JP2017137457A - 含リンポリアニリンおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、含リンポリアニリンおよびその製造方法が提供される。本発明によれば、新規な含リンポリアニリンを従来の方法よりも容易に、高収率かつ安価に得ることができる。また、得られた含リンポリアニリンのひとつは水溶性という特徴を有し、π電子系を介する電子伝導性とイオン伝導性を有する導電性ポリマーであり、キャスト法により高導電性ポリマー薄膜となる。本発明の1つの実施形態によれば、自己ドーピング機能を持つ、ホスホン酸基を有するポリアニリンを容易に得ることができる。さらに、本発明によれば、従来の方法よりも簡単に、高収率かつ安価にポリアニリンを製造することができる。本発明の方法により得られたホスホン酸基を有するポリアニリンは高い導電性を示し、帯電防止剤として有用である。
【選択図】なし
Description
下記一般式(1):
−(A1)k− (1)
で表される含リンポリアニリンエステルであって、ここで、
A1は置換もしくは非置換アニリンモノマー残基であって、
各A1は各々独立してm個のホスホン酸残基Rpとn個の置換基Rとを有し、
ホスホン酸残基Rpは、以下の式で表され:
M1およびM2は各々独立して炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基、炭素数6〜30のアリール基、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、およびピリジニウム基よりなる群から選択され、
M1とM2は同じであってもよく異なってもよく、
ただし、該含リンポリアニリンエステル中の少なくとも1つのRpにおいて、M1は炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基または炭素数6〜30のアリール基であり、
ただし、該含リンポリアニリンエステル中のすべてのエステルがエチルエステルである場合には、少なくとも1つのRpにおいて、M1およびM2が共にエチル基であり、
また、M1またはM2のうちの一方がアルカリ土類金属である場合には、1つのRp基中の2つのO−に該アルカリ土類金属原子が結合していてM1またはM2のうちの他方が存在しない構造となるか、または、2つのRp基のO−を該アルカリ土類金属原子が架橋する構造となり、
Rは、各々独立してハロゲン原子、炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基、炭素原子数1〜15のアルコキシ基、炭素原子数1〜15のアルキルチオ基、炭素原子数1〜15のアルキルアミノ基、カルボキシル基、エステル残基の炭素原子数が1〜15のカルボン酸エステル基、ニトロ基およびシアノ基からなる群から選ばれた少なくとも1つであり、
mは各々独立して0〜4の整数であり、ただし、該含リンポリアニリンエステル中のmの合計は1以上であり、
nは各々独立して0〜3の整数であり、
それぞれのアニリンモノマー誘導体残基において各々独立してmとnの和は4以下であり、
kは4〜3000の整数である、
含リンポリアニリンエステル。
(項2)
少なくとも1つのRpにおいてM1およびM2が両方とも、炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基または炭素数6〜30のアリール基である、上記項1に記載の含リンポリアニリンエステル。
(項3)
前記含リンポリアニリンエステル中に導入されたホスホン酸残基の数が、アニリンモノマー残基の数に対して10%以上である、上記項1または2に記載の含リンポリアニリンエステル。
(項4)
M1およびM2は各々独立して炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基、炭素数6〜30のアリール基および水素原子からなる群から選択される、上記項1に記載の含リンポリアニリンエステル。
(項5)
含リンポリアニリンを製造する方法であって、
下記一般式(2):
−(A2)k− (2)
で表されるポリアニリン化合物に、ホスホン化反応を行って含リンポリアニリンを得る工程
を包含し、ここで、
A2は置換もしくは非置換アニリンモノマー残基であって、
各A2は各々独立してn個の置換基Rを有し、
R、nおよびkは上記項1中の定義と同じである、
方法。
(項6)
上記項5に記載の方法であって、前記ホスホン化反応がホスファイト化合物を用いて行われ、ここで、
該ホスファイト化合物が、下記一般式(3):
