JP2010018795A - Polymer with oxo carbon group - Google Patents

Polymer with oxo carbon group Download PDF

Info

Publication number
JP2010018795A
JP2010018795A JP2009138949A JP2009138949A JP2010018795A JP 2010018795 A JP2010018795 A JP 2010018795A JP 2009138949 A JP2009138949 A JP 2009138949A JP 2009138949 A JP2009138949 A JP 2009138949A JP 2010018795 A JP2010018795 A JP 2010018795A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
substituent
formula
polymer
polymer electrolyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009138949A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ken Yoshimura
研 吉村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2009138949A priority Critical patent/JP2010018795A/en
Publication of JP2010018795A publication Critical patent/JP2010018795A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compound for efficiently producing a polymer electrolyte in which a main chain includes an aliphatic group and an oxo carbon group is directly combined with the main chain, a polymer using the compound, and a polymer electrolyte using the polymer. <P>SOLUTION: The polymer has a repeating unit expressed by formula (1) obtained by addition polymerization of a compound expressed by formula (1'), wherein, both X<SP>1</SP>and X<SP>2</SP>are preferably -O-, and Z is preferably -C(O)- (carbonyl group), and the polymer is used in the polymer electrolyte. The polymer electrolyte can be conveniently used for manufacturing a member for a fuel cell. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、オキソカーボン基を有する新規な高分子に関する。   The present invention relates to a novel polymer having an oxocarbon group.

スクアリン酸(四角酸)等のオキソカーボン類は、オキソカーボン基における水素が解離した状態が共鳴による安定な構造となるため酸性度が高いことが知られている(例えば、非特許文献1,非特許文献2参照)。本発明者は、このようなオキソカーボン基をイオン交換基として有する高分子が、耐水性やプロトン伝導性に優れることを提案している(特許文献1参照)。   Oxocarbons such as squaric acid (square acid) are known to have high acidity because the hydrogen dissociated state in the oxocarbon group has a stable structure due to resonance (for example, Non-Patent Document 1, Non-patent Document 1, Patent Document 2). The inventor has proposed that a polymer having such an oxocarbon group as an ion exchange group is excellent in water resistance and proton conductivity (see Patent Document 1).

特開2006−225624号公報JP 2006-225624 A

Oxocarbons、45頁(Edited by Robert West)、Academic Press(1980),(ISBN:0−12−744580−3)Oxocarbons, p. 45 (Edited by Robert West), Academic Press (1980), (ISBN: 0-12-744580-3). Journal of the American Chemical Society,95,8703(1973)Journal of the American Chemical Society, 95, 8703 (1973)

本発明の目的は、主鎖が脂肪族鎖からなり、この主鎖にオキソカーボン基が直接結合している高分子電解質(以下、「オキソカーボン基含有高分子電解質」という)を効率的に製造できる化合物、当該化合物を用いてなる高分子、当該高分子を用いてなるオキソカーボン基含有高分子電解質を提供することにある。   The object of the present invention is to efficiently produce a polymer electrolyte in which the main chain is an aliphatic chain and an oxocarbon group is directly bonded to the main chain (hereinafter referred to as “oxocarbon group-containing polymer electrolyte”). An object of the present invention is to provide a compound that can be used, a polymer that uses the compound, and an oxocarbon group-containing polymer electrolyte that uses the polymer.

すなわち本発明は、下記の<1>〜<3>の化合物及びこれらから選ばれる化合物を用いてなる<4>の高分子を提供する。
<1>下記式(1’)で示される化合物。

Figure 2010018795
(式中、X1、X2はそれぞれ独立に、−O−、−S−又は−NR−を表し、Zは−C(O)−、−C(S)−、−C(NR’)−、置換基を有していてもよいアルキレン基又は置換基を有していてもよいアリーレン基を表す(−NR−、NR’におけるR、R’は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基を表す。)。nは0〜10の整数を表わす。nが2以上である場合、複数あるZは互いに同じであっても、異なっていてもよい。Q1、Q2及びQ3は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基、又はハロゲン原子を表す。B'は1価の有機基を表す。)
<2>前記式(1’)において、Zが−C(O)−、−C(S)−及び−C(NH)−から選ばれる、<1>の化合物。
<3>前記式(1’)において、X1及びX2がともに−O−であり、Zが−C(O)−であり、nが0〜2の整数である、<1>の化合物。
<4><1>〜<3>のいずれかの化合物をモノマーとして用い、該モノマーを付加重合して得られる高分子。 That is, the present invention provides <4> polymers comprising the following compounds <1> to <3> and compounds selected from these.
<1> A compound represented by the following formula (1 ′).
Figure 2010018795
(In the formula, X 1 and X 2 each independently represent —O—, —S— or —NR—, and Z represents —C (O) —, —C (S) —, —C (NR ′)). -Represents an alkylene group which may have a substituent or an arylene group which may have a substituent (R and R 'in -NR- and NR' each independently represents a hydrogen atom, a substituent, An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms which may have a substituent.) N represents an integer of 0 to 10. n is an integer. When it is 2 or more, a plurality of Z may be the same or different from each other, and Q 1 , Q 2 and Q 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon number which may have a substituent. 1-6 alkyl group, .B representing an aryl group, or a halogen atom carbon atoms 6 to 10 which may have a substituent "is a monovalent organic A representative.)
<2> The compound of <1>, wherein in the formula (1 ′), Z is selected from —C (O) —, —C (S) —, and —C (NH) —.
<3> The compound of <1>, wherein in the formula (1 ′), X 1 and X 2 are both —O—, Z is —C (O) —, and n is an integer of 0 to 2. .
<4> A polymer obtained by using any compound of <1> to <3> as a monomer and addition polymerization of the monomer.

また、本発明は前記<1>〜<3>のいずれかの化合物から誘導される、下記<5>〜<8>を提供する。
<5>下記式(1)で示される繰り返し単位を有する高分子。

Figure 2010018795
(式中、X1、X2はそれぞれ独立に、−O−、−S−又は−NR−を表し、Zは−C(O)−、−C(S)−、−C(NR’)−、置換基を有していてもよいアルキレン基又は置換基を有していてもよいアリーレン基を表す(−NR−、NR’におけるR、R’は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基を表す。)。nは0〜10の整数を表わす。nが2以上である場合、複数あるZは互いに同じであっても、異なっていてもよい。Q1、Q2及びQ3は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基、又はハロゲン原子を表す。B'は1価の有機基を表す。)
<6>前記式(1)において、Zが−C(O)−、−C(S)−及び−C(NH)−から選ばれる、<5>の高分子。
<7>前記式(1)において、X1及びX2がともに−O−であり、Zが−C(O)−であり、nが0〜2の整数である、<5>の高分子。
<8><5>〜<7>のいずれかに記載の高分子にある式(1)で表される繰り返し単位の少なくとも一部を、以下の式(2)で表される繰り返し単位に転換してなる、高分子。
Figure 2010018795
(式中、Bは水素原子又は金属原子を表す。Bが金属原子である場合、他の置換基と結合していてもよい。その他の符号である、X1、X2、Z、n、Q1、Q2及びQ3は前記と同じである。)
The present invention also provides the following <5> to <8> derived from any of the compounds <1> to <3>.
<5> A polymer having a repeating unit represented by the following formula (1).
Figure 2010018795
(Wherein, in X 1, X 2 are each independently, -O -, - represents S- or -NR-, Z is -C (O) -, - C (S) -, - C (NR ') -Represents an alkylene group which may have a substituent or an arylene group which may have a substituent (R and R 'in -NR- and NR' each independently represents a hydrogen atom, a substituent, An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms which may have a substituent.) N represents an integer of 0 to 10. n is an integer. When it is 2 or more, a plurality of Z may be the same or different from each other, and Q 1 , Q 2 and Q 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon number which may have a substituent. 1-6 alkyl group, .B representing an aryl group, or a halogen atom carbon atoms 6 to 10 which may have a substituent "is a monovalent organic A representative.)
<6> The polymer according to <5>, wherein in the formula (1), Z is selected from -C (O)-, -C (S)-, and -C (NH)-.
<7> The polymer according to <5>, wherein in formula (1), X 1 and X 2 are both —O—, Z is —C (O) —, and n is an integer of 0 to 2. .
<8> Convert at least a part of the repeating unit represented by the formula (1) in the polymer according to any one of <5> to <7> into the repeating unit represented by the following formula (2). A polymer.
Figure 2010018795
(In the formula, B represents a hydrogen atom or a metal atom. When B is a metal atom, it may be bonded to other substituents. Other symbols are X 1 , X 2 , Z, n, Q 1 , Q 2 and Q 3 are the same as above.)

前記<5>〜<8>のいずれかに高分子は、オキソカーボン基という強酸性基を有するものであり、高分子電解質、特に高分子電解質型燃料電池(以下、場合により「燃料電池」という)に好適に使用される。そこで本発明は、下記の<9>〜<13>を提供する。
<9><8>の高分子を有効成分とする高分子電解質。
<10><9>の高分子電解質を含む、高分子電解質膜。
<11><9>の高分子電解質と、触媒成分とを含む、触媒組成物。
<12><9>の高分子電解質、<10>の高分子電解質膜、<11>の触媒組成物を用いてなる触媒層のいずれかを有すること、膜−電極接合体。
<13><12>の膜−電極接合体を備える、固体高分子形燃料電池。
The polymer in any one of the above items <5> to <8> has a strongly acidic group called an oxocarbon group, and is a polymer electrolyte, particularly a polymer electrolyte fuel cell (hereinafter referred to as “fuel cell” in some cases). ). Therefore, the present invention provides the following <9> to <13>.
<9> A polymer electrolyte containing the polymer <8> as an active ingredient.
<10> A polymer electrolyte membrane comprising the polymer electrolyte of <9>.
<11> A catalyst composition comprising the polymer electrolyte of <9> and a catalyst component.
<12> A polymer-electrolyte according to <9>, a polymer electrolyte membrane according to <10>, or a catalyst layer using the catalyst composition according to <11>, a membrane-electrode assembly.
<13> A polymer electrolyte fuel cell comprising the membrane-electrode assembly according to <12>.

