キラル無機−有機複合多孔性物質及びその製造方法
本発明は、電荷バランス陽イオンを含む多孔性無機物において、陽イオン性キラル有機分子が電荷バランス陽イオンとして存在することを特徴とするキラル無機−有機複合多孔性物質及び、イオン交換方法によるキラル無機−有機複合多孔性物質の製造方法を提供する。本発明のキラル無機−有機複合多孔性物質は、安定性、選択性及び耐久性などに優れており、キラル選択性触媒または異性体混合物の分離物質として使用可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はキラル選択性触媒または異性体混合物の分離物質などとして利用可能なキラル有機−無機複合多孔性物質及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬をはじめとして、殺虫剤、農薬、化粧品、食品栄養剤、添加剤、香料及び化合物の中間体に至るまで、前記用途として用いられる物質はしばしばキラルの対としてのみ存在する。しかしながら、キラルの対のうち一方の異性体だけが有用な物質として働く活性を示し、他方の異性体は非活性であるか、さらには、毒性を示すこともある。このため、今日、光学的に純粋な鏡像異性体を得ることを目指しての種々の要求が持続して出てきている。また、学界や産業界の研究者らは、光学的に純粋な化合物を合成するための一層信頼性良く効果的な反応メカニズムを見出したり、あるいは、非活性若しくは毒性を示す混合物から活性があって有用な物質を分離したりする上で多くの努力を注いでいる。
【０００３】
一方、広い表面積を有する多孔性物質とは、金属酸化物、金属塩または有機−金属配位高分子化合物や有機物のネットワーク構造を内包する物質を意味するものであって、現在、生物学的な過程及び産業的な過程に要される分子の認識と吸着による搬送及び気体分子の分離などにおいて極めて重要な役割を果たすと知られている［Davis, M. E. Davis Nature 2002, 417, 813; Kesanli B.; Lin W., Coordination Chemistry Reviews, 2003, 246, 305］。
【０００４】
前記多孔性物質に代表されるものとして、アルミニウムとシリコーンよりなる多孔性固体酸化物としてのゼオライトがある。ゼオライトは、規則的開孔構造のキャビティとトンネルを有するものであって、耐久性、再現性、熱的安定性に優れていることに加えて、構造的な特性による物理・化学的な性質が調節可能であることから、触媒、分離のための吸着剤、気体などの貯蔵容器として広範で且つ集中的に用いられてきている。また、イオン交換の過程を極めて手軽で且つ安価に行うことができ、しかも、廃棄物及び副産物をほとんど生じさせないというメリットがある。このため、科学者らは、化学的または電気的な感応装置または選択性膜と、高分解能の液体クロマトグラフィーの固定相への応用などをはじめとするゼオライトの新たな用途だけではなく、一層大きなキャビティとトンネルを有する新たなゼオライト物質を開発することを目指して努力している。
【０００５】
上述したように、ゼオライトをはじめとする多孔性物質は、多くの構造的な長所を持っているにも拘わらず、極めて少数のキラル多孔性骨格構造の物質が製造されている。
【０００６】
例えば、タンパク質分子が有する本来のキラル特性を有し、且つ、高い多孔性を保持するように架橋されたタンパク質結晶が製造されており、これを通じてのラセミ化合物の分離が非常に成功的に行われている［Vilenchik, Lez Z.; Griffith, J. P.; Clair, N. St.; Navia, M. A.; Margolin, A. L. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4290］。また、キラル有機連結単位に金属イオンが配位することにより得られたＭＯＦ（Metal Organic Framework）型の固体が製造されているが、このような固体は、キラルキャビティとトンネル付きの開骨格構造を有するだけではなく、選択的な異性体の合成に際し、触媒や吸着剤としての応用性が十分に高いといわれている［Kepert, C. J.; Prior, T. J.; Rosseinsky, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5158; Seo, J. S.; Whang, D.; Lee, H.; Jun, S. I.; Oh, J.; Jeon, Y. J.; Kim, K. Nature 2000, 404, 982］。しかしながら、このような高い多孔性の有機または有機−金属骨格構造物は、製造に高コストがかかるだけではなく、水素結合またはπ−π電子雲の重なりによる非結合相互作用により崩壊しやすい骨格構造を有し、熱的安定性に劣っているという欠点を有する。
【０００７】
前記の如き有機または有機−金属骨格構造物とは異なり、ゼオライトは、広い表面積とＳｉ−ＯとＡｌ−Ｏの強い共有結合による位相の組み合わせが異性体の選択性と耐久性を決定する要素であると見られる。しかしながら、金属酸化物から直接的にキラルゼオライトを製造することには限界があるため、キラルゼオライトによる異性体の選択的合成または分離についての報告はあまりなされていないのが現状である。
【０００８】
例えば、アルミノシリケートゼオライトβとチタノシリケートＥＴＳ−１０による異性体の合成及び分離についての報告がある。これらは極めて高密度な内部結晶成長物質であるため、極めて少ない結晶格子層においてしか、純粋異性体を保持することができない［Treacy, M. M. J.; Newsam, J. M. Nature 1988, 332, 249; Anderson, M. W.; Terasaki, O.; Ohsuna, T.; Philippou A.; Mackay, S. P.; Ferreira, A.; Rocha, J.; Lidin, S. Nature 1994, 367, 347］。
【０００９】
これらの理由から、ゼオライトなどの多孔性物質そのものをキラル性のものに製造するよりは、キラル性有機分子を多孔性無機物質に固定または注入してキラル性の無機−有機複合多孔性物質を製造しようとする試みが行われている。無機−有機複合多孔性物質の製造は、温度や溶媒の選択などを考慮するとき、有機高分子に比べて作動条件が多岐に亘っているため、多くの関心を集めていた。ここで、キラル分子を固定及び注入するための無機支持体としては、ゼオライトが用いられてきている。
【００１０】
ゼオライトの変形方法としては、ゼオライトの表面に存在するシラン基にキラル分子を共有結合により固定する方法が広く採用されてきており、このような方法は、無機−有機複合キラル物質が合成されるきっかけとなった。前記の如き方法を用いて、非キラルゼオライトやゼオライト類似体をキラル官能基化した幾つかの報告がある。
【００１１】
高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）のキラル固定相として使用可能なメソ多孔性のシリカ物質としてのＭ４１Ｓは、キラル分子を非キラル表面に共有結合することにより変形されたものである。これらは、一見して成功的な解決策を提示するかに思われたが、極めて低い効率を示していた［Thoelen, C.; van der Walle, K.; Vankelecom, I. F. J.; Jacobs, P. A. Chem. Commun. 1999, 1841］。また、ゼオライトやシリカに遷移金属錯体や有機分子を共有結合により固定して得たキラル無機−有機複合触媒についての報告があった。これは、実際に前記触媒の物理的な安定性はやや向上されていたが、鏡像異性体の選択性を持っていないレベルのものであった［Alcn, M. J.; Corma, A.; Iglesias, M.; Snchez, F. J. Mol. Cat. A: Chem. 2003, 194, 137］。また、ラセミ混合物を生成する溶液相の光反応において作用するキラル選択性触媒として、電荷バランス保持金属陽イオンにキラル分子を配位させることにより得られるキラルＹ−ゼオライトがあり、これは、９０％を超えるキラルの選択性を示している［Chong, K. C. W.; Sivaguru, J.; Shichi, T.; Yoshimi, Y.; Ramamurthy, V.; Scheffer, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2858］。
【００１２】
しかしながら、上記の如き方法、すなわち、キラル分子をゼオライトの表面に共有結合する方法や、電荷バランス金属陽イオンにキラル分子を配位させる方法は、溶媒を選択する上で難点があり、構造的な安定性に劣るという限界を有し、結果的には、キラル分子が溶液中に漏れるという結果を招いてしまう。
【００１３】
このため、キラル選択性触媒や異性体混合物の分離物質などとして使用可能なキラル多孔性物質についての開発が求められている。
【非特許文献１】Chong, K. C. W.; Sivaguru, J.; Shichi, T.; Yoshimi, Y.; Ramamurthy, V.; Scheffer, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2858．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明者らは、ゼオライトまたは電荷バランス陽イオンを有するゼオライト類似体などの電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質にイオン交換方式によりキラル有機分子を電荷バランス陽イオンとして導入する方法を用いることにより、従来より用いられてきた方法、すなわち、キラル修飾剤をゼオライトの表面に共有結合させる方法よりも簡潔で、且つ効率よくキラル無機−有機複合多孔性物質を製造することができるということを知見した。
【００１５】
そこで、本発明は、キラル無機−有機複合多孔性物質及びその製造方法、前記物質をキラル選択性触媒または異性体混合物の分離物質として用いる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質において、陽イオン性キラル有機分子が電荷バランス陽イオンとして存在することを特徴とするキラル無機−有機複合多孔性物質、及び前記物質をキラル選択性触媒または異性体混合物の分離物質として用いる方法を提供する。
【００１７】
また、本発明は、多孔性物質に含まれている電荷バランス陽イオンを陽イオン性キラル有機分子にイオン交換する段階を含むキラル無機−有機複合多孔性物質の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、イオン交換方式により陽イオン性キラル有機分子を電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質に電荷バランス陽イオンとして導入することにより、キラル無機−有機複合多孔性物質を製造することができる。このように、キラル無機−有機複合多孔性物質は、安定性及び耐久性などに優れているため、キラル選択性触媒または異性体混合物の分離物質などとして有効に使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２０】
本発明に係るキラル無機−有機複合多孔性物質を構成する無機支持体としては、電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質を用いることができる。
【００２１】
