JP2014234359A - Compound, and conductive polymer obtained by polymerization of the compound - Google Patents

Compound, and conductive polymer obtained by polymerization of the compound Download PDF

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智博 亘
Tomohiro Watari
智博 亘
隆幸 斉藤
Takayuki Saito
隆幸 斉藤
井上 祥来
Yoshiki Inoue
祥来 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive polymer with high conductivity, and a compound useful for the production of the conductive polymer.SOLUTION: This invention relates to a compound represented by the following general formula (1), where R-Rindependently represent a hydrogen atom, a hydroxy group, a 1-24C alkyl group, a 1-24C alkoxy group, an aldehyde group, an acetyl group, an acidic group or a salt thereof, and at least one of R-Ris a hydrogen atom. This invention also relates to a conductive polymer obtained by polymerization of monomers comprising the compound.

Description

本発明は、化合物、およびこれを重合させて得られる導電性ポリマーに関する。   The present invention relates to a compound and a conductive polymer obtained by polymerizing the compound.

導電性ポリマーとしては、ポリアニリン系導電性ポリマー、ポリチオフェン系導電性ポリマー、ポリピロール系導電性ポリマーなどが知られている。これらの導電性ポリマーは、多様な用途で用いられている。
一般的に、導電性ポリマーの導電性(σ)は、キャリアの電荷(q)、キャリアの数(n)、ならびにキャリアの分子鎖間および分子鎖内の易動度(μ)に依存し、下記式(I)より導き出される。したがって、キャリアの電荷(q)、キャリアの数(n)、易動度(μ)を増大させることが、導電性ポリマーの導電性の向上に有効である。
σ=qnμ ・・・(I)
Known conductive polymers include polyaniline conductive polymers, polythiophene conductive polymers, and polypyrrole conductive polymers. These conductive polymers are used in various applications.
In general, the conductivity (σ) of a conductive polymer depends on the charge (q) of the carrier, the number of carriers (n), and the mobility (μ) between and within the molecular chains of the carrier, It is derived from the following formula (I). Therefore, increasing the carrier charge (q), the number of carriers (n), and the mobility (μ) is effective in improving the conductivity of the conductive polymer.
σ = qnμ (I)

ポリアニリン系の導電性ポリマーの場合、キャリアの電荷(q)はキャリアの種類によって決まる固有値となるため、導電性を向上させるためには、キャリアの数(n)、および易動度(μ)を増大させることが重要である。
易動度(μ)を増大させるには、導電性ポリマーの分子量を高くしたり、導電性ポリマー中に含まれる不純物の割合を低減したりすることなどが有効であると考えられている。
キャリアの数(n)を増大させるには、スルホン酸基、カルボキシ基などの酸性基を導入し、ドープを阻害する塩基を除去すること等が有効であると考えられている。
In the case of a polyaniline-based conductive polymer, the carrier charge (q) is an eigenvalue determined by the type of carrier. Therefore, in order to improve conductivity, the number of carriers (n) and mobility (μ) must be It is important to increase.
In order to increase the mobility (μ), it is considered effective to increase the molecular weight of the conductive polymer or reduce the proportion of impurities contained in the conductive polymer.
In order to increase the number (n) of carriers, it is considered effective to introduce an acidic group such as a sulfonic acid group or a carboxy group and remove a base that inhibits dope.

酸性基を導入したポリアニリン系の導電性ポリマーとしては、例えば下記式(II)に示す化合物(2−アミノアニソール−4−スルホン酸)などの酸性基置換アニリンを前駆体とする導電性ポリマーが提案されている(特許文献1〜2参照)。特許文献1〜2では、酸性基置換アニリンを、塩基性化合物を含む溶液中で酸化剤により重合させることにより導電性ポリマーを得ている。該導電性ポリマーは、高い導電性を発現し、いかなるpHを示す水又は有機溶剤に対しても優れた溶解性を示し塗布性に優れる、とされている。   As the polyaniline-based conductive polymer having an acidic group introduced therein, for example, a conductive polymer having an acidic group-substituted aniline as a precursor such as a compound (2-aminoanisole-4-sulfonic acid) represented by the following formula (II) is proposed. (See Patent Documents 1 and 2). In Patent Documents 1 and 2, a conductive polymer is obtained by polymerizing acidic group-substituted aniline with an oxidizing agent in a solution containing a basic compound. The conductive polymer is said to exhibit high conductivity, excellent solubility in water or an organic solvent exhibiting any pH, and excellent coating properties.

Figure 2014234359
Figure 2014234359

特開平7−196791号公報JP-A-7-196791 特開平7−324132号公報JP 7-324132 A

しかし、特許文献1〜2に記載の導電性ポリマーの導電性には未だ改善の余地がある。特に導電性ポリマーが加熱される場合、導電性が不充分になる傾向がある。例えば導電性ポリマーの用途の一つにコンデンサがある。かかる用途においては、例えば、金属電極上に導電性ポリマー又は導電性ポリマーを含有する溶液、分散液を塗布、あるいは含浸した後、加熱等の処理をして導電性ポリマー層(電解質層)を形成する。導電性ポリマーとして特許文献1〜2に記載の導電性ポリマーを用いた場合、形成される導電性ポリマー層の導電性は充分なものとはいえない。   However, there is still room for improvement in the conductivity of the conductive polymers described in Patent Documents 1 and 2. In particular, when the conductive polymer is heated, the conductivity tends to be insufficient. For example, one of the uses of conductive polymers is a capacitor. In such applications, for example, a conductive polymer or a solution containing a conductive polymer or a dispersion containing a conductive polymer is applied or impregnated, and then a treatment such as heating is performed to form a conductive polymer layer (electrolyte layer). To do. When the conductive polymer described in Patent Documents 1 and 2 is used as the conductive polymer, it cannot be said that the conductivity of the formed conductive polymer layer is sufficient.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高い導電性を有する導電性ポリマー、およびその製造用として有用な導電性ポリマー前駆体を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the conductive polymer which has high electroconductivity, and a conductive polymer precursor useful for the manufacture.

本発明の第一の態様は、下記一般式(1)で表される化合物である。   The first aspect of the present invention is a compound represented by the following general formula (1).

Figure 2014234359
[式中、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜24のアルキル基、炭素数1〜24のアルコキシ基、アルデヒド基、アセチル基、酸性基またはその塩であり、R〜Rのうち少なくとも1つは水素原子である。]
Figure 2014234359
[Wherein, R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms, an aldehyde group, an acetyl group, an acidic group or a salt thereof. And at least one of R 1 to R 3 is a hydrogen atom. ]

本発明の第二の態様は、前記第一の態様の化合物を含む単量体を重合させて得られる、導電性ポリマーである。   The second aspect of the present invention is a conductive polymer obtained by polymerizing a monomer containing the compound of the first aspect.

本発明によれば、高い導電性を有する導電性ポリマー、およびその製造用として有用な化合物を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a conductive polymer having high conductivity and a compound useful for the production thereof.

≪化合物(導電性ポリマー前駆体)≫
本発明の化合物は、下記一般式(1)で表される化合物(以下、「化合物(1)」ともいう。)である。
≪Compound (conductive polymer precursor) ≫
The compound of the present invention is a compound represented by the following general formula (1) (hereinafter also referred to as “compound (1)”).

Figure 2014234359
[式中、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜24のアルキル基、炭素数1〜24のアルコキシ基、アルデヒド基、アセチル基、酸性基またはその塩であり、R〜Rのうち少なくとも1つは水素原子である。]
Figure 2014234359
[Wherein, R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms, an aldehyde group, an acetyl group, an acidic group or a salt thereof. And at least one of R 1 to R 3 is a hydrogen atom. ]

前記一般式(1)中、R〜Rにおいて、アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基 、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが挙げられる。アルキル基としては、立体障害の影響を抑える観点から、炭素数1〜3のアルキル基が好ましい。
アルコキシ基におけるアルキル基は、前記アルキル基と同様である。
In R 1 to R 3 in the general formula (1), the alkyl group may be linear or branched. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. The alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms from the viewpoint of suppressing the influence of steric hindrance.
The alkyl group in the alkoxy group is the same as the alkyl group.

酸性基としては、スルホン酸基、スルホアルキル基、リン酸基、ホスホアルキル基などが挙げられる。本発明において「リン酸基」とは、−POを意味する。
酸性基は、酸の状態(例えば−S(=O)OH)で含まれていてもよく、イオンの状態(例えば−S(=O))で含まれていてもよい。
酸性基としては、特に水に対する親和性を高めることができ、導電性ポリマーとなったときに、さらに高い導電性を発現できる観点で、スルホン酸基、又は炭素数が1〜10であるスルホアルキル基が好ましく、スルホン酸基が特に好ましい。
Examples of the acidic group include a sulfonic acid group, a sulfoalkyl group, a phosphoric acid group, and a phosphoalkyl group. In the present invention, the “phosphate group” means —PO 3 H 2 .
The acidic group may be included in an acid state (for example, —S (═O) 2 OH) or may be included in an ionic state (for example, —S (═O) 2 O ).
As the acidic group, in particular, the sulfonic acid group or the sulfoalkyl having 1 to 10 carbon atoms can be used to enhance the affinity for water, and when it becomes a conductive polymer, a higher conductivity can be expressed. Groups are preferred, and sulfonic acid groups are particularly preferred.

酸性基の塩は、イオンの状態の酸性基と、その対イオンとから形成される基である。
該対イオンとしては、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、置換アンモニウムイオン等が挙げられる。すなわち、酸性基の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、置換アンモニウム塩等が挙げられる。
アルカリ金属イオンとしては、例えばリチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどが挙げられる。
アルカリ土類金属イオンとしては、例えばマグネシウムイオン、カルシウムイオンなどが挙げられる。
置換アンモニウムイオンとしては、例えば鎖式アンモニウムイオン、環式飽和アンモニウムイオン、環式不飽和アンモニウムイオンなどが挙げられる。
前記鎖式アンモニウムイオンとしては、例えば、下式一般式(III)で表されるアンモニウムイオンが挙げられる。
The salt of an acidic group is a group formed from an acidic group in an ionic state and its counter ion.
Examples of the counter ion include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, ammonium ions, substituted ammonium ions, and the like. That is, examples of the salt of an acidic group include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, ammonium salts, and substituted ammonium salts.
Examples of alkali metal ions include lithium ions, sodium ions, potassium ions, and the like.
Examples of the alkaline earth metal ions include magnesium ions and calcium ions.
Examples of the substituted ammonium ion include a chain ammonium ion, a cyclic saturated ammonium ion, and a cyclic unsaturated ammonium ion.
Examples of the chain ammonium ions include ammonium ions represented by the following general formula (III).

