JP2013163793A - 導電性モノマー用アミノ酸誘導体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は導電性ポリマーの導電率向上に有効な添加剤である導電性モノマー用アミノ酸誘導体に関するものである。
近年、有機エレクトロニクス材料を用いた電子デバイスの開発が活発化してきており、特に導電性ポリマー等の有機系材料を用いた透明導電性膜や固体電界コンデンサ等の分野で、一部実用化されてきている。しかし、例えば、固体電解コンデンサのように、アルミナ又は酸化タンタル等の金属酸化物表面に導電性のポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)やポリピロールをはじめとする有機系材料を塗布することで得られる導電性高分子被膜を含む電子デバイスは、より一層の基板に対する密着性の向上が求められている。密着性の低下は、導電性及び静電容量の低下、又は等価直列抵抗(=ESR)の増大をもたらす。
このような背景から、従来、基板への導電性有機材料の密着性を向上させる技術として、アルコキシシラン及びシロキサン系材料(例えば、特許文献1,2参照)、ホスホン酸系材料(例えば、特許文献3参照)、芳香族ジカルボン酸系材料(例えば、特許文献4参照)を基板にあらかじめ塗布する若しくは同時に添加して導電性膜を作製する技術が報告されている。又、密着性改善のため、PEDOT骨格中に水酸基等の親水基を付与した化合物の報告例がある(例えば、特許文献5、6参照)。
しかしながら、十分な密着性を向上させるにはいまだ至っていない。
チオフェンを含むアミノ酸誘導体は、チオフェンの3位にアミノ酸基を有するO−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリン、又はトリフルオロ酢酸をアニオンとするO−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリンが知られている(例えば、非特許文献1参照)。しかし、前記化合物をモノマーとして含むチオフェンポリマーは、アミロイド繊維の蛍光性プローブとしての有効であると報告されているのみである。
Bioconjugate Chemistry,18,1860−1868(2007)
アルコキシシラン、シロキサン系材料及び芳香族ジカルボン酸は、確かに金属酸化物表面と導電性高分子膜との濡れ性を向上できるものの、殆どが、二段階で調製するものであった。即ち、あらかじめ、金属酸化物表面にアルコキシシラン、シロキサン系材料及び芳香族ジカルボン酸を塗布したのち、導電性高分子膜を塗布する方法であった。
ホスホン系材料は、これらを導電性モノマーに添加した液を金属酸化物表面に塗布・加熱処理することにより一段で導電性高分子膜が得られる点でアルコキシシラン及びシロキサン系材料等より有利と考えられる。しかし、例えば、固体電界コンデンサ等の電子デバイスにおける要求特性(更なる低漏れ電流、低表面抵抗、高導電率等)に高度化に対応するためには、更なる改善が必要である。
本発明は、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)やポリピロールをはじめとする有機系材料と金属酸化物表面の密着性を向上させるのに有効な添加剤としての導電性モノマー用アミノ酸誘導体に関するものである。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定のアミノ酸誘導体が、導電性高分子膜の密着性を向上させ導電率向上に有効である添加剤であることを見出し本発明を完成するに至った。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の下記一般式(1)又は(2)で表される導電性モノマー用アミノ酸誘導体は、導電性高分子膜の密着性向上に有効である。
(式中、Rは下記一般式(3)又は(4)で表される置換基であって、Xはアニオンを表す。)
(式中、nは1以上8以下の整数を表す)。
また、Rとしては、下記一般式(5)で表される置換基が好ましい。
(式中、nは1以上8以下の整数を表す)。
