, stability and durability include Ketjenblack (KB), graphitized mesoporous carbon (GMC), graphene oxide (GO) and aluminum oxide (Al 2 O). 3 ) etc. can be mentioned.

担体への担持は、気相で還元する場合には、本発明の集積体を担体に担持し、この担体を水素ガス雰囲気下で焼成することで行うことができる。溶液中で還元する場合には、還元後のサブナノ金属粒子を内包したデンドリマーを有機溶媒等の適宜の溶媒に溶解した溶液を用いて、担体分散液との混合、含浸、塗布、滴下等によって担体に接触させた後、乾燥することによって行うことができる。必要に応じて粉砕処理を行ってもよい。 In the case of reduction in the gas phase, the support on the carrier can be carried out by supporting the aggregate of the present invention on the carrier and calcining the carrier in a hydrogen gas atmosphere. When reducing in a solution, a carrier in which a dendrimer containing reduced sub-nanometal particles is dissolved in an appropriate solvent such as an organic solvent is used, and the carrier is mixed, impregnated, coated, dropped, etc. with a carrier dispersion. It can be done by contacting with and then drying. If necessary, a pulverization treatment may be performed.

本発明のフェニルアゾメチン型デンドリマーの金属塩化合物集積体から得られるサブナノ金属粒子は、触媒をはじめとして各種の分野、例えば、医薬品、電子機能材料、環境適合材料、発光材料等のための素材としての応用が期待される。 The sub-nanometal particles obtained from the metal salt compound aggregate of the phenylazomethine type dendrimer of the present invention can be used as a material for various fields including catalysts, for example, pharmaceuticals, electronic functional materials, environment-friendly materials, luminescent materials and the like. Expected to be applied.

以下に、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
デンドリマーの部分構造となっている化合物(G0)と、ペンタシクロペンタジエニルイリジウム(III)ジクロリドダイマー([Cp*IrCl22)を用いて、酢酸ナトリウムの存在下に下記のスキームでイリジウム錯体を合成した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<Example 1>
Using the compound (G0) that is a partial structure of the dendrimer and the pentacyclopentadienyl iridium (III) dichloride dimer ([Cp * IrCl 2 ] 2 ) in the presence of sodium acetate, an iridium complex is used in the following scheme. Was synthesized.

図1(a)はMALDI−TOF−MSによって測定された生成物の質量スペクトル、図1(b)は生成物と化合物G0の1H−NMRスペクトルである。図2は、酢酸ナトリウムの存在下に合成した生成物と、酢酸ナトリウムを添加せずに合成した生成物の1H−NMRスペクトルである。 FIG. 1 (a) is a mass spectrum of the product measured by MALDI-TOF-MS, and FIG. 1 (b) is a 1 H-NMR spectrum of the product and compound G0. FIG. 2 is a 1 H-NMR spectrum of a product synthesized in the presence of sodium acetate and a product synthesized without the addition of sodium acetate.

上記スキームでは単離収率52%で、反応はほぼ100%進行した。 In the above scheme, the isolated yield was 52%, and the reaction proceeded almost 100%.

合成の際に環化型錯体の生成を促進する酢酸ナトリウムを用いた場合と、用いなかった場合の生成物をNMRで確認すると、用いなかった場合ではデンドリマーの分解物であるベンゾフェノンが副生成物として多く生じていることが分かった(図2)。単純にデンドリマーのみの溶液ではベンゾフェノンは生じなかったため、これは反応中に生じたイリジウム錯体の分解によって生じたものと考えられる。一方、酢酸ナトリウムを用いた反応ではベンゾフェノンの生成は見られず、環化型錯体の水に対する安定性が非環化型錯体に比べて格段に上がっているといえる。 When the products with and without sodium acetate, which promote the formation of cyclized complexes, were confirmed by NMR during the synthesis, benzophenone, which is a decomposition product of the dendrimer, was a by-product when it was not used. It was found that many of them occurred (Fig. 2). Since benzophenone was not produced in the solution containing only the dendrimer, it is considered that this was caused by the decomposition of the iridium complex generated during the reaction. On the other hand, no benzophenone was produced in the reaction using sodium acetate, and it can be said that the stability of the cyclized complex to water is significantly higher than that of the non-cyclized complex.

環化型錯体の安定性に関して、酢酸ナトリウムがあるときの反応メカニズムは次のように推定される。イリジウム上の酢酸配位子が速やかにC−H活性化による環化型錯体を形成する。酢酸イオンが環化反応を促進する例については多数の報告例がある(例えば、Lutz Ackermann Chem. Rev. 2011, 111, 1315-1345.)。 Regarding the stability of the cyclized complex, the reaction mechanism in the presence of sodium acetate is presumed as follows. The acetic acid ligand on iridium rapidly forms a cyclized complex by CH activation. There are many reports of acetate ions promoting the cyclization reaction (eg, Lutz Ackermann Chem. Rev. 2011, 111, 1315-1345.).

一方、酢酸ナトリウムがないときの反応メカニズムは次のように推定される。環化反応が遅いため残留水分による加水分解反応が競合し、ベンゾフェノンが生成すると考えられる。 On the other hand, the reaction mechanism in the absence of sodium acetate is presumed as follows. Since the cyclization reaction is slow, it is considered that the hydrolysis reaction due to residual water competes and benzophenone is produced.

上記以外に、下記のスキームで、デンドリマーの部分構造となっている化合物(G0)と、ペンタシクロペンタジエニルロジウム(III)ジクロリドダイマー([Cp*RhCl22)、ジクロロビス(ジメチルスルホキシド)白金(II)(PtCl2(dmso)2)を用いて、酢酸ナトリウムの存在下に合成を行った。上記イリジウム錯体以外にも(上段)、ロジウム錯体(中段)、白金錯体(下段)の合成を確認した。 In addition to the above, in the following scheme, the compound (G0) that is a partial structure of the dendrimer, pentacyclopentadienyl rhodium (III) dichloride dimer ([Cp * RhCl 2 ] 2 ), and dichlorobis (dimethyl sulfoxide) platinum (II) (PtCl 2 (dmso) 2 ) was used for synthesis in the presence of sodium acetate. In addition to the above iridium complex (upper), rhodium complex (middle) and platinum complex (lower) were confirmed to be synthesized.

<実施例2>
実施例1において合成したG0−Ir錯体を、3% H2/Ar、300℃、3hの条件で水素気流下に加熱焼成を行い、気相還元した。図3は、G0−Ir錯体の還元前後におけるX線光電子分光スペクトルである。X線光電子分光法によるIrの価数評価より、イリジウム錯体を金属イリジウムに変換可能であることを確認した。
<Example 2>
The G0-Ir complex synthesized in Example 1 was heated and calcined under a hydrogen stream under the conditions of 3% H 2 / Ar, 300 ° C., and 3 hours to reduce the gas phase. FIG. 3 is an X-ray photoelectron spectroscopic spectrum before and after the reduction of the G0-Ir complex. From the valence evaluation of Ir by X-ray photoelectron spectroscopy, it was confirmed that the iridium complex can be converted into metallic iridium.

