JP6024264B2 - Thiophene derivative, water-soluble conductive polymer and aqueous solution thereof, and production method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、新規なチオフェン誘導体、ポリチオフェン類、及びそれを用いた水溶性導電性ポリマー水溶液、並びにその製造方法に関する。   The present invention relates to a novel thiophene derivative, polythiophene, a water-soluble conductive polymer aqueous solution using the same, and a method for producing the same.

ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどに代表されるπ共役二重結合を有するポリマーは、アクセプターやドナーによるドーピングにより導電体(導電性ポリマー)となることが知られており、帯電防止剤、コンデンサの固体電解質、導電性塗料、エレクトロクロミック素子、透明電極、透明導電膜、化学センサ、アクチュエータ等への応用が検討されている。従来、導電性ポリマーは不溶不融のため成型加工性に課題があり、溶解させるには環境負荷の大きい極性有機溶媒(例えばアミド系溶媒)の使用が必要だった。そのため、環境負荷の小さい水に溶解する、水溶性で成型加工が容易な導電性ポリマーが求められていた。近年、導電性ポリマーとしてPEDOT[=ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)]と呼ばれるポリチオフェンが盛んに研究されている(例えば、特許文献1参照)が、その原料モノマーであるEDOT(=3,4−エチレンジオキシチオフェン)の水溶性が乏しいため(2.1g/L−水、0.2重量%)、得られる導電性ポリマーも非水溶性となることが知られている。   Polymers having π-conjugated double bonds such as polyacetylene, polythiophene, polyaniline, and polypyrrole are known to become conductors (conductive polymers) by doping with acceptors and donors. Applications to solid electrolytes, conductive paints, electrochromic elements, transparent electrodes, transparent conductive films, chemical sensors, actuators, etc. are being studied. Conventionally, conductive polymers are insoluble and infusible and thus have a problem in molding processability, and it has been necessary to use a polar organic solvent (for example, an amide solvent) with a large environmental load in order to dissolve the conductive polymer. Therefore, there has been a demand for a water-soluble conductive polymer that can be easily molded and dissolved in water with a small environmental load. In recent years, polythiophene called PEDOT [= poly (3,4-ethylenedioxythiophene)] has been actively studied as a conductive polymer (see, for example, Patent Document 1), but EDOT (= 3), which is a raw material monomer, has been studied. , 4-ethylenedioxythiophene) is poorly water-soluble (2.1 g / L-water, 0.2% by weight), and it is known that the resulting conductive polymer is also water-insoluble.

このため、水溶性の導電性ポリマーを得る方法として、PSS(ポリスチレンスルホン酸)等の水溶性高分子ドーパントの存在下に、EDOTを重合させる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。PEDOT−PSSと呼ばれる)。   For this reason, as a method for obtaining a water-soluble conductive polymer, a method of polymerizing EDOT in the presence of a water-soluble polymer dopant such as PSS (polystyrene sulfonic acid) has been proposed (for example, see Patent Document 2). Called PEDOT-PSS).

特許文献2によれば、ポリアニオンがドーパント兼水分散剤として取り込まれることで水溶性となり、成型加工性が向上するとされている。しかしながら、特許文献2に記載の導電性ポリマーは、ドーピングに関与していない導電性の低いポリマー部分を多量に含むため、導電性が低くなること、大過剰のスルホ基があることで耐熱性や耐水性が低いこと、強酸性による装置腐食等の課題がある。   According to Patent Document 2, it is said that the polyanion becomes water-soluble by being taken in as a dopant and water dispersant, and the molding processability is improved. However, since the conductive polymer described in Patent Document 2 contains a large amount of a low-conductivity polymer part that is not involved in doping, heat conductivity is reduced due to low conductivity and a large excess of sulfo groups. There are problems such as low water resistance and equipment corrosion due to strong acidity.

ところで、特許文献2に記載の導電性ポリマーは、良好な導電性と成型加工性を兼ね備えているため、コンデンサの高分子固体電解質やプリンタブルエレクトロニクスへの応用も指向されている。   By the way, since the conductive polymer described in Patent Document 2 has both good conductivity and molding processability, application to a polymer solid electrolyte of a capacitor and printable electronics is also directed.

前者の例として、アルミ固体電解コンデンサの固体電解質があるが、コンデンサ性能として高容量化と低ESR化に課題がある。   As an example of the former, there is a solid electrolyte of an aluminum solid electrolytic capacitor, but there is a problem in increasing the capacity and reducing the ESR as capacitor performance.

また、後者においても例えばインクジェット等の技術を応用する際、導電性ポリマーの水溶液中の粒子径が大きいと、ノズルが詰まる等の問題が懸念される。   In the latter case, for example, when a technique such as ink jet is applied, if the particle diameter of the conductive polymer in the aqueous solution is large, there is a concern that the nozzle is clogged.

一方、水溶性導電性ポリマーを得る別法として、水溶性の付与とドーピング作用を兼ね備えた置換基(例えば、スルホ基、スルホネート基等)を、直接又はスペーサを介してポリマー分子鎖中に共有結合で導入した化合物を重合することで、成型加工性に優れた水溶性の自己ドープ型導電性ポリマーになることが提案されている(例えば、特許文献3〜4、非特許文献1〜2参照)。   On the other hand, as an alternative method for obtaining a water-soluble conductive polymer, a substituent (for example, a sulfo group, a sulfonate group, etc.) having water solubility and a doping action is covalently bonded directly or via a spacer to a polymer molecular chain. It is proposed that a water-soluble self-doped conductive polymer excellent in molding processability is obtained by polymerizing the compound introduced in step 1 (see, for example, Patent Documents 3 to 4 and Non-Patent Documents 1 and 2). .

これらの文献に記載の水溶性自己ドープ型導電性ポリマーの応用例として、電子線リソグラフィーによる半導体の回路パターン形成時に使用されるレジストの帯電防止膜形成材料の用途がある。これは導電性ポリマーが水溶性のため、脂溶性のレジストにダメージを与えにくく、露光後に水洗できる等の利点があるためである(例えば、非特許文献3参照)。しかしながら、近年の半導体の高集積化に伴い、より微細なパターン形成の要求があり、そのためにより高い導電性(帯電防止能)を有するポリマーが求められていた。   As an application example of the water-soluble self-doped conductive polymer described in these documents, there is an application of a resist antistatic film forming material used when forming a semiconductor circuit pattern by electron beam lithography. This is because, since the conductive polymer is water-soluble, there is an advantage that it is difficult to damage the fat-soluble resist and can be washed with water after exposure (for example, see Non-Patent Document 3). However, with the recent high integration of semiconductors, there has been a demand for finer pattern formation, and therefore a polymer having higher conductivity (antistatic ability) has been demanded.

従って、水溶化のために導電性向上に寄与しない他の成分を添加することなく、プロセッサビリティを付与できる自己ドープ型の水溶性導電性ポリマーであって、良好な水溶性と導電性に加えて、水溶液とした場合にポリマーの粒子径が十分に小さいものが求められていた。   Therefore, it is a self-doping type water-soluble conductive polymer that can provide processability without adding other components that do not contribute to improvement of conductivity due to water solubilization, in addition to good water solubility and conductivity When an aqueous solution is used, a polymer having a sufficiently small particle size has been demanded.

特許第2721700号明細書Japanese Patent No. 2721700 特許第2636968号明細書Japanese Patent No. 2636968 特公平8−13873号公報Japanese Patent Publication No.8-13873 特許第3182239号明細書Japanese Patent No. 3182239

ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ、1987年、1858−1859頁Journal of American Chemical Society, 1987, pp. 1858-1859 ケミストリー・オブ・マテリアルズ、2009年、1815−1821頁Chemistry of Materials, 2009, 1815-1821 電子材料、1990年2月号、48−55号Electronic Materials, February 1990, 48-55

本発明は、上記の背景技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、
(1)導電材料として用いられる新規な水溶性のチオフェン誘導体を提供すること、及び
(2)導電材料として用いられる新規な水溶性のポリチオフェン類を提供すること、
である。
The present invention has been made in view of the above-described background art, and its purpose is as follows.
(1) providing a novel water-soluble thiophene derivative used as a conductive material; and (2) providing a novel water-soluble polythiophene used as a conductive material.
It is.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下に示すとおりの新規なチオフェン誘導体、ポリチオフェン類、及びそれを用いた水溶性導電性ポリマー水溶液、並びにその製造方法である。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention. That is, the present invention is a novel thiophene derivative, polythiophene, a water-soluble conductive polymer aqueous solution using the same, and a method for producing the same as shown below.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下に示すとおりのチオフェン誘導体及びその製造方法である。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention. That is, this invention is a thiophene derivative as shown below, and its manufacturing method.

[1]下記式(1)又は(2)で表されるチオフェン誘導体。   [1] A thiophene derivative represented by the following formula (1) or (2).

Figure 0006024264
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[上記式(1)中、Rは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は−(CHSOMを表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、NH(R又はHNCを表す。Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。l、n、mは各々独立して1〜6の整数を表す。] [In the above formula (1), R 1 is a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or — (CH 2 ) 1 SO 3. M is represented. M represents a hydrogen atom, an alkali metal selected from the group consisting of Li, Na and K, NH (R 2 ) 3 or HNC 5 H 5 . Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. l, n and m each independently represents an integer of 1 to 6; ]

Figure 0006024264
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[上記式(2)中、R、n、mは上記式(1)と同意義を示す。Zはクロライド、ブロマイド、アイオダイド、アセテート、トリフルオロアセテート又はトリフルオロメタンスルホナートを表す。]
[2]下記式(3)又は(4)で表されるチオフェン誘導体。
[In the above formula (2), R 1 , n and m are as defined in the above formula (1). Z represents chloride, bromide, iodide, acetate, trifluoroacetate or trifluoromethanesulfonate. ]
[2] A thiophene derivative represented by the following formula (3) or (4).

Figure 0006024264
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[上記式(3)中、Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、NH(R又はHNCを表す。Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。] In [the formula (3), R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. M represents a hydrogen atom, an alkali metal selected from the group consisting of Li, Na and K, NH (R 2 ) 3 or HNC 5 H 5 . Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. ]

Figure 0006024264
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[上記式(4)中、Rは上記式(3)と同意義を示す。Zはクロライド、ブロマイド、アイオダイド、アセテート、トリフルオロアセテート又はトリフルオロメタンスルホナートを表す。]
[3]下記式()で表されるチオフェン誘導体と下記式(6)で表される化合物とを、極性溶媒中、塩基存在下に反応させ、上記式(1)又は式(3)で表されるチオフェン化合物(ただし、Mが水素原子を表すことはない。)を得ることを特徴とする上記[1]又は[2]に記載のチオフェン誘導体の製造方法。
[In the above formula (4), R 3 has the same meaning as in the above formula (3). Z represents chloride, bromide, iodide, acetate, trifluoroacetate or trifluoromethanesulfonate. ]
[3] A thiophene derivative represented by the following formula () and a compound represented by the following formula (6) are reacted in a polar solvent in the presence of a base, and represented by the above formula (1) or formula (3). The method for producing a thiophene derivative according to the above [1] or [2], wherein the thiophene compound (wherein M does not represent a hydrogen atom) is obtained.

Figure 0006024264
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[上記式(5)中、Xはトシレート、メシレート、トリフラート、クロライド、ブロマイド、又はアイオダイドである。nは1〜6の整数を表す。] [In the above formula (5), X represents tosylate, mesylate, triflate, chloride, bromide, or iodide. n represents an integer of 1 to 6. ]

Figure 0006024264
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[上記式(6)中、Rは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は−(CHSOMを表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、NH(R又はHNCを表す。Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。l、mは各々独立して1〜6の整数を表す。]
[4]上記式(1)又は式(3)で表されるチオフェン誘導体(ただし、Mが水素原子を表すことはない。)に過剰量の酸を反応させ、上記式(2)又は式(4)で表されるチオフェン誘導体を得ることを特徴とする上記[1]又は[2]に記載のチオフェン誘導体の製造方法。
[In the above formula (6), R 1 is a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or — (CH 2 ) 1 SO 3. M is represented. M represents a hydrogen atom, an alkali metal selected from the group consisting of Li, Na and K, NH (R 2 ) 3 or HNC 5 H 5 . Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. l and m each independently represents an integer of 1 to 6; ]
[4] An thiophene derivative represented by the above formula (1) or formula (3) (wherein M does not represent a hydrogen atom) is allowed to react with an excess amount of acid, and the above formula (2) or formula ( The method for producing a thiophene derivative according to the above [1] or [2], wherein the thiophene derivative represented by 4) is obtained.

[5]上記式(2)又は式(4)で表されるチオフェン誘導体をアンモニウム塩にした後、加熱下に減圧乾燥し、上記式(1)又は式(3)で表されるチオフェン誘導体(ただし、Mは水素原子を表す。)を得ることを特徴とする上記[1]又は[2]に記載のチオフェン誘導体の製造方法。   [5] The thiophene derivative represented by the above formula (2) or formula (4) is converted into an ammonium salt and then dried under reduced pressure under heating, and the thiophene derivative represented by the above formula (1) or formula (3) ( However, M represents a hydrogen atom.) The manufacturing method of the thiophene derivative as described in said [1] or [2] characterized by obtaining.

[6]下記式(16)で表される構造単位及び下記式(17)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン類。   [6] Polythiophenes containing at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (16) and a structural unit represented by the following formula (17).

Figure 0006024264
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[上記式(16)中、Rは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は−(CHSOMを表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、NH(R又はHNCを表す。Zはクロライド、ブロマイド、アイオダイド、アセテート、トリフルオロアセテート又はトリフルオロメタンスルホナートを表す。Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。l、n、mは各々独立して1〜6の整数を表す。] [In the above formula (16), R 1 is a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or — (CH 2 ) 1 SO 3. M is represented. M represents a hydrogen atom, an alkali metal selected from the group consisting of Li, Na and K, NH (R 2 ) 3 or HNC 5 H 5 . Z represents chloride, bromide, iodide, acetate, trifluoroacetate or trifluoromethanesulfonate. Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. l, n and m each independently represents an integer of 1 to 6; ]

Figure 0006024264
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[上記式(17)中、R、n、mは上記式(16)と同意義を示す。]
[7]下記式(18)で表される構造単位及び下記式(19)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン類。
[In the above formula (17), R 1 , n and m are as defined in the above formula (16). ]
[7] Polythiophenes containing at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (18) and a structural unit represented by the following formula (19).