電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質とは、多孔性構造を有すると共に、物質の電荷バランスを取るために陽イオンを必要とし、この陽イオンが他の陽イオンに交換可能な性質を有する物質であり、この明細書においては、前記陽イオンを「電荷バランス陽イオン」と称する。すなわち、本発明に係るキラル無機−有機複合多孔性物質の製造に用いられる無機支持体には、多孔性構造及び電荷バランス陽イオン交換の性質が求められるため、多孔性構造と電荷バランス陽イオン交換性質を有する物質は、その物質の構成成分とは無関係に本発明の均等範囲に属する。
【００２２】
本発明において使用可能な電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の非制限的な例としては、ゼオライト、電荷バランス陽イオンを有するゼオライト類似体、ＡＳＵ（Ｉｎ１０Ｓ１８｛１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−２Ｈ−ピリミド［１，２−α］ピリミジン｝６（Ｈ２Ｏ）１５）、Ｉｎ１０Ｓ１８（ジピペリジノメタン）３（Ｈ２Ｏ）７）、ＨＫＵＳＴ（［Ｃｕ３（ベンゼン−１，３，５−トリカルボキシレート）２（Ｈ２Ｏ）３］７）またはこれらの混合体などがある。
【００２３】
前記ゼオライトは、結晶性アルミノケイ酸塩の総称であって、アルミニウム原子とケイ素原子が正四面体構造に配位結合された結晶性複合酸化物を意味する。ゼオライト結晶の基本単位は、ケイ素原子(Ｔ)やアルミニウム原子(Ｔ)が４個の酸素原子と配位結合してなるＴＯ４であり、このような基本単位がどの方法により結合するかによって、ゼオライトの結晶構造が変わり得るので、多様な結晶構造が得られる。このようにケイ素とアルミニウム酸化物よりなるゼオライトが電気的に中性を示すためには、アルミニウムに相当する分の電荷バランス陽イオンが必要になるが、これは、＋３の電荷を帯びるアルミニウム原子が周りの酸素原子４個と電気的にバランスを取れないためである。このため、前記ゼオライトが中性になるためには、さらなる陽イオンが必要になり、このような陽イオンを電荷バランス陽イオンと言い、これは、他の陽イオンに交換可能である。
【００２４】
本発明において使用可能なゼオライトの好適な例としては、Ａ−ゼオライト、Ｙ−ゼオライト、Ｘ−ゼオライト、Ｌ−ゼオライトなどが挙げられ、中でも、Ｙ−ゼオライトを用いることが最適である。これは、Ｙ−ゼオライトは、高温または長時間に亘ってのイオン交換、脱水、吸着、高いＨ＋濃度の酸性条件などの化学的な取り扱いにも構造的に骨格が安定していると共に、しかも安価であるという効用性があるためである。
【００２５】
前記ゼオライト類似体とは、ゼオライトの基本単位のうちＴ原子がケイ素やアルミニウムではない他の元素、例えば、Ｇａ、Ｐ、Ｇｅ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｂｅ、Ｖ、Ｚｎ、Ａｓなどにより置換されている物質を意味する。このような物質は、ゼオライトと構成元素は異なるが、ゼオライトと同じ配列方法により構成される多孔性結晶であるため、ゼオライトに類似した可逆的な吸着−脱離過程及び分子ふるいの効果を示す。また、置換される元素によって、電荷バランス陽イオンが必要となる場合があり、この陽イオンは他の陽イオンに交換可能である。
【００２６】
本発明に係るキラル無機−有機複合多孔性物質を構成する有機物質は、上述した無機支持体としての多孔性物質に含まれている電荷バランス陽イオンから陽イオン性キラル有機分子へと交換可能な有機分子、すなわち、キラル性と陽イオン性を有する有機分子であれば、特に制限無しに使用可能である。前記陽イオン性を有する有機分子には、陽イオン性と陰イオン性を併せ持つ分子も含まれる。特に、前記陽イオン性キラル有機分子として、アミノ酸を用いることが好ましい。
【００２７】
これは、アミノ酸は、産業的な工程や生理学的な過程において化学反応の触媒の役割を果たすタンパク質やペプチドの構造単位体であるためである。また、アミノ酸は環境的に無害なものであり、酸性の官能基（−ＮＨ３＋）と塩基性の官能基（−ＣＯ２―）を有する双性イオンであるためである。本発明においては、キラル性を有するアミノ酸、すなわち、キラルアミノ酸であれば、制限なしに使用可能である。これにより、電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質のキャビティとトンネルに種々のアミノ酸側鎖官能基、例えば、水酸基（セリンとトレオニン）、カルボキシル基（グルタミン酸）、スルホニル基（システインとメチオニン）、アミノ基（アスパラギンとグルタミン）、サイクリック基（ヒスチジンとトリプトファン）、アミン基（リシンとアルギニン）、疎水性基（ロイシン、プロリン、バリン、アラニン及びイソロイシン）及びフェニル基（フェニルアラニン）を導入することができる。
【００２８】
本発明においては、上述した電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の電荷バランス陽イオンを陽イオン性キラル有機分子にイオン交換することにより、キラル無機−有機複合多孔性物質を製造することができる。
【００２９】
前記イオン交換方法としては、当技術分野における通常の方法であれば、特に制限はない。例えば、イオン交換は、室温下、過量の陽イオン溶液、好ましくは、完全なイオン交換に必要となる量の２倍以上の陽イオン溶液と陽イオン交換の対象物質とを接触することにより行うことができ、また、前記接触過程を繰り返して行うこともできる。特に、アミノ酸の場合は、上述した如き過程を１５ないし１００℃の範囲下で行うことができ、特に、約８０℃下で行うことが好ましい。１５℃未満である場合、陽イオンの交換効率が下がり、１００℃を超える場合、ゼオライトなどやアミノ酸の崩壊を招くおそれがある。
【００３０】
前記のようなイオン交換により電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の非キラルのキャビティとトンネルに導入されたキラル有機分子は、陰電荷を帯びる前記多孔性物質の骨格構造との強い電気的な引力により多孔性物質にキラル性質を遷移する。このため、本発明に従い製造された無機−有機複合多孔性物質においては、キラル有機分子のキラル性とゼオライトまたは電荷バランス陽イオンを有するゼオライト類似体などの多孔性物質の構造が持っている物理的な特性、すなわち、熱的安定性、耐久性などの特性が調和可能である。また、キラル有機分子は、従来の方法とは異なり、イオン交換方式により多孔性物質の骨格構造の１構成要素である電荷バランス陽イオンとして存在するため、安定性が著しく向上する。前記のようにイオン交換方式により非キラル多孔性物質にキラル性を遷移する方法は、従来のキラルを共有結合させる方法に代えうる極めて有用な方法である。
【００３１】
ところが、アミノ酸などの双性イオンを上述した如きイオン交換方式により電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の電荷バランス陽イオンとして直接的に導入する場合は、その効率がやや低い。このような問題点を解消するために、本発明は、一実施の形態として、ａ）電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の電荷バランス陽イオンを遷移金属陽イオンにイオン交換する段階と、ｂ）前記段階ａ）において多孔性物質に導入された遷移金属陽イオンをアミノ酸、例えば、Ｌ−アミノ酸またはＤ−アミノ酸などのキラルアミノ酸にイオン交換する段階と、を含む方式を用いることを特徴とする。具体的に、アミノ酸の適用について説明すると、下記の通りである。
【００３２】
アミノ酸は、双性イオンである中性の形で存在することが安定的であるが、このようなアミノ酸を前記多孔性物質の電荷バランス陽イオンに直接的にイオン交換する場合は、中性のアミノ酸が単に吸着される可能性があり、効率が下がる。このため、本発明においては、電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質のうち電荷バランス陽イオンをアミノ酸にイオン交換する前に、遷移金属陽イオンに交換することにより、電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質のｐＨを低減している。遷移金属陽イオンは、水を加水分解しようとする性質を持っており、さらに、前記の如き性質は、ゼオライトなどの多孔性物質の固体電解質の性質により大幅に増大するためである。このため、遷移金属陽イオンは、ゼオライトなどの多孔性物質の内部において加水分解によりＯＨ−とＨ＋を生成し、生成されたＨ＋により低減されたｐＨは、アミノ酸のうち陰電荷を帯びるカルボキシル基がプロトンを受けて中性に、陽電荷を帯びるアミノ基にはそのまま陽電荷の形を保持させることにより、中性のアミノ酸が単に吸着されることを防ぎ、アミノ酸が電荷バランス陽イオンにイオン交換されることを助成することができる。
【００３３】
本発明において使用可能な遷移金属陽イオンとしては、Ｍｎ２＋、Ｃｏ２＋、Ｎｉ２＋、Ｃｕ２＋などが挙げられ、特に、Ｃｕ２＋が好ましい。このため、遷移金属陽イオンを提供する化合物としては、上述した遷移金属を含むイオン化可能な塩はいずれも使用可能であり、特に、前記遷移金属を含む塩化物、窒化物、硫酸塩などが好ましい。
【００３４】
電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質に対する前記アミノ酸のイオン交換の度合いは、上述した遷移金属陽イオンの化学的な性質、イオン交換温度による遷移金属陽イオンの加水分解の度合い及び多孔性物質の内部の酸度などに依存する。例えば、イオン交換温度が低すぎると、イオン移動性が低下し、その一方、イオン交換温度が高すぎると、物質の構造的な安定性が低下するため、イオン交換温度を適切に調節することが、多孔性物質の内部酸度を調節する上で好適である。
【００３５】
また、多孔性物質の物理・化学的な特性である多孔の体積、表面積、空間的な電荷分布、親水性、特に、アミノ酸によるキラル性質は、電荷バランス陽イオンとして導入されたキラルアミノ酸の特性、例えば、アミノ酸の大きさ、極性、疎水性または親水性によって変わる。
【００３６】
このため、最終的な目的に応じて、遷移金属陽イオンの種類、アミノ酸の種類、イオン交換温度などによりキラル有機分子のイオン交換度合いを調節することができ、これにより、本発明のキラル無機−有機複合多孔性物質は、独特な応用可能性を持つようになる。アミノ酸により引き起こされる多孔性物質のキャビティとトンネルの非対称環境は、光学異性体混合物の分離や触媒、さらには、キラルセンサーとしての機能を可能にする。
【００３７】
本発明に係る方法において、アミノ酸のイオン交換有無は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分光分析結果、赤外線スペクトル分析結果、粉末Ｘ線回折パターンなどを通じて確認可能である。
【００３８】
本発明に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質は、キラル選択性触媒として用いることができ、これにより、Ｄ型とＬ型の一方のキラル性物質のみが製造可能になる。
【００３９】
さらに、本発明に係るキラル無機−有機複合多孔性物質は、異性体混合物を分離する物質として用いることができる。例えば、ＨＰＬＣカラムに本発明のキラル無機−有機複合多孔性物質を満たし、分離したい物質を流すと、本発明のキラル無機−有機複合多孔性物質が分離したい物質とキラル性によって選択的に作用するため、相異なるキラル性を有する物質はそれぞれ異なる時間帯に流れ出る。このため、このような方法により物質をキラル性によって分離することができる。本発明のキラル無機−有機複合多孔性物質をキラル選択性触媒または異性体混合物の分離物質として用いる方法は特に制限がなく、この技術分野における周知の方法を用いることができる。