本発明によれば、例えば燃料電池のプロトン伝導膜用材料等に使用される高分子電解質に有用なオキソカーボン基含有高分子電解質を、容易に得ることができる。特に、オキソカーボン基を有する高分子電解質は、スルホン酸基をイオン交換基として有する従来の高分子電解質に比し、化学的安定性、耐水性等にも優れることが期待されるため、実用的な燃料電池を得るうえでも有利であり、工業的に特に有用である。   According to the present invention, an oxocarbon group-containing polymer electrolyte useful for a polymer electrolyte used for, for example, a material for a proton conductive membrane of a fuel cell can be easily obtained. In particular, a polymer electrolyte having an oxocarbon group is expected to be superior in chemical stability, water resistance and the like as compared with a conventional polymer electrolyte having a sulfonic acid group as an ion exchange group. This is advantageous in obtaining a simple fuel cell and is particularly useful industrially.

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

まず、本発明は、オキソカーボン基含有高分子電解質を容易且つ効率的に製造するうえで、有用なモノマーである下記式(1’)の化合物を提供する。

Figure 2010018795
(式中、X1、X2はそれぞれ独立に、−O−、−S−又は−NR−を表し、Zは−C(O)−、−C(S)−、−C(NR’)−、置換基を有していてもよいアルキレン基又は置換基を有していてもよいアリーレン基を表す(−NR−、NR’におけるR、R’は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基を表す。)。nは0〜10の整数を表わす。nが2以上である場合、複数あるZは互いに同じであっても、異なっていてもよい。Q1、Q2及びQ3は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基、又はハロゲン原子を表す。B'は1価の有機基を表す。) First, the present invention provides a compound of the following formula (1 ′), which is a useful monomer for easily and efficiently producing an oxocarbon group-containing polymer electrolyte.
Figure 2010018795
(In the formula, X 1 and X 2 each independently represent —O—, —S— or —NR—, and Z represents —C (O) —, —C (S) —, —C (NR ′)). -Represents an alkylene group which may have a substituent or an arylene group which may have a substituent (R and R 'in -NR- and NR' each independently represents a hydrogen atom, a substituent, An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms which may have a substituent.) N represents an integer of 0 to 10. n is an integer. When it is 2 or more, a plurality of Z may be the same or different from each other, and Q 1 , Q 2 and Q 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon number which may have a substituent. 1-6 alkyl group, .B representing an aryl group, or a halogen atom carbon atoms 6 to 10 which may have a substituent "is a monovalent organic A representative.)

ここで、X1、X2はそれぞれ独立に−O−、−S−又は−NR−を表す。好ましくは−O−、−S−であり、さらに好ましくは−O−であり、X1及びX2がともに、−O−であると特に好ましい。またNRにおけるRは,水素原子,メチル基、トリフルオロメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等で代表される置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又はフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、ナフチル基等で代表されるの置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基を表す。
またZは−C(O)−(カルボニル基)、−C(S)−(チオカルボニル基)、−C(NR’)−(イミノ基又は置換イミノ基)、置換基を有していてもよいアルキレン基又は置換基を有していてもよいアリーレン基を表す。NR’におけるR’は前記Rと同義であり、Rと同じものが例示される。
置換基を有していてもよいアルキレン基の代表例としては、例えばメチレン、フルオロメチレン、ジフルオロメチレン、フェニルメチレン、ジフェニルメチレン等が挙げられる。置換基を有していてもよいアリーレン基の代表例としては、例えばフェニレン基、ナフチレン基、テトラフルオロフェニレン基等が挙げられる。
Zは、好ましくは−C(O)−、−C(S)−及び−C(NR’)−から選ばれる基であり、より好ましくは−C(O)−及び−C(S)−から選ばれる基であり、特に好ましくは−C(O)−である。
nはZの繰り返しの数であり、0〜10の整数を表わす。nは、好ましくは0〜4であり、さらに好ましくは0〜2であり、特に好ましくは1である。
1、Q2及びQ3(以下、「Q1〜Q3」のようにいうことがある)はそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等で代表される置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基、ナフチル基等で代表されるの置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基、またはハロゲン原子を表す。Q1〜Q3として好ましくは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン原子であり、さらに好ましくは水素原子、ハロゲン原子であり、特に好ましくは水素原子である。ハロゲン原子としては塩素原子、フッ素原子が挙げられる。
B'は1価の有機基を表す。該1価の有機基としては、アルキル基又はアリール基が挙げられる。アルキル基として好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。アリール基としてはフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられる。
Here, X 1 and X 2 each independently represent —O—, —S—, or —NR—. Preferred are —O— and —S—, more preferred is —O—, and both X 1 and X 2 are particularly preferably —O—. R in NR has 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent represented by a hydrogen atom, methyl group, trifluoromethyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group and the like. An alkyl group, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms which may have a substituent represented by a phenyl group, a pentafluorophenyl group, a naphthyl group, or the like.
Z may have -C (O)-(carbonyl group), -C (S)-(thiocarbonyl group), -C (NR ')-(imino group or substituted imino group) or a substituent. A good alkylene group or an arylene group which may have a substituent is represented. R ′ in NR ′ has the same meaning as R, and examples thereof are the same as R.
Typical examples of the alkylene group which may have a substituent include methylene, fluoromethylene, difluoromethylene, phenylmethylene, diphenylmethylene and the like. Representative examples of the arylene group which may have a substituent include a phenylene group, a naphthylene group, a tetrafluorophenylene group, and the like.
Z is preferably a group selected from -C (O)-, -C (S)-and -C (NR ')-, more preferably from -C (O)-and -C (S)-. A group to be selected, particularly preferably —C (O) —.
n is the number of repetitions of Z and represents an integer of 0 to 10. n is preferably 0 to 4, more preferably 0 to 2, and particularly preferably 1.
Q 1 , Q 2 and Q 3 (hereinafter sometimes referred to as “Q 1 to Q 3 ”) are each independently a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, an ethyl group, a propyl group, or an isopropyl group. And having a substituent represented by an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, a pentafluorophenyl group, a naphthyl group or the like, which may have a substituent represented by an n-butyl group or the like. An aryl group having 6 to 10 carbon atoms or a halogen atom may be used. Q 1 to Q 3 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a halogen atom, more preferably a hydrogen atom or a halogen atom, and particularly preferably a hydrogen atom. Examples of the halogen atom include a chlorine atom and a fluorine atom.
B ′ represents a monovalent organic group. Examples of the monovalent organic group include an alkyl group and an aryl group. The alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group and the like. Can be mentioned. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group.

前記式(1)で表される化合物にある官能基、すなわち下記式(10)で表される基は、−X1−B’を−X1−Bにすることでイオン交換基となる。当該イオン交換基は、下記式(20)で表されるものであり、かかるイオン交換基を本発明においてはオキソカーボン基と呼称する。

Figure 2010018795
上式中、Bは水素原子又は金属原子を表し、Bが金属原子である場合、他の置換基と結合していてもよい。例えば、Bが金属原子である場合、複数のオキソカーボン基における−X−で示される基と結合していてもよい。その他の符号である、X1、X2、Z、n、Q1、Q2及びQ3は前記と同じである。 Functional groups in the compound represented by the formula (1), i.e., the group represented by the following formula (10) is a ion-exchange group by a -X 1 -B 'to -X 1 -B. The ion exchange group is represented by the following formula (20), and such an ion exchange group is referred to as an oxocarbon group in the present invention.

Figure 2010018795
In the above formula, B represents a hydrogen atom or a metal atom, and when B is a metal atom, it may be bonded to another substituent. For example, when B is a metal atom, it may be bonded to a group represented by —X 1 — in a plurality of oxocarbon groups. The other symbols X 1 , X 2 , Z, n, Q 1 , Q 2 and Q 3 are the same as described above.

式(20)で表されるオキソカーボン基において、Bが水素原子である場合(遊離酸の形)である場合は、下記式

Figure 2010018795
で表わされる平衡反応をとりうる。この平衡反応の極限構造は下記式

Figure 2010018795
のように表わされ、プロトンが解離した時のカチオンが分子内に広く非局在化するために安定な構造となる。そのために式(20)で表される基は酸性度が高い酸性基になるものと考えられる。 In the oxocarbon group represented by the formula (20), when B is a hydrogen atom (in the form of a free acid),
Figure 2010018795
The equilibrium reaction represented by can be taken. The ultimate structure of this equilibrium reaction is

Figure 2010018795
The cation when the proton is dissociated is widely delocalized in the molecule, so that a stable structure is obtained. Therefore, the group represented by the formula (20) is considered to be an acidic group having a high acidity.

このような好ましいオキソカーボン基の代表例としては、

Figure 2010018795
等が挙げられる(Bは前記と同義である)。なお、上記(1a)〜(1r)においてBは、既述の通り水素原子又は金属原子を表す。 Representative examples of such preferred oxocarbon groups include
Figure 2010018795
(B is as defined above). In the above (1a) to (1r), B represents a hydrogen atom or a metal atom as described above.

