二酸化炭素吸着剤
【課題】新規の二酸化炭素吸着剤、及びそれに用いることのできる新規化合物を提供する。
【解決手段】前記二酸化炭素吸着剤は、環状アミジン部分又は鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物（例えば、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン）を含む。
【解決手段】前記二酸化炭素吸着剤は、環状アミジン部分又は鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物（例えば、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン）を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素の吸着／脱着能に優れるとともに、安定な固体形状を有するか、あるいは粒子状の担体に容易に担持可能であり、フィルタとして加工が容易な二酸化炭素吸着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中の二酸化炭素濃度の上昇による地球温暖化の問題は、ますます深刻化しており、その対策が至急に求められている中で、二酸化炭素の化学的なトラップ法の開発にも大きな期待が寄せられている。このような、トラップ法に利用可能な化合物として、アミジン骨格を有する複素環化合物である、Ｎ−メチルテトラヒドロピリミジン（以下、ＭＴＨＰと略することがある）が、二酸化炭素を吸着／脱着できる有機化合物であることが知られている。しかし、ＭＴＨＰは液体であるため、エアフィルタなどと併用して大気中の二酸化炭素を吸収させることが困難であり、実用上安定な固体形状を有するか、あるいは粒子状や繊維状の担体に容易に担持可能な二酸化炭素吸着剤が求められていた。
【０００３】
そこで、本発明者らの一部は、このＭＴＨＰをスチレンに導入した化合物である、４−（１，４，５，６−テトラヒドロピリミド−１−イル）メチルスチレン（以下、ＴＨＰＳｔと略することがある）や、ＴＨＰＳｔをモノマーとする下記一般式（９１）：
【化１】
で表される重合体、並びに、ＴＨＰＳｔとＮ−アクリルアミドとを共重合した下記一般式（９２）：
【化２】
で表される固体形状の共重合体を合成した結果、これらの化合物が２５℃で二酸化炭素を接触させると吸着すること、そして、昇温すると、その吸着した二酸化炭素が脱着することを、非特許文献１に報告している。
【０００４】
しかし、ＴＨＰＳｔモノマーやその共重合体の合成方法は、工程が煩雑であるため、製造コストが高くなるという問題があった。また、大気中の二酸化炭素の吸着剤として利用する場合、加工方法や用途が限られるという問題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】T. Endo et al., Macromolecules 2004, 37, 2007-2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決して、上記化合物以外にも、二酸化炭素の吸着／脱着能に優れるとともに、安定な固体形状を有するか、あるいは粒子状や繊維状の担体に容易に担持可能であり、フィルタとして加工が容易な二酸化炭素吸着剤、及びそれに用いることのできる新規化合物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】
【０００７】
本発明は、
［１］アミジン部分を含む有機ケイ素化合物を含む、二酸化炭素吸着剤、
［２］前記有機ケイ素化合物が、一般式（１）：
【化３】
［式中、Ｒ１１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１は１〜３の整数である］
で表される環状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、又は一般式（２）：
【化４】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
若しくは一般式（３）：
【化５】
［式中、Ｒ３１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ３２及びＲ３３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ３４、Ｒ３５、及びＲ３６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
で表される鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、又はその誘導体である、［１］の二酸化炭素吸着剤、
［３］前記有機ケイ素化合物が、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンである、［２］の二酸化炭素吸着剤、
［４］前記誘導体が、一般式（４）：
【化６】
［式中、Ｒ４１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、ｎ４は１〜３の整数である］
で表される化合物、一般式（５）：
【化７】
［式中、Ｒ５１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ５２及びＲ５３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物、又は一般式（６）：
【化８】
［式中、Ｒ６１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ６２及びＲ６３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物である、［２］の二酸化炭素吸着剤、
［５］前記誘導体が、１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンである、［４］の二酸化炭素吸着剤、
［６］前記二酸化炭素吸着剤が、［１］〜［３］の有機ケイ素化合物又はその誘導体を、金属酸化物を主成分とする粒子又は繊維に結合してなる二酸化炭素吸着粒子又は繊維である、二酸化炭素吸着剤、
［７］前記金属酸化物が、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、又はアルミノケイ酸塩である、［６］の二酸化炭素吸着剤、
［８］前記二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、又はアルミノケイ酸塩を主成分とする粒子又は繊維が、多孔質体である、［７］の二酸化炭素吸着剤、
［９］［６］〜［８］の二酸化炭素吸着剤、あるいは、［４］又は［５］の二酸化炭素吸着剤を用いて、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸着させることを特徴とする、二酸化炭素の処理方法、
［１０］［６］〜［８］の二酸化炭素吸着剤、あるいは、［４］又は［５］の二酸化炭素吸着剤をフィルタに担持させて、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸着させることを特徴とする、二酸化炭素の処理方法、
［１１］一般式（１ａ）：
【化９】
［式中、Ｒ１１ａは、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ１４ａ、Ｒ１５ａ、及びＲ１６ａは、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１ａは１〜３の整数である（但し、Ｒ１１ａが水素原子の場合、ｎ１ａは２〜３の整数であるものとする）］、
一般式（２）：
【化１０】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］、
一般式（３）：
【化１１】
［式中、Ｒ３１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ３２及びＲ３３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ３４、Ｒ３５、及びＲ３６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］、
一般式（４ａ）：
【化１２】
［式中、Ｒ４１ａは、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、ｎ４ａは１〜３の整数である（但し、Ｒ４１ａが水素原子の場合、ｎ４ａは２〜３の整数であるものとする）］、
一般式（５）：
【化１３】
［式中、Ｒ５１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ５２及びＲ５３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］、又は
一般式（６）：
【化１４】
［式中、Ｒ６１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ６２及びＲ６３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物、
［１２］一般式（１０）：
【化１５】
［式中、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１は１〜３の整数である］
と、一般式（ＣＨ３）２ＮＣＲ１１（ＯＣＨ３）２［式中、Ｒ１１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基である］とを反応させることを特徴とする、一般式（１）：
【化１６】
［式中、Ｒ１１、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、ｎ１は、前記と同じ意味である］
で表される有機ケイ素化合物の製造方法、
［１３］［１２］の製造方法であって、［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン又は［３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル］トリメトキシシランと、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタールとを反応させる、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンの製造方法、
［１４］一般式（２０）：
【化１７】
［式中、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
と、一般式（２１）：
【化１８】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
とを反応させることを特徴とする、一般式（２）：
【化１９】
［式中、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、前記と同じ意味である］
で表される有機ケイ素化合物の製造方法、
［１５］［１４］の製造方法であって、（３−アミノプロピル）トリメトキシシランとＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタールとを反応させる、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ホルムアミジンの製造方法
に関する。
【発明の効果】
【０００８】
二酸化炭素の吸着／脱着能に優れるとともに、安定な固体形状を有するか、あるいは粒子状や繊維状の担体に容易に担持可能であり、フィルタとして加工が容易な新規な二酸化炭素吸着剤、及びその中間体を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例４で合成した１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］を用いて、実施例７で実施した二酸化炭素吸脱着反応における二酸化炭素吸着率（％）を示すグラフである。
【図２】実施例１で合成した１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］をシリカ担体に担持させた実施例Ａ（鱗片状シリカ；担持量＝１６ｗｔ％）又は実施例Ｃ（シリカゲル；担持量＝３３ｗｔ％）、あるいは、実施例３で合成した１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］をシリカ担体に担持させた実施例Ｂ（鱗片状シリカ；担持量＝１６ｗｔ％）を用いて、実施例８（２）で作成した温度２５℃における二酸化炭素吸着等温線を示すグラフである。
【図３】実施例８（３）で使用した通風循環試験機の概略を示す説明図である。
【図４】図３に示すテドラーバッグとして、二酸化炭素を充填したテドラーバッグ（二酸化炭素濃度＝１０００ｐｐｍ）を通風循環試験機に装着し、図２に示す実施例Ａ〜実施例Ｃを用いて、実施例８（３）で実施した二酸化炭素吸着試験の結果を示すグラフである。
【図５】図４に示す二酸化炭素吸着試験の後、窒素充填したテドラーバッグに交換し、再度、二酸化炭素吸着試験を実施した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の二酸化炭素吸着剤は、アミジン部分を含む有機ケイ素化合物を含むことを特徴とする。
前記有機ケイ素化合物としては、例えば、
一般式（１）：
【化２０】
［式中、Ｒ１１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基（好ましくは炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくはメチル基又はエチル基）であり、ｎ１は１〜３の整数（好ましくは１又は２）である］
で表される環状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、
一般式（２）：
【化２１】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基（好ましくはメチル基）であり、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基（好ましくは炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくはメチル基又はエチル基）である］
で表される鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、
一般式（３）：
【化２２】
［式中、Ｒ３１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、Ｒ３２及びＲ３３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基（好ましくはメチル基）であり、Ｒ３４、Ｒ３５、及びＲ３６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基（好ましくは炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくはメチル基又はエチル基）である］
で表される鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物
を挙げることができ、更には、前記一般式（１）〜（３）で表される有機ケイ素化合物の誘導体、例えば、
一般式（４）：
【化２３】
［式中、Ｒ４１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、ｎ４は１〜３の整数（好ましくは１又は２）である］
で表される化合物、
一般式（５）：
【化２４】
