JP2003040856A - Meta-fluorobenzenesulfonic acid derivative and dopant - Google Patents
Meta-fluorobenzenesulfonic acid derivative and dopantInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なm-フルオロ
ベンゼンスルホン酸誘導体、およびそれからなる導電性
高分子物質のドーパント剤に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel m-fluorobenzenesulfonic acid derivative and a dopant agent for a conductive polymer substance comprising the same.
【0002】[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ている例もある。BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, with the development of electronics, new electronic materials have been developed. Particularly in the field of functional organic materials, remarkable technological innovation has progressed, and even in the case of conductive materials, electron-conjugated polymer substances such as polyacetylene, polyparaphenylene, polypyrrole, and polyaniline are doped with electron-accepting compounds as dopants. In some cases, the conductive polymer material has been developed and has already been put into practical use as a capacitor electrode material, a battery electrode material, an antistatic material, and the like.
【0003】しかしながら、これら導電性高分子物質の
実用性を拡大するには、電気伝導度のさらなる向上を図
るとともに、耐熱性や耐湿性といった環境安定性が大き
な課題となっている。However, in order to expand the practicality of these conductive polymer substances, further improvement of electric conductivity and environmental stability such as heat resistance and humidity resistance are major problems.
【0004】これらの実用化に向けた課題に対し、とり
わけ環境安定性に関して、本発明者は特開2000−2
04074号公報において、m-スルホベンズアミド類を
ドーパント剤として用いたπ共役系高分子化合物が、高
導電性と高耐熱性を兼ね備える材料であることを開示し
ている。The inventors of the present invention have described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-2 with respect to the problems toward their practical use, especially regarding environmental stability.
JP-A-04074 discloses that a π-conjugated polymer compound using m-sulfobenzamides as a dopant agent is a material having both high conductivity and high heat resistance.
【0005】すなわち、m-スルホベンズアミドでドーピ
ングしたポリピロールでは、150℃の空気中で保持し
た場合でも電気伝導度の低下は極めて緩やかで、100
S/cm以上の高い導電性を保ち続けることを見出して
いる。惜しむらくは、m-スルホベンズアミドでドープし
たポリピロールには、高温度に加え水分が共存した場合
導電性が低下するという問題点がある。従って導電性高
分子材料の実用性拡大には、高温下で水分の共存する条
件すなわち高湿度下での安定性向上が不可欠といえる。That is, with polypyrrole doped with m-sulfobenzamide, the decrease in electrical conductivity is extremely gentle even when kept in air at 150 ° C.
It has been found that the high conductivity of S / cm or more is continuously maintained. Unfortunately, polypyrrole doped with m-sulfobenzamide has a problem that its conductivity decreases when water is present in addition to high temperature. Therefore, in order to expand the practicality of the conductive polymer material, it can be said that it is essential to improve the stability under the condition where water coexists at high temperature, that is, under high humidity.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、π共役系高
分子化合物に高い導電性とともに、高温・高湿度環境下
においても高い導電性を維持できるドーパント材の提供
を目的とし、また、そのための新規な化合物の提供を目
的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention aims to provide a dopant material capable of maintaining high conductivity in a π-conjugated polymer compound as well as high conductivity in a high temperature and high humidity environment. For the purpose of providing a novel compound of
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明においては、下記
一般式[1]で表されることを特徴とするm-フルオロベ
ンゼンスルホン酸誘導体が提供される。The present invention provides an m-fluorobenzenesulfonic acid derivative represented by the following general formula [1].
【化3】
[1]式中、Xは対陽イオンを有するスルホン酸基であ
り、R1〜R4のうち1つが下記一般式[2]で表される
カルボキサミド基であり、[Chemical 3] [1] In the formula, X is a sulfonic acid group having a counter cation, and one of R 1 to R 4 is a carboxamide group represented by the following general formula [2],
【化4】
他の3つは、互いに同一でも異なってもよく、水素原
子、フッ素原子または炭素数20以下のアルキル基を表
わし、[2]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、炭素数20以下のアルキル基
またはフェニル基を表わす。[Chemical 4] The other three may be the same or different from each other and represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group having 20 or less carbon atoms, and in the formula [2], R 5 and R 6 may be the same or different from each other. Represents a hydrogen atom, an alkyl group having 20 or less carbon atoms, or a phenyl group.
【0008】前記一般式[1]においてスルホン酸基の
対陽イオンが、水素イオン、アルカリ金属イオン、アル
カリ土類金属イオンおよび周期律表第VIII族の遷移金属
イオンからなる群より選ばれるイオンであることは、本
発明の好ましい態様である。In the above general formula [1], the counter cation of the sulfonic acid group is an ion selected from the group consisting of hydrogen ion, alkali metal ion, alkaline earth metal ion and transition metal ion of Group VIII of the periodic table. There is a preferred aspect of the present invention.
