(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つのタイプのゲスト分子を受容しているゼオライトＬ材料の調製方法であって、  ａ）少なくとも１種の環状シロキサンと、少なくとも１つのタイプのゲスト分子及びストレートスルーチャネルを有するゼオライトＬ結晶の混合物とを含む組成物を得る工程、及び  ｂ）工程ａ）で得られた組成物を少なくとも１００℃に加熱して、前記有機ゲスト分子を前記ゼオライトＬ結晶のチャネルに組み込む工程、を含む方法に関する。【選択図】図１ａ
2020528041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのタイプのゲスト分子を受容しているゼオライトＬ材料の調製方法であって、
ａ）少なくとも１種の環状シロキサンと、少なくとも１つのタイプのゲスト分子及びストレートスルーチャネルを有するゼオライトＬ結晶の混合物とを含む組成物を得る工程、及び
ｂ）工程ａ）で得られた前記組成物を少なくとも１００℃に加熱して、前記ゲスト分子を前記ゼオライトＬ結晶の前記チャネルに組み込む工程、
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１種の環状シロキサンが、式Ｉ： 
【化１】
2020528041.tif 000009
（式中、Ｒ1及びＲ2は、互いに独立に、水素、直鎖又は分岐鎖の、置換又は非置換Ｃ1〜Ｃ8アルキル残基、置換又は非置換Ｃ2〜Ｃ8アルケン残基、置換又は非置換Ｃ2〜Ｃ8アルキン残基、置換又は非置換Ｃ5〜Ｃ10シクロアルキル残基、置換又は非置換Ｃ5〜Ｃ10アリールであり、これらの残基は必要に応じて、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｉのような少なくとも１つのヘテロ原子を含んでいてもよく、ｎは３〜約２０、好ましくは４〜１０の整数である。）
の化合物である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記環状シロキサンは、１，３，５−トリメチルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリエチルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリビニルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリフェニルシクロトリシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、ヘキサビニルシクロトリシロキサン、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリビニル−１，３，５−トリメチルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリメチル−１，３，５−トリフェニルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリス（３，３，３−トリフルオロプロピル）−１，３，５−トリメチルシクロトリシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラエチルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラビニルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラフェニルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、オクタエチルシクロテトラシロキサン、オクタビニルシクロテトラシロキサン、オクタフェニルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラビニル−１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラメチル−１，３，５，７−テトラフェニルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラキス（３，３，３−トリフルオロプロピル−１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタメチルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタエチルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタビニルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタフェニルシクロペンタシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、デカフェニルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタビニル−１，３，５，７，９−ペンタメチルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタメチル−１，３，５，７，９−ペンタフェニルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９，１１−ヘキサメチルシクロヘキサシロキサン、１，３，５，７，９，１１−ヘキサビニルシクロヘキサシロキサン、１，３，５，７，９，１１−ヘキサフェニルシクロヘキサシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ドデカビニルシクロヘキサシロキサン、及びドデカフェニルシクロヘキサシロキサン、又はそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記環状シロキサンは、オクタフェニルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン及びドデカメチルシクロヘキサシロキサン、又はそれらの混合物から成る群から選ばれる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つのタイプのゲスト分子は、電荷を帯びていない有機ゲスト分子、好ましくは色素又はＵＶ吸収剤、最も好ましくは蛍光色素である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記蛍光色素が、好ましくは、ペリレンジイミド色素、テリレンジイミド色素、及びクアテリレンジイミド色素からなる群から選ばれる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
工程ｂ）における温度が１５０℃〜３５０℃、好ましくは２００℃〜２５０℃である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
工程ｂ）における前記組成物が１〜５時間撹拌される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
工程ｂ）における前記組成物が真空下又は不活性ガス中で加熱される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
組み込まれたゲスト分子を有するゼオライトＬホスト−ゲスト材料を含む前記組成物を冷却し、洗浄してゼオライトＬ結晶の外表面に吸着したゲスト分子を除去する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのタイプのゲスト分子及び前記ゼオライトＬ結晶の混合物が、
ｉ．前記少なくとも１つのタイプのゲスト分子を溶媒に溶解させる工程、
ｉｉ．前記ゼオライトＬ結晶と前記ゲスト分子を含む溶媒とを混合する工程、及び
ｉｉｉ．工程ｉｉ）で得られた混合物を乾燥させ、前記ゼオライトＬ結晶及び前記少なくとも１つのタイプのゲスト分子の、乾燥した、溶媒及び酸素を含まない混合物を得る工程、
によって得られる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
工程ｉｉｉ）における前記混合物が真空下で乾燥される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ゲスト分子をチャネル内に含むゼオライトＬ結晶の調製のための移動剤としての環状シロキサンの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのタイプのゲスト分子を受容しているゼオライトＬホスト−ゲスト材料を調製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ストレートスルーチャネル（straight through channels）を有するゼオライトＬ結晶は、分子、複合体、クラスター、及び量子サイズの粒子の超分子組織のためのホストとして機能する。これらの特性は、例えば、通信用の赤外線プラスチック発光ダイオードなどのデバイスや、光学データ保存用の色素ナノ構造材料の開発、又はポリマーの化学物理的特性の改善のために使用できる。例えば、欧州特許出願公開第１８７３２０２号明細書には、光デバイスに使用することができるポリマー中に分散されたゲスト分子を含むゼオライトＬ結晶を含む透明なゼオライト−ポリマーハイブリッド材料が開示されている。
【０００３】
ゼオライトは、多くの化学反応のよく知られた触媒である。例えば、米国特許第３，１６９，９４２号明細書には、結晶性ゼオライトモレキュラーシーブにより触媒されるヒドロキシル及び／又はアルコキシ含有ケイ素組成物の縮合反応が開示されている。
【０００４】
色素担持ゼオライトＬ材料は、様々な用途に適していることが知られている。国際公開第０２７３６４９０号には、非常に高い輝度と安定性を有するルミネセント色素顔料として、非常に高い感度と汎用性を有するシンチレーション材料として、及び、ルミネセント光デバイス、例えば数百ナノメートルの寸法を有する色素レーザー、走査型近接場顕微鏡及び他の高度に統合された光デバイス用のニードルなどとしての色素担持ゼオライトＬ材料の使用が開示されている。