［式中、Ｒ５１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、Ｒ５２及びＲ５３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基（好ましくはメチル基）である］
で表される化合物、
一般式（６）：
【化２５】
［式中、Ｒ６１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、Ｒ６２及びＲ６３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基（好ましくはメチル基）である］
で表される化合物
を挙げることができる。
【００１１】
本発明の二酸化炭素吸着剤の有効成分として使用することのできる前記一般式（１）〜（６）で表される有機ケイ素化合物の内、例えば、前記一般式（１）において、ｎ１が１であり、Ｒ１１が水素原子であり、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６がエチル基である化合物（後述する実施例１にて合成する１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］）、あるいは、前記一般式（４）において、ｎ４が１であり、Ｒ４１が水素原子である化合物（後述する実施例２にて合成する１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−３］）は、それ自体、公知化合物である。例えば、前記化合物１−２の公知用途としては、シリカ担持後、触媒又は金属分離に利用されており、二酸化炭素吸着に利用可能であることは知られていない。
【００１２】
例えば、文献１では、Ｐｄ−Ｎ触媒合成の出発材料として使用されている。文献２では、イオン性液体合成の出発材料として使用されており、合成したイオン性液体はメソポーラスシリカに担持してアシル化触媒として用いられる。文献３では、均一系ヒドロホルミル化触媒として、文献４では、不均一系エポキシ化触媒として、それぞれ、使用されている。文献５では、シリカゲルに担持させて、金属キレート錯体のＨＰＬＣ分離用カラムとして使用されている。文献６では、Ｐｄ化合物触媒の前駆体として用いられている。
【００１３】
前記一般式（１）で表される環状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物は、例えば、下記反応工程式（Ｉ）：
【化２６】
に基づいて合成することができる。
上記反応工程式（Ｉ）はアミン化合物とアセタール化合物の縮合環化反応であり、バルク（無溶媒）又は溶媒中で行うことができる。この溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、又はヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼンなどの非プロトン性非極性溶媒、又はメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのプロトン性極性溶媒が挙げられる。
上記の工程（Ｉ）の反応は、上記溶媒の中でも、例えばトルエン中、０℃〜１２０℃、好ましくは５０℃〜８０℃の範囲の温度で攪拌下に行うことができる。
【００１４】
また、その誘導体である前記一般式（４）で表される化合物は、例えば、下記反応工程式（II）：
【化２７】
に基づいて合成することができる。
上記反応工程式（II）はアルコキシシリル基の縮合保護反応であり、溶媒中で行うことができる。この溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、又はヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼンなどの非プロトン性非極性溶媒、又はメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのプロトン性極性溶媒が挙げられる。
上記の工程（II）の反応は、上記溶媒の中でも、例えばベンゼン中、３０℃〜１２０℃、好ましくは６０℃〜９０℃の範囲の温度で攪拌下に行うことができる。
【００１５】
例えば、前記一般式（１）の具体的化合物である１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］及び１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］は、後述の実施例１及び３に示すように、下記反応工程式（III）及び（IV）に基づいて、それぞれ、合成することができる。
【００１６】
また、前記一般式（４）の具体的化合物である１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−３］及び１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］は、それぞれ、後述の実施例２及び４に示すように、下記反応工程式（III）及び（IV）に基づいて合成することができる。
【００１７】
反応工程式（III）：
【化２８】
【００１８】
反応工程式（IV）：
【化２９】
【００１９】
前記一般式（２）又は（３）で表される鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物は、前記一般式（２）で表される有機ケイ素化合物を例にとると、例えば、下記反応工程式（Ｖ）：
【化３０】
に基づいて合成することができる。
【００２０】
上記反応工程式（Ｖ）はアミン化合物とアセタール化合物の縮合反応であり、バルク（無溶媒）又は溶媒中で行うことができる。この溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、又はヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼンなどの非プロトン性非極性溶媒、又はメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのプロトン性極性溶媒が挙げられる。
上記の工程（Ｖ）の反応は、例えばバルク中、０℃〜１００℃、好ましくは２０℃〜８０℃の範囲の温度で攪拌下に行うことができる。
【００２１】
また、その誘導体である前記一般式（５）又は（６）で表される化合物は、前記一般式（５）で表される有機ケイ素化合物を例にとると、例えば、上述の反応工程式（II）に準じて合成することができる。
【００２２】
例えば、前記一般式（２）の具体的化合物であるＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ホルムアミジン［化合物３−２］、及び前記一般式（５）の具体的化合物であるＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（シラトラニル）プロピル］ホルムアミジン［化合物３−３］は、後述の実施例５及び６に示すように、下記反応工程式（VI）に基づいて、それぞれ、合成することができる。
【００２３】
反応工程式（VI）：
【化３１】
【００２４】
本発明における二酸化炭素吸脱着反応は、バルク（無溶媒）又は溶媒中で行うことができる。この溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、又はヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ブチルベンゼンなどの非プロトン性非極性溶媒、又は水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのプロトン性極性溶媒が挙げられる。
【００２５】
上記の二酸化炭素吸脱着反応は、上記溶媒の中でも例えば乾燥ジメチルスルホキシド中で行うと吸脱着率（重量増減）の測定を再現よく行うことができる。よって、必ずしも乾燥溶媒を使用する必要はなく、むしろ水分を含んだ溶媒の方が二酸化炭素吸着率は増加する。吸着反応の温度は−２０℃〜９０℃、好ましくは０℃〜４０℃の範囲の温度でバブリング下又はガス雰囲気下に行うことができ、脱着反応の温度は２０℃〜１２０℃、好ましくは３０℃〜９０℃の範囲の温度でバブリング下又はガス雰囲気下にて行うことができる。
【００２６】
本発明の二酸化炭素吸着剤は、以下の機構に限定されるものではないが、本発明者は、二酸化炭素の吸脱着反応は、以下の機構に基づくものと推測している。
背景技術欄で先に言及した非特許文献１には、Ｎ−メチルテトラヒドロピリミジン（ＭＴＨＰ）における二酸化炭素の吸着／脱着に関して、以下の反応式：
【化３２】
が記載されている。本発明の二酸化炭素吸着剤においても、同様の機構に基づくものと推測している。後述の実施例４で合成する１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］の場合を例にとり、その反応式を以下に示す：
【化３３】
【００２７】
本発明で用いる有機ケイ素化合物としては、金属酸化物（例えば、シリカ）への担持が容易である（すなわち、簡単な反応で、金属酸化物と化学的に結合することができる）点で、前記一般式（１）〜（３）で表される化合物が好ましく、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンが特に好ましい。
また、それ自体で安定な固体形状を有し、担体への担持が不要である点で、前記一般式（４）〜（６）で表される化合物が好ましく、１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンが特に好ましい。
【００２８】
前記有機ケイ素化合物を担持させる金属酸化物を主成分とする粒子又は繊維は、金属酸化物表面に存在するＯＨ基によって、前記一般式（１）〜（３）で表される化合物と化学的に結合することができる。金属酸化物としては、例えば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、アルミノケイ酸塩などが入手しやすく好ましい。具体的には、シリカゲルやクロマト用シリカ多孔体、鱗片状シリカ、ナノポーラスシリカ、天然ゼオライトや合成ゼオライト、酸化アルミニウム、酸化チタンの粒子や、ガラス繊維、シリカ繊維、セラミック繊維、アルミナ繊維、及びこれらの繊維からなる織物、編物、不織布などを挙げることができる。また、これらの粒子や繊維が多孔質であると、前記有機ケイ素化合物の担持量を増加させることが可能になるため、より好ましい。
【００２９】
前記鱗片状シリカ粒子は、具体的な形状として、例えば薄片１次粒子の粒子径が厚さ０．０５μｍ以下の鱗片形状粒子であり、葉状シリカ２次粒子の厚さが０．０５〜０．５μｍ（平均粒子径が０．１〜１．５μｍ）である鱗片状シリカ粒子を挙げることができ、市販されているものを適用することができる。例えば、市販のＳｉＯ２一次粒子が三次凝集した白色粉体である、サンラブリーＣ（ＡＧＣエスアイテック株式会社製）（平均粒径：４−６μｍ、比表面積６７ｍ２／ｇ、シラノール基：５５μｍｏｌ／ｍ２）を適用することができる。
【００３０】
前記一般式（１）〜（３）で表される化合物のシリカ担体への担持（結合）は、例えば、後述の実施例８（１）に記載の方法により実施することができる。すなわち、担持対象化合物を適当な溶媒（例えば、メタノール）で希釈し、シリカ担体と混合し、加熱下にて攪拌することにより、所望の二酸化炭素吸着剤を得ることができる。
【００３１】
本発明では、二酸化炭素吸着剤をこのようなシリカ担体へ担持させて構成した二酸化炭素吸着粒子を更に通気性のシート状物に担持させること、あるいは、二酸化炭素吸着繊維を用いてシート状物を形成することなどにより、二酸化炭素吸着シートを構成することができる。二酸化炭素吸着シートが通気性を持つ場合はシートの厚さ方向に通風することで、通気性を持たない場合はハニカムやコルゲートなどの形状に加工しシート面と平行に通風することで、フィルタとして用いることができる。これらのフィルタを空調設備に配置して、大気中の二酸化炭素を吸着させ、必要に応じて脱着させることで、室内空気中の二酸化炭素濃度を調整することができる。
シート状物としては、製法・形状とも特に限定されず、例えば、不織布、織編み物、多孔膜、紙、フィルムなどが適用可能である。
【００３２】
前記不織布としては、例えばバインダ接着不織布、水流絡合不織布、ニードルパンチ不織布、繊維融着不織布、スパンボンド不織布、あるいは紙などを単独で、又は適宜組み合わせた不織布を適用することができる。
また、不織布の材質は特に限定されず、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系繊維、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系繊維、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系繊維、ポリビニルアルコール繊維及び合成パルプなどの合成繊維に限らず、レーヨンなどの半合成繊維、綿及びパルプ繊維などの天然繊維、あるいはガラス繊維、セラミックス繊維、金属繊維などを単独で、又は適宜組み合わせて適用することができる。
【００３３】
次に、前述の二酸化炭素吸着シートをフィルタとして、空気中の二酸化炭素の吸脱着に用いる一例について説明する。
従来から、オフィスや住居などの室内では、室内で発生する高濃度の二酸化炭素を低い濃度に抑える必要があり、このため外気を取り入れ二酸化炭素の濃度を薄めて、所定レベル以下（例えばビル管理法規定の１０００ｐｐｍ以下）に抑えることが行われている。ところが、この室内で発生する二酸化炭素の発生源は人間の呼気によるものが最大の原因となっており、このため、急激に人の出入りが生じた場合など、一時的に二酸化炭素の濃度が増加した場合でも必要以上に換気が行われることがあった。あるいは、換気量を増加することがあった。その結果、暖房や冷房が行われた室内空気を外部に排出することとなり、熱エネルギーの損失につながり、ひいては地球温暖化を加速する原因にもなっていた。
そこで、前記フィルタに二酸化炭素を含む空気を通風させた場合に、空気の温度が少なくとも−１０〜５０℃の範囲の何れかの温度において、通風された空気中の二酸化炭素の濃度が増加する場合は二酸化炭素を吸着し、減少する場合は二酸化炭素を脱着するように設計することにより、熱エネルギーの損失を防ぐことができる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【００３５】
《実施例１：１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］の合成》
室温にて［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン［化合物１−１］（２２．２ｇ、１００ｍｍｏｌ）のトルエン溶液（１００ｍＬ）に、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール（１３．１ｇ、１１０ｍｍｏｌ）を加え、次いで、油浴８０℃にて２４時間加熱攪拌した。ガスクロマトグラフィー分析により反応を停止し、エバポレートにてトルエン及び過剰のアセタールを留去した。残渣を真空乾燥することで少量残っていたトルエンを留去し、標記化合物［化合物１−２］を９９％を超える粗収率（＞９９％）で得た。更に減圧蒸留することで、標記化合物２２．８ｇ（収率９８％）を無色透明油状物として得た。
