JP2001237113A - 不斉分子磁石およびその製造方法 - Google Patents
不斉分子磁石およびその製造方法Info
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Abstract
透明性を有し、さらに転移温度が比較的高い等の特性を
有する単結晶の不斉分子磁石を提供しようとするもので
ある。 【解決手段】 一般式[Mn(L)]3[Cr(C
N)6]2・4H2O(ただし、Lは光学活性(Rまたは
S)−1,2−ジアミンおよびその誘導体、光学活性
(RまたはS)−1,3−ジアミンおよびその誘導体を
示す)にて表される単結晶からなることを特徴とする。
Description
石およびその製造方法に関する。
気不斉二色性(Magneto-Chiral Dichroism”と名付けら
れた現象が起こることがG.Wagniere and Meier, Chemic
al Phys. Lett.,93, pp.78-81(1982), G.Wagniere, Che
mical Phys. Lett.,110, pp.546-550(1984) およびL.D.
Barron, J.Vrbannich, Mol. Phys., 51, pp.715-730(19
84)に報告されている。これらの報告には、実際の物質
について言及されず、理論のみが述べられている。すな
わち、“磁気不斉二色性”は磁気光学効果の一種で例え
ば結晶の吸光度、発光強度が結晶の磁化の向きと光の進
行方向によって制御できる特性を示す。したがって、磁
場の向きで光学特性を制御できるために光通信分野、光
学分野等において多くの応用が期待されている。
光照射により磁気特性が変化したり、光照射後の磁気特
性が温度変化により可変である特性を持つ、例えばコバ
ルトー鉄シアノ錯体からなる分子磁性材料が開示されて
いる。特開平10−32111号公報には、フェロ磁性
を示す分子磁性材料の磁性イオン単位とフェリ磁性を示
す分子磁性材料の磁性イオン単位を各々少なくとも1種
以上有する、例えば(Fe0.4Mn0.6)1.6Cr(C
N)6からなる分子磁性材料であって、光照射により磁
気特性が可変である分子混合磁性材料が開示されてい
る。特開平10−208924号公報には、一次元スピ
ン配列方向とこれに交差する軸でスピン間相互作用が全
く相反する結晶磁気異方性を有する、例えばマンガン
(II)(テトラエトキシフェニルホルフィリン)テトラシ
アノエチレンからなる分子磁性材料が開示されている。
と共に光学活性を示し、かつ着色透明性を有し、さらに
転移温度が比較的高い等の特性を有する単結晶の不斉分
子磁石を提供するものである。
的サイズの大きな単結晶の不斉分子磁石を室温で高い収
率にて製造することが可能な方法を提供するものであ
る。
石は、一般式[Mn(L)]3[Cr(CN)6]2・4
H2O(ただし、Lは光学活性(RまたはS)−1,2
−ジアミンおよびその誘導体、光学活性(RまたはS)
−1,3−ジアミンおよびその誘導体を示す)にて表さ
れる単結晶からなることを特徴とするものである。
光学活性(RまたはS)−1,2−ジアミンおよびその
誘導体、光学活性(RまたはS)−1,3−ジアミンお
よびその誘導体から選ばれる光学活性のジアミン化合物
に非酸化性雰囲気下で完全脱気溶媒を添加して溶解する
ことによりジアミン化合物溶液を調製する工程と、マン
ガン塩に非酸化性雰囲気下で完全脱気溶媒を添加して溶
解することによりマンガン塩溶液を調製した後、このマ
ンガン塩溶液を非酸化性雰囲気下で前記ジアミン化合物
溶液に添加して混合する工程と、ヘキサシアノクロム酸
塩に非酸化性雰囲気下で完全脱気溶媒を添加して溶解す
ることによりヘキサシアノクロム酸塩溶液を調製した
後、このヘキサシアノクロム酸塩溶液を非酸化性雰囲気