一般式(2)におけるXは、アニオンであれば特に制限はなく、例えば、ヨウ素アニオン、臭素アニオン、塩素アニオン等のハロゲンアニオン;ヘキサフロロリンアニオン、ヘキサフロロヒ素アニオン、ヘキサフロロアンチモンアニオン、テトラフロロホウ素アニオン、過塩素酸アニオン等のハロゲン化物アニオン;メタンスルホン酸アニオン、ドデシルスルホン酸アニオン等のアルキル基置換有機スルホン酸アニオン;カンファースルホン酸アニオン等の環状スルホン酸アニオン;ベンゼンスルホン酸アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオン、エチルベンゼンスルホン酸アニオン、プロピルベンゼンスルホン酸アニオン、ブチルベンゼンスルホン酸アニオン、ペンチルベンゼンスルホン酸アニオン、ヘキシルベンゼンスルホン酸アニオン、ヘプチルベンゼンスルホン酸アニオン、オクチルベンゼンスルホン酸アニオン、ドデシルベンゼンスルホン酸アニオン、メトキシベンゼンスルホン酸アニオン、エトキシベンゼンスルホン酸アニオン、ナフタレンスルホン酸アニオン、ブチルナフタレンスルホン酸アニオン等の芳香族スルホン酸アニオン;クロロ酢酸アニオン、ジクロロ酢酸アニオン、トリクロロ酢酸アニオン、ブロモ酢酸アニオン、ジブロモ酢酸アニオン、トリブロモ酢酸アニオン、ヨード酢酸アニオン、ジヨード酢酸アニオン、トリヨード酢酸アニオン、トリフルオロ酢酸アニオン、安息香酸アニオン、o−クロロ安息香酸アニオン、m−クロロ安息香酸アニオン、p−クロロ安息香酸アニオン、o−ブロモ安息香酸アニオン、m−ブロモ安息香酸アニオン、p−ブロモ安息香酸アニオン、o−ヨード安息香酸アニオン、m−ヨード安息香酸アニオン、p−ヨード安息香酸アニオン、o−シアノ安息香酸アニオン、m−シアノ安息香酸アニオン、p−シアノ安息香酸アニオン、o−ニトロ安息香酸アニオン、m−ニトロ安息香酸アニオン、p−ニトロ安息香酸アニオン、o−アミノ安息香酸アニオン、m−アミノ安息香酸アニオン、p−アミノ安息香酸アニオン、o−ヒドロキシ安息香酸アニオン、m−ヒドロキシ安息香酸アニオン、p−ヒドロキシ安息香酸アニオン等の脂肪族または芳香族のカルボン酸アニオンが挙げられ、その中でもハロゲンアニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオンが好ましく、さらに塩素アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオン、トリフルオロ酢酸アニオンが好ましく、特にp−トルエンスルホン酸アニオンが好ましい。
一般式(3)におけるnは1以上8以下の整数であり、好ましく1、3以上8以下の整数である。
具体的な一般式(1)で表される化合物としては、例えばO−((3−チエニル)メチル)−L−セリン、O−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリン、O−[3−(3−チエニル)プロピル]−L−セリン、O−[4−(3−チエニル)ブチル]−L−セリン、O−[5−(3−チエニル)ペンチル]−L−セリン、O−[6−(3−チエニル)ヘキシル]−L−セリン、O−((2−チエニル)メチル)−L−セリン、O−[2−(2−チエニル)エチル]−L−セリン、O−[3−(2−チエニル)プロピル]−L−セリン、O−[4−(2−チエニル)ブチル]−L−セリン、O−[5−(2−チエニル)ペンチル]−L−セリン、O−[6−(2−チエニル)ヘキシル]−L−セリン、O−((2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4−ジオキシン]−2−イル)メチル)−L−セリン等のL−セリン誘導体;O−((3−チエニル)メチル)−D−セリン、O−[2−(3−チエニル)エチル]−D−セリン、O−[3−(3−チエニル)プロピル]−D−セリン、O−[4−(3−チエニル)ブチル]−D−セリン、O−[5−(3−チエニル)ペンチル]−D−セリン、O−[6−(3−チエニル)ヘキシル]−D−セリン、O−((2−チエニル)メチル)−D−セリン、O−[2−(2−チエニル)エチル]−D−セリン、O−[3−(2−チエニル)プロピル]−D−セリン、O−[4−(2−チエニル)ブチル]−D−セリン、O−[5−(2−チエニル)ペンチル]−D−セリン、O−[6−(2−チエニル)ヘキシル]−L−セリン、O−((2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4−ジオキシン]−2−イル)メチル)−D−セリン等のD−セリン誘導体のほか、対応するラセミ体も挙げることができ、好ましくはO−((3−チエニル)メチル)−L−セリン、O−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリン、O−((2−チエニル)メチル)−L−セリン、O−[2−(2−チエニル)エチル]−L−セリン、O−((2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4−ジオキシン]−2−イル)メチル)−L−セリン、O−((3−チエニル)メチル)−D−セリン、O−[2−(3−チエニル)エチル]−D−セリン、O−((2−チエニル)メチル)−D−セリン、O−[2−(2−チエニル)エチル]−D−セリン、O−((2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4−ジオキシン]−2−イル)メチル)−D−セリン、及びそのラセミ体等であり、特に好ましくはO−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリン、O−[2−(2−チエニル)エチル]−L−セリン、O−[2−(3−チエニル)エチル]−D−セリン、O−[2−(2−チエニル)エチル]−D−セリン、及びそのラセミ体等である。