【００３６】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．６３（ｔ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．６０−１．６８（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），３．０９（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｎ），３．１９（ｔ，Ｊ＝９．６Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．５８（ｓ，９Ｈ，ＯＣＨ３×３），３．８１（ｔ，Ｊ＝１０．１Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），６．８０（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：５．９（ＣＨ２Ｓｉ），２１．６（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），４７．９（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），４９．７（ＣＨ２Ｎ），５０．３（ＯＣＨ３），５４．８（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），１５７．６（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００３７】
《実施例２：１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−３］の合成》
油浴６０℃にてトリエタノールアミン（２．９８ｇ、２０ｍｍｏｌ）と水酸化カリウム（１３ｍｇ、０．２ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（２０ｍＬ）を攪拌し、そこへ、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］（４．６５ｇ、２０ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（１０ｍＬ）を５分間かけて滴下した。更に油浴９０℃にて２４時間攪拌環流し、エバポレートにて溶媒留去した。析出した無色固体の残渣をトルエンで再結晶して標記化合物［化合物１−３］５．６１ｇ（収率９８％）を無色結晶として得た。
【００３８】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．３７（ｔ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．５７−１．６５（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），２．８２（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，６Ｈ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），３．０５（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｎ），３．２１（ｔ，Ｊ＝９．６Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．７３−３．７８（ｍ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．７３−３．７８（ｍ，６Ｈ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），６．８０（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：１３．２（ＣＨ２Ｓｉ），２４．３（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），４８．１（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５０．７（ＣＨ２Ｎ），５１．０（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５４．７（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５７．６（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），１５８．０（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００３９】
《実施例３：１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］の合成》
（１）［３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン［化合物２−１］の合成
窒素気流下、室温にて乾燥１，３−プロパンジアミン（７４．１ｇ、１ｍｏｌ）中に（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン［化合物２−０］（３９．８ｇ、２００ｍｍｏｌ）を加え、次いで、油浴９０℃にて１時間加熱攪拌した。１Ｈ ＮＭＲ分析より反応を停止し、エバポレートにて過剰の１，３−プロパンジアミンを留去した。残渣にトルエンを加えた後に副生成物であるプロパンジアミン塩酸塩をろ別し、ろ液をエバポレートすることで標記化合物［化合物２−１］を９９％を超える粗収率（＞９９％）で得た。更に減圧蒸留することで、標記化合物４０．７ｇ（収率８６％）を無色透明油状物として得た。
【００４０】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．６６（ｔ，Ｊ＝９．２Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．１２（ｂｒｓ，２Ｈ，ＣＨ２ＮＨ２），１．１２（ｂｒｓ，１Ｈ，ＣＨ２ＮＨＣＨ２），１．５６−１．６７（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），１．５６−１．６７（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２），２．６１（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），２．６７（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２），２．７６（ｔ，Ｊ＝６．９Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２ＮＨ２），３．５７（ｓ，９Ｈ，ＯＣＨ３×３）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：６．５（ＣＨ２Ｓｉ），２３．０（ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），３３．９（ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２），４０．４（ＣＨ２ＮＨ２），４７．６（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２），５０．４（ＯＣＨ３），５２．７（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ）．
【００４１】
（２）１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］の合成
室温にて［３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン［化合物２−１］（２３．６ｇ、１００ｍｍｏｌ）のトルエン溶液（１００ｍＬ）にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール（１３．１ｇ、１１０ｍｍｏｌ）を加え、次いで、油浴８０℃にて２４時間加熱攪拌した。ガスクロマトグラフィー分析により反応を停止し、エバポレートにてトルエン及び過剰のアセタールを留去した。残渣を真空乾燥することで少量残っていたトルエンを留去し、標記化合物［化合物１−２］を９９％を超える粗収率（＞９９％）で得た。更に減圧蒸留することで、標記化合物２３．９ｇ（収率９７％）を無色透明油状物として得た。
【００４２】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．５８（ｔ，Ｊ＝８．２Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．５６−１．６６（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），１．８３（ｑｕｉｎ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．０３（ｔ，Ｊ＝６．９Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），３．１２（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．２９（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．５８（ｓ，９Ｈ，ＯＣＨ３×３），６．９７（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：５．７（ＣＨ２Ｓｉ），２１．１（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），２１．４（ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），４３．０（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），４３．２（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５０．５（ＯＣＨ３），５５．２（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），１５０．１（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００４３】
《実施例４：１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］の合成》
油浴６０℃にてトリエタノールアミン（４．４８ｇ、３０ｍｍｏｌ）と水酸化カリウム（２０ｍｇ、０．３ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（３０ｍＬ）を攪拌し、そこへ、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］（７．３９ｇ、３０ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（１５ｍＬ）を５分間かけて滴下した。更に油浴９０℃にて２４時間攪拌環流し、エバポレートにて溶媒留去した。析出した無色固体の残渣をトルエンで再結晶して標記化合物［化合物２−３］８．９７ｇ（収率＞９９％）を無色結晶として得た。
【００４４】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．３３（ｔ，Ｊ＝８．２Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．５５−１．６３（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），１．８０（ｑｕｉｎ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），２．８２（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，６Ｈ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），２．９７（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｎ），３．１３（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．２５（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．７７（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），６．９７（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：１２．９（ＣＨ２Ｓｉ），２１．２（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），２４．１（ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），４３．０（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），４３．３（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５０．９（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５６．３（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），５７．６（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），１５０．４（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００４５】
《実施例５：Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ホルムアミジン［化合物３−２］の合成》
室温にて３−（アミノプロピル）トリメトキシシラン［化合物３−１］（７．１７ｇ，４０ｍｍｏｌ）にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール（５．０１ｇ，４２ｍｍｏｌ）を加え、次いで油浴５０℃にて１時間加熱攪拌した。ガスクロマトグラフィー分析により反応を停止し、エバポレートにて生成メタノール及び過剰のアセタールを留去した。残渣を真空乾燥することで、標記化合物［化合物３−２］を９９％を超える粗収率（＞９９％）で得た。更に減圧蒸留することで、標記化合物８．９１ｇ（収率９５％）を無色透明油状物として得た。
【００４６】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．６３（ｔ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．５８−１．６６（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），２．８２（ｓ，６Ｈ，ＮＣＨ３×２），３．２２（ｔ，Ｊ＝６．９Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｎ），３．５７（ｓ，９Ｈ，ＯＣＨ３×３），７．２７（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：６．３（ＣＨ２Ｓｉ），２５．４（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），３６．８（ＣＨ３Ｎ），５０．２（ＯＣＨ３），５８．７（ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），１５４．８（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００４７】
《実施例６：Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（シラトラニル）プロピル］ホルムアミジン［化合物３−３］の合成》