【００４０】
本発明に係るキラル無機−有機複合多孔性物質及びその使用方法は、適切なキラルライブラリーを提供するための、一層効率よく、高速であり、且つ、正確な方法の模索に寄与することができ、これにより、一層向上した生理活性度と選択性を有する医薬を開発することができる。また、本発明は、殺虫剤と除草剤、芳香剤や香辛料化合物、染料や色素剤、ポリマー、液晶、非線形光学物質などの種々の分野に使用可能である。
【００４１】
以下、本発明への理解を容易にするために、本発明の好適な実施例を掲げるが、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範囲が下記の実施例に限定されることはない。
【００４２】
［実施例１〜１８］
実施例１．キラル無機−有機複合多孔性物質の製造
１−１．Ｎａ−ＹゼオライトのＣｕ２＋イオン交換
Ｎａ５５Ｓｉ１３７Ａｌ５５Ｏ３８４組成式を有する水化されたＮａ−Ｙゼオライト精製粉末１０ｇを２５℃下、０．０８モル濃度のＣｕＣｌ２溶液（アルドリッチ社製、Certified ＡＣＳ grade）４００ｍｌ（完全なイオン交換のための量の２倍のＣｕ（II））と混合した。混合溶液（ｐＨ＝６．１３、２５℃）を時々攪拌し、溶液は１日につき２回ずつ交換した。このような過程を５日間行った後、懸濁液を吸収管によりろ過し、ろ過物から残存するＣｕＣｌ２イオンを除去するためにろ過物を脱イオン水により洗浄し、２５℃下で乾燥した。イオン交換後、粉末の色は無色から青色へと変色されていた。得られた粉末を６モル濃度のＨＣｌにより溶かし、誘導結合プラズマスペクトル（ＩＣＰ）により分析した。
【００４３】
ＩＣＰの測定は、ＩＣＰＳ−１０００ＩＶ装備を用いて、窒素酸化物／アセチレン火炎中で行った。２回に亘ってのＩＣＰの分析結果を下記表１に示す。この表から明らかなように、イオン交換前と比較してみて、単位格子当たりのＮａ＋イオンが低減し、且つ、Ｃｕ２＋イオンが増えていることが分かった。これは、ゼオライトの電荷バランス陽イオンとしてのＮａ＋イオンがＣｕ２＋イオンにイオン交換されていることを示す。
【００４４】
１−２．Ｃｕ２＋イオン交換されたＹ−ゼオライトのアミノ酸イオン交換
こうして得られた、水化されたＣｕ−Ｙゼオライト精製粉末１０ｇを８０℃下で１．２５倍の過量である０．１モル濃度のＬ−セリン水溶液（シグマ−アルドリッチ社製、Certified ＡＣＳ grade）と混合した。混合液をｐＨ＝７．６、２５℃において攪拌し続け、溶液を３日置きに新たなものに交換した。９日間のイオン交換を終えた後、懸濁液を吸収管によりろ過し、残留しているアミノ酸を除去するために脱イオン水により洗浄し、２５℃下で乾燥した。イオン交換後、粉末の色は青色から茶色に変色されていた。これは、Ｃｕ２＋イオンがほとんど残留していないことを示す。そして、イオン交換後の上澄み液は無色から濃いピンクに変色されていた。これは、最終的に得られた上澄み液にＣｕ２＋イオンが存在することを示す。
【００４５】
イオン交換後、単位格子当たりの残留Ｃｕ２＋イオンやＮａ＋イオンの量を測定するために、前記実施例１−１の方法と同様にしてＩＣＰ測定を行い、その結果を下記表１に示す。前記実施例１−１の結果と比較してみて、単位格子当たりのＣｕ２＋イオンがほとんど残存していないことが分かり、これは、ゼオライトがアミノ酸にイオン交換されていることを示す（表１参照）。
【００４６】
アミノ酸にイオン交換されたＹ−ゼオライトを密閉されたセル中においてＫＢｒ板にし、４００ｃｍ−１から４０００ｃｍ−１波長の分光分析機を用いて赤外線分光分析を行い、その結果を図１に示す。ＩＲ分析の結果、Ｌ−セリンのスペクトル結果と同様であることが分かり、これは、ゼオライトがアミノ酸にイオン交換されていることを示す。
【００４７】
アミノ酸にイオン交換されたＹ−ゼオライトに関するＸ線回折データは、４０ｋＶ、ＣｕＫα１（λ＝１．５４０６Å）４０ｍＡ、走査速度２．４°／分、２θの範囲５から５０における段階サイズ０．０２°にて、ブルカー社製（品番：Ｄ５００５）の回折分析機により収集した。その結果として測定されたＸ線回折パターンを図２に示す。これを参照すると、アミノ酸にイオン交換された試料の製造前や製造後共に同じ結果を示している。これは、ゼオライトの結晶性がイオン交換中にも持続的に保持されることを示す。
【００４８】
実施例２
Ｌ−セリンに代えてＬ−ヒスチジンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図３及び図４に示す。
【００４９】
実施例３
Ｌ−セリンに代えてＬ−システインを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図５及び図６に示す。
【００５０】
実施例４
Ｌ−セリンに代えてＬ−アラニンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図７及び図８に示す。
【００５１】
実施例５
Ｌ−セリンに代えてＬ−トリプトファンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図９及び図１０に示す。
【００５２】
実施例６
Ｌ−セリンに代えてＬ−グルタミンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図１１及び図１２に示す。
【００５３】
実施例７
Ｌ−セリンに代えてＬ−アルギニンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図１３及び図１４に示す。
【００５４】
実施例８
Ｌ−セリンに代えてＬ−メチオニンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図１５及び図１６に示す。
【００５５】
実施例９
Ｌ−セリンに代えてＬ−ロイシンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図１７及び図１８に示す。
【００５６】
実施例１０
Ｌ−セリンに代えてＬ−リシンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図１９及び図２０に示す。
【００５７】
実施例１１
Ｌ−セリンに代えてＬ−グルタミン酸を用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図２１及び図２２に示す。
【００５８】
実施例１２
Ｌ−セリンに代えてＬ−フェニルグリシンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図２３及び図２４に示す。
【００５９】
実施例１３
Ｌ−セリンに代えてＬ−プロリンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図２５及び図２６に示す。
【００６０】
実施例１４
Ｌ−セリンに代えてＬ−バリンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図２７及び図２８に示す。
【００６１】
実施例１５
Ｌ−セリンに代えてＬ−フェニルアラニンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図２９及び図３０に示す。
【００６２】
実施例１６
Ｌ−セリンに代えてＬ−トレオニンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図３１及び図３２に示す。
【００６３】
実施例１７
Ｌ−セリンに代えてＬ−イソロイシンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図３３及び図３４に示す。
【００６４】
実施例１８
Ｌ−セリンに代えてＬ−アスパラギンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図３５及び図３６に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
［実施例１９〜２４］
キラル無機−有機複合多孔性物質を用いた異性体の分離法
実施例１９
アルテック社製の品番１６６６のスタンダード・スラリー・パッカー（standard slurry packer）及びステンレス鋼製のＨＰＬＣ用の空きカラム（４．６×２５０ｍｍ）を用いてＨＰＬＣ用のキラル固定相（ＣＳＰ：Chiral Stationary Phase）を作った。溶媒としてのエタノール（Ｊ．Ｔベーカー社製のＨＰＬＣグレード）２０ｍｌと実施例１に従い製造されたＬ−セリン−Ｙゼオライト５ｇを混合して懸濁液を調製し、この懸濁液を前記パッカーと空きカラムを用い、８０００ｐｓｉの高圧下で２０分間充填した。
【００６７】
ＨＰＬＣは、ヨンリン機器のオンライン・デガッサー（on-line degasser）付きＳＰ９３０Ｄポンプ、ＵＶ７３０ＤＵＶディテクター、ＣＴＳ３０ＲＩディテクター及びＭＩＤＡＳオートサンプラーにより構成されるシステムと、ジャスコ社製のＵＶ−９７５ＵＶディテクター及びＰＵ−９８０ポンプにより構成されたシステムを用い、オートクロ−２０００（バージョン１．０）というソフトウェアを用いて分析結果を収集した。
【００６８】
溶離液としてのエタノールを流速０．５ｍｌ／分下、２４時間をかけてカラムを安定化させた。次いで、ヘキサン（Ｊ．Ｔベーカー社製のＨＰＬＣグレード）と２−プロパノール（Ｊ．Ｔベーカー社製のＨＰＬＣグレード）を９５：５（ｖ／ｖ）体積比にて混合した溶離液を用い、流速０．５ｍｌ／分下、１時間をかけて安定化させた。
【００６９】
分離対象となるラセミ体としてケトプロフェン（２−（３'−ベンゾイルフェニル）プロピオン酸）を用い、溶離液としてヘキサンと２−プロパノールを９５：５（ｖ／ｖ）の割合にて混合して用いた。流速０．５ｍｌ／分の条件下、２５４ｎｍに固定されたＵＶ検出波長からクロマトグラムが得られた。注入されたラセミ体の量は２０μｌであり、その濃度は１，０００ｐｐｍとして分析した。その結果を図３７に示す。
【００７０】
実施例２０
前記実施例１９の方法と同様にして、実施例２に従い製造されたＬ−ヒスチジン−Ｙゼオライトにより充填されたＨＰＬＣカラムを製作し、ラセミ体として（２−クロロフェニル）−ヒドロキシ−酢酸メチルエステルを用い、溶離液としてヘキサンと２−プロパノールを９５：５（ｖ／ｖ）の割合にて混合して用いた。流速０．５ｍｌ／分の条件下、２６０ｎｍに固定されたＵＶ検出波長からクロマトグラムが得られた。注入されたラセミ体の量は２０μｌであり、その濃度は２，４００ｐｐｍとして分析した。その結果を図３８に示す。
【００７１】
実施例２１
溶離液として水を用いてラセミ体の濃度を５００ｐｐｍとして分析した以外は、実施例２０の方法と同様にして行った。その結果を図３９に示す。
【００７２】
実施例２２
前記実施例１９の方法と同様にして、実施例７において製造されたＬ−アルギニン−Ｙゼオライトにより充填されたＨＰＬＣカラムを製作し、ラセミ体として（２−クロロフェニル）−ヒドロキシ−酢酸メチルエステルを用い、溶離液としてヘキサンと２−プロパノールを８０：２０（ｖ／ｖ）の割合にて混合して用いた。流速０．５ｍｌ／分の条件下、２５４ｎｍに固定されたＵＶ検出波長からクロマトグラムが得られた。注入されたラセミ体の量は２０μｌであり、その濃度は５００ｐｐｍとして分析した。その結果を図４０に示す。
【００７３】
実施例２３