これらの中でも、本発明のオキソカーボン基含有高分子電解質のイオン交換基としては、(1a)〜(1d)が好ましい。より好ましくは(1a)〜(1c)であり、より一層好ましくは(1b)、(1c)であり、特に好ましくは(1b)である。
本発明で得られるオキソカーボン基含有高分子電解質を燃料電池用の部材として用いる場合は、発電性能の観点からBが水素原子のオキソカーボン基、すなわち、遊離酸の形のオキソカーボン基であることが好ましい。
なお、Bが金属原子である場合、オキソカーボン基1当量当たりに1当量結合する金属原子が好ましく、具体的には、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子が挙げられる。
Among these, as the ion exchange group of the oxocarbon group-containing polymer electrolyte of the present invention, (1a) to (1d) are preferable. More preferred are (1a) to (1c), even more preferred are (1b) and (1c), and particularly preferred is (1b).
When the oxocarbon group-containing polymer electrolyte obtained in the present invention is used as a member for a fuel cell, from the viewpoint of power generation performance, B is an oxocarbon group of a hydrogen atom, that is, an oxocarbon group in the form of a free acid. Is preferred.
In addition, when B is a metal atom, a metal atom bonded to one equivalent per equivalent of an oxocarbon group is preferable, and specific examples include a lithium atom, a sodium atom, and a potassium atom.

前記式(1’)で表される化合物(以下、「式(1’)化合物」という)は、付加重合等によりオキソカーボン基含有高分子電解質を得るうえで有用な高分子(前駆体高分子)を得ることが可能であり、ここでは、特に好適な前記(1b)のオキソカーボン基を有するオキソカーボン含有高分子電解質を製造できる下記式(1’’)で表される化合物を例にとり、式(1’)化合物を製造する方法について説明する。

Figure 2010018795
(式中、Q1〜Q3、B’は前記式(1’)と同義である。) The compound represented by the formula (1 ′) (hereinafter referred to as “compound (1 ′) compound”) is a polymer useful for obtaining an oxocarbon group-containing polymer electrolyte by addition polymerization or the like (precursor polymer). Here, a compound represented by the following formula (1 ″) that can produce a particularly suitable oxocarbon-containing polymer electrolyte having the oxocarbon group of (1b) above is taken as an example, and the formula (1 ′) A method for producing the compound will be described.
Figure 2010018795
(In formula, Q < 1 > -Q < 3 >, B 'is synonymous with the said Formula (1').)

(モノマーの合成方法1)
式(1’’)化合物は、不活性ガス中、アルケニルリチウムと3,4−ジアルコキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンを反応させ、さらにこれを酸性条件下で処理する方法によって製造することができる。このような製造方法は例えば、Journal of Organic Chemistry,53,(1988)の2482頁や2477頁に記載された方法を参考にすればよい。
なお、アルケニルリチウムとしてはビニルリチウムやイソプロペニルリチウムなどが挙げられる。
(Monomer Synthesis Method 1)
The compound of formula (1 ″) is produced by a method in which alkenyl lithium and 3,4-dialkoxy-3-cyclobutene-1,2-dione are reacted in an inert gas and further treated under acidic conditions. be able to. For such a production method, for example, the method described on pages 2482 and 2477 of Journal of Organic Chemistry, 53, (1988) may be referred to.
Examples of alkenyl lithium include vinyl lithium and isopropenyl lithium.

反応させる際の溶媒としては、アルケニルリチウムと反応しない溶媒が選ばれる。このような溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン、テトラヒドロピラン、ジブチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、ジフェニルエーテル等のエーテル系溶媒を挙げることができる。好ましくはテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン、テトラヒドロピラン等の環状エーテルであり、より好ましくはテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソランであり、特に好ましくはテトラヒドロフランである。また、エーテル系溶媒と、脂肪族炭化水素溶媒及び/又は芳香族炭化水素溶媒とを混合して使用することもできる。脂肪族溶媒としてはシクロヘキサン、ヘキサン、ヘプタン等、芳香族炭化水素溶媒としてはベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。   As the solvent for the reaction, a solvent that does not react with alkenyl lithium is selected. Examples of such solvents include ether solvents such as tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxane, tetrahydropyran, dibutyl ether, tert-butyl methyl ether, and diphenyl ether. it can. Preferred are cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxane and tetrahydropyran, more preferred are tetrahydrofuran and 1,3-dioxolane, and particularly preferred is tetrahydrofuran. . Further, an ether solvent and an aliphatic hydrocarbon solvent and / or an aromatic hydrocarbon solvent can be mixed and used. Examples of the aliphatic solvent include cyclohexane, hexane, and heptane, and examples of the aromatic hydrocarbon solvent include benzene, toluene, and xylene.

アルケニルリチウムと3,4−ジアルコキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンを反応させる際の温度は、通常、−150℃〜20℃、好ましくは−120℃〜0℃、さらに好ましくは−100℃〜−20℃である。アルケニルリチウムと3,4−ジアルコキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンを反応させる際の反応溶液における3,4−ジアルコキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンの濃度は、通常0.01〜50wt%、好ましくは0.02〜30wt%、さらに好ましくは0.1〜20wt%、より好ましくは0.2〜10wt%、特に好ましくは0.5〜5wt%である。アルケニルリチウムと3,4−ジアルコキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンを反応させる際の反応時間は通常1分〜10時間であり、好ましくは2分〜5時間、さらに好ましくは5分〜4時間、特に好ましくは10分〜3時間である。   The temperature at the time of reacting alkenyl lithium with 3,4-dialkoxy-3-cyclobutene-1,2-dione is usually -150 ° C to 20 ° C, preferably -120 ° C to 0 ° C, more preferably -100. ° C to -20 ° C. The concentration of 3,4-dialkoxy-3-cyclobutene-1,2-dione in the reaction solution when reacting alkenyllithium with 3,4-dialkoxy-3-cyclobutene-1,2-dione is usually 0.8. 01 to 50 wt%, preferably 0.02 to 30 wt%, more preferably 0.1 to 20 wt%, more preferably 0.2 to 10 wt%, and particularly preferably 0.5 to 5 wt%. The reaction time for reacting alkenyl lithium with 3,4-dialkoxy-3-cyclobutene-1,2-dione is usually 1 minute to 10 hours, preferably 2 minutes to 5 hours, more preferably 5 minutes to 4 hours, particularly preferably 10 minutes to 3 hours.

ここで用いる3,4−ジアルコキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンとしては、例えば、3,4−ジメトキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン、3,4−ジエトキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン、3,4−ジ(n−プロポキシ)−3−シクロブテン−1,2−ジオン、3,4−ジイソプロポキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン、3,4−ジ(n−ブトキシ)−3−シクロブテン−1,2−ジオン、3,4−ジ(sec−ブトキシ)−3−シクロブテン−1,2−ジオン等を挙げることができる。これらのなかでも、3,4−ジメトキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン、3,4−ジエトキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン、3,4−ジイソプロポキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン、3,4−ジ(n−ブトキシ)−3−シクロブテン−1,2−ジオンが好ましい。   Examples of 3,4-dialkoxy-3-cyclobutene-1,2-dione used here include 3,4-dimethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione, 3,4-diethoxy-3-cyclobutene- 1,2-dione, 3,4-di (n-propoxy) -3-cyclobutene-1,2-dione, 3,4-diisopropoxy-3-cyclobutene-1,2-dione, 3,4-dione (N-butoxy) -3-cyclobutene-1,2-dione, 3,4-di (sec-butoxy) -3-cyclobutene-1,2-dione and the like can be mentioned. Among these, 3,4-dimethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione, 3,4-diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione, 3,4-diisopropoxy-3-cyclobutene-1 , 2-dione, 3,4-di (n-butoxy) -3-cyclobutene-1,2-dione are preferred.

アルケニルリチウムと3,4−ジアルコキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンを反応させた後、温和な条件下で酸処理することにより、式(1’’)化合物が得られる。かかる酸処理には、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸及びシュウ酸から選ばれる酸又はこれらから選ばれる2種以上の酸の混合物が使用可能である。かかる酸処理を実施する際の温度は、−150℃〜50℃が好適であり、−50℃〜40℃であるとより好ましく、0℃〜30℃であるとさらに好ましい。酸処理を実施する際の温度が高過ぎると、式(1’’)化合物にある−O−B’の一部が、−OHに転化して、下記式(1’’’)で表される化合物(式(1’’’)化合物)となることがある。