油浴６０℃にてトリエタノールアミン（１．４９ｇ，１０ｍｍｏｌ）と水酸化カリウム（６．６ｍｇ，０．１ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（１０ｍＬ）を攪拌し、そこへＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ホルムアミジン［化合物３−２］（２．３４ｇ，１０ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（５ｍＬ）を５分かけて滴下した。更に油浴９０℃にて２４時間攪拌還流し、エバポレートにて溶媒留去した。残渣の油状物を真空乾燥して結晶を析出させ、更にヘキサン／酢酸エチル（５：１）で再結晶して標記化合物［化合物３−３］２．８２ｇ（収率９８％）を無色結晶として得た。
【００４８】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．３４−０．３９（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．５６−１．６３（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），２．７９（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，６Ｈ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），２．８２（ｓ，６Ｈ，ＮＣＨ３×２），３．１９（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｎ），３．７５（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，６Ｈ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），７．２４（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：１３．４（ＣＨ２Ｓｉ），２８．１（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），３７．０（ＣＨ３Ｎ），５１．０（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５７．７（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５９．６（ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），１５４．７（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００４９】
《実施例７：１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］の二酸化炭素吸脱着反応の評価》
１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］（５９９ｍｇ、２ｍｍｏｌ）を乾燥ジメチルスルホキシド（４ｍＬ）に溶解し、前処理としてアルゴンガス（流量０．２Ｌ／分）を油浴６０℃にて３０分間吹き込んだ。その後、２５℃で二酸化炭素（流量０．２Ｌ／分）、６０℃でアルゴンガス（流量０．２Ｌ／分）を交互に１時間ずつ吹き込んで二酸化炭素の吸脱着反応を行った。反応の経時変化は重量変化（ブランクとの比較）より換算した。その結果を図１に示す。
図１に示すとおり、１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンは、穏和な条件下で二酸化炭素を定量的に吸脱着できることが明らかとなった。
【００５０】
《実施例８：１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］及び１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］の二酸化炭素吸脱着反応の評価》
（１）シリカ担体への担持
シリカ担体としては、鱗片状シリカ（製品名：サンラブリーＣ、ＡＧＣエスアイテック株式会社製、比表面積６７ｍ２／ｇ、シラノール基量：５４．６μｍｏｌ／ｍ２）を用いた。化合物１−２又は化合物２−２（１．０ｇ）をメタノールで５倍に希釈し、鱗片状シリカ（５．２ｇ）を混合した。攪拌しながら８０℃で１時間加熱した後、余剰の液をろ別し、更にメタノールで３回洗浄し、乾燥した。以下、化合物１−２又は化合物２−２を担持した鱗片状シリカを、それぞれ、実施例Ａ、実施例Ｂと称する。いずれも化合物の担持量は１６ｗｔ％であった。
【００５１】
同様の操作で、化合物１−２（４．６ｇ）のメタノール希釈液をシリカゲル（製品名：フジシリカゲルＩＤ形、富士シリシア化学社製、細孔径１５．５ｎｍ、比表面積３１０ｍ２／ｇ）に担持させたものを、以下、実施例Ｃと称する。実施例Ｃにおける化合物１−２の担持量は３３ｗｔ％であった。
【００５２】
（２）二酸化炭素吸着等温線の作成
上記（１）で調製した実施例Ａ〜Ｃと、未担持の鱗片状シリカ及びシリカゲルについて、温度２５℃における二酸化炭素吸着等温線を図２に示す。図２において、下側の曲線は吸着を示し、上側の曲線は脱着を示す。
【００５３】
（３）二酸化炭素の吸着及び脱着試験（循環法）
本評価試験では、図３に示すような、二酸化炭素濃度１０００ｐｐｍに調整した容積５リットルのテドラーバッグ１、試験カラム２、ポンプ３、二酸化炭素濃度測定用プローブ４を、チューブで漏れのないように接続した通風循環試験機を使用した。評価サンプルとしては、上記（１）で調製した実施例Ａ〜Ｃと、比較例Ａとして、ポリ［４−（１，４，５，６−テトラヒドロピリミド−１−イル）メチルスチレン−ジメチルアクリルアミド］（以下、ポリ（ＴＨＰＳｔ−ＤＭＡ）と称する）を使用した。
【００５４】
サンプル（１．０ｇ）を試験カラム内に入れ、試験風量２リットル／分でテドラーバッグ内の空気をカラムに通過させることにより、通風循環試験機内を循環させ、その後の二酸化炭素濃度の変化を測定した。二酸化炭素吸着試験の結果を図４に示す。
【００５５】
前記操作の開始から３０時間経過後に、二酸化炭素を充填した前記テドラーバッグを窒素充填したものに交換し、再度接続した後、その後の二酸化炭素濃度の変化を測定した。二酸化炭素脱着試験の結果を図５に示す。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の二酸化炭素吸着剤は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸着させる用途に適用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素の吸着／脱着能に優れるとともに、安定な固体形状を有するか、あるいは粒子状の担体に容易に担持可能であり、フィルタとして加工が容易な二酸化炭素吸着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中の二酸化炭素濃度の上昇による地球温暖化の問題は、ますます深刻化しており、その対策が至急に求められている中で、二酸化炭素の化学的なトラップ法の開発にも大きな期待が寄せられている。このような、トラップ法に利用可能な化合物として、アミジン骨格を有する複素環化合物である、Ｎ−メチルテトラヒドロピリミジン（以下、ＭＴＨＰと略することがある）が、二酸化炭素を吸着／脱着できる有機化合物であることが知られている。しかし、ＭＴＨＰは液体であるため、エアフィルタなどと併用して大気中の二酸化炭素を吸収させることが困難であり、実用上安定な固体形状を有するか、あるいは粒子状や繊維状の担体に容易に担持可能な二酸化炭素吸着剤が求められていた。
【０００３】
そこで、本発明者らの一部は、このＭＴＨＰをスチレンに導入した化合物である、４−（１，４，５，６−テトラヒドロピリミド−１−イル）メチルスチレン（以下、ＴＨＰＳｔと略することがある）や、ＴＨＰＳｔをモノマーとする下記一般式（９１）：
【化１】
で表される重合体、並びに、ＴＨＰＳｔとＮ−アクリルアミドとを共重合した下記一般式（９２）：
【化２】
で表される固体形状の共重合体を合成した結果、これらの化合物が２５℃で二酸化炭素を接触させると吸着すること、そして、昇温すると、その吸着した二酸化炭素が脱着することを、非特許文献１に報告している。
【０００４】
しかし、ＴＨＰＳｔモノマーやその共重合体の合成方法は、工程が煩雑であるため、製造コストが高くなるという問題があった。また、大気中の二酸化炭素の吸着剤として利用する場合、加工方法や用途が限られるという問題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】T. Endo et al., Macromolecules 2004, 37, 2007-2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決して、上記化合物以外にも、二酸化炭素の吸着／脱着能に優れるとともに、安定な固体形状を有するか、あるいは粒子状や繊維状の担体に容易に担持可能であり、フィルタとして加工が容易な二酸化炭素吸着剤、及びそれに用いることのできる新規化合物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】
【０００７】
本発明は、
［１］アミジン部分を含む有機ケイ素化合物を含む、二酸化炭素吸着剤、
［２］前記有機ケイ素化合物が、一般式（１）：
【化３】
［式中、Ｒ１１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１は１〜３の整数である］
で表される環状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、又は一般式（２）：
【化４】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
若しくは一般式（３）：
【化５】
［式中、Ｒ３１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ３２及びＲ３３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ３４、Ｒ３５、及びＲ３６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
で表される鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、又はその誘導体である、［１］の二酸化炭素吸着剤、
［３］前記有機ケイ素化合物が、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンである、［２］の二酸化炭素吸着剤、
［４］前記誘導体が、一般式（４）：
【化６】
［式中、Ｒ４１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、ｎ４は１〜３の整数である］
で表される化合物、一般式（５）：
【化７】
［式中、Ｒ５１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ５２及びＲ５３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物、又は一般式（６）：
【化８】
［式中、Ｒ６１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ６２及びＲ６３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物である、［２］の二酸化炭素吸着剤、
［５］前記誘導体が、１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンである、［４］の二酸化炭素吸着剤、
［６］前記二酸化炭素吸着剤が、［１］〜［３］の有機ケイ素化合物又はその誘導体を、金属酸化物を主成分とする粒子又は繊維に結合してなる二酸化炭素吸着粒子又は繊維である、二酸化炭素吸着剤、
［７］前記金属酸化物が、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、又はアルミノケイ酸塩である、［６］の二酸化炭素吸着剤、
［８］前記二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、又はアルミノケイ酸塩を主成分とする粒子又は繊維が、多孔質体である、［７］の二酸化炭素吸着剤、
［９］［６］〜［８］の二酸化炭素吸着剤、あるいは、［４］又は［５］の二酸化炭素吸着剤を用いて、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸着させることを特徴とする、二酸化炭素の処理方法、
［１０］［６］〜［８］の二酸化炭素吸着剤、あるいは、［４］又は［５］の二酸化炭素吸着剤をフィルタに担持させて、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸着させることを特徴とする、二酸化炭素の処理方法、
［１１］一般式（１ａ）：
【化９】
［式中、Ｒ１１ａは、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ１４ａ、Ｒ１５ａ、及びＲ１６ａは、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１ａは１〜３の整数である（但し、Ｒ１１ａが水素原子の場合、ｎ１ａは２〜３の整数であるものとする）］、
一般式（２）：
【化１０】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］、
一般式（３）：
【化１１】
［式中、Ｒ３１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ３２及びＲ３３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ３４、Ｒ３５、及びＲ３６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］、
一般式（４ａ）：
【化１２】
［式中、Ｒ４１ａは、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、ｎ４ａは１〜３の整数である（但し、Ｒ４１ａが水素原子の場合、ｎ４ａは２〜３の整数であるものとする）］、
一般式（５）：
【化１３】
［式中、Ｒ５１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ５２及びＲ５３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］、又は
一般式（６）：
【化１４】
［式中、Ｒ６１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ６２及びＲ６３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物、
［１２］一般式（１０）：
【化１５】
［式中、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１は１〜３の整数である］
と、一般式（ＣＨ３）２ＮＣＲ１１（ＯＣＨ３）２［式中、Ｒ１１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基である］とを反応させることを特徴とする、一般式（１）：
【化１６】
［式中、Ｒ１１、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、ｎ１は、前記と同じ意味である］
で表される有機ケイ素化合物の製造方法、
［１３］［１２］の製造方法であって、［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン又は［３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル］トリメトキシシランと、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタールとを反応させる、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンの製造方法、