【0009】また、前記一般式[1]において、スルホ
ン酸基の対陽イオンが、水素イオン、ナトリウムイオ
ン、カリウムイオンおよび鉄(III)イオンからなる群よ
り選ばれるイオンであることは、本発明の好ましい態様
である。Further, in the general formula [1], the counter cation of the sulfonic acid group is an ion selected from the group consisting of hydrogen ion, sodium ion, potassium ion and iron (III) ion. Is a preferred embodiment of.
【0010】また、前記一般式[1]において、R1〜
R4のうち一般式[2]で表されるカルボキサミド基以
外がすべて水素原子であることは、本発明の好ましい態
様である。In the general formula [1], R 1 to
It is a preferred embodiment of the present invention that all of R 4 other than the carboxamide group represented by the general formula [2] are hydrogen atoms.
【0011】また、前記一般式[2]において、R5お
よびR6のうち少なくとも1つが水素原子であること
は、本発明の好ましい態様である。Further, in the general formula [2], it is a preferred embodiment of the present invention that at least one of R 5 and R 6 is a hydrogen atom.
【0012】さらに、本発明においては、前記のm-フル
オロベンゼンスルホン酸誘導体からなることを特徴とす
る導電性高分子物質のドーパント剤が提供される。Further, the present invention provides a dopant agent for a conductive polymer substance, characterized by comprising the above-mentioned m-fluorobenzenesulfonic acid derivative.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】本発明に係るm-フルオロベンゼン
スルホン酸誘導体は、下記一般式[1]で表される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The m-fluorobenzenesulfonic acid derivative according to the present invention is represented by the following general formula [1].
【化5】
[1]式中、Xは対陽イオンを有するスルホン酸基であ
り、R1〜R4のうち1つは下記一般式[2]で表される
カルボキサミド基であり、[Chemical 5] [1] In the formula, X is a sulfonic acid group having a counter cation, one of R 1 to R 4 is a carboxamide group represented by the following general formula [2],
【化6】
他の3つは、互いに同一でも異なってもよく、水素原
子、フッ素原子または炭素数20以下のアルキル基を表
し、[2]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、炭素数20以下のアルキル基ま
たはフェニル基を表わす。[Chemical 6] The other three may be the same or different from each other and represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group having 20 or less carbon atoms, and in the formula [2], R 5 and R 6 may be the same or different from each other. Represents a hydrogen atom, an alkyl group having 20 or less carbon atoms, or a phenyl group.
【0014】前記一般式[1]で表されるm-フルオロベ
ンゼンスルホン酸誘導体を具体的に例示すると、4−フ
ルオロ−2−スルホベンズアミド、5−フルオロ−3−
スルホベンズアミド、4−フルオロ−2−スルホ−N−
ヘキシルベンズアミド、4−フルオロ−2−スルホベン
ズアミド ナトリウム塩、トリス−(4−フルオロ−2
−スルホベンズアミド)鉄(III)錯塩、4,5−ジフ
ルオロ−2−スルホベンズアミド4,5,6−トリフル
オロ−2−スルホベンズアミド、4−フルオロ−2−ス
ルホ−N−ドデシルベンズアミド、4−フルオロ−2−
スルホベンズアニリド等を挙げることができる。Specific examples of the m-fluorobenzenesulfonic acid derivative represented by the above general formula [1] include 4-fluoro-2-sulfobenzamide and 5-fluoro-3-.
Sulfobenzamide, 4-fluoro-2-sulfo-N-
Hexylbenzamide, 4-fluoro-2-sulfobenzamide sodium salt, tris- (4-fluoro-2)
-Sulfobenzamide) iron (III) complex salt, 4,5-difluoro-2-sulfobenzamide 4,5,6-trifluoro-2-sulfobenzamide, 4-fluoro-2-sulfo-N-dodecylbenzamide, 4-fluoro -2-
Examples thereof include sulfobenzanilide.
【0015】ここで、スルホン酸基の対陽イオンは、水
素イオン、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオ
ンおよび周期律表第VIII族の遷移金属イオンからなる群
より選ばれるイオンであることが好ましい。特に、スル
ホン酸基の対陽イオンが、水素イオン、ナトリウムイオ
ン、カリウムイオン、鉄(III)イオンからなる群より
選ばれるイオンであることが好ましい。これは、後述の
電解酸化重合法において、pHを中性領域に保つことで
好適な重合速度を得るためであり、特にナトリウムイオ
ン、カリウムイオンが好ましい。また、後述の化学酸化
重合法では遷移金属の酸化・還元を利用するため、容易
にピロール等を酸化できる金属イオン種として、特に鉄
(III)イオンが好ましい。Here, the counter cation of the sulfonic acid group is preferably an ion selected from the group consisting of hydrogen ion, alkali metal ion, alkaline earth metal ion and transition metal ion of Group VIII of the periodic table. . Particularly, the counter cation of the sulfonic acid group is preferably an ion selected from the group consisting of hydrogen ion, sodium ion, potassium ion and iron (III) ion. This is for obtaining a suitable polymerization rate by keeping pH in the neutral region in the electrolytic oxidation polymerization method described later, and sodium ion and potassium ion are particularly preferable. Further, in the chemical oxidative polymerization method described later, oxidation / reduction of transition metal is used, and therefore iron (III) ion is particularly preferable as a metal ion species capable of easily oxidizing pyrrole and the like.