Figure 2010018795
オキソカーボン基含有高分子電解質を製造し得る前駆体高分子を得るためのモノマーとして使用する場合、式(1’’’)化合物よりも、式(1’’)化合物の方が有利であり、式(1’’’)化合物の生成を抑制するようにして酸処理を実施することが好ましい。なお、酸処理に係る処理時間としては通常1分〜1時間であり、好ましくは2分〜30分であり、特に好ましくは3分〜10分である。処理時間が長すぎると、式(1’’’)化合物が生成しやすくなる。したがって、式(1’’’)化合物の生成を制御するためには、酸処理に係る温度と処理時間は重要な因子となる。
アルケニルリチウムと3,4−ジアルコキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンとの反応及びその後の酸処理によって製造される式(1’’)化合物は、各種公知の精製手段により精製することが好ましい。当該精製手段としては、カラムクロマトグラフィー、蒸留、再結晶などの一般的な精製方法を用いることができる。 After reacting alkenyllithium with 3,4-dialkoxy-3-cyclobutene-1,2-dione, the compound (1 ″) is obtained by acid treatment under mild conditions. For such acid treatment, an acid selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid and oxalic acid or a mixture of two or more acids selected from these can be used. The temperature for carrying out such acid treatment is preferably −150 ° C. to 50 ° C., more preferably −50 ° C. to 40 ° C., and further preferably 0 ° C. to 30 ° C. If the temperature during the acid treatment is too high, a part of —OB ′ in the compound of formula (1 ″) is converted to —OH, and is represented by the following formula (1 ′ ″). Compound (formula (1 ′ ″) compound).
Figure 2010018795
When used as a monomer for obtaining a precursor polymer capable of producing an oxocarbon group-containing polymer electrolyte, the compound of formula (1 ″) is more advantageous than the compound of formula (1 ′ ″). (1 ″ ′) It is preferable to carry out the acid treatment so as to suppress the formation of the compound. The treatment time for acid treatment is usually 1 minute to 1 hour, preferably 2 minutes to 30 minutes, and particularly preferably 3 minutes to 10 minutes. When the treatment time is too long, the compound of the formula (1 ′ ″) is likely to be generated. Therefore, in order to control the formation of the compound of formula (1 ′ ″), the temperature and the treatment time for acid treatment are important factors.
The compound of formula (1 ″) produced by the reaction of alkenyl lithium with 3,4-dialkoxy-3-cyclobutene-1,2-dione and the subsequent acid treatment can be purified by various known purification means. preferable. As the purification means, general purification methods such as column chromatography, distillation, recrystallization and the like can be used.

前記のモノマーの合成方法1で、好適な式(1’)化合物である式(1’’)化合物を得ることが可能である。なお、式(1’’)化合物にある下記式(1’’−a)で表される構造を、

Figure 2010018795
(B’は前記と同義である)
を下記式(1’’−b)

Figure 2010018795
(B’は前記と同義である)
で表される構造や下記式(1’’−c)
Figure 2010018795
(B’は前記と同義である)
で表される構造等に変更すれば、各々前記(1c)あるいは(1d)を有するようなオキソカーボン基含有高分子電解質を製造し得る式(1’)化合物を製造可能であり、同様な製造方法によれば、種々の式(1’)化合物を得ることもできる。ただし、式(1’)化合物を製造するうえで、より高収率であることを勘案すると、前記式(1’’)化合物のように、式(1’’−a)で表される構造を有する化合物が有利なものである。
このようにして得られた式(1’)化合物は付加重合により高分子量化させることにより、オキソカーボン含有高分子電解質を得るための前駆体となる高分子を製造することができる。 With the monomer synthesis method 1 described above, it is possible to obtain a compound of formula (1 ″) which is a suitable compound of formula (1 ′). In addition, the structure represented by the following formula (1 ″ -a) in the compound of the formula (1 ″)
Figure 2010018795
(B 'is as defined above)
Is represented by the following formula (1 ''-b)

Figure 2010018795
(B 'is as defined above)
Or a structure represented by the following formula (1 ″ -c)
Figure 2010018795
(B 'is as defined above)
The compound represented by formula (1 ′), which can produce an oxocarbon group-containing polymer electrolyte having the above (1c) or (1d), can be produced. According to the method, various compounds of the formula (1 ′) can also be obtained. However, considering the higher yield in producing the compound of formula (1 ′), the structure represented by formula (1 ″ -a) like the compound of formula (1 ″) Compounds having the formula are advantageous.
The thus obtained compound of formula (1 ′) can be polymerized by addition polymerization to produce a polymer as a precursor for obtaining an oxocarbon-containing polymer electrolyte.

(モノマーの合成方法2)
また、式(1’’)化合物を得る製造方法として別の実施形態につき説明する。
式(1’’)化合物は、不活性ガス中、4−アルコキシ−3−ハロゲノシクロブテン−1,2−ジオンとアルケニルスズとを、パラジウム触媒を用いて反応させて製造することもできる。このような製造方法は例えば、Journal of Organic Chemistry,55,5359(1990)やTetrahydron Letters,31(30),4293(1990)に記載されている。なお、4−アルコキシ−3−ハロゲノシクロブテン−1,2−ジオンはTetrahydron Letters,31(30),4293(1990))に記載のある方法に従って製造することができる。
(Monomer Synthesis Method 2)
Another embodiment of the production method for obtaining the compound of formula (1 ″) will be described.
The compound of the formula (1 ″) can also be produced by reacting 4-alkoxy-3-halogenocyclobutene-1,2-dione and alkenyl tin in an inert gas using a palladium catalyst. Such manufacturing methods are described in, for example, Journal of Organic Chemistry, 55, 5359 (1990) and Tetrahydron Letters, 31 (30), 4293 (1990). 4-Alkoxy-3-halogenocyclobutene-1,2-dione can be produced according to a method described in Tetrahydron Letters, 31 (30), 4293 (1990)).

アルケニルスズとしてはテトラビニルスズ、テトライソプロペニルスズ、モノビニルトリアルキルスズ、モノイソプロペニルトリアルキルスズ、ジビニルジアルキルスズ、ジイソプロペニルジアルキルスズ、トリビニルモノアルキルスズ、トリイソプロペニルモノアルキルスズ等が挙げられる。   Examples of alkenyl tin include tetravinyltin, tetraisopropenyltin, monovinyltrialkyltin, monoisopropenyltrialkyltin, divinyldialkyltin, diisopropenyldialkyltin, trivinylmonoalkyltin, and triisopropenylmonoalkyltin. It is done.

パラジウム触媒としては、パラジウム(0)化合物又はパラジウム(II)化合物、及び/又はパラジウム錯体が用いられる。例えば、適当なパラジウム触媒としては、パラジウム化合物、例えばパラジウムケトネート、パラジウムアセチルアセトネート、ビス−η2−オレフィンパラジウムジハライド、ニトリルパラジウムハライド、オレフィンパラジウムハライド、パラジウムハライド、ベンジルパラジウムハライド、アリルパラジウムハライド又はパラジウムビスカルボキシレートであり、好ましくはパラジウムケトネート、パラジウムアセチルアセトネート、ビス−η2−オレフィンパラジウムジハライド、パラジウム(II)ハライド、ベンジルパラジウムハライド、η3−アリルパラジウムハライドダイマー及びパラジウムジカルボキシレート、特に好ましくはビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(Pd(dba)2)、パラジウムビスアセチルアセトネート、ビス(ベンゾニトリル)パラジウムジクロリド(PdCl2)、Na2PdCl4、ジクロロビス(ジメチルスルホキシド)パラジウム(II)、ビス(アセトニトリル)パラジウムジクロリド、パラジウム(II)アセテート、ベンジルクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、パラジウム(II)プロピオネート、バラジウム(II)ブタノエート及び(1c,5c−シクロオクタジエン)パラジウムジクロリドである。
なお、パラジウム触媒の使用量は、4−アルコキシ−3−ハロゲノシクロブテン−1,2−ジオンのモル数を基準として、0.01〜20mol%の量であり、0.1〜10mol%が好ましく、0.5〜8mol%がさらに好ましく、1〜6mol%が特に好ましい。
この反応の際には、パラジウム触媒に対して、配位子となり得る化合物を共存させることもできる。このような配位子となり得る化合物としては、例えば、ホスフィン類(例えば、トリアルキルホスフィン類、トリシクロアルキルホスフィン類及びトリアリールホスフイン類)、アルシン類(トリアルキルアルシン類、トリシクロアルキルスルホン類、トリアリールアルシン類)であり、リン原子またはヒ素原子上の3個の置換基は、同一でも異なっていてもよく、キラルまたはアキラルであってもよい。このように配位子となり得る化合物を用いる場合、その使用量は、4−アルコキシ−3−ハロゲノシクロブテン−1,2−ジオンのモル数を基準として、0.1〜20mol%であることが好ましく、0.1〜15mol%であることがより好ましく、0.5〜10mol%であることがさらに好ましく、1〜6mol%であることが特に好ましい。
As the palladium catalyst, a palladium (0) compound or a palladium (II) compound and / or a palladium complex is used. For example, suitable palladium catalysts include palladium compounds such as palladium ketonate, palladium acetylacetonate, bis-η 2 -olefin palladium dihalide, nitrile palladium halide, olefin palladium halide, palladium halide, benzyl palladium halide, allyl palladium halide. Or palladium biscarboxylate, preferably palladium ketonate, palladium acetylacetonate, bis-η 2 -olefin palladium dihalide, palladium (II) halide, benzyl palladium halide, η 3 -allyl palladium halide dimer and palladium dicarboxy rate, particularly preferably bis (dibenzylideneacetone) palladium (0) (Pd (dba) 2), palladium bis acetate Ruasetoneto, bis (benzonitrile) palladium dichloride (PdCl 2), Na 2 PdCl 4, dichlorobis (dimethylsulfoxide) palladium (II), bis (acetonitrile) palladium dichloride, palladium (II) acetate, benzyl chloro bis (triphenylphosphine) Palladium, palladium (II) propionate, baradium (II) butanoate and (1c, 5c-cyclooctadiene) palladium dichloride.
The palladium catalyst is used in an amount of 0.01 to 20 mol%, preferably 0.1 to 10 mol%, based on the number of moles of 4-alkoxy-3-halogenocyclobutene-1,2-dione. 0.5 to 8 mol% is more preferable, and 1 to 6 mol% is particularly preferable.
In this reaction, a compound that can be a ligand can coexist with the palladium catalyst. Examples of the compound that can be such a ligand include phosphines (for example, trialkylphosphines, tricycloalkylphosphines and triarylphosphines), arsines (trialkylarsines, tricycloalkylsulfones). The three substituents on the phosphorus atom or arsenic atom may be the same or different and may be chiral or achiral. Thus, when using the compound which can become a ligand, the usage-amount should be 0.1-20 mol% on the basis of the number-of-moles of 4-alkoxy-3-halogenocyclobutene-1,2-dione. Preferably, it is 0.1 to 15 mol%, more preferably 0.5 to 10 mol%, and particularly preferably 1 to 6 mol%.