<実施例3>
イミン窒素を2個有するデンドリマーと、ペンタシクロペンタジエニルイリジウム(III)ジクロリドダイマー([Cp*IrCl22)を用いて、酢酸ナトリウムの存在下に下記のスキームでイリジウム2核錯体を合成した。
<Example 3>
Using a dendrimer having two imine nitrogens and a pentacyclopentadienyl iridium (III) dichloride dimer ([Cp * IrCl 2 ] 2 ), an iridium dimer complex was synthesized in the presence of sodium acetate by the following scheme. ..

図4は、X線結晶構造解析による生成物の結晶構造を示す。上記スキームの通りの構造でありCとIrが結合している。イリジウム2核錯体の合成を確認した。 FIG. 4 shows the crystal structure of the product by X-ray crystal structure analysis. The structure is as described in the above scheme, and C and Ir are combined. The synthesis of the iridium dinuclear complex was confirmed.

<実施例4>
イミン数12個の第2世代フェニルアゾメチンデンドリマー(テトラフェニルメタンコア G2)と、ペンタシクロペンタジエニルイリジウム(III)ジクロリドダイマー([Cp*IrCl22)を用いて、酢酸ナトリウムの存在下に下記のスキームでイリジウム12核錯体を合成した。分液操作、カラムクロマトグラフィー、再沈殿を行い生成物を得た。
<Example 4>
In the presence of sodium acetate using a second generation phenylazomethine dendrimer (tetraphenylmethanecore G2) with 12 imines and a pentacyclopentadienyl iridium (III) dichloride dimer ([Cp * IrCl 2 ] 2 ). The iridium 12-nuclear complex was synthesized by the following scheme. A product was obtained by liquid separation operation, column chromatography, and reprecipitation.

図5(a)はMALDI−TOF−MSによって測定された生成物の質量スペクトル、(b)は生成物の透過型電子顕微鏡像である。(b)において12個の輝点は12個のIr原子を示している。イリジウム12核錯体の合成を確認した。 FIG. 5 (a) is a mass spectrum of the product measured by MALDI-TOF-MS, and FIG. 5 (b) is a transmission electron microscope image of the product. In (b), 12 bright spots indicate 12 Ir atoms. The synthesis of the iridium 12-nuclear complex was confirmed.

<実施例5>
イミン数12個の第2世代フェニルアゾメチンデンドリマー(テトラフェニルメタンコア G2)と、ペンタシクロペンタジエニルロジウム(III)ジクロリドダイマー([Cp*RhCl22)を用いて、酢酸ナトリウムの存在下に反応を行った。分液操作、カラムクロマトグラフィー、再沈殿を行い生成物を得た。
<Example 5>
In the presence of sodium acetate using a second generation phenylazomethine dendrimer (tetraphenylmethane core G2) with 12 imines and a pentacyclopentadienyl rhodium (III) dichloride dimer ([Cp * RhCl 2 ] 2 ). The reaction was carried out. A product was obtained by liquid separation operation, column chromatography, and reprecipitation.

図6は、MALDI−TOF−MSによって測定された生成物の質量スペクトルである。イリジウムと同様にロジウムのデンドリマーへの集積も確認した。 FIG. 6 is a mass spectrum of the product measured by MALDI-TOF-MS. As with iridium, the accumulation of rhodium in dendrimers was also confirmed.

<実施例6>
イミン数12個の第2世代フェニルアゾメチンデンドリマー(テトラフェニルメタンコア G2)と、ジクロロビス(ジメチルスルホキシド)白金(II)(PtCl2(dmso)2)を用いて、酢酸ナトリウムの存在下に反応を行った。分液操作、カラムクロマトグラフィー、再沈殿を行い生成物を得た。
<Example 6>
The reaction was carried out in the presence of sodium acetate using a second-generation phenylazomethine dendrimer (tetraphenylmethane core G2) having 12 imines and dichlorobis (dimethyl sulfoxide) platinum (II) (PtCl 2 (dmso) 2 ). It was. A product was obtained by liquid separation operation, column chromatography, and reprecipitation.

図7(a)は、MALDI−TOF−MSによって測定された生成物の質量スペクトル、図7(b)は、担持剤に生成物を担持した表面のHAADF―STEM像である。イリジウム、ロジウムと同様に白金のデンドリマーへの集積も確認した。 FIG. 7 (a) is a mass spectrum of the product measured by MALDI-TOF-MS, and FIG. 7 (b) is a HAADF-STEM image of the surface on which the product is supported on a carrier. As with iridium and rhodium, the accumulation of platinum in the dendrimer was also confirmed.

<実施例7>
イリジウム12核錯体の還元条件を検討した。実施例4で合成したイリジウム12核錯体をSiウェハー上に塗布し固定化した。次に、固定化したイリジウム12核錯体を、3% H2/Arで温度と時間を変更し、水素気流下に加熱焼成を行い、気相還元した。
<Example 7>
The reduction conditions of the iridium 12-nuclear complex were examined. The iridium 12-nuclear complex synthesized in Example 4 was applied onto a Si wafer and immobilized. Next, the immobilized iridium 12-nuclear complex was subjected to heat calcination under a hydrogen stream at a temperature and time of 3% H 2 / Ar to reduce the gas phase.

図8は、水素還元後におけるX線光電子分光スペクトルである。270℃では5hで還元することができ、350℃以上の温度では10min.で還元することができる。 FIG. 8 is an X-ray photoelectron spectroscopic spectrum after hydrogen reduction. It can be reduced in 5 hours at 270 ° C. and in 10 min. At a temperature of 350 ° C. or higher.

<実施例8>
実施例4で合成したイリジウム12核錯体を下記のスキームで担持剤に固定化した。担持剤はグラフェンナノパウダー、ケッチェンブラック等を用いた。
<Example 8>
The iridium 12-nuclear complex synthesized in Example 4 was immobilized on a carrier by the following scheme. As the carrier, graphene nanopowder, Ketjen black and the like were used.

次に、担持剤に固定化したイリジウム12核錯体を、3% H2/Ar、350℃、10minの条件で水素気流下に加熱焼成を行い、気相還元した。 Next, the iridium 12-nuclear complex immobilized on the carrier was heated and calcined under a hydrogen stream under the conditions of 3% H 2 / Ar, 350 ° C., and 10 minutes to reduce the gas phase.

図9は、G2−Ir12核錯体の還元前、真空処理後、水素還元後におけるX線光電子分光スペクトルである。G2−Ir12核錯体の還元前、真空での加熱焼成処理後、3% H2/Ar気流下での加熱焼成処理後の結果を示している。水素気流下での加熱によりイリジウム12核錯体を金属イリジウムに変換可能であることを確認した。 FIG. 9 is an X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of the G2-Ir12 nuclear complex before reduction, after vacuum treatment, and after hydrogen reduction. The results are shown before the reduction of the G2-Ir12 nuclear complex, after the heat-calcination treatment in vacuum, and after the heat-calcination treatment under a 3% H 2 / Ar air flow. It was confirmed that the iridium 12-nuclear complex can be converted into metallic iridium by heating under a hydrogen stream.