Figure 0006024264
Figure 0006024264

[上記式(18)中、Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、NH(R又はHNCを表す。Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。] [In the above formula (18), R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. M represents a hydrogen atom, an alkali metal selected from the group consisting of Li, Na and K, NH (R 2 ) 3 or HNC 5 H 5 . Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. ]

Figure 0006024264
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[上記式(19)中、Rは上記式(18)と同意義を示す。Zはクロライド、ブロマイド、アイオダイド、アセテート、トリフルオロアセテート又はトリフルオロメタンスルホナートを表す。]
[8]ポリチオフェン類の重量平均分子量が、ポリスチレンスルホン酸換算で1千〜100万の範囲であることを特徴とする上記[6]又は[7]に記載のポリチオフェン類。
[In the above formula (19), R 1 has the same meaning as in the above formula (18). Z represents chloride, bromide, iodide, acetate, trifluoroacetate or trifluoromethanesulfonate. ]
[8] The polythiophene according to [6] or [7] above, wherein the polythiophene has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 1,000,000 in terms of polystyrene sulfonic acid.

[9]上記[6]乃至[8]のいずれかに記載のポリチオフェン類の水溶液からなる水溶性導電性ポリマー水溶液。   [9] A water-soluble conductive polymer aqueous solution comprising an aqueous solution of the polythiophene according to any one of [6] to [8].

[10]水又はアルコール溶媒中、酸化剤の存在下に上記[1]又は[2]に記載のチオフェン誘導体を重合させることを特徴とする上記[6]乃至[8]のいずれかに記載のポリチオフェン類の製造方法。   [10] The thiophene derivative according to the above [1] or [2] is polymerized in water or an alcohol solvent in the presence of an oxidizing agent, according to any one of the above [6] to [8] A method for producing polythiophenes.

[11]上記[9]に記載の水溶液を基材に塗布し乾燥することを特徴とする導電性被膜の製造方法。   [11] A method for producing a conductive coating, comprising applying the aqueous solution according to [9] above to a substrate and drying the substrate.

[12]上記[9]に記載の水溶液の導電性被膜への使用。   [12] Use of the aqueous solution according to [9] above for a conductive film.

本発明によれば、導電材料として用いられる新規なチオフェン誘導体が簡便な製造方法により提供される。   According to the present invention, a novel thiophene derivative used as a conductive material is provided by a simple production method.

また、本発明によれば、良好な導電性と成型加工に十分な水溶性を兼ね備えた新規なポリチオフェン類が提供される。   Further, according to the present invention, novel polythiophenes having both good conductivity and sufficient water solubility for molding are provided.

実施例4で得られたポリマー(26)のIR分析結果である。It is an IR analysis result of the polymer (26) obtained in Example 4. 実施例5で得られたポリマー(29)のIR分析結果である。It is IR analysis result of the polymer (29) obtained in Example 5.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

まず、本発明のチオフェン誘導体について説明する。   First, the thiophene derivative of the present invention will be described.

本発明におけるチオフェン誘導体は、上記式(1)又は(2)で表される化合物である。   The thiophene derivative in the present invention is a compound represented by the above formula (1) or (2).

上記式(1)において、Rは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は−(CHSOMを表す。なお、Rが置換基を有するアルキル基又はアリール基である場合の当該置換基としては、例えば、炭素数1〜6のアルキル基又はアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシル基等が挙げられる。 In the above formula (1), R 1 is a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or — (CH 2 ) 1 SO 3 M. Represents. As the substituent of R 1 is an alkyl group or an aryl group having a substituent, for example, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, hydroxy group, An amino group, a carboxyl group, etc. are mentioned.

上記式(1)における置換基Rとしては、上記の定義に該当すれば特に限定されるものではないが、例えば、水素原子;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、シクロペンチル基、n−へキシル基、2−エチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、n−へプチル基、シクロヘキシルメチル基、n−オクチル基、トリフルオロメチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;フェニル基、2−メトキシフェニル基、3−メトキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、2−ヒドロキシフェニル基、3−ヒドロキシフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、3−(トリフルオロメトキシ)フェニル基等の炭素数1〜6のアリール基;−(CHSOMを挙げることができる。 The substituent R 1 in the above formula (1) is not particularly limited as long as it falls within the above definition. For example, a hydrogen atom; a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n- Butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, 2-ethylbutyl group, 3,3- C1-C6 alkyl groups such as dimethylbutyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, cyclohexylmethyl group, n-octyl group, trifluoromethyl group; phenyl group, 2-methoxyphenyl group, 3-methoxyphenyl Group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 2-hydroxyphenyl group, 3-hydroxyphenyl group, 4-triphenyl An aryl group having 1 to 6 carbon atoms such as a fluoromethylphenyl group and a 3- (trifluoromethoxy) phenyl group; — (CH 2 ) 1 SO 3 M can be mentioned.

これらの中でも、Rとしては、好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基又は−(CHSOM基であり、さらに好ましくは水素原子又はメチル基である。 Among these, R 1 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a — (CH 2 ) 1 SO 3 M group, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

上記式(1)におけるn、m、lは1〜6の整数を表す。   N, m, and l in the above formula (1) represent an integer of 1 to 6.

上記式(1)におけるMは、水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、NH(R又はHNCを表す。 M in the above formula (1) represents an alkali metal selected from the group consisting of a hydrogen atom, Li, Na and K, NH (R 2 ) 3 or HNC 5 H 5 .

その際、Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。置換基Rとしては、Rと同じものを例示することができ、より好ましくは水素原子、メチル基である。また、Rが置換基を有するアルキル基又はアリール基である場合の当該置換基としては、例えば、炭素数1〜6のアルキル基又はアルコキシ基、炭素数1〜20のアリール基、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシル基等が挙げられる。 At that time, it represents R 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Examples of the substituent R 2 include the same as R 1, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group. Further, as the substituent of R 2 is an alkyl group or an aryl group having a substituent, for example, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 1 to 20 carbon atoms, hydroxy group, An amino group, a carboxyl group, etc. are mentioned.

上記式(1)で表される化合物としては、具体的には、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸ナトリウム、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸リチウム、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸カリウム、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸アンモニウム、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸ピリジニウム、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸ナトリウム、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸リチウム、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸カリウム、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸アンモニウム、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸ピリジニウム、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸ナトリウム、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸リチウム、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸カリウム、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸アンモニウム、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸ピリジニウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸ナトリウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸リチウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸カリウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸アンモニウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸ピリジニウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸ナトリウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸リチウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸カリウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸アンモニウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸ピリジニウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸ナトリウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸リチウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸カリウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸アンモニウム、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸ピリジニウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸ナトリウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸リチウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸カリウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸アンモニウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸ピリジニウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸、N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸ナトリウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸リチウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸カリウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸アンモニウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸ピリジニウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸ナトリウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸リチウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸カリウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸アンモニウム、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸ピリジニウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸ナトリウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸リチウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸カリウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸アンモニウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸ピリジニウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸ナトリウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸リチウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸カリウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸アンモニウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸ピリジニウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸ナトリウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸リチウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸カリウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸アンモニウム、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸ピリジニウム等が例示される。   Specific examples of the compound represented by the above formula (1) include N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid, N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid sodium. N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid lithium, N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid potassium, N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid Ammonium, pyridinium N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonate, N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid, N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid Sodium, lithium N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonate, N- [3-thienylmethyl] -3-amino Potassium lopansulfonate, ammonium N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonate, pyridinium N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonate, N- [3-thienylmethyl] -4-amino Butanesulfonic acid, sodium N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonate, lithium N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonate, N- [3-thienylmethyl] -4-amino Potassium butanesulfonate, ammonium N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonate, pyridinium N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonate, N-methyl-N- [3-thienylmethyl ] -2-Aminoethanesulfonic acid, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -2- Sodium minoethanesulfonate, lithium N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonate, potassium N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonate, N- Methyl-N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonate ammonium, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonate pyridinium, N-methyl-N- [3-thienyl Methyl] -3-aminopropanesulfonic acid, sodium N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonate, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid Lithium, potassium N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonate, N-methyl-N- [3-Thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid ammonium, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid pyridinium, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -4 Aminobutanesulfonic acid, sodium N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonate, lithium N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonate, N- Methyl-N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonate potassium, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonate ammonium, N-methyl-N- [3-thienyl Methyl] -4-aminobutanesulfonic acid pyridinium, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfone N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid sodium, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid lithium, N- [2- (3 -Thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonate potassium, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonate ammonium, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2- Pyridinium aminoethanesulfonate, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid, sodium N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonate, N- [ Lithium 2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonate, potassium N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonate, N [2- (3-Thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid ammonium, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid pyridinium, N- [2- (3-thienyl) Ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid, sodium N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonate, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid Lithium, potassium N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonate, ammonium N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonate, N- [2- ( 3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid pyridinium, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid, N- Sodium methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonate, lithium N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonate, N- Methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonate potassium, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonate ammonium, N- Methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid pyridinium, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid, N-methyl -N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid sodium, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfone Lithium, potassium N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonate, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid Ammonium, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid pyridinium, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonate sodium, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonate lithium N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonate, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-amino Ammonium Tan sulfonic acid, N- methyl -N- [2- (3- thienyl) ethyl] -4-amino butanoic acid pyridinium, and the like.

それらの中でも、例えば、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸等の上記式(3)で表される化合物が好ましい。   Among them, for example, N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid, N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid, N- [3-thienylmethyl] -4-amino Butanesulfonic acid, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid, N-methyl-N- [3-Thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonic acid, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-amino Butanesulfonic acid, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopro Nsuruhon acid, N- methyl-N-[2-(3- thienyl) ethyl] -4-compound represented by the above formula and amino butanoic acid (3) is preferable.

上記式(2)におけるR、R,l、m、nは、式(1)と同意義を表し、Zはクロライド、ブロマイド、アイオダイド、アセテート、トリフルオロアセテート、トリフルオロメタンスルホナートを表す。 In the above formula (2), R 1 , R 2 , l, m, and n have the same meaning as in formula (1), and Z represents chloride, bromide, iodide, acetate, trifluoroacetate, and trifluoromethanesulfonate.

上記式(2)で表される化合物としては、具体的には、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸の塩酸塩、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸の塩酸塩、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸の塩酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸の塩酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸の塩酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸の塩酸塩、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸の塩酸塩、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸の塩酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸の塩酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸の塩酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸の塩酸塩、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸のトリフルオロメタンスルホン酸塩、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸のトリフルオロメタンスルホン酸塩、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸のトリフルオロメタンスルホン酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸のトリフルオロメタンスルホン酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸のトリフルオロメタンスルホン酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸のトリフルオロメタンスルホン酸塩、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸のトリフルオロメタンスルホン酸塩、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸のトリフルオロメタンスルホン酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸のトリフルオロメタンスルホン酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸のトリフルオロメタンスルホン酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸のトリフルオロメタンスルホン酸塩、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸トリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸トリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩等が例示される。   Specific examples of the compound represented by the formula (2) include N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid hydrochloride, N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropane. Sulfonic acid hydrochloride, N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonic acid hydrochloride, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid hydrochloride, N- Methyl-N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid hydrochloride, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonic acid hydrochloride, N- [2- ( 3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid hydrochloride, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid hydrochloride, N-methyl-N- [2- ( 3-thienyl) ethyl]- Aminoethanesulfonic acid hydrochloride, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid hydrochloride, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) Ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid hydrochloride, N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid trifluoromethanesulfonate, N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid Trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonic acid, trifluoromethane of N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid L-methanesulfonate, trifluoromethanesulfone of N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid Acid salt, trifluoromethanesulfonate of N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonic acid, trifluoromethane of N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid L-methanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2- Aminoethanesulfonic acid trifluoromethanesulfonate, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid trifluoromethanesulfonate, N-methyl-N- [2- (3-Thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid trifluoromethanesulfonate, N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethane Sulfonic acid trifluoroacetate, N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid trifluoroacetate, N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonic acid trifluoroacetate, N -Methyl-N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid trifluoroacetate, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid trifluoroacetate, N- Methyl-N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonic acid trifluoroacetate, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid trifluoroacetate, N- [2- (3-Thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid trifluoroacetate, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl]- Aminoethanesulfonic acid trifluoroacetate, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid trifluoroacetate, N-methyl-N- [2- ( 3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid trifluoroacetate and the like.

それらの中でも、例えば、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸の塩酸塩、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸の塩酸塩、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸の塩酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸の塩酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸の塩酸塩、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸の塩酸塩、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸の塩酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸の塩酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸の塩酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸の塩酸塩、N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸トリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−2−アミノエタンスルホン酸トリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−3−アミノプロパンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[3−チエニルメチル]−4−アミノブタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−2−アミノエタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−3−アミノプロパンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩、N−メチル−N−[2−(3−チエニル)エチル]−4−アミノブタンスルホン酸のトリフルオロ酢酸塩等の上記式(4)で表される化合物が好ましい。   Among them, for example, N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid hydrochloride, N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid hydrochloride, N- [3-thienyl Methyl] -4-aminobutanesulfonic acid, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid hydrochloride, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropane Sulfonic acid hydrochloride, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonic acid hydrochloride, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid hydrochloric acid Salt, hydrochloride of N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid, hydrochloric acid of N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid salt N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid hydrochloride, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid trifluoroacetate, N- [3-thienylmethyl] -3-aminopropanesulfonic acid trifluoroacetate, N- [3 -Thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonic acid trifluoroacetate, N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -2-aminoethanesulfonic acid trifluoroacetate, N-methyl-N- [3-thienyl Trifluoroacetate of methyl] -3-aminopropanesulfonic acid, trifluoroacetate of N-methyl-N- [3-thienylmethyl] -4-aminobutanesulfonic acid, N [2- (3-Thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid trifluoroacetate, N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid trifluoroacetate, N- Methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -2-aminoethanesulfonic acid trifluoroacetate, N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -3-aminopropanesulfonic acid A compound represented by the above formula (4) such as trifluoroacetate salt of N-methyl-N- [2- (3-thienyl) ethyl] -4-aminobutanesulfonic acid is preferred.

これらのうち、水溶性導電性高分子の原料モノマーとしては、上記式(3)又は(4)で表されるチオフェン誘導体が好ましい。   Among these, the raw material monomer for the water-soluble conductive polymer is preferably a thiophene derivative represented by the above formula (3) or (4).