具体的な一般式(2)で表される化合物としては、先に挙げたL−セリン誘導体、D−セリン誘導体又はそのラセミ体のハロゲンアニオン、ハロゲン化物アニオン、アルキル基置換有機スルホン酸アニオン、環状スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、脂肪族又は芳香族のカルボン酸アニオン等の塩を挙げることができ、その中でもL−セリン誘導体、D−セリン誘導体又はそのラセミ体のハロゲンアニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン等の塩が好ましく、さらにL−セリン誘導体、D−セリン誘導体又はそのラセミ体の塩素アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオン、トリフルオロ酢酸アニオン等の塩が好ましく、特にL−セリン誘導体、D−セリン誘導体又はそのラセミ体のp−トルエンスルホン酸アニオン塩が好ましい。
一般式(1)又は(2)で表される導電性モノマー用アミノ酸誘導体の製造方法に説明する。
一般式(2)で表されるアミノ酸誘導体は、アルコールをトリエチルアミン、ピリジン等の有機塩基存在下ジクロロメタン中で反応させた後(トシラートの合成)、炭酸カリウム等のアルカリ金属塩存在下ジメチルホルムアミド等の溶媒中でt−ブトキシカルボニル基等の置換基でアミノ基が保護されたセリン誘導体と反応させた後(エーテル化合物)、塩酸等のハロゲン化水素酸、スルホン酸、カルボン酸等の酸処理により得ることができる(下記一般式(6))。
得られた一般式(2)で表されるアミノ酸誘導体をアンモニア水で処理することにより一般式(1)で表されるアミノ酸誘導体を得ることができる。(下記一般式(6))
上記製造方法において、アルコールをジクロロメタン中で反応させる有機塩基としては、例えばピリジン、トリエチルアミン等が挙げられ、ジメチルホルムアミド等の溶媒中でt−ブトキシカルボニル基等の置換基でアミノ基が保護されたセリン誘導体と反応させる際のアルカリ金属塩としては、例えば炭酸ナトリウム炭酸カリウム、炭酸セシウム等が挙げられる。
製造方法における温度は、100℃以下が好ましく、特に50℃以下が好ましい。
上記一般式(1)又は(2)で表されるアミノ酸誘導体は、金属酸化物表面の吸着力が強いため、密着性に優れた導電性高分子膜を得ることが期待できる。
上記一般式(1)又は(2)で表されるアミノ酸誘導、重合性モノマー、酸化剤を含む導電性モノマー含有組成物とすることが好ましい。
導電性モノマーとしては、例えば3,4−ジメトキシチオフェン、3−メトキシ−4−エトキシチオフェン、3,4−ジエトキシチオフェン、3−メトキシ−4−プロポキシチオフェン、3−エトキシ−4−プロポキシチオフェン、3,4−ジプロポキシチオフェン、3−ブトキシ−4−メトキシチオフェン、3−ブトキシ−4−エトキシチオフェン、3−ブトキシ−4−プロポキシチオフェン、3,4−ジブトキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン等の3,4−ジアルコキシチオフェン類;3−ヘキシルオキシチオフェン、3−オクチルオキシチオフェン、3−(2−エチルヘキシルオキシ)チオフェン等のアルコキシチオフェン誘導体が挙げられ、好ましくは、3,4−ジアルコキシチオフェン類、より好ましくは3,4−エチレンジオキシチオフェンである。
酸化剤としては、例えば有機基を含有する鉄(III)塩又は鉄(II)塩を挙げることができる。具体的には、例えば炭素数1〜20のアルキル基を有するアルキルスルホン酸の鉄(III)塩;アルキルカルボン酸の鉄(III)塩又は鉄(II)塩;シュウ酸、コハク酸等の脂肪族ジカルボン酸の鉄(III)塩又は鉄(II)塩;ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸及びドデシルベンゼンスルホン酸のような炭素数1〜20のアルキル基が置換した芳香族スルホン酸の鉄(III)塩又は鉄(II)塩を挙げることができる。これらの上記の有機酸の鉄(III)塩又は鉄(II)塩の混合物を用いることもできる。