また、この反応には、パラジウム触媒以外に任意の助触媒を用いることができる。助触媒として好ましくは銅触媒であり、さらに好ましくはCuI、CuCN、CuBr、CuBr2、CuCl、CuCl2、CuBr・SBr2であり、特に好ましくはCuIである。助触媒の使用量は4−アルコキシ−3−ハロゲノシクロブテン−1,2−ジオンのモル数を基準として、0.01〜20mol%であることが好ましく、0.1〜18mol%であることがより好ましく、0.5〜15mol%であることが一層好ましく、1〜12mol%であることが特に好ましい。 In this reaction, any promoter other than the palladium catalyst can be used. The co-catalyst is preferably a copper catalyst, more preferably CuI, CuCN, CuBr, CuBr 2 , CuCl, CuCl 2 , CuBr · SBr 2 , and particularly preferably CuI. The amount of the cocatalyst used is preferably 0.01 to 20 mol%, preferably 0.1 to 18 mol%, based on the number of moles of 4-alkoxy-3-halogenocyclobutene-1,2-dione. More preferably, it is more preferably 0.5 to 15 mol%, and particularly preferably 1 to 12 mol%.

この反応では種々の溶媒が使用可能であるが、特に極性溶媒であると好ましい。このような極性溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)などのアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)などのスルホキシド溶媒、N−メチルピロリドン(NMP)などのラクタム系溶媒、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソランなどのエーテル系溶媒などが挙げられる。好ましくはアミド系溶媒、エーテル系溶媒であり、さらに好ましくはアミド系溶媒であり、特に好ましくはDMFである。
また、反応温度は0〜150℃が通常用いられ、好ましくは20〜100℃であり、特に好ましくは40〜80℃である。
反応後の生成物の精製には、各種公知の精製手段が用いられ、かかる精製手段としては、モノマーの合成方法1で例示したものと同じである。
Various solvents can be used in this reaction, but polar solvents are particularly preferable. Examples of such polar solvents include amide solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF) and N, N-dimethylacetamide (DMAc), sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO), and N-methylpyrrolidone (NMP). And ether solvents such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, and 1,3-dioxolane. Preferred are amide solvents and ether solvents, more preferred are amide solvents, and particularly preferred is DMF.
Moreover, 0-150 degreeC is normally used for reaction temperature, Preferably it is 20-100 degreeC, Most preferably, it is 40-80 degreeC.
Various known purification means are used for purification of the product after the reaction, and the purification means is the same as that exemplified in the monomer synthesis method 1.

ここで、式(1’)化合物を重合して高分子を得る方法について述べる。
重合方法は、式(1’)化合物の炭素−炭素二重結合により、連鎖重合(付加重合)することができる方法であれば特に制限はなく公知の方法を用いることができる。アニオン重合、カチオン重合、ラジカル重合、グループトランスファー重合及び配位重合から、使用する式(1’)化合物の種類に応じて最適な重合方法を選択して用いることができる。好ましくはラジカル重合、アニオン重合であり、さらに好ましくはラジカル重合である。このようなラジカル重合を行う場合、フリーラジカル重合、原子移動ラジカル重合等が使用可能である。なお、ラジカル重合を行う反応形態としては、溶液重合のような均一反応系に留まらず、乳化重合、懸濁重合等の多相系の反応形態も用いることができる。
Here, a method for obtaining a polymer by polymerizing the compound of formula (1 ′) will be described.
The polymerization method is not particularly limited as long as it can be chain-polymerized (addition-polymerized) by the carbon-carbon double bond of the compound of formula (1 ′), and a known method can be used. From anionic polymerization, cationic polymerization, radical polymerization, group transfer polymerization and coordination polymerization, an optimal polymerization method can be selected and used according to the type of the compound of formula (1 ′) to be used. Radical polymerization and anionic polymerization are preferred, and radical polymerization is more preferred. When performing such radical polymerization, free radical polymerization, atom transfer radical polymerization, or the like can be used. The reaction form for performing radical polymerization is not limited to a homogeneous reaction system such as solution polymerization, and multiphase reaction forms such as emulsion polymerization and suspension polymerization can also be used.

次に、好適なラジカル重合の中でも、フリーラジカル重合に関して詳述する。
フリーラジカル重合を行う場合、使用可能なラジカル重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリルなどのアゾ系開始剤;ベンゾイルパーオキシド、ラウリルパーオキシド、tert−ブチルパーオクトエートなどの過酸化物系開始剤が挙げられ、これら重合開始剤は一般に、重合に供されるモノマー(式(1’)化合物又は式(1’)化合物と他のモノマーの合計)100重量部当り0.2〜10重量部の範囲内であると好適である。
ラジカル重合は無溶媒で行うこともできるが、反応熱の除熱等の観点からは溶媒の存在下に実施することが好ましい。このような溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)などのアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)などのスルホキシド溶媒、N−メチルピロリドン(NMP)などのラクタム系溶媒、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソランなどのエーテル系溶媒、シクロヘキサン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロエタン、テトラクロロメタンなどのハロゲン系溶媒等が挙げられる。なお、かかる溶媒の中で水に不溶な溶媒(非水溶溶媒)を選択し、当該非水溶溶媒と水とを溶媒として用いることで、多相系の反応形態とすることもできる。この場合、懸濁重合に使用する分散剤や乳化重合に使用する乳化剤等は、当技術分野で周知のものから種々選択して用いることができる。
Next, among the suitable radical polymerizations, free radical polymerization will be described in detail.
In the case of performing free radical polymerization, examples of usable radical polymerization initiators include azo initiators such as 2,2′-azoisobutyronitrile and 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile). And peroxide initiators such as benzoyl peroxide, lauryl peroxide, tert-butyl peroctoate, etc., and these polymerization initiators are generally monomers used for polymerization (formula (1 ′) compound or formula ( 1 ′) Total of compound and other monomers) It is preferred that it is in the range of 0.2 to 10 parts by weight per 100 parts by weight.
The radical polymerization can be carried out without a solvent, but it is preferably carried out in the presence of a solvent from the viewpoint of heat removal from the reaction heat. Examples of such solvents include amide solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF) and N, N-dimethylacetamide (DMAc), sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methylpyrrolidone (NMP) and the like. Lactam solvents, ether solvents such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and 1,3-dioxolane, aliphatic solvents such as cyclohexane, hexane and heptane, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene, chloroform, Examples include halogen solvents such as dichloromethane, tetrachloroethane, and tetrachloromethane. It should be noted that a water-insoluble solvent (non-aqueous solvent) is selected from these solvents, and the non-aqueous solvent and water are used as the solvent, whereby a multiphase reaction mode can be obtained. In this case, the dispersant used for suspension polymerization, the emulsifier used for emulsion polymerization, and the like can be selected from those well known in the art.

重合時の温度は0〜200℃が通常用いられ、好ましくは20〜150℃であり、特に好ましくは40〜120℃である。この温度は、通常使用するラジカル重合開始剤の種類により適宜最適な温度が選択される。なお、重合時間は通常30分〜50時間の範囲であり、工業生産に関わる好適な反応時間を勘案すると、1〜20時間の範囲である。また、反応途中の反応液を所定時間おきにサンプリングし、反応液中に残存しているモノマーをクロマトグラフィー分析(ガスクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー等)で定量したり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で生成した高分子の分子量を測定し、所望の分子量となる時点を求めたり、することで好適な反応時間を求めることもできる。   0-200 degreeC is normally used for the temperature at the time of superposition | polymerization, Preferably it is 20-150 degreeC, Most preferably, it is 40-120 degreeC. The optimum temperature is appropriately selected depending on the type of radical polymerization initiator that is usually used. The polymerization time is usually in the range of 30 minutes to 50 hours, and in the range of 1 to 20 hours, taking into account suitable reaction time for industrial production. In addition, the reaction solution in the middle of the reaction is sampled every predetermined time, and the monomer remaining in the reaction solution is quantified by chromatography analysis (gas chromatography, high performance liquid chromatography, etc.), or gel permeation chromatography ( A suitable reaction time can also be obtained by measuring the molecular weight of the polymer produced by GPC) and obtaining the time point when the desired molecular weight is obtained.

このようにして得られる式(1)で表される繰り返し単位を有する高分子(以下、「前駆体高分子」という)は、オキソカーボン基含有高分子電解質の前駆体として特に有用であり、たとえば以下の繰り返し単位を例示できる。なお、Aは前記式(10)で表される基を表す。

Figure 2010018795

当該前駆体高分子の分子量は、当該前駆体高分子の使用用途又は当該前駆体高分子から得られるオキソカーボン基含有高分子電解質の使用用途によって適宜最適なものを選択することができるが、GPCを用いたポリスチレン換算の数平均分子量で表して1000〜1000000程度が好ましく、3000〜500000程度がさらに好ましく、5000〜100000程度が特に好ましい。 The polymer having the repeating unit represented by the formula (1) thus obtained (hereinafter referred to as “precursor polymer”) is particularly useful as a precursor of an oxocarbon group-containing polymer electrolyte. The repeating unit can be illustrated. A represents a group represented by the formula (10).
Figure 2010018795

The molecular weight of the precursor polymer can be appropriately selected depending on the intended use of the precursor polymer or the intended use of the oxocarbon group-containing polymer electrolyte obtained from the precursor polymer, but GPC was used. The number average molecular weight in terms of polystyrene is preferably about 1,000 to 1,000,000, more preferably about 3,000 to 500,000, and particularly preferably about 5,000 to 100,000.