前記実施例１９の方法と同様にして、実施例７に従い製造されたＬ−アルギニン−Ｙゼオライトにより充填されたＨＰＬＣカラムを製作し、ラセミ体として２−アミノ−１−フェニルエタノールを用い、溶離液としてヘキサンと２−プロパノールを８０：２０（ｖ／ｖ）の割合にて混合して用いた。流速０．５ｍｌ／分の条件下、２５４ｎｍに固定されたＵＶ検出波長からクロマトグラムが得られた。注入されたラセミ体の量は２０μｌであり、その濃度は５００ｐｐｍとして分析した。その結果を図４１に示す。
【００７４】
実施例２４
前記実施例１９の方法と同様にして、実施例１８に従い製造されたＬ−アスパラギン−Ｙゼオライトにより充填されたＨＰＬＣカラムを製作し、ラセミ体として２−アミノ−１−フェニルエタノールを用い、溶離液としてヘキサンと２−プロパノールを８０：２０（ｖ／ｖ）の割合にて混合して用いた。流速０．３ｍｌ／分の条件下、２５４ｎｍに固定されたＵＶ検出波長からクロマトグラムが得られた。注入されたラセミ体の量は２０μｌであり、その濃度は５００ｐｐｍとして分析した。その結果を図４２に示す。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２】実施例１に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図３】実施例２に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図４】実施例２に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図５】実施例３に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図６】実施例３に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図７】実施例４に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図８】実施例４に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図９】実施例５に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図１０】実施例５に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図１１】実施例６に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図１２】実施例６に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図１３】実施例７に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図１４】実施例７に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図１５】実施例８に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図１６】実施例８に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図１７】実施例９に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図１８】実施例９に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図１９】実施例１０に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２０】実施例１０に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図２１】実施例１１に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２２】実施例１１に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図２３】実施例１２に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２４】実施例１２に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図２５】実施例１３に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２６】実施例１３に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図２７】実施例１４に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２８】実施例１４に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図２９】実施例１５に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図３０】実施例１５に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図３１】実施例１６に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図３２】実施例１６に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図３３】実施例１７に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図３４】実施例１７に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図３５】実施例１８に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図３６】実施例１８に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図３７】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例１９に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【図３８】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例２０に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【図３９】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例２１に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【図４０】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例２２に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【図４１】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例２３に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【図４２】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例２４に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明はキラル選択性触媒または異性体混合物の分離物質などとして利用可能なキラル有機−無機複合多孔性物質及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬をはじめとして、殺虫剤、農薬、化粧品、食品栄養剤、添加剤、香料及び化合物の中間体に至るまで、前記用途として用いられる物質はしばしばキラルの対としてのみ存在する。しかしながら、キラルの対のうち一方の異性体だけが有用な物質として働く活性を示し、他方の異性体は非活性であるか、さらには、毒性を示すこともある。このため、今日、光学的に純粋な鏡像異性体を得ることを目指しての種々の要求が持続して出てきている。また、学界や産業界の研究者らは、光学的に純粋な化合物を合成するための一層信頼性良く効果的な反応メカニズムを見出したり、あるいは、非活性若しくは毒性を示す混合物から活性があって有用な物質を分離したりする上で多くの努力を注いでいる。
【０００３】
一方、広い表面積を有する多孔性物質とは、金属酸化物、金属塩または有機−金属配位高分子化合物や有機物のネットワーク構造を内包する物質を意味するものであって、現在、生物学的な過程及び産業的な過程に要される分子の認識と吸着による搬送及び気体分子の分離などにおいて極めて重要な役割を果たすと知られている［Davis, M. E. Davis Nature 2002, 417, 813; Kesanli B.; Lin W., Coordination Chemistry Reviews, 2003, 246, 305］。
【０００４】
前記多孔性物質に代表されるものとして、アルミニウムとシリコーンよりなる多孔性固体酸化物としてのゼオライトがある。ゼオライトは、規則的開孔構造のキャビティとトンネルを有するものであって、耐久性、再現性、熱的安定性に優れていることに加えて、構造的な特性による物理・化学的な性質が調節可能であることから、触媒、分離のための吸着剤、気体などの貯蔵容器として広範で且つ集中的に用いられてきている。また、イオン交換の過程を極めて手軽で且つ安価に行うことができ、しかも、廃棄物及び副産物をほとんど生じさせないというメリットがある。このため、科学者らは、化学的または電気的な感応装置または選択性膜と、高分解能の液体クロマトグラフィーの固定相への応用などをはじめとするゼオライトの新たな用途だけではなく、一層大きなキャビティとトンネルを有する新たなゼオライト物質を開発することを目指して努力している。
【０００５】
上述したように、ゼオライトをはじめとする多孔性物質は、多くの構造的な長所を持っているにも拘わらず、極めて少数のキラル多孔性骨格構造の物質が製造されている。
【０００６】
例えば、タンパク質分子が有する本来のキラル特性を有し、且つ、高い多孔性を保持するように架橋されたタンパク質結晶が製造されており、これを通じてのラセミ化合物の分離が非常に成功的に行われている［Vilenchik, Lez Z.; Griffith, J. P.; Clair, N. St.; Navia, M. A.; Margolin, A. L. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4290］。また、キラル有機連結単位に金属イオンが配位することにより得られたＭＯＦ（Metal Organic Framework）型の固体が製造されているが、このような固体は、キラルキャビティとトンネル付きの開骨格構造を有するだけではなく、選択的な異性体の合成に際し、触媒や吸着剤としての応用性が十分に高いといわれている［Kepert, C. J.; Prior, T. J.; Rosseinsky, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5158; Seo, J. S.; Whang, D.; Lee, H.; Jun, S. I.; Oh, J.; Jeon, Y. J.; Kim, K. Nature 2000, 404, 982］。しかしながら、このような高い多孔性の有機または有機−金属骨格構造物は、製造に高コストがかかるだけではなく、水素結合またはπ−π電子雲の重なりによる非結合相互作用により崩壊しやすい骨格構造を有し、熱的安定性に劣っているという欠点を有する。