【０００５】
溶液中又はプラスチック複合材料中の色素自体と比較したゼオライトＬのチャネルにおける蛍光色素の安定性がより高いため、色素担持ゼオライトＬ顔料及び色素担持ゼオライトＬアンテナシステムは、国際公開第２０１０／００９５６０号に記載されているように、ルミネセンスコンセントレータ（luminescence concentrators）又はルミネセンスディスパーサ（luminescence dispersers）における顔料として適している。
【０００６】
しかしながら、ゼオライトＬのチャネルは挿入プロセス中にゲスト分子のみを収容し、それ以上の分子を収容しないことが好ましいため、適切な担持条件を見出すことはかなり困難である。特に、酸素、水、及び有機溶媒、例えばエタノールやメタノールなどの存在は、挿入プロセス中に高温で有機色素の分解をもたらすおそれがある。さらに、メタノールやエタノールなどの有機溶媒は、チャネル内の大量の空間を占めるため、色素がゼオライトＬのチャネルに入るのを妨げる。
【０００７】
特に、大きな商業的関心のある大きな有機色素分子をゼオライトＬのキャビティに挿入することは非常に難しい。Pengpeng Caoらは、Chem. Eur. J. 2016, 22, 4046-4060,“supramolecular organization of dye molecules in zeolite L channels: synthesis, properties and composite materials”において、かかる色素担持ゼオライトの製造方法を開示している。この方法によれば、色素は、真空排気され加熱されたアンプル内での吸収により、ゼオライトチャネルに挿入される。色素の挿入は、１８０℃〜２６０℃の温度で、色素分子と所望の担持とに応じて、真空下で２４時間〜７２時間に及ぶ時間で行われる。しかし、アンプルを使用するため、ほんの数百ｍｇの製品しか得られない。さらに、挿入時間が非常に長く、挿入効率が低く、そのため、生産コストがさらに増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、少なくとも１つのタイプのゲスト分子を受容しているゼオライトＬ結晶の迅速かつ効率的な大規模製造を可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１に記載の方法により解決される。さらに好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１０】
驚くべきことに、少なくとも１つのタイプのゲスト分子を受容しているゼオライトＬホスト−ゲスト材料を、非常に効率的、迅速、かつ安価な方法で製造できることが判った。本発明に係る方法は、以下の工程：
ａ）少なくとも１種の環状シロキサンと、少なくとも１つのタイプのゲスト分子及びストレートスルーチャネルを有するゼオライトＬ結晶の混合物とを含む組成物を得る工程、
ｂ）工程ａ）で得られた組成物を少なくとも１００℃に加熱して、ゲスト分子をゼオライトＬ結晶のチャネルに組み込む工程、
を含む。
【００１１】
環状シロキサンは、挿入温度で少なくとも１つのタイプのゲスト分子を少なくとも部分的に溶解できるが、同時にゼオライトＬ結晶のチャネルに入ることはできないことが判った。液体状態で存在する環状シロキサンは、少なくとも部分的に可溶化されたゲスト分子をゼオライトＬチャネルの開口部に輸送し、次いで、ゼオライトＬチャネルはゲスト分子を吸収する。挿入温度でゲスト分子を少なくとも部分的に溶解できる環状シロキサンの存在により、ガラスアンプル内での複雑で時間のかかる気相吸収プロセスを回避することができる。
【００１２】
本発明において、ゼオライトＬ結晶は、結晶内部に平行なチャネル及び／又はキャビティを有し、結晶長が２０〜７０００ｎｍ、好ましくは３０〜３０００ｎｍであるアルミノケイ酸塩として理解される。ゼオライトＬは、好ましくは、円筒形の多孔性アルミノケイ酸塩である。好ましくは、結晶の直径に応じて、ゼオライトＬは数百〜数十万の厳密に平行なチャネルを含む。ゼオライトＬチャネルは積み重ねたタイヤのように見える（図１ａ及び１ｂ）。チャネル開口部の直径は約０．７ｎｍであり、最大自由直径（largest free diameter）は約１．３ｎｍであり、これらの直径は、ゼオライトＬを、ゲスト分子、特に有機色素の超分子組織化に理想的なホスト材料にせしめている。ゼオライトＬは、例えば、ＴＯＳＯＨ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからＨＳＺ−５００ＫＯＡという名称で市販されている。
【００１３】