図10は、イリジウム12核錯体を担持した表面(左)と還元後の表面(右)のHAADF−STEM像である。左の像では○で示した場所に錯体がある。イリジウム12核錯体のサブナノ粒子化を確認した。 FIG. 10 is a HAADF-STEM image of the surface carrying the iridium 12-nuclear complex (left) and the surface after reduction (right). In the image on the left, there is a complex at the location indicated by ○. Sub-nanoparticle formation of the iridium 12-nuclear complex was confirmed.

<実施例9>
次の10N−デンドリマー〜17N−デンドリマーを用いて、イリジウム10〜17核錯体を合成した。
<Example 9>
The following 10N-dendrimers to 17N-dendrimers were used to synthesize iridium 10-17 nuclear complexes.

スキームS1:フェニルアゾメチンデンドロンの合成 Scheme S1: Synthesis of phenylazomethindendrone

Pre-LG2on (TiCl4による脱水反応の一般的手順)
ベンゾフェノン(19.9g、109.1mmol)、4-ベンジルアニリン(20g、109.1mmol)、4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)(73.4g、654.6mmol)をクロロベンゼン(500ml)に溶解し、90℃に加熱した。クロロベンゼン40mlに溶解したTiCl4(17.4ml、163.6mmol)を滴下し、滴下漏斗をクロロベンゼン5mlですすいだ。混合物を125℃に加熱し、アルゴン雰囲気下で4.5時間撹拌した。反応混合物を室温で冷却し、空気中で一晩撹拌し、次いでセライトで濾過した。濾液を濃縮し、生成物をシリカゲルで濾過した。テトラヒドロフラン/メタノールからの再結晶によって生成物pre-LG 2 onを得た。
1HNMR(400 MHz, CDCL3, 21.0℃, TMS):δ = 7.73 (2H, d, J = 7.12 Hz), 7.44 (1H, t, J = 7.24 Hz), 7.38 (2H, t, J = 7.36 Hz ), 7.28 - 7.23 (5H, m), 7.16, (1H, t, J = 7.30 Hz) 7.09, (4H, t, J = 7.46 Hz), 6.94, (2H, d, J = 8.24), 6.65(2H, d, J = 8.28 Hz).
Pre-LG2on (general procedure for dehydration reaction with TiCl 4 )
Benzophenone (19.9 g, 109.1 mmol), 4-benzylaniline (20 g, 109.1 mmol), 4-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO) (73.4 g, 654.6 mmol) was dissolved in chlorobenzene (500 ml) at 90 ° C. Heated to. TiCl 4 (17.4 ml, 163.6 mmol) dissolved in 40 ml of chlorobenzene was added dropwise, and the dropping funnel was rinsed with 5 ml of chlorobenzene. The mixture was heated to 125 ° C. and stirred under an argon atmosphere for 4.5 hours. The reaction mixture was cooled to room temperature, stirred in air overnight and then filtered through Celite. The filtrate was concentrated and the product was filtered through silica gel. The product pre-LG 2 on was obtained by recrystallization from tetrahydrofuran / methanol.
1 1 HNMR (400 MHz, CDCL 3 , 21.0 ° C, TMS): δ = 7.73 (2H, d, J = 7.12 Hz), 7.44 (1H, t, J = 7.24 Hz), 7.38 (2H, t, J = 7.36) Hz), 7.28 --7.23 (5H, m), 7.16, (1H, t, J = 7.30 Hz) 7.09, (4H, t, J = 7.46 Hz), 6.94, (2H, d, J = 8.24), 6.65 (2H, d, J = 8.28 Hz).

LG2on(KMnO4による酸化反応の一般的手順)
Pre-LG2on(23.0g、66.2mmol)およびTBABr(29.0g、90.0mmol)を1,2-ジクロロエタン(300ml)に溶解した。次いで、氷浴上の溶液にKMnO4(14.2g、90.0mmol)を添加した。反応を室温に徐々に戻し、1週間攪拌した。その後、亜硫酸水素ナトリウム水溶液で反応を停止させた。混合物を分離し、クロロホルムで抽出した。有機層を塩水で洗浄し、次いで亜硫酸ナトリウムで乾燥させ、濃縮した。生成物をシリカゲルで濾過し、テトラヒドロフラン/メタノールから再結晶した。
1HNMR(400 MHz, CDCl3, 21.0℃, TMS):δ = 7.76 (2H, d, J = 7.04 Hz), 7.70 (2H, d, J = 8.48 Hz), 7.65 (2H, d, J = 8.48 Hz ), 7.54 - 7.41 (6H, m), 7.25, (3H, bs) 7.12, (2H, bs), 6.79 (2H, d, J = 8.48 Hz). 6.94, (2H, d, J = 8.24), 6.65(2H, d, J = 8.28 Hz).
LG2on (general procedure for oxidation reaction with KMnO 4 )
Pre-LG2on (23.0 g, 66.2 mmol) and TBABr (29.0 g, 90.0 mmol) were dissolved in 1,2-dichloroethane (300 ml). KMnO 4 (14.2 g, 90.0 mmol) was then added to the solution on the ice bath. The reaction was gradually returned to room temperature and stirred for 1 week. Then, the reaction was stopped with an aqueous sodium hydrogen sulfite solution. The mixture was separated and extracted with chloroform. The organic layer was washed with brine, then dried over sodium sulfite and concentrated. The product was filtered through silica gel and recrystallized from tetrahydrofuran / methanol.
1 1 HNMR (400 MHz, CDCl 3 , 21.0 ° C, TMS): δ = 7.76 (2H, d, J = 7.04 Hz), 7.70 (2H, d, J = 8.48 Hz), 7.65 (2H, d, J = 8.48) Hz), 7.54 --7.41 (6H, m), 7.25, (3H, bs) 7.12, (2H, bs), 6.79 (2H, d, J = 8.48 Hz). 6.94, (2H, d, J = 8.24) , 6.65 (2H, d, J = 8.28 Hz).

G2onは、文献に従って調製した。 G2on was prepared according to the literature.

スキームS2: Half-フェニルアゾメチンデンドリマーの合成 Scheme S2: Synthesis of Half-Phenylazomethine dendrimer

Half-DPAG3の合成
脱水反応の一般的手順に従って、G3on(3.7g、2.9mmol)、p-フェニレンジアミン(1.08g、10mmol)およびDABCO(1.35g、12mmol)をクロロベンゼン(30mL)に溶解した。TiCl4(0.32ml、3mmol)を加え、混合物を125℃で3時間攪拌した。生成物(Half-DPAG3)を分取GPCにより単離した。 収率:43%(1.71g、1.27mmol)。生成物(Half-DPAG3)を分取GPCにより単離した。収率:43%(1.71g、1.27mmol)。
Synthesis of Half-DPAG3 G3on (3.7 g, 2.9 mmol), p-phenylenediamine (1.08 g, 10 mmol) and DABCO (1.35 g, 12 mmol) were dissolved in chlorobenzene (30 mL) according to the general procedure of dehydration reaction. TiCl 4 (0.32 ml, 3 mmol) was added and the mixture was stirred at 125 ° C. for 3 hours. The product (Half-DPAG3) was isolated by preparative GPC. Yield: 43% (1.71 g, 1.27 mmol). The product (Half-DPAG3) was isolated by preparative GPC. Yield: 43% (1.71 g, 1.27 mmol).

