JP2001139541A - スルホサリチルアミドとドーパント剤 - Google Patents

スルホサリチルアミドとドーパント剤

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JP2001139541A
JP2001139541A JP32548499A JP32548499A JP2001139541A JP 2001139541 A JP2001139541 A JP 2001139541A JP 32548499 A JP32548499 A JP 32548499A JP 32548499 A JP32548499 A JP 32548499A JP 2001139541 A JP2001139541 A JP 2001139541A
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JP
Japan
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sulfosalicylamide
dopant
conductivity
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JP32548499A
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English (en)
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Shinichi Nishiyama
伸一 西山
Masahiro Kuwabara
昌宏 桑原
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 導電性高分子材料に高い導電性を付与し、熱
処理後にあってもその導電性を保持し続けるドーパント
剤に適した化合物およびそれからなるドーパント剤を提
供する。 【解決手段】 一般式1のスルホサリチルアミドおよび
それからなるドーピング剤。 (RおよびRは同一でも異なってもよく、水素、ア
ルキル基、アルコキシ基又はアリール基である。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なスルホサリ
チルアミド、および同化合物よりなる導電性高分子物質
に適したドーパント剤に関する。
【0002】
【発明の技術的背景】近年、エレクトロニクスの発展に
ともなって、新しいエレクトロニクス材料が開発されて
いる。特に機能性有機材料の分野においてめざましい技
術革新が進み、導電性材料に限ってみても、ポリアセチ
レン、ポリパラフェニレン、ポリピロール、ポリアニリ
ンなどの電子共役系高分子物質に、電子受容性化合物を
ドーパントとしてドープした導電性高分子材料が開発さ
れ、例えば、キャパシタ電極材料、電池電極材料、帯電
防止材料等として既に実用化されいる例もある。
【0003】しかしながら、これら導電性高分子物質は
電子受容性化合物によりドープされ、酸化状態に変化す
ることで導電性を発現しているため、熱や光等のエネル
ギーで容易に分解したり、化学構造が変化し、導電性を
失うことがある。このような分解或いは化学変化が生じ
る機構については、ラジカル的に分子が分解し共役系が
変性する機構や、イオン的に分解し共役系が破壊される
機構等、様々な機構の存在が提案されて説明されてお
り、それに対応すべく幾つかの試みもなされている。
【0004】例えば特開平5−21281号報または特
開平5−21283号報ではフェノール誘導体またはフ
ェノキシド誘導体を混合することによって、導電性高分
子材料の耐熱性を向上させ得ることが提案されている。
【0005】また、特開平9−286902号報ではベ
ンゾフェノンスルホン酸をドーパントとして用いること
で、ドーパントとラジカル捕捉剤の効果を併せもつ材料
が得られることを示している。
【0006】さらに、特開平9−25417号報では、
COOH基またはOH基の少なくとも一つを有する芳香
族スルホン酸化合物でドープされた導電性高分子材料を
提案している。それによると安息香酸誘導体或いはフェ
ノール誘導体をドーパントとして用いることで、ラジカ
ル捕捉効果に加え、プロトン供給効果も付与することで
耐熱性の向上を図られると説明している。
【0007】これら試みは、いずれもドーパント分子が
変性することで、逆に電子共役系高分子物質自体の分解