Figure 2014234359
Figure 2014234359

式(III)中、R〜R10はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基である。
このような鎖式アンモニウム類としては、例えば、メチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、エチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、メチルエチルアンモニウム、ジエチルメチルアンモニウム、ジメチルエチルアンモニウム、プロピルアンモニウム、ジプロピルアンモニウム、イソプロピルアンモニウム、ジイソプロピルアンモニウム、ブチルアンモニウム、ジブチルアンモニウム、メチルプロピルアンモニウム、エチルプロピルアンモニウム、メチルイソプロピルアンモニウム、エチルイソプロピルアンモニウム、メチルブチルアンモニウム、エチルブチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラn−ブチルアンモニウム、テトラsec−ブチルアンモニウム、テトラt−ブチルアンモニウムなどが挙げられる。
これらの中でも、溶解性の観点から、R〜R10のうち1つが水素原子、他の3つが炭素数1〜4のアルキル基であるアンモニウムイオン、またはR〜R10のうち2つが水素原子、他の2つが炭素数1〜4のアルキル基であるアンモニウムイオンが好ましく、R〜R10のうち1つが水素原子、他の3つが炭素数1〜4のアルキル基であるアンモニウムイオンが特に好ましい。
In formula (III), R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Examples of such chain ammoniums include methylammonium, dimethylammonium, trimethylammonium, ethylammonium, diethylammonium, triethylammonium, methylethylammonium, diethylmethylammonium, dimethylethylammonium, propylammonium, dipropylammonium, isopropyl. Ammonium, diisopropylammonium, butylammonium, dibutylammonium, methylpropylammonium, ethylpropylammonium, methylisopropylammonium, ethylisopropylammonium, methylbutylammonium, ethylbutylammonium, tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetran-butylammonium, tetrase - butyl ammonium, tetra-t- butyl ammonium.
Among these, from the viewpoint of solubility, one of R 7 to R 10 is a hydrogen atom, the other three are ammonium ions having 1 to 4 carbon atoms, or two of R 7 to R 10 are hydrogen. An ammonium ion in which an atom and the other two are alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms is preferred, and an ammonium ion in which one of R 7 to R 10 is a hydrogen atom and the other three are alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms. Particularly preferred.

環式飽和アンモニウム類としては、例えばピペリジニウム、ピロリジニウム、モルホリニウム、ピペラジニウムおよびこれらの骨格を有する誘導体などが挙げられる。
環式不飽和アンモニウム類としては、例えばピリジニウム、α−ピコリニウム、β−ピコリニウム、γ−ピコリニウム、キノリニウム、イソキノリニウム、ピロリニウム及びこれらの骨格を有する誘導体などが挙げられる。
Examples of the cyclic saturated ammoniums include piperidinium, pyrrolidinium, morpholinium, piperazinium, and derivatives having these skeletons.
Examples of the cyclic unsaturated ammonium include pyridinium, α-picolinium, β-picolinium, γ-picolinium, quinolinium, isoquinolinium, pyrrolinium, and derivatives having these skeletons.

前記一般式(1)においては、R〜Rのうち少なくとも1つは水素原子であり、導電性向上の観点から、少なくともRが水素原子であることが好ましい。
前記一般式(1)においては、導電性向上の観点から、RおよびRがそれぞれ、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、酸性基またはその塩であることが好ましく、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、酸性基またはその塩であることがより好ましい。
前記一般式(1)においては特に、化合物(1)を重合させて得られる導電性ポリマーの加熱後における導電性が向上し、かつ化合物(1)の製造が容易である観点から、RおよびRのうちの少なくとも一方が酸性基またはその塩であり、Rが水素原子であることが好ましく、RおよびRのうちの一方が酸性基またはその塩、他方が水素原子であり、Rが水素原子であることがより好ましく、Rが水素原子、Rが酸性基またはその塩、Rが水素原子であることが特に好ましい。酸性基またはその塩としては、スルホン酸基またはその塩が特に好ましい。
In the general formula (1), at least one of R 1 to R 3 is a hydrogen atom, and at least R 3 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of improving conductivity.
In the general formula (1), from the viewpoint of improving conductivity, R 1 and R 2 are each a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an acidic group, or a salt thereof. It is preferable that it is a hydrogen atom, a C1-C3 alkyl group, a C1-C3 alkoxy group, an acidic group, or its salt.
In the general formula (1), in particular, from the viewpoint that the conductivity after heating of the conductive polymer obtained by polymerizing the compound (1) is improved and the production of the compound (1) is easy, R 1 and It is preferable that at least one of R 2 is an acidic group or a salt thereof, R 3 is a hydrogen atom, one of R 1 and R 2 is an acidic group or a salt thereof, and the other is a hydrogen atom, R 3 is more preferably a hydrogen atom, particularly preferably R 1 is a hydrogen atom, R 2 is an acidic group or a salt thereof, and R 3 is a hydrogen atom. As the acidic group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof is particularly preferable.

<化合物(1)の製造方法>
化合物(1)は、例えば以下に示す(a)〜(e)の工程を経る製造方法により製造することができる。ただし該製造方法は、前記一般式(1)中のRがスルホン酸基またはその塩である化合物(以下、「化合物(1−1)」という。)を製造する方法である。
(a)工程:下記一般式(2)で表される化合物(以下、「化合物(2)」という。)を、発煙硫酸を用いてスルホン化して、下記一般式(3)で表される化合物(以下、「化合物(3)」という。)を得る工程。
(b)工程:化合物(3)を、発煙硝酸を用いてニトロ化して、下記一般式(4)で表される化合物(以下、「化合物(4)」という。)を得る工程。
(c)工程:化合物(4)をジヒドロキシ化して、下記一般式(5)で表される化合物(以下、「化合物(5)」という。)を得る工程。
(d)工程:化合物(5)を環化して、下記一般式(6)で表される化合物(以下、「化合物(6)」という。)を得る工程。
(e)工程:化合物(6)を還元して、化合物(1−1)を得る工程。
<Method for Producing Compound (1)>
Compound (1) can be produced, for example, by a production method through the following steps (a) to (e). However, the production method is a method for producing a compound in which R 2 in the general formula (1) is a sulfonic acid group or a salt thereof (hereinafter referred to as “compound (1-1)”).
Step (a): A compound represented by the following general formula (2) (hereinafter referred to as “compound (2)”) is sulfonated using fuming sulfuric acid, and the compound represented by the following general formula (3): (Hereinafter referred to as “compound (3)”).
(B) Step: A step of obtaining a compound represented by the following general formula (4) (hereinafter referred to as “compound (4)”) by nitration of the compound (3) using fuming nitric acid.
(C) Step: A step of dihydroxylating compound (4) to obtain a compound represented by the following general formula (5) (hereinafter referred to as “compound (5)”).
Step (d): A step of cyclizing the compound (5) to obtain a compound represented by the following general formula (6) (hereinafter referred to as “compound (6)”).
(E) Step: A step of obtaining compound (1-1) by reducing compound (6).

Figure 2014234359
Figure 2014234359

前記一般式(2)〜(6)、(1−1)中、RおよびRはそれぞれ、一般式(1)中のRおよびRと同じである。前記製造方法において、RおよびRはそれぞれ水素原子であることが好ましい。
Aはスルホン酸基またはその塩である。
2Aは、(a)工程における反応によってA(スルホン酸基またはその塩)に変換可能な置換基である。Aに変換可能な置換基としては、例えば、水素原子、ハロゲン原子等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
およびRはそれぞれ独立に、(c)工程における反応によってヒドロキシ基に変換可能な置換基、またはヒドロキシ基であり、RおよびRの少なくとも一方は前記置換基である。ヒドロキシ基に変換可能な置換基としては、アルデヒド基、アセチル基等が挙げられる。なお、化合物(2)として、RおよびRの両方がヒドロキシ基である化合物を用いる場合、(b)工程の後、(c)工程を行わずに(d)工程を行うことができる。
以下、各工程について、化合物(1−1)としてAがスルホン酸基である化合物を製造する場合を例に挙げて詳しく説明する。
Formula (2) to (6), (1-1), R 1 and R 3 are respectively the same as R 1 and R 3 in the general formula (1). In the production method, R 1 and R 3 are each preferably a hydrogen atom.
A is a sulfonic acid group or a salt thereof.
R 2A is a substituent that can be converted to A (sulfonic acid group or a salt thereof) by the reaction in the step (a). Examples of the substituent that can be converted to A include a hydrogen atom and a halogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
R 4 and R 5 are each independently a substituent that can be converted to a hydroxy group by the reaction in step (c), or a hydroxy group, and at least one of R 4 and R 5 is the substituent. Examples of the substituent that can be converted to a hydroxy group include an aldehyde group and an acetyl group. In addition, when using the compound whose both R < 4 > and R < 5 > are hydroxy groups as a compound (2), (d) process can be performed without performing (c) process after (b) process.
Hereinafter, each step will be described in detail by taking as an example the case of producing a compound in which A is a sulfonic acid group as the compound (1-1).

((a)工程)
(a)工程では、化合物(2)を、発煙硫酸を用いてスルホン化する。これにより、下記一般式(3−1)で表される化合物(以下、「化合物(3−1)」という。)が得られる。
(Step (a))
In the step (a), the compound (2) is sulfonated using fuming sulfuric acid. Thereby, a compound represented by the following general formula (3-1) (hereinafter referred to as “compound (3-1)”) is obtained.