ただし、M3〜M5のうちの1つがアルカリ土類金属である場合には、2つのO−に該アルカリ土類金属原子が結合していてM3〜M5の残りの2つのうちの1つが存在しない構造となるか、あるいは、
該ホスファイト化合物が下記一般式(4):
ただし、M6およびM7のうちの一方がアルカリ土類金属である場合には、2つのO−に該アルカリ土類金属原子が結合していてM6およびM7のうちの他方が存在しない構造となる、
方法。
(項7)
前記ホスホン化において、前記一般式(2)で表されるポリアニリン化合物を酸化させて、前記一般式(3)で表されるホスファイト化合物と反応させる、上記項6に記載の方法。
(項8)
前記ホスホン化において、前記一般式(2)で表されるポリアニリン化合物を、平尾反応により、一般式(4)で表されるホスファイト化合物と反応させる、上記項6に記載の方法。
(項9)
上記項8に記載の方法であって、
前記置換もしくは非置換アニリンモノマー残基の合計のうちの10%以上が、置換基Rとしてハロゲンを含む置換アニリンモノマー残基である、方法。
(項10)
前記ホスホン化の反応温度が20℃〜200℃である上記項5〜9のいずれか1項に記載の方法。
(項11)
前記ホスファイト化合物を、前記一般式(2)で表されるポリアニリン化合物に対して0.05〜10当量使用してホスホン化を行う、上記項6〜10のいずれか1項に記載の方法。
(項12)
溶媒の存在下でホスホン化を行う上記項5〜11のいずれか1項に記載の方法。
(項13)
前記溶媒が、水、アンモニア水、塩酸、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、アセトン、2−ブタノン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエンおよびN―メチル−2−ピロリドンから選ばれた少なくとも1つである上記項12に記載の方法。
(項14)
導電性ポリアニリンの製造方法であって、上記項1〜4のいずれか1項に記載の含リンポリアニリンエステルを加水分解する工程を包含する、方法。
(項15)
導電性ポリアニリンの製造方法であって、上記項5〜13のいずれか1項に記載の方法を行って上記項1〜4のいずれか1項に記載の含リンポリアニリンエステルを製造する工程、および該含リンポリアニリンエステルを加水分解する工程を包含する、方法。
(項16)
上記項14または15に記載の製造方法により製造された導電性ポリアニリン。
本発明の製造方法においては、ポリアニリン化合物またはポリアニリン化合物を含むポリアニリン混合物をホスホン化することにより、含リンポリアニリンが製造される。
本明細書において、「ポリアニリン化合物」とは、含リンポリアニリンを得るためのホスホン化反応を行うことができるポリアニリンを意味する。具体的には無置換のポリアニリンまたは置換ポリアニリンである。置換ポリアニリンは、そのベンゼン環およびアミノ基残基の窒素のうちの少なくとも1つに置換基を有するものをいう。ベンゼン環においては、アミノ基残基の窒素を1位として、2位、3位、5位および6位(すなわち、オルト位またはメタ位)のうちの1つから4つに置換基が存在することができる。
ここで、A2は置換もしくは非置換アニリン残基であって、各A2は、n個の置換基Rを有する。
本発明の含リンポリアニリンの製造方法においては、上述した、置換または非置換のポリアニリン化合物をホスホン化の際のポリマーとして使用することが好ましい。しかし、必要に応じて、含リンポリアニリン製造の際の原料となるポリマー混合物には、上記置換または非置換のポリアニリン化合物以外のホスホン化可能なポリマー(以下、「他種ポリマー」)を、本発明の効果を妨げない程度の少量含んでいてもよい。すなわち、ホスホン酸を有さない置換もしくは非置換のポリアニリン化合物を必要に応じて、共重合させても良い。例えば、酸性の置換基を有さない置換もしくは非置換のポリアニリン化合物を少量用いても良いし、ホスホン酸以外の酸性の置換基(例えば、スルホン酸)を有する置換もしくは非置換のポリアニリン化合物を少量用いても良いし、あるいは、ホスホン酸基が直接ベンゼン環に結合せずに間接的に結合している置換もしくは非置換のポリアニリン化合物を少量用いても良い。
ポリアニリン化合物またはポリアニリン混合物をホスファイトと反応させてホスホン化を行うことにより、含リンポリアニリンが得られる。ホスホン化方法としては、ポリアニリン化合物にホスホン酸残基を導入し得る任意のホスホン化方法を採用することができる。ホスファイトとしては、ポリアニリン化合物またはポリアニリン混合物と反応し得る任意のホスファイトが使用可能である。
一般式(4):
なお、一般式(3)において、M3〜M5のうちの1つだけが水素原子である化合物は、一般式(4)と互変異性体の関係となり、同一の化合物となる。本明細書中では、その化合物については一般式(4)の化合物として説明する。