上記式(3)において、Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、NH(R又はHNCを表す。Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。 In the above formula (3), R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. M represents a hydrogen atom, an alkali metal selected from the group consisting of Li, Na and K, NH (R 2 ) 3 or HNC 5 H 5 . Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.

また、上記式(4)において、Rは上記式(3)と同意義を示す。Zはクロライド、ブロマイド、アイオダイド、アセテート、トリフルオロアセテート又はトリフルオロメタンスルホナートを表す。 In the above formula (4), R 3 has the same meaning as in the above formula (3). Z represents chloride, bromide, iodide, acetate, trifluoroacetate or trifluoromethanesulfonate.

本発明の上記式(1)又は(3)で表されるチオフェン誘導体(ただし、Mが水素原子を表すことはない。)は、上記式(5)で表されるチオフェン誘導体と上記式(6)で表される化合物とを、極性溶媒中、塩基存在下に反応させることにより簡便に得ることができる。   The thiophene derivative represented by the above formula (1) or (3) of the present invention (wherein M does not represent a hydrogen atom) includes the thiophene derivative represented by the above formula (5) and the above formula (6). ) Can be conveniently obtained by reacting in a polar solvent in the presence of a base.

上記式(5)で表される化合物において、Xは、トシレート、メシレート、トリフラート、クロライド、ブロマイド、又はアイオダイドである。nは1〜6の整数を表す。   In the compound represented by the above formula (5), X is tosylate, mesylate, triflate, chloride, bromide, or iodide. n represents an integer of 1 to 6.

上記式(5)で表される化合物としては、具体的には、2−(3−チエニル)−エチルクロライド、2−(3−チエニル)−エチルブロマイド、2−(3−チエニル)−エチルアイオダイド、2−(3−チエニル)−エチルメタンスルホネート、2−(3−チエニル)−エチルトシレート、2−(3−チエニル)−エチルトリフラート、3−(3−チエニル)−プロピルクロライド、3−(3−チエニル)−プロピルブロマイド、3−(3−チエニル)−プロピルアイオダイド、3−(3−チエニル)−プロピルメタンスルホネート、3−(3−チエニル)−プロピルトシレート、3−(3−チエニル)−プロピルトリフラート、4−(3−チエニル)−ブチルクロライド、4−(3−チエニル)−ブチルブロマイド、4−(3−チエニル)−ブチルアイオダイド、4−(3−チエニル)−ブチルメタンスルホネート、4−(3−チエニル)−ブチルトシレート、4−(3−チエニル)−ブチルトリフラート等が例示される。   Specific examples of the compound represented by the above formula (5) include 2- (3-thienyl) -ethyl chloride, 2- (3-thienyl) -ethyl bromide, 2- (3-thienyl) -ethylio Dido, 2- (3-thienyl) -ethyl methanesulfonate, 2- (3-thienyl) -ethyl tosylate, 2- (3-thienyl) -ethyl triflate, 3- (3-thienyl) -propyl chloride, 3- (3-thienyl) -propyl bromide, 3- (3-thienyl) -propyl iodide, 3- (3-thienyl) -propyl methanesulfonate, 3- (3-thienyl) -propyl tosylate, 3- (3- Thienyl) -propyl triflate, 4- (3-thienyl) -butyl chloride, 4- (3-thienyl) -butyl bromide, 4- (3-thienyl) Butyl iodide, 4- (3-thienyl) - butyl methanesulfonate, 4- (3-thienyl) - butyl tosylate, 4- (3-thienyl) - butyl triflate, and the like.

上記式(6)で表される化合物において、Rは上記式(1)と同じものを例示できる。 In the compound represented by the above formula (6), R 1 may be the same as the above formula (1).

上記式(6)で表される化合物としては、具体的には、2−アミノエタンスルホン酸、2−アミノエタンスルホン酸ナトリウム、N−メチル−2−アミノエタンスルホン酸、N−メチル−2−アミノエタンスルホン酸ナトリウム、3−アミノプロパンスルホン酸、3−アミノプロパンスルホン酸ナトリウム、N−メチル−3−アミノプロパンスルホン酸、N−メチル−3−アミノプロパンスルホン酸ナトリウム、4−アミノブタンスルホン酸、4−アミノブタンスルホン酸ナトリウム、N−メチル−4−アミノブタンスルホン酸、N−メチル−4−アミノブタンスルホン酸ナトリウム等が例示される。   Specific examples of the compound represented by the above formula (6) include 2-aminoethanesulfonic acid, sodium 2-aminoethanesulfonic acid, N-methyl-2-aminoethanesulfonic acid, N-methyl-2- Sodium aminoethanesulfonate, 3-aminopropanesulfonic acid, sodium 3-aminopropanesulfonate, N-methyl-3-aminopropanesulfonic acid, sodium N-methyl-3-aminopropanesulfonate, 4-aminobutanesulfonic acid , Sodium 4-aminobutanesulfonate, sodium N-methyl-4-aminobutanesulfonate, sodium N-methyl-4-aminobutanesulfonate, and the like.

本反応に用いる極性溶媒としては、反応が進行する溶媒であれば特に限定はなく、例えば、N,N−ジメチルアミノホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、メタノール、アセトン、水等が挙げられる。これらのうち、より好ましくは、N,N−ジメチルホルムアミドである。これらは単一で使用しても任意に混合して使用してもよい。   The polar solvent used in this reaction is not particularly limited as long as the reaction proceeds. For example, N, N-dimethylaminoformamide, N-methylformamide, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, methanol , Acetone, water and the like. Of these, N, N-dimethylformamide is more preferable. These may be used alone or in any desired mixture.

極性溶媒の使用量としては、原料となる上記式(5)及び(6)で表される化合物が溶解する量であれば特に限定はなく、例えば、上記式(5)及び(6)で表される化合物の仕込量の0.1〜200重量倍が好ましく、より好ましくは1〜100重量倍である。   The amount of the polar solvent used is not particularly limited as long as the compound represented by the above formulas (5) and (6) as a raw material is dissolved. For example, the polar solvent is represented by the above formulas (5) and (6). The amount of the compound to be prepared is preferably 0.1 to 200 times by weight, more preferably 1 to 100 times by weight.

本反応に用いる塩基としては、反応が進行する溶媒であれば特に限定はなく、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化カルシウム、水素化ナトリウム、ピリジン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン等が挙げられる。より好ましくは、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムである。   The base used in this reaction is not particularly limited as long as the reaction proceeds. For example, sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, sodium hydrogen carbonate, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, hydroxide Examples include rubidium, calcium hydroxide, sodium hydride, pyridine, trimethylamine, triethylamine, and tributylamine. More preferred are sodium carbonate and potassium carbonate.

塩基の使用量としては、上記式(5)及びは(6)で表される化合物の総モル数に対して1〜100倍モルが好ましく、より好ましくは1〜10倍モルであり、さらに好ましくは2〜5倍モルである。   As a usage-amount of a base, 1-100 times mole is preferable with respect to the total mole number of the compound represented by the said Formula (5) and (6), More preferably, it is 1-10 times mole, More preferably Is 2-5 moles.

本反応の反応温度は、反応が進行する温度であれば特に限定はなく、−20〜200℃が好ましく、より好ましくは0〜100℃であり、さらに好ましくは30〜80℃である。   The reaction temperature of this reaction is not particularly limited as long as the reaction proceeds, and is preferably -20 to 200 ° C, more preferably 0 to 100 ° C, and further preferably 30 to 80 ° C.

本反応の反応雰囲気は、大気中、又は窒素若しくはアルゴン中が好ましく、より好ましくは、窒素中である。   The reaction atmosphere of this reaction is preferably in the air, or in nitrogen or argon, and more preferably in nitrogen.

本反応の反応圧力は、常圧系であっても加圧系であってもよく、好ましくは常圧系である。   The reaction pressure of this reaction may be an atmospheric pressure system or a pressurized system, and is preferably an atmospheric pressure system.

本発明の上記式(1)又は式(3)で表されるチオフェン誘導体(ただし、Mが水素原子を表すことはない。)を上記方法により得た後、過剰量の酸(以下、「HZ」と称する場合がある。)で処理することにより、フリーのスルホン酸とし、同時に分子内の窒素部とそれぞれ対応する上記式(2)又は式(4)で表されるチオフェン誘導体を簡便に得ることができる。   After obtaining the thiophene derivative represented by the above formula (1) or the formula (3) of the present invention (wherein M does not represent a hydrogen atom) by the above method, an excess amount of acid (hereinafter referred to as “HZ”). The thiophene derivative represented by the above formula (2) or formula (4) respectively corresponding to the nitrogen moiety in the molecule can be easily obtained. be able to.

過剰量の酸(HZ)としては、特に限定はなく、例えば、塩酸(HCl)、臭化水素酸(HBr)、ヨウ化水素(HI)、硫酸(HSO)、酢酸(CHCOOH)、トリフルオロ酢酸(CFCOOH)、トリフルオロメタンスルホン酸(CFSOH)等が挙げられ、より好ましくは塩酸である。 The excess amount of acid (HZ) is not particularly limited. For example, hydrochloric acid (HCl), hydrobromic acid (HBr), hydrogen iodide (HI), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), acetic acid (CH 3 COOH) ), Trifluoroacetic acid (CF 3 COOH), trifluoromethanesulfonic acid (CF 3 SO 3 H), and the like, more preferably hydrochloric acid.

酸の量としては、上記式(1)又は(3)中の−SOMと窒素原子のモル数の総和に対して、等倍モル以上が好ましく、さらに好ましくは1〜500倍モル、より好ましくは1〜100倍モルである。 The amount of the acid is preferably equal to or greater than the equivalent of the total number of moles of —SO 3 M and nitrogen atoms in the above formula (1) or (3), more preferably 1 to 500 times mol. Preferably it is 1-100 times mole.

酸と反応させる温度としては、反応が進行すれば特に限定されないが、0〜100℃であり、好ましくは0〜60℃、より好ましくは10〜40℃である。酸と反応させる際の反応系の雰囲気下は、大気中であっても良く、より好ましくは窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気である。酸と反応させる際の反応系の圧力は、常圧であっても加圧系であっても良く、好ましくは常圧系である。   Although it will not specifically limit as temperature which makes it react with an acid, if it advances, it is 0-100 degreeC, Preferably it is 0-60 degreeC, More preferably, it is 10-40 degreeC. The atmosphere of the reaction system when reacting with an acid may be in the air, and more preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. The pressure of the reaction system when reacting with the acid may be a normal pressure or a pressurized system, preferably a normal pressure system.

上記式(2)又は式(4)で表される化合物を製造する際には溶媒を使用しても良い。上記式(1)又は(3)で表される化合物が溶解し、使用する酸に対して安定であり、反応が進行する溶媒であれば特に限定するものではないが、例えば、水、アルコール、トルエン、キシレン、アセトン、ジオキサン、テトラヒドロフランな等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、水、アルコール、トルエン、アセトンであり、より好ましくは水である。溶媒の使用量としては、上記式(1)又は(3)で表される化合物が溶解する量であれば特に限定はなく、1〜500重量倍量が好ましく、さらに好ましくは1〜100重量倍量、より好ましくは2.5〜50重量倍量である。   A solvent may be used when producing the compound represented by the above formula (2) or formula (4). The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent in which the compound represented by the above formula (1) or (3) dissolves and is stable with respect to the acid used, and the reaction proceeds. For example, water, alcohol, Toluene, xylene, acetone, dioxane, tetrahydrofuran and the like can be mentioned. Of these, water, alcohol, toluene, and acetone are preferable, and water is more preferable. The amount of the solvent used is not particularly limited as long as the compound represented by the above formula (1) or (3) is dissolved, and is preferably 1 to 500 times by weight, more preferably 1 to 100 times by weight. The amount is more preferably 2.5 to 50 times by weight.

上記式(2)又は式(4)で表される化合物の単離は、例えば、濃縮、洗浄、中和、再結晶等の一般的な後処理操作で得られる。塩酸塩の場合には、反応液を濃縮することで目的物が得られる。   Isolation of the compound represented by the above formula (2) or formula (4) can be obtained by a general post-treatment operation such as concentration, washing, neutralization, recrystallization and the like. In the case of hydrochloride, the target product is obtained by concentrating the reaction solution.

得られた上記式(2)又は式(4)で表されるチオフェン誘導体を、例えば、アンモニア水を用い、強アルカリ性(アンモニウム塩)とすることで、下記式(7)で表される化合物が得られ、さらに、加熱下に減圧乾燥させることで、上記式(1)又は式(3)で表されるチオフェン誘導体(ただし、Mは水素原子を表す。)[下記式(8)で表される化合物]を簡便に得ることができる。   By using the aqueous thiophene derivative represented by the above formula (2) or formula (4), for example, ammonia water to make it strongly alkaline (ammonium salt), the compound represented by the following formula (7) can be obtained. Further, by drying under reduced pressure with heating, the thiophene derivative represented by the above formula (1) or (3) (where M represents a hydrogen atom) [represented by the following formula (8) Can be easily obtained.

アンモニア水の使用量としては、含まれるアンモニアが上記式(2)又は(4)中のZに対して等モル量以上であれば良く、また、アルカリ性となれば特に限定はなく、好ましくは1〜500倍モル、より好ましくは1〜100倍モルである。   The amount of ammonia water used is not particularly limited as long as the ammonia contained is an equimolar amount or more with respect to Z in the above formula (2) or (4). It is -500 times mole, More preferably, it is 1-100 times mole.

アンモニア水で処理する温度としては、反応が進行すれば特に限定はなく、0〜100℃が好ましく、さらに好ましくは0〜60℃、より好ましくは10〜40℃である。   There is no limitation in particular as temperature which processes with ammonia water, if reaction advances, 0-100 degreeC is preferable, More preferably, it is 0-60 degreeC, More preferably, it is 10-40 degreeC.

アンモニア水で処理する際の反応系の雰囲気下は、大気中であっても良く、より好ましくは窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気である。アンモニア水で処理する際の反応系の圧力は、常圧であっても加圧系であっても良く、好ましくは常圧系である。   The atmosphere of the reaction system when treating with ammonia water may be air, and more preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. The pressure of the reaction system when treating with aqueous ammonia may be a normal pressure or a pressurized system, preferably a normal pressure system.