導電性モノマー含有組成物は、通常、反応条件下に不活性である有機溶媒で希釈して用いることが好ましく、該有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、i−プロパノール等の脂肪族アルコール;アセトン、メチルエチルケトン等の脂肪族ケトン;酢酸エチル、酢酸ブチル等の脂肪族カルボン酸エステル;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素;ジクロロメタン、ジクロロエタン等の塩素化炭化水素;アセトニトリル等の脂肪族ニトリル;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の脂肪族スルホキシド及びスルホン;メチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等の脂肪族カルボキシアミド;ジエチルエーテル、アニゾール等の脂肪族及び芳香脂肪族エーテルを挙げることができる。更に、これら有機溶剤の混合物も用いることができる。
酸化剤の使用量は、重合性モノマー1モルに対して、1.5〜5倍モルが好ましく、特に好ましくは2〜3倍モルである。アミノ酸誘導体の使用量は、重合性モノマー1モルに対して0.0001〜1倍モルが好ましく、特に好ましくは0.005〜0.1倍モルである。
上記アミノ酸誘導体、重合性モノマー、酸化剤を含む導電性モノマー含有組成物を酸化重合することにより導電性高分子膜とすることができる。
導電性高分子膜は、例えばガラス、サファイア等の金属酸化物基板に上記組成物を塗布し、20〜300℃、好ましくは20〜200℃の温度で加熱処理することで得ることができる。導電性高分子膜は、更に過剰の酸化剤を除去するために、水又は/及びアルコールで洗浄しても良い。
導電性高分子膜は、導電性に優れることから、コンデンサ、帯電防止用途等に好適に使用できる。
特定のアミノ酸誘導体は、導電性高分子膜の密着性を向上させる上で非常に有用である。
本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
[NMR測定]
測定装置:バリアン社製 Gemini200
[簡易基板密着性試験]
1モル%のアミノ酸誘導体を含むメタノール溶液を調製後、関東化学製中性アルミナシートを用い、Rf値(=(原点からスポット中心までの距離)/(原点から溶媒の展開前線までの距離))を算出した。
[NMR測定]
測定装置:バリアン社製 Gemini200
[簡易基板密着性試験]
1モル%のアミノ酸誘導体を含むメタノール溶液を調製後、関東化学製中性アルミナシートを用い、Rf値(=(原点からスポット中心までの距離)/(原点から溶媒の展開前線までの距離))を算出した。
[導電率測定]
30mlバイアル瓶に、CleviosCB 6.25g(40重量%のトリス(p−トルエンスルホン酸)鉄を含むn−ブタノール溶液)に得られたアミノ酸誘導体を1モル%(対エチレンジオキシチオフェン[EDOTと略す])添加し、更に、EDOT0.25gを加えて3分間攪拌した。得られた溶液を25mm角ガラス基板に300rpmで1分間スピンコートし、50℃、大気中で30分間加熱処理した。得られた基板を、水で洗浄後、窒素ブローを行うことにより高分子膜を調製し導電率を測定した。尚、導電率は、表面抵抗値(装置:三菱油化製Loresta IP MCP−250)、膜厚(装置:JEOL製JSM−6390LV走査型電子顕微鏡)から以下の式で算出した。
導電率[S/cm]=1/(表面抵抗値[Ω/□]×膜厚[μm])×104。
30mlバイアル瓶に、CleviosCB 6.25g(40重量%のトリス(p−トルエンスルホン酸)鉄を含むn−ブタノール溶液)に得られたアミノ酸誘導体を1モル%(対エチレンジオキシチオフェン[EDOTと略す])添加し、更に、EDOT0.25gを加えて3分間攪拌した。得られた溶液を25mm角ガラス基板に300rpmで1分間スピンコートし、50℃、大気中で30分間加熱処理した。得られた基板を、水で洗浄後、窒素ブローを行うことにより高分子膜を調製し導電率を測定した。尚、導電率は、表面抵抗値(装置:三菱油化製Loresta IP MCP−250)、膜厚(装置:JEOL製JSM−6390LV走査型電子顕微鏡)から以下の式で算出した。
導電率[S/cm]=1/(表面抵抗値[Ω/□]×膜厚[μm])×104。
実施例1(O−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリン塩酸塩の合成(一般式(2)で表される化合物)の合成。下記一般式(7)参照)