本発明のホスホン化反応においては、上述した、酸化剤を用いてポリアニリン化合物またはポリアニリン混合物と酸化により、一般式(3)で表されるホスファイトとの反応により含リンポリアニリンを合成する「求核付加によるホスホン化反応」を使用することが好ましい。しかし、必要に応じて、平尾反応によるホスホン化と呼ばれる方法を採用してもよい。
本発明の方法に用いるホスファイトの量は特に限定されない。ポリアニリン化合物の種類およびポリアニリン化合物に導入しようとするホスファイトの種類などを考慮して適宜設計することができる。例えば、ポリアニリン化合物が非置換のアニリンであれば、ベンゼン環の4か所にホスホン酸残基を導入できるので、導入できるホスホン酸残基の数はアニリンモノマー残基の数の4倍となる。そのうちの導入しようとするホスホン酸残基の数に応じて、適宜ホスファイトの量を決めることができる。多数のホスホン酸残基を導入しようとする場合には、多量のホスファイトを使えば良いし、少数のホスホン酸残基を導入しようとする場合には、少量のホスファイトを使えば良い。
本発明の方法に用いるホスホン化剤の量は特に限定されない。ポリアニリン化合物の種類およびポリアニリン化合物に導入しようとするホスホン酸残基の種類および量などを考慮して適宜設計することができる。例えば、ポリアニリン化合物が非置換のアニリンであれば、ベンゼン環の4か所にホスホン酸残基を導入できるので、導入できるホスホン酸残基の数はアニリンモノマー残基の数の4倍となる。そのうちの導入しようとするホスホン酸残基の数に応じて、適宜ホスホン化剤の量を決めることができる。多数のホスホン酸残基を導入しようとする場合には、多量のホスホン化剤を使えば良いし、少数のホスホン酸残基を導入しようとする場合には、少量のホスホン化剤を使えば良い。
本発明の方法においては、ホスホン酸残基をポリアニリン化合物に導入する量を適宜設計することができる。すなわち、目的とする含リンポリアニリンに必要とされる物性等を考慮して、所望の量を導入することができる。含リンポリアニリン中に存在するアニリンモノマー残基の数を100%として、例えば、導入率を10%以上、20%以上、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、または95%以上にできるように調整することが可能である。あるいは、100%としてもよい。高い導電性が所望される場合には、より多くのホスホン酸残基が導入されるように設計することができる。また、何らかの理由により、ホスホン化率を制御することが所望される場合には、導入されるホスホン酸残基の数が抑制されるように設計することもできる。そのような場合には、例えば、導入率を95%以下、90%以下、85%以下、または80%以下にできるように調整することが可能である。
本発明においてホスホン化反応に酸化剤を用いる場合、ポリアニリン化合物から水素原子が除去される。すなわち、酸化状態がエメラルディン塩基のポリアニリン化合物がペルニグラニリン塩または塩基に変換されることになる。そのため、ホスホン化反応は、この脱水素を引き起こすための酸化剤の存在下で行われる。酸化剤としては、ホスホン化において一般的に用いられている酸化剤が使用できる。具体例としては、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ硫酸ナトリウム、過酸化水素、第二塩化鉄などが挙げられ、好ましく用いられるものとしてはペルオキソ二硫酸アンモニウムが挙げられる。
なお、ここで、酸化剤のポリアニリン化合物に対する当量は、ポリアニリン化合物中に存在するホスホン酸残基が導入され得る場所の総数の計算値(例えば、非置換ポリアニリンであればアニリンモノマー残基の数の4倍)に対する酸化剤のモル数として計算される。例えば、過硫酸塩などの、1モルの化合物が2モルの水素を引き抜くことができる酸化剤であれば、その酸化剤の0.5モルが1当量である。
本発明の平尾反応によるホスホン化は塩基を用いて行ってもよい。
本発明のホスホン化の反応は、必要に応じて溶媒を用いて行ってもよい。好ましい溶媒としては水、アンモニア水、塩酸、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、アセトン、2−ブタノン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、N−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと表記する)等が挙げられる。水およびNMPが特に好ましい。