Figure 2014234359
Figure 2014234359

前記スルホン化は、例えば、濃硫酸を溶媒とする化合物(2)の溶液に、発煙硫酸を加えて反応させることにより行われる。
化合物(2)と発煙硫酸との反応割合(mol比)は、1:1〜1:2が好ましい。発煙硫酸が少なすぎると、反応が完結しにくくなる。発煙硫酸が多すぎると、余剰の発煙硫酸を除去する必要があり、手間や製造コストがかかる。発煙硫酸は三酸化硫黄を含有しているが、反応割合の計算では硫酸として扱う。
反応温度は、60℃以上が好ましく、反応時間は、0.5〜10時間が好ましい。
なお、スルホン化においては、発煙硫酸の使用が一般的ではあるが、濃硫酸または熱濃硫酸を使用してもよい。濃硫酸または熱濃硫酸を使用した場合でも、上記と同様の反応が進行し得る。
The sulfonation is performed, for example, by adding fuming sulfuric acid to a solution of the compound (2) using concentrated sulfuric acid as a solvent and causing the reaction.
The reaction ratio (mol ratio) between the compound (2) and fuming sulfuric acid is preferably 1: 1 to 1: 2. When there is too little fuming sulfuric acid, it becomes difficult to complete the reaction. When there is too much fuming sulfuric acid, it is necessary to remove excess fuming sulfuric acid, which takes time and manufacturing costs. Fuming sulfuric acid contains sulfur trioxide, but it is treated as sulfuric acid in the calculation of the reaction ratio.
The reaction temperature is preferably 60 ° C. or higher, and the reaction time is preferably 0.5 to 10 hours.
In sulfonation, fuming sulfuric acid is generally used, but concentrated sulfuric acid or hot concentrated sulfuric acid may be used. Even when concentrated sulfuric acid or hot concentrated sulfuric acid is used, the same reaction as described above can proceed.

((b)工程)
(b)工程では、化合物(3−1)を、発煙硝酸を用いてニトロ化する。これにより、下記一般式(4−1)で表される化合物(以下、「化合物(4−1)」という。)が得られる。
((B) Process)
In step (b), compound (3-1) is nitrated using fuming nitric acid. Thereby, a compound represented by the following general formula (4-1) (hereinafter referred to as “compound (4-1)”) is obtained.

Figure 2014234359
Figure 2014234359

前記スルホン化は、例えば、酢酸を溶媒とする化合物(3−1)の溶液に、発煙硝酸を加えて反応させることにより行われる。
化合物(3−1)と発煙硝酸との反応割合(mol比)は、1:1〜1:2が好ましい。発煙硝酸が少なすぎると、反応が完結しにくくなる。発煙硝酸が多すぎると、余剰の発煙硝酸を除去する必要があり、手間や製造コストがかかる。発煙硝酸は二酸化窒素を含有しているが、反応割合の計算では硝酸として扱う。
反応温度は、10℃以上が好ましく、反応時間は、1.0〜20時間が好ましい。
The sulfonation is performed, for example, by adding fuming nitric acid to a solution of the compound (3-1) using acetic acid as a solvent and reacting the solution.
The reaction ratio (mol ratio) between the compound (3-1) and fuming nitric acid is preferably 1: 1 to 1: 2. When there is too little fuming nitric acid, it becomes difficult to complete the reaction. When there is too much fuming nitric acid, it is necessary to remove excess fuming nitric acid, which requires labor and manufacturing costs. Fuming nitric acid contains nitrogen dioxide, but it is treated as nitric acid in the calculation of the reaction rate.
The reaction temperature is preferably 10 ° C. or higher, and the reaction time is preferably 1.0 to 20 hours.

((c)工程)
(c)工程では、化合物(4−1)をジヒドロキシ化する。これにより、下記一般式(5−1)で表される化合物(以下、「化合物(5−1)」という。)が得られる。
(Step (c))
In the step (c), the compound (4-1) is dihydroxylated. Thereby, a compound represented by the following general formula (5-1) (hereinafter referred to as “compound (5-1)”) is obtained.

Figure 2014234359
Figure 2014234359

前記ジヒドロキシ化は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液とメタノールとの混合溶媒中で、化合物(4−1)と過酸化水素とを反応させることにより行われる。
この反応は、デーキン(Dakin)反応またはデーキン酸化と称される反応である。(c)工程における反応条件は、一般的なデーキン反応またはデーキン酸化における反応条件と同様であってよく、特に限定されない。
The dihydroxylation is performed, for example, by reacting the compound (4-1) with hydrogen peroxide in a mixed solvent of an aqueous sodium hydroxide solution and methanol.
This reaction is a reaction called Dakin reaction or Dakin oxidation. The reaction conditions in the step (c) may be the same as those in general Dakin reaction or Dakin oxidation, and are not particularly limited.

((d)工程)
(d)工程では、化合物(5−1)を環化する。これにより、下記一般式(6−1)で表される化合物(以下、「化合物(6−1)」という。)が得られる。
((D) step)
In the step (d), the compound (5-1) is cyclized. Thereby, a compound represented by the following general formula (6-1) (hereinafter referred to as “compound (6-1)”) is obtained.

Figure 2014234359
Figure 2014234359

前記環化は、例えば、溶媒中、触媒として炭酸カリウムを使用して、化合物(5−1)とジブロモエタンとを反応させることにより行われる。
溶媒としては、反応を阻害しないものであれば特に限定されず、例えばジメチルホルムアミド、テトラヒドロアミン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
反応温度は70〜80℃が好ましく、反応時間は10〜50時間が好ましい。
The cyclization is performed, for example, by reacting compound (5-1) with dibromoethane using potassium carbonate as a catalyst in a solvent.
The solvent is not particularly limited as long as it does not inhibit the reaction, and examples thereof include dimethylformamide, tetrahydroamine, dimethyl sulfoxide and the like.
The reaction temperature is preferably 70 to 80 ° C., and the reaction time is preferably 10 to 50 hours.

((e)工程)
(e)工程では、化合物(6−1)を還元する。これにより、化合物(1−1)が得られる。
(Step (e))
In the step (e), the compound (6-1) is reduced. Thereby, a compound (1-1) is obtained.

Figure 2014234359
Figure 2014234359

(e)工程における反応条件は、ニトロ基に対する一般的な還元条件であれば、特に限定されない。具体的には、パラジウムカーボン、ラネーニッケルなどの還元剤を用いた接触水素化や、酸性条件下において亜鉛粉やスズ等の還元剤を用いた還元などの方法が挙げられる。   The reaction conditions in the step (e) are not particularly limited as long as they are general reduction conditions for a nitro group. Specific examples include catalytic hydrogenation using a reducing agent such as palladium carbon and Raney nickel, and reduction using a reducing agent such as zinc powder and tin under acidic conditions.

以上、化合物(1−1)を製造する場合を例に挙げて化合物(1)の製造方法を説明したが、製造しようとする化合物に応じて適宜工程の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
たとえば、反応条件によってはスルホン酸が塩となって取得する場合、陽イオン交換樹脂を用いることでスルホン酸として回収することが可能である。また、塩の状態が以降の工程における反応に影響がないのであれば、省略することも可能である。
また、上記の化合物(1−1)の製造方法においては、(a)工程→(b)工程の順で工程を進めたが、(b)工程→(a)工程の順に入れ替えることも可能である。
また、出発原料を変更することにより、化合物(1−1)が有する置換基(R、A、R)の種類や位置を変更することも可能である。
酸性基の候補としては、リン酸基(−PO)も挙げられるが、ハロゲン原子が付与している化合物を出発原料として選択すれば、容易にリン酸基を導入することが可能である。
The production method of the compound (1) has been described above by taking the case of producing the compound (1-1) as an example. However, addition, omission, substitution, and other changes of steps are appropriately performed according to the compound to be produced. Is possible.
For example, when sulfonic acid is obtained as a salt depending on reaction conditions, it can be recovered as sulfonic acid by using a cation exchange resin. If the salt state does not affect the reaction in the subsequent steps, it can be omitted.
Moreover, in the manufacturing method of said compound (1-1), although the process was advanced in order of (a) process-> (b) process, it is also possible to replace in order of (b) process-> (a) process. is there.
Moreover, it is also possible to change the kind and position of the substituents (R 1 , A, R 3 ) of the compound (1-1) by changing the starting material.
Candidate acid group, a phosphoric acid group (-PO 3 H 2) is also mentioned, by selecting the compound that halogen atoms are provided as a starting material, easily possible to introduce a phosphate group is there.

≪導電性ポリマー≫
本発明の導電性ポリマー(以下、導電性ポリマー(a)ともいう。)は、前記化合物(1)を含む単量体を重合させて得られるものであり、化合物(1)に基づく構成単位(以下、構成単位(1−A)ともいう。)を有する。
構成単位(1−A)は、化合物(1)から、アミノ基の水素原子の1つと、ベンゼン環に結合した水素原子の1つ(R〜Rのいずれか1つ)とを除いた構造を有する。
構成単位(1−A)としては、下記一般式(1−A−1)で表される構成単位が好ましい。該構成単位は、前記一般式(1)中のRが水素原子である化合物から形成される。
≪Conductive polymer≫
The conductive polymer of the present invention (hereinafter also referred to as conductive polymer (a)) is obtained by polymerizing a monomer containing the compound (1), and is a structural unit based on the compound (1) ( (Hereinafter also referred to as a structural unit (1-A)).
The structural unit (1-A) was obtained by removing one of the amino group hydrogen atoms and one of the hydrogen atoms bonded to the benzene ring (any one of R 1 to R 3 ) from the compound (1). It has a structure.
As the structural unit (1-A), structural units represented by general formula (1-A-1) shown below are preferred. The structural unit is formed from a compound in which R 3 in the general formula (1) is a hydrogen atom.