【0016】またここで、前記一般式[1]において、
R1〜R4のうち一般式[2]で表されるカルボキサミド
基以外がすべて水素原子であることが、導電性と耐熱性
の点で好ましい。さらに、前記一般式[2]において、
R5およびR6のうち少なくとも1つが水素原子であるこ
とが、導電性、耐熱性の点で好ましい。In the general formula [1],
It is preferable in terms of conductivity and heat resistance that all of R 1 to R 4 except the carboxamide group represented by the general formula [2] are hydrogen atoms. Furthermore, in the general formula [2],
It is preferable that at least one of R 5 and R 6 is a hydrogen atom in terms of conductivity and heat resistance.
【0017】一般式[1]で表わされるm-フルオロベン
ゼンスルホン酸誘導体の製造方法は、特に限定されない
が、例えば、スルホン酸基を有しない前駆体化合物を原
料として、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
触させてスルホン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。The method for producing the m-fluorobenzenesulfonic acid derivative represented by the general formula [1] is not particularly limited, but, for example, using a precursor compound having no sulfonic acid group as a raw material, sulfuric acid, fuming sulfuric acid, trioxidation. Sulfur, sulfur trioxide-
It can be produced according to a synthetic route such as a method of sulfonation by contacting with a suitable sulfonating agent such as a pyridine complex or amido sulfuric acid.
【0018】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ない。例えば、原料を
構成するm−フルオロベンゼンスルホン酸誘導体前駆体
とスルホン化剤との反応の比率は、通常1:1〜1:2
00(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
m−フルオロベンゼンスルホン酸誘導体前駆体およびス
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。In the synthetic reaction using the above-mentioned sulfonation reaction, the reaction conditions are not particularly limited. For example, the reaction ratio of the m-fluorobenzenesulfonic acid derivative precursor constituting the raw material and the sulfonating agent is usually 1: 1 to 1: 2.
It is carried out in the range of 00 (molar ratio). Further, the reaction solvent is not always necessary, but when used, it may be one that dissolves the raw material m-fluorobenzenesulfonic acid derivative precursor and the sulfonating agent, and the solvent itself is not sulfonated, Examples thereof include dichloroethane, carbon tetrachloride, dioxane and the like.
【0019】反応温度は適度な反応速度を示し、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
m−フルオロベンゼンスルホン酸誘導体前駆体および生
成物であるスルホン化物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、m
−フルオロベンゼンスルホン酸誘導体を合成することが
できる。得られたm−フルオロベンゼンスルホン酸誘導
体は、核磁気共鳴スペクトル、質量分析スペクトルによ
り構造を同定することができる。The reaction temperature is an appropriate reaction rate, a side reaction due to a rapid heat generation can be avoided, and the m-fluorobenzenesulfonic acid derivative precursor as a raw material and the sulfonated product as a product are not decomposed. If there is no particular limitation, it is usually performed at 0 to 150 ° C. By adopting such reaction conditions, m
-A fluorobenzenesulfonic acid derivative can be synthesized. The structure of the obtained m-fluorobenzenesulfonic acid derivative can be identified by a nuclear magnetic resonance spectrum and a mass spectrometry spectrum.
【0020】本発明に関わるm−フルオロベンゼンスル
ホン酸誘導体は、電子共役系高分子物質にドーピングす
るドーパント剤として有用であり、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。電子共役系高
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をも使用することができ、具体
的には例えば、下記一般式[3]で表されるピロール
系、一般式[4]で表されるチオフェン系、一般式
[5]で表されるアニリン系のうち少なくとも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。The m-fluorobenzenesulfonic acid derivative according to the present invention is useful as a dopant agent for doping an electron conjugated polymer substance, and provides a conductive polymer material which exhibits conductivity for a long period of time. As the electron-conjugated polymer substance, any polymer compound having an electron-conjugated molecular structure can be used. Specifically, for example, a pyrrole-based compound represented by the following general formula [3] is used. Examples of the conjugated polymer include a thiophene-based compound represented by the general formula [4] and an aniline-based compound represented by the general formula [5] as a repeating unit.
【0021】[0021]
【化7】
上式中、R7およびR8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。ま
た、*は繰り返し単位の結合位置を示す([4]式、
[5]式も同様)。[Chemical 7] In the above formula, R 7 and R 8 may be the same or different and each is a hydrogen atom or a linear, cyclic or branched alkyl group or alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. In addition, * indicates the bonding position of the repeating unit (the formula [4],
The same applies to the expression [5].