アンモニア水で処理する際には溶媒を使用しても良い。上記式(2)又は式(4)の化合物が溶解し、使用する酸に対して安定であり、反応が進行する溶媒であれば特に限定するものではなく、例えば、水、アルコール、トルエン、キシレン、アセトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。これらのうち、好ましくは水、アルコール、トルエン、アセトンであり、より好ましくは水である。   A solvent may be used when treating with ammonia water. The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent in which the compound of formula (2) or formula (4) dissolves and is stable to the acid used, and the reaction proceeds. For example, water, alcohol, toluene, xylene , Acetone, dioxane, tetrahydrofuran and the like. Of these, water, alcohol, toluene, and acetone are preferable, and water is more preferable.

溶媒の使用量としては、上記式(2)又は式(4)で表される化合物が溶解する量であれば特に限定するものではないが、1〜500重量倍量が好ましく、さらに好ましくは1〜100重量倍量、より好ましくは2.5〜50重量倍量である。   The amount of the solvent used is not particularly limited as long as the compound represented by the above formula (2) or (4) is dissolved, but it is preferably 1 to 500 times by weight, more preferably 1 ˜100 times by weight, more preferably 2.5 to 50 times by weight.

本反応における脱アンモニア反応は、加熱した減圧乾燥することにより行われる。減圧条件は、アンモニアを留去できる減圧度であれば特に限定されない。加熱温度は、アンモニアがスルホン酸から脱離する温度であれば特に限定はなく、40〜200℃が好ましく、より好ましくは80〜150℃である。   The deammonia reaction in this reaction is carried out by drying under reduced pressure under heating. The decompression condition is not particularly limited as long as it is a degree of decompression that can distill off ammonia. The heating temperature is not particularly limited as long as ammonia is desorbed from sulfonic acid, and is preferably 40 to 200 ° C, more preferably 80 to 150 ° C.

以上の反応スキームを以下にまとめて示す。   The above reaction scheme is summarized below.

Figure 0006024264
Figure 0006024264

本発明のチオフェン誘導体としては、当該化合物が水に室温下又は加温下に0.5重量%以上溶解する程度の水溶性を示すものがより好ましい。   As the thiophene derivative of the present invention, those showing water solubility such that the compound dissolves in water at room temperature or under heating at 0.5% by weight or more are more preferable.

次に、本発明のポリチオフェン類について説明する。   Next, the polythiophenes of the present invention will be described.

本発明におけるポリチオフェン類は、上記式(16)で表される構造単位及び上記式(17)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン類である。   The polythiophenes in the present invention are polythiophenes containing at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit represented by the above formula (16) and the structural unit represented by the above formula (17).

上記式(16)において、R、M、n、mは上記式(1)と同意義を示す。 In the above formula (16), R 1 , M, n and m are as defined in the above formula (1).

また、上記式(17)中、R、n、mは上記式(16)と同意義を示す。上記式(17)で表される構造単位は、上記式(16)で表される構造単位のドーピング状態を表す。 In the above formula (17), R 1 , n, and m have the same meaning as in the above formula (16). The structural unit represented by the above formula (17) represents the doping state of the structural unit represented by the above formula (16).

ドーピングにより絶縁体−金属転移を引き起こすドーパントは、アクセプタとドナーに分けられる。   The dopant causing the insulator-metal transition by doping is divided into an acceptor and a donor.

前者は、ドーピングにより導電性ポリマーの高分子鎖の近くに入り主鎖の共役系からπ電子を奪う。結果として、主鎖上に正電荷(正孔、ホール)が注入されるため、p型ドーパントとも呼ばれる。具体的には、ハロゲン類(Br、I、Cl)、ルイス酸(BF、PF、AsF)、プロトン酸(HSO、HCl、CFSOH)、遷移金属ハライド(FeCl)、有機物質(TCNQ)等が例示される。 The former enters near the polymer chain of the conductive polymer by doping and takes π electrons from the conjugated system of the main chain. As a result, since positive charges (holes, holes) are injected onto the main chain, it is also called a p-type dopant. Specifically, halogens (Br 2 , I 2 , Cl 2 ), Lewis acid (BF 3 , PF 5 , AsF 5 ), protonic acid (H 2 SO 4 , HCl, CF 3 SO 3 H), transition metal Examples include halide (FeCl 3 ), organic substance (TCNQ), and the like.

また、後者は、逆に主鎖の共役系に電子を与えることになり、この電子が主鎖の共役系を動くことになるため、n型ドーパントとも呼ばれる。具体的には、アルカリ金属(Li、Na、K、Cs)、アルキルアンモニウムイオン等が例示される。   The latter is also referred to as an n-type dopant because it gives electrons to the conjugated system of the main chain, which moves in the conjugated system of the main chain. Specific examples include alkali metals (Li, Na, K, Cs), alkylammonium ions, and the like.

本発明におけるドーパントは、ポリマー分子内に共有結合で結びついたスルホ基又はスルホナート基であり、p型ドーパントである。このように外部からドーパントを添加することなく導電性を発現するポリマーは自己ドープ型ポリマーと呼ばれている。   The dopant in the present invention is a sulfo group or a sulfonate group that is covalently bonded in the polymer molecule, and is a p-type dopant. Such a polymer that exhibits conductivity without externally adding a dopant is called a self-doped polymer.

本発明におけるポリチオフェン類は、具体的には、上記式(18)で表される構造単位、及び上記式(19)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むことが好ましい。   The polythiophenes in the present invention specifically include at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit represented by the above formula (18) and the structural unit represented by the above formula (19). Is preferred.

上記式(18)において、Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、NH(R又はHNCを表す。Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。]
また、上記式(19)において、Rは上記式(18)と同意義を示す。上記式(19)で表される構造単位は、上記式(18)で表される構造単位のドーピング状態を表す。
In the above formula (18), R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. M represents a hydrogen atom, an alkali metal selected from the group consisting of Li, Na and K, NH (R 2 ) 3 or HNC 5 H 5 . Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. ]
In the above formula (19), R 1 has the same meaning as in the above formula (18). The structural unit represented by the above formula (19) represents the doping state of the structural unit represented by the above formula (18).

本発明のポリチオフェン類の重量平均分子量は、特に限定するものではないが、ポリスチレンスルホン酸換算で通常1千〜100万の範囲であり、水溶性導電性ポリマー用途として好ましくは1千〜20万の範囲である。ポリマーから未反応のモノマーや低分子不純物及び無機塩を除去する観点から、より好ましくは3.5千〜10万の範囲である。   The weight average molecular weight of the polythiophenes of the present invention is not particularly limited, but is usually in the range of 1,000 to 1,000,000 in terms of polystyrene sulfonic acid, and preferably 1,000 to 200,000 for water-soluble conductive polymer applications. It is a range. From the viewpoint of removing unreacted monomers, low-molecular impurities and inorganic salts from the polymer, the range of 3.5 to 100,000 is more preferable.

本発明のポリチオフェン類を水溶液にすることで、水溶性導電性ポリマー水溶液として、各種用途への成型加工が容易となる。水溶性導電性ポリマー水溶液の調製方法は、特に限定するものではないが、室温や加温下(100℃以下が好ましい)で水と混合溶解させることで達成される。その際、スターラーチップや攪拌羽根による一般的な混合溶解操作を用いることもできるし、その他の方法として、超音波照射、ホモジナイズ処理(例えば、メカニカルホモジナイザー、超音波ホモジナイザ−、高圧ホモジナイザー等の使用)を行ってもよい。ホモジナイズ処理する場合には、ポリマーの熱劣化を防ぐため、冷温しながら行うことが好ましい。   By making the polythiophene of the present invention into an aqueous solution, it becomes easy to mold into various applications as a water-soluble conductive polymer aqueous solution. Although the preparation method of water-soluble conductive polymer aqueous solution is not specifically limited, It is achieved by mixing and dissolving with water at room temperature or under heating (preferably 100 ° C. or less). At that time, a general mixing and dissolving operation using a stirrer chip or a stirring blade can be used, and as other methods, ultrasonic irradiation, homogenization treatment (for example, use of a mechanical homogenizer, an ultrasonic homogenizer, a high-pressure homogenizer, etc.) May be performed. In the case of homogenizing treatment, it is preferable to carry out the treatment while cooling in order to prevent thermal degradation of the polymer.

水溶性導電性ポリマー水溶液中のポリチオフェン類の濃度は、特に限定するものではないが、通常50重量%以下、好ましくは20重量%以下、粘性の観点からより好ましくは10重量%以下である。   The concentration of the polythiophene in the water-soluble conductive polymer aqueous solution is not particularly limited, but is usually 50% by weight or less, preferably 20% by weight or less, and more preferably 10% by weight or less from the viewpoint of viscosity.

なお、本発明において、各種用途への成型加工に十分な水溶性とは、室温または加温下で調製した10重量%以下のポリマー水溶液において、粒度分布測定装置で測定した粒子径(D50)が20nm以下であり、且つ0.05μmのフィルターを通液する程度の水溶性をいう。   In the present invention, “water solubility sufficient for molding for various uses” means that the particle diameter (D50) measured with a particle size distribution analyzer is 10% by weight or less in a polymer aqueous solution prepared at room temperature or under heating. The water solubility is such that it is 20 nm or less and passes through a 0.05 μm filter.

また、本発明において、良好な導電性とは、フィルム状態での導電率(電気伝導度)が10−1S/cm以上の導電性をいう。 Moreover, in this invention, favorable electroconductivity means the electroconductivity whose electrical conductivity (electrical conductivity) in a film state is 10 <-1 > S / cm or more.

次に、本発明のポリチオフェン類の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of polythiophene of this invention is demonstrated.

本発明のポリチオフェン類の製造方法は、水又はアルコール溶媒中、酸化剤の存在下に、上記した本発明のチオフェン化合物を重合させることをその特徴とする。チオフェン化合物としては、一種又は二種以上を組み合わせて用いることができる。   The method for producing the polythiophene of the present invention is characterized by polymerizing the above-described thiophene compound of the present invention in the presence of an oxidizing agent in water or an alcohol solvent. As a thiophene compound, it can use 1 type or in combination of 2 or more types.

本重合反応に用いる溶媒は、水又はアルコール溶媒である。水としては、純水であればよく、蒸留水、イオン交換水でもよい。アルコール溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類が挙げられる。これらのアルコール溶媒は、単独でも使用しても、水と併用してもよい。本発明において、好ましくは水又はメタノールであり、より好ましくは水である。また、溶媒を脱気や窒素等の不活性ガスで置換していてもよい。   The solvent used in the polymerization reaction is water or an alcohol solvent. The water may be pure water, and may be distilled water or ion exchange water. Examples of the alcohol solvent include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol. These alcohol solvents may be used alone or in combination with water. In the present invention, water or methanol is preferable, and water is more preferable. In addition, the solvent may be replaced with an inert gas such as degassed or nitrogen.

本重合反応に用いる溶媒量は、本発明のチオフェン化合物が溶解する量であれば特に限定されないが、本発明のチオフェン化合物の仕込量に対して0.1〜100重量倍が好ましく、より好ましくは1〜20重量倍である。   The amount of the solvent used in the polymerization reaction is not particularly limited as long as the thiophene compound of the present invention is dissolved, but is preferably 0.1 to 100 times by weight, more preferably the amount of the thiophene compound of the present invention charged. 1 to 20 times by weight.

本重合反応に用いる酸化剤としては、酸化的脱水素化反応による酸化重合を進行させるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、過硫酸類、鉄塩(III)、過酸化水素、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、硫酸セリウム(IV)、酸素等が挙げられ、単独で又は二種以上を混合して使用しても良い。   The oxidizing agent used in the main polymerization reaction is not particularly limited as long as it allows oxidative polymerization by oxidative dehydrogenation reaction to proceed. For example, persulfuric acid, iron salt (III), hydrogen peroxide Permanganate, dichromate, cerium (IV) sulfate, oxygen and the like, and may be used alone or in admixture of two or more.

ここで、過硫酸類としては、具体的には、過硫酸、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等が例示される。   Specific examples of the persulfuric acid include persulfuric acid, ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate.

また、鉄塩(III)としては、具体的には、FeCl、Fe(SO、過塩素酸鉄、パラ−トルエンスルホン酸鉄(III)等が例示される。これらは無水物を使用しても、水和物を使用してもよい。 Specific examples of the iron salt (III) include FeCl 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , iron perchlorate, iron (III) para-toluenesulfonate, and the like. These may use anhydrides or hydrates.

また、過マンガン酸塩としては、具体的には、過マンガン酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム、過マンガン酸マグネシウム等が例示される。   Specific examples of permanganate include sodium permanganate, potassium permanganate, and magnesium permanganate.

また、重クロム酸塩としては、具体的には、重クロム酸アンモニウム、重クロム酸カリウム等が例示される。   Specific examples of the dichromate include ammonium dichromate and potassium dichromate.

これらの酸化剤のうち、好ましくは、FeCl、Fe(SO、又は過硫酸塩と鉄塩(III)の併用系である。 Of these oxidizing agents, FeCl 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , or a combined system of persulfate and iron salt (III) is preferable.

本重合反応に用いる酸化剤の量としては、特に限定するものではないが、本発明のチオフェン化合物の仕込モル数に対して、0.5〜50倍モルである。より好ましくは、1〜20倍モルである。さらに好ましくは、1〜10倍モルである。   The amount of the oxidizing agent used in the polymerization reaction is not particularly limited, but is 0.5 to 50 times the mole of the charged thiophene compound of the present invention. More preferably, it is 1-20 times mole. More preferably, it is 1-10 times mole.

本重合反応の圧力は、常圧、減圧、加圧のいずれであってもよい。   The pressure of the polymerization reaction may be normal pressure, reduced pressure, or increased pressure.

本重合反応の反応雰囲気は、大気中であっても、窒素やアルゴン等の不活性ガス中であってもよい。より好ましくは不活性ガス中である。   The reaction atmosphere of the polymerization reaction may be in the air or in an inert gas such as nitrogen or argon. More preferably, it is in an inert gas.

本重合反応の反応温度は、本発明のチオフェン化合物を酸化重合できる温度であれば特に限定されないが、−10〜150℃が好ましく、さらに好ましくは20〜100℃の範囲である。   Although the reaction temperature of this polymerization reaction will not be specifically limited if it is the temperature which can oxidatively polymerize the thiophene compound of this invention, -10-150 degreeC is preferable, More preferably, it is the range of 20-100 degreeC.