Figure 2014234359
[式中、RおよびRはそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜24のアルキル基、炭素数1〜24のアルコキシ基、アルデヒド基、アセチル基、酸性基またはその塩である。]
Figure 2014234359
[Wherein, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms, an aldehyde group, an acetyl group, an acidic group or a salt thereof. It is. ]

前記一般式(1−A−1)中、R、Rにおけるアルキル基、アルコキシ基、酸性基、その塩としては、それぞれ、化合物(1)の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
、Rはそれぞれ、導電性向上の観点から、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、酸性基またはその塩であることが好ましく、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、酸性基またはその塩であることがより好ましい。
前記一般式(1−A−1)においては特に、RおよびRのうちの少なくとも一方が酸性基またはその塩であることが好ましく、RおよびRのうちの一方が酸性基またはその塩、他方が水素原子であることがより好ましく、Rが水素原子、Rが酸性基またはその塩であることが特に好ましい。酸性基またはその塩としては、スルホン酸基またはその塩が特に好ましい。
In the general formula (1-A-1), examples of the alkyl group, alkoxy group, acidic group, and salt thereof in R 1 and R 2 are the same as those described in the description of the compound (1). It is done.
R 1 and R 2 are each preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an acidic group or a salt thereof from the viewpoint of improving conductivity, It is more preferable that they are a C1-C3 alkyl group, a C1-C3 alkoxy group, an acidic group, or its salt.
In the general formula (1-A-1), at least one of R 1 and R 2 is preferably an acidic group or a salt thereof, and one of R 1 and R 2 is an acidic group or a salt thereof. It is more preferable that the salt and the other be a hydrogen atom, and it is particularly preferable that R 1 is a hydrogen atom and R 2 is an acidic group or a salt thereof. As the acidic group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof is particularly preferable.

導電性ポリマー(a)の製造に際して重合させる単量体のうち、化合物(1)の割合は、単量体の総質量(100質量%)に対し、1〜100質量%が好ましく、10〜100質量%がより好ましい。化合物(1)の含有量が高いほど、導電性が高く、かつ熱安定性に優れた導電性ポリマーが得られやすくなる。
化合物(1)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。2種以上の化合物(1)を併用する場合、それらの比率は任意に設定し得る。
導電性ポリマー(a)の製造方法については後で詳しく説明する。
Among the monomers to be polymerized in the production of the conductive polymer (a), the proportion of the compound (1) is preferably 1 to 100% by mass, preferably 10 to 100%, based on the total mass (100% by mass) of the monomer. The mass% is more preferable. The higher the content of compound (1), the easier it is to obtain a conductive polymer having high conductivity and excellent thermal stability.
A compound (1) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When using 2 or more types of compounds (1) together, those ratios can be set arbitrarily.
The method for producing the conductive polymer (a) will be described in detail later.

導電性ポリマー(a)は、本発明の効果を損なわない範囲で、構成単位(1−A)以外の構成単位(単量体成分)をさらに有してもよい。
構成単位(1−A)以外の構成単位としては、化合物(1)と重合可能で、導電性等の特性を損なわない単量体に基づくものであれば特に限定されず、従来、アニリン系導電性ポリマーに用いられている単量体成分を用いることができる。例えば、置換又は無置換のアニリン(ただし化合物(1)は除く。以下、他のアニリン系単量体ともいう。)単位、チオフェン単位、ピロール単位、フェニレン単位、ビニレン単位、二価の不飽和基、二価の飽和基等が挙げられる。
構成単位(1−A)以外の構成単位としては、他のアニリン系単量体に基づく構成単位が好ましい。
The conductive polymer (a) may further have a structural unit (monomer component) other than the structural unit (1-A) as long as the effects of the present invention are not impaired.
The structural unit other than the structural unit (1-A) is not particularly limited as long as it is based on a monomer that can be polymerized with the compound (1) and does not impair the properties such as conductivity. The monomer component used for the conductive polymer can be used. For example, substituted or unsubstituted aniline (excluding compound (1), hereinafter also referred to as other aniline monomer) unit, thiophene unit, pyrrole unit, phenylene unit, vinylene unit, divalent unsaturated group And divalent saturated groups.
As the structural unit other than the structural unit (1-A), a structural unit based on another aniline monomer is preferable.

他のアニリン系単量体としては、例えばアニリン、メチルアニリン、ジメチルアニリン、トリメチルアニリン、テトラメチルアニリン、エチルアニリン、ジエチルアニリン、トリエチルアニリン、テトラエチルアニリン、プロピルアニリン、ジプロピルアニリン、トリプロピルアニリン、テトラプロピルアニリン、ブチルアニリン、ジブチルアニリン、トリブチルアニリン、テトラブチルアニリン、メトキシアニリン、ジメトキシアニリン、トリメトキシアニリン、テトラメトキシアニリン、エトキシアニリン、ジエトキシアニリン、トリエトキシアニリン、テトラエトキシアニリン、ブロモアニリン、クロロアニリン、フッ化アニリン、シアノアニリン、ヒドロキシアニリン、ニトロアニリン、ジブロモアニリン、ジクロロアニリン、ジフッ化アニリン、ジシアノアニリン、ジヒドロキシアニリン、ジニトロアニリン、ジアミノベンゼン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−n−プロピルアニリン、N−iso−プロピルアニリン、N−ブチルアニリン、アミノベンゼンスルホン酸、アミノベンゼンジスルホン酸、アミノフェノールスルホン酸、アミノフェノールジスルホン酸、メトキシアニリンスルホン酸、アミノ安息香酸、アミノベンゼンジカルボン酸、アミノベンゼンリン酸、アミノベンゼンジリン酸、アミノベンゼンスルホンアミド、アミノベンゼンチオール、アミノベンズアミド、アセトトルイジン、アミノアセトフェノン、アミノベンゼンチオール、アミノクロロフェノール、アミノナフタレン、アミノナフタレンスルホン酸、アミノナフタレンカルボン酸、アミノナフタレンリン酸、アミノニトロフェノール、アミノフェニル、アミノフェニルフェノール、アミノキンリン、アミノベンゾトリフルオリド、アミノベンジルアルコール、アミノフェニルボロン酸、アミノクレゾール、アミノインドール、ルミノールなどが挙げられる。
また、これらのアニリン系単量体のうち、スルホン酸基および/またはカルボキシ基を有するものについては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、置換アンモニウム塩等の塩を用いてもよい。
Examples of other aniline monomers include aniline, methylaniline, dimethylaniline, trimethylaniline, tetramethylaniline, ethylaniline, diethylaniline, triethylaniline, tetraethylaniline, propylaniline, dipropylaniline, tripropylaniline, tetra Propylaniline, Butylaniline, Dibutylaniline, Tributylaniline, Tetrabutylaniline, Methoxyaniline, Dimethoxyaniline, Trimethoxyaniline, Tetramethoxyaniline, Ethoxyaniline, Diethoxyaniline, Triethoxyaniline, Tetraethoxyaniline, Bromoaniline, Chloroaniline , Aniline fluoride, cyanoaniline, hydroxyaniline, nitroaniline, dibromoaniline, dichloroaniline, diph Aniline, dicyanoaniline, dihydroxyaniline, dinitroaniline, diaminobenzene, N-methylaniline, N-ethylaniline, Nn-propylaniline, N-iso-propylaniline, N-butylaniline, aminobenzenesulfonic acid, amino Benzenedisulfonic acid, aminophenolsulfonic acid, aminophenoldisulfonic acid, methoxyanilinesulfonic acid, aminobenzoic acid, aminobenzenedicarboxylic acid, aminobenzenephosphoric acid, aminobenzenediphosphoric acid, aminobenzenesulfonamide, aminobenzenethiol, aminobenzamide, Acetotoluidine, aminoacetophenone, aminobenzenethiol, aminochlorophenol, aminonaphthalene, aminonaphthalenesulfonic acid, aminonaphthalenecarbo Acid, aminonaphthalene phosphoric acid, the amino nitrophenol, aminophenyl, amino phenylphenol, Aminokinrin, aminobenzotrifluoride, aminobenzyl alcohol, aminophenyl boronic acid, amino cresol, aminoindole, such as luminol and the like.
Among these aniline monomers, those having a sulfonic acid group and / or a carboxy group may use salts such as alkali metal salts, alkaline earth metal salts, ammonium salts, and substituted ammonium salts. .

導電性ポリマー(a)の製造に際して重合させる単量体のうち、化合物(1)以外の単量体の割合は、単量体の総質量(100質量%)に対し、0〜99質量%が好ましく、0〜90質量%がより好ましい。
化合物(1)以外の単量体は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Among the monomers to be polymerized in the production of the conductive polymer (a), the proportion of the monomers other than the compound (1) is 0 to 99% by mass with respect to the total mass (100% by mass) of the monomer. Preferably, 0 to 90% by mass is more preferable.
Monomers other than the compound (1) may be used alone or in combination of two or more.

導電性ポリマー(a)は、導電性の向上、水や有機溶剤に対する溶解性の向上の観点から、芳香環に結合した酸性基またはその塩を有することが好ましい。水や有機溶剤に対する溶解性が向上することで、導電性ポリマー(a)を用いてコンデンサ等を製造しやすくなる。
導電性ポリマー(a)における芳香環に対する酸性基またはその塩の含有率(全芳香環のうち、酸性基が結合した芳香環の割合)は、70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上が特に好ましい。
The conductive polymer (a) preferably has an acidic group bonded to an aromatic ring or a salt thereof from the viewpoint of improving conductivity and improving solubility in water or an organic solvent. By improving the solubility in water and organic solvents, it becomes easy to produce a capacitor or the like using the conductive polymer (a).
The content of the acidic group or salt thereof with respect to the aromatic ring in the conductive polymer (a) (the ratio of the aromatic ring to which the acidic group is bonded out of the total aromatic rings) is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, 90% or more is particularly preferable.

導電性ポリマー(a)の質量平均分子量は、導電性、成膜性及び膜強度の観点で、3000〜50万が好ましく、5000〜20万がより好ましく、7000〜10万が特に好ましい。質量平均分子量が3000以上であると、成膜性及び導電性が向上する。質量平均分子量が50万以下であると、水や有機溶剤に対する溶解性が向上する。また、その溶液や分散液の多孔質成形体への含浸性が向上する。
本発明において、導電性ポリマー(a)の質量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム換算の値である。
The weight average molecular weight of the conductive polymer (a) is preferably from 3,000 to 500,000, more preferably from 5,000 to 200,000, particularly preferably from 7,000 to 100,000, from the viewpoints of conductivity, film formability and film strength. When the mass average molecular weight is 3000 or more, film formability and conductivity are improved. When the mass average molecular weight is 500,000 or less, the solubility in water or an organic solvent is improved. Moreover, the impregnation property of the solution or dispersion into the porous molded body is improved.
In the present invention, the weight average molecular weight of the conductive polymer (a) is a value in terms of sodium polystyrene sulfonate measured by gel permeation chromatography.