下で前記混合溶液に添加し、混合、反応させ、さらに室
温下で放置することにより一般式[Mn(L)]3[C
r(CN)6]2・4H2O(ただし、Lは光学活性(R
またはS)−1,2−ジアミンおよびその誘導体、光学
活性(RまたはS)−1,3−ジアミンおよびその誘導
体を示す)にて表される単結晶を析出する工程とを具備
したことを特徴とするものである。
を詳細に説明する。
(L)]3[Cr(CN)6]2・4H2O(ただし、Lは
光学活性(RまたはS)−1,2−ジアミンおよびその
誘導体、光学活性(RまたはS)−1,3−ジアミンお
よびその誘導体を示す)にて表される単結晶からなる。
式を有するもの:化1;(R)−アラナミド、化2;
(R,R)−1,2−ジアミノシクロヘキサン、化3;
(R)−1,2−ジアミノプロパン、化4;(Lまたは
R)−1,2−ジアミノブタン、化5;(LまたはR)
−1,3−ジアミノブタン、化6;(LまたはR)−
1,2−ジアミノブタン−1−オン、化7;(Lまたは
R)−1,3−ジアミノブタン−2−オン、化8;(L
またはR)−1,3−ジアミノブタン−1−オン、化
9;(SまたはR)−2−(アミノメチル)ピロリジ
ン、化10;(1S,2Sまたは1R,2R)−N,
N’−ジメチル−1,2−ビス[3−(トリフルオロメ
チル)フェニル]−1,2−エタンジアミン、化11;
ジメチル(1S,9Sまたは1R,9R)−5−シアノ
セミコリン−1,9−ジカルボキシレート、化12;
(1R,2Rまたは1S,2S)−1,2−ジフェニル
チエレンジアミン、化13;(LまたはR)アスパラギ
ン酸エステル誘導体、化14;(LまたはR)アスパラ
ギン酸誘導体、化15;(RまたはS)イソロイシナミ
ド、化16;(RまたはS)グルタミドエステル誘導
体、化17;(RまたはS)システナミド誘導体、化1
8;(RまたはS)セリナミド誘導体、化19;(Rま
たはS)チロキシナミド誘導体、化20;(Rまたは
S)チロシナミド誘導体、化21;(RまたはS)トリ
プトファナミド誘導体、化22;(RまたはS)スレオ
ナミド誘導体、化23;(RまたはS)バリナミド、化
24;(RまたはS)ヒスチジナミド、化25;(Rま
たはS)−4−ヒドロキシプロリナミド誘導体、化2
6;(RまたはS)−4−ヒドロキシリジナミド誘導
体、化27;(RまたはS)フェニルアラナミド、化2
8;(RまたはS)プロリナミド、化29;(Rまたは
S)メチオナミド、化30;(RまたはS)リジナミド
誘導体、化31;(RまたはS)ロイシナミド、等を挙
げることができる。ただし、下記化13,化14,化1
6〜化20,化22,化25,化30のR1は水素、ま
たはメチル基、エチル基などのアルキル基、下記化26
R2は水素、またはメチル基、エチル基などのアルキル
基を示す。
法を説明する。
ジアミンおよびその誘導体、光学活性(RまたはS)−
1,3−ジアミンおよびその誘導体から選ばれる光学活
性のジアミン化合物に非酸化性雰囲気下で完全脱気溶媒
を添加して溶解することによりジアミン化合物溶液を調
製する。
えば前述した化1〜化3に示す構造式を有する(S)−
アラナミド、(R,R)−1,2−ジアミノシクロヘキ
サン、(R)−1,2−ジアミノプロパン等を用いるこ
とができる。
ウム、窒素などの雰囲気を意味する。
気純水、完全脱気水−アルコール混合液等を挙げること
ができる。
完全脱気溶媒を添加して溶解することによりマンガン塩
溶液を調製した後、このマンガン塩溶液を非酸化性雰囲
気下で前記ジアミン化合物溶液に添加して混合溶液を調
製する。
ガン(II)水和物または過塩素酸マンガン(II)水和物等を
用いることができる。
気純水、完全脱気水−アルコール混合液等を挙げること
ができる。
性雰囲気下で完全脱気溶媒を添加して溶解することによ