300mlナス型フラスコに、3−チオフェンエタノール7.05g(55.0mmol)、ピリジン10ml及びジクロロメタン100mlを加えたのち、氷浴下、p−トシルクロリド15.75g(82.6mmol)を固体のまま分割添加した。水50mlを加えて反応を終了した後、ジエチルエーテル150mlを加えて抽出した。2N塩酸水溶液50mlで2回、更に5%炭酸水素ナトリウム50mlで2回、有機層を洗浄した。更に飽和食塩水50mlで有機層を洗浄した後、硫酸マグネシウムで有機層を乾燥した。濾過・濃縮ののち、得られた濃縮物をシリカゲルクロマトグラフィーにて精製することで、12.8gのトシル体を得た(トシラートの合成)(白色結晶、収率=83%)。
次に、200mlナス型フラスコに、先に得られたトシル体2.01g(7.08mmol)、t−ブトキシカルボニル−L−セリン2.91g(14.1mmol)、炭酸カリウム2.94g(21.2mmol)及びジメチルホルムアミド115mlを加えて40℃で一晩攪拌した。反応液を1N塩酸水溶液120mlに添加して反応を終了させたのち、トルエン100mlで2回抽出した。得られた有機層を水50mlで2回洗浄したのち、シリカゲルクロマトグラフィーで精製することにより0.74gのN−[(1,1−ジメチルエトキシ)カルボニル]−O−[2−(3−チエニル)エチル−L−セリンを無色油状物として得た(収率=34.9%)。
○1H−NMR(CDCl3);7.28(dd,1H,J=5.0,3.0Hz),7.05(dd,1H,J=3.0,1.4Hz),6.97(dd,1H,J=5.0,1.4Hz),5.46(1H,brd),4.32−4.47(3H,m),3.87(2H,t,J=3.8Hz),3.00(2H,t,J=7.0Hz),2.30(1H,s),1.45(9H,s)
○13C−NMR(CDCl3);28.33,29.48,55.80,63.50,65.34,80.28,121.70,125.76,128.04,137.47,155.59,170.57。
○1H−NMR(CDCl3);7.28(dd,1H,J=5.0,3.0Hz),7.05(dd,1H,J=3.0,1.4Hz),6.97(dd,1H,J=5.0,1.4Hz),5.46(1H,brd),4.32−4.47(3H,m),3.87(2H,t,J=3.8Hz),3.00(2H,t,J=7.0Hz),2.30(1H,s),1.45(9H,s)
○13C−NMR(CDCl3);28.33,29.48,55.80,63.50,65.34,80.28,121.70,125.76,128.04,137.47,155.59,170.57。
次に、上記で得られたN−[(1,1−ジメチルエトキシ)カルボニル]−O−[2−(3−チエニル)エチル−L−セリン0.78g(2.47mmol)に氷浴下4N塩酸ジオキサン溶液13mlを加え室温下1時間攪拌した。濃縮後、ジエチルエーテル5mlを添加することで504.4mgの白色結晶(収率=76%)を得た。この結晶はNMRよりO−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリン塩酸塩であることがわかった。
○1H−NMR(DMSO−d6);8.58(3H,brs,−NH 3 +Cl−)
○13C−NMR(DMSO−d6);28.77,54.33,59.42,64.48,121.99,125.91,128.48,137.63,167.85。
○1H−NMR(DMSO−d6);8.58(3H,brs,−NH 3 +Cl−)
○13C−NMR(DMSO−d6);28.77,54.33,59.42,64.48,121.99,125.91,128.48,137.63,167.85。
実施例2(O−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリンの合成(一般式(1)で表される化合物)の合成。下記一般式(8)参照)
50mlナス型フラスコに、実施例1で得られたO−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリン塩酸塩と水15mlを加えて溶解させたのち、28%アンモニア水0.1mlを加えてpH7とした。酢酸エチル20mlで2回抽出し濃縮することで0.27gの淡褐色粘性油状物を得た(収率=62%)。NMRから、本化合物は、O−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリンであることがわかった。