［１４］一般式（２０）：
【化１７】
［式中、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
と、一般式（２１）：
【化１８】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
とを反応させることを特徴とする、一般式（２）：
【化１９】
［式中、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、前記と同じ意味である］
で表される有機ケイ素化合物の製造方法、
［１５］［１４］の製造方法であって、（３−アミノプロピル）トリメトキシシランとＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタールとを反応させる、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ホルムアミジンの製造方法
に関する。
【発明の効果】
【０００８】
二酸化炭素の吸着／脱着能に優れるとともに、安定な固体形状を有するか、あるいは粒子状や繊維状の担体に容易に担持可能であり、フィルタとして加工が容易な新規な二酸化炭素吸着剤、及びその中間体を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例４で合成した１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］を用いて、実施例７で実施した二酸化炭素吸脱着反応における二酸化炭素吸着率（％）を示すグラフである。
【図２】実施例１で合成した１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］をシリカ担体に担持させた実施例Ａ（鱗片状シリカ；担持量＝１６ｗｔ％）又は実施例Ｃ（シリカゲル；担持量＝３３ｗｔ％）、あるいは、実施例３で合成した１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］をシリカ担体に担持させた実施例Ｂ（鱗片状シリカ；担持量＝１６ｗｔ％）を用いて、実施例８（２）で作成した温度２５℃における二酸化炭素吸着等温線を示すグラフである。
【図３】実施例８（３）で使用した通風循環試験機の概略を示す説明図である。
【図４】図３に示すテドラーバッグとして、二酸化炭素を充填したテドラーバッグ（二酸化炭素濃度＝１０００ｐｐｍ）を通風循環試験機に装着し、図２に示す実施例Ａ〜実施例Ｃを用いて、実施例８（３）で実施した二酸化炭素吸着試験の結果を示すグラフである。
【図５】図４に示す二酸化炭素吸着試験の後、窒素充填したテドラーバッグに交換し、再度、二酸化炭素吸着試験を実施した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の二酸化炭素吸着剤は、アミジン部分を含む有機ケイ素化合物を含むことを特徴とする。
前記有機ケイ素化合物としては、例えば、
一般式（１）：
【化２０】
［式中、Ｒ１１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基（好ましくは炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくはメチル基又はエチル基）であり、ｎ１は１〜３の整数（好ましくは１又は２）である］
で表される環状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、
一般式（２）：
【化２１】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基（好ましくはメチル基）であり、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基（好ましくは炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくはメチル基又はエチル基）である］
で表される鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、
一般式（３）：
【化２２】
［式中、Ｒ３１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、Ｒ３２及びＲ３３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基（好ましくはメチル基）であり、Ｒ３４、Ｒ３５、及びＲ３６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基（好ましくは炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくはメチル基又はエチル基）である］
で表される鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物
を挙げることができ、更には、前記一般式（１）〜（３）で表される有機ケイ素化合物の誘導体、例えば、
一般式（４）：
【化２３】
［式中、Ｒ４１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、ｎ４は１〜３の整数（好ましくは１又は２）である］
で表される化合物、
一般式（５）：
【化２４】
［式中、Ｒ５１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、Ｒ５２及びＲ５３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基（好ましくはメチル基）である］
で表される化合物、
一般式（６）：
【化２５】
［式中、Ｒ６１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基（好ましくは水素原子または炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは水素原子又はメチル基）であり、Ｒ６２及びＲ６３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基（好ましくはメチル基）である］
で表される化合物
を挙げることができる。
【００１１】
本発明の二酸化炭素吸着剤の有効成分として使用することのできる前記一般式（１）〜（６）で表される有機ケイ素化合物の内、例えば、前記一般式（１）において、ｎ１が１であり、Ｒ１１が水素原子であり、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６がエチル基である化合物（後述する実施例１にて合成する１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］）、あるいは、前記一般式（４）において、ｎ４が１であり、Ｒ４１が水素原子である化合物（後述する実施例２にて合成する１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−３］）は、それ自体、公知化合物である。例えば、前記化合物１−２の公知用途としては、シリカ担持後、触媒又は金属分離に利用されており、二酸化炭素吸着に利用可能であることは知られていない。
【００１２】
例えば、文献１では、Ｐｄ−Ｎ触媒合成の出発材料として使用されている。文献２では、イオン性液体合成の出発材料として使用されており、合成したイオン性液体はメソポーラスシリカに担持してアシル化触媒として用いられる。文献３では、均一系ヒドロホルミル化触媒として、文献４では、不均一系エポキシ化触媒として、それぞれ、使用されている。文献５では、シリカゲルに担持させて、金属キレート錯体のＨＰＬＣ分離用カラムとして使用されている。文献６では、Ｐｄ化合物触媒の前駆体として用いられている。
【００１３】
前記一般式（１）で表される環状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物は、例えば、下記反応工程式（Ｉ）：
【化２６】
に基づいて合成することができる。
上記反応工程式（Ｉ）はアミン化合物とアセタール化合物の縮合環化反応であり、バルク（無溶媒）又は溶媒中で行うことができる。この溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、又はヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼンなどの非プロトン性非極性溶媒、又はメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのプロトン性極性溶媒が挙げられる。
上記の工程（Ｉ）の反応は、上記溶媒の中でも、例えばトルエン中、０℃〜１２０℃、好ましくは５０℃〜８０℃の範囲の温度で攪拌下に行うことができる。
【００１４】
また、その誘導体である前記一般式（４）で表される化合物は、例えば、下記反応工程式（II）：
【化２７】
に基づいて合成することができる。
上記反応工程式（II）はアルコキシシリル基の縮合保護反応であり、溶媒中で行うことができる。この溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、又はヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼンなどの非プロトン性非極性溶媒、又はメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのプロトン性極性溶媒が挙げられる。
上記の工程（II）の反応は、上記溶媒の中でも、例えばベンゼン中、３０℃〜１２０℃、好ましくは６０℃〜９０℃の範囲の温度で攪拌下に行うことができる。
【００１５】
例えば、前記一般式（１）の具体的化合物である１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］及び１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］は、後述の実施例１及び３に示すように、下記反応工程式（III）及び（IV）に基づいて、それぞれ、合成することができる。
【００１６】
また、前記一般式（４）の具体的化合物である１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−３］及び１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］は、それぞれ、後述の実施例２及び４に示すように、下記反応工程式（III）及び（IV）に基づいて合成することができる。
【００１７】
反応工程式（III）：
【化２８】
【００１８】
反応工程式（IV）：
【化２９】
【００１９】
前記一般式（２）又は（３）で表される鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物は、前記一般式（２）で表される有機ケイ素化合物を例にとると、例えば、下記反応工程式（Ｖ）：
【化３０】
に基づいて合成することができる。
【００２０】
上記反応工程式（Ｖ）はアミン化合物とアセタール化合物の縮合反応であり、バルク（無溶媒）又は溶媒中で行うことができる。この溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、又はヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼンなどの非プロトン性非極性溶媒、又はメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのプロトン性極性溶媒が挙げられる。
上記の工程（Ｖ）の反応は、例えばバルク中、０℃〜１００℃、好ましくは２０℃〜８０℃の範囲の温度で攪拌下に行うことができる。
【００２１】
また、その誘導体である前記一般式（５）又は（６）で表される化合物は、前記一般式（５）で表される有機ケイ素化合物を例にとると、例えば、上述の反応工程式（II）に準じて合成することができる。
【００２２】
例えば、前記一般式（２）の具体的化合物であるＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ホルムアミジン［化合物３−２］、及び前記一般式（５）の具体的化合物であるＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（シラトラニル）プロピル］ホルムアミジン［化合物３−３］は、後述の実施例５及び６に示すように、下記反応工程式（VI）に基づいて、それぞれ、合成することができる。
【００２３】
反応工程式（VI）：
【化３１】
【００２４】
本発明における二酸化炭素吸脱着反応は、バルク（無溶媒）又は溶媒中で行うことができる。この溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、又はヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ブチルベンゼンなどの非プロトン性非極性溶媒、又は水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのプロトン性極性溶媒が挙げられる。
【００２５】
上記の二酸化炭素吸脱着反応は、上記溶媒の中でも例えば乾燥ジメチルスルホキシド中で行うと吸脱着率（重量増減）の測定を再現よく行うことができる。よって、必ずしも乾燥溶媒を使用する必要はなく、むしろ水分を含んだ溶媒の方が二酸化炭素吸着率は増加する。吸着反応の温度は−２０℃〜９０℃、好ましくは０℃〜４０℃の範囲の温度でバブリング下又はガス雰囲気下に行うことができ、脱着反応の温度は２０℃〜１２０℃、好ましくは３０℃〜９０℃の範囲の温度でバブリング下又はガス雰囲気下にて行うことができる。
【００２６】
本発明の二酸化炭素吸着剤は、以下の機構に限定されるものではないが、本発明者は、二酸化炭素の吸脱着反応は、以下の機構に基づくものと推測している。
背景技術欄で先に言及した非特許文献１には、Ｎ−メチルテトラヒドロピリミジン（ＭＴＨＰ）における二酸化炭素の吸着／脱着に関して、以下の反応式：
【化３２】
が記載されている。本発明の二酸化炭素吸着剤においても、同様の機構に基づくものと推測している。後述の実施例４で合成する１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］の場合を例にとり、その反応式を以下に示す：
【化３３】
【００２７】
本発明で用いる有機ケイ素化合物としては、金属酸化物（例えば、シリカ）への担持が容易である（すなわち、簡単な反応で、金属酸化物と化学的に結合することができる）点で、前記一般式（１）〜（３）で表される化合物が好ましく、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンが特に好ましい。
また、それ自体で安定な固体形状を有し、担体への担持が不要である点で、前記一般式（４）〜（６）で表される化合物が好ましく、１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンが特に好ましい。
【００２８】
前記有機ケイ素化合物を担持させる金属酸化物を主成分とする粒子又は繊維は、金属酸化物表面に存在するＯＨ基によって、前記一般式（１）〜（３）で表される化合物と化学的に結合することができる。金属酸化物としては、例えば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、アルミノケイ酸塩などが入手しやすく好ましい。具体的には、シリカゲルやクロマト用シリカ多孔体、鱗片状シリカ、ナノポーラスシリカ、天然ゼオライトや合成ゼオライト、酸化アルミニウム、酸化チタンの粒子や、ガラス繊維、シリカ繊維、セラミック繊維、アルミナ繊維、及びこれらの繊維からなる織物、編物、不織布などを挙げることができる。また、これらの粒子や繊維が多孔質であると、前記有機ケイ素化合物の担持量を増加させることが可能になるため、より好ましい。