本重合反応の反応時間は、本発明のチオフェン化合物を酸化重合が十分進行する時間であれば特に限定されないが、0.5時間〜200時間が好ましく、さらに好ましくは0.5〜80時間である。   The reaction time of the main polymerization reaction is not particularly limited as long as the oxidation polymerization of the thiophene compound of the present invention is sufficiently advanced, but is preferably 0.5 hours to 200 hours, more preferably 0.5 to 80 hours. .

本重合反応の反応方法は、特に限定されないが、例えば、本発明のチオフェン化合物を水溶液にして、これに酸化剤を一度に又はゆっくりと滴下してもよく、逆に酸化剤の固体又は水溶液に本発明のチオフェン化合物の水溶液を一度に又はゆっくりと滴下してもよい。   The reaction method of the present polymerization reaction is not particularly limited. For example, the thiophene compound of the present invention may be made into an aqueous solution, and an oxidizing agent may be dropped dropwise at once, or conversely, the oxidizing agent may be solid or an aqueous solution. The aqueous solution of the thiophene compound of the present invention may be added dropwise at once or slowly.

本重合反応で得られた本発明のポリチオフェン類の精製法としては、特に限定するものではないが、例えば、溶媒洗浄、再沈殿、遠心沈降、限外ろ過、透析、イオン交換樹脂処理等が挙げられる。それぞれ単独で行っても又は組み合わせても良い。   The purification method of the polythiophene of the present invention obtained by the present polymerization reaction is not particularly limited, and examples thereof include solvent washing, reprecipitation, centrifugal sedimentation, ultrafiltration, dialysis, and ion exchange resin treatment. It is done. Each may be performed alone or in combination.

例えば、本発明のポリチオフェン類の典型的な単離精製方法は、以下のとおりである。   For example, a typical isolation and purification method for the polythiophenes of the present invention is as follows.

まず、重合反応後のポリマー水溶液をアセトン等の貧溶媒に添加し、ポリマーを沈殿させた後、減圧ろ過で得たポリマーを当該貧溶媒でろ液が無色透明になるまで洗浄する。このポリマーに、水に不溶なFe塩が含まれている場合、一度水酸化ナトリウム水溶液中に添加し、水に溶解するNa塩型ポリマーに変換することが好ましい。   First, the polymer aqueous solution after the polymerization reaction is added to a poor solvent such as acetone to precipitate the polymer, and then the polymer obtained by filtration under reduced pressure is washed with the poor solvent until the filtrate becomes colorless and transparent. When this polymer contains an Fe salt that is insoluble in water, it is preferably added once to an aqueous sodium hydroxide solution and converted to a Na salt type polymer that dissolves in water.

次に、これをアルコール等の貧溶媒に添加してポリマーを沈殿させるとともに、アルカリ分を除去し、減圧濾過により得た固体をアルコール等の貧溶媒で洗浄する。次いでアセトン等の貧溶媒で洗浄し、Na塩型ポリマーを得る。   Next, this is added to a poor solvent such as alcohol to precipitate the polymer, the alkali is removed, and the solid obtained by filtration under reduced pressure is washed with a poor solvent such as alcohol. Next, it is washed with a poor solvent such as acetone to obtain a Na salt type polymer.

得られたNa塩型ポリマーを、引き続き、H型ポリマーに変換する場合には、陽イオン交換樹脂で処理する。処理方法としては、例えば、得られたNa塩型ポリマーの水溶液を陽イオン交換樹脂が充填されたカラムに通液させる方法や、陽イオン交換樹脂を水溶液に添加するボディーフィード法等が挙げられる。この場合、処理後にろ紙で陽イオン交換樹脂を除去することが好ましい。このようにして得られた水溶液を粗濃縮し、アセトン等の貧溶媒に添加して沈殿させ、減圧ろ過して得た固体を当該貧溶媒でよく洗い、減圧乾燥してH型ポリマーが得られる。   When the obtained Na salt type polymer is subsequently converted to an H type polymer, it is treated with a cation exchange resin. Examples of the treatment method include a method in which an aqueous solution of the obtained Na salt type polymer is passed through a column filled with a cation exchange resin, a body feed method in which the cation exchange resin is added to the aqueous solution, and the like. In this case, it is preferable to remove the cation exchange resin with a filter paper after the treatment. The aqueous solution thus obtained is roughly concentrated, added to a poor solvent such as acetone for precipitation, and the solid obtained by filtration under reduced pressure is thoroughly washed with the poor solvent and dried under reduced pressure to obtain an H-type polymer. .

さらに、各種アミンとの塩を形成させる場合には、例えば、H塩型ポリマーの水溶液に、各種アミンの原液若しくはその水溶液又はその他適当な溶媒で希釈したものを加えることで容易にアミン塩型ポリマーに変換することができる。例えば、アンモニア水で処理した場合には、反応液を粗濃縮し、その水溶液をアセトン等の貧溶媒に添加してポリマー沈殿させた後、減圧濾過により得た固体を当該貧溶媒で洗浄し、減圧乾燥することでアンモニウム塩型ポリマーが得られる。   Further, when salts with various amines are formed, for example, an amine salt type polymer can be easily prepared by adding a stock solution of various amines or an aqueous solution thereof or a solution diluted with an appropriate solvent to an aqueous solution of H salt type polymer. Can be converted to For example, when treated with aqueous ammonia, the reaction solution is roughly concentrated, the aqueous solution is added to a poor solvent such as acetone to cause polymer precipitation, and then the solid obtained by vacuum filtration is washed with the poor solvent, Ammonium salt type polymer is obtained by drying under reduced pressure.

重合後処理の各工程では必要に応じて、遠心沈降、ホモジナイズ処理を行ってもよい。これにより、ろ過効率の改善を図ることができる。さらに、重合酸化剤として過硫酸塩を使用した場合には、無機塩の除去として限外ろ過や透析、陽・陰イオン交換樹脂混合処理を行う。   In each step of the post-polymerization treatment, centrifugal sedimentation and homogenization treatment may be performed as necessary. Thereby, improvement of filtration efficiency can be aimed at. Further, when persulfate is used as the polymerization oxidant, ultrafiltration, dialysis, and cation / anion exchange resin mixing treatment are performed to remove inorganic salts.

本発明のポリチオフェン類を用いて導電性被膜を製造することができる。例えば、上記した水溶性導電性ポリマー水溶液を、基材に塗布・乾燥することで導電性被膜が簡単に得られる。基材としては、例えば、ガラス、プラスチック、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、レジスト基板等が挙げられる。塗布方法としては、例えば、キャスティング法、ディッピング法、バーコード法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、インクジェット印刷法等が挙げられる。膜厚としては特に限定するものではないが、10−2〜10μmの範囲が好ましい。得られる塗膜の表面抵抗値としては特に限定するものではないが、1〜10Ω/□の範囲のものが好ましい。 A conductive film can be produced using the polythiophenes of the present invention. For example, a conductive film can be easily obtained by applying the above water-soluble conductive polymer aqueous solution to a substrate and drying. Examples of the substrate include glass, plastic, polyester, polyacrylate, polycarbonate, resist substrate, and the like. Examples of the coating method include a casting method, a dipping method, a barcode method, a roll coating method, a gravure coating method, a flexographic printing method, a spray coating method, and an inkjet printing method. It not particularly limited as film thickness, but preferably in the range of 10 -2 ~10 2 μm. Although it does not specifically limit as surface resistance value of the coating film obtained, The thing of the range of 1-10 < 9 > ohm / square is preferable.

以下に本発明のチオフェン誘導体に関する実施例を示すが、本発明はこれら実施例に限定して解釈されるものではない。なお、本実施例で用いた分析機器及び測定方法を以下に列記する。   Examples relating to the thiophene derivatives of the present invention are shown below, but the present invention is not construed as being limited to these examples. The analytical instruments and measurement methods used in this example are listed below.

[GC測定]
装置:Shimadzu製、GC−2014。
[GC measurement]
Apparatus: manufactured by Shimadzu, GC-2014.

[NMR測定]
装置:VARIAN製、Gemini−200。
[NMR measurement]
Apparatus: VARIAN, Gemini-200.

[赤外分光分析]
装置:パーキンエルマー製、System2000 FT IR,
測定方法:KBr法。
[Infrared spectroscopy]
Apparatus: manufactured by PerkinElmer, System 2000 FT IR,
Measuring method: KBr method.

本実施例においては、化合物(9)〜化合物(14)を下記スキームに従って合成した。   In this example, compounds (9) to (14) were synthesized according to the following scheme.

Figure 0006024264
Figure 0006024264

なお、化合物(9)から化合物(11)を合成してもよい。その際、化合物(10)から合成するのと同条件で合成できる。   In addition, you may synthesize | combine a compound (11) from a compound (9). In that case, it is compoundable on the same conditions as synthesize | combining from a compound (10).

合成例1 化合物(9)の合成.
300mLナス型フラスコに、3−チオフェンエタノール7.05g(55.0mmol)、ピリジン10ml及びジクロロメタン100mlを加えた後、氷浴下、p−トシルクロリド15.75g(82.6mmol)を固体のまま分割添加した。水50mlを加えて反応を終了した後、ジエチルエーテル150mlを加えて抽出した。2N塩酸水溶液50mlで2回、更に5%炭酸水素ナトリウム50mlで2回、有機層を洗浄した。更に飽和食塩水50mlで有機層を洗浄した後、硫酸マグネシウムで有機層を乾燥した。濾過・濃縮の後、得られた濃縮物をシリカゲルクロマトグラフィーにて精製することで、12.8gの化合物(9)を得た(白色結晶、収率83%)。
Synthesis Example 1 Synthesis of compound (9).
To a 300 mL eggplant-shaped flask was added 7.05 g (55.0 mmol) of 3-thiopheneethanol, 10 ml of pyridine and 100 ml of dichloromethane, and then 15.75 g (82.6 mmol) of p-tosyl chloride was separated as a solid in an ice bath. Added. After completion of the reaction by adding 50 ml of water, 150 ml of diethyl ether was added for extraction. The organic layer was washed twice with 50 ml of 2N hydrochloric acid aqueous solution and twice with 50 ml of 5% sodium hydrogen carbonate. Further, the organic layer was washed with 50 ml of saturated brine, and then dried over magnesium sulfate. After filtration and concentration, the resulting concentrate was purified by silica gel chromatography to obtain 12.8 g of compound (9) (white crystals, yield 83%).

合成例2 化合物(10)[上記式(5)で表される化合物]の合成.
300mLナス型フラスコに、ヨウ化ナトリウム24.2g(161.2mmol)、アセトン100mLを加えた後、合成例1で得た化合物(9)12.8g(45.3mmol)のアセトン20mL溶液を室温下5分で添加した後、同温度で18時間熟成させた。反応後、ろ過して得たろ液を濃縮し、水50mLで洗浄した。次に、酢酸エチル100mLで抽出し、さらに飽和食塩水50mLで洗浄した後、硫酸マグネシウムで有機層を乾燥した。濃縮して得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィーにて精製することで、8.0gの化合物(10)を得た(淡黄色油状物、収率77%)。
Synthesis Example 2 Synthesis of compound (10) [compound represented by the above formula (5)].
To a 300 mL eggplant-shaped flask, 24.2 g (161.2 mmol) of sodium iodide and 100 mL of acetone were added, and then a solution of 12.8 g (45.3 mmol) of Compound (9) obtained in Synthesis Example 1 in 20 mL of acetone at room temperature. After adding in 5 minutes, it was aged at the same temperature for 18 hours. After the reaction, the filtrate obtained by filtration was concentrated and washed with 50 mL of water. Next, the mixture was extracted with 100 mL of ethyl acetate, further washed with 50 mL of saturated brine, and the organic layer was dried over magnesium sulfate. The crude product obtained by concentration was purified by silica gel chromatography to obtain 8.0 g of compound (10) (pale yellow oil, yield 77%).

実施例1 化合物(11)[上記式(1)においてMが水素以外の化合物]の合成.
窒素中500mLの四つ口フラスコに、合成例2で得た化合物(10)5.00g(21.0mmol)、2−アミノエタンスルホン酸(式(6)の化合物)2.63g(21.0mmol)、炭酸カリウム(塩基)8.71g(63.0mmol)、N、N−ジメチルホルムアミド(極性溶媒)210mLを仕込み、60℃で24時間反応させた。TLC分析及びGC分析から化合物(10)の消失を確認した。放冷後、析出物をろ過し、酢酸エチルで洗浄した。得られたろ液を粗濃縮し、塩化メチレン/ヘキサン混合溶媒で洗浄し、減圧濾過して目的の化合物(11)を白色固体として5.7g得た。この化合物は水溶性を示した。
Example 1 Synthesis of compound (11) [compound other than hydrogen in the above formula (1)].
In a 500 mL four-necked flask in nitrogen, 5.00 g (21.0 mmol) of the compound (10) obtained in Synthesis Example 2, 2.63 g (21.0 mmol) of 2-aminoethanesulfonic acid (compound of formula (6)). ), 8.71 g (63.0 mmol) of potassium carbonate (base) and 210 mL of N, N-dimethylformamide (polar solvent) were added and reacted at 60 ° C. for 24 hours. The disappearance of compound (10) was confirmed by TLC analysis and GC analysis. After allowing to cool, the precipitate was filtered and washed with ethyl acetate. The obtained filtrate was roughly concentrated, washed with a mixed solvent of methylene chloride / hexane, and filtered under reduced pressure to obtain 5.7 g of the objective compound (11) as a white solid. This compound showed water solubility.

H−NMR(200MHz,d−DMSO)δ(ppm)7.43(1H,s)、7.18(1H,s)、7.02(1H,s)、3.10−3.36(2H、m)、2.64−2.89(7H、m)。 1 H-NMR (200 MHz, d-DMSO) δ (ppm) 7.43 (1H, s), 7.18 (1H, s), 7.02 (1H, s), 3.10-3.36 ( 2H, m), 2.64-2.89 (7H, m).

13C−NMR(50MHz,d−DMSO)δ(ppm)27.46、48.05、48.87、54.00、120.49、125.16、128.36、140.43
IR(KBr)3441、3092、2936、2850、1656、1462、1191、1050、779、611、537。
13 C-NMR (50 MHz, d-DMSO) δ (ppm) 27.46, 48.05, 48.87, 54.00, 120.49, 125.16, 128.36, 140.43
IR (KBr) 3441, 3092, 2936, 2850, 1656, 1462, 1191, 1050, 779, 611, 537.