【０００７】
前記の如き有機または有機−金属骨格構造物とは異なり、ゼオライトは、広い表面積とＳｉ−ＯとＡｌ−Ｏの強い共有結合による位相の組み合わせが異性体の選択性と耐久性を決定する要素であると見られる。しかしながら、金属酸化物から直接的にキラルゼオライトを製造することには限界があるため、キラルゼオライトによる異性体の選択的合成または分離についての報告はあまりなされていないのが現状である。
【０００８】
例えば、アルミノシリケートゼオライトβとチタノシリケートＥＴＳ−１０による異性体の合成及び分離についての報告がある。これらは極めて高密度な内部結晶成長物質であるため、極めて少ない結晶格子層においてしか、純粋異性体を保持することができない［Treacy, M. M. J.; Newsam, J. M. Nature 1988, 332, 249; Anderson, M. W.; Terasaki, O.; Ohsuna, T.; Philippou A.; Mackay, S. P.; Ferreira, A.; Rocha, J.; Lidin, S. Nature 1994, 367, 347］。
【０００９】
これらの理由から、ゼオライトなどの多孔性物質そのものをキラル性のものに製造するよりは、キラル性有機分子を多孔性無機物質に固定または注入してキラル性の無機−有機複合多孔性物質を製造しようとする試みが行われている。無機−有機複合多孔性物質の製造は、温度や溶媒の選択などを考慮するとき、有機高分子に比べて作動条件が多岐に亘っているため、多くの関心を集めていた。ここで、キラル分子を固定及び注入するための無機支持体としては、ゼオライトが用いられてきている。
【００１０】
ゼオライトの変形方法としては、ゼオライトの表面に存在するシラン基にキラル分子を共有結合により固定する方法が広く採用されてきており、このような方法は、無機−有機複合キラル物質が合成されるきっかけとなった。前記の如き方法を用いて、非キラルゼオライトやゼオライト類似体をキラル官能基化した幾つかの報告がある。
【００１１】
高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）のキラル固定相として使用可能なメソ多孔性のシリカ物質としてのＭ４１Ｓは、キラル分子を非キラル表面に共有結合することにより変形されたものである。これらは、一見して成功的な解決策を提示するかに思われたが、極めて低い効率を示していた［Thoelen, C.; van der Walle, K.; Vankelecom, I. F. J.; Jacobs, P. A. Chem. Commun. 1999, 1841］。また、ゼオライトやシリカに遷移金属錯体や有機分子を共有結合により固定して得たキラル無機−有機複合触媒についての報告があった。これは、実際に前記触媒の物理的な安定性はやや向上されていたが、鏡像異性体の選択性を持っていないレベルのものであった［Alcn, M. J.; Corma, A.; Iglesias, M.; Snchez, F. J. Mol. Cat. A: Chem. 2003, 194, 137］。また、ラセミ混合物を生成する溶液相の光反応において作用するキラル選択性触媒として、電荷バランス保持金属陽イオンにキラル分子を配位させることにより得られるキラルＹ−ゼオライトがあり、これは、９０％を超えるキラルの選択性を示している［Chong, K. C. W.; Sivaguru, J.; Shichi, T.; Yoshimi, Y.; Ramamurthy, V.; Scheffer, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2858］。
【００１２】
しかしながら、上記の如き方法、すなわち、キラル分子をゼオライトの表面に共有結合する方法や、電荷バランス金属陽イオンにキラル分子を配位させる方法は、溶媒を選択する上で難点があり、構造的な安定性に劣るという限界を有し、結果的には、キラル分子が溶液中に漏れるという結果を招いてしまう。
【００１３】
このため、キラル選択性触媒や異性体混合物の分離物質などとして使用可能なキラル多孔性物質についての開発が求められている。
【非特許文献１】Chong, K. C. W.; Sivaguru, J.; Shichi, T.; Yoshimi, Y.; Ramamurthy, V.; Scheffer, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2858．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明者らは、ゼオライトまたは電荷バランス陽イオンを有するゼオライト類似体などの電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質にイオン交換方式によりキラル有機分子を電荷バランス陽イオンとして導入する方法を用いることにより、従来より用いられてきた方法、すなわち、キラル修飾剤をゼオライトの表面に共有結合させる方法よりも簡潔で、且つ効率よくキラル無機−有機複合多孔性物質を製造することができるということを知見した。
【００１５】
そこで、本発明は、キラル無機−有機複合多孔性物質及びその製造方法、前記物質をキラル選択性触媒または異性体混合物の分離物質として用いる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質において、陽イオン性キラル有機分子が電荷バランス陽イオンとして存在することを特徴とするキラル無機−有機複合多孔性物質、及び前記物質をキラル選択性触媒または異性体混合物の分離物質として用いる方法を提供する。
【００１７】
また、本発明は、多孔性物質に含まれている電荷バランス陽イオンを陽イオン性キラル有機分子にイオン交換する段階を含むキラル無機−有機複合多孔性物質の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、イオン交換方式により陽イオン性キラル有機分子を電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質に電荷バランス陽イオンとして導入することにより、キラル無機−有機複合多孔性物質を製造することができる。このように、キラル無機−有機複合多孔性物質は、安定性及び耐久性などに優れているため、キラル選択性触媒または異性体混合物の分離物質などとして有効に使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２０】
本発明に係るキラル無機−有機複合多孔性物質を構成する無機支持体としては、電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質を用いることができる。
【００２１】
電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質とは、多孔性構造を有すると共に、物質の電荷バランスを取るために陽イオンを必要とし、この陽イオンが他の陽イオンに交換可能な性質を有する物質であり、この明細書においては、前記陽イオンを「電荷バランス陽イオン」と称する。すなわち、本発明に係るキラル無機−有機複合多孔性物質の製造に用いられる無機支持体には、多孔性構造及び電荷バランス陽イオン交換の性質が求められるため、多孔性構造と電荷バランス陽イオン交換性質を有する物質は、その物質の構成成分とは無関係に本発明の均等範囲に属する。
【００２２】
本発明において使用可能な電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の非制限的な例としては、ゼオライト、電荷バランス陽イオンを有するゼオライト類似体、ＡＳＵ（Ｉｎ１０Ｓ１８｛１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−２Ｈ−ピリミド［１，２−α］ピリミジン｝６（Ｈ２Ｏ）１５）、Ｉｎ１０Ｓ１８（ジピペリジノメタン）３（Ｈ２Ｏ）７）、ＨＫＵＳＴ（［Ｃｕ３（ベンゼン−１，３，５−トリカルボキシレート）２（Ｈ２Ｏ）３］７）またはこれらの混合体などがある。
【００２３】
前記ゼオライトは、結晶性アルミノケイ酸塩の総称であって、アルミニウム原子とケイ素原子が正四面体構造に配位結合された結晶性複合酸化物を意味する。ゼオライト結晶の基本単位は、ケイ素原子(Ｔ)やアルミニウム原子(Ｔ)が４個の酸素原子と配位結合してなるＴＯ４であり、このような基本単位がどの方法により結合するかによって、ゼオライトの結晶構造が変わり得るので、多様な結晶構造が得られる。このようにケイ素とアルミニウム酸化物よりなるゼオライトが電気的に中性を示すためには、アルミニウムに相当する分の電荷バランス陽イオンが必要になるが、これは、＋３の電荷を帯びるアルミニウム原子が周りの酸素原子４個と電気的にバランスを取れないためである。このため、前記ゼオライトが中性になるためには、さらなる陽イオンが必要になり、このような陽イオンを電荷バランス陽イオンと言い、これは、他の陽イオンに交換可能である。
【００２４】
本発明において使用可能なゼオライトの好適な例としては、Ａ−ゼオライト、Ｙ−ゼオライト、Ｘ−ゼオライト、Ｌ−ゼオライトなどが挙げられ、中でも、Ｙ−ゼオライトを用いることが最適である。これは、Ｙ−ゼオライトは、高温または長時間に亘ってのイオン交換、脱水、吸着、高いＨ＋濃度の酸性条件などの化学的な取り扱いにも構造的に骨格が安定していると共に、しかも安価であるという効用性があるためである。
【００２５】
前記ゼオライト類似体とは、ゼオライトの基本単位のうちＴ原子がケイ素やアルミニウムではない他の元素、例えば、Ｇａ、Ｐ、Ｇｅ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｂｅ、Ｖ、Ｚｎ、Ａｓなどにより置換されている物質を意味する。このような物質は、ゼオライトと構成元素は異なるが、ゼオライトと同じ配列方法により構成される多孔性結晶であるため、ゼオライトに類似した可逆的な吸着−脱離過程及び分子ふるいの効果を示す。また、置換される元素によって、電荷バランス陽イオンが必要となる場合があり、この陽イオンは他の陽イオンに交換可能である。
【００２６】
本発明に係るキラル無機−有機複合多孔性物質を構成する有機物質は、上述した無機支持体としての多孔性物質に含まれている電荷バランス陽イオンから陽イオン性キラル有機分子へと交換可能な有機分子、すなわち、キラル性と陽イオン性を有する有機分子であれば、特に制限無しに使用可能である。前記陽イオン性を有する有機分子には、陽イオン性と陰イオン性を併せ持つ分子も含まれる。特に、前記陽イオン性キラル有機分子として、アミノ酸を用いることが好ましい。
【００２７】
これは、アミノ酸は、産業的な工程や生理学的な過程において化学反応の触媒の役割を果たすタンパク質やペプチドの構造単位体であるためである。また、アミノ酸は環境的に無害なものであり、酸性の官能基（−ＮＨ３＋）と塩基性の官能基（−ＣＯ２―）を有する双性イオンであるためである。本発明においては、キラル性を有するアミノ酸、すなわち、キラルアミノ酸であれば、制限なしに使用可能である。これにより、電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質のキャビティとトンネルに種々のアミノ酸側鎖官能基、例えば、水酸基（セリンとトレオニン）、カルボキシル基（グルタミン酸）、スルホニル基（システインとメチオニン）、アミノ基（アスパラギンとグルタミン）、サイクリック基（ヒスチジンとトリプトファン）、アミン基（リシンとアルギニン）、疎水性基（ロイシン、プロリン、バリン、アラニン及びイソロイシン）及びフェニル基（フェニルアラニン）を導入することができる。