【００２９】
前記鱗片状シリカ粒子は、具体的な形状として、例えば薄片１次粒子の粒子径が厚さ０．０５μｍ以下の鱗片形状粒子であり、葉状シリカ２次粒子の厚さが０．０５〜０．５μｍ（平均粒子径が０．１〜１．５μｍ）である鱗片状シリカ粒子を挙げることができ、市販されているものを適用することができる。例えば、市販のＳｉＯ２一次粒子が三次凝集した白色粉体である、サンラブリーＣ（ＡＧＣエスアイテック株式会社製）（平均粒径：４−６μｍ、比表面積６７ｍ２／ｇ、シラノール基：５５μｍｏｌ／ｍ２）を適用することができる。
【００３０】
前記一般式（１）〜（３）で表される化合物のシリカ担体への担持（結合）は、例えば、後述の実施例８（１）に記載の方法により実施することができる。すなわち、担持対象化合物を適当な溶媒（例えば、メタノール）で希釈し、シリカ担体と混合し、加熱下にて攪拌することにより、所望の二酸化炭素吸着剤を得ることができる。
【００３１】
本発明では、二酸化炭素吸着剤をこのようなシリカ担体へ担持させて構成した二酸化炭素吸着粒子を更に通気性のシート状物に担持させること、あるいは、二酸化炭素吸着繊維を用いてシート状物を形成することなどにより、二酸化炭素吸着シートを構成することができる。二酸化炭素吸着シートが通気性を持つ場合はシートの厚さ方向に通風することで、通気性を持たない場合はハニカムやコルゲートなどの形状に加工しシート面と平行に通風することで、フィルタとして用いることができる。これらのフィルタを空調設備に配置して、大気中の二酸化炭素を吸着させ、必要に応じて脱着させることで、室内空気中の二酸化炭素濃度を調整することができる。
シート状物としては、製法・形状とも特に限定されず、例えば、不織布、織編み物、多孔膜、紙、フィルムなどが適用可能である。
【００３２】
前記不織布としては、例えばバインダ接着不織布、水流絡合不織布、ニードルパンチ不織布、繊維融着不織布、スパンボンド不織布、あるいは紙などを単独で、又は適宜組み合わせた不織布を適用することができる。
また、不織布の材質は特に限定されず、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系繊維、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系繊維、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系繊維、ポリビニルアルコール繊維及び合成パルプなどの合成繊維に限らず、レーヨンなどの半合成繊維、綿及びパルプ繊維などの天然繊維、あるいはガラス繊維、セラミックス繊維、金属繊維などを単独で、又は適宜組み合わせて適用することができる。
【００３３】
次に、前述の二酸化炭素吸着シートをフィルタとして、空気中の二酸化炭素の吸脱着に用いる一例について説明する。
従来から、オフィスや住居などの室内では、室内で発生する高濃度の二酸化炭素を低い濃度に抑える必要があり、このため外気を取り入れ二酸化炭素の濃度を薄めて、所定レベル以下（例えばビル管理法規定の１０００ｐｐｍ以下）に抑えることが行われている。ところが、この室内で発生する二酸化炭素の発生源は人間の呼気によるものが最大の原因となっており、このため、急激に人の出入りが生じた場合など、一時的に二酸化炭素の濃度が増加した場合でも必要以上に換気が行われることがあった。あるいは、換気量を増加することがあった。その結果、暖房や冷房が行われた室内空気を外部に排出することとなり、熱エネルギーの損失につながり、ひいては地球温暖化を加速する原因にもなっていた。
そこで、前記フィルタに二酸化炭素を含む空気を通風させた場合に、空気の温度が少なくとも−１０〜５０℃の範囲の何れかの温度において、通風された空気中の二酸化炭素の濃度が増加する場合は二酸化炭素を吸着し、減少する場合は二酸化炭素を脱着するように設計することにより、熱エネルギーの損失を防ぐことができる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【００３５】
《実施例１：１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］の合成》
室温にて［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン［化合物１−１］（２２．２ｇ、１００ｍｍｏｌ）のトルエン溶液（１００ｍＬ）に、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール（１３．１ｇ、１１０ｍｍｏｌ）を加え、次いで、油浴８０℃にて２４時間加熱攪拌した。ガスクロマトグラフィー分析により反応を停止し、エバポレートにてトルエン及び過剰のアセタールを留去した。残渣を真空乾燥することで少量残っていたトルエンを留去し、標記化合物［化合物１−２］を９９％を超える粗収率（＞９９％）で得た。更に減圧蒸留することで、標記化合物２２．８ｇ（収率９８％）を無色透明油状物として得た。
【００３６】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．６３（ｔ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．６０−１．６８（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），３．０９（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｎ），３．１９（ｔ，Ｊ＝９．６Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．５８（ｓ，９Ｈ，ＯＣＨ３×３），３．８１（ｔ，Ｊ＝１０．１Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），６．８０（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：５．９（ＣＨ２Ｓｉ），２１．６（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），４７．９（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），４９．７（ＣＨ２Ｎ），５０．３（ＯＣＨ３），５４．８（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），１５７．６（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００３７】
《実施例２：１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−３］の合成》
油浴６０℃にてトリエタノールアミン（２．９８ｇ、２０ｍｍｏｌ）と水酸化カリウム（１３ｍｇ、０．２ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（２０ｍＬ）を攪拌し、そこへ、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］（４．６５ｇ、２０ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（１０ｍＬ）を５分間かけて滴下した。更に油浴９０℃にて２４時間攪拌環流し、エバポレートにて溶媒留去した。析出した無色固体の残渣をトルエンで再結晶して標記化合物［化合物１−３］５．６１ｇ（収率９８％）を無色結晶として得た。
【００３８】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．３７（ｔ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．５７−１．６５（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），２．８２（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，６Ｈ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），３．０５（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｎ），３．２１（ｔ，Ｊ＝９．６Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．７３−３．７８（ｍ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．７３−３．７８（ｍ，６Ｈ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），６．８０（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：１３．２（ＣＨ２Ｓｉ），２４．３（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），４８．１（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５０．７（ＣＨ２Ｎ），５１．０（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５４．７（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５７．６（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），１５８．０（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００３９】
《実施例３：１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］の合成》
（１）［３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン［化合物２−１］の合成
窒素気流下、室温にて乾燥１，３−プロパンジアミン（７４．１ｇ、１ｍｏｌ）中に（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン［化合物２−０］（３９．８ｇ、２００ｍｍｏｌ）を加え、次いで、油浴９０℃にて１時間加熱攪拌した。１Ｈ ＮＭＲ分析より反応を停止し、エバポレートにて過剰の１，３−プロパンジアミンを留去した。残渣にトルエンを加えた後に副生成物であるプロパンジアミン塩酸塩をろ別し、ろ液をエバポレートすることで標記化合物［化合物２−１］を９９％を超える粗収率（＞９９％）で得た。更に減圧蒸留することで、標記化合物４０．７ｇ（収率８６％）を無色透明油状物として得た。
【００４０】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．６６（ｔ，Ｊ＝９．２Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．１２（ｂｒｓ，２Ｈ，ＣＨ２ＮＨ２），１．１２（ｂｒｓ，１Ｈ，ＣＨ２ＮＨＣＨ２），１．５６−１．６７（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），１．５６−１．６７（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２），２．６１（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），２．６７（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２），２．７６（ｔ，Ｊ＝６．９Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２ＮＨ２），３．５７（ｓ，９Ｈ，ＯＣＨ３×３）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：６．５（ＣＨ２Ｓｉ），２３．０（ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），３３．９（ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２），４０．４（ＣＨ２ＮＨ２），４７．６（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２），５０．４（ＯＣＨ３），５２．７（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ）．
【００４１】
（２）１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］の合成
室温にて［３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン［化合物２−１］（２３．６ｇ、１００ｍｍｏｌ）のトルエン溶液（１００ｍＬ）にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール（１３．１ｇ、１１０ｍｍｏｌ）を加え、次いで、油浴８０℃にて２４時間加熱攪拌した。ガスクロマトグラフィー分析により反応を停止し、エバポレートにてトルエン及び過剰のアセタールを留去した。残渣を真空乾燥することで少量残っていたトルエンを留去し、標記化合物［化合物１−２］を９９％を超える粗収率（＞９９％）で得た。更に減圧蒸留することで、標記化合物２３．９ｇ（収率９７％）を無色透明油状物として得た。
【００４２】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．５８（ｔ，Ｊ＝８．２Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．５６−１．６６（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），１．８３（ｑｕｉｎ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．０３（ｔ，Ｊ＝６．９Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），３．１２（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．２９（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．５８（ｓ，９Ｈ，ＯＣＨ３×３），６．９７（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：５．７（ＣＨ２Ｓｉ），２１．１（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），２１．４（ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），４３．０（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），４３．２（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５０．５（ＯＣＨ３），５５．２（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），１５０．１（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００４３】
《実施例４：１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］の合成》