実施例2 化合物(14)[上記式(1)においてMが水素の化合物]の合成.
200mLの四つ口フラスコに、実施例1で得た化合物(11)1.00g(3.70mmol)、純水20mLを入れて溶解させた後、濃塩酸を15.6g(153.6mmol)を加えて室温で19時間反応させた。反応後、濃縮して得たオレンジ固体をアセトン200mLで洗浄抽出し、白色沈殿物をろ過により除去した。濃縮後、褐色オイルとして化合物(12)[上記式(2)で表される化合物]が得られた。引き続き、29%アンモニア水29.6g(504.7mmol)を化合物(12)に加えて室温で3時間攪拌すると、反応液は無色透明となり、化合物(13)が生成した。この溶液を減圧下90℃で3時間濃縮乾固して白色固体を690mg得た。この固体をアセトンで洗浄抽出し、不溶分を減圧濾過で除去した後、濃縮して得られた淡黄色固体をエーテル/アセトン混合溶媒で洗浄した。減圧濾過後、乾燥して目的の化合物(14)を淡黄色固体として390mg得た(収率45%)。この化合物は水溶性を示した。NMR及びIR分析からフリーのスルホン酸であった。
Example 2 Synthesis of Compound (14) [Compound wherein M is Hydrogen in Formula (1) above].
In a 200 mL four-necked flask, 1.00 g (3.70 mmol) of the compound (11) obtained in Example 1 and 20 mL of pure water were added and dissolved, and then 15.6 g (153.6 mmol) of concentrated hydrochloric acid was added. In addition, the mixture was reacted at room temperature for 19 hours. After the reaction, the orange solid obtained by concentration was washed and extracted with 200 mL of acetone, and the white precipitate was removed by filtration. After concentration, compound (12) [compound represented by the above formula (2)] was obtained as a brown oil. Subsequently, 29.6 g (504.7 mmol) of 29% aqueous ammonia was added to the compound (12) and stirred at room temperature for 3 hours. The reaction solution became colorless and transparent, and the compound (13) was produced. This solution was concentrated to dryness under reduced pressure at 90 ° C. for 3 hours to obtain 690 mg of a white solid. The solid was washed and extracted with acetone, the insoluble matter was removed by filtration under reduced pressure, and the pale yellow solid obtained by concentration was washed with an ether / acetone mixed solvent. After filtration under reduced pressure, the residue was dried to obtain 390 mg of the target compound (14) as a pale yellow solid (yield 45%). This compound showed water solubility. It was free sulfonic acid from NMR and IR analysis.

H−NMR(200MHz,d−DMSO)δ(ppm)7.54(1H,d,J=4.8Hz)、7.38(1H,s)、7.12(1H,s,J=4.8Hz)、3.49−3.01(9H、m)。 1 H-NMR (200 MHz, d-DMSO) δ (ppm) 7.54 (1H, d, J = 4.8 Hz), 7.38 (1H, s), 7.12 (1H, s, J = 4) .8 Hz), 3.49-3.01 (9H, m).

H−NMR(200MHz,d−DMSO,DO)δ(ppm)7.54(1H,d,J=4.8Hz)、7.38(1H,s)、7.12(1H,s,J=4.8Hz)、3.47−3.06(8H、m)。 1 H-NMR (200 MHz, d-DMSO, D 2 O) δ (ppm) 7.54 (1H, d, J = 4.8 Hz), 7.38 (1H, s), 7.12 (1H, s , J = 4.8 Hz), 3.47-3.06 (8H, m).

13C−NMR(50MHz,d−DMSO)24.12、44.61、49.55、52.72、122.23、126.19、128.13、136.42
IR(KBr)3443、2928、2748、1465、1414、1212、1045、785、610、527。
13 C-NMR (50 MHz, d-DMSO) 24.12, 44.61, 49.55, 52.72, 122.23, 126.19, 128.13, 136.42
IR (KBr) 3443, 2928, 2748, 1465, 1414, 1212, 1045, 785, 610, 527.

実施例3 化合物(15)[上記式(1)においてMが水素以外の化合物]の合成.   Example 3 Synthesis of compound (15) [a compound in which M is other than hydrogen in the above formula (1)].

Figure 0006024264
Figure 0006024264

窒素中500mLの四つ口セパラブルフラスコに、合成例2で得た化合物(10)3.16g(12.6mmol、純度95.0%)、N−メチルタウリンスルホン酸ナトリウムの65%水溶液[上記式(6)の化合物]3.13g(12.6mmol)、炭酸カリウム(塩基)5.23g(37.8mmol)、N、N−ジメチルホルムアミド(極性溶媒)130mLを仕込み、70℃で21時間反応させた。TLC分析及びGC分析から化合物(10)の消失を確認した。放冷後、析出物をろ過し、ジメチルホルムアミドで洗浄した。得られたろ液を粗濃縮し、塩化メチレン/ヘキサン混合溶媒で洗浄し、減圧濾過して目的の化合物(15)を淡黄色固体として3.2g得た。この化合物は水溶性を示した。   In a 500 mL four-necked separable flask in nitrogen, 3.16 g (12.6 mmol, purity 95.0%) of the compound (10) obtained in Synthesis Example 2 and a 65% aqueous solution of sodium N-methyltauratesulfonate [above Compound of formula (6)] 3.13 g (12.6 mmol), potassium carbonate (base) 5.23 g (37.8 mmol), N, N-dimethylformamide (polar solvent) 130 mL were charged and reacted at 70 ° C. for 21 hours. I let you. The disappearance of compound (10) was confirmed by TLC analysis and GC analysis. After allowing to cool, the precipitate was filtered and washed with dimethylformamide. The obtained filtrate was roughly concentrated, washed with a mixed solvent of methylene chloride / hexane, and filtered under reduced pressure to obtain 3.2 g of the objective compound (15) as a pale yellow solid. This compound showed water solubility.

H−NMR(200MHz,DO,2,2,3,3−d(4)−3−(トリメチルシリル)プロピオン酸ナトリウム)δ(ppm)7.45−7.41(1H,m)、7.19(1H,s)、7.09(1H,d,5.0Hz)、3.15−2.75(8H、m)、2.32(3H、s)。 1 H-NMR (200 MHz, D 2 O, 2,2,3,3-d (4) -3- (trimethylsilyl) propionic acid sodium) δ (ppm) 7.45-7.41 (1H, m), 7.19 (1H, s), 7.09 (1H, d, 5.0 Hz), 3.15-2.75 (8H, m), 2.32 (3H, s).

13C−NMR(50MHz,DO,2,2,3,3−d(4)−3−(トリメチルシリル)プロピオン酸ナトリウム)δ(ppm)29.57、43.51、49.90、53.56、59.26、124.01、128.86、131.06、142.80。 13 C-NMR (50 MHz, D 2 O, 2,2,3,3-d (4) -3- (trimethylsilyl) propionate sodium) δ (ppm) 29.57, 43.51, 49.90, 53 .56, 59.26, 124.01, 128.86, 131.06, 142.80.

なお、実施例において、「水溶性を示した」とは、当該化合物が水に室温下又は加温下に0.5重量%以上溶解したことをいう。   In the examples, “showed water solubility” means that the compound was dissolved in water at 0.5% by weight or more at room temperature or under heating.

次に、本発明のポリチオフェン類に関する実施例を以下に示すが、本発明はこれら実施例に限定して解釈されるものではない。なお、本実施例で用いた分析機器及び測定方法を以下に列記する。   Next, examples relating to the polythiophenes of the present invention are shown below, but the present invention is not construed as being limited to these examples. The analytical instruments and measurement methods used in this example are listed below.

[UV−Vis−NIR分析]
装置:SHIMADZU製、UV−3100。
[GPC測定]
装置:東ソー社製,
カラム:α−6000+α−3000,
検出器:UV−8020。
[UV-Vis-NIR analysis]
Apparatus: manufactured by SHIMADZU, UV-3100.
[GPC measurement]
Equipment: manufactured by Tosoh Corporation
Column: α-6000 + α-3000,
Detector: UV-8020.

[IR分析]
装置:パーキンエルマー社製、System2000 FT−IR。
[表面抵抗率測定]
装置:三菱化学社製、ロレスタGP MCP−T600。
[膜厚測定]
装置:BRUKER社製,DEKTAK XT。
[粒径測定]
装置:日機装社製,Microtrac Nanotrac UPA−UT151。
[IR analysis]
Apparatus: System 2000 FT-IR, manufactured by PerkinElmer.
[Surface resistivity measurement]
Apparatus: Loresta GP MCP-T600 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
[Film thickness measurement]
Apparatus: manufactured by BRUKER, DEKTAK XT.
[Particle size measurement]
Apparatus: Nikkiso Co., Ltd. Microtrac Nanotrac UPA-UT151.

[フィルター通液試験]
フィルター:日本インテグリス社製、オプチマイザー V−47 ディスポーザブルフィルター(新水性)、除粒子径0.05μm
実施例4 ポリマー(26)の合成[下記式(24)又は下記式(25)で表される構造単位を含む重合体].
攪拌羽根、冷却管、温度計挿入管を備えた500mLのセパラブルフラスコに、実施例1で得られた上記式(11)で表される化合物を10.0g(36.6mmol)入れ、293gの水に溶解させた後、FeClを1.19g(7.3mmol)、Naを34.8g(146.3mmol)を加えた後、70℃で21時間重合させた。放冷後、アセトンに注ぎ入れ、沈殿物を減圧濾過で回収した。得られたNa塩型ポリマーを純水に再溶解し、限外ろ過(分画分子量1万)で洗浄した。その後、陽イオン交換樹脂(LewatitS100、H型)を加えて室温で4時間処理した後、減圧濾過で樹脂を除去して得られたろ液を濃縮し、アセトンで洗浄した。減圧乾燥後、2.3gの水溶性ポリマーを得た[Mw/Mn=12731/10002(ポリスチレンスルホン酸基準)]。尚、本ポリマーのIR分析チャートを図1に示した。さらにこのポリマーの1%水溶液を調製し、ガラス上にキャストして得た膜の導電率は2.0S/cmだった。0.5重量%水溶液におけるポリマーの粒径(D50)は検出限界(0.8nm)以下であり、また0.05μmフィルターを通液した。
[Filter flow test]
Filter: Nippon Integris, Optimizer V-47 Disposable filter (new water), particle removal diameter 0.05μm
Example 4 Synthesis of polymer (26) [polymer containing a structural unit represented by the following formula (24) or the following formula (25)].
In a 500 mL separable flask equipped with a stirring blade, a cooling tube, and a thermometer insertion tube, 10.0 g (36.6 mmol) of the compound represented by the above formula (11) obtained in Example 1 was placed, and 293 g After dissolving in water, 1.19 g (7.3 mmol) of FeCl 3 and 34.8 g (146.3 mmol) of Na 2 S 2 O 8 were added, followed by polymerization at 70 ° C. for 21 hours. After allowing to cool, the mixture was poured into acetone, and the precipitate was collected by vacuum filtration. The obtained Na salt type polymer was redissolved in pure water and washed by ultrafiltration (fractionated molecular weight 10,000). Then, after adding a cation exchange resin (Lewatit S100, H type) and treating at room temperature for 4 hours, the filtrate obtained by removing the resin by vacuum filtration was concentrated and washed with acetone. After drying under reduced pressure, 2.3 g of a water-soluble polymer was obtained [Mw / Mn = 12731/10002 (polystyrene sulfonic acid standard)]. The IR analysis chart of this polymer is shown in FIG. Furthermore, the electrical conductivity of a film obtained by preparing a 1% aqueous solution of this polymer and casting it on glass was 2.0 S / cm. The particle size (D50) of the polymer in a 0.5% by weight aqueous solution was below the detection limit (0.8 nm), and a 0.05 μm filter was passed.

Figure 0006024264
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Figure 0006024264
Figure 0006024264

実施例5 ポリマー(29)の合成[下記式(27)又は下記式(28)で表される構造単位を含む重合体].
攪拌羽根、冷却管、温度計挿入管を備えた500mLのセパラブルフラスコに、実施例3で得られた上記式(15)で表される化合物を1.00g(3.69mmol)入れ、30gの水に溶解させた後、FeClを60mg(0.37mmol)、Naを3.51g(14.7mmol)を加えた後、70℃で17時間重合させた。放冷後、アセトンに注ぎ入れ、沈殿物を減圧濾過で回収した。得られたNa塩型ポリマーを純水に再溶解し、限外ろ過(分画分子量1万)で洗浄した。その後、陽イオン交換樹脂(LewatitS100、H型)を加えて室温で4時間処理した後、減圧濾過で樹脂を除去して得られたろ液を濃縮し、アセトンで洗浄した。減圧乾燥後、1.5gの水溶性ポリマーを得た引き続き、純水に再溶解させて得た3%ポリマー水溶液を透析膜(Spectra/Por MWCO=0.1−0.5K)で無機塩の除去を行い、精製した水溶液を濃縮した。アセトンで洗浄した後、減圧乾燥して目的の酸型ポリマーを80mg得た[Mw/Mn=6095/5319(ポリスチレンスルホン酸基準)]。尚、本ポリマーのIR分析チャートを図2に示した。さらに、得られた酸型ポリマーの1%水溶液を調製し、ガラス上にキャストして得た膜の導電率は1.3S/cmだった。0.5重量%水溶液におけるポリマーの粒径(D50)は検出限界(0.8nm)以下であり、また0.05μmフィルターを通液した。
Example 5 Synthesis of polymer (29) [polymer containing a structural unit represented by the following formula (27) or the following formula (28)].
In a 500 mL separable flask equipped with a stirring blade, a cooling tube, and a thermometer insertion tube, 1.00 g (3.69 mmol) of the compound represented by the above formula (15) obtained in Example 3 was placed, and 30 g After dissolving in water, 60 mg (0.37 mmol) of FeCl 3 and 3.51 g (14.7 mmol) of Na 2 S 2 O 8 were added, followed by polymerization at 70 ° C. for 17 hours. After allowing to cool, the mixture was poured into acetone, and the precipitate was collected by vacuum filtration. The obtained Na salt type polymer was redissolved in pure water and washed by ultrafiltration (fractionated molecular weight 10,000). Then, after adding a cation exchange resin (Lewatit S100, H type) and treating at room temperature for 4 hours, the filtrate obtained by removing the resin by vacuum filtration was concentrated and washed with acetone. After drying under reduced pressure, 1.5 g of a water-soluble polymer was obtained. Subsequently, a 3% polymer aqueous solution obtained by re-dissolving in pure water was treated with a dialysis membrane (Spectra / Por MWCO = 0.1-0.5K). Removal was performed and the purified aqueous solution was concentrated. After washing with acetone and drying under reduced pressure, 80 mg of the target acid type polymer was obtained [Mw / Mn = 6095/5319 (polystyrene sulfonic acid standard)]. The IR analysis chart of this polymer is shown in FIG. Furthermore, the conductivity of a film obtained by preparing a 1% aqueous solution of the obtained acid type polymer and casting it on glass was 1.3 S / cm. The particle size (D50) of the polymer in a 0.5% by weight aqueous solution was below the detection limit (0.8 nm), and a 0.05 μm filter was passed.