【００２８】
本発明においては、上述した電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の電荷バランス陽イオンを陽イオン性キラル有機分子にイオン交換することにより、キラル無機−有機複合多孔性物質を製造することができる。
【００２９】
前記イオン交換方法としては、当技術分野における通常の方法であれば、特に制限はない。例えば、イオン交換は、室温下、過量の陽イオン溶液、好ましくは、完全なイオン交換に必要となる量の２倍以上の陽イオン溶液と陽イオン交換の対象物質とを接触することにより行うことができ、また、前記接触過程を繰り返して行うこともできる。特に、アミノ酸の場合は、上述した如き過程を１５ないし１００℃の範囲下で行うことができ、特に、約８０℃下で行うことが好ましい。１５℃未満である場合、陽イオンの交換効率が下がり、１００℃を超える場合、ゼオライトなどやアミノ酸の崩壊を招くおそれがある。
【００３０】
前記のようなイオン交換により電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の非キラルのキャビティとトンネルに導入されたキラル有機分子は、陰電荷を帯びる前記多孔性物質の骨格構造との強い電気的な引力により多孔性物質にキラル性質を遷移する。このため、本発明に従い製造された無機−有機複合多孔性物質においては、キラル有機分子のキラル性とゼオライトまたは電荷バランス陽イオンを有するゼオライト類似体などの多孔性物質の構造が持っている物理的な特性、すなわち、熱的安定性、耐久性などの特性が調和可能である。また、キラル有機分子は、従来の方法とは異なり、イオン交換方式により多孔性物質の骨格構造の１構成要素である電荷バランス陽イオンとして存在するため、安定性が著しく向上する。前記のようにイオン交換方式により非キラル多孔性物質にキラル性を遷移する方法は、従来のキラルを共有結合させる方法に代えうる極めて有用な方法である。
【００３１】
ところが、アミノ酸などの双性イオンを上述した如きイオン交換方式により電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の電荷バランス陽イオンとして直接的に導入する場合は、その効率がやや低い。このような問題点を解消するために、本発明は、一実施の形態として、ａ）電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の電荷バランス陽イオンを遷移金属陽イオンにイオン交換する段階と、ｂ）前記段階ａ）において多孔性物質に導入された遷移金属陽イオンをアミノ酸、例えば、Ｌ−アミノ酸またはＤ−アミノ酸などのキラルアミノ酸にイオン交換する段階と、を含む方式を用いることを特徴とする。具体的に、アミノ酸の適用について説明すると、下記の通りである。
【００３２】
アミノ酸は、双性イオンである中性の形で存在することが安定的であるが、このようなアミノ酸を前記多孔性物質の電荷バランス陽イオンに直接的にイオン交換する場合は、中性のアミノ酸が単に吸着される可能性があり、効率が下がる。このため、本発明においては、電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質のうち電荷バランス陽イオンをアミノ酸にイオン交換する前に、遷移金属陽イオンに交換することにより、電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質のｐＨを低減している。遷移金属陽イオンは、水を加水分解しようとする性質を持っており、さらに、前記の如き性質は、ゼオライトなどの多孔性物質の固体電解質の性質により大幅に増大するためである。このため、遷移金属陽イオンは、ゼオライトなどの多孔性物質の内部において加水分解によりＯＨ−とＨ＋を生成し、生成されたＨ＋により低減されたｐＨは、アミノ酸のうち陰電荷を帯びるカルボキシル基がプロトンを受けて中性に、陽電荷を帯びるアミノ基にはそのまま陽電荷の形を保持させることにより、中性のアミノ酸が単に吸着されることを防ぎ、アミノ酸が電荷バランス陽イオンにイオン交換されることを助成することができる。
【００３３】
本発明において使用可能な遷移金属陽イオンとしては、Ｍｎ２＋、Ｃｏ２＋、Ｎｉ２＋、Ｃｕ２＋などが挙げられ、特に、Ｃｕ２＋が好ましい。このため、遷移金属陽イオンを提供する化合物としては、上述した遷移金属を含むイオン化可能な塩はいずれも使用可能であり、特に、前記遷移金属を含む塩化物、窒化物、硫酸塩などが好ましい。
【００３４】
電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質に対する前記アミノ酸のイオン交換の度合いは、上述した遷移金属陽イオンの化学的な性質、イオン交換温度による遷移金属陽イオンの加水分解の度合い及び多孔性物質の内部の酸度などに依存する。例えば、イオン交換温度が低すぎると、イオン移動性が低下し、その一方、イオン交換温度が高すぎると、物質の構造的な安定性が低下するため、イオン交換温度を適切に調節することが、多孔性物質の内部酸度を調節する上で好適である。
【００３５】
また、多孔性物質の物理・化学的な特性である多孔の体積、表面積、空間的な電荷分布、親水性、特に、アミノ酸によるキラル性質は、電荷バランス陽イオンとして導入されたキラルアミノ酸の特性、例えば、アミノ酸の大きさ、極性、疎水性または親水性によって変わる。
【００３６】
このため、最終的な目的に応じて、遷移金属陽イオンの種類、アミノ酸の種類、イオン交換温度などによりキラル有機分子のイオン交換度合いを調節することができ、これにより、本発明のキラル無機−有機複合多孔性物質は、独特な応用可能性を持つようになる。アミノ酸により引き起こされる多孔性物質のキャビティとトンネルの非対称環境は、光学異性体混合物の分離や触媒、さらには、キラルセンサーとしての機能を可能にする。
【００３７】
本発明に係る方法において、アミノ酸のイオン交換有無は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分光分析結果、赤外線スペクトル分析結果、粉末Ｘ線回折パターンなどを通じて確認可能である。
【００３８】
本発明に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質は、キラル選択性触媒として用いることができ、これにより、Ｄ型とＬ型の一方のキラル性物質のみが製造可能になる。
【００３９】
さらに、本発明に係るキラル無機−有機複合多孔性物質は、異性体混合物を分離する物質として用いることができる。例えば、ＨＰＬＣカラムに本発明のキラル無機−有機複合多孔性物質を満たし、分離したい物質を流すと、本発明のキラル無機−有機複合多孔性物質が分離したい物質とキラル性によって選択的に作用するため、相異なるキラル性を有する物質はそれぞれ異なる時間帯に流れ出る。このため、このような方法により物質をキラル性によって分離することができる。本発明のキラル無機−有機複合多孔性物質をキラル選択性触媒または異性体混合物の分離物質として用いる方法は特に制限がなく、この技術分野における周知の方法を用いることができる。
【００４０】
本発明に係るキラル無機−有機複合多孔性物質及びその使用方法は、適切なキラルライブラリーを提供するための、一層効率よく、高速であり、且つ、正確な方法の模索に寄与することができ、これにより、一層向上した生理活性度と選択性を有する医薬を開発することができる。また、本発明は、殺虫剤と除草剤、芳香剤や香辛料化合物、染料や色素剤、ポリマー、液晶、非線形光学物質などの種々の分野に使用可能である。
【００４１】
以下、本発明への理解を容易にするために、本発明の好適な実施例を掲げるが、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範囲が下記の実施例に限定されることはない。
【００４２】
［実施例１〜１８］
実施例１．キラル無機−有機複合多孔性物質の製造
１−１．Ｎａ−ＹゼオライトのＣｕ２＋イオン交換
Ｎａ５５Ｓｉ１３７Ａｌ５５Ｏ３８４組成式を有する水化されたＮａ−Ｙゼオライト精製粉末１０ｇを２５℃下、０．０８モル濃度のＣｕＣｌ２溶液（アルドリッチ社製、Certified ＡＣＳ grade）４００ｍｌ（完全なイオン交換のための量の２倍のＣｕ（II））と混合した。混合溶液（ｐＨ＝６．１３、２５℃）を時々攪拌し、溶液は１日につき２回ずつ交換した。このような過程を５日間行った後、懸濁液を吸収管によりろ過し、ろ過物から残存するＣｕＣｌ２イオンを除去するためにろ過物を脱イオン水により洗浄し、２５℃下で乾燥した。イオン交換後、粉末の色は無色から青色へと変色されていた。得られた粉末を６モル濃度のＨＣｌにより溶かし、誘導結合プラズマスペクトル（ＩＣＰ）により分析した。
【００４３】
ＩＣＰの測定は、ＩＣＰＳ−１０００ＩＶ装備を用いて、窒素酸化物／アセチレン火炎中で行った。２回に亘ってのＩＣＰの分析結果を下記表１に示す。この表から明らかなように、イオン交換前と比較してみて、単位格子当たりのＮａ＋イオンが低減し、且つ、Ｃｕ２＋イオンが増えていることが分かった。これは、ゼオライトの電荷バランス陽イオンとしてのＮａ＋イオンがＣｕ２＋イオンにイオン交換されていることを示す。
【００４４】
１−２．Ｃｕ２＋イオン交換されたＹ−ゼオライトのアミノ酸イオン交換
こうして得られた、水化されたＣｕ−Ｙゼオライト精製粉末１０ｇを８０℃下で１．２５倍の過量である０．１モル濃度のＬ−セリン水溶液（シグマ−アルドリッチ社製、Certified ＡＣＳ grade）と混合した。混合液をｐＨ＝７．６、２５℃において攪拌し続け、溶液を３日置きに新たなものに交換した。９日間のイオン交換を終えた後、懸濁液を吸収管によりろ過し、残留しているアミノ酸を除去するために脱イオン水により洗浄し、２５℃下で乾燥した。イオン交換後、粉末の色は青色から茶色に変色されていた。これは、Ｃｕ２＋イオンがほとんど残留していないことを示す。そして、イオン交換後の上澄み液は無色から濃いピンクに変色されていた。これは、最終的に得られた上澄み液にＣｕ２＋イオンが存在することを示す。
【００４５】
イオン交換後、単位格子当たりの残留Ｃｕ２＋イオンやＮａ＋イオンの量を測定するために、前記実施例１−１の方法と同様にしてＩＣＰ測定を行い、その結果を下記表１に示す。前記実施例１−１の結果と比較してみて、単位格子当たりのＣｕ２＋イオンがほとんど残存していないことが分かり、これは、ゼオライトがアミノ酸にイオン交換されていることを示す（表１参照）。
【００４６】
アミノ酸にイオン交換されたＹ−ゼオライトを密閉されたセル中においてＫＢｒ板にし、４００ｃｍ−１から４０００ｃｍ−１波長の分光分析機を用いて赤外線分光分析を行い、その結果を図１に示す。ＩＲ分析の結果、Ｌ−セリンのスペクトル結果と同様であることが分かり、これは、ゼオライトがアミノ酸にイオン交換されていることを示す。
【００４７】
アミノ酸にイオン交換されたＹ−ゼオライトに関するＸ線回折データは、４０ｋＶ、ＣｕＫα１（λ＝１．５４０６Å）４０ｍＡ、走査速度２．４°／分、２θの範囲５から５０における段階サイズ０．０２°にて、ブルカー社製（品番：Ｄ５００５）の回折分析機により収集した。その結果として測定されたＸ線回折パターンを図２に示す。これを参照すると、アミノ酸にイオン交換された試料の製造前や製造後共に同じ結果を示している。これは、ゼオライトの結晶性がイオン交換中にも持続的に保持されることを示す。
【００４８】
実施例２
Ｌ−セリンに代えてＬ−ヒスチジンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図３及び図４に示す。
【００４９】
実施例３