油浴６０℃にてトリエタノールアミン（４．４８ｇ、３０ｍｍｏｌ）と水酸化カリウム（２０ｍｇ、０．３ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（３０ｍＬ）を攪拌し、そこへ、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］（７．３９ｇ、３０ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（１５ｍＬ）を５分間かけて滴下した。更に油浴９０℃にて２４時間攪拌環流し、エバポレートにて溶媒留去した。析出した無色固体の残渣をトルエンで再結晶して標記化合物［化合物２−３］８．９７ｇ（収率＞９９％）を無色結晶として得た。
【００４４】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．３３（ｔ，Ｊ＝８．２Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．５５−１．６３（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），１．８０（ｑｕｉｎ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），２．８２（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，６Ｈ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），２．９７（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｎ），３．１３（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．２５（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），３．７７（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），６．９７（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：１２．９（ＣＨ２Ｓｉ），２１．２（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），２４．１（ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），４３．０（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），４３．３（ＣＨ＝ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５０．９（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５６．３（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ），５７．６（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），１５０．４（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００４５】
《実施例５：Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ホルムアミジン［化合物３−２］の合成》
室温にて３−（アミノプロピル）トリメトキシシラン［化合物３−１］（７．１７ｇ，４０ｍｍｏｌ）にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール（５．０１ｇ，４２ｍｍｏｌ）を加え、次いで油浴５０℃にて１時間加熱攪拌した。ガスクロマトグラフィー分析により反応を停止し、エバポレートにて生成メタノール及び過剰のアセタールを留去した。残渣を真空乾燥することで、標記化合物［化合物３−２］を９９％を超える粗収率（＞９９％）で得た。更に減圧蒸留することで、標記化合物８．９１ｇ（収率９５％）を無色透明油状物として得た。
【００４６】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．６３（ｔ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．５８−１．６６（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），２．８２（ｓ，６Ｈ，ＮＣＨ３×２），３．２２（ｔ，Ｊ＝６．９Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｎ），３．５７（ｓ，９Ｈ，ＯＣＨ３×３），７．２７（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：６．３（ＣＨ２Ｓｉ），２５．４（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），３６．８（ＣＨ３Ｎ），５０．２（ＯＣＨ３），５８．７（ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），１５４．８（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００４７】
《実施例６：Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（シラトラニル）プロピル］ホルムアミジン［化合物３−３］の合成》
油浴６０℃にてトリエタノールアミン（１．４９ｇ，１０ｍｍｏｌ）と水酸化カリウム（６．６ｍｇ，０．１ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（１０ｍＬ）を攪拌し、そこへＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ホルムアミジン［化合物３−２］（２．３４ｇ，１０ｍｍｏｌ）のベンゼン溶液（５ｍＬ）を５分かけて滴下した。更に油浴９０℃にて２４時間攪拌還流し、エバポレートにて溶媒留去した。残渣の油状物を真空乾燥して結晶を析出させ、更にヘキサン／酢酸エチル（５：１）で再結晶して標記化合物［化合物３−３］２．８２ｇ（収率９８％）を無色結晶として得た。
【００４８】
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．３４−０．３９（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２Ｓｉ），１．５６−１．６３（ｍ，２Ｈ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），２．７９（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，６Ｈ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），２．８２（ｓ，６Ｈ，ＮＣＨ３×２），３．１９（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ，ＣＨ２Ｎ），３．７５（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，６Ｈ，ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ×３），７．２４（ｓ，１Ｈ，Ｎ＝ＣＨＮ）．
１３Ｃ ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：１３．４（ＣＨ２Ｓｉ），２８．１（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），３７．０（ＣＨ３Ｎ），５１．０（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５７．７（ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ），５９．６（ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），１５４．７（Ｎ＝ＣＨＮ）．
【００４９】
《実施例７：１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］の二酸化炭素吸脱着反応の評価》
１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−３］（５９９ｍｇ、２ｍｍｏｌ）を乾燥ジメチルスルホキシド（４ｍＬ）に溶解し、前処理としてアルゴンガス（流量０．２Ｌ／分）を油浴６０℃にて３０分間吹き込んだ。その後、２５℃で二酸化炭素（流量０．２Ｌ／分）、６０℃でアルゴンガス（流量０．２Ｌ／分）を交互に１時間ずつ吹き込んで二酸化炭素の吸脱着反応を行った。反応の経時変化は重量変化（ブランクとの比較）より換算した。その結果を図１に示す。
図１に示すとおり、１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンは、穏和な条件下で二酸化炭素を定量的に吸脱着できることが明らかとなった。
【００５０】
《実施例８：１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン［化合物１−２］及び１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン［化合物２−２］の二酸化炭素吸脱着反応の評価》
（１）シリカ担体への担持
シリカ担体としては、鱗片状シリカ（製品名：サンラブリーＣ、ＡＧＣエスアイテック株式会社製、比表面積６７ｍ２／ｇ、シラノール基量：５４．６μｍｏｌ／ｍ２）を用いた。化合物１−２又は化合物２−２（１．０ｇ）をメタノールで５倍に希釈し、鱗片状シリカ（５．２ｇ）を混合した。攪拌しながら８０℃で１時間加熱した後、余剰の液をろ別し、更にメタノールで３回洗浄し、乾燥した。以下、化合物１−２又は化合物２−２を担持した鱗片状シリカを、それぞれ、実施例Ａ、実施例Ｂと称する。いずれも化合物の担持量は１６ｗｔ％であった。
【００５１】
同様の操作で、化合物１−２（４．６ｇ）のメタノール希釈液をシリカゲル（製品名：フジシリカゲルＩＤ形、富士シリシア化学社製、細孔径１５．５ｎｍ、比表面積３１０ｍ２／ｇ）に担持させたものを、以下、実施例Ｃと称する。実施例Ｃにおける化合物１−２の担持量は３３ｗｔ％であった。
【００５２】
（２）二酸化炭素吸着等温線の作成
上記（１）で調製した実施例Ａ〜Ｃと、未担持の鱗片状シリカ及びシリカゲルについて、温度２５℃における二酸化炭素吸着等温線を図２に示す。図２において、下側の曲線は吸着を示し、上側の曲線は脱着を示す。
【００５３】
（３）二酸化炭素の吸着及び脱着試験（循環法）
本評価試験では、図３に示すような、二酸化炭素濃度１０００ｐｐｍに調整した容積５リットルのテドラーバッグ１、試験カラム２、ポンプ３、二酸化炭素濃度測定用プローブ４を、チューブで漏れのないように接続した通風循環試験機を使用した。評価サンプルとしては、上記（１）で調製した実施例Ａ〜Ｃと、比較例Ａとして、ポリ［４−（１，４，５，６−テトラヒドロピリミド−１−イル）メチルスチレン−ジメチルアクリルアミド］（以下、ポリ（ＴＨＰＳｔ−ＤＭＡ）と称する）を使用した。
【００５４】
サンプル（１．０ｇ）を試験カラム内に入れ、試験風量２リットル／分でテドラーバッグ内の空気をカラムに通過させることにより、通風循環試験機内を循環させ、その後の二酸化炭素濃度の変化を測定した。二酸化炭素吸着試験の結果を図４に示す。
【００５５】
前記操作の開始から３０時間経過後に、二酸化炭素を充填した前記テドラーバッグを窒素充填したものに交換し、再度接続した後、その後の二酸化炭素濃度の変化を測定した。二酸化炭素脱着試験の結果を図５に示す。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の二酸化炭素吸着剤は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸着させる用途に適用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミジン部分を含む有機ケイ素化合物を含む、二酸化炭素吸着剤。
【請求項２】
前記有機ケイ素化合物が、一般式（１）：
【化１】
［式中、Ｒ１１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１は１〜３の整数である］
で表される環状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、又は一般式（２）：
【化２】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
若しくは一般式（３）：
【化３】
［式中、Ｒ３１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ３２及びＲ３３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ３４、Ｒ３５、及びＲ３６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
で表される鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、又はその誘導体である、請求項１に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項３】
前記有機ケイ素化合物が、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンである、請求項２に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項４】
前記誘導体が、一般式（４）：
【化４】
［式中、Ｒ４１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、ｎ４は１〜３の整数である］
で表される化合物、一般式（５）：
【化５】
［式中、Ｒ５１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ５２及びＲ５３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物、又は一般式（６）：
【化６】
［式中、Ｒ６１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ６２及びＲ６３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物である、請求項２に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項５】
前記誘導体が、１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンである、請求項４に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項６】
前記二酸化炭素吸着剤が、請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機ケイ素化合物又はその誘導体を、金属酸化物を主成分とする粒子又は繊維に結合してなる二酸化炭素吸着粒子又は繊維である、二酸化炭素吸着剤。
【請求項７】
前記金属酸化物が、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、又はアルミノケイ酸塩である、請求項６に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項８】