本発明の方法において、ホスホン化の反応温度は特に限定されない。好ましくは、20℃以上であり、より好ましくは30℃以上であり、さらに好ましくは40℃以上である。また、好ましくは、200℃以下であり、より好ましくは160℃以下であり、いっそう好ましくは130℃以下であり、さらに好ましくは、120℃以下である。反応温度が好ましい範囲内であれば、高い収率で含リンポリアニリンエステルを得ることができる。
本発明の方法において、ホスホン化の反応時間は特に限定されない。各々の条件において、反応するのに充分な時間を適宜選択すればよい。反応が充分に進行していれば、反応時間の違いが本願の効果に大きな影響を及ぼすことはない。
本発明の方法においてホスホン化により得られた含リンポリアニリンがエステルである場合、すなわち、ポリアニリン化合物に導入されたホスホン酸残基がエステルである場合には、必要に応じて、そのエステルを加水分解する工程を行うことができる。加水分解を行うことにより、例えば、導電性を有するポリアニリンを得ることができる。
本発明の含リンポリアニリンは、上記方法により製造される。
−(A1)k− (1)
ここで、A1はそれぞれ独立してアニリンモノマー残基である。kは重合度であって、任意の正の整数である。具体的には、例えば、4以上、10以上、100以上、500以上、1,000以上または2,000以上とすることが可能であり、また例えば、10,000以下、5,000以下、4,000以下または3,000以下とすることが可能である。一般式(1)のポリアニリンの分子量は、重合度に対応する量になる。なお、数平均分子量および重量平均分子量について、本明細書中のポリアニリンに関して上述した説明は一般式(1)のポリアニリンにも当てはまる。
で表される繰り返し単位などを含むことができる。
ここで、E1およびE2はそれぞれ末端基である。通常は、一方が重合開始末端であって他方が重合終了末端である。
他方、例えば、特許文献1には、アニリンの重合の初期段階においてフェナジン環構造を有するアニリンオリゴマーが生成し、そのオリゴマー残基がポリマーの重合開始側末端となることが説明されている。しかし、このように繰り返し単位におけるモノマー残基の構造と異なる構造が末端に存在する場合においても、そのポリアニリンの末端基の種類がポリアニリンの性能に与える影響は小さいので、末端基の構造は無視することができる。
導電性ポリアニリンは、ホスホン化を行う際に、水素が存在するホスホン酸残基が所望の量導入されるように反応材料を調節しても良い。例えば、所望の量の水素が存在するホスホン酸残基が所望の量導入されるようにホスファイト化合物の種類および量を選択することができる。
本発明の1つの実施形態において、含リンポリアニリンは、エステル結合を有する含リンポリアニリンエステルである。含リンポリアニリンエステルは、特に、導電性ポリアニリンを製造するための中間体として有用である。
−(A1)k− (1)
各A1は各々独立してm個のホスホン酸残基Rpとn個の置換基Rとを有し、
ホスホン酸残基Rpは、以下の式で表される:
上記含リンポリアニリンエステルに対して、加水分解を行えば、エステル部分が分解されて、エステルを含まない含リンポリアニリンが得られる。このようにして得られた、エステルを含まない含リンポリアニリンは、導電性ポリマーとして有用である。
本発明の製造方法により得られる導電性ポリアニリンは、導電性ポリアニリンの用途として従来公知の各種用途に使用することができる。具体的には、例えば、帯電防止剤として使用することができる。
本発明の製造方法により得られる導電性ポリアニリンを帯電防止剤に使用する方法としては、従来の導電性ポリアニオンが帯電防止剤に用いられていた各種公知の方法を採用することができる。例えば、水あるいはその他適当な溶剤中に、本発明の製造方法により得られるポリアニリンを溶解または分散させたものを基材にコーティングすれば、その基材の表面に帯電防止作用が付与される。基材としては、帯電防止作用が望まれる任意の固体物質が挙げられる。具体例としては、例えば、高分子フィルム、高分子繊維、高分子樹脂成形品などが挙げられる。
本発明のポリアニリンの導電性は、その電気伝導度を下記方法で測定することで確認した。
固体1mgを溶媒(99μL;MeOH/H2O/0.15M NH3aq=1/1/1)に溶かし、4μLを櫛型Pt電極(BAS社製、櫛間隔:3μm、本数:65対)にドロップキャストし、約2分間アニーリングした。
絶縁抵抗計(CUSTOM社製 CX−180N)を用いて、2端子法により測定した。
精密天秤で20mg程度のサンプルを正確に秤量し、濃硝酸を加えて100mLにし、ICP(誘導結合プラズマ)発光分析装置(SHIMAZU ICPS−8100)にて測定した。なお、検量線としてブランクとリン標準液を用いて、5ppm、10ppm、または20ppmに調整したものを用いた。