りヘキサシアノクロム酸塩溶液を調製した後、このヘキ
サシアノクロム酸塩溶液を非酸化性雰囲気下で前記混合
溶液に添加し、混合、反応させ、さらに室温下で放置す
ることにより一般式[Mn(L)]3[Cr(CN)6]
2・4H2O(ただし、Lは光学活性(RまたはS)−
1,2−ジアミンおよびその誘導体、光学活性(Rまた
はS)−1,3−ジアミンおよびその誘導体を示す)に
て表される単結晶を析出し、不斉分子磁石を製造する。
えばヘキサシアノクロム酸カリウム、ヘキサシアノクロ
ム酸ナトリウム、ヘキサシアノクロム酸アンモニウム等
を用いることができる。
気純水、完全脱気水−アルコール混合液等を挙げること
ができる。
は、一般式[Mn(L)]3[Cr(CN)6]2・4H2
O(ただし、Lは光学活性(RまたはS)−1,2−ジ
アミンおよびその誘導体、光学活性(RまたはS)−
1,3−ジアミンおよびその誘導体を示す)にて表され
る単結晶(立方晶)からなるため、次のような特徴を有
する。
(円二色性)を示す不斉光学構造を有する。
性を示す。
8K)性質を有する。
分子磁石は、例えば磁場による光の波長変換、光吸収強
度の制御、光振動ベクトルの回転制御等を行うことがで
き、光磁気デバイス、磁場応答性光デバイス、磁場応答
性光学結晶、光通信用の新規デバイスに応用することが
できる。
特性を有し、比較的サイズの大きな単結晶の不斉分子磁
石を室温で高い収率にて製造することができる。
スコに0.2mモルの下記化4に示される構造式を有す
る(R)−アラナミドをアルゴン雰囲気下で入れ、さら
に同雰囲気下で完全脱気純水3mLを前記フラスコに加
えて前記(R)−アラナミドを完全溶解して(R)−ア
ラナミド溶解液を調製した。
2mモルに完全脱気純水7mLをアルゴン雰囲気下で添
加して溶解することにより調製した過塩素酸マンガン溶
液を、アルゴン雰囲気下で前記フラスコ内の前記(R)
−アラナミド溶解液に加えて混合溶液を調製した。つづ
いて、ヘキサシアノクロム酸カリウム0.2mモルに完
全脱気純水5mLをアルゴン雰囲気下で添加して溶解す
ることにより調製したヘキサシアノクロム酸カリウム溶
液を、アルゴン雰囲気下で前記フラスコ内の前記混合溶
液に加えた。得られた溶液を室温下で1日間放置するこ
とにより単結晶体が析出した。
3[Cr(CN)6]2・4H2O(L:(R)−アラナミ
ド)で表され、かつ8mmの黄色透明の立方晶体であっ
た。また、この単結晶体は原料に対して88%の収率で
得られた。
分子磁石)の磁気特性、光学活性を評価した。
0.8mmの試料を5Oeの磁場に置き、温度を変化さ
せたときの磁化の変化をSQUID磁束計を用いて測定
した。その結果を図1に示す。
体(不斉分子磁石)は、約70K以下で磁化が急激に増
大しており、この温度域でフェリ磁性体になることが確
認された。
0.8mmの試料を温度5Kの雰囲気に置き、磁場を変
化させたときの磁気モーメントの変化をSQUID磁束
計を用いて測定した。その結果を図2に示す。
体(不斉分子磁石)は、5Kでの磁気モーメントが10
0 Oe程度で飽和していることから磁石になっている
ことが確認された。また、飽和した磁気モーメントの値
が約9μBであることから不斉分子磁石の構成元素であ
るクロムとマンガンの磁化が100%揃っていることが
確認された。
および紫外線吸収スペクトル 単結晶体から切り出した寸法2.0mm×2.0mm×
0.5mmの試料に波長の異なる光を透過させたときの
光吸収スペクトル(CDおよびUV)をそれぞれ円二色
スペクトルメータ、分光光度計を用いて室温下で測定し
た。その結果を図3に示す。なお、図3中の下横軸およ
び左縦軸でUVの光吸収スペクトルを表示し、上横軸お
よび右縦軸でCDの光吸収スペクトルを表示している。
体(不斉分子磁石)は、所定の波長領域でCDが0以外