前記二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、又はアルミノケイ酸塩を主成分とする粒子又は繊維が、多孔質体である、請求項７に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の二酸化炭素吸着剤、あるいは、請求項４又は５に記載の二酸化炭素吸着剤を用いて、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸着させることを特徴とする、二酸化炭素の処理方法。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の二酸化炭素吸着剤、あるいは、請求項４又は５に記載の二酸化炭素吸着剤をフィルタに担持させて、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸着させることを特徴とする、二酸化炭素の処理方法。
【請求項１１】
一般式（１ａ）：
【化７】
［式中、Ｒ１１ａは、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ１４ａ、Ｒ１５ａ、及びＲ１６ａは、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１ａは１〜３の整数である（但し、Ｒ１１ａが水素原子の場合、ｎ１ａは２〜３の整数であるものとする）］、
一般式（２）：
【化８】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］、
一般式（３）：
【化９】
［式中、Ｒ３１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ３２及びＲ３３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ３４、Ｒ３５、及びＲ３６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］、
一般式（４ａ）：
【化１０】
［式中、Ｒ４１ａは、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、ｎ４ａは１〜３の整数である（但し、Ｒ４１ａが水素原子の場合、ｎ４ａは２〜３の整数であるものとする）］、
一般式（５）：
【化１１】
［式中、Ｒ５１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ５２及びＲ５３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］、又は
一般式（６）：
【化１２】
［式中、Ｒ６１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ６２及びＲ６３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物。
【請求項１２】
一般式（１０）：
【化１３】
［式中、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１は１〜３の整数である］
と、一般式（ＣＨ３）２ＮＣＲ１１（ＯＣＨ３）２［式中、Ｒ１１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基である］とを反応させることを特徴とする、一般式（１）：
【化１４】
［式中、Ｒ１１、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、ｎ１は、前記と同じ意味である］
で表される有機ケイ素化合物の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の製造方法であって、［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン又は［３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル］トリメトキシシランと、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタールとを反応させる、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンの製造方法。
【請求項１４】
一般式（２０）：
【化１５】
［式中、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
と、一般式（２１）：
【化１６】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
とを反応させることを特徴とする、一般式（２）：
【化１７】
［式中、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、前記と同じ意味である］
で表される有機ケイ素化合物の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の製造方法であって、（３−アミノプロピル）トリメトキシシランとＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタールとを反応させる、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ホルムアミジンの製造方法。
【請求項１】
アミジン部分を含む有機ケイ素化合物を含む、二酸化炭素吸着剤。
【請求項２】
前記有機ケイ素化合物が、一般式（１）：
【化１】
［式中、Ｒ１１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１は１〜３の整数である］
で表される環状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、又は一般式（２）：
【化２】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
若しくは一般式（３）：
【化３】
［式中、Ｒ３１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ３２及びＲ３３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ３４、Ｒ３５、及びＲ３６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
で表される鎖状アミジン部分を含む有機ケイ素化合物、又はその誘導体である、請求項１に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項３】
前記有機ケイ素化合物が、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンである、請求項２に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項４】
前記誘導体が、一般式（４）：
【化４】
［式中、Ｒ４１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、ｎ４は１〜３の整数である］
で表される化合物、一般式（５）：
【化５】
［式中、Ｒ５１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ５２及びＲ５３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物、又は一般式（６）：
【化６】
［式中、Ｒ６１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ６２及びＲ６３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物である、請求項２に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項５】
前記誘導体が、１−［３−（シラトラニル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（シラトラニル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンである、請求項４に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項６】
前記二酸化炭素吸着剤が、請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機ケイ素化合物又はその誘導体を、金属酸化物を主成分とする粒子又は繊維に結合してなる二酸化炭素吸着粒子又は繊維である、二酸化炭素吸着剤。
【請求項７】
前記金属酸化物が、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、又はアルミノケイ酸塩である、請求項６に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項８】
前記二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、又はアルミノケイ酸塩を主成分とする粒子又は繊維が、多孔質体である、請求項７に記載の二酸化炭素吸着剤。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の二酸化炭素吸着剤、あるいは、請求項４又は５に記載の二酸化炭素吸着剤を用いて、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸着させることを特徴とする、二酸化炭素の処理方法。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の二酸化炭素吸着剤、あるいは、請求項４又は５に記載の二酸化炭素吸着剤をフィルタに担持させて、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を吸着させることを特徴とする、二酸化炭素の処理方法。
【請求項１１】
一般式（１ａ）：
【化７】
［式中、Ｒ１１ａは、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ１４ａ、Ｒ１５ａ、及びＲ１６ａは、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１ａは１〜３の整数である（但し、Ｒ１１ａが水素原子の場合、ｎ１ａは２〜３の整数であるものとする）］、
一般式（２）：
【化８】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］、
一般式（３）：
【化９】
［式中、Ｒ３１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ３２及びＲ３３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ３４、Ｒ３５、及びＲ３６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］、
一般式（４ａ）：
【化１０】
［式中、Ｒ４１ａは、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、ｎ４ａは１〜３の整数である（但し、Ｒ４１ａが水素原子の場合、ｎ４ａは２〜３の整数であるものとする）］、
一般式（５）：
【化１１】
［式中、Ｒ５１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ５２及びＲ５３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］、又は
一般式（６）：
【化１２】
［式中、Ｒ６１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ６２及びＲ６３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
で表される化合物。
【請求項１２】
一般式（１０）：
【化１３】
［式中、Ｒ１４、Ｒ１５、及びＲ１６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基であり、ｎ１は１〜３の整数である］
と、一般式（ＣＨ３）２ＮＣＲ１１（ＯＣＨ３）２［式中、Ｒ１１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基である］とを反応させることを特徴とする、一般式（１）：
【化１４】
［式中、Ｒ１１、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、ｎ１は、前記と同じ意味である］
で表される有機ケイ素化合物の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の製造方法であって、［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］トリメトキシシラン又は［３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル］トリメトキシシランと、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタールとを反応させる、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−２−イミダゾリン、又は１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジンの製造方法。
【請求項１４】
一般式（２０）：
【化１５】
［式中、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素数１〜３０のアルキル基である］
と、一般式（２１）：
【化１６】
［式中、Ｒ２１は、水素原子または炭素数１〜２７のアルキル基であり、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、炭素数１〜４のアルキル基である］
とを反応させることを特徴とする、一般式（２）：
【化１７】
［式中、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２５、及びＲ２６は、前記と同じ意味である］
で表される有機ケイ素化合物の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の製造方法であって、（３−アミノプロピル）トリメトキシシランとＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドジメチルアセタールとを反応させる、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ホルムアミジンの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２１４３４５（Ｐ２０１０−２１４３４５Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６７３８２（Ｐ２００９−６７３８２）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（５０４２６５７５４）財団法人山形県産業技術振興機構 (60)
【出願人】（５９２０５５３９２）富士アミドケミカル株式会社 (5)
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（５０４２６５７５４）財団法人山形県産業技術振興機構 (60)
【出願人】（５９２０５５３９２）富士アミドケミカル株式会社 (5)
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【Ｆターム（参考）】
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