Ｌ−セリンに代えてＬ−システインを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図５及び図６に示す。
【００５０】
実施例４
Ｌ−セリンに代えてＬ−アラニンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図７及び図８に示す。
【００５１】
実施例５
Ｌ−セリンに代えてＬ−トリプトファンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図９及び図１０に示す。
【００５２】
実施例６
Ｌ−セリンに代えてＬ−グルタミンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図１１及び図１２に示す。
【００５３】
実施例７
Ｌ−セリンに代えてＬ−アルギニンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図１３及び図１４に示す。
【００５４】
実施例８
Ｌ−セリンに代えてＬ−メチオニンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図１５及び図１６に示す。
【００５５】
実施例９
Ｌ−セリンに代えてＬ−ロイシンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図１７及び図１８に示す。
【００５６】
実施例１０
Ｌ−セリンに代えてＬ−リシンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図１９及び図２０に示す。
【００５７】
実施例１１
Ｌ−セリンに代えてＬ−グルタミン酸を用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図２１及び図２２に示す。
【００５８】
実施例１２
Ｌ−セリンに代えてＬ−フェニルグリシンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図２３及び図２４に示す。
【００５９】
実施例１３
Ｌ−セリンに代えてＬ−プロリンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図２５及び図２６に示す。
【００６０】
実施例１４
Ｌ−セリンに代えてＬ−バリンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図２７及び図２８に示す。
【００６１】
実施例１５
Ｌ−セリンに代えてＬ−フェニルアラニンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図２９及び図３０に示す。
【００６２】
実施例１６
Ｌ−セリンに代えてＬ−トレオニンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図３１及び図３２に示す。
【００６３】
実施例１７
Ｌ−セリンに代えてＬ−イソロイシンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図３３及び図３４に示す。
【００６４】
実施例１８
Ｌ−セリンに代えてＬ−アスパラギンを用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にしてイオン交換して物質を製造し分析した。ＩＲ及びＸＲＤ分析結果はそれぞれ図３５及び図３６に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
［実施例１９〜２４］
キラル無機−有機複合多孔性物質を用いた異性体の分離法
実施例１９
アルテック社製の品番１６６６のスタンダード・スラリー・パッカー（standard slurry packer）及びステンレス鋼製のＨＰＬＣ用の空きカラム（４．６×２５０ｍｍ）を用いてＨＰＬＣ用のキラル固定相（ＣＳＰ：Chiral Stationary Phase）を作った。溶媒としてのエタノール（Ｊ．Ｔベーカー社製のＨＰＬＣグレード）２０ｍｌと実施例１に従い製造されたＬ−セリン−Ｙゼオライト５ｇを混合して懸濁液を調製し、この懸濁液を前記パッカーと空きカラムを用い、８０００ｐｓｉの高圧下で２０分間充填した。
【００６７】
ＨＰＬＣは、ヨンリン機器のオンライン・デガッサー（on-line degasser）付きＳＰ９３０Ｄポンプ、ＵＶ７３０ＤＵＶディテクター、ＣＴＳ３０ＲＩディテクター及びＭＩＤＡＳオートサンプラーにより構成されるシステムと、ジャスコ社製のＵＶ−９７５ＵＶディテクター及びＰＵ−９８０ポンプにより構成されたシステムを用い、オートクロ−２０００（バージョン１．０）というソフトウェアを用いて分析結果を収集した。
【００６８】
溶離液としてのエタノールを流速０．５ｍｌ／分下、２４時間をかけてカラムを安定化させた。次いで、ヘキサン（Ｊ．Ｔベーカー社製のＨＰＬＣグレード）と２−プロパノール（Ｊ．Ｔベーカー社製のＨＰＬＣグレード）を９５：５（ｖ／ｖ）体積比にて混合した溶離液を用い、流速０．５ｍｌ／分下、１時間をかけて安定化させた。
【００６９】
分離対象となるラセミ体としてケトプロフェン（２−（３'−ベンゾイルフェニル）プロピオン酸）を用い、溶離液としてヘキサンと２−プロパノールを９５：５（ｖ／ｖ）の割合にて混合して用いた。流速０．５ｍｌ／分の条件下、２５４ｎｍに固定されたＵＶ検出波長からクロマトグラムが得られた。注入されたラセミ体の量は２０μｌであり、その濃度は１，０００ｐｐｍとして分析した。その結果を図３７に示す。
【００７０】
実施例２０
前記実施例１９の方法と同様にして、実施例２に従い製造されたＬ−ヒスチジン−Ｙゼオライトにより充填されたＨＰＬＣカラムを製作し、ラセミ体として（２−クロロフェニル）−ヒドロキシ−酢酸メチルエステルを用い、溶離液としてヘキサンと２−プロパノールを９５：５（ｖ／ｖ）の割合にて混合して用いた。流速０．５ｍｌ／分の条件下、２６０ｎｍに固定されたＵＶ検出波長からクロマトグラムが得られた。注入されたラセミ体の量は２０μｌであり、その濃度は２，４００ｐｐｍとして分析した。その結果を図３８に示す。
【００７１】
実施例２１
溶離液として水を用いてラセミ体の濃度を５００ｐｐｍとして分析した以外は、実施例２０の方法と同様にして行った。その結果を図３９に示す。
【００７２】
実施例２２
前記実施例１９の方法と同様にして、実施例７において製造されたＬ−アルギニン−Ｙゼオライトにより充填されたＨＰＬＣカラムを製作し、ラセミ体として（２−クロロフェニル）−ヒドロキシ−酢酸メチルエステルを用い、溶離液としてヘキサンと２−プロパノールを８０：２０（ｖ／ｖ）の割合にて混合して用いた。流速０．５ｍｌ／分の条件下、２５４ｎｍに固定されたＵＶ検出波長からクロマトグラムが得られた。注入されたラセミ体の量は２０μｌであり、その濃度は５００ｐｐｍとして分析した。その結果を図４０に示す。
【００７３】
実施例２３
前記実施例１９の方法と同様にして、実施例７に従い製造されたＬ−アルギニン−Ｙゼオライトにより充填されたＨＰＬＣカラムを製作し、ラセミ体として２−アミノ−１−フェニルエタノールを用い、溶離液としてヘキサンと２−プロパノールを８０：２０（ｖ／ｖ）の割合にて混合して用いた。流速０．５ｍｌ／分の条件下、２５４ｎｍに固定されたＵＶ検出波長からクロマトグラムが得られた。注入されたラセミ体の量は２０μｌであり、その濃度は５００ｐｐｍとして分析した。その結果を図４１に示す。
【００７４】
実施例２４
前記実施例１９の方法と同様にして、実施例１８に従い製造されたＬ−アスパラギン−Ｙゼオライトにより充填されたＨＰＬＣカラムを製作し、ラセミ体として２−アミノ−１−フェニルエタノールを用い、溶離液としてヘキサンと２−プロパノールを８０：２０（ｖ／ｖ）の割合にて混合して用いた。流速０．３ｍｌ／分の条件下、２５４ｎｍに固定されたＵＶ検出波長からクロマトグラムが得られた。注入されたラセミ体の量は２０μｌであり、その濃度は５００ｐｐｍとして分析した。その結果を図４２に示す。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２】実施例１に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図３】実施例２に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図４】実施例２に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図５】実施例３に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図６】実施例３に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図７】実施例４に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図８】実施例４に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図９】実施例５に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図１０】実施例５に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図１１】実施例６に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図１２】実施例６に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図１３】実施例７に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図１４】実施例７に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図１５】実施例８に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図１６】実施例８に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図１７】実施例９に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図１８】実施例９に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図１９】実施例１０に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２０】実施例１０に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図２１】実施例１１に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２２】実施例１１に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図２３】実施例１２に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２４】実施例１２に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図２５】実施例１３に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２６】実施例１３に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図２７】実施例１４に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図２８】実施例１４に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図２９】実施例１５に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図３０】実施例１５に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図３１】実施例１６に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図３２】実施例１６に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図３３】実施例１７に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図３４】実施例１７に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図３５】実施例１８に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＩＲ分析結果である。