【0022】[0022]
【化8】
上式中、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。[Chemical 8] In the above formula, R 9 and R 10 may be the same or different and each is a hydrogen atom or a linear, cyclic or branched alkyl group or alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.
【0023】[0023]
【化9】
上式中、R11、R12、R13およびR14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。[Chemical 9] In the above formula, R 11 , R 12 , R 13 and R 14 may be the same or different and each is a hydrogen atom or a linear, cyclic or branched alkyl group or alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. .
【0024】電子共役系高分子物質としては、上記一般
式[3][4][5]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[3]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。As the electron-conjugated polymer substance, it is preferable to use a conjugated polymer compound constituted by any one of the above-mentioned general formulas [3], [4] and [5] as a repeating unit. It is preferable to use a polypyrrole-based conjugated polymer composed of 3] as a repeating unit.
【0025】電子共役系高分子物質にm−フルオロベン
ゼンスルホン酸誘導体をドーピングする方法としては、
該誘導体の溶液に浸漬する方法、該誘導体を支持電解質
に用いて電解酸化重合する方法、該誘導体の遷移金属塩
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。The method for doping the electron-conjugated polymer substance with the m-fluorobenzenesulfonic acid derivative is as follows:
A generally used method such as a method of immersing the derivative in a solution, a method of electrolytically oxidatively polymerizing the derivative as a supporting electrolyte, or a method of chemically oxidatively polymerizing using a transition metal salt of the derivative can be used.
【0026】浸漬法によるドーピングにおいて、m−フ
ルオロベンゼンスルホン酸誘導体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、プロピレンカーボネート、エチレングリコール等
を使用することができる。As the solvent for dissolving the m-fluorobenzenesulfonic acid derivative in the doping by the dipping method, any solvent can be used as long as it has a dissolving power, for example, water, acetonitrile, nitrobenzene, Propylene carbonate, ethylene glycol and the like can be used.
【0027】電解酸化重合法においては、支持電解質と
してのm−フルオロベンゼンスルホン酸誘導体と、前記
高分子物質の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、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、3,4-エチレンジオキシチオフェ
ン等が挙げられる。In the electrolytic oxidative polymerization method, a predetermined current or potential is applied to a solution composed of an m-fluorobenzenesulfonic acid derivative as a supporting electrolyte and a monomer which can form a repeating unit of the polymer substance. To dope. Examples of the monomer that can form the repeating unit include pyrrole, thiophene, aniline, and tran.
s-1,2-di (2-thienyl) ethylene, trans-1,2-di (2-
Examples thereof include thienyl) butadiene and 3,4-ethylenedioxythiophene.
【0028】電解酸化重合反応に使用される溶媒として
は、m−フルオロベンゼンスルホン酸誘導体を溶解し、
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、ジメチルフォルムアミド、ア
セトニトリル、プロピレンカーボネート、エチレングリ
コール、ニトロベンゼン等が挙げられる。電解酸化重合
は、通常、−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でき、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。As a solvent used in the electrolytic oxidative polymerization reaction, a m-fluorobenzenesulfonic acid derivative is dissolved,
In addition, any monomer capable of dissolving the repeating unit can be used, and examples thereof include water, dimethylformamide, acetonitrile, propylene carbonate, ethylene glycol, and nitrobenzene. The electrolytic oxidative polymerization can be carried out usually in a temperature range of −100 to 150 ° C., preferably in a temperature range of 0 to 50 ° C., and may be a constant current electrolysis method or a constant potential electrolysis method. Further, it is desirable that the electrolytic oxidative polymerization is performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon.
【0029】化学酸化重合法によるドーピングでは、m
−フルオロベンゼンスルホン酸誘導体の共役塩基を配位
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となる単量体と
を溶媒中で接触させることで、重合とともにドーピング
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1〜100モルの量で使
用される。In the case of doping by the chemical oxidative polymerization method, m
-By bringing a transition metal complex having a conjugated base of a fluorobenzenesulfonic acid derivative as a ligand into contact with a monomer serving as a repeating unit forming a polymer compound having an electron-conjugated molecular structure in a solvent , Doping is performed together with polymerization. Examples of the central metal forming the transition metal complex include iron, cobalt, ruthenium, etc., and among these, iron is particularly preferable. The transition metal complex is usually used in an amount of 1 to 100 mol based on 1 mol of the monomer.
【0030】繰り返し単位を構成しうる単量体として
は、前記と同様、ピロール、チオフェン、アニリン、tr
ans-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、3,4-エチレンジオキシチオフェ
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、ジメチルフォルムアミド、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、エチレングリコール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。As the monomer which can form the repeating unit, pyrrole, thiophene, aniline, tr
ans-1,2-di (2-thienyl) ethylene, trans-1,2-di (2-
Thienyl) butadiene, 3,4-ethylenedioxythiophene and the like can be used. The solvent used in the reaction may be any solvent capable of dissolving the above transition metal complex and the monomer, and examples thereof include water, dimethylformamide, acetonitrile, tetrahydrofuran, propylene carbonate, ethylene glycol and the like.