さらに、ゼオライトＬ結晶は、Pengpeng CaoらのChem. Eur. J. 2016, 22, 4046-4060,“supramolecular organization of dye molecules in zeolite L channels: synthesis, properties and composite materials”、特に第６４及び６５頁の「SI1.4 Synthesis and Post-Synthetic Treatment of ZL (Zeolite L, LTL Type)」に開示されている合成法に従って容易に調製することができる。
【００１４】
好ましくは、環状シロキサンは式Ｉ： 
【００１５】
【化１】
2020528041.tif 000003
【００１６】
の化合物である。ここで、Ｒ1及びＲ2は、互いに独立に、水素、直鎖又は分岐鎖の、置換又は非置換Ｃ1〜Ｃ8アルキル残基、置換又は非置換Ｃ2〜Ｃ8アルケン残基、置換又は非置換Ｃ2〜Ｃ8アルキン残基、置換又は非置換Ｃ5〜Ｃ10シクロアルキル残基、置換又は非置換Ｃ5〜Ｃ10アリールであり、これらの残基は必要に応じて、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｉのような少なくとも１つのヘテロ原子を含んでいてもよく、ｎは３〜約２０、好ましくは４〜１０の整数である。上記残基は、非置換であっても、ハロゲンにより、フッ素、塩素により置換されていてもよい。好ましくは、Ｒ1及びＲ2は、互いに独立に、メチル、エチル、フルオロプロピル又はフェニルである。最も好ましくは、Ｒ1及びＲ2はメチル又はフェニルである。
【００１７】
あるいは、環状シロキサンは式ＩＩ： 
【００１８】
【化２】
2020528041.tif 000004
【００１９】
の化合物であってもよい。ここで、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16、Ｒ17及びＲ18は、互いに独立に、水素、直鎖又は分岐鎖の、置換又は非置換Ｃ1〜Ｃ8アルキル残基、置換又は非置換Ｃ2〜Ｃ8アルケン残基、置換又は非置換Ｃ2〜Ｃ8アルキン残基、置換又は非置換Ｃ5〜Ｃ10シクロアルキル残基、置換又は非置換Ｃ5〜Ｃ10アリールであり、これらはＯ、Ｎ、Ｓ、Ｓｉなどの少なくとも１つのヘテロ原子を含んでいてもよく、
ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅは０又は１であり、
Ｒ3、Ｒ5、Ｒ7、Ｒ9、Ｒ11、Ｒ13、Ｒ15及びＲ17のうちの少なくとも１つ、及び／又はＲ4、Ｒ6、Ｒ8、Ｒ10、Ｒ12、Ｒ14、Ｒ16及びＲ18のうちの少なくとも１つは、互いに異なる。
【００２０】
例えば、かかる環状シロキサンでは、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16、Ｒ17及びＲ18は全てメチルであることができ、Ｒ3はフェニルであることができ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅは全て１であることができる。
【００２１】
好ましくは、環状シロキサンは式Ｉの化合物である。最も好ましくは、環状シロキサンは１，３，５−トリメチルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリエチルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリビニルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリフェニルシクロトリシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、ヘキサビニルシクロトリシロキサン、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリビニル−１，３，５−トリメチルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリメチル−１，３，５−トリフェニルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリス（３，３，３−トリフルオロプロピル）−１，３，５−トリメチルシクロトリシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラエチルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラビニルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラフェニルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、オクタエチルシクロテトラシロキサン、オクタビニルシクロテトラシロキサン、オクタフェニルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラビニル−１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラメチル−１，３，５，７−テトラフェニルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラキス（３，３，３−トリフルオロプロピル−１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタメチルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタエチルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタビニルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタフェニルシクロペンタシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、デカフェニルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタビニル−１，３，５，７，９−ペンタメチルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９−ペンタメチル−１，３，５，７，９−ペンタフェニルシクロペンタシロキサン、１，３，５，７，９，１１−ヘキサメチルシクロヘキサシロキサン、１，３，５，７，９，１１−ヘキサビニルシクロヘキサシロキサン、１，３，５，７，９，１１−ヘキサフェニルシクロヘキサシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ドデカビニルシクロヘキサシロキサン及びドデカフェニルシクロヘキサシロキサン、又はそれらの混合物からなる群から選ばれる。最も好ましくは、環状シロキサンは、オクタフェニルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン及びドデカメチルシクロヘキサシロキサン、又はそれらの混合物である。
【００２２】
少なくとも１つのタイプのゲスト分子は、色素又は薬剤などの、ゼオライトＬのキャビティ内に受容されるべき任意の種類の電荷を帯びていない又は電荷を帯びた有機又は無機分子であることができる。好ましくは、ゲスト分子は電荷を帯びていない有機ゲスト分子である。ゲスト分子は、天然物（例えば、植物源からのもの）又は合成物であることができる。ゼオライトＬ結晶の幾何学的な制約は、チャネル内のゲスト分子の超分子組織化をもたらす。好ましくは、ゲスト分子は、ゼオライトＬのチャネルに入ることができるが、チャネル内で重なり合うか又は二量体を形成できないサイズを有する。特に興味深いものは、色素、好ましくは蛍光色素である。チャネルに蛍光色素を担持することによって、強発光性材料の創製が可能となる。幾何学的な制約により、非常に高濃度のモノマー蛍光色素分子を実現できる。それらの間の短い距離は、励起エネルギーが分子から分子に直接伝達される、高速の無放射フェルスター型エネルギー移動をもたらす。この現象は、当業者に知られている（Forster-Type Energy Transfer along a Specified Axis, Claudia Minkowski and Gion Calzaferri, Angew. Chem.Int. Ed. 2005, 44, 5325-5329）。さらに好ましいゲスト分子は、好ましくはベンゾフェノン類、オキサラニリド類、ベンゾトリアゾール類及びトリアジン類からなる群から選択される紫外線（ＵＶ）吸収剤である。
【００２３】
好ましくは、蛍光色素は、ペリレンジイミド色素、テリレンジイミド色素、クアテリレンジイミド色素、ビフェニル類、テルフェニル類、クアテルフェニル類、テトラセン類、ペリレン類、トリフェンジオキサジン類、アクリジン類、スチルベン類、アゾベンゼン類、オキサゾリルベンゼン類、スチリルベンゼン類、フルオレノン、イソビオラントロン類、Ｈ−アントラ（２，１，９−ｍｎａ）チオキサンテン−オン（Ｃ．Ｉ．ソルベントオレンジ６３）、１Ｈ−チオキサンテノ２，１，９−デフィソキノリン−１，３（２Ｈ）−ジオン（Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー９８）、３６−アミノ−２−（２，４−ジメチルフェニル）−１Ｈ−ベンゾ［ｄｅ］イソキノリン−１，３（２Ｈ）−ジオン（Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー４４）、ジイソブチルペリレン−３，９−ジカルボキシレート、ジイソブチル−３，９−ペリレンジカルボキシレート（Ｃ．Ｉ．ソルベントグリーン５）、チオインジゴ化合物、１４Ｈ−アントラ［２，１，９−ｍｎａ］チオキサンテン−１４−オン（Ｈｏｓｔａｓｏｌ  Ｒｅｄ  ＧＧ）、１，４−ビス（４−メチル−５−フェニル−２−オキサゾリル）ベンゼン（ジメチル−ＰＯＰＯＰ）、１，４−ビス（５−フェニル−２−オキサゾリル）ベンゼン（ＰＯＰＯＰ）、スプロピラン類、ナフトピラン類、カロテノイド類、カロテン類、キサンテノフィル類、フラビン類、ピロニン類、オキサジン類、チオニン類、レゾルフィン、スクアライン色素、ホウ素−ジピロメテン色素（ＢＯＤＩＰＹ色素）、メチルビオロゲン及びカルボシアニン類からなる群から選ばれる。特に好ましいものは、ペリレンジイミド系蛍光色素及びテリレンジイミド色素、クアテリレンジイミド色素及びチオキサンテンベンズアントロン色素である。