G2-DPAG3の合成
Half-DPAG3on(0.67g、0.5mmol)、G2on(0.27g、0.5mmol)およびDABCO(0.42g、3.7mmol)をクロロベンゼン(20mL)に溶解した。TiCl4(0.1ml、0.94mmol)を滴下し、混合物を125℃で2.5時間撹拌した。混合物を室温に冷却し、空気中で激しく撹拌して反応を停止させた。セライトおよびシリカによる濾過によって沈殿物を除去し、濾液を濃縮した。生成物(G2-DPAG3)を分取GPCにより単離した。収率:44%(0.41g、0.22mmol)。
1H NMR (400 MHz, CD2Cl2, 21.5 oC, TMS): δ= 7.81- 6.46 (96H, m).
Synthesis of G2-DPAG3
Half-DPAG3on (0.67 g, 0.5 mmol), G2on (0.27 g, 0.5 mmol) and DABCO (0.42 g, 3.7 mmol) were dissolved in chlorobenzene (20 mL). TiCl 4 (0.1 ml, 0.94 mmol) was added dropwise and the mixture was stirred at 125 ° C. for 2.5 hours. The mixture was cooled to room temperature and vigorously stirred in air to stop the reaction. The precipitate was removed by filtration through Celite and silica and the filtrate was concentrated. The product (G2-DPAG3) was isolated by preparative GPC. Yield: 44% (0.41 g, 0.22 mmol).
1 1 H NMR (400 MHz, CD 2 Cl 2 , 21.5 oC, TMS): δ = 7.81-6.46 (96H, m).

スキームS4:トリフェニルベンゼンコア(TPB)フェニルアゾメチンデンドリマーの合成 Scheme S4: Synthesis of triphenylbenzene core (TPB) phenylazomethine dendrimer

TPB コアの合成
G3on(1.65g、1.31mmol)、トリス(4-アミノフェニル)ベンゼン(0.92g、2.62mmol)およびDABCO(1.03g、9.2mmol)をクロロベンゼン(30mL)に溶解した。TiCl4(0.25ml、2.36mmol)を滴加し、混合物を125℃で3.5時間撹拌した。混合物を室温に冷却し、空気中で激しく撹拌して反応を停止させた。セライトおよびシリカによる濾過によって沈殿物を除去し、濾液を濃縮した。生成物(NH2-TPB2G3, 2NH2-TPBG3)を分取GPCにより単離した。
1H NMR (400 MHz, CD2Cl2, 21.5 oC, TMS): δ= 7.70-6.41 (143H, m), 3.70 (2H, s).
2NH2-TPBG3;
1H NMR (400 MHz, CD2Cl2, 21.5 oC, TMS): δ= 7.31-6.42 (96H, m) 3.72 (4H, s).
Synthesis of TPB core
G3on (1.65 g, 1.31 mmol), tris (4-aminophenyl) benzene (0.92 g, 2.62 mmol) and DABCO (1.03 g, 9.2 mmol) were dissolved in chlorobenzene (30 mL). TiCl 4 (0.25 ml, 2.36 mmol) was added dropwise and the mixture was stirred at 125 ° C. for 3.5 hours. The mixture was cooled to room temperature and vigorously stirred in air to stop the reaction. The precipitate was removed by filtration through Celite and silica and the filtrate was concentrated. Products (NH 2- TPB2G3, 2NH 2- TPBG3) were isolated by preparative GPC.
1 1 H NMR (400 MHz, CD 2 Cl 2 , 21.5 oC, TMS): δ = 7.70-6.41 (143H, m), 3.70 (2H, s).
2NH 2 -TPBG3;
1 1 H NMR (400 MHz, CD 2 Cl 2 , 21.5 oC, TMS): δ = 7.31-6.42 (96H, m) 3.72 (4H, s).

R-DPB2G3 (R=LG2on, G2on)の一般的合成手順
NH2-TPB2G3on(0.28g、0.1mmol)、G2on(0.16g、0.2mmol)およびDABCO(0.6g、5.4mmol)をクロロベンゼン(20mL)に溶解した。反応液を125℃のオイルバスで加熱した後、クロロベンゼン(3ml)とTiCl4(95μl、0.9mmol)を滴下した。さらに2時間後、混合物を室温に冷却し、空気中で激しく撹拌して反応を停止させた。セライトおよびシリカによる濾過によって沈殿物を除去し、濾液を濃縮した。生成物(G2-TPB2G3)を分取GPCにより単離した。
G2-TPB2G3; 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2, 21.5 oC, TMS): δ= 7.80-6.55 (171H, m).
LG2-TPB2G3; 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2, 21.5 oC, TMS): δ 7.82-6.55 (162H, m).
General procedure for synthesizing R-DPB2G3 (R = LG2on, G2on)
NH 2- TPB2 G3on (0.28 g, 0.1 mmol), G2on (0.16 g, 0.2 mmol) and DABCO (0.6 g, 5.4 mmol) were dissolved in chlorobenzene (20 mL). After heating the reaction solution in an oil bath at 125 ° C., chlorobenzene (3 ml) and TiCl 4 (95 μl, 0.9 mmol) were added dropwise. After an additional 2 hours, the mixture was cooled to room temperature and vigorously stirred in air to stop the reaction. The precipitate was removed by filtration through Celite and silica and the filtrate was concentrated. The product (G2-TPB2G3) was isolated by preparative GPC.
G2-TPB2G3; 1 1 H NMR (400 MHz, CD 2 Cl 2 , 21.5 oC, TMS): δ = 7.80-6.55 (171H, m).
LG2-TPB2G3; 1 1 H NMR (400 MHz, CD 2 Cl 2 , 21.5 oC, TMS): δ 7.82-6.55 (162H, m).