The polymerization temperature is preferably 0 to 50 ° C., and the reaction time is 1 to 48.
Time is preferred. Further, it is desirable that the polymerization is carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon.
【0031】この様にして得られる本発明のm−フルオ
ロベンゼンスルホン酸誘導体をドーピングした電子共役
系高分子物質は、高い導電性と共に、高温・高湿度環境
下においても高い導電性を維持できるので、固体電解コ
ンデンサー、帯電防止フィルム、電磁波シールド材、導
電性接着剤、導電性塗料、配線材料、二次電池用電極材
料、表示材料、過電流保護素子、半導体素子等に好適に
用いることができる。The thus obtained electron-conjugated polymer substance doped with the m-fluorobenzenesulfonic acid derivative of the present invention can maintain high conductivity as well as high conductivity in a high temperature and high humidity environment. , Solid electrolytic capacitor, antistatic film, electromagnetic wave shield material, conductive adhesive, conductive paint, wiring material, secondary battery electrode material, display material, overcurrent protection element, semiconductor element, etc. .
【0032】[0032]
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
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。EXAMPLES The present invention will now be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0033】(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)65mlを加
え、発煙硫酸を攪拌しながら、4−フルオロベンズアミ
ド25gを室温でゆっくりと加えた後、70℃で13時
間攪拌を継続し、その後、1晩反応液を放置した。次に
反応液を氷50g中に投入し、未反応の発煙硫酸を加水
分解した。この反応液を放置し、析出した白色粉末をグ
ラスフィルターによりろ別した。得られた白色固体をア
セトン200ml中に投入し、攪拌洗浄を行なった。こ
れをろ別して得られた固形分を室温下で24時間真空乾
燥を行ない、4−フルオロ−2−スルホベンズアミド2
2.9gを得た。Example 1 65 ml of fuming sulfuric acid (sulfur trioxide 30 wt% excess) was added to a 200 ml three-necked flask, and 25 g of 4-fluorobenzamide was slowly added at room temperature while stirring the fuming sulfuric acid. Stirring was continued at 70 ° C. for 13 hours, and then the reaction solution was left overnight. Next, the reaction solution was put into 50 g of ice to hydrolyze unreacted fuming sulfuric acid. The reaction solution was allowed to stand, and the white powder deposited was filtered off with a glass filter. The obtained white solid was put into 200 ml of acetone and washed with stirring. The solid content obtained by filtering this off was vacuum dried at room temperature for 24 hours to give 4-fluoro-2-sulfobenzamide 2
2.9 g was obtained.
【0034】得られた化合物の同定を、FD−マススペ
クトル(m/z=219)および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)
7.20(1H,d)
7.86(1H,d)
8.21(1H,s)The compound obtained was identified by FD-mass spectrum (m / z = 219) and 1 H-NMR. The analysis results were as follows. 1 H-NMR (DMSO-d 6 ) analysis result δ (ppm) 7.20 (1H, d) 7.86 (1H, d) 8.21 (1H, s)
【0035】(実施例2)実施例1と同様に合成した4
−フルオロ−2−スルホベンズアミド21.9gを50
0mlのビーカー中で純水200mlに溶解した。これ
に炭酸ナトリウムを加え、水溶液のpHを7に調整し
た。エバポレーターで水を減圧除去した後、2日間真空
乾燥し、2−カルバモイル−5−フルオロベンゼンスル
ホン酸ナトリウム塩23.4gを得た。(Example 2) 4 synthesized in the same manner as in Example 1
-Fluoro-2-sulfobenzamide 21.9 g in 50
It was dissolved in 200 ml of pure water in a 0 ml beaker. Sodium carbonate was added thereto to adjust the pH of the aqueous solution to 7. After water was removed under reduced pressure with an evaporator, it was vacuum dried for 2 days to obtain 23.4 g of 2-carbamoyl-5-fluorobenzenesulfonic acid sodium salt.
【0036】(実施例3)200mlビーカーに硝酸鉄
(III)9水和物61gを入れ、純水100mlに溶解
した。これに15%アンモニア水を加え、水溶液のpH
を12とした。この時、水酸化鉄(III)が生成し褐色
固体が得られた。この褐色固体を桐山ロート(No.5
B)でろ過し、水洗を3回繰り返した後、1晩真空下で
乾燥した。Example 3 61 g of iron (III) nitrate nonahydrate was placed in a 200 ml beaker and dissolved in 100 ml of pure water. To this, add 15% aqueous ammonia to adjust the pH of the aqueous solution.
Was set to 12. At this time, iron (III) hydroxide was produced and a brown solid was obtained. This brown solid is designated as Kiriyama funnel (No. 5)
After filtering with B) and washing with water three times, the resultant was dried under vacuum overnight.