【００２４】
かかる蛍光ペリレンジイミド色素の例は、以下のリストに記載されている：
【００２５】
【化３】
2020528041.tif 000005
【００２６】
【化４】
2020528041.tif 000006
【００２７】
【化５】
2020528041.tif 000007
【００２８】
【化６】
2020528041.tif 000008
【００２９】
幾つかの環状シロキサンは室温で固体である。環状シロキサンが室温で固体である場合、本発明に係る方法の工程ｂ）における混合物は、環状シロキサンが確実に輸送剤（transport agent）として機能することができるように、環状シロキサンの溶融温度に、好ましくは溶融温度超に加熱されなければならない。本発明の文脈において輸送剤という用語は、輸送剤が、ゲスト分子の少なくとも小さな部分、好ましくは少なくとも２質量％を挿入温度で溶解でき、ゼオライトＬ結晶のチャネル開口部に輸送できることを意味する。ゼオライトＬ結晶のチャネル開口部でゲスト分子はチャネル内に吸収される。
【００３０】
工程ｂ）で使用される温度は、ゲスト分子のホストへの挿入温度に依存し、環状シロキサンが室温で固体の場合、環状シロキサンの溶融温度に依存する。挿入温度は、好ましくは１５０℃を超え、最も好ましくは１５０℃〜３５０℃、理想的には２００℃〜２５０℃である。これらの温度は、ゲスト分子の一部を環状シロキサンに良好に可溶化し、ホスト材料及びゲスト材料の振動変形を誘発させて、ひいては、ゼオライトＬチャネルへのゲスト分子の担持を促進することを可能にする。
【００３１】
好ましくは、ゼオライトＬ結晶のチャネルへのゲスト分子の組み込みは約１〜５時間で起こる。組み込みプロセスの間、混合物は好ましくは撹拌される。温度は、必要な挿入温度に保たれることが好ましい。好ましくは、工程ｂ）の組み込みプロセスは、真空下、又は窒素、アルゴンなどのような不活性ガスの下で行われる。
【００３２】
好ましくは、結晶チャネルへのゲスト分子の担持を完了した後、組み込まれたゲスト分子を有するゼオライトＬホスト−ゲスト材料を含む組成物を冷却し、洗浄してゼオライトＬ結晶の外表面に吸着したゲスト分子を除去する。結晶表面のゲスト分子は配向しておらず、二量体を形成しうるため、ゼオライトＬホストゲスト材料の化学物理的特性に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００３３】
本発明に係る方法の出発材料として、ゲスト分子とゼオライトＬ結晶の混合物を用意しなくてはならない。好ましくは、ゲスト分子は、ゼオライトＬ結晶の外表面に吸着される。これは、例えば、
ｉ．ゲスト分子を溶媒に溶解させる工程、
ｉｉ．ゼオライトＬ結晶とゲスト分子を含む溶媒とを混合する工程、及び
ｉｉｉ．工程ｉｉ）で得られた混合物を好ましくは真空下で乾燥させ、ゼオライトＬ結晶及びゲスト分子の乾燥した溶媒及び酸素を含まない混合物を得る工程、
によって得ることができる。
【００３４】
この手順により、結晶の外表面がゲスト分子でほぼ均一に覆われたゼオライトＬ結晶がもたらされる。その外表面にゲスト分子を含むかかる結晶は本発明に係る方法の好ましい出発材料である。
【００３５】
また、本発明に係る方法によって、ゼオライトＬ結晶に２つ以上のタイプのゲスト分子を担持することが可能である。特に、第１工程において第１のタイプの蛍光色素を担持し、第２工程において第２のタイプの蛍光色素を担持することによって、いわゆるアンテナシステムを創製することが可能である。好ましくは、これらの２つのタイプの蛍光色素は互いに正確に調整される。つまり、第２の蛍光色素はチャネル内の第１の蛍光色素から励起エネルギーを受け取ることができるが、それを戻すことはできない。第２の蛍光色素は、このエネルギーを結晶表面から、チャネルの入口の内部もしくは外部から、又は、チャネルの内側から蛍光として再放出するか、あるいは、より高度な設定で、光電子又は光化学デバイスに放射なしで移すことができる。かかる「受信アンテナ」は、２種の蛍光色素の位置が逆になっている場合、代わりに「トランスミッタ」に変えることができる。この場合、第２の蛍光色素は外部からエネルギーを捕捉し、それを結晶内側に位置する分子に伝達する。かかるシステムの原理は国際公開第２０１０／００９５６０号に詳細に記載されている。
【００３６】
好ましくは、少なくとも２つのタイプの異なるゲスト分子を受容しているゼオライトＬホスト−ゲスト材料は、以下の工程：
ａ）少なくとも１種の環状シロキサンと、第１のタイプのゲスト分子及びストレートスルーチャネルを有するゼオライトＬ結晶の混合物とを含む組成物を得る工程、
ｂ）工程ａ）で得られた組成物を少なくとも１００℃に加熱して、ゼオライトＬ結晶のチャネルに第１のタイプのゲスト分子を組み込む工程、