・変性を抑制させようとする方法である。しかしなが
ら、ドーパント分子が完全に熱分解・変性してしまう
と、電子共役系高分子物質の耐熱性も損なわれてしま
う。
【0008】また、ドーパント分子に熱分解や変性抑制
効果を付与した結果、ドーパント分子の本来の役割であ
る導電性の付与効果も低下する。例えば、特開平9−2
86902号報によると、ベンゾフェノンスルホン酸で
ドープしたポリピロールでは電気伝導度は10S/cm
程度であり、 Chem.Lett.,1996,253(1996) (K.Yamamot
o et.al.)によると、5−スルホサリチル酸でドープし
たポリピロールでは75S/cm程度の導電性発現に止
まっている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、導電性の高分
子物質が本来有する導電性を損なうことなく、耐熱性を
向上させるドーパント材料を提供し、またそれに適した
新規な化合物を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記式[1]
で表される新規なスルホサリチルアミドを提供する。
【化3】 (ここで、R1およびR2は、互いに同一でも異なってい
てもよく、水素原子、またはアルキル基、アルコキシ
基、およびアリール基からなる群から選ばれた基のいず
れかである。)
【0011】また本発明は、上記式[1]で表されるス
ルホサリチルアミドからなるドーパン剤を提供する。
【0012】
【発明実施の具体的説明】本発明は下記式[1]で表さ
れるスルホサリチルアミドおよび同化合物からなるドー
パント剤を提供するものである。
【化4】 式中、R1およびR2は、互いに同一でも異なっていても
よく、水素原子、またはアルキル基、アルコキシ基、お
よびアリール基からなる群から選ばれた基のいずれかで
ある。アルキル基、アルコキシ基、アリール基は炭素数
1〜20の直鎖状、環状、分岐状の基であることが好ま
しく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基、ペンタメチレン基、メトキシ基、エトキシ基、フェ
ニル基、メトキシフェニル基、エトキシエチル基、メト
キシエチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができ
る。
【0013】前記一般式[1]において、特にR1およ
びR2は水素原子、メチル基、エチル基のいずれかであ
ることが好ましく、これら原子または置換基を有する具
体的な化合物としては、N−メチル−5−スルホサリチ
ルアミド、N,N−ジメチル−5−スルホサリチルアミ
ド、N−エチル−5−スルホサリチルアミド、5−スル
ホサリチルアミド等の5−スルホサリチルアミド類を挙
げることができる。
【0014】式[1]で表されるスルホサリチルアミド
は、それに対応するサリチルアミドを硫酸、発煙硫酸、
三酸化硫黄、三酸化硫黄−ピリジン錯体、アミド硫酸等
の適当なスルホン化剤と接触さてスルホン化する方法、
あるいは3−スルホ−4−ヒドロキシ安息香酸をアミド
化する方法等の合成ルートに従って製造することができ
る。
【0015】前記のスルホン化反応を用いた合成反応に
際して、反応条件は特に限定されるものではなく、当業
者が適宜選択しうるものである。例えば、原料を構成す
るサリチルアミドとスルホン化剤との反応の比率は、通
常1:1〜1:200(モル比)の範囲で行われる。ま
た、反応溶媒は必ずしも必要としないが、、使用する場
合には、原料であるサリチルアミドおよびスルホン化剤
を溶解し、かつ溶媒自体がスルホン化されないものであ
ればよく、例えばジクロロエタン、四塩化炭素、ジオキ
サン等を挙げることができる。
【0016】反応温度は適当な反応速度を示し、急激な
発熱による副反応の進行が避けられ、さらに原料である
サリチルアミドおよび生成物であるスルホサリチルアミ
ドが分解しない温度であれば、特に限定されず、通常0
〜150℃で行われる。このような、反応条件を採用す
ることによって、高い収率で、スルホサリチルアミドを
合成することができる。
【0017】本発明に係わるスルホサリチルアミドは、
電子共役系高分子物質をドーピングするドーパント剤と
して作用し、長期間に亘って導電性を発現する導電性高
分子材料を与える。導電性の高分子物質としては、電子
共役系の分子構造を有する高分子化合物であればいずれ
も使用することができ、例えば、一般式[2]で示され
るピロール系、[3]で示されるチオフェン系、[4]