の値をとることから、光学活性であることを示唆してい
る。
スコに0.2mモルの下記化5に示される構造式を有す
る(R,R)−1,2−ジアミノシクロヘキサンをアル
ゴン雰囲気下で入れ、さらに同雰囲気下で完全脱気純水
3mLを前記フラスコに加えて前記(R,R)−1,2
−ジアミノシクロヘキサンを完全溶解して(R,R)−
1,2−ジアミノシクロヘキサン溶解液を調製した。
2mモルに完全脱気純水7mLをアルゴン雰囲気下で添
加して溶解することにより調製した過塩素酸マンガン溶
液を、アルゴン雰囲気下で前記フラスコ内の前記(R,
R)−1,2−ジアミノシクロヘキサン溶解液に加えて
混合溶液を調製した。つづいて、ヘキサシアノクロム酸
カリウム0.2mモルに完全脱気純水5mLをアルゴン
雰囲気下で添加して溶解することにより調製したヘキサ
シアノクロム酸カリウム溶液を、アルゴン雰囲気下で前
記フラスコ内の前記混合溶液に加えた。得られた溶液を
室温下で1日間放置することにより単結晶体が析出し
た。
3[Cr(CN)6]2・4H2O(L:(R,R)−1,
2−ジアミノシクロヘキサン)で表され、かつ8mmの
黄色透明の立方晶体であった。また、この単結晶体は原
料に対して88%の収率で得られた。
分子磁石)の磁気特性、光学活性を評価した。
る磁化の変化を測定した。その結果を図4に示す。
体(不斉分子磁石)は、約72K以下で磁化が急激に増
大しており、この温度域でフェリ磁性体になることが確
認された。
る磁場変化に対する磁気モーメントの変化を測定した。
その結果を図5に示す。
体(不斉分子磁石)は、5Kでの磁気モーメントが10
0 Oe程度で飽和していることから磁石になっている
ことが確認された。また、飽和した磁気モーメントの値
が約7μBであることから不斉分子磁石の構成元素であ
るクロムとマンガンの磁化が100%揃っていることが
確認された。
ル(CD)を測定した。その結果を図6に示す。
体(不斉分子磁石)は、所定の波長領域でCDが0以外
の値をとることから、光学活性であることを示唆してい
る。
スコに0.2mモルの下記化6に示される構造式を有す
る(R)−1,2−ジアミノプロパンをアルゴン雰囲気
下で入れ、さらに同雰囲気下で完全脱気純水3mLを前
記フラスコに加えて前記(R)−1,2−ジアミノプロ
パンを完全溶解して(R)−1,2−ジアミノプロパン
溶解液を調製した。
2mモルに完全脱気純水7mLをアルゴン雰囲気下で添
加して溶解することにより調製した過塩素酸マンガン溶
液を、アルゴン雰囲気下で前記フラスコ内の前記(R)
−1,2−ジアミノプロパン溶解液に加えて混合溶液を
調製した。つづいて、ヘキサシアノクロム酸カリウム
0.2mモルに完全脱気純水5mLをアルゴン雰囲気下
で添加して溶解することにより調製したヘキサシアノク
ロム酸カリウム溶液を、アルゴン雰囲気下で前記フラス
コ内の前記混合溶液に加えた。得られた溶液を室温下で
1日間放置することにより単結晶体が析出した。
3[Cr(CN)6]2・4H2O(L:(R)−1,2−
ジアミノプロパン)で表され、かつ8mmの緑色透明の
立方晶体であった。また、この単結晶体は原料に対して
88%の収率で得られた。
分子磁石)の磁気特性、光学活性を評価した。
る磁化の変化を測定した。その結果を図7に示す。
体(不斉分子磁石)は、約108K以下で磁化が急激に
増大しており、この温度域でフェリ磁性体になることが
確認された。また、約100K、約90Kでも磁化が急
激に増大していることから、転移温度約100K、約9
0Kの結晶を含んでいることがわかる。
る磁場変化に対する磁気モーメントの変化を測定した。
その結果を図8に示す。
体(不斉分子磁石)は、5Kでの磁気モーメントが10
0 Oe程度で飽和していることから磁石になっている
ことが確認された。また、飽和した磁気モーメントの値