【0037】実施例1と同様に合成した4−フルオロ−
2−スルホベンズアミド21.9gを純水500mlに
溶解した水溶液を調製し、これに得られた水酸化鉄全量
を加えて6時間攪拌した。水溶液中の不溶物をろ別した
後、ろ液をエバポレーションし溶媒を留去した。さらに
真空下で1晩乾燥し、トリス−(2−カルバモイル−5
−フルオロベンゼンスルホニル)鉄(III)塩13.3
gを得た。4-fluoro-synthesized as in Example 1
An aqueous solution in which 21.9 g of 2-sulfobenzamide was dissolved in 500 ml of pure water was prepared, and the total amount of iron hydroxide obtained was added thereto, followed by stirring for 6 hours. After the insoluble matter in the aqueous solution was filtered off, the filtrate was evaporated and the solvent was distilled off. Further dried under vacuum overnight, tris- (2-carbamoyl-5
-Fluorobenzenesulfonyl) iron (III) salt 13.3
g was obtained.
【0038】(実施例4)実施例1で得られた4−フル
オロ−2−スルホベンズアミド4.38gとピロール
1.34gを純水200mlに溶解し電解酸化重合用反
応溶液を調製した。この溶液に窒素ガスを約15分間バ
ブリングし窒素置換した後、4cm四方のステレンス(s
us304)板2枚を1cm間隔で浸漬し作用極および
対極とした。Example 4 4.38 g of 4-fluoro-2-sulfobenzamide obtained in Example 1 and 1.34 g of pyrrole were dissolved in 200 ml of pure water to prepare a reaction solution for electrolytic oxidation polymerization. After bubbling nitrogen gas into this solution for about 15 minutes to replace it with nitrogen, a 4 cm square stainless steel (s)
Two sheets of (us304) plate were immersed at 1 cm intervals to form a working electrode and a counter electrode.
【0039】浸漬した2枚のステレンス電極を用い定電
流(1.25mA/cm2)で40分間通電し、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、162S/cmであった。Using two immersed stainless steel electrodes, a constant current (1.25 mA / cm 2 ) was applied for 40 minutes to carry out electrolytic oxidation polymerization. The polypyrrole film produced on the electrode is pure water,
After washing with acetone, peel off from the electrode and
Dried for hours. The electric conductivity of the obtained film was measured by the four-point probe method, and it was 162 S / cm.
【0040】生成したポリピロールフィルムを空気中、
150℃の高温下で6時間保持した後、電気伝導度を四
探針法で測定した結果、117S/cmであった。The resulting polypyrrole film was placed in air,
After holding at a high temperature of 150 ° C. for 6 hours, the electric conductivity was 117 S / cm as a result of measurement by a four-point probe method.
【0041】一方、重合で得られたポリピロールフィル
ムを純水中に浸漬し、純水の温度を90℃とし、12時
間保持した。次いでポリピロールフィルムを純水中より
取り出し、真空乾燥した後に電気伝導度を四探針法で測
定した結果、96S/cmであった。On the other hand, the polypyrrole film obtained by polymerization was immersed in pure water, the temperature of pure water was set to 90 ° C., and the temperature was maintained for 12 hours. Next, the polypyrrole film was taken out from pure water, dried in vacuum, and then the electrical conductivity was measured by the four-point probe method. As a result, it was 96 S / cm.
【0042】(実施例5)実施例2で得られた2−カル
バモイル−5−フルオロベンゼンスルホン酸ナトリウム
塩4.82gとピロール1.34gを純水200mlに
溶解し電解酸化重合用反応溶液を調製した。この溶液に
窒素ガスを約15分間バブリングし窒素置換した後、4
cm四方のステレンス(sus304)板2枚を1cm間
隔で浸漬し作用極および対極とした。(Example 5) 4-carbamoyl-5-fluorobenzenesulfonic acid sodium salt (4.82 g) obtained in Example 2 and pyrrole (1.34 g) were dissolved in pure water (200 ml) to prepare a reaction solution for electrolytic oxidation polymerization. did. Nitrogen gas was bubbled into this solution for about 15 minutes to replace with nitrogen, and then 4
Two cm3 square stainless steel (sus304) plates were immersed at 1 cm intervals to form a working electrode and a counter electrode.
【0043】浸漬した2枚のステレンス電極を用い定電
流(1.25mA/cm2)で40分間通電し、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、103S/cmであった。Using two immersed stainless steel electrodes, a constant current (1.25 mA / cm 2 ) was applied for 40 minutes to carry out electrolytic oxidation polymerization. The polypyrrole film produced on the electrode is pure water,
After washing with acetone, peel off from the electrode and
Dried for hours. The electric conductivity of the obtained film was measured by the four-point probe method, and it was 103 S / cm.
【0044】生成したポリピロールフィルムを空気中、
150℃の高温下で7.5時間保持した後、電気伝導度
を四探針法で測定した結果、100S/cmであった。The resulting polypyrrole film was placed in air,
After keeping at a high temperature of 150 ° C. for 7.5 hours, the electric conductivity was measured by the four-point probe method, and it was 100 S / cm.