2R-DPBG3 (R=LG2on, G2on)の一般的合成手順
2NH2-TPBG3on(0.24g、0.15mmol)、G2on(0.21g、0.4mmol)およびDABCO(0.6g、5.4mmol)をクロロベンゼン(20mL)に溶解した。反応混合物を125℃の油浴中で加熱し、次いでクロロベンゼン(3ml)およびTiCl4(95μl、0.9mmol)を滴下した。さらに3.5時間後、混合物を室温に冷却し、空気中で激しく撹拌して反応を停止させた。セライトおよびシリカによる濾過によって沈殿物を除去し、濃縮した。生成物(2G2-TPBG3)を分取GPCにより単離した。
2G2-TPBG3; 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2, 21.5 oC, TMS): δ= 7.81-6.55 (193H, m).
2LG2-TPBG3; 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2, 21.5 oC, TMS): δ= 7.67-6.40 (117H, m).
General procedure for synthesizing 2R-DPBG3 (R = LG2on, G2on)
2NH 2- TPBG3on (0.24 g, 0.15 mmol), G2on (0.21 g, 0.4 mmol) and DABCO (0.6 g, 5.4 mmol) were dissolved in chlorobenzene (20 mL). The reaction mixture was heated in an oil bath at 125 ° C., then chlorobenzene (3 ml) and TiCl 4 (95 μl, 0.9 mmol) were added dropwise. After an additional 3.5 hours, the mixture was cooled to room temperature and vigorously stirred in air to stop the reaction. Precipitates were removed by filtration through Celite and silica and concentrated. The product (2G2-TPBG3) was isolated by preparative GPC.
2G2-TPBG3; 1 1 H NMR (400 MHz, CD 2 Cl 2 , 21.5 oC, TMS): δ = 7.81-6.55 (193H, m).
2LG2-TPBG3; 1 1 H NMR (400 MHz, CD 2 Cl 2 , 21.5 oC, TMS): δ = 7.67-6.40 (117H, m).

各フェニルアゾメチンデンドリマーと、ペンタシクロペンタジエニルイリジウム(III)ジクロリドダイマー([Cp*IrCl22)を用いて、酢酸ナトリウムの存在下に反応を行った。分液操作、カラムクロマトグラフィー、再沈殿を行い生成物を得た。 The reaction was carried out in the presence of sodium acetate using each phenylazomethine dendrimer and a pentacyclopentadienyl iridium (III) dichloride dimer ([Cp * IrCl 2 ] 2 ). A product was obtained by liquid separation operation, column chromatography, and reprecipitation.

図11は、MALDI−TOF−MSによって測定された生成物の質量スペクトルである。イミン数が10〜17個であるデンドリマーに対してIrがほぼ定量的に錯形成することを確認した。 FIG. 11 is a mass spectrum of the product measured by MALDI-TOF-MS. It was confirmed that Ir was formed almost quantitatively with respect to the dendrimer having an imine number of 10 to 17.

<実施例10>
イミン数4個の第1世代フェニルアゾメチンデンドリマー(テトラフェニルメタンコア G1)を用いて、ペンタシクロペンタジエニルイリジウム(III)ジクロリドダイマー([Cp*IrCl22)およびペンタシクロペンタジエニルロジウム(III)ジクロリドダイマー([Cp*RhCl22)と、1段階で酢酸ナトリウムの存在下に反応を行った。分液操作、カラムクロマトグラフィー、再沈殿を行い生成物を得た。
<Example 10>
Pentacyclopentadienyl iridium (III) dichloride dimer ([Cp * IrCl 2 ] 2 ) and pentacyclopentadienyl rhodium ([Cp * IrCl 2 ] 2 ) using a first-generation phenylazomethine dendrimer (tetraphenylmethane core G1) with four imines. III) The reaction was carried out with a dichloride dimer ([Cp * RhCl 2 ] 2 ) in the presence of sodium acetate in one step. A product was obtained by liquid separation operation, column chromatography, and reprecipitation.

図12は、MALDI−TOF−MSによって測定された生成物の質量スペクトルである。イリジウムとロジウムを同時に錯形成させることで1分子のデンドリマーに異なる金属原子を集積できることを確認した。(2,2)はイリジウムとロジウムが2個づつ配位し、(3,1)はイリジウムとロジウムが3個と1個配位し、(4,0)はイリジウムが4個配位していることを示している。2種類の金属の塩の種類を変えることで、2種類の金属の組み合わせの制御も可能である。 FIG. 12 is a mass spectrum of the product measured by MALDI-TOF-MS. It was confirmed that different metal atoms can be accumulated in one molecule of dendrimer by forming iridium and rhodium at the same time. In (2,2), two iridiums and two rhodiums are coordinated, in (3,1), three and one iridium and one rhodium are coordinated, and in (4,0), four iridiums are coordinated. It shows that it is. By changing the type of salt of the two types of metal, it is possible to control the combination of the two types of metal.

<実施例11>
イミン数4個の第4世代フェニルアゾメチンデンドリマー(ベンゼンコア G4)を用いて、ペンタシクロペンタジエニルイリジウム(III)ジクロリドダイマー([Cp*IrCl22)およびペンタシクロペンタジエニルロジウム(III)ジクロリドダイマー([Cp*RhCl22)と、逐次的に2段階で酢酸ナトリウムの存在下に反応を行った。分液操作、カラムクロマトグラフィー、再沈殿を行い生成物を得た。
<Example 11>
Pentacyclopentadienyl iridium (III) dichloride dimer ([Cp * IrCl 2 ] 2 ) and pentacyclopentadienyl rhodium (III) using a 4th generation phenylazomethine dendrimer (benzene core G4) with 4 imines. The reaction was carried out with a dichloride dimer ([Cp * RhCl 2 ] 2 ) sequentially in two steps in the presence of sodium acetate. A product was obtained by liquid separation operation, column chromatography, and reprecipitation.

図13は、MALDI−TOF−MSによって測定された生成物の質量スペクトルである。イリジウムとロジウムを逐次的に錯形成させることで1分子のデンドリマーに異なる金属原子を集積できることを確認した。2種類の金属の塩の種類を変えることで、2種類の金属の組み合わせの制御も可能である。 FIG. 13 is a mass spectrum of the product measured by MALDI-TOF-MS. It was confirmed that different metal atoms can be accumulated in one molecule of dendrimer by sequentially complexing iridium and rhodium. By changing the type of salt of the two types of metal, it is possible to control the combination of the two types of metal.

<実施例12>
イリジウム錯体の安定性を調べるために、実施例1で合成したイリジウム錯体の単結晶を作製した。図14は、水−メタノール溶液から得られた結晶の顕微鏡写真である。水や大気中での酸化や分解が起きにくく、安定な単結晶が得られた。
<Example 12>
In order to investigate the stability of the iridium complex, a single crystal of the iridium complex synthesized in Example 1 was prepared. FIG. 14 is a photomicrograph of crystals obtained from a water-methanol solution. Stable single crystals were obtained with less oxidation and decomposition in water and air.