が約9μBであることから不斉分子磁石の構成元素であ
るクロムとマンガンの磁化が100%揃っていることが
確認された。
ル(CD)を測定した。その結果を図9に示す。
体(不斉分子磁石)は、所定の波長領域でCDが0以外
の値をとることから、光学活性であることを示唆してい
る。
性を持つと共に光学活性を示し、かつ着色透明性を有
し、さらに転移温度が比較的高い等の特性を有し、光磁
気デバイス、磁場応答性光デバイス、磁場応答性光学結
晶、光通信用の新規デバイス等に有用な不斉分子磁石を
提供できる。
有する比較的大きな単結晶の不斉分子磁石を室温で収率
よく製造することが可能な方法を提供できる。
磁石)の温度変化に対する磁化変化を示す特性図。
磁石)の温度5Kにおける磁場変化に対する磁気モーメ
ントの変化を示す特性図。
磁石)の光吸収スペクトル(CDおよびUV)を示す特
性図。
磁石)の温度変化に対する磁化変化を示す特性図。
磁石)の温度5Kにおける磁場変化に対する磁気モーメ
ントの変化を示す特性図。
磁石)の光吸収スペクトル(CD)を示す特性図。
磁石)の温度変化に対する磁化変化を示す特性図。
磁石)の温度5Kにおける磁場変化に対する磁気モーメ
ントの変化を示す特性図。
磁石)の光吸収スペクトル(CD)を示す特性図。
Claims (8)
- 【請求項1】 一般式[Mn(L)]3[Cr(C
N)6]2・4H2O(ただし、Lは光学活性(Rまたは
S)−1,2−ジアミンおよびその誘導体、光学活性
(RまたはS)−1,3−ジアミンおよびその誘導体を
示す)にて表される単結晶からなることを特徴とする不
斉分子磁石。 - 【請求項2】 前記一般式のLは、光学活性(S)−ア
ラナミドであることを特徴とする請求項1記載の不斉分
子磁石。 - 【請求項3】 前記一般式のLは、光学活性(R,R)
−ジアミノシクロヘキサンであることを特徴とする請求
項1記載の不斉分子磁石。 - 【請求項4】 前記一般式のLは、光学活性(R)−
1,2−ジアミノプロパンであることを特徴とする請求
項1記載の不斉分子磁石。 - 【請求項5】 光学活性(RまたはS)−1,2−ジア
ミンおよびその誘導体、光学活性(RまたはS)−1,
3−ジアミンおよびその誘導体から選ばれる光学活性の
ジアミン化合物に非酸化性雰囲気下で完全脱気溶媒を添
加して溶解することによりジアミン化合物溶液を調製す
る工程と、 マンガン塩に非酸化性雰囲気下で完全脱気溶媒を添加し
て溶解することによりマンガン塩溶液を調製した後、こ
のマンガン塩溶液を非酸化性雰囲気下で前記ジアミン化
合物溶液に添加して混合する工程と、 ヘキサシアノクロム酸塩に非酸化性雰囲気下で完全脱気
溶媒を添加して溶解することによりヘキサシアノクロム
酸塩溶液を調製した後、このヘキサシアノクロム酸塩溶
液を非酸化性雰囲気下で前記混合溶液に添加し、混合、
反応させ、さらに室温下で放置することにより一般式
[Mn(L)]3[Cr(CN)6]2・4H2O(ただ
し、Lは光学活性(RまたはS)−1,2−ジアミンお
よびその誘導体、光学活性(RまたはS)−1,3−ジ
アミンおよびその誘導体を示す)にて表される単結晶を
析出する工程とを具備したことを特徴とする不斉分子磁
石の製造方法。 - 【請求項6】 前記完全脱気溶媒は、完全脱気純水であ
ることを特徴とする請求項5記載の不斉分子磁石の製造
方法。 - 【請求項7】 前記マンガン塩は、塩化マンガン(II)水
和物または過塩素酸マンガン(II)水和物であることを特
徴とする請求項5記載の不斉分子磁石の製造方法。 - 【請求項8】 前記ヘキサシアノクロム酸塩は、ヘキサ
シアノクロム酸カリウムであることを特徴とする請求項
5記載の不斉分子磁石の製造方法。
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