Figure 0006024264
Figure 0006024264

Figure 0006024264
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比較例1 ポリマー(36)の合成[下記式(34)又は下記式(35)で表される構造単位を含む重合体].
マクロモレキュールズ、1995年、975〜984頁を参考に、下記スキームに従って合成した。
Comparative Example 1 Synthesis of polymer (36) [polymer containing a structural unit represented by the following formula (34) or the following formula (35)].
The compound was synthesized according to the following scheme with reference to Macromolecules, 1995, pages 975-984.

Figure 0006024264
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(1A)3−アリルチオフェン(31)の合成.
300mLの4つ口フラスコに、3−ブロモチオフェン(30)20.1g(123.4mmol)、ジエチルエーテル(脱水)80mLを仕込み、−78℃に冷却した。その後、1.6Mのノルマル−ブチルリチウム92mL(147.2mmol)を滴下ロートで1時間かけてゆっくりと滴下した。同温度で2時間熟成させた後、アリルブロミド15.0g(123.6mmol)をシリンジでゆっくり添加し、同温度で5時間熟成させた。0℃まで昇温した後、飽和塩化アンモウム水溶液100mLでクエンチして、有機層を抽出した。さらに、水と飽和食塩水で洗浄し、分液して得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過して得た有機層を50℃、<20Torrで濃縮すると、褐色油状物が3.2g得られた。これをKugelrohr蒸留(70−125℃、25Torr)で精製し、無色透明油状物として目的の化合物(31)を2.5g得た(収率16%)。
(1B)3−(3−チエニル)プロパン−1−スルホン酸ナトリウム(32)の合成.
100mLのナスフラスコに、上記(1A)で合成した3−アリルチオフェン(31)3g(24.2mmol)をメタノール37mLに溶解させた後、アゾビスイソブチロニトリル0.05g(0.30mmol)を添加した。さらに、NaHSO 2.9g(27.9mmol)とNa 0.59g(4.60mmol)を水24mLに溶かした液を室温下で加えた後、80℃で一晩攪拌した。その間に反応液は懸濁液から均一溶液に変化した。冷却後、濃縮すると白色固体が7.30g得られた。引き続き、ジエチルエーテル35mLで洗浄し、ろ過して得られた白色固体を乾燥して5.14gの粗体を得た。さらに、エタノール100mLでその固体を抽出洗浄し、減圧ろ過で得たろ液を濃縮乾燥すると、目的の化合物(32)が2.21gの白色結晶として得られた(収率52%)。
(1A) Synthesis of 3-allylthiophene (31).
A 300 mL four-necked flask was charged with 20.1 g (123.4 mmol) of 3-bromothiophene (30) and 80 mL of diethyl ether (dehydrated), and cooled to -78 ° C. Thereafter, 92 mL (147.2 mmol) of 1.6 M normal-butyllithium was slowly added dropwise over 1 hour with a dropping funnel. After aging for 2 hours at the same temperature, 15.0 g (123.6 mmol) of allyl bromide was slowly added with a syringe and aged for 5 hours at the same temperature. After heating up to 0 degreeC, it quenched with 100 mL of saturated ammonium chloride aqueous solution, and the organic layer was extracted. Furthermore, it wash | cleaned with water and a saturated salt solution, and the organic layer obtained by liquid-separating was dried with magnesium sulfate. The organic layer obtained by filtration was concentrated at 50 ° C. and <20 Torr, yielding 3.2 g of a brown oil. This was purified by Kugelrohr distillation (70-125 ° C., 25 Torr) to obtain 2.5 g of the desired compound (31) as a colorless transparent oil (yield 16%).
(1B) Synthesis of sodium 3- (3-thienyl) propane-1-sulfonate (32).
3 g (24.2 mmol) of 3-allylthiophene (31) synthesized in (1A) above was dissolved in 37 mL of methanol in a 100 mL eggplant flask, and 0.05 g (0.30 mmol) of azobisisobutyronitrile was then added. Added. Furthermore, a solution prepared by dissolving 2.9 g (27.9 mmol) of NaHSO 3 and 0.59 g (4.60 mmol) of Na 2 S 2 O 3 in 24 mL of water was added at room temperature, followed by stirring at 80 ° C. overnight. Meanwhile, the reaction solution changed from a suspension to a homogeneous solution. After cooling, it was concentrated to obtain 7.30 g of a white solid. Subsequently, the white solid obtained by washing with 35 mL of diethyl ether and filtering was dried to obtain 5.14 g of a crude product. Further, the solid was extracted and washed with 100 mL of ethanol, and the filtrate obtained by filtration under reduced pressure was concentrated and dried to obtain the target compound (32) as 2.21 g of white crystals (yield 52%).

(1C)ポリマー(33)の合成.
上記(1B)で得られた化合物(32)を0.85g(3.72mmol)、水7.6からなるモノマーの水溶液を、予め30mLの反応管に仕込んでおいたFeCl 2.40g(14.8mmol)にゆっくり添加した。その後、室温で22時間重合させた。その間に反応液は緑色を帯びた黒色溶液となった。重合後、アセトン150mLにゆっくり攪拌下に注ぎ、ポリマーを沈殿させた。アセトンでよく洗浄した後、黒色ポリマーを0.17g得た。このポリマーを水2gに懸濁させて激しく攪拌しながら、1NのNaOH水溶液1.5mLを添加した。NaOH水溶液を加えることで懸濁液から赤褐色均一溶液に変化した。続いて、メタノール20mLに注ぎ、ポリマーを析出させた。ろ過、乾燥後、目的のNa塩型ポリマー(33)を黒色固体として0.12g得た(収率14%)。
(1C) Synthesis of polymer (33).
The compound obtained in (1B) (32) and 0.85 g (3.72 mmol), an aqueous solution of monomers consisting of water 7.6, FeCl 3 2.40 g which had charged into the reaction tube in advance 30 mL (14 .8 mmol) was added slowly. Thereafter, polymerization was carried out at room temperature for 22 hours. Meanwhile, the reaction solution became a black solution with a greenish color. After the polymerization, the polymer was precipitated by slowly pouring into 150 mL of acetone with stirring. After thoroughly washing with acetone, 0.17 g of black polymer was obtained. The polymer was suspended in 2 g of water and 1.5 mL of 1N NaOH aqueous solution was added with vigorous stirring. The suspension changed from a suspension to a reddish brown homogeneous solution by adding NaOH aqueous solution. Subsequently, the polymer was precipitated by pouring into 20 mL of methanol. After filtration and drying, 0.12 g of the target Na salt type polymer (33) was obtained as a black solid (yield 14%).

(1D)ポリマー(36)の合成.
30mLの反応管に、上記(1C)で得られたポリマー(33)122mgを15mLの水に懸濁させて2時間攪拌した。その後、減圧ろ過すると濃赤色溶液が得られた。陽イオン交換樹脂(Lewatit S100 H型)2gをその溶液に添加して一晩攪拌した。ろ過により得たろ液を濃縮乾燥して目的の酸型ポリマー(36)を黒色固体として76mg(収率63%)で得た。本ポリマーの0.5重量%水溶液を調製し、無アルカリガラス板にキャストして得た膜の導電率は0.06S/cmだった。0.5重量%水溶液におけるポリマーの粒径(D50)は10nmだった。
(1D) Synthesis of polymer (36).
In a 30 mL reaction tube, 122 mg of the polymer (33) obtained in (1C) above was suspended in 15 mL of water and stirred for 2 hours. Thereafter, filtration under reduced pressure gave a dark red solution. 2 g of cation exchange resin (Lewatit S100 H type) was added to the solution and stirred overnight. The filtrate obtained by filtration was concentrated and dried to obtain the desired acid type polymer (36) as a black solid in 76 mg (yield 63%). The conductivity of a film obtained by preparing a 0.5 wt% aqueous solution of this polymer and casting it on an alkali-free glass plate was 0.06 S / cm. The particle size (D50) of the polymer in a 0.5 wt% aqueous solution was 10 nm.

比較例2 ポリマー(42)の合成[下記式(40)又は下記式(41)で表される構造単位を含む重合体].
特許第3182239号公報を参考に、下記スキームに従って合成した。
Comparative Example 2 Synthesis of polymer (42) [polymer containing a structural unit represented by the following formula (40) or the following formula (41)].
The compound was synthesized according to the following scheme with reference to Japanese Patent No. 3182239.

Figure 0006024264
Figure 0006024264

(2A)1、3−ジヒドロイソチアナフテン(38)の合成.
2Lのセパラブルフラスコに、化合物(37)を10.0g(38.0mmol)、テトラ−ノルマル−ブチルアンモニウム硫化水素を25.7g(75.8mmol)、クロロホルム950mLを仕込んだ。窒素バブリング後、別途調製した硫化ナトリウム9水和物13.9g(57.8mmol)、炭酸水素ナトリウム6.4g(75.6mmol)を水700mLに溶解した水溶液を室温で1.5時間かけて滴下し、さらに1時間熟成させた。反応後、有機層を分液し、さらに水250mLで2回洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥した有機層を濃縮すると白色固体と油状物の混合物が得られた。引き続き、シリカゲルカラムクロマトグラフィ精製(溶離液:ヘキサン/クロロホルム=4/1)により、目的の化合物(38)を2.8gの無色透明油状物として得た(収率55%)。
(2A) Synthesis of 1,3-dihydroisothianaphthene (38).
In a 2 L separable flask, 10.0 g (38.0 mmol) of the compound (37), 25.7 g (75.8 mmol) of tetra-normal-butylammonium hydrogen sulfide, and 950 mL of chloroform were charged. After nitrogen bubbling, an aqueous solution prepared by dissolving 13.9 g (57.8 mmol) of sodium sulfide nonahydrate and 6.4 g (75.6 mmol) of sodium hydrogen carbonate in 700 mL of water was added dropwise at room temperature over 1.5 hours. And further aged for 1 hour. After the reaction, the organic layer was separated and further washed twice with 250 mL of water. The organic layer dried over magnesium sulfate was concentrated to give a mixture of white solid and oil. Subsequently, silica gel column chromatography purification (eluent: hexane / chloroform = 4/1) gave 2.8 g of the objective compound (38) as a colorless transparent oil (yield 55%).

(2B)ポリマー(39)の合成.
30mLの反応管に、30%発煙硫酸3.0gを仕込み、氷浴中で冷却した。さらに窒素気流下に、上記(2A)で得た化合物(38)をシリンジで発煙硫酸中へ滴下した。室温で1時間攪拌した後、70℃で1時間反応させた。反応液は滴下直後に褐色から濃群青色に変化した。反応後、0.1N NaOH−メタノール溶液200mLに滴下し、ポリマーを析出沈殿させた。遠心分離(3000rpm)でポリマーを沈降させて、乾燥後1.4gの黒色粉末を得た。引き続き、水100gに溶解させ、透析(透析膜:Spectra/Por MWCO=0.1−0.5K)により無機塩を除去した。精製した水溶液を濃縮乾燥して目的のNa塩型ポリマー(39)を黒色固体として1.1g得た(収率64%)。
(2B) Synthesis of polymer (39).
A 30-mL reaction tube was charged with 3.0 g of 30% fuming sulfuric acid and cooled in an ice bath. Furthermore, the compound (38) obtained by said (2A) was dripped in the fuming sulfuric acid with the syringe under nitrogen stream. After stirring at room temperature for 1 hour, the mixture was reacted at 70 ° C. for 1 hour. The reaction solution changed from brown to dark blue immediately after dropping. After the reaction, it was added dropwise to 200 mL of a 0.1N NaOH-methanol solution to precipitate the polymer. The polymer was precipitated by centrifugation (3000 rpm), and after drying, 1.4 g of black powder was obtained. Subsequently, it was dissolved in 100 g of water, and inorganic salts were removed by dialysis (dialysis membrane: Spectra / Por MWCO = 0.1-0.5K). The purified aqueous solution was concentrated and dried to obtain 1.1 g of the intended Na salt polymer (39) as a black solid (yield 64%).

(2C)ポリマー(42)の合成.
30mLの反応管に、上記(2B)で得られたNa塩型ポリマー(39)を160mg、水を23g仕込み、水溶液を調製した。そこへ予め酸型化した陽イオン交換樹脂(Lewatit S100)2.5gを添加して一晩攪拌した。ろ過でイオン交換樹脂を除き、得られたろ液を濃縮乾燥して目的の酸型ポリマー(42)を黒色固体として140mg得た(収率89%)。本ポリマーの0.5重量%水溶液を調製し、無アルカリガラス板にキャストして得た膜の導電率は0.1S/cmだった。0.5重量%水溶液におけるポリマーの粒径(D50)は6nmだった。
(2C) Synthesis of polymer (42).
A 30 mL reaction tube was charged with 160 mg of the Na salt polymer (39) obtained in (2B) and 23 g of water to prepare an aqueous solution. Thereto was added 2.5 g of a cation exchange resin (Lewatit S100) that had been acidified in advance and stirred overnight. The ion exchange resin was removed by filtration, and the obtained filtrate was concentrated and dried to obtain 140 mg of the desired acid polymer (42) as a black solid (yield 89%). The conductivity of a film obtained by preparing a 0.5 wt% aqueous solution of this polymer and casting it on an alkali-free glass plate was 0.1 S / cm. The particle size (D50) of the polymer in a 0.5 wt% aqueous solution was 6 nm.