導電性ポリマー(a)は、導電性を有する。
本発明においてポリマーが「導電性を有する」とは、当該ポリマーから形成される膜厚約0.1μmの塗膜が、1014Ω/□以下の表面抵抗値を有することを示す。
導電性ポリマー(a)から形成される前記塗膜の表面抵抗値は、1010Ω/□以下が好ましく、10Ω/□以下がより好ましい。表面抵抗値が低いほど、導電性ポリマー(a)の導電率が高く、例えば固体電解コンデンサの製造に用いた時に、周波数特性などの性能が良い固体電解コンデンサが得られる。
該表面抵抗値は、ポリマー溶液をガラス基板上にスピンコート法により塗布し、120℃×10分加熱することで得られた薄膜の表面抵抗値を測定することで得られる。
The conductive polymer (a) has conductivity.
In the present invention, the polymer “having conductivity” indicates that a coating film having a film thickness of about 0.1 μm formed from the polymer has a surface resistance value of 10 14 Ω / □ or less.
The surface resistance of the coating film formed from the conductive polymer (a) is preferably 10 10 Ω / □ or less, more preferably 10 8 Ω / □ or less. The lower the surface resistance value, the higher the conductivity of the conductive polymer (a). For example, when used in the production of a solid electrolytic capacitor, a solid electrolytic capacitor with good performance such as frequency characteristics can be obtained.
The surface resistance value is obtained by measuring the surface resistance value of a thin film obtained by applying a polymer solution onto a glass substrate by a spin coating method and heating at 120 ° C. for 10 minutes.

<導電性ポリマー(a)の製造方法>
導電性ポリマー(a)は、化合物(1)を含む単量体を重合させることにより得ることができる。重合後、生成物に対し、必要に応じて、精製、脱塩等の処理を行ってもよい。重合、精製、脱塩等は、公知の方法により行うことができる。例えば単量体の重合方法としては、特に限定されず、酸化剤による化学酸化重合法、電解重合法など、アニリン系導電性ポリマーの製造において用いられている公知の重合方法を用いることができる。
<Method for producing conductive polymer (a)>
The conductive polymer (a) can be obtained by polymerizing a monomer containing the compound (1). After the polymerization, the product may be subjected to treatment such as purification and desalting as necessary. Polymerization, purification, desalting and the like can be performed by known methods. For example, the polymerization method of the monomer is not particularly limited, and a known polymerization method used in the production of an aniline-based conductive polymer such as a chemical oxidative polymerization method using an oxidizing agent or an electrolytic polymerization method can be used.

以下、導電性ポリマー(a)の製造方法を、実施形態例を示してより具体的に説明する。以下に示す実施形態の製造方法は、化学酸化重合法により導電性ポリマー(a)を製造する方法である。
本実施形態の製造方法は、化合物(1)を含む単量体を、重合溶媒中、酸化剤により重合(化学酸化重合)させる工程(重合工程)を含む。
Hereinafter, the manufacturing method of a conductive polymer (a) is demonstrated more concretely, showing an embodiment example. The manufacturing method of embodiment shown below is a method of manufacturing a conductive polymer (a) by the chemical oxidative polymerization method.
The production method of this embodiment includes a step (polymerization step) in which a monomer containing the compound (1) is polymerized (chemical oxidative polymerization) with an oxidizing agent in a polymerization solvent.

<酸化剤>
酸化剤としては、例えばペルオキソ二硫酸、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸カリウム等のペルオキソ二硫酸類、過酸化水素などが挙げられる。これら酸化剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
酸化剤の使用量は、単量体1molに対して1〜5molが好ましく、1〜3molがより好ましい。酸化剤の使用量が上記範囲内であれば、導電性ポリマーの高分子量化や、主鎖の酸化を充分に行うことができる。
なお、触媒として、鉄、銅等の遷移金属化合物を酸化剤と併用することも有効である。
<Oxidizing agent>
Examples of the oxidizing agent include peroxodisulfuric acid such as peroxodisulfuric acid, ammonium peroxodisulfate, sodium peroxodisulfate, and potassium peroxodisulfate, and hydrogen peroxide. These oxidizing agents may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them in arbitrary ratios.
1-5 mol is preferable with respect to 1 mol of monomers, and, as for the usage-amount of an oxidizing agent, 1-3 mol is more preferable. When the amount of the oxidizing agent used is within the above range, the conductive polymer can have a high molecular weight and the main chain can be oxidized sufficiently.
It is also effective to use a transition metal compound such as iron or copper in combination with an oxidizing agent as a catalyst.

<重合溶媒>
重合溶媒としては、水や有機溶剤が挙げられる。有機溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロピルアルコール、ブタノール等のアルコール類;アセトン、エチルイソブチルケトン等のケトン類;エチレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル等のエチレングリコール類;プロピレングリコール、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル等のプロピレングリコール類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類;N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン等のピロリドン類などが挙げられる。
重合溶媒としては、水、または水と有機溶剤との混合溶媒が好ましい。
<Polymerization solvent>
Examples of the polymerization solvent include water and organic solvents. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, propyl alcohol and butanol; ketones such as acetone and ethyl isobutyl ketone; ethylene glycols such as ethylene glycol and ethylene glycol methyl ether; propylene glycol and propylene glycol Propylene glycols such as methyl ether, propylene glycol ethyl ether, propylene glycol butyl ether and propylene glycol propyl ether; Amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide; N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone and the like Pyrrolidones and the like.
As the polymerization solvent, water or a mixed solvent of water and an organic solvent is preferable.

<重合工程>
重合工程では、化合物(1)を含む単量体を、重合溶媒中、酸化剤により重合(化学酸化重合)させる。これにより、導電性ポリマーが、重合溶媒に溶解または分散したポリマー溶液の状態で得られる。
単量体の重合は、酸化剤溶液中に単量体溶液を滴下する方法、単量体溶液に酸化剤溶液を滴下する方法、反応容器等に単量体溶液と酸化剤溶液とを同時に滴下する方法、反応容器等に単量体溶液と酸化剤溶液とを連続的に供給し、押し出し流れで重合させる方法などの各種方法によって行うことができる。
酸化剤溶液、単量体溶液それぞれの溶媒としては、上述した重合溶媒を用いることができる。
重合の際には、反応系内にプロトン酸を加えてもよい。プロトン酸としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸、ホウ化フッ素酸等の鉱酸類、トリフルオロメタンスルホン酸等の超強酸類、メタンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、カンファスルホン酸等の有機スルホン酸類、およびポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリビニルスルホン酸、ポリ−2−メチルプロパン−2−アクリルアミドスルホン酸等の高分子酸類などが挙げられる。
重合反応の反応温度は、50℃以下が好ましく、−15〜30℃がより好ましく、−10〜20℃がさらに好ましい。重合反応の反応温度が50℃以下、特に30℃以下であれば、副反応の進行や、生成する導電性ポリマーの主鎖の酸化還元構造の変化による導電性の低下を抑止できる。重合反応の反応温度が−15℃以上であれば、十分な反応速度を維持し、反応時間を短縮できる。
<Polymerization process>
In the polymerization step, the monomer containing compound (1) is polymerized (chemical oxidative polymerization) with an oxidizing agent in a polymerization solvent. Thereby, the conductive polymer is obtained in the state of a polymer solution dissolved or dispersed in the polymerization solvent.
For monomer polymerization, the monomer solution is dropped into the oxidizer solution, the oxidizer solution is dropped into the monomer solution, and the monomer solution and the oxidizer solution are dropped into the reaction vessel at the same time. It can be carried out by various methods such as a method for conducting a polymerization, a method in which a monomer solution and an oxidant solution are continuously supplied to a reaction vessel and the like and polymerized by an extrusion flow.
As the solvent for each of the oxidant solution and the monomer solution, the polymerization solvent described above can be used.
In the polymerization, a protonic acid may be added to the reaction system. Examples of the protic acid include mineral acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and borofluoric acid, super strong acids such as trifluoromethanesulfonic acid, and organic substances such as methanesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, and camphorsulfonic acid. Examples thereof include sulfonic acids and polymer acids such as polystyrene sulfonic acid, polyacrylic acid, polyvinyl sulfonic acid, and poly-2-methylpropane-2-acrylamide sulfonic acid.
The reaction temperature of the polymerization reaction is preferably 50 ° C. or lower, more preferably −15 to 30 ° C., and further preferably −10 to 20 ° C. When the reaction temperature of the polymerization reaction is 50 ° C. or lower, particularly 30 ° C. or lower, it is possible to suppress the decrease in conductivity due to the progress of side reactions and the change in the redox structure of the main chain of the conductive polymer to be generated. If the reaction temperature of the polymerization reaction is −15 ° C. or higher, a sufficient reaction rate can be maintained and the reaction time can be shortened.

<精製工程>
前記重合工程では、生成した導電性ポリマーが重合溶媒に溶解または分散した状態(ポリマー溶液)で得られる。導電性ポリマーは、重合溶媒を除去した後、そのまま各種用途に用いてもよいが、ポリマー溶液には、未反応の単量体、オリゴマー等の不純物が含まれる場合がある。導電性ポリマー中の不純物は導電性を阻害するおそれがある。例えば導電性ポリマーが酸性基を有する場合、上記の重合工程で生成する導電性ポリマーが陽イオンと塩を形成している場合があるが、該陽イオンは導電性を阻害する要因となる。
そのため、重合工程の後、導電性ポリマーを精製する工程(精製工程)を行うことが好ましい。
精製された導電性ポリマーは、単量体やオリゴマーなどの低分子量体や、陽イオンなどの不純物が十分に除去されているので、より優れた導電性を示す。
<Purification process>
In the polymerization step, the produced conductive polymer is obtained in a state (polymer solution) dissolved or dispersed in a polymerization solvent. The conductive polymer may be used for various purposes as it is after removing the polymerization solvent, but the polymer solution may contain impurities such as unreacted monomers and oligomers. Impurities in the conductive polymer may hinder the conductivity. For example, when the conductive polymer has an acidic group, the conductive polymer produced in the above polymerization step may form a salt with a cation, but the cation becomes a factor that inhibits conductivity.
Therefore, it is preferable to perform the process (purification process) which refine | purifies a conductive polymer after a superposition | polymerization process.
Since the purified conductive polymer has sufficiently removed low molecular weight substances such as monomers and oligomers and impurities such as cations, it exhibits more excellent conductivity.