適当量のサンプルをNMPに溶解させたものをセル長1cm石英セルに加え、紫外可視近赤外吸収スペクトル装置(JASCO V−670)を用いて測定した。薄膜のスペクトルは、固体1mgを溶媒(100μL;MeOH/H2O/0.15M NH3aq=1/1/1)に溶かし、50μLをスライドグラスにドロップキャストし、100℃で3分間アニーリングした後、紫外可視近赤外吸収スペクトル装置(JASCO V−670)を用いて測定した。
(実施例1)
ChemiStation Personal Synthesizer PPS−CTRL1(EYELA社製)用容器(φ24)に回転子を入れ、フレームドライを行った。反応容器内を窒素置換し、ポリブロモアニリン118.7mg(0.69mmol(アニリンユニット基準)、Synthetic Metals 2004,142,41−48.に従って合成したもの)、炭酸セシウム244.5mg(0.75mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)36mg(0.03mmol)の順に加えた。続いて、容器内にNMP2mLを加え、撹拌した。その後、亜リン酸ジエチル0.44mL(2.97mmol)を加え、ChemiStation Personal Synthesizer PPV(EYELA社製)を用いて120℃に昇温し、撹拌を続けた。反応開始から2日後、コニカルビーカーに脱イオン水100mLを注いでおき、そこへ反応溶液を脱イオン水で洗い込みながら加えた。その後、1M塩酸10mlを用いて酸処理し、吸引濾過により黒色固体を得た。得られた固体を終夜、加熱下(40℃)で真空乾燥した。固体の収量は81.1mgであった。
Anal Calcd for C8H10NO3P(モノマー構造):
C,48.25;H,5.06;N,7.03%.
Found C,53.13;H,5.53;N,6.36;Br,1.48%。
(実施例2)
ポリ(アミノフェニルホスホン酸ジエチル)
ChemiStation Personal Synthesizer PPV(EYELA社製)用容器(φ60)に回転子を入れ、ポリアニリン1.81g(5.0mmol(アニリン4量体基準)、SIGMA−ALDRICH:ポリアニリン(エメラルディン塩基)、重量平均分子量約10000)を加えた。続いて、容器内にNMP100mLを加え、撹拌した。その後、5分間超音波を照射した。そこへ、過硫酸アンモニウム1.71g(7.5mmol)を加え、室温で30分間撹拌した。30分後、脱イオン水900μL(50mmol)、亜リン酸トリエチル26.0mL(155mmol)の順に添加し、ChemiStation Personal Synthesizer PPV(EYELA社製)を用いて60℃に昇温し、撹拌を続けた。昇温して撹拌する際、還流管を取り付け、空冷した。昇温してから1時間後、脱イオン水1000mLが入っているコニカルビーカーの中へ反応溶液を注いだ。その後、吸引濾過により黒緑色の固体を得た。続いて、脱ドープを行うため、0.15mol/Lアンモニア水400mLが入っているコニカルビーカーに得られた固体を入れ、撹拌し、超音波照射を10分間行った。その後、吸引濾過により黒青色の固体を得た。次に、脱イオン水400mLが入っているコニカルビーカーに脱ドープ後の固体を入れ、撹拌し、超音波照射を10分間行った。その後、吸引濾過により黒青色の固体を得た。また、得られた固体をコニカルビーカーに移し、そこへジエチルエーテルを200mL注ぎ、撹拌し、吸引濾過を行うことで黒青色の固体を得た。得られた固体を終夜、加熱下(40℃)で真空乾燥した。固体の収量は2.49gであった。
(実施例3)
ポリ(アミノフェニルホスホン酸ジエチル)
ChemiStation Personal Synthesizer PPS−CTRL1(EYELA社製)用容器(φ34)に回転子を入れ、ホスホン化ポリアニリン214.5mg(0.34mmol(アニリン4量体基準)、実施例2で合成したもの)を加えた。続いて、容器内にNMP20mLを加え、撹拌した。その後、5分間超音波を照射した。そこへ、過硫酸アンモニウム119.8mg(0.53mmol)を加え、室温で30分間撹拌した。30分後、脱イオン水63μL(3.5mmol)、亜リン酸トリエチル1.82mL(10.9mmol)の順に添加し、ChemiStation Personal Synthesizer PPS−CTRL1(EYELA社製)を用いて60℃に昇温し、撹拌を続けた。昇温して撹拌する際、還流管を取り付け、空冷した。