○1H−NMR(DMSO−d6+D2O);7.39(1H,dd,J=4.8,3.0Hz),7.19(1H,dd,J=3.0,1.0Hz),7.00(1H,dd,J=4.8,1.0Hz),4.20(2H,t,J=6.6Hz),3.51(2H,dd),3.32(1H,t,J=4.6Hz),2.88(2H,t,J=6.6Hz)
○13C−NMR(DMSO−d6);28.99,56.42,63.96,64.11,121.72,125.78,128.48,138.09,174.04。
○1H−NMR(DMSO−d6+D2O);7.39(1H,dd,J=4.8,3.0Hz),7.19(1H,dd,J=3.0,1.0Hz),7.00(1H,dd,J=4.8,1.0Hz),4.20(2H,t,J=6.6Hz),3.51(2H,dd),3.32(1H,t,J=4.6Hz),2.88(2H,t,J=6.6Hz)
○13C−NMR(DMSO−d6);28.99,56.42,63.96,64.11,121.72,125.78,128.48,138.09,174.04。
実施例3(O−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリン トリフルオロ酢酸塩(一般式(2)で表される化合物)の合成)
100mlナス型フラスコに、実施例1中で得られたN−[(1,1−ジメチルエトキシ)カルボニル]−O−[2−(3−チエニル)エチル−L−セリン0.81g(2.57mmol)、ジクロロメタン5ml及びトリフルオロ酢酸5mlを加え、1時間室温で攪拌した。反応液にメタノール3mlを加えて反応を終了し、更にトルエン15mlを加えて濃縮した。更に、得られた濃縮液にトルエン15mlを加えて濃縮する操作を2回繰り返すことで白色結晶を得た。ジエチルエーテルで濾過・洗浄することにより、0.75gのO−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリン トリフルオロ酢酸塩を合成した(収率=79%)。
○1H−NMR(DMSO−d6);8.43(3H,brs),7.49(1H,dd,J=4.8,3.0Hz),7.30(1H,dd,J=3.0,1.0Hz),7.07(1H,dd,J=4.8,1.0Hz),4.36(2H,t),4.14(1H,t),3.78(2H,t),2.96(2H,t)
13C−NMR(DMSO−d6);28.75,54.20,59.44,65.54,121.96,125.95,128.44,137.61,167.90。
100mlナス型フラスコに、実施例1中で得られたN−[(1,1−ジメチルエトキシ)カルボニル]−O−[2−(3−チエニル)エチル−L−セリン0.81g(2.57mmol)、ジクロロメタン5ml及びトリフルオロ酢酸5mlを加え、1時間室温で攪拌した。反応液にメタノール3mlを加えて反応を終了し、更にトルエン15mlを加えて濃縮した。更に、得られた濃縮液にトルエン15mlを加えて濃縮する操作を2回繰り返すことで白色結晶を得た。ジエチルエーテルで濾過・洗浄することにより、0.75gのO−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリン トリフルオロ酢酸塩を合成した(収率=79%)。
○1H−NMR(DMSO−d6);8.43(3H,brs),7.49(1H,dd,J=4.8,3.0Hz),7.30(1H,dd,J=3.0,1.0Hz),7.07(1H,dd,J=4.8,1.0Hz),4.36(2H,t),4.14(1H,t),3.78(2H,t),2.96(2H,t)
13C−NMR(DMSO−d6);28.75,54.20,59.44,65.54,121.96,125.95,128.44,137.61,167.90。
実施例4(O−[2−(3−チエニル)エチル]−L−セリン p−トルエンスルホン酸塩(一般式(2)で表される化合物)の合成)
100mlナス型フラスコに、実施例1中で得られたN−[(1,1−ジメチルエトキシ)カルボニル]−O−[2−(3−チエニル)エチル−L−セリン0.80g(2.53mmol)、2重量%のアニソールを含むジオキサン溶液10g及びp−トルエンスルホン酸一水和物を加え、室温下、18時間攪拌した。反応液を濃縮後、トルエン15mlを加えて再度濃縮することにより、高粘性油状物を得た。ジエチルエーテル4mlを加えることにより結晶化させ、濾過・洗浄ののち0.77gの無色結晶を得た(収率=71%)。
○1H−NMR(DMSO−d6);8.35(3H,brs),7.47−7.51(3H,m),7.30(1H,dd,J=2.9,1.4Hz),7.05−7.14(3H,m),4.36(2H,t),4.14(1H,brs),3.77(2H,t),2.95(2H,t),2.29(3H,t)