【0045】一方、重合で得られたポリピロールフィル
ムを純水中に浸漬し、純水の温度を90℃とし、7.5
時間保持した。次いでポリピロールフィルムを純水中よ
り取り出し、真空乾燥した後に電気伝導度を四探針法で
測定した結果、102S/cmであった。On the other hand, the polypyrrole film obtained by polymerization was immersed in pure water to bring the temperature of pure water to 90 ° C.
Held for hours. Then, the polypyrrole film was taken out from pure water, dried in vacuum, and then the electrical conductivity was measured by the four-point probe method. As a result, it was 102 S / cm.
【0046】(実施例6)実施例3で得られたトリス−
(2−カルバモイル−5−フルオロベンゼンスルホニ
ル)鉄(III)塩1.3gを50mlガラス容器中で純
水50mlに溶解した。この水溶液にピロール0.13
gを加え攪拌を開始した。ピロールを加えてから数秒後
に黒色固体が析出しはじめた。攪拌をさらに1晩継続し
た後、黒色固体を桐山ロート(No.5A)でろ別し
た。得られた固体をアセトン10mlで洗浄した後、真
空下で1晩乾燥し、重合体30mgを得た。Example 6 Tris-obtained in Example 3
1.3 g of (2-carbamoyl-5-fluorobenzenesulfonyl) iron (III) salt was dissolved in 50 ml of pure water in a 50 ml glass container. Pyrrole 0.13 in this aqueous solution
g was added and stirring was started. Black solids began to precipitate a few seconds after the addition of pyrrole. After stirring was continued for another night, the black solid was filtered off with a Kiriyama funnel (No. 5A). The obtained solid was washed with 10 ml of acetone and then dried under vacuum overnight to obtain 30 mg of a polymer.
【0047】得られたポリピロール重合体10mgを、
赤外スペクトルサンプル成型用の錠剤成型器に仕込み、
200kg/cmの過重で5分間処理したところ、直径
1cm、厚さ200μmの円盤状の板を得ることができ
た。得られた円盤状の板の電気伝導度を四探針法で測定
した結果、36S/cmであった。10 mg of the obtained polypyrrole polymer was added,
Charged in a tablet molding machine for infrared spectrum sample molding,
When treated for 5 minutes with an excess weight of 200 kg / cm, a disc-shaped plate having a diameter of 1 cm and a thickness of 200 μm could be obtained. The electric conductivity of the obtained disk-shaped plate was measured by the four-point probe method, and it was 36 S / cm.
【0048】円盤状のポリピロール板を空気中、150
℃の高温下で7.5時間保持した後、電気伝導度を四探
針法で測定した結果、12S/cmであった。A disk-shaped polypyrrole plate was placed in air for 150
After keeping at a high temperature of ℃ for 7.5 hours, the electrical conductivity was measured by the four-point probe method, and it was 12 S / cm.
【0049】一方、円盤状のポリピロール板を純水中に
浸漬し、純水の温度を90℃とし、7.5時間保持し
た。次いでポ円盤状のポリピロール板を純水中より取り
出し、真空乾燥した後に電気伝導度を四探針法で測定し
た結果、30S/cmであった。On the other hand, a disk-shaped polypyrrole plate was immersed in pure water, the temperature of pure water was set to 90 ° C., and the temperature was maintained for 7.5 hours. Then, the polycoddle-shaped polypyrrole plate was taken out from pure water, dried in vacuum, and then the electrical conductivity was measured by the four-point probe method. As a result, it was 30 S / cm.
【0050】[0050]
【発明の効果】本発明に係わる新規なm−フルオロベン
ゼンスルホン酸誘導体は、導電性高分子物質のドーピン
グ剤として使用することができる。この化合物をドーピ
ングして得られた導電性高分子材料は、高導電性、高耐
熱性、高耐熱水性を兼ね備えた材料となる。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。The novel m-fluorobenzenesulfonic acid derivative according to the present invention can be used as a doping agent for conductive polymer substances. The conductive polymer material obtained by doping this compound is a material having both high conductivity, high heat resistance, and high hot water resistance. for that reason,
The obtained conductive polymer material can be used as a capacitor electrode material, a battery electrode material, and the like.
Claims (6)
とするm-フルオロベンゼンスルホン酸誘導体。 【化1】 [1]式中、Xは対陽イオンを有するスルホン酸基であ
り、R1〜R4のうち1つが下記一般式[2]で表される
カルボキサミド基であり、 【化2】 他の3つは、互いに同一でも異なってもよく、水素原
子、フッ素原子または炭素数20以下のアルキル基を表
し、[2]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、炭素数20以下のアルキル基ま
たはフェニル基を表わす。1. An m-fluorobenzenesulfonic acid derivative represented by the following general formula [1]. [Chemical 1] In the formula [1], X is a sulfonic acid group having a counter cation, and one of R 1 to R 4 is a carboxamide group represented by the following general formula [2]: The other three may be the same or different from each other and represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group having 20 or less carbon atoms, and in the formula [2], R 5 and R 6 may be the same or different from each other. Represents a hydrogen atom, an alkyl group having 20 or less carbon atoms, or a phenyl group.