次に前駆体高分子にある式(1)で表される繰り返し単位の少なくとも一部を、式(2)で表される繰り返し単位に転換して、オキソカーボン基含有高分子電解質を製造する方法に関し説明する。式(2)で表される繰り返し単位への転換反応は加水分解処理を用いることが、操作が簡便であるので好ましく、特に前駆体高分子を酸性条件下で加水分解処理することが好ましい。酸性条件下で加水分解処理をする際に用いる酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸及びシュウ酸から選ばれる酸、又はこれらから選ばれる複数種の酸の混合物が挙げられる。加水分解処理に係る処理温度としては通常、−150℃〜200℃であり、好ましくは−50℃〜100℃であり、さらに好ましくは0℃〜50℃である。処理時間としては通常1分〜20時間であり、好ましくは3分〜10時間であり、特に好ましくは5分〜5時間である。酸性条件下で加水分解処理する際には、その反応系が均一系であっても不均一系であってもよい。なお、前駆体高分子にある式(1)で表される繰り返し単位の式(2)で表される繰り返し単位への転換率は、得られるオキソカーボン基含有高分子電解質の使用用途によって適宜好適な転換率を選択できるが、前駆体高分子にある式(1)で表される繰り返し単位の合計を100mol%としたとき、転換率が50モル%以上であると好ましく、80モル%以上であると特に好ましい。   Next, the present invention relates to a method for producing an oxocarbon group-containing polymer electrolyte by converting at least a part of the repeating unit represented by the formula (1) in the precursor polymer into the repeating unit represented by the formula (2). explain. The conversion reaction to the repeating unit represented by the formula (2) is preferably performed using a hydrolysis treatment because the operation is simple, and it is particularly preferable to hydrolyze the precursor polymer under acidic conditions. Examples of the acid used for the hydrolysis treatment under acidic conditions include an acid selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid and oxalic acid, or a mixture of a plurality of acids selected from these. It is done. As processing temperature concerning a hydrolysis process, it is -150 degreeC-200 degreeC normally, Preferably it is -50 degreeC-100 degreeC, More preferably, it is 0 degreeC-50 degreeC. The treatment time is usually 1 minute to 20 hours, preferably 3 minutes to 10 hours, particularly preferably 5 minutes to 5 hours. When hydrolyzing under acidic conditions, the reaction system may be a homogeneous system or a heterogeneous system. The conversion rate of the repeating unit represented by the formula (1) in the precursor polymer into the repeating unit represented by the formula (2) is appropriately determined depending on the intended use of the resulting oxocarbon group-containing polymer electrolyte. Although the conversion rate can be selected, when the total number of repeating units represented by the formula (1) in the precursor polymer is 100 mol%, the conversion rate is preferably 50 mol% or more, and 80 mol% or more. Particularly preferred.

本発明で得られるオキソカーボン基含有高分子電解質は、酸性度が高く、化学的安定性、耐水性等にも優れるオキソカーボン基をイオン交換基として有するため、燃料電池等の電気化学デバイスの隔膜として特に有用である。以下、かかる燃料電池に該オキソカーボン基含有高分子電解質を使用する場合について説明する。
この場合は、本発明のオキソカーボン基含有高分子電解質は、通常フィルムの形態で使用されるが、フィルムへ転化する方法に特に制限はなく、例えば溶液状態より製膜する方法(溶液キャスト法)が好ましく使用される。
具体的には、オキソカーボン基含有高分子電解質を適当な溶媒に溶解し、その溶液をガラス板等の支持基材上に流延塗布し、溶媒を除去することにより製膜される。製膜に用いる溶媒は、オキソカーボン基含有高分子電解質を溶解可能であり、その後に除去し得るものであるならば特に制限はなく、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の非プロトン性極性溶媒、あるいはジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の塩素系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテル、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン、テトラヒドロピラン、ジブチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、クラウンエーテル類等のエーテル系溶媒が好適に用いられる。これらは単独で用いることもできるが、必要に応じて2種以上の溶媒を混合して用いることもできる。
中でも、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソランがオキソカーボン基含有高分子電解質の溶解性が高く好ましい。
The oxocarbon group-containing polymer electrolyte obtained in the present invention has an oxocarbon group having high acidity and excellent chemical stability, water resistance and the like as an ion exchange group, so that it is a diaphragm for an electrochemical device such as a fuel cell. As particularly useful. Hereinafter, the case where the oxocarbon group-containing polymer electrolyte is used in such a fuel cell will be described.
In this case, the oxocarbon group-containing polymer electrolyte of the present invention is usually used in the form of a film, but there is no particular limitation on the method of converting into a film, for example, a method of forming a film from a solution state (solution casting method) Are preferably used.
Specifically, the oxocarbon group-containing polymer electrolyte is dissolved in an appropriate solvent, the solution is cast on a supporting substrate such as a glass plate, and the solvent is removed to form a film. The solvent used for film formation is not particularly limited as long as it can dissolve the oxocarbon group-containing polymer electrolyte and can be removed thereafter. N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethyl Aprotic polar solvents such as acetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide (DMSO), or chlorinated solvents such as dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, Alcohols such as methanol, ethanol and propanol, alkylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether, tet Hydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxane, tetrahydropyran, dibutyl ether, tert- butyl methyl ether, diphenyl ether, ether solvents such as crown ethers are preferably used. These can be used singly, but two or more solvents can be mixed and used as necessary.
Among them, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, and 1,3-dioxolane are preferable because of high solubility of the oxocarbon group-containing polymer electrolyte.

フィルムの厚みは、特に制限はないが10〜300μmが好ましく、20〜100μmが特に好ましい。10μmより薄いフィルムでは実用的な強度が十分でない場合があり、300μmより厚いフィルムでは膜抵抗が大きくなり電気化学デバイスの特性が低下する傾向にある。膜厚は溶液の濃度および基板上への塗布厚により制御できる。   Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of a film, 10-300 micrometers is preferable and 20-100 micrometers is especially preferable. When the film is thinner than 10 μm, the practical strength may not be sufficient, and when the film is thicker than 300 μm, the film resistance tends to increase and the characteristics of the electrochemical device tend to deteriorate. The film thickness can be controlled by the concentration of the solution and the coating thickness on the substrate.

またフィルムの各種物性改良を目的として、通常の高分子に使用される可塑剤、安定剤、離型剤等を本発明の高分子に添加することができる。また、同一溶剤に混合共キャストするなどの方法により、他のポリマーを本発明のオキソカーボン基含有高分子電解質と複合アロイ化することも可能である。
燃料電池用途では水の量を制御するために、無機あるいは有機の微粒子を保水剤として添加する事も知られている。これらの公知の方法はいずれも本発明の目的に反しない限り使用できる。
For the purpose of improving various physical properties of the film, plasticizers, stabilizers, mold release agents and the like used for ordinary polymers can be added to the polymer of the present invention. Also, other polymers can be combined with the oxocarbon group-containing polymer electrolyte of the present invention by a method such as mixing and casting in the same solvent.
In fuel cell applications, it is also known to add inorganic or organic fine particles as a water retention agent in order to control the amount of water. Any of these known methods can be used as long as they are not contrary to the object of the present invention.

また、フィルムの機械的強度の向上などを目的として、電子線・放射線などを照射して架橋することもできる。さらには、多孔性のフィルムやシートに含浸複合化したり、ファイバーやパルプを混合してフィルムを補強したり、する方法などが知られており、これらの公知の方法はいずれも本発明の目的に反しない限り使用できる。   Further, for the purpose of improving the mechanical strength of the film, it can be crosslinked by irradiating with an electron beam or radiation. Furthermore, a method of impregnating a porous film or sheet into a composite or reinforcing a film by mixing fibers or pulp is known, and these known methods are all for the purpose of the present invention. Can be used as long as not against it.

燃料電池は、前記のようにして得られたフィルムの両面に、触媒及び集電体としての導電性物質を接合することにより製造することができる。
該触媒としては、水素または酸素との酸化還元反応を活性化できるものであれば特に制限はなく、公知のものを用いることができるが、白金の微粒子を用いることが好ましい。白金の微粒子はしばしば活性炭や黒鉛などの粒子状又は繊維状のカーボンに担持されていることが特に好ましい形態である。
集電体としての導電性物質に関しても公知の材料を用いることができるが、多孔質性のカーボン織布、カーボン不織布またはカーボンペーパーが、原料ガスを触媒へ効率的に輸送するために好ましい。
多孔質性のカーボン不織布またはカーボンペーパーに白金微粒子又は白金微粒子を担持したカーボンを接合させる方法、およびそれを高分子電解質フィルムと接合させる方法については、例えば、J. Electrochem. Soc.: Electrochemical Science and Technology, 1988, 135(9),2209 に記載されている方法等の公知の方法を用いることができる。
また、本発明のオキソカーボン基含有高分子電解質は、燃料電池の触媒層を構成する触媒組成物の一成分であるプロトン伝導材料としても使用可能である。
このようにして製造された本発明の燃料電池は、燃料として水素ガス、改質水素ガス、メタノール、ジメチルエーテル等を用いる各種の形式で使用可能である。
The fuel cell can be produced by bonding a catalyst and a conductive material as a current collector to both surfaces of the film obtained as described above.
The catalyst is not particularly limited as long as it can activate the oxidation-reduction reaction with hydrogen or oxygen, and a known catalyst can be used, but platinum fine particles are preferably used. It is a particularly preferable form that the fine particles of platinum are often supported on particulate or fibrous carbon such as activated carbon or graphite.
A known material can be used for the conductive material as the current collector, but porous carbon woven fabric, carbon non-woven fabric, or carbon paper is preferable in order to efficiently transport the raw material gas to the catalyst.
For a method of bonding platinum fine particles or carbon carrying platinum fine particles to a porous carbon nonwoven fabric or carbon paper, and a method of bonding it to a polymer electrolyte film, see, for example, J. Org. Electrochem. Soc. : Known methods such as those described in Electrochemical Science and Technology, 1988, 135 (9), 2209 can be used.
The oxocarbon group-containing polymer electrolyte of the present invention can also be used as a proton conductive material that is a component of a catalyst composition constituting a catalyst layer of a fuel cell.
The fuel cell of the present invention thus produced can be used in various forms using hydrogen gas, reformed hydrogen gas, methanol, dimethyl ether, etc. as fuel.