<実施例13>
次の7N−デンドリマーを用いて、イリジウム7核ロジウム7核錯体を合成した。
G3−NH2と(IrCl2Cp*2をNaOAcの存在下、溶媒のDMF/MeOH中で室温にて1週間反応させ、7IrClCp*@G3−NH2を得た。次に、7IrClCp*@G3−NH2とテレフタル酸ジクロリドを、溶媒のジクロロメタン中、DMAP(N,N−ジメチル−4−アミノピリジン)の存在下、室温で20時間反応させ、7IrClCp*@G3−COClを得た。7IrClCp*@G3−COClとG3−NH2を、溶媒のジクロロメタン中、DMAPの存在下、室温で20時間反応させ、7IrClCp*@G3−CONH−G3を得た。
<Example 13>
The following 7N-dendrimer was used to synthesize an iridium 7-nuclear rhodium 7-nuclear complex.
G3-NH 2 and (IrCl 2 Cp * ) 2 were reacted in the presence of NaOAc in the solvent DMF / MeOH at room temperature for 1 week to obtain 7IrClCp * @ G3-NH 2 . Next, 7IrClCp * @ G3-NH 2 and terephthalic acid dichloride were reacted in dichloromethane as a solvent in the presence of DMAP (N, N-dimethyl-4-aminopyridine) for 20 hours at room temperature, and 7IrClCp * @ G3- COCl was obtained. 7IrClCp * @ G3-COCl and G3-NH 2 were reacted in the solvent dichloromethane in the presence of DMAP for 20 hours at room temperature to obtain 7IrClCp * @ G3-CONH-G3.

7IrClCp*@G3−CONH−G3と(RhCl2Cp*2をNaOAcの存在下、溶媒のDMF/MeOH中で室温にて1週間反応させ、合金錯体の7IrClCp*@G3−CONH−7RhClCp*@G3を得た。粗生成物収量で16.9mg(89%)を回収した。 7IrClCp * @ G3-CONH-G3 and (RhCl 2 Cp * ) 2 were reacted in the presence of NaOAc in the solvent DMF / MeOH at room temperature for 1 week, and the alloy complex 7IrClCp * @ G3-CONH-7RhClCp * @ I got G3. A crude product yield of 16.9 mg (89%) was recovered.

図15はMALDI−TOF−MSによって測定されたイリジウム7核ロジウム7核錯体の質量スペクトル、図16(a)、(b)はイリジウム7核ロジウム7核錯体の電子顕微鏡観察像(HAADF−STEM)、図17は更に拡大して原子の個数を示したイリジウム7核ロジウム7核錯体の電子顕微鏡観察像(HAADF−STEM)である。これらは次の手順で試料を作製し観察を行った。担持剤をアセトン中に超音波照射により分散させた。担持剤としてはグラフェンナノパウダー、ケッチェンブラック等を用いた。この分散液(0.5mg/mL)にイリジウム7核ロジウム7核錯体のアセトン溶液を加え、さらに超音波分散処理を1時間行った。分散液をろ過・真空乾燥して試料を得た。 FIG. 15 is a mass spectrum of the iridium 7-nuclear rhodium 7-nuclear complex measured by MALDI-TOF-MS, and FIGS. FIG. 17 is an electron microscope observation image (HAADF-STEM) of the iridium 7-nuclear rhodium 7-nuclear complex showing the number of atoms in an enlarged scale. For these, samples were prepared and observed according to the following procedure. The carrier was dispersed in acetone by ultrasonic irradiation. As the carrier, graphene nanopowder, Ketjen black and the like were used. An acetone solution of an iridium 7-nuclear rhodium 7-nuclear complex was added to this dispersion (0.5 mg / mL), and ultrasonic dispersion treatment was further carried out for 1 hour. The dispersion was filtered and vacuum dried to obtain a sample.

<実施例14>
イリジウム7核ロジウム7核錯体のクラスター化を次の手順で行った。担持剤に固定したイリジウム7核ロジウム7核錯体をH2雰囲気下、450℃、10 minの条件で加熱処理を行い、気相還元した。
<Example 14>
Clustering of the iridium 7-nuclear rhodium 7-nuclear complex was carried out by the following procedure. The iridium 7-nuclear rhodium 7-nuclear complex immobilized on the carrier was heat-treated under the conditions of 450 ° C. and 10 min in an H 2 atmosphere to reduce the gas phase.

図18(a)、(b)はIr7Rh7合金クラスターの電子顕微鏡観察像(HAADF−STEM)、図19(a)〜(d)、図20は合金クラスターのSTEM−EDX分析の結果を示す。STEMの写真は、クラスター化した溶液をSTEMグリッドに直接添加して観察した。 18 (a) and 18 (b) show electron microscopic observation images (HAADF-STEM) of Ir 7 Rh 7 alloy clusters, FIGS. 19 (a) to 19 (d), and FIGS. 20 show the results of STEM-EDX analysis of alloy clusters. Shown. STEM photographs were observed by adding the clustered solution directly to the STEM grid.

<実施例15>
IrクラスターのHER活性を測定した。実施例9等の上記実施例に準じて作製した、イリジウム金属数を11から17まで精密に制御したサブナノ粒子を用い、水素発生反応活性の比較を行った。測定は電気化学測定法を用いた。
<Example 15>
The HER activity of the Ir cluster was measured. The hydrogen generation reaction activity was compared using sub-nanoparticles prepared according to the above-mentioned Examples such as Example 9 in which the number of iridium metals was precisely controlled from 11 to 17. The measurement used an electrochemical measurement method.