の対陽イオンが、水素イオン、アルカリ金属イオン、ア
ルカリ土類金属イオンおよび周期律表第VIII族の遷移金
属イオンからなる群より選ばれるイオンであることを特
徴とする請求項1に記載のm-フルオロベンゼンスルホン
酸誘導体。2. The counter cation of the sulfonic acid group in the general formula [1] is selected from the group consisting of hydrogen ion, alkali metal ion, alkaline earth metal ion and transition metal ion of Group VIII of the periodic table. The m-fluorobenzenesulfonic acid derivative according to claim 1, which is an ion.
基の対陽イオンが、水素イオン、ナトリウムイオン、カ
リウムイオンおよび鉄(III)イオンからなる群より選ば
れるイオンであることを特徴とする請求項2に記載のm-
フルオロベンゼンスルホン酸誘導体。3. In the general formula [1], the counter cation of the sulfonic acid group is an ion selected from the group consisting of hydrogen ion, sodium ion, potassium ion and iron (III) ion. M- according to claim 2
Fluorobenzenesulfonic acid derivative.
うち一般式[2]で表されるカルボキサミド基以外がす
べて水素原子であることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載のm-フルオロベンゼンスルホン酸誘導体。4. In the general formula [1], all of R 1 to R 4 other than the carboxamide group represented by the general formula [2] are hydrogen atoms. The m-fluorobenzenesulfonic acid derivative according to the above.
R6のうち少なくとも1つが水素原子であることを特徴
とする請求項1〜4のいずれかに記載のm-フルオロベ
ンゼンスルホン酸誘導体。5. The m-fluorobenzenesulfonic acid derivative according to claim 1, wherein in the general formula [2], at least one of R 5 and R 6 is a hydrogen atom. .
ルオロベンゼンスルホン酸誘導体からなることを特徴と
する導電性高分子物質のドーパント剤。6. A dopant agent for a conductive polymer substance, which comprises the m-fluorobenzenesulfonic acid derivative according to any one of claims 1 to 5.
Priority Applications (1)
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JP2001221055A JP2003040856A (en) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | Meta-fluorobenzenesulfonic acid derivative and dopant |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005014692A1 (en) * | 2003-08-11 | 2005-02-17 | Tayca Corporation | Conductive polymer and solid electrolytic capacitor using same |
US7354532B2 (en) * | 2004-04-13 | 2008-04-08 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Compositions of electrically conductive polymers and non-polymeric fluorinated organic acids |
US8409476B2 (en) | 2005-06-28 | 2013-04-02 | E I Du Pont De Nemours And Company | High work function transparent conductors |
US8491819B2 (en) | 2006-12-29 | 2013-07-23 | E I Du Pont De Nemours And Company | High work-function and high conductivity compositions of electrically conducting polymers |
US8765022B2 (en) | 2004-03-17 | 2014-07-01 | E I Du Pont De Nemours And Company | Water dispersible polypyrroles made with polymeric acid colloids for electronics applications |
-
2001
- 2001-07-23 JP JP2001221055A patent/JP2003040856A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005014692A1 (en) * | 2003-08-11 | 2005-02-17 | Tayca Corporation | Conductive polymer and solid electrolytic capacitor using same |
CN100412104C (en) * | 2003-08-11 | 2008-08-20 | 帝化株式会社 | Conductive polymer and solid electrolytic capacitor using same |
US7651639B2 (en) | 2003-08-11 | 2010-01-26 | Tayca Corporation | Conductive polymer and solid electrolytic capacitor using the same |
KR101108815B1 (en) * | 2003-08-11 | 2012-01-31 | 데이카 가부시키가이샤 | Conductive polymer and solid electrolytic capacitor using same |
EP1661931B1 (en) | 2003-08-11 | 2015-11-18 | Tayca Corporation | Conductive polymer and solid electrolytic capacitor using same |
US8765022B2 (en) | 2004-03-17 | 2014-07-01 | E I Du Pont De Nemours And Company | Water dispersible polypyrroles made with polymeric acid colloids for electronics applications |
US7354532B2 (en) * | 2004-04-13 | 2008-04-08 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Compositions of electrically conductive polymers and non-polymeric fluorinated organic acids |
US7837902B2 (en) | 2004-04-13 | 2010-11-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Compositions of electrically conductive polymers and non-polymeric fluorinated organic acids |
US8409476B2 (en) | 2005-06-28 | 2013-04-02 | E I Du Pont De Nemours And Company | High work function transparent conductors |
US8491819B2 (en) | 2006-12-29 | 2013-07-23 | E I Du Pont De Nemours And Company | High work-function and high conductivity compositions of electrically conducting polymers |
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