で示されるアニリン系の少なくとも1つを繰り返し単位
として構成された共役系高分子を挙げることができる。
【0018】
【化5】 式中R3およびR4は互いに同一でも異なってもよく、水
素原子または炭素原子数1〜20の直鎖状、環状、分岐
状のアルキル基またはアルコキシ基である。
【0019】
【化6】 式中R5およびR6は互いに同一でも異なってもよく、水
素原子または炭素原子数1〜20の直鎖状、環状、分岐
状のアルキル基またはアルコキシ基である。
【0020】
【化7】 式中R7、R8、R9およびR10は互いに同一でも異なっ
てもよく、水素原子または炭素原子数1〜20の直鎖
状、環状、分岐状のアルキル基またはアルコキシ基であ
る。
【0021】さらに、上記一般式[2][3][4]の
いずれか1つを繰り返し単位として構成される共役高分
子化合物の使用が好ましく、特に、一般式[2]を繰り
返し単位として構成されるポリピロール系の共役高分子
の使用が好ましい。
【0022】本発明において導電性高分子材料中に含ま
れるドーパント剤としてのスルホサリチルアミドの含有
量は、導電性高分子材料が高い電気伝導度を発現する点
で、π電子共役系高分子化合物とドーパント剤の合計量
に対して5〜95重量%が好ましく、30〜70重量%
がさらに好ましい。
【0023】電子共役系高分子物質にスルホサリチルア
ミドをドーピングする方法としては、スルホサリチルア
ミドの溶液に浸漬する方法、スルホサリチルアミドを支
持電解質に用いて電解酸化重合する方法、スルホサリチ
ルアミドの遷移金属塩を用い化学酸化重合する方法等の
一般的に用いられる方法が使用できる。
【0024】浸漬法によるドーピングでは、スルホサリ
チルアミドを溶解する際の溶媒としては、溶解力のある
溶媒であればいずれをも使用することができ、例えば、
水、アセトニトリル、ニトロベンゼン等が使用可能で
る。
【0025】電解酸化重合法では、支持電解質としてス
ルホサリチルアミドと繰り返し単位を構成しうる単量体
とからなる溶液に所定の電流あるいは電位を印加するこ
とでドーピングされる。繰り返し単位を構成しうる単量
体としては、例えば、ピロール、チオフェン、アニリ
ン、trans-1,2-ジ(2-チエニル)エチレン、trans-1,2-
ジ(2−チエニル)ブタジエン等が挙げられる。
【0026】重合反応に使用される溶媒としては、スル
ホサリチルアミドを溶解し、かつ繰り返し単位を構成し
うる単量体を溶解するものであればよく、例えば、水、
ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、プロピレンカ
ーボネート等が挙げられる。電解酸化重合は、−100
〜150℃の温度範囲、好ましくは0〜50℃の温度範
囲で行うことが可能であり、定電流電解法、定電位電解
法のいずれの方法であってもよい。また、電解酸化重合
は、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行うこと
が望ましい。
【0027】化学酸化重合法でのドーピングでは、スル
ホサリチルアミドの共役塩基を配位子とする遷移金属錯
体と、電子共役系の分子構造を有する高分子化合物を形
成する繰り返し単位を持った単量体とを溶媒中で接触さ
せることで、重合と共にドーピングが行われる。遷移金
属錯体を構成する中心金属としては、例えば鉄、コバル
ト、ルテニウム等を挙げることができ、これらの中でも
特に鉄が好ましい。遷移金属錯体は、通常単量体1モル
に対して1〜10モルの量で使用される。
【0028】繰り返し単位を構成しうる単量体として
は、前述した、ピロール、チオフェン、アニリン、tran
s-1,2-ジ(2-チエニル)エチレン、trans-1,2-ジ(2-チ
エニル)ブタジエン等を使用することができる。反応で
使用される溶媒は、上記遷移金属錯体ならびに単量体を
溶解するものであればよく、例えば、水、ジメチルホル
ムアミド、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、プロ
ピレンカーボネート等を挙げることができる。重合温度
は0〜50℃が好ましく、反応時間は1〜48時間が好
ましい。また、重合は窒素やアルゴン等の不活性ガス雰
囲気下で行われることが望ましい。
【0029】
【実施例】以下、本発明を実施例を通して具体的に説明
するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