導電性ポリマーを精製する方法としては、例えば水や有機溶剤を用いた洗浄法、膜濾過法、陽イオン交換法などが挙げられ、除去対象に応じて適宜選択できる。
例えば単量体やオリゴマーなどの低分子量体を除去する場合、該低分子量体の良溶媒であり且つ目的の導電性ポリマーの貧溶媒である洗浄液(水、有機溶剤等)で洗浄することにより、低分子量体を除去できる。
陽イオンの除去(脱塩)方法としては、溶媒に分散または溶解させた導電性ポリマー(導電性ポリマーの分散液または溶解液)を陽イオン交換樹脂に接触させる方法が好ましい。
溶媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、エチルイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;エチレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル等のエチレングリコール類;プロピレングリコール、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル等のプロピレングリコール類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン等のピロリドン類;乳酸メチル、乳酸エチル、β−メトキシイソ酪酸メチル、α−ヒドロキシイソ酪酸メチル等のヒドロキシエステル類、およびこれらを混合したものが好ましい。
導電性ポリマーを前記溶媒に分散または溶解させる際の濃度としては、工業性や精製効率の観点から、0.1〜20質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましい。
Examples of the method for purifying the conductive polymer include a washing method using water or an organic solvent, a membrane filtration method, a cation exchange method, and the like, and can be appropriately selected depending on the object to be removed.
For example, when removing low molecular weight substances such as monomers and oligomers, by washing with a cleaning liquid (water, organic solvent, etc.) that is a good solvent for the low molecular weight substances and a poor solvent for the target conductive polymer, Low molecular weight can be removed.
As a method for removing (desalting) a cation, a method in which a conductive polymer dispersed or dissolved in a solvent (a dispersion or dissolved solution of a conductive polymer) is brought into contact with a cation exchange resin is preferable.
Solvents include alcohols such as water, methanol, ethanol, isopropanol, propanol, and butanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, ethyl isobutyl ketone, and methyl isobutyl ketone; ethylene glycol, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol mono-n- Ethylene glycols such as propyl ether; propylene glycols such as propylene glycol, propylene glycol methyl ether, propylene glycol ethyl ether, propylene glycol butyl ether and propylene glycol propyl ether; amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; N-methylpyrrolidone, Pyrrolidones such as N-ethylpyrrolidone; methyl lactate, ethyl lactate, β-methoxyiso Methyl acid, hydroxy esters such as α- hydroxy methyl isobutyrate, and a mixture of these preferred.
As a density | concentration at the time of disperse | distributing or melt | dissolving a conductive polymer in the said solvent, 0.1-20 mass% is preferable from a viewpoint of industrial property or refinement | purification efficiency, and 0.1-10 mass% is more preferable.

陽イオン交換樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、オルガノ株式会社製の「アンバーライト」などの強酸型の陽イオン交換樹脂が好ましい。
陽イオン交換樹脂の形態については特に限定されることなく、種々の形態のものを使用でき、例えば球状細粒、膜状や繊維状などが挙げられる。
導電性ポリマーに対する陽イオン交換樹脂の量は、工業性や精製効率の観点から、導電性ポリマー1質量部に対して1〜20質量部が好ましく、5〜15質量部がより好ましい。
Commercially available products can be used as the cation exchange resin, and for example, strong acid type cation exchange resins such as “Amberlite” manufactured by Organo Corporation are preferred.
The form of the cation exchange resin is not particularly limited, and various forms can be used. Examples thereof include spherical fine particles, membranes, and fibers.
The amount of the cation exchange resin relative to the conductive polymer is preferably 1 to 20 parts by mass and more preferably 5 to 15 parts by mass with respect to 1 part by mass of the conductive polymer from the viewpoints of industrial properties and purification efficiency.

導電性ポリマーの分散液または溶解液と、陽イオン交換樹脂の接触方法としては、容器に導電性ポリマーの分散液または溶解液と陽イオン交換樹脂を入れ、攪拌または回転させることで、陽イオン交換樹脂と接触させる方法が挙げられる。
また、カラムに濾材として陽イオン交換樹脂を充填し、導電性ポリマーの分散液または溶解液を、好ましくはSV=0.01〜20、より好ましくはSV=0.2〜5の流量で通過させて、陽イオン交換処理を行う方法でもよい。
ここで、空間速度SV(1/hr)=流量(m/hr)/濾材量(体積:m)である。
As a method for contacting the dispersion or solution of the conductive polymer with the cation exchange resin, the dispersion or solution of the conductive polymer and the cation exchange resin are placed in a container, and the cation exchange is performed by stirring or rotating. The method of making it contact with resin is mentioned.
Further, the column is filled with a cation exchange resin as a filter medium, and the dispersion or solution of the conductive polymer is preferably passed at a flow rate of SV = 0.01 to 20, more preferably SV = 0.2 to 5. Alternatively, a method of performing cation exchange treatment may be used.
Here, space velocity SV (1 / hr) = flow rate (m 3 / hr) / filter medium amount (volume: m 3 ).

導電性ポリマーの分散液または溶解液と、陽イオン交換樹脂を接触させる時間は、精製効率の観点から、0.1時間以上が好ましく、0.5時間以上がより好ましい。
なお、接触時間の上限値については特に制限されず、導電性ポリマーの分散液または溶離液の濃度、陽イオン交換樹脂の量、後述する接触温度などの条件に併せて、適宜設定すればよい。
導電性ポリマーの分散液または溶解液と、陽イオン交換樹脂を接触させる際の温度は、工業的観点から、10〜50℃が好ましく、10〜30℃がより好ましい。
From the viewpoint of purification efficiency, the time for which the conductive polymer dispersion or solution is brought into contact with the cation exchange resin is preferably 0.1 hours or more, and more preferably 0.5 hours or more.
The upper limit of the contact time is not particularly limited, and may be appropriately set in accordance with conditions such as the concentration of the dispersion or eluent of the conductive polymer, the amount of the cation exchange resin, and the contact temperature described later.
From the industrial viewpoint, the temperature when the conductive polymer dispersion or solution is brought into contact with the cation exchange resin is preferably 10 to 50 ° C, more preferably 10 to 30 ° C.

<作用効果>
本発明の導電性ポリマー(a)は、高い導電性を有する。また、その導電性は熱安定性が高く、加熱処理しても、充分な導電性が維持される。
これは、本発明の化合物(1)に基づく構成単位(1−A)を有することによる。
まず、化合物(1)は、アニリンのベンゼン環に−O−CHCH−O−が導入された構造を有する。−O−CHCH−O−は、電子供与性が高い置換基であり、これが導入されることで、重合性が向上する。重合性が向上することで、導電性ポリマー(a)を高分子量化し、導電性が向上する。特に酸性基またはその塩を有する場合に、高い導電性が発現する。
また、−O−CHCH−O−が導入されて2環式の環骨格(2,3−ジヒドロ−1,4−ベンゾジオキシン骨格)が形成されていることで、化合物(1)を重合した際の平面性が向上する。平面性が向上することで、導電性ポリマー(a)の分子同士が重なりやすくなり、分子内だけでなく、分子間においてもドープし、高い導電性が得られる。また、熱安定性も向上し、例えば酸性基またはその塩を有する場合に、加熱処理しても酸性基またはその塩が脱離しにくく、酸性基またはその塩の脱離による導電性の低下が生じにくい。
<Effect>
The conductive polymer (a) of the present invention has high conductivity. Further, the conductivity is high in thermal stability, and sufficient conductivity is maintained even after heat treatment.
This is due to having the structural unit (1-A) based on the compound (1) of the present invention.
First, compound (1) has a structure in which —O—CH 2 CH 2 —O— is introduced into the benzene ring of aniline. —O—CH 2 CH 2 —O— is a substituent having a high electron-donating property, and its introduction improves the polymerizability. By improving the polymerizability, the conductive polymer (a) has a high molecular weight, and the conductivity is improved. In particular, when an acidic group or a salt thereof is contained, high conductivity is exhibited.
In addition, since -O-CH 2 CH 2 -O- is introduced to form a bicyclic ring skeleton (2,3-dihydro-1,4-benzodioxin skeleton), the compound (1) The flatness upon polymerization is improved. By improving the planarity, the molecules of the conductive polymer (a) can easily overlap each other, and can be doped not only within the molecule but also between the molecules to obtain high conductivity. In addition, the thermal stability is improved. For example, in the case of having an acidic group or a salt thereof, the acidic group or a salt thereof is difficult to be removed even by heat treatment, and the conductivity is reduced due to the elimination of the acidic group or a salt thereof. Hateful.

なお、単量体として、前記一般式(1)中のRが水素原子である化合物(1)を重合させて得られる導電性ポリマーは、下記一般式(7)で表される構造を有すると考えられる。
一般式(7)中、xを付した括弧内の構造はフェニレンジアミン構造(還元型)であり、1−xを付した括弧内の構造はキノジイミン構造(酸化型)である。
In addition, as a monomer, the conductive polymer obtained by polymerizing the compound (1) in which R 3 in the general formula (1) is a hydrogen atom has a structure represented by the following general formula (7). I think that.
In general formula (7), the structure in parentheses with x is a phenylenediamine structure (reduced type), and the structure in parentheses with 1-x is a quinodiimine structure (oxidized type).