○13C−NMR(DMSO−d6);20.82,28.75,54.20,59.44,65.56,121.96,125.40,125.97,128.00,128.46,137.61,145.36,167.88。
100mlナス型フラスコに、実施例1中で得られたN−[(1,1−ジメチルエトキシ)カルボニル]−O−[2−(3−チエニル)エチル−L−セリン0.80g(2.53mmol)、2重量%のアニソールを含むジオキサン溶液10g及びp−トルエンスルホン酸一水和物を加え、室温下、18時間攪拌した。反応液を濃縮後、トルエン15mlを加えて再度濃縮することにより、高粘性油状物を得た。ジエチルエーテル4mlを加えることにより結晶化させ、濾過・洗浄ののち0.77gの無色結晶を得た(収率=71%)。
○1H−NMR(DMSO−d6);8.35(3H,brs),7.47−7.51(3H,m),7.30(1H,dd,J=2.9,1.4Hz),7.05−7.14(3H,m),4.36(2H,t),4.14(1H,brs),3.77(2H,t),2.95(2H,t),2.29(3H,t)
○13C−NMR(DMSO−d6);20.82,28.75,54.20,59.44,65.56,121.96,125.40,125.97,128.00,128.46,137.61,145.36,167.88。
実施例5(O−[2−(2−チエニル)エチル]−L−セリン塩酸塩(一般式(2)で表される化合物)の合成。下記一般式(9)参照)
原料を2−チオフェンエタノールに変え、実施例1と同スケールで反応を行なうことにより対応するトシル体を5.58gの白色結晶として単離した(収率=20%)。
次に、500mlナス型フラスコに、トシル体5.48g(19.4mmol)、t−ブトキシカルボニル−L−セリン8.08g(39.4mmol)、炭酸カリウム8.13g及びジメチルホルムアミド310mlを加え窒素雰囲気下40℃で一晩合成した。
2N塩酸水溶液160g、氷水160gの混合溶液に上記反応液を加え反応を終了した。反応液は、トルエン200mlで2回抽出を行い、水100mlで2回洗浄したのち、有機層を濃縮することで5.73gの淡黄色油状物を得た。シリカゲルクロマトグラフィーにて精製することにより3.83gの無色粘性油状物を得た(収率=62%)。本化合物は、NMRよりN−[(1,1−ジメチルエトキシ)カルボニル]−O−[2−(2−チエニル)エチル−L−セリンであると同定した。
○1H−NMR(CDCl3);7.17(1H,dd,J=5.2,1,4Hz),6.94(1H,dd,J=5.2,3.2Hz),6.84(1H,dd,J=3.2,0.8Hz),5.47(1H,br d),4.33−4.47(3H,m),3.90(2H,m),3.19(2H,t,J=6.6Hz),2.30(1H,brs),1.45(s,9H)
○13C−NMR(CDCl3);28.27,29.13,55.76,63.45,65.63,80.21,124.06,125.58,126.83,139.26,155.52,170.41。
○1H−NMR(CDCl3);7.17(1H,dd,J=5.2,1,4Hz),6.94(1H,dd,J=5.2,3.2Hz),6.84(1H,dd,J=3.2,0.8Hz),5.47(1H,br d),4.33−4.47(3H,m),3.90(2H,m),3.19(2H,t,J=6.6Hz),2.30(1H,brs),1.45(s,9H)
○13C−NMR(CDCl3);28.27,29.13,55.76,63.45,65.63,80.21,124.06,125.58,126.83,139.26,155.52,170.41。
次に得られたN−[(1,1−ジメチルエトキシ)カルボニル]−O−[2−(3−チエニル)エチル−L−セリン0.89g(2.82mmol)を実施例1と同様に4N塩酸ジオキサン溶液で処理することにより、白色結晶であるO−[2−(2−チエニル)エチル]−L−セリン塩酸塩を0.59g得た。
○13C−NMR(DMSO−d6);28.40,54.37,59.41,65.80,124.47,125.91,126.99,139.26,167.79。
○13C−NMR(DMSO−d6);28.40,54.37,59.41,65.80,124.47,125.91,126.99,139.26,167.79。
実施例6(O−[2−(2−チエニル)エチル]−L−セリン(一般式(1)で表される化合物)の合成。下記一般式(10)参照)
実施例5で得られた塩酸塩を実施例2と同様に28%アンモニア水で処理することにより、O−[2−(2−チエニル)エチル]−L−セリンの白色結晶を0.24g得た。