昇温してから1時間後、反応溶液を200mLのナスフラスコへ脱イオン水で洗い込みながら移した。その後、蒸留器具を組み立て、真空下で加熱し、溶媒を留去した。溶媒を留去する際、アルカリトラップを使用した。大部分の溶媒を留去した後、トルエンを約40mL加え、超音波を5分間照射した。その後、再び真空下で加熱し、溶媒を留去した。続いて、ナスフラスコ内の固体に脱イオン水を加え、吸引濾過により黒緑色の固体を得た。続いて、脱ドープを行うため、0.15mol/Lアンモニア水200mLが入っているコニカルビーカーに得られた固体を入れ、撹拌し、超音波照射を10分間行った。その後、吸引濾過により黒色の固体を得た。次に、脱イオン水200mLが入っているコニカルビーカーに脱ドープ後の固体を入れ、撹拌し、超音波照射を10分間行った。その後、吸引濾過により黒色の固体を得た。また、得られた固体をジエチルエーテル約200mLで洗浄した。得られた固体を終夜、加熱下(40℃)で真空乾燥した。固体の収量は104.6mgであった。
(実施例4)
ポリ(アミノフェニルホスホン酸)
ChemiStation Personal Synthesizer PPS−CTRL1(EYELA社製)用容器(φ24)に回転子を入れ、フレームドライを行った。反応容器内を窒素置換し、ホスホン化ポリアニリン200mg(0.33mmol(アニリン4量体基準)、実施例2で合成したもの)を加えた。そこへ、アセトニトリル20mL(超脱水)とトリメチルシリルブロマイド2.2mL(16.8mmol)を添加した。ChemiStation Personal Synthesizer PPS−CTRL1(EYELA社製)を用いて、90℃に昇温し、撹拌して、反応させた。反応開始から3時間半後、コニカルビーカーに脱イオン水300mLを注いでおき、そこへ反応溶液を脱イオン水で洗い込みながら加えた。その後、アルカリトラップを使用し、吸引濾過により黒色固体を得た。得られた固体を終夜、加熱下(40℃)で真空乾燥した。固体の収量は117.2mgであった。
本発明の製造方法は、特許文献1に記載された方法に比べ合成にかかるステップ数が少なく、精製手段も容易である。さらに、本発明の製造方法で得られた導電性ポリマーは、良好な導電性を得ることができる。本発明の製造方法は、特許文献1における方法と比べて、より簡便で実用的な方法であることがわかる。
Claims (16)
- 下記一般式(1):
−(A1)k− (1)
で表される含リンポリアニリンエステルであって、ここで、
A1は置換もしくは非置換アニリンモノマー残基であって、
各A1は各々独立してm個のホスホン酸残基Rpとn個の置換基Rとを有し、
ホスホン酸残基Rpは、以下の式で表され:
式中、
M1およびM2は各々独立して炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基、炭素数6〜30のアリール基、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、およびピリジニウム基よりなる群から選択され、
M1とM2は同じであってもよく異なってもよく、
ただし、該含リンポリアニリンエステル中の少なくとも1つのRpにおいて、M1は炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基または炭素数6〜30のアリール基であり、
ただし、該含リンポリアニリンエステル中のすべてのエステルがエチルエステルである場合には、少なくとも1つのRpにおいて、M1およびM2が共にエチル基であり、
また、M1またはM2のうちの一方がアルカリ土類金属である場合には、1つのRp基中の2つのO−に該アルカリ土類金属原子が結合していてM1またはM2のうちの他方が存在しない構造となるか、または、2つのRp基のO−を該アルカリ土類金属原子が架橋する構造となり、
Rは、各々独立してハロゲン原子、炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基、炭素原子数1〜15のアルコキシ基、炭素原子数1〜15のアルキルチオ基、炭素原子数1〜15のアルキルアミノ基、カルボキシル基、エステル残基の炭素原子数が1〜15のカルボン酸エステル基、ニトロ基およびシアノ基からなる群から選ばれた少なくとも1つであり、
mは各々独立して0〜4の整数であり、ただし、該含リンポリアニリンエステル中のmの合計は1以上であり、
nは各々独立して0〜3の整数であり、
それぞれのアニリンモノマー誘導体残基において各々独立してmとnの和は4以下であり、
kは4〜3000の整数である、