ｃ）第１タイプのゲスト分子を受容している工程ｂ）で得られたゼオライトホスト−ゲスト材料を洗浄する工程、
ｄ）ゼオライトＬ結晶の表面に第２のタイプのゲスト分子を提供する工程、
ｅ）少なくとも１種の環状シロキサンと、工程ｄ）で得られた、その表面に第２のタイプのゲスト分子を含むゼオライトＬホスト−ゲスト材料とを含む組成物を得る工程、
ｆ）工程ｅ）で得られた組成物を少なくとも１００℃に加熱して、第２のタイプのゲスト分子をゼオライトＬ結晶のチャネル内に組み込む工程、
を含む方法によって調製される。
【００３７】
この手法は、必要に応じて何度でも繰り返すことができる。
【００３８】
洗浄処置に適した溶媒は、ゲスト分子が可溶な溶媒である。かかる溶媒は当業者に知られている。
【００３９】
あるいは、２つ以上の異なるタイプのゲスト分子を混合物としてゼオライトＬのチャネルに１段階で挿入することができる。
【００４０】
ゼオライトＬ結晶のチャネル内のゲスト分子の量は文献（Efficient and Robust Host-Guest Antenna Composite for Light Harvesting, Andre Devaux, Gion Calzaferri, Peter Belser, Pengpeng Cao, Dominik Bruhwiler, Andreas Kunzmann Chem. Mater., ACS, Chem. Mater. 2014, 26, 6878-6885）に記載されているように、占有確率ｐによって説明することができる。ｐの値は、空のゼオライトＬの０から完全に担持されたゼオライトの１までに及ぶ。本発明に係る方法によって、０から約０．５まで、場合によっては１までの占有確率ｐを得ることができる。
【００４１】
本発明に係る方法によりゼオライトＬホスト−ゲスト材料の調製後、担持ゼオライトＬホスト−ゲスト材料は、当該技術分野で知られているようにさらに処理されてもよい。例えば、担持ゼオライトＬ結晶の表面を重合可能なシランでコーティングし、次にそれを液体モノマー中に分散させ、その後、重合可能なシランと液体モノマーとを重合させて、前記ゼオライトＬ結晶が分散したポリマーを形成することができる。かかる方法は、欧州特許出願公開第１８７３２０２号明細書に詳細に記載されている。
【００４２】
本発明に係る方法によって得られたゼオライトＬホスト−ゲスト材料は、例えばレンズ、眼鏡、特殊ミラー、フィルター、偏光子、グリッド、光学ストレージ、モニター／窓ガラス、フロートガラスなどの光学デバイスを開発するため、又は、反射防止特性もしくは光波長変換のための有機及び無機表面のコーティングのため、あるいは、蛍光もしくは非蛍光顔料、ルミネセンスコンセントレータ又はルミネセンスディスパーサ用の光学デバイスなどの開発に使用することができる。
【００４３】
ゼオライトＬのチャネルにおけるゲスト分子として有機ＵＶ吸収剤、好ましくはベンゾフェノン類、オキサラニリド類、ベンゾトリアゾール類又はトリアジン類の部類のＵＶ吸収剤を使用して、非常に安定なＵＶ吸収性ホスト−ゲスト材料を調製することができる。この種の材料は、プラスチック、接着剤、シーラント、あるいは、化粧品や、サンクリームなどのパーソナルケア製品において、ＵＶ安定剤として使用することができる。
【００４４】
本発明は、チャネル中にゲスト分子を含むゼオライトＬ結晶の調製のための移動剤（transfer agent）としての環状シロキサンの使用にも関する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１ａ】図１ａはｃ軸に沿う骨格の投影図を示す。
【図１ｂ】図１ｂはｃ軸に沿うゼオライトＬ結晶チャネルの骨格の側面図である。
【図２ａ】図２ａは本発明に係るゼオライトＬ結晶の蛍光及び励起スペクトルを示す。
【図２ｂ】図２ｂは参照サンプルの蛍光スペクトル及び励起スペクトルを示す。
【実施例】
【００４６】
ゼオライトＬのチャネルへの中性分子の挿入
ゼオライトＬ結晶の前処理
市販のゼオライトＬ（ＨＳＺ−５００ＫＯＡ、ＴＯＳＯＨ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を全ての実験に使用した（P. Cao, O. Khorev, A. Devaux, L. Sagesser, A. Kunzmann, A. Ecker, R. Haner, D. Bruhwiler, G. Calzaferri, P. Belser, Chem. Eur. J. 2016, 22, 4046-4060）。ゼオライトＬチャネル内の電荷補償カチオンの組成が明確に規定されるように、３ｇのＨＳＺ−５００ＫＯＡゼオライトＬを脱イオン水中の３０ｍｌの０．５Ｍ  ＫＮＯ3（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）中に懸濁させ、室温で３時間撹拌した。懸濁液を遠心分離し、脱イオン水で２回洗浄し、上澄みを排出した。市販のゼオライトＬに存在する可能性のあるアモルファス不純物を上澄みから除去した。
【００４７】