前記において、本発明の実施の形態について説明を行なったが、前記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and further includes meanings equivalent to the description of the claims and all modifications within the scope.

以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。
分子量の測定はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、下記条件でポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および/または重量平均分子量(Mw)を測定した。
GPC測定装置 TOSOH社製 HLC−8220
カラム Shodex社製 KD−80Mを2本直列に接続
カラム温度 40℃
移動相溶媒 DMAc(LiBrを10mmol/dm3になるように添加)
溶媒流量 0.5mL/min
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
The molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC) by measuring the number average molecular weight (Mn) and / or the weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene under the following conditions.
GPC measuring device HLC-8220 manufactured by TOSOH
Two columns KD-80M manufactured by Shodex are connected in series Column temperature 40 ° C
Mobile phase solvent DMAc (LiBr added to 10 mmol / dm 3 )
Solvent flow rate 0.5mL / min

(実施例1)3−クロロ−4−イソプロポキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンの製造
アルゴン雰囲気下、フラスコに3,4−ジヒドロキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン15.6g(13.7mmol)、塩化チオニル51.5g(433mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド2滴を入れて50℃で5時間攪拌した。その後、未反応の塩化チオニルを減圧下で留去し、ここに2−プロパノール(11.7g、195mmol)を室温で滴下して加え、滴下後、そのまま2時間室温で攪拌した。過剰な2−プロパノールを減圧下で留去し、さらに減圧蒸留することで目的の3−クロロ−4−イソプロポキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンを17.1g(9.80mmol)を得た。
Example 1 Preparation of 3-chloro-4-isopropoxy-3-cyclobutene-1,2-dione In an argon atmosphere, 15.6 g of 3,4-dihydroxy-3-cyclobutene-1,2-dione was placed in a flask. 13.7 mmol), 51.5 g (433 mmol) of thionyl chloride and 2 drops of N, N-dimethylformamide were added and stirred at 50 ° C. for 5 hours. Thereafter, unreacted thionyl chloride was distilled off under reduced pressure, and 2-propanol (11.7 g, 195 mmol) was added dropwise thereto at room temperature, and the mixture was stirred as such for 2 hours at room temperature. Excess 2-propanol was distilled off under reduced pressure, and further distillation under reduced pressure gave 17.1 g (9.80 mmol) of the desired 3-chloro-4-isopropoxy-3-cyclobutene-1,2-dione. It was.

(実施例2)3−ビニル−4−イソプロポキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンの製造
アルゴン雰囲気下で、前記参考例1で得られた3−クロロ−4−イソプロポキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン3.85g(22.0mmol)とテトラビニルスズ5.00g(22.0mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド10mlを入れた。さらにベンジルクロロパラジウムビストリフェニルホスフィン833mg(1.10mmol)、ヨウ化銅314mg(1.65mmol)を入れて室温で20時間反応を行った。反応後の溶液を酢酸エチル50mlで希釈し、10%フッ化カリウム水溶液で洗浄し、さらに酢酸エチルで抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラム(移動相;ヘキサン:酢酸エチル=3:1)で精製し、目的の3−ビニル−4−イソプロポキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン3.40g(20.5mmol)を得た。
Example 2 Production of 3-vinyl-4-isopropoxy-3-cyclobutene-1,2-dione 3-chloro-4-isopropoxy-3-cyclobutene obtained in Reference Example 1 under an argon atmosphere -1,2-dione 3.85 g (22.0 mmol), tetravinyltin 5.00 g (22.0 mmol), and N, N-dimethylformamide 10 ml were added. Further, 833 mg (1.10 mmol) of benzylchloropalladium bistriphenylphosphine and 314 mg (1.65 mmol) of copper iodide were added and reacted at room temperature for 20 hours. The solution after the reaction was diluted with 50 ml of ethyl acetate, washed with a 10% aqueous potassium fluoride solution, and further extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, and the solvent was distilled off with an evaporator. The obtained residue was purified by a silica gel column (mobile phase; hexane: ethyl acetate = 3: 1), and the target 3-vinyl-4-isopropoxy-3-cyclobutene-1,2-dione 3.40 g (20. 5 mmol) was obtained.

(実施例3)3−ビニル−4−イソプロポキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオンの重合
アルゴン雰囲気下で、前記実施例2で得られた3−ビニル−4−イソプロポキシ−3−シクロブテン−1,2−ジオン0.500g(3.01mmol)をクロロホルム1.0mlの溶解させた。液体窒素を用いて系を凍結し、真空ポンプを用いて減圧、アルゴン導入を行った。これを3回繰り返して系内をアルゴンで置換した。室温でアゾイソブチロニトリル99.0mg(0.602mmol)を加えて、65℃で15時間加熱攪拌した。その後、クロロホルムを留去して、残渣を2NHClとメタノールの混合物(75:25(vol/vol))で洗浄してポリマー(a)0.450gを得た。GPCで求めた数平均分子量Mnは6000であった。
Example 3 Polymerization of 3-vinyl-4-isopropoxy-3-cyclobutene-1,2-dione 3-vinyl-4-isopropoxy-3-cyclobutene obtained in Example 2 under an argon atmosphere 1.0 ml of chloroform was dissolved in 0.500 g (3.01 mmol) of -1,2-dione. The system was frozen using liquid nitrogen, and reduced in pressure and introduced with argon using a vacuum pump. This was repeated three times and the system was replaced with argon. At room temperature, 99.0 mg (0.602 mmol) of azoisobutyronitrile was added, and the mixture was heated and stirred at 65 ° C. for 15 hours. Thereafter, chloroform was distilled off, and the residue was washed with a mixture of 2N HCl and methanol (75:25 (vol / vol)) to obtain 0.450 g of polymer (a). The number average molecular weight Mn determined by GPC was 6000.

(実施例4)ポリマーaの加水分解
前記実施例3で得られたポリマー(a)0.450gをTHF5mlに溶解し、さらに濃塩酸10mlを加えた。この混合物を60℃で20時間加熱攪拌し、イソプロポキシ基を加水分解した。反応後、溶媒をエバポレーターで留去し、酢酸エチル30mlに溶解した。この溶液をショートシリカゲルカラム(長さ約5cm)を通して微粒の不純物を除去し、溶媒をエバポレーターで留去して、加水分解されたポリマー(b)0.302gを得た。
(Example 4) Hydrolysis of polymer a 0.450 g of the polymer (a) obtained in Example 3 was dissolved in 5 ml of THF, and 10 ml of concentrated hydrochloric acid was further added. This mixture was heated and stirred at 60 ° C. for 20 hours to hydrolyze the isopropoxy group. After the reaction, the solvent was distilled off with an evaporator and dissolved in 30 ml of ethyl acetate. The solution was passed through a short silica gel column (about 5 cm in length) to remove fine impurities, and the solvent was distilled off with an evaporator to obtain 0.302 g of hydrolyzed polymer (b).

Claims (13)