【0030】(実施例1)200mlの3口フラスコに
発煙硫酸(三酸化硫黄30wt%過剰品)96g(50
ml)を入れた。発煙硫酸を攪拌しながら、サリチルア
ミド20.5gを室温でゆっくりと加えた後、さらに室
温で4時間攪拌を継続し、その後、1晩、反応液を放置
した。反応液を氷42g中に投入し、未反応の発煙硫酸
を加水分解した。このとき析出した白色粉末をグラスフ
ィルターによりろ別した。ろ別によって得た白色固体を
アセトン150ml中に投入し、攪拌洗浄を行った。こ
れをろ過したのち真空乾燥を行い、5−スルホサリチル
アミド26.0gを得た。
【0031】得られた化合物の同定は1H-NMRで行った。
分析結果は、次の通りであった。1 H-NMR(DMSO-d6)分析結果:δ(ppm)、 6.07(1H,broa
d)、 6.85(1H,d,J=9Hz)、7.66(1H,d,J=9Hz、7.84(1H,b
road)、8.17(1H,s)、8.56(1H,broad)。
【0032】(実施例2)実施例1で得た5−スルホサ
リチルアミド2.74gとピロール1.34gを純水2
00mlに溶解し電解酸化重合反応液を調整した。この
反応液に窒素ガスを約30分バブリングし窒素置換した
後、4cm四方のステレンス304の2枚(間隔1cm)
を浸漬し作用極および対極とした。
【0033】浸漬した2枚のステレンス電極を用い定電
流(1.25mA/cm)で40分間流し、電解酸化重合を行っ
た。電極上に生成したポリピロールフィルムは純水、ア
セトンで洗浄した後、電極から剥離し、真空中で12時
間乾燥した。得られたフィルムの電気伝導度を四探針法
で測定した結果、114S/cmの電気伝導度が得られた。
【0034】(実施例3)実施例2で得られたフィルム
を空気中150℃で8時間熱処理した。熱処理後の電気
伝導度は109S/cm(四探針法)を示し、熱処理前
の電気伝導度を基準とすると96%の伝導度保持率とな
った。
【0035】
【発明の効果】本発明の新規なスルホサリチルアミド
は、導電性高分子物質のドーピング剤に適している。ド
ーピング後に得られた導電性高分子材料は、高い伝導度
と優れた耐熱性を有する材料であり、熱処理後において
も高い伝導度保持率を示す。そのため、得られた導電性
高分子材料は、キャパシタ電極材料、電池電極材料等と
して利用することができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式[1]で表されることを特徴とす
    るスルホサリチルアミド。 【化1】 (ここで、R1およびR2は、互いに同一でも異なってい
    てもよく、水素原子、またはアルキル基、アルコキシ
    基、およびアリール基からなる群から選ばれた基のいず
    れかである。)
  2. 【請求項2】 前記一般式[1]において、R1および
    2が水素、メチル基、エチル基のいずれかであること
    を特徴とする請求項1記載のスルホサリチルアミド。
  3. 【請求項3】 前記一般式[1]で表される化合物が、
    5−スルホサリチルアミドであることを特徴とする請求
    項1記載のスルホサリチルアミド。
  4. 【請求項4】 下記式[1]で表されるスルホサリチル
    アミドからなることを特徴とするドーパント剤。 【化2】 (ここで、R1およびR2は、互いに同一でも異なってい
    てもよく、水素原子、またはアルキル基、アルコキシ
    基、およびアリール基からなる群から選ばれた基のいず
    れかである。)
  5. 【請求項5】 前記一般式[1]において、R1および
    2が水素、メチル基、エチル基のいずれかであること
    を特徴とする請求項4記載のドーパント剤。
  6. 【請求項6】 前記一般式[1]で表される化合物が、
    5−スルホサリチルアミドであることを特徴とする請求
    項4記載のドーパント剤。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003081936A (ja) * 2001-09-10 2003-03-19 Mitsui Chemicals Inc メタニル酸誘導体およびドーパント剤
JP2012114128A (ja) * 2010-11-22 2012-06-14 Nec Tokin Corp 固体電解コンデンサ及びその製造方法

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