チャネルに挿入された幾つかの色素は酸性ｐＨの影響を受けやすいため、Ｋ+イオンの一部を１−エチル−３−メチルイミダゾリウム（ＩＭＺ+）とさらに交換して、チャネル内のｐＨを制御した。
【００４８】
２ｇのＫ+交換ゼオライトＬ  ＨＳＺ−５００ＫＯＡを、３．６ｍｌの１−エチル−３−メチルイミダゾリウムブロミド溶液（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）（脱イオン水中０．１Ｍ）及び２０ｍｌの脱イオン水に懸濁した。懸濁液を超音波浴で均質化し、還流下、８０℃で１６時間撹拌した。その後、懸濁液を遠心分離し、上澄みを排出し、Ｋ+／ＩＭＺ+−ゼオライトＬを８０℃のオーブン内で１２時間乾燥させた。
【００４９】
参考例：Ｋ+／ＩＭＺ+ゼオライトＬのチャネル内へのＨｏｓｔａｓｏｌ  Ｒｅｄ  ＧＧ（ＨＲ、Ｃｌａｒｉａｎｔから入手）（１４Ｈ−アントラ［２，１，９−ｍｎａ］チオキサンテン−１４−オン）及びｔｂ−ＤＸＰ  Ν，Ν’−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチル−２，６−ジメチルフェニル）−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（文献に従って合成）の挿入
４００ｍｇのＫ+／ＩＭＺ+ゼオライトＬを０．９５ｍｇのＨｏｓｔａｓｏｌ  Ｒｅｄ  ＧＧ及び７．５ｍｇのｔｂ−ＤＸＰと混合し、メノウ乳鉢で微粉末に粉砕した。粉末をエタノール中に懸濁させ、超音波浴で均質化した。エタノールを減圧下で除去し、ガラス製アンプルに粉末を充填した。粉末をアンプル内で＜０．１ｍｂａｒの圧力で１６時間乾燥させ、アンプルを密封した。密封したアンプルをオーブンに入れ、２１０℃で３日間貯蔵した。冷却後、アンプルを開け、粉末をジクロロメタンで数回洗浄し、遠心分離して、チャネル内側ではなくゼオライトＬの外表面に吸着した分子を除去した。組み合わせた上澄みのＵＶ−ＶＩＳ分光法により、ゼオライトＬのチャネル内へのＨｏｓｔａｓｏｌ  Ｒｅｄ  ＧＧ及びｔｂ−ＤＸＰの７５〜８０％の挿入効率が示された。
【００５０】
実施例１
８００ｍｇのＫ+／ＩＭＺ+ゼオライトＬを１．９ｍｇのＨｏｓｔａｓｏｌ  Ｒｅｄ  ＧＧ及び１５ｍｇのｔｂ−ＤＸＰと混合し、メノウ乳鉢で微粉末に粉砕した。粉末をエタノール中に懸濁させ、超音波浴で均質化した。エタノールを減圧下で除去し、テフロン（登録商標）バルブを備えたシュレンクフラスコに粉末を入れた。５ｇのオクタフェニルシクロテトラシロキサン（ＯＰＣＴＳ）（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ製）を加え、シュレンクフラスコを＜０．１ｍｂａｒの圧力まで排気し、混合物を１５０℃で２時間乾燥させた。混合物をＯＰＣＴＳの融点まで加熱し、テフロンバルブを閉じた。混合物を２１０℃で３時間撹拌した。冷却後、混合物をジクロロメタンで数回洗浄し、遠心分離して、チャネル内側ではなくゼオライトＬの外表面に吸着した分子を除去した。組み合わされた上澄みのＵＶ−ＶＩＳ分光法により、ゼオライトＬのチャネル内へのＨｏｓｔａｓｏｌ  Ｒｅｄ  ＧＧ及びｔｂ−ＤＸＰの＞９８％の挿入効率が示された。
【００５１】
実施例２
８００ｍｇのＫ+／ＩＭＺ+ゼオライトＬを１．９ｍｇのＨｏｓｔａｓｏｌ  Ｒｅｄ  ＧＧ及び１５ｍｇのｔｂ−ＤＸＰと混合し、メノウ乳鉢で微粉末に粉砕した。粉末をエタノール中に懸濁させ、超音波浴で均質化した。エタノールを減圧下で除去し、テフロン（登録商標）バルブを備えたシュレンクフラスコに粉末を入れた。フラスコを＜０．１ｍｂａｒの圧力まで排気し、粉末を１５０℃で２時間乾燥させ、冷却後、フラスコを窒素でフラッシュした。窒素雰囲気下で５ｍｌのデカメチルシクロペンタシロキサン（ＢＲＢ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｂ．ｖ．製のＣＭ−５０）を加え、懸濁液を超音波浴で均質化した。懸濁液を窒素下で２００℃に３時間加熱した。冷却後、混合物をジクロロメタンで数回洗浄し、遠心分離して、チャネル内側ではなくゼオライトＬの外表面に吸着した分子を除去した。組み合わせた上澄みのＵＶ−ＶＩＳ分光法により、ゼオライトＬのチャネルへのＨｏｓｔａｓｏｌ  Ｒｅｄ  ＧＧ及びｔｂ−ＤＸＰの挿入効率が９４％であることが示された。
【００５２】
ゼオライトＬのチャネル内への両方の分子の挿入が成功したことは、蛍光分光法によって証明された（図２ａ及び２ｂ）。チャネル内の分子の配列及び距離のために、ｔｂ−ＤＸＰ分子間及びｔｂ−ＤＸＰからＨＲへのフェルスター型の共鳴エネルギー移動が起こる。ＨＲの発光波長（６４０ｎｍ）での励起測定と４９０ｎｍでのｔｂ−ＤＸＰの励起による発光スペクトルは、両方ともｔｂ−ＤＸＰからＨＲへのかなりの量のフェルスター型共鳴エネルギー移動を示している。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【国際調査報告】
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