【図３６】実施例１８に従い製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質のＸＲＤ分析結果である。
【図３７】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例１９に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【図３８】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例２０に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【図３９】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例２１に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【図４０】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例２２に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【図４１】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例２３に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【図４２】本発明において製造されたキラル無機−有機複合多孔性物質を用い、実施例２４に従い行ったラセミ体の分離実験の結果を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質において、陽イオン性キラル有機分子が電荷バランス陽イオンとして存在することを特徴とする、キラル無機−有機複合多孔性物質。
【請求項２】
前記電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質が、ゼオライト、電荷バランス陽イオンを有するゼオライト類似体、ＡＳＵ（Ｉｎ１０Ｓ１８｛１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−２Ｈ−ピリミド［１，２−α］ピリミジン｝６（Ｈ２Ｏ）１５）、Ｉｎ１０Ｓ１８（ジピペリジノメタン）３（Ｈ２Ｏ）７）及びＨＫＵＳＴ（［Ｃｕ３（ベンゼン−１，３，５−トリカルボキシレート）２（Ｈ２Ｏ）３］７）よりなる群から選ばれることを特徴とする、請求項１に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質。
【請求項３】
前記ゼオライトが、Ａ−ゼオライト、Ｙ−ゼオライト、Ｘ−ゼオライト及びＬ−ゼオライトよりなる群から選ばれることを特徴とする、請求項２に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質。
【請求項４】
前記電荷バランス陽イオンを有するゼオライト類似体は、ゼオライトのＳｉまたはＡｌ原子がＧａ、Ｐ、Ｇｅ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｂｅ、Ｖ、Ｚｎ及びＡｓよりなる群から選ばれる原子により置換されていることを特徴とする、請求項２に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質。
【請求項５】
前記陽イオン性キラル有機分子は、Ｌ−アミノ酸及びＤ−アミノ酸よりなる群から選ばれるキラルアミノ酸であることを特徴とする、請求項１に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質。
【請求項６】
電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質のうち、電荷バランス陽イオンを陽イオン性キラル有機分子にイオン交換する段階を含むことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質の製造方法。
【請求項７】
前記製造方法が、以下の段階：
ａ）電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の電荷バランス陽イオンを遷移金属陽イオンにイオン交換する段階と、
ｂ）前記ａ）段階において電荷バランス陽イオンとして導入された遷移金属陽イオンをＬ−アミノ酸及びＤ−アミノ酸よりなる群から選ばれるキラルアミノ酸にイオン交換する段階と、
を含むことを特徴とする、請求項６に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質の製造方法。
【請求項８】
前記遷移金属陽イオンが、Ｍｎ２＋、Ｃｏ２＋、Ｎｉ２＋及びＣｕ２＋よりなる群から選ばれることを特徴とする、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし５のいずれかに一項に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質をキラル選択性触媒として用いる方法。
【請求項１０】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質を異性体混合物の分離物質として用いる方法。
【請求項１】
電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質において、陽イオン性キラル有機分子が電荷バランス陽イオンとして存在することを特徴とする、キラル無機−有機複合多孔性物質。
【請求項２】
前記電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質が、ゼオライト、電荷バランス陽イオンを有するゼオライト類似体、ＡＳＵ（Ｉｎ１０Ｓ１８｛１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−２Ｈ−ピリミド［１，２−α］ピリミジン｝６（Ｈ２Ｏ）１５）、Ｉｎ１０Ｓ１８（ジピペリジノメタン）３（Ｈ２Ｏ）７）及びＨＫＵＳＴ（［Ｃｕ３（ベンゼン−１，３，５−トリカルボキシレート）２（Ｈ２Ｏ）３］７）よりなる群から選ばれることを特徴とする、請求項１に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質。
【請求項３】
前記ゼオライトが、Ａ−ゼオライト、Ｙ−ゼオライト、Ｘ−ゼオライト及びＬ−ゼオライトよりなる群から選ばれることを特徴とする、請求項２に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質。
【請求項４】
前記電荷バランス陽イオンを有するゼオライト類似体は、ゼオライトのＳｉまたはＡｌ原子がＧａ、Ｐ、Ｇｅ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｂｅ、Ｖ、Ｚｎ及びＡｓよりなる群から選ばれる原子により置換されていることを特徴とする、請求項２に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質。
【請求項５】
前記陽イオン性キラル有機分子は、Ｌ−アミノ酸及びＤ−アミノ酸よりなる群から選ばれるキラルアミノ酸であることを特徴とする、請求項１に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質。
【請求項６】
電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質のうち、電荷バランス陽イオンを陽イオン性キラル有機分子にイオン交換する段階を含むことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質の製造方法。
【請求項７】
前記製造方法が、以下の段階：
ａ）電荷バランス陽イオンを含む多孔性物質の電荷バランス陽イオンを遷移金属陽イオンにイオン交換する段階と、
ｂ）前記ａ）段階において電荷バランス陽イオンとして導入された遷移金属陽イオンをＬ−アミノ酸及びＤ−アミノ酸よりなる群から選ばれるキラルアミノ酸にイオン交換する段階と、
を含むことを特徴とする、請求項６に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質の製造方法。
【請求項８】
前記遷移金属陽イオンが、Ｍｎ２＋、Ｃｏ２＋、Ｎｉ２＋及びＣｕ２＋よりなる群から選ばれることを特徴とする、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし５のいずれかに一項に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質をキラル選択性触媒として用いる方法。
【請求項１０】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のキラル無機−有機複合多孔性物質を異性体混合物の分離物質として用いる方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【公表番号】特表２００７−５２３０３１（Ｐ２００７−５２３０３１Ａ）
【公表日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４９１１７（Ｐ２００６−５４９１１７）
【出願日】平成１７年１月７日（２００５．１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００５／００００３９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６６０７４
【国際公開日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（５０６２３４５７２）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月７日（２００５．１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００５／００００３９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６６０７４
【国際公開日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（５０６２３４５７２）
【Ｆターム（参考）】
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