○1H−NMR(DMSO−d6+D2O);7.29(1H,dd,J=4.7,1.6Hz),6.90−6.95(2H,m),4.20(2H,t),3.53(2H,dd,J=4.6,3.0Hz),3.34(1H,t),3.08(2H,t)
○13C−NMR(DMSO−d6);28.64,56.44,64.04,64.33,124.30,125.69,126.88,139.79,173.94。
○1H−NMR(DMSO−d6+D2O);7.29(1H,dd,J=4.7,1.6Hz),6.90−6.95(2H,m),4.20(2H,t),3.53(2H,dd,J=4.6,3.0Hz),3.34(1H,t),3.08(2H,t)
○13C−NMR(DMSO−d6);28.64,56.44,64.04,64.33,124.30,125.69,126.88,139.79,173.94。
実施例7(O−[2−(2−チエニル)エチル]−L−セリン トリフルオロ酢酸塩(一般式(2)で表される化合物)の合成)
N−[(1,1−ジメチルエトキシ)カルボニル]−O−[2−(2−チエニル)エチル−L−セリン0.78g(2.47mmol)を実施例3と同様に処理することにより0.54gの白色結晶としてO−[2−(2−チエニル)エチル]−L−セリン トリフルオロ酢酸塩を得た(収率=62%)。
○1H−NMR(DMSO−d6);8.46(3H,brs),7.38(1H,dd,J=3.8,2.4Hz),6.96−6.98(2H,m),4.36(2H,t),4.14(1H,t),3.80(2H,t),3.16(2H,t)
○13C−NMR(DMSO−d6);28.42,54.28,59.44,65.89,124.48,125.91,127.01,139.30,167.90。
N−[(1,1−ジメチルエトキシ)カルボニル]−O−[2−(2−チエニル)エチル−L−セリン0.78g(2.47mmol)を実施例3と同様に処理することにより0.54gの白色結晶としてO−[2−(2−チエニル)エチル]−L−セリン トリフルオロ酢酸塩を得た(収率=62%)。
○1H−NMR(DMSO−d6);8.46(3H,brs),7.38(1H,dd,J=3.8,2.4Hz),6.96−6.98(2H,m),4.36(2H,t),4.14(1H,t),3.80(2H,t),3.16(2H,t)
○13C−NMR(DMSO−d6);28.42,54.28,59.44,65.89,124.48,125.91,127.01,139.30,167.90。
実施例8(密着性試験)
実施例で得たアミノ酸誘導体を用いて密着性試験を行った。結果を表1に纏める。
実施例で得たアミノ酸誘導体を用いて密着性試験を行った。結果を表1に纏める。
アミノ酸誘導体は、Rf値が0であることからアルミナ酸化膜に強く吸着することがわかった。
実施例9(導電率測定)
実施例2、3、4、6、7の化合物を、それぞれ16mg,26mg、30mg、16mg、26mg用いて(EDOTに対して1mol%)、導電率測定法に従い導電率を測定した。結果を表1に纏める。
実施例2、3、4、6、7の化合物を、それぞれ16mg,26mg、30mg、16mg、26mg用いて(EDOTに対して1mol%)、導電率測定法に従い導電率を測定した。結果を表1に纏める。
いずれの化合物もアミノ酸誘導体が添加されていない系より導電率が向上した。
比較例1
アミノ酸誘導体を添加することなしに、実施例9に準じて高分子膜を調製し導電率を測定した。結果を表1に纏めた。
アミノ酸誘導体を添加することなしに、実施例9に準じて高分子膜を調製し導電率を測定した。結果を表1に纏めた。
Claims (6)
- 一般式(2)において、Xが芳香族スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の導電性モノマー用アミノ酸誘導体。
- 一般式(2)において、Xが塩素アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオン、トリフルオロ酢酸アニオン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導電性モノマー用アミノ酸誘導体。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の導電性モノマー用アミノ酸誘導体、重合性モノマー、酸化剤を含む導電性モノマー含有組成物を酸化重合して得られることを特徴とする導電性高分子膜。
- 重合性モノマーが3,4−エチレンジオキシチオフェンであることを特徴とする請求項5に記載の導電性高分子膜。
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