・サンプル Irn/K.B.(0.2wt% Ir,n=11〜17 K.B.はケッチェンブラック)
・測定サンプル調製
(1) 使用する器具(メスフラスコやビーカー、バイアル、専用のピンセット、電気化学セル類)を25%希硝酸水溶液により煮沸洗浄した。上記器具を超純水により3回煮沸洗浄した。
(2) バイアルに超純水19mL、2−propanol (分光グレード)、5%Nafion分散液0.1mLを加え、超音波で5分攪拌した。
(3) バイアルにIrクラスターサンプル(Irn/K.b.)を3.5mg量り取った。そこに上記混合溶媒を4.750mL加え、超音波で5分攪拌した。大きな塊が残っている場合は更に超音波での攪拌を追加した。全体が均一となり、塊がない状態になるまで行った。
(4) アルミナペーストで研磨したグラッシーカーボン(GC)電極を回転速度500rpmで回転させながら、その中心にマイクロピペットを用いて触媒インクを4.8μL滴下した。回転させたまま15分放置した(インクが乾くまで)。同じ操作を後2回(合計3回)行い、計14.4μL滴下した。
・測定機器
ポテンシオスタット:ALS 440 Electrochemical Analyzer & ALS 750A Electrochemical Analyzer (BAS株式会社製)
作用電極:Irn/K.B.修飾GC電極(φ6mm)
対電極:Pt線
参照電極:標準水素電極
電解質:0.1M HClO4水溶液(MERCK社製のSuprapurグレードの過塩素酸(60%)1.088mLを100mLメスフラスコに加え、超純水を用いてメスアップし、電解質溶液を調製した。)
・測定手順
(1) 電解質溶液をセルに加え、アルゴンで15分脱気を行った後に、下記条件下で水素発生反応測定を行った。(Raw)
初期電位:0.2V
最終電位:0.3V
掃引速度:2mV/s
電極の回転速度:3000rpm
(2) 触媒の電気化学アニーリングを以下の条件でのサイクリックボルタンメトリー測定により行った。
初期電位:0.1V
高電位:1.0V
低電位:0.06V
掃引速度:100mV/s
スイープセグメント:21
再度、水素発生反応測定を次の条件で行った。(Annealed)
初期電位:0.2V
最終電位:0.3V
掃引速度:2mV/s
電極の回転速度:3000rpm
-Sample Ir n / KB ( 0.2 wt% Ir, n = 11 to 17 KB is Ketjen black)
・ Measurement sample preparation
(1) The instruments used (volumetric flask, beaker, vial, special tweezers, electrochemical cells) were boiled and washed with a 25% dilute aqueous nitric acid solution. The above instruments were boiled and washed with ultrapure water three times.
(2) 19 mL of ultrapure water, 2-propanol (spectroscopic grade), and 0.1 mL of 5% Nafion dispersion were added to the vial, and the mixture was stirred with ultrasonic waves for 5 minutes.
(3) 3.5 mg of Ir cluster sample (Irn / K.b.) was weighed into a vial. 4.750 mL of the above mixed solvent was added thereto, and the mixture was stirred with ultrasonic waves for 5 minutes. If large lumps remained, ultrasonic agitation was added. This was done until the whole was uniform and there were no lumps.
(4) While rotating the glassy carbon (GC) electrode polished with alumina paste at a rotation speed of 500 rpm, 4.8 μL of catalyst ink was dropped on the center of the electrode using a micropipette. It was left to rotate for 15 minutes (until the ink dries). The same operation was performed twice later (three times in total), and a total of 14.4 μL was added dropwise.
・ Measuring equipment Potentiostat: ALS 440 Electrochemical Analyzer & ALS 750A Electrochemical Analyzer (manufactured by BAS Co., Ltd.)
Working electrode: Ir n / KB modified GC electrode (φ6 mm)
Counter electrode: Pt wire Reference electrode: Standard hydrogen electrode Electrolyte: 0.1M HClO 4 aqueous solution (SUPrapur grade perchloric acid (60%) 1.088 mL manufactured by MERCK) is added to a 100 mL volumetric flask, and ultrapure water is used. The electrolyte solution was prepared by measuring up.)
·Measurement procedure
(1) An electrolyte solution was added to the cell, degassed with argon for 15 minutes, and then the hydrogen generation reaction was measured under the following conditions. (Raw)
Initial potential: 0.2V
Final potential: 0.3V
Sweep speed: 2 mV / s
Rotational speed of electrodes: 3000 rpm
(2) Electrochemical annealing of the catalyst was performed by cyclic voltammetry measurement under the following conditions.
Initial potential: 0.1V
High potential: 1.0V
Low potential: 0.06V
Sweep speed: 100 mV / s
Sweep segment: 21
The hydrogen generation reaction measurement was performed again under the following conditions. (Annealed)
Initial potential: 0.2V
Final potential: 0.3V
Sweep speed: 2 mV / s
Rotational speed of electrodes: 3000 rpm

図21、図22はIrクラスターのHER活性の測定結果を示す。図21はアニーリング前(raw)、図22はアニーリング後(annealed)である。その結果、Ir13のサブナノ粒子が最も活性が高かった。金属数を正確に制御することで、金属数による触媒活性の違いが正確に確認できた。 21 and 22 show the measurement results of the HER activity of the Ir cluster. FIG. 21 is before annealing (raw), and FIG. 22 is after annealing (annealed). As a result, the sub-nanoparticles of Ir 13 had the highest activity. By accurately controlling the number of metals, the difference in catalytic activity depending on the number of metals could be confirmed accurately.

<実施例16>
Ir単一金属サブナノ粒子と、IrとRhの2種類の金属合金サブナノ粒子のHER活性を比較した。金属原子数は14個に統一した。Ir7Rh7サブナノ粒子は実施例14に準じて作製した。
<Example 16>
The HER activity of Ir single metal sub-nanoparticles and two types of metal alloy sub-nanoparticles Ir and Rh were compared. The number of metal atoms was unified to 14. Ir 7 Rh 7 sub-nanoparticles were prepared according to Example 14.

図23はIr7Rh7とIr14のHER活性の測定結果を対比して示す。合金化したIr7Rh7はIr14に比べて水素発生反応活性が向上した。 FIG. 23 shows the measurement results of the HER activities of Ir 7 Rh 7 and Ir 14 in comparison. The alloyed Ir 7 Rh 7 had improved hydrogen generation reaction activity as compared with Ir 14 .

Claims (10)