Figure 2014234359
[式中、xは、0〜1の数であり、yは重合度であり、R11〜R18はそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜24のアルキル基、炭素数1〜24のアルコキシ基、アルデヒド基、アセチル基、酸性基またはその塩である。]
Figure 2014234359
[Wherein, x is a number from 0 to 1, y is a polymerization degree, R 11 to R 18 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, or a carbon number. 1 to 24 alkoxy groups, aldehyde groups, acetyl groups, acidic groups or salts thereof. ]

前記一般式(7)中、xは、フェニレンジアミン構造(還元型)とキノジイミン構造(酸化型)との比率を示す。xは、導電性および溶解性の面から、0.2<x<0.8の範囲内が好ましく、0.3<x<0.7の範囲内がより好ましい。xの値は、任意に、酸化もしくは還元により可逆的に任意の値に変換させることが可能である。
11〜R18におけるアルキル基、アルコキシ基、酸性基、その塩としては、それぞれ、前記一般式(1−A−1)中のR、Rの説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
11およびR12は、RおよびRと同様に、それらのうちの少なくとも一方が酸性基またはその塩であることが好ましく、一方が酸性基またはその塩、他方が水素原子であることがより好ましく、R11が水素原子、R12が酸性基またはその塩であることが特に好ましい。R13およびR14、R15およびR16、R17およびR18についても同様である。
In the general formula (7), x represents the ratio of the phenylenediamine structure (reduced type) to the quinodiimine structure (oxidized type). x is preferably in the range of 0.2 <x <0.8, more preferably in the range of 0.3 <x <0.7, from the viewpoint of conductivity and solubility. The value of x can be arbitrarily converted to any value reversibly by oxidation or reduction.
Examples of the alkyl group, alkoxy group, acidic group, and salt thereof in R 11 to R 18 are the same as those described in the description of R 1 and R 2 in the general formula (1-A-1). Can be mentioned.
R 11 and R 12 are preferably, similarly to R 1 and R 2 , at least one of them is an acidic group or a salt thereof, one is an acidic group or a salt thereof, and the other is a hydrogen atom. More preferably, R 11 is particularly preferably a hydrogen atom and R 12 is an acidic group or a salt thereof. The same applies to R 13 and R 14 , R 15 and R 16 , R 17 and R 18 .

本発明の導電性ポリマー(a)は、水や有機溶剤に対する溶解性が良好で、単なる水、塩基および塩基性塩を含む水、酸を含む水、メタノール、エタノール、iso−プロパノール等の有機溶剤、またはそれらの混合物に溶解することができる。
そのため、本発明の導電性ポリマー(a)は、加工性にも優れる。
例えば本発明の導電性ポリマー(a)を溶媒に溶解し、その溶液を任意の基材に塗布または含浸し、乾燥する等の簡便な手法で、導電体を形成することができる。
溶液の塗布または含浸、スプレーコート法、デイップコート法、ロールコート法、グラビアコート法、リバースコート法、ロールブラッシュ法、エアーナイフコート法、カーテンコート法等の公知の方法により行うことができる。
The conductive polymer (a) of the present invention has good solubility in water and organic solvents, and is simply water, water containing bases and basic salts, water containing acids, organic solvents such as methanol, ethanol, and iso-propanol. Or a mixture thereof.
Therefore, the conductive polymer (a) of the present invention is excellent in processability.
For example, the conductor can be formed by a simple method such as dissolving the conductive polymer (a) of the present invention in a solvent, applying or impregnating the solution onto an arbitrary substrate, and drying.
It can be carried out by a known method such as application or impregnation of a solution, spray coating method, dip coating method, roll coating method, gravure coating method, reverse coating method, roll brush method, air knife coating method, curtain coating method.

したがって、本発明の導電性ポリマー(a)は、様々な用途に用いることができる。
例えば本発明の導電性ポリマー(a)や、これを主成分とする組成物は、各種帯電防止剤、コンデンサ、電池、EMIシールド、化学センサー、表示素子、非線形材料、防食、接着剤、繊維、帯電防止塗料、防食塗料、電着塗料、メッキプライマー、静電塗装の下地、電気防食、電池の蓄電能力向上等に適応可能である。
これらの中でも、本発明の導電性ポリマー(a)は、高い導電性を発現することから、高い導電性が要求されるコンデンサなどの用途に好適である。
コンデンサ用途での導電性ポリマー(a)の使用方法としては、例えば、導電性ポリマー(a)を含有する溶液または分散液を、金属電極上に塗布または含浸した後、所定の処理(加熱等)をして導電性ポリマー層(電解質層)を形成する方法が挙げられる。
Therefore, the conductive polymer (a) of the present invention can be used for various applications.
For example, the conductive polymer (a) of the present invention and a composition containing the same as the main component include various antistatic agents, capacitors, batteries, EMI shields, chemical sensors, display elements, nonlinear materials, anticorrosion, adhesives, fibers, It can be applied to antistatic paints, anticorrosion paints, electrodeposition paints, plating primers, electrostatic coating bases, anticorrosion, and improvement of battery storage capacity.
Among these, since the conductive polymer (a) of the present invention exhibits high conductivity, it is suitable for applications such as capacitors that require high conductivity.
As a method for using the conductive polymer (a) in the capacitor application, for example, a solution or dispersion containing the conductive polymer (a) is applied or impregnated on the metal electrode, and then a predetermined treatment (heating, etc.) is performed. And forming a conductive polymer layer (electrolyte layer).

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、実施例および比較例における測定・評価方法は、以下の通りである。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these Examples.
In addition, the measurement / evaluation method in an Example and a comparative example is as follows.

(NMRの測定)
H−NMRスペクトルの測定により化合物の同定を行った。この測定は、フーリエ変換核磁気共鳴装置(FT−NMR)(日本電子株式会社製、「JNM−GX270」)を用いて、重水または重水素化ジメチルスルホキシドに、濃度が約5質量%になるように測定サンプルを溶解したものを、直径5mmΦの試験管に入れ、測定温度25℃、測定周波数270MHz、シングルパルスモードにて64回の積算回数で行った。
(NMR measurement)
The compound was identified by measuring 1 H-NMR spectrum. This measurement is performed using a Fourier transform nuclear magnetic resonance apparatus (FT-NMR) (manufactured by JEOL Ltd., “JNM-GX270”) so that the concentration is about 5% by mass in deuterated water or deuterated dimethyl sulfoxide. The sample dissolved in was placed in a test tube having a diameter of 5 mmΦ, and the measurement was performed at a measurement temperature of 25 ° C., a measurement frequency of 270 MHz, and a single pulse mode with 64 integrations.

(導電性ポリマーの質量平均分子量の測定)
まず、水(超純水)とメタノールとを、容積比が水:メタノール=8:2となるように混合した混合溶媒に、炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムを、それぞれの固形分濃度が20mmol/L、30mmol/Lになるように添加して、溶離液を調製した。得られた溶離液は、25℃でのpHが10.8であった。この溶離液に、導電性ポリマーの粉末を、固形分濃度が0.1質量%となるように溶解させ、試験溶液を調製した。
得られた試験溶液について、ゲル浸透クロマトグラフを備えた高分子材料評価装置を使用して分子量分布を測定した。ついで、得られたクロマトグラムについて、保持時間をポリスチレンスルホン酸ナトリウム換算の分子量(M)へと換算し、導電性ポリマーの質量平均分子量を求めた。
(Measurement of mass average molecular weight of conductive polymer)
First, sodium carbonate and sodium bicarbonate are mixed in a mixed solvent in which water (ultra pure water) and methanol are mixed so that the volume ratio is water: methanol = 8: 2, and the solid content concentration is 20 mmol / L. , 30 mmol / L was added to prepare an eluent. The resulting eluent had a pH of 10.8 at 25 ° C. In this eluent, the conductive polymer powder was dissolved so that the solid content concentration was 0.1% by mass to prepare a test solution.
About the obtained test solution, molecular weight distribution was measured using the polymeric material evaluation apparatus provided with the gel permeation chromatograph. Subsequently, about the obtained chromatogram, the retention time was converted into the molecular weight (M) of polystyrene sulfonate conversion, and the mass average molecular weight of the conductive polymer was obtained.

(熱安定性および導電性の評価)
スピンコータを用いて導電性ポリマー溶液をガラス基板上に塗布し、ホットプレート上で、所定温度で10分間加熱して、塗膜(膜厚:約100nm)がガラス基板上に形成された試験片を得た。
得られた試験片の20℃における表面抵抗値を、抵抗率計(株式会社三菱化学アナリテック製、「ハイレスタIP」)に2探針プローブを装着して測定した。
(Evaluation of thermal stability and conductivity)
A conductive polymer solution is applied onto a glass substrate using a spin coater, heated on a hot plate at a predetermined temperature for 10 minutes, and a test piece having a coating film (film thickness: about 100 nm) formed on the glass substrate is obtained. Obtained.
The surface resistance value at 20 ° C. of the obtained test piece was measured by attaching a two-probe probe to a resistivity meter (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd., “Hiresta IP”).

[実施例1:化合物の合成]
<(a)工程:3−ホルミル−4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸の合成>
温度計およびコンデンサーを付した200mL三口フラスコに、サリチルアルデヒド10.0g(0.0819mol)、濃硫酸40.0gを入れて撹拌した後、発煙硫酸(25質量%三酸化硫黄含有)33.0gを加えて撹拌し、70℃まで昇温し、2時間熟成した。反応液を水酸化ナトリウム/メタノール溶液で処理することで、3−ホルミル−4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸6.57g(収率39.7%)を回収した。
[Example 1: Synthesis of compound]
<Step (a): Synthesis of 3-formyl-4-hydroxybenzenesulfonic acid>
In a 200 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a condenser, 10.0 g (0.0819 mol) of salicylaldehyde and 40.0 g of concentrated sulfuric acid were added and stirred, and then 33.0 g of fuming sulfuric acid (containing 25 mass% sulfur trioxide) was added. In addition, the mixture was stirred, heated to 70 ° C., and aged for 2 hours. By treating the reaction solution with a sodium hydroxide / methanol solution, 6.57 g (yield 39.7%) of 3-formyl-4-hydroxybenzenesulfonic acid was recovered.