下記式(1’)で示される化合物。
Figure 2010018795
(式中、X1、X2はそれぞれ独立に、−O−、−S−又は−NR−を表し、Zは−C(O)−、−C(S)−、−C(NR’)−、置換基を有していてもよいアルキレン基又は置換基を有していてもよいアリーレン基を表す(−NR−、NR’におけるR、R’は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基を表す。)。nは0〜10の整数を表わす。nが2以上である場合、複数あるZは互いに同じであっても、異なっていてもよい。Q1、Q2及びQ3は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基、又はハロゲン原子を表す。B'は1価の有機基を表す。)
A compound represented by the following formula (1 ′).
Figure 2010018795
(In the formula, X 1 and X 2 each independently represent —O—, —S— or —NR—, and Z represents —C (O) —, —C (S) —, —C (NR ′)). -Represents an alkylene group which may have a substituent or an arylene group which may have a substituent (R and R 'in -NR- and NR' each independently represents a hydrogen atom, a substituent, An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms which may have a substituent.) N represents an integer of 0 to 10. n is an integer. When it is 2 or more, a plurality of Z may be the same or different from each other, and Q 1 , Q 2 and Q 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon number which may have a substituent. 1-6 alkyl group, .B representing an aryl group, or a halogen atom carbon atoms 6 to 10 which may have a substituent "is a monovalent organic A representative.)
前記式(1’)において、Zが−C(O)−、−C(S)−及び−C(NH)−から選ばれる、請求項1記載の化合物。   The compound according to claim 1, wherein, in the formula (1 '), Z is selected from -C (O)-, -C (S)-, and -C (NH)-. 前記式(1’)において、X1及びX2がともに−O−であり、Zが−C(O)−であり、nが0〜2の整数である、請求項1記載の化合物。 The compound according to claim 1, wherein, in the formula (1 '), X 1 and X 2 are both -O-, Z is -C (O)-, and n is an integer of 0-2. 請求項1〜3のいずれかに記載の化合物をモノマーとして用い、該モノマーを付加重合して得られる高分子。   A polymer obtained by using the compound according to claim 1 as a monomer and subjecting the monomer to addition polymerization. 下記式(1)で示される繰り返し単位を有する高分子。
Figure 2010018795
(式中、X1、X2はそれぞれ独立に、−O−、−S−又は−NR−を表し、Zは−C(O)−、−C(S)−、−C(NR’)−、置換基を有していてもよいアルキレン基又は置換基を有していてもよいアリーレン基を表す(−NR−、NR’におけるR、R’は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基を表す。)。nは0〜10の整数を表わす。nが2以上である場合、複数あるZは互いに同じであっても、異なっていてもよい。Q1、Q2及びQ3は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基、又はハロゲン原子を表す。B'は1価の有機基を表す。)
A polymer having a repeating unit represented by the following formula (1).
Figure 2010018795
(In the formula, X 1 and X 2 each independently represent —O—, —S— or —NR—, and Z represents —C (O) —, —C (S) —, —C (NR ′)). -Represents an alkylene group which may have a substituent or an arylene group which may have a substituent (R and R 'in -NR- and NR' each independently represents a hydrogen atom, a substituent, An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms which may have a substituent.) N represents an integer of 0 to 10. n is an integer. When it is 2 or more, a plurality of Z may be the same or different from each other, and Q 1 , Q 2 and Q 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon number which may have a substituent. 1-6 alkyl group, .B representing an aryl group, or a halogen atom carbon atoms 6 to 10 which may have a substituent "is a monovalent organic A representative.)
前記式(1)において、Zが−C(O)−、−C(S)−及び−C(NH)−から選ばれる、請求項5記載の高分子。   The polymer according to claim 5, wherein, in the formula (1), Z is selected from -C (O)-, -C (S)-, and -C (NH)-. 前記式(1)において、X1及びX2がともに−O−であり、Zが−C(O)−であり、nが0〜2の整数である、請求項5記載の高分子。 The polymer according to claim 5, wherein in the formula (1), X 1 and X 2 are both —O—, Z is —C (O) —, and n is an integer of 0 to 2. 請求項5〜7のいずれかに記載の高分子にある式(1)で表される繰り返し単位の少なくとも一部を、以下の式(2)で表される繰り返し単位に転換してなる、高分子。
Figure 2010018795
(式中、Bは水素原子又は金属原子を表す。Bが金属原子である場合、他の置換基と結合していてもよい。その他の符号である、X1、X2、Z、n、Q1、Q2及びQ3は前記と同じである。)
A polymer obtained by converting at least a part of the repeating unit represented by the formula (1) in the polymer according to any one of claims 5 to 7 into a repeating unit represented by the following formula (2): molecule.
Figure 2010018795
(In the formula, B represents a hydrogen atom or a metal atom. When B is a metal atom, it may be bonded to other substituents. Other symbols are X 1 , X 2 , Z, n, Q 1, Q 2 and Q 3 are as defined above.)
請求項5〜8のいずれかに記載の高分子を有効成分とする高分子電解質。   The polymer electrolyte which uses the polymer in any one of Claims 5-8 as an active ingredient. 請求項9記載の高分子電解質を含む、高分子電解質膜。   A polymer electrolyte membrane comprising the polymer electrolyte according to claim 9. 請求項9記載の高分子電解質と、触媒成分とを含む、触媒組成物。   A catalyst composition comprising the polymer electrolyte according to claim 9 and a catalyst component. 請求項9記載の高分子電解質、請求項10記載の高分子電解質膜、請求項11記載の触媒組成物を用いてなる触媒層のいずれかを有すること、膜−電極接合体。   A membrane-electrode assembly comprising any one of the polymer electrolyte according to claim 9, the polymer electrolyte membrane according to claim 10, and the catalyst layer using the catalyst composition according to claim 11. 請求項12記載の膜−電極接合体を備える、固体高分子形燃料電池。   A polymer electrolyte fuel cell comprising the membrane-electrode assembly according to claim 12.
JP2009138949A 2008-06-10 2009-06-10 Polymer with oxo carbon group Pending JP2010018795A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009138949A JP2010018795A (en) 2008-06-10 2009-06-10 Polymer with oxo carbon group

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008151371 2008-06-10
JP2009138949A JP2010018795A (en) 2008-06-10 2009-06-10 Polymer with oxo carbon group

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010018795A true JP2010018795A (en) 2010-01-28

Family

ID=41704001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009138949A Pending JP2010018795A (en) 2008-06-10 2009-06-10 Polymer with oxo carbon group

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010018795A (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05310655A (en) * 1992-03-11 1993-11-22 Fuji Xerox Co Ltd Cyclobutenedione derivative containing polymerizable double bond its homo-or copolymer and nonlinear optical element using the same
WO1999012881A1 (en) * 1997-09-05 1999-03-18 Kyowa Yuka Co., Ltd. Process for producing 3,4-dihydroxy-3-cyclobutene-1,2-dione
JP2003529532A (en) * 1998-12-04 2003-10-07 ワイス 4-3-Substituted-amino-cyclobut-3-ene-1,2-dione and uses for affecting smooth muscle contraction
JP2006225624A (en) * 2004-04-30 2006-08-31 Sumitomo Chemical Co Ltd Polymer having oxocarbon group and use thereof
WO2006135114A1 (en) * 2005-06-17 2006-12-21 Sumitomo Chemical Company, Limited Electrolyte containing oxocarbon molecule and use thereof
JP2007197370A (en) * 2006-01-26 2007-08-09 Nippon Shokubai Co Ltd Electrolyte composition

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05310655A (en) * 1992-03-11 1993-11-22 Fuji Xerox Co Ltd Cyclobutenedione derivative containing polymerizable double bond its homo-or copolymer and nonlinear optical element using the same
WO1999012881A1 (en) * 1997-09-05 1999-03-18 Kyowa Yuka Co., Ltd. Process for producing 3,4-dihydroxy-3-cyclobutene-1,2-dione
JP2003529532A (en) * 1998-12-04 2003-10-07 ワイス 4-3-Substituted-amino-cyclobut-3-ene-1,2-dione and uses for affecting smooth muscle contraction
JP2006225624A (en) * 2004-04-30 2006-08-31 Sumitomo Chemical Co Ltd Polymer having oxocarbon group and use thereof
WO2006135114A1 (en) * 2005-06-17 2006-12-21 Sumitomo Chemical Company, Limited Electrolyte containing oxocarbon molecule and use thereof
JP2007197370A (en) * 2006-01-26 2007-08-09 Nippon Shokubai Co Ltd Electrolyte composition

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6013007093; Tetsuo Shinada et al.: '1,2-Dioxo-3-isopropyloxy-4-methyl-3-cyclobutene as a nucleophilic synthon. Synthesis of Sq-containin' Tetrahedron Letters 43, 2002, 6755-6758 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1220666C (en) Monomer containing electron drawing group and electron donating group and polymer and proton conductive membrane containing same
JP4997968B2 (en) Electrolyte material for polymer electrolyte fuel cell, electrolyte membrane and membrane electrode assembly
CN1379010A (en) Halogenated aromatic compound, its polymer, and proton conductive membrane containing same
JP4166574B2 (en) Copolymer of perfluorovinyl ether monomer having sulfonamide group and method for producing the same
JP2007284653A (en) Polyarylene and method for producing the same
JP2007270118A (en) Polyarylene and method for producing the same
JP6167791B2 (en) Method for producing compound and salt containing bis (perfluoroalkylsulfonyl) methyl group, and solid electrolyte membrane using the same
JP2004534890A5 (en)
JP2006096989A (en) Sulfonic acid group-containing polyarylene block copolymer, method for producing the same, solid polymer electrolyte and proton conductive membrane
US20080004360A1 (en) Polyarylene Polymer And Use Thereof
JP4356547B2 (en) Sulfonated polymers and solid polymer electrolytes
CN117343289A (en) High-alkali-resistance polyarylpiperidine anion exchange membrane containing fluorocarbon side chain and application thereof
JP5533533B2 (en) Ionic materials with polyelectrolytes and polymerisable groups
JP2005036125A (en) Polyarylene and method for producing the same
JP2010018795A (en) Polymer with oxo carbon group
JP4334375B2 (en) Vinyl monomer containing N-alkylbissulfonylimide group
KR20190026132A (en) Anion-exchange membrane based on polyether ether ketone copolymer and manufacturing method thereof
JP4997852B2 (en) Sulfonated polyarylene polymer
JP6028963B2 (en) Method for producing polymer electrolyte
JP2003327674A (en) Novel phosphorus-containing aromatic dihalogeno compound, polyarylene polymer, sulfonated polyarylene polymer, their production methods, and proton conductive membrane
JP2012064427A (en) Method for manufacturing membrane, and electrolyte membrane for fuel cell
JP4399746B2 (en) Sulphonic acid group-containing terphenyl dihalide monomer and process for producing the same
JP2006176682A (en) Compound having alkyl group side chain and sulfonated polymer
JP4176392B2 (en) Method for producing sulfonamide group-containing monomer
JP2007210919A (en) Aromatic sulfonic acid ester and sulfonated polyarylene-based polymer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120419

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130219

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130723