比較例3 ポリマー(47)の合成[下記式(45)又は下記式(46)で表される構造を含む重合体].
ジャーナル・オブ・エレクトロアナリティカル・ケミストリー、1998年、217〜226頁と、ケミストリー・オブ・マテリアルズ、2009年、1815〜1821頁を参考に、下記スキームに従って合成した。
Comparative Example 3 Synthesis of polymer (47) [polymer containing a structure represented by the following formula (45) or the following formula (46)].
The compounds were synthesized according to the following scheme with reference to Journal of Electroanalytical Chemistry, 1998, pages 217-226 and Chemistry of Materials, 2009, pages 1815-1821.

Figure 0006024264
Figure 0006024264

(3A)化合物(44)の合成.
100mLナスフラスコに、市販の化合物(43)1.83g、トルエン45mL、60%NaHを0.32g(13.2mmol)を仕込み、還流条件下で1時間反応させた。トルエン12mLに溶解した1,4−ブタンスルトン1.46g(10.7mmol)を還流下に滴下した。さらに2時間熟成させた後、室温まで冷却し、アセトン200mLに添加して、ゼリー状固体を沈殿させた。ろ紙でろ過後、減圧乾燥して目的の化合物(53)を淡褐色固体として2.0g得た(収率56%)。
(3A) Synthesis of compound (44).
A 100 mL eggplant flask was charged with 1.83 g of a commercially available compound (43), 45 mL of toluene, and 0.32 g (13.2 mmol) of 60% NaH, and reacted for 1 hour under reflux conditions. 1.46 g (10.7 mmol) of 1,4-butane sultone dissolved in 12 mL of toluene was added dropwise under reflux. After further aging for 2 hours, the mixture was cooled to room temperature and added to 200 mL of acetone to precipitate a jelly-like solid. After filtration through filter paper, drying under reduced pressure gave 2.0 g of the target compound (53) as a light brown solid (yield 56%).

(3B)ポリマー(47)の合成.
50mLシュレンク管に、上記(3A)で得た化合物(44)を0.81g(2.44mmol)、水12mLを仕込んでモノマーの水溶液を得た。そこへ別途調製したNa 1.16g(4.86mmol)とFeCl 0.02g(0.10mmol)を水12mLに溶かして調製した酸化剤水溶液をモノマー水溶液にゆっくり添加した。室温で16時間重合させた後、アセトン160mLに重合液を注ぎ、ポリマーを析出させた。得られたスラリーを遠心沈降(3000rpm)で完全に沈殿させ、1.4gの黒色固体が得られた。引き続き、水で全量80gの水溶液を調製し、透析(透析膜:Spectra/Por MWCO=0.1−0.5K)により無機塩を除去した。精製した水溶液を濃縮乾燥して目的のNa塩型ポリマー(47)を黒色固体として553mg得た(収率69%)。本ポリマーの0.5重量%水溶液を調製し、無アルカリガラス板にキャストして得た膜の導電率は0.3S/cmだった。0.5重量%水溶液におけるポリマーの粒径(D50)は検出限界(0.8nm)以下だった。
(3B) Synthesis of polymer (47).
A 50 mL Schlenk tube was charged with 0.81 g (2.44 mmol) of the compound (44) obtained in (3A) above and 12 mL of water to obtain an aqueous monomer solution. An aqueous oxidizing agent solution prepared by dissolving 1.16 g (4.86 mmol) of Na 2 S 2 O 8 and 0.02 g (0.10 mmol) of FeCl 3 separately in 12 mL of water was slowly added to the aqueous monomer solution. After polymerization at room temperature for 16 hours, the polymerization solution was poured into 160 mL of acetone to precipitate a polymer. The obtained slurry was completely precipitated by centrifugal sedimentation (3000 rpm), and 1.4 g of a black solid was obtained. Subsequently, an aqueous solution having a total amount of 80 g was prepared with water, and inorganic salts were removed by dialysis (dialysis membrane: Spectra / Por MWCO = 0.1-0.5K). The purified aqueous solution was concentrated and dried to obtain 553 mg of the target Na salt polymer (47) as a black solid (yield 69%). The conductivity of a film obtained by preparing a 0.5 wt% aqueous solution of this polymer and casting it on an alkali-free glass plate was 0.3 S / cm. The particle size (D50) of the polymer in the 0.5 wt% aqueous solution was below the detection limit (0.8 nm).

本発明のチオフェン誘導体の製造方法によれば、本発明の新規なチオフェン誘導体を簡便に提供することができる。   According to the method for producing a thiophene derivative of the present invention, the novel thiophene derivative of the present invention can be easily provided.

本発明のチオフェン誘導体は、帯電防止剤、固体電解コンデンサの固体電解質、太陽電池、有機EL、キャパシタ、センサ用途に用いられる導電性高分子ポリチオフェン類のモノマーとして利用できる。また、本発明のチオフェン誘導体は、スルホン酸基を有することから水溶性を示し、さらには分子内にドーパントなるスルホン酸基が存在するため、得られるポリマーは水溶性の自己ドープ可能な導電性高分子となることが期待される。   The thiophene derivative of the present invention can be used as a monomer for an antistatic agent, a solid electrolyte of a solid electrolytic capacitor, a solar cell, an organic EL, a capacitor, or a conductive polymer polythiophene used for a sensor. In addition, since the thiophene derivative of the present invention has a sulfonic acid group, it exhibits water solubility, and further, since a sulfonic acid group serving as a dopant is present in the molecule, the resulting polymer has a water-soluble self-doping conductivity high conductivity. Expected to be a molecule.

また、本発明によれば、良好な導電性と成型加工に十分な水溶性を兼ね備えた新規なポリチオフェン類が提供される。この新規なポリチオフェン類は、帯電防止剤、コンデンサの固体電解質、導電性塗料、エレクトロクロミック素子、透明電極、透明導電膜、化学センサ、アクチュエータ等への応用が可能である。特に、水溶性であることから、脂溶性レジストに与えるダメージが小さく、剥離洗浄も容易なため、電子線リソグラフィー時に、レジストの帯電を抑制するための帯電防止膜形成材料としての使用が期待される。また、水溶液とした場合にポリマー粒子径が非常に小さいことから、例えば、アルミ固体電解コンデンサの化成処理されたエッチドアルミ箔への浸透性が良くなり、導電性ポリマーによる被覆面積が向上して、静電容量のアップと低ESR化等コンデンサの性能改善が期待される。   Further, according to the present invention, novel polythiophenes having both good conductivity and sufficient water solubility for molding are provided. The novel polythiophenes can be applied to antistatic agents, capacitor solid electrolytes, conductive paints, electrochromic elements, transparent electrodes, transparent conductive films, chemical sensors, actuators, and the like. In particular, since it is water-soluble, damage to the fat-soluble resist is small, and peeling cleaning is easy. Therefore, it is expected to be used as an antistatic film forming material for suppressing resist charging during electron beam lithography. . In addition, since the polymer particle diameter is very small when an aqueous solution is used, for example, the permeability to the etched aluminum foil subjected to the chemical conversion treatment of the aluminum solid electrolytic capacitor is improved, and the covering area by the conductive polymer is improved. Improvements in capacitor performance such as increased capacitance and lower ESR are expected.

Claims (12)

下記式(1)又は(2)で表されるチオフェン誘導体。
Figure 0006024264
[上記式(1)中、Rは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は−(CHSOMを表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、又はNH(R 表す。Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。l、n、mは各々独立して1〜6の整数を表す。]
Figure 0006024264
[上記式(2)中、R、n、mは上記式(1)と同意義を示す。Zはクロライド、ブロマイド、アイオダイド、アセテート、トリフルオロアセテート又はトリフルオロメタンスルホナートを表す。]
A thiophene derivative represented by the following formula (1) or (2).
Figure 0006024264
[In the above formula (1), R 1 is a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or — (CH 2 ) 1 SO 3. M is represented. M represents an alkali metal, or NH (R 2) 3 is selected from the group consisting of a hydrogen atom, Li, Na and K. Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. l, n and m each independently represents an integer of 1 to 6; ]
Figure 0006024264
[In the above formula (2), R 1 , n and m are as defined in the above formula (1). Z represents chloride, bromide, iodide, acetate, trifluoroacetate or trifluoromethanesulfonate. ]
下記式(3)又は(4)で表されることを特徴とする請求項1に記載のチオフェン誘導体。
Figure 0006024264
[上記式(3)中、Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、又はNH(R 表す。Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。]
Figure 0006024264
[上記式(4)中、Rは上記式(3)と同意義を示す。Zはクロライド、ブロマイド、アイオダイド、アセテート、トリフルオロアセテート又はトリフルオロメタンスルホナートを表す。]
The thiophene derivative according to claim 1, which is represented by the following formula (3) or (4).
Figure 0006024264
In [the formula (3), R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. M represents an alkali metal, or NH (R 2) 3 is selected from the group consisting of a hydrogen atom, Li, Na and K. Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. ]
Figure 0006024264
[In the above formula (4), R 3 has the same meaning as in the above formula (3). Z represents chloride, bromide, iodide, acetate, trifluoroacetate or trifluoromethanesulfonate. ]
下記式(5)で表されるチオフェン誘導体と下記式(6)で表される化合物とを、極性溶媒中、塩基存在下に反応させ、上記式(1)又は式(3)で表されるチオフェン化合物(ただし、Mが水素原子を表すことはない。)を得ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチオフェン誘導体の製造方法。
Figure 0006024264
[上記式(5)中、Xはトシレート、メシレート、トリフラート、クロライド、ブロマイド、又はアイオダイドである。nは1〜6の整数を表す。]
Figure 0006024264
[上記式(6)中、Rは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は−(CHSOMを表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、又はNH(R 表す。Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。l、mは各々独立して1〜6の整数を表す。]
A thiophene derivative represented by the following formula (5) and a compound represented by the following formula (6) are reacted in a polar solvent in the presence of a base, and represented by the above formula (1) or (3). The method for producing a thiophene derivative according to claim 1 or 2, wherein a thiophene compound (wherein M does not represent a hydrogen atom) is obtained.
Figure 0006024264
[In the above formula (5), X represents tosylate, mesylate, triflate, chloride, bromide, or iodide. n represents an integer of 1 to 6. ]
Figure 0006024264
[In the above formula (6), R 1 is a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or — (CH 2 ) 1 SO 3. M is represented. M represents an alkali metal, or NH (R 2) 3 is selected from the group consisting of a hydrogen atom, Li, Na and K. Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. l and m each independently represents an integer of 1 to 6; ]
式(1)又は式(3)で表されるチオフェン誘導体(ただし、Mが水素原子を表すことはない。)に過剰量の酸を反応させ、式(2)又は式(4)で表されるチオフェン誘導体を得ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチオフェン誘導体の製造方法。 The thiophene derivative represented by formula (1) or formula (3) (wherein M does not represent a hydrogen atom) is reacted with an excess amount of acid, and is represented by formula (2) or formula (4). The method for producing a thiophene derivative according to claim 1, wherein the thiophene derivative is obtained. 式(2)又は式(4)で表されるチオフェン誘導体をアンモニウム塩にした後、加熱下に減圧乾燥し、上記式(1)又は式(3)で表されるチオフェン誘導体(ただし、Mは水素原子を表す。)を得ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチオフェン誘導体の製造方法。 The thiophene derivative represented by the formula (2) or the formula (4) is converted into an ammonium salt and then dried under reduced pressure under heating, and the thiophene derivative represented by the above formula (1) or the formula (3) (where M is The method for producing a thiophene derivative according to claim 1, wherein the method represents a hydrogen atom. 下記式(16)で表される構造単位及び下記式(17)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン類。
Figure 0006024264
[上記式(16)中、Rは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は−(CHSOMを表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、又はNH(R 表す。R は各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。l、n、mは各々独立して1〜6の整数を表す。]
Figure 0006024264
[上記式(17)中、R、n、mは上記式(16)と同意義を示す。]
Polythiophenes containing at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (16) and a structural unit represented by the following formula (17).
Figure 0006024264
[In the above formula (16), R 1 is a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or — (CH 2 ) 1 SO 3. M is represented. M represents an alkali metal, or NH (R 2) 3 is selected from the group consisting of a hydrogen atom, Li, Na and K. Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. l, n and m each independently represents an integer of 1 to 6; ]
Figure 0006024264
[In the above formula (17), R 1 , n and m are as defined in the above formula (16). ]
下記式(18)で表される構造単位及び下記式(19)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン類。
Figure 0006024264
[上記式(18)中、R は水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。Mは水素原子、Li、Na及びKからなる群より選ばれるアルカリ金属、又はNH(R 表す。Rは各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。]
Figure 0006024264
[上記式(19)中、R は上記式(18)と同意義を示す。]
Polythiophenes containing at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (18) and a structural unit represented by the following formula (19).
Figure 0006024264
In [the formula (18), R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. M represents an alkali metal, or NH (R 2) 3 is selected from the group consisting of a hydrogen atom, Li, Na and K. Each R 2 independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. ]
Figure 0006024264
[In the above formula (19), R 3 has the same meaning as in the above formula (18) . ]
ポリチオフェン類の重量平均分子量が、ポリスチレンスルホン酸換算で1千〜100万の範囲であることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のポリチオフェン類。 The polythiophene according to claim 6 or 7, wherein the polythiophene has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 1,000,000 in terms of polystyrene sulfonic acid. 請求項6乃至請求項8のいずれかに記載のポリチオフェン類の水溶液からなる水溶性導電性ポリマー水溶液。 A water-soluble conductive polymer aqueous solution comprising an aqueous solution of the polythiophenes according to any one of claims 6 to 8. 水又はアルコール溶媒中、酸化剤の存在下に請求項1又は請求項2に記載のチオフェン誘導体を重合させることを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれかに記載のポリチオフェン類の製造方法。 The method for producing a polythiophene according to any one of claims 6 to 8, wherein the thiophene derivative according to claim 1 or 2 is polymerized in water or an alcohol solvent in the presence of an oxidizing agent. . 請求項9に記載の水溶性導電性ポリマー水溶液を基材に塗布し乾燥することを特徴とする導電性被膜の製造方法。 A method for producing a conductive coating, comprising applying the aqueous water-soluble conductive polymer solution according to claim 9 to a substrate and drying the solution. 請求項9に記載の水溶性導電性ポリマー水溶液の導電性被膜への使用。 Use of the aqueous water-soluble conductive polymer aqueous solution according to claim 9 for a conductive coating.
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