<(b)工程:3−ホルミル−4−ヒドロキシ−5−ニトロベンゼンスルホン酸の合成>
(a)工程で得た3−ホルミル−4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸5.00g(0.0247mol)に酢酸50.0gを加え、撹拌した。続いて発煙硝酸21.5gを加えた後、30℃まで昇温し、17時間熟成した。反応液を冷却、濾過することで、3−ホルミル−4−ヒドロキシ−5−ニトロベンゼンスルホン酸2.97g(収率48.1%)を回収した。
<(B) Step: Synthesis of 3-formyl-4-hydroxy-5-nitrobenzenesulfonic acid>
50.0 g of acetic acid was added to 5.00 g (0.0247 mol) of 3-formyl-4-hydroxybenzenesulfonic acid obtained in step (a) and stirred. Subsequently, after adding 21.5 g of fuming nitric acid, the temperature was raised to 30 ° C. and aged for 17 hours. The reaction solution was cooled and filtered to recover 2.97 g (yield 48.1%) of 3-formyl-4-hydroxy-5-nitrobenzenesulfonic acid.

<(c)工程:3,4−ジヒドロキシ−5−ニトロベンゼンスルホン酸の合成>
(b)工程で得た3−ホルミル−4−ヒドロキシ−5−ニトロベンゼンスルホン酸2.38g(9.63mmol)を、純水24.0gとメタノール24.0gとの混合溶媒に加えて溶解し、1N水酸化ナトリウム水溶液9.63mLと、30%過酸化水素水溶液10.9gとを加えて撹拌し、50℃まで昇温して8時間熟成した。反応液を濃縮、濾過することで、3,4−ジヒドロキシ−5−ニトロベンゼンスルホン酸2.20g(収率88.6%)を回収した。
<(C) Step: Synthesis of 3,4-dihydroxy-5-nitrobenzenesulfonic acid>
(B) 3-Formyl-4-hydroxy-5-nitrobenzenesulfonic acid 2.38 g (9.63 mmol) obtained in the step was added to a mixed solvent of 24.0 g of pure water and 24.0 g of methanol, and dissolved. 9.63 mL of 1N sodium hydroxide aqueous solution and 10.9 g of 30% hydrogen peroxide aqueous solution were added and stirred, heated to 50 ° C. and aged for 8 hours. The reaction solution was concentrated and filtered to recover 2.20 g of 3,4-dihydroxy-5-nitrobenzenesulfonic acid (yield 88.6%).

<(d)工程:2,3−ジヒドロ−1,4−ベンゾジオキシン−5−ニトロ−7−スルホン酸の合成>
(c)工程で得た3,4−ジヒドロキシ−5−ニトロベンゼンスルホン酸1.09g(4.24mmol)をジメチルホルムアミド20.0mLに溶解し、そこに、炭酸カリウム2.34gとジブロモエタン2.00gを加えて撹拌し、80℃にて38時間熟成した。反応液を濾過し、濾液を濃縮することで、2,3−ジヒドロ−1,4−ベンゾジオキシン−5−ニトロ−7−スルホン酸1.08g(収率89.9%)を回収した。
<Step (d): Synthesis of 2,3-dihydro-1,4-benzodioxin-5-nitro-7-sulfonic acid>
(C) 1.09 g (4.24 mmol) of 3,4-dihydroxy-5-nitrobenzenesulfonic acid obtained in the step was dissolved in 20.0 mL of dimethylformamide, to which 2.34 g of potassium carbonate and 2.00 g of dibromoethane were added. The mixture was stirred and aged at 80 ° C. for 38 hours. The reaction solution was filtered, and the filtrate was concentrated to recover 1.08 g (yield 89.9%) of 2,3-dihydro-1,4-benzodioxin-5-nitro-7-sulfonic acid.

<(e)工程:5−アミノ−2,3−ジヒドロ−1,4−ベンゾジオキシン−7−スルホン酸の合成>
(c)工程で得た2,3−ジヒドロ−1,4−ベンゾジオキシン−5−ニトロ−7−スルホン酸1.00g(3.83mmol)を純水60.0mLに溶解し、5質量%パラジウム炭素0.595gを添加した。その後、水素により内圧を0.70MPaまで昇圧させ、50℃で6時間熟成した。反応終了後、パラジウム炭素を濾別し、反応液を減圧濃縮して5−アミノ−2,3−ジヒドロ−1,4−ベンゾジオキシン−7−スルホン酸0.436g(収率49.3%)を回収した。
H−NMR(270MHz in DO):δ4.30(m,4H)、δ7.46(d,1H)、δ785(d,1H)。
<Step (e): Synthesis of 5-amino-2,3-dihydro-1,4-benzodioxin-7-sulfonic acid>
(C) 1.00 g (3.83 mmol) of 2,3-dihydro-1,4-benzodioxin-5-nitro-7-sulfonic acid obtained in step (c) was dissolved in 60.0 mL of pure water, and 5 mass% palladium. Carbon 0.595g was added. Thereafter, the internal pressure was increased to 0.70 MPa with hydrogen and aged at 50 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, palladium carbon was filtered off, and the reaction solution was concentrated under reduced pressure to give 0.436 g of 5-amino-2,3-dihydro-1,4-benzodioxin-7-sulfonic acid (yield 49.3%). Was recovered.
1 H-NMR (270 MHz in D 2 O): δ 4.30 (m, 4H), δ 7.46 (d, 1H), δ 785 (d, 1H).

[実施例2:導電性ポリマーの製造]
ペルオキソ二硫酸アンモニウム(分子量224.20)2.24g(10mmol)を25gの水に攪拌溶解し、酸化剤溶液を調製した。
別途、アニリン系単量体として5−アミノ−2,3−ジヒドロ−1,4−ベンゾジオキシン−7−スルホン酸(分子量231.23)2.31g(10mmol)を、1mol/l塩酸25gに溶解し、アニリン系単量体溶液を調製した。
酸化剤溶液を氷浴にて冷却し攪拌しながら、該酸化剤溶液中に、アニリン系単量体溶液を1時間かけて滴下し、滴下終了後、氷冷下で12時間攪拌を継続した。次いで室温(25℃)で2時間攪拌を継続し重合反応を行った。これにより、黒色沈殿物を含む反応液を得た。
得られた反応液を濾過し、残渣(黒色沈殿物)を回収して水にて洗浄した後、減圧乾燥した。これにより、ポリ(5−アミノ−2,3−ジヒドロ−1,4−ベンゾジオキシン−7−スルホン酸)(以下、導電性ポリマー(a−1)という。)0.50gを得た。
この導電性ポリマー(a−1)の質量平均分子量は約1,000であった。
[Example 2: Production of conductive polymer]
2.24 g (10 mmol) of ammonium peroxodisulfate (molecular weight 224.20) was stirred and dissolved in 25 g of water to prepare an oxidant solution.
Separately, 2.31 g (10 mmol) of 5-amino-2,3-dihydro-1,4-benzodioxin-7-sulfonic acid (molecular weight 231.23) as an aniline monomer was dissolved in 25 g of 1 mol / l hydrochloric acid. Then, an aniline monomer solution was prepared.
While the oxidant solution was cooled in an ice bath and stirred, the aniline monomer solution was dropped into the oxidant solution over 1 hour. After completion of the dropwise addition, stirring was continued for 12 hours under ice cooling. Subsequently, stirring was continued for 2 hours at room temperature (25 ° C.) to carry out a polymerization reaction. This obtained the reaction liquid containing a black deposit.
The obtained reaction solution was filtered, and the residue (black precipitate) was collected, washed with water, and then dried under reduced pressure. As a result, 0.50 g of poly (5-amino-2,3-dihydro-1,4-benzodioxin-7-sulfonic acid) (hereinafter referred to as conductive polymer (a-1)) was obtained.
This conductive polymer (a-1) had a mass average molecular weight of about 1,000.

得られた導電性ポリマー(a−1)0.200gを、アンモニア濃度0.2mol/Lのアンモニア水に溶解し、導電性ポリマー溶液を調製した。
この導電性ポリマー溶液を用いて熱安定性および導電性の評価(表面抵抗値の測定)を行った。試験片作製時の加熱条件は、120℃×10分間とした。表面抵抗の測定結果は、3.59×10Ω/□であった。この結果から、導電性ポリマー(a−1)が、加熱後においても充分な導電性を有し、導電性ポリマーとして有用であることが確認できた。
0.200 g of the obtained conductive polymer (a-1) was dissolved in ammonia water having an ammonia concentration of 0.2 mol / L to prepare a conductive polymer solution.
Using this conductive polymer solution, thermal stability and electrical conductivity were evaluated (measurement of surface resistance value). The heating conditions for preparing the test piece were 120 ° C. × 10 minutes. The measurement result of the surface resistance was 3.59 × 10 6 Ω / □. From this result, it has confirmed that a conductive polymer (a-1) had sufficient electroconductivity after a heating, and was useful as a conductive polymer.

Claims (4)

下記一般式(1)で表される化合物。
Figure 2014234359
[式中、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜24のアルキル基、炭素数1〜24のアルコキシ基、アルデヒド基、アセチル基、酸性基またはその塩であり、R〜Rのうち少なくとも1つは水素原子である。]
A compound represented by the following general formula (1).
Figure 2014234359
[Wherein, R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 24 carbon atoms, an aldehyde group, an acetyl group, an acidic group or a salt thereof. And at least one of R 1 to R 3 is a hydrogen atom. ]
前記一般式(1)中、RおよびRのうちの少なくとも一方が酸性基またはその塩であり、Rが水素原子である、請求項1に記載の化合物。 The compound according to claim 1, wherein in the general formula (1), at least one of R 1 and R 2 is an acidic group or a salt thereof, and R 3 is a hydrogen atom. 前記一般式(1)中、RおよびRのうちの一方が酸性基またはその塩、他方が水素原子であり、Rが水素原子である、請求項2に記載の化合物。 The compound according to claim 2, wherein, in the general formula (1), one of R 1 and R 2 is an acidic group or a salt thereof, the other is a hydrogen atom, and R 3 is a hydrogen atom. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物を含む単量体を重合させて得られる導電性ポリマー。   The electroconductive polymer obtained by polymerizing the monomer containing the compound as described in any one of Claims 1-3.
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