フェニルアゾメチン型デンドリマーに、次式(I)で表される環状構造で金属塩化合物が集積された集積体:
(式中、M−Rは前記金属塩化合物を示し、Mは金属原子、Rはその残余の化学構造を示す。フェニルアゾメチン構造におけるアゾメチン結合を形成するイミン窒素原子と炭素原子および該炭素原子に結合するフェニル環と、前記金属塩化合物の金属原子Mとの間で、前記環状構造を形成している。)。
An aggregate in which a metal salt compound is accumulated in a phenylazomethine type dendrimer with a cyclic structure represented by the following formula (I):
(In the formula, MR indicates the metal salt compound, M indicates a metal atom, R indicates the chemical structure of the residue thereof. In the imine nitrogen atom and carbon atom forming an azomethin bond in the phenylazomethine structure, and the carbon atom. The cyclic structure is formed between the phenyl ring to be bonded and the metal atom M of the metal salt compound).
次式(II)で表されるフェニルアゾメチン型デンドリマーに前記金属塩化合物が集積された請求項1に記載の集積体:
(式中、Aはデンドリマーのコアとなるn価の有機基を示し、nは1以上の整数を示す。nが2以上の場合、n個のデンドロン単位の各々は独立である。Xは次式で表されるX1またはX2を示す。
(式中、Phaは置換基を有していてもよい2価のフェニル残基を示す。)
(式中、Phbは置換基を有していてもよい1価のフェニル残基を示す。)
繰り返し単位repにおいて、XがX1である場合には繰り返し単位repが繰り返され、繰り返し単位repの末端はX2であり、繰り返し単位repにおいて全てのXは各々独立である。全てのPhaとPhbの置換基は各々独立である。)。
The aggregate according to claim 1, wherein the metal salt compound is accumulated in a phenylazomethine type dendrimer represented by the following formula (II):
(In the equation, A represents an n-valent organic group that is the core of the dendrimer, n represents an integer of 1 or more. When n is 2 or more, each of the n dendron units is independent. X is the following. Indicates X 1 or X 2 represented by the formula.
(In the formula, Ph a represents a divalent phenyl residue that may have a substituent.)
(In the formula, Ph b indicates a monovalent phenyl residue which may have a substituent.)
In the repeating unit rep, when X is X 1 , the repeating unit rep is repeated, the end of the repeating unit rep is X 2 , and all Xs in the repeating unit rep are independent. All Ph a and Ph b substituents are independent. ).
異種金属塩化合物が集積された請求項1または2に記載の集積体。 The aggregate according to claim 1 or 2, wherein the dissimilar metal salt compound is accumulated. 前記式(II)で表されるフェニルアゾメチン型デンドリマーにおけるnが2以上の整数であり、n個の各々のデンドロン単位のうち少なくとも1個は、他のデンドロン単位とは金属種が異なる異種金属塩化合物が集積されている請求項2に記載の集積体。 In the phenylazomethine type dendrimer represented by the above formula (II), n is an integer of 2 or more, and at least one of each of the n dendron units is a dissimilar metal salt having a metal type different from that of other dendron units. The aggregate according to claim 2, wherein the compound is accumulated. 請求項1〜4のいずれかに記載の集積体を還元する、サブナノ金属粒子の製造方法。 A method for producing sub-nanometal particles, which reduces the aggregate according to any one of claims 1 to 4. 請求項3または4に記載の集積体を用いた、フェニルアゾメチン型デンドリマーに集積する金属原子の個数を制御する方法であって、
前記式(II)で表されるフェニルアゾメチン型デンドリマーにおける、前記有機基Aの価数nと、前記繰り返し単位repを選択することにより、集積する金属原子の目的とする個数に応じた数の前記環状構造を形成する部位を持つ前記フェニルアゾメチン型デンドリマーを合成する工程と、
前記目的とする個数の前記異種金属塩化合物を、前記環状構造を形成する部位に集積する工程とを含む方法。
A method for controlling the number of metal atoms accumulated in a phenylazomethine-type dendrimer using the aggregate according to claim 3 or 4 .
By selecting the valence n of the organic group A and the repeating unit rep in the phenylazomethine type dendrimer represented by the formula (II), the number of the metal atoms to be accumulated corresponds to the target number. The step of synthesizing the phenylazomethine type dendrimer having a site forming a cyclic structure, and
A method including a step of accumulating the target number of the dissimilar metal salt compounds at a site forming the cyclic structure.
以下の[1]と[2]のいずれかの工程を含む、互いに金属種が異なる複数種の金属塩化合物が個数を制御して集積された集積体の製造方法。
[1]フェニルアゾメチン型デンドリマーに、次式(I):
(式中、M−Rは前記金属塩化合物を示し、Mは金属原子、Rはその残余の化学構造を示す。フェニルアゾメチン構造におけるアゾメチン結合を形成するイミン窒素原子と炭素原子および該炭素原子に結合するフェニル環と、前記金属塩化合物の金属原子Mとの間で、前記環状構造を形成している。)で表される環状構造で、互いに金属種が異なる金属塩化合物が個数を制御して集積された2種の集積体フラグメント(A1)、(A2)を、各々のフェニルアゾメチン型デンドリマーのコア同士で結合させ、一体化した集積体とする工程
[2]式(I)で表される環状構造で金属塩化合物が個数を制御して集積された集積体フラグメント(A1’)と、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D1)とを各々のコア同士で結合させ、前記結合した集積体における、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D1)由来のイミン部位に、集積体フラグメント(A1’)由来のイミン部位に集積された金属塩化合物とは金属種が異なる異種金属塩化合物を、式(I)で表される環状構造で個数を制御して集積させる工程
A method for producing an aggregate in which a plurality of types of metal salt compounds having different metal types are accumulated by controlling the number, including any of the following steps [1] and [2].
[1] For a phenylazomethine type dendrimer, the following formula (I):
(In the formula, M-R indicates the metal salt compound, M indicates a metal atom, R indicates the chemical structure of the residue thereof. In the imine nitrogen atom and carbon atom forming an azomethine bond in the phenylazomethine structure, and the carbon atom. The cyclic structure is formed between the phenyl ring to be bonded and the metal atom M of the metal salt compound.) The number of metal salt compounds having different metal species from each other is controlled. The two types of aggregate fragments (A1) and (A2) that have been accumulated are bonded to each other by the cores of the respective phenylazomethine-type dendrimers to form an integrated aggregate, which is represented by the step [2] formula (I). The aggregate fragment (A1') in which the number of metal salt compounds is controlled and accumulated in the cyclic structure and the phenylazomethine-type dendrimer fragment (D1) in which the metal salt compound is not accumulated are bonded to each other in each core. , What is the metal salt compound accumulated in the imine moiety derived from the phenylazomethine type dendrimer fragment (D1) in which the metal salt compound is not accumulated in the bound aggregate, and in the imine moiety derived from the aggregate fragment (A1')? A step of controlling the number of dissimilar metal salt compounds having different metal types and accumulating them in a cyclic structure represented by the formula (I).
さらに以下の[3]〜[5]のいずれかの工程を含む、請求項7に記載の集積体の製造方法。
[3]フェニルアゾメチン型デンドリマーに、前記式(I)で表される環状構造で、前記[1]または[2]で得た集積体とは互いに金属種が異なる金属塩化合物が個数を制御して集積された集積体フラグメント(A4)と、前記[1]または[2]で得た集積体である集積体フラグメントとを、各々のフェニルアゾメチン型デンドリマーのコア同士で結合させ、一体化した集積体とする工程
[4]前記[1]または[2]で得た集積体である集積体フラグメントと、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D2)とを各々のコア同士で結合させ、前記結合した集積体における、金属塩化合物が集積されていないフェニルアゾメチン型デンドリマーフラグメント(D2)由来のイミン部位に、前記[1]または[2]で得た集積体由来のイミン部位に集積された金属塩化合物とは金属種が異なる異種金属塩化合物を、式(I)で表される環状構造で個数を制御して集積させる工程
[5]前記[3]または[4]の工程の後、任意でさらに前記[3]または[4]と同様の操作を繰り返す工程
The method for producing an aggregate according to claim 7, further comprising any of the following steps [3] to [5].
[3] In the phenylazomethine type dendrimer, the number of metal salt compounds having a cyclic structure represented by the above formula (I) and having different metal types from the aggregates obtained in the above [1] or [2] is controlled. The aggregate fragment (A4) accumulated in the above and the aggregate fragment obtained in the above [1] or [2] are bound to each other in the cores of the respective phenylazomethine type dendrimers and integrated. Step of forming a body [4] An aggregate fragment which is an aggregate obtained in the above [1] or [2] and a phenylazomethine-type dendrimer fragment (D2) in which a metal salt compound is not accumulated are formed between cores. To the imine site derived from the phenylazomethine-type dendrimer fragment (D2) in which the metal salt compound is not accumulated, to the imine site derived from the aggregate obtained in the above [1] or [2]. Step of accumulating dissimilar metal salt compounds having different metal species from the accumulated metal salt compound by controlling the number in a cyclic structure represented by the formula (I) [5] Step of the above-mentioned [3] or [4]. After that, a step of optionally repeating the same operation as in [3] or [4] above.
前記[3]〜[5]の工程において、3個以上の各々の前記フラグメントにおけるコアを直列に結合する、請求項8に記載の集積体の製造方法。 The method for producing an aggregate according to claim 8, wherein in the steps [3] to [5], the cores of each of the three or more fragments are connected in series. 請求項7〜9のいずれかに記載の方法で集積体を得た後、この集積体を還元して個数が制御された合金粒子を得る、合金粒子の製造方法。
A method for producing alloy particles, wherein an aggregate is obtained by the method according to any one of claims 7 to 9, and then the aggregate is reduced to obtain an alloy particle having a controlled number.
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