含リンポリアニリンエステル。 - 少なくとも1つのRpにおいてM1およびM2が両方とも、炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基または炭素数6〜30のアリール基である、請求項1に記載の含リンポリアニリンエステル。
- 前記含リンポリアニリンエステル中に導入されたホスホン酸残基の数が、アニリンモノマー残基の数に対して10%以上である、請求項1または2に記載の含リンポリアニリンエステル。
- M1およびM2は各々独立して炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基、炭素数6〜30のアリール基および水素原子からなる群から選択される、請求項1に記載の含リンポリアニリンエステル。
- 含リンポリアニリンを製造する方法であって、
下記一般式(2):
−(A2)k− (2)
で表されるポリアニリン化合物に、ホスホン化反応を行って含リンポリアニリンを得る工程
を包含し、ここで、
A2は置換もしくは非置換アニリンモノマー残基であって、
各A2は各々独立してn個の置換基Rを有し、
R、nおよびkは請求項1中の定義と同じである、
方法。 - 請求項5に記載の方法であって、前記ホスホン化反応がホスファイト化合物を用いて行われ、ここで、
該ホスファイト化合物が、下記一般式(3):
で表される化合物であって、ここで、M3〜M5は同じであってもよく、異なってもよく、それぞれ独立して炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基、炭素数6〜30のアリール基、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、およびピリジニウム基よりなる群から選択され、
ただし、M3〜M5のうちの1つがアルカリ土類金属である場合には、2つのO−に該アルカリ土類金属原子が結合していてM3〜M5の残りの2つのうちの1つが存在しない構造となるか、あるいは、
該ホスファイト化合物が下記一般式(4):
で表される化合物であって、ここで、M6およびM7は同じであってもよく、それぞれ独立して炭素原子数1〜15のアルキル基、炭素原子数7〜34のアラルキル基、炭素数6〜30のアリール基、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、およびピリジニウム基よりなる群から選択され、
ただし、M6およびM7のうちの一方がアルカリ土類金属である場合には、2つのO−に該アルカリ土類金属原子が結合していてM6およびM7のうちの他方が存在しない構造となる、
方法。 - 前記ホスホン化において、前記一般式(2)で表されるポリアニリン化合物を酸化させて、前記一般式(3)で表されるホスファイト化合物と反応させる、請求項6に記載の方法。
- 前記ホスホン化において、前記一般式(2)で表されるポリアニリン化合物を、平尾反応により、一般式(4)で表されるホスファイト化合物と反応させる、請求項6に記載の方法。
- 請求項8に記載の方法であって、
前記置換もしくは非置換アニリンモノマー残基の合計のうちの10%以上が、置換基Rとしてハロゲンを含む置換アニリンモノマー残基である、方法。 - 前記ホスホン化の反応温度が20℃〜200℃である請求項5〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ホスファイト化合物を、前記一般式(2)で表されるポリアニリン化合物に対して0.05〜10当量使用してホスホン化を行う、請求項6〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 溶媒の存在下で前記ホスホン化を行う請求項5〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記溶媒が、水、アンモニア水、塩酸、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、アセトン、2−ブタノン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエンおよびN−メチル−2−ピロリドンから選ばれた少なくとも1つである請求項12に記載の方法。
- 導電性ポリアニリンの製造方法であって、請求項1〜4のいずれか1項に記載の含リンポリアニリンエステルを加水分解する工程を包含する、方法。
- 導電性ポリアニリンの製造方法であって、請求項5〜13のいずれか1項に記載の方法を行って請求項1〜4のいずれか1項に記載の含リンポリアニリンエステルを製造する工程、および該含リンポリアニリンエステルを加水分解する工程を包含する、方法。
- 請求項14または15に記載の製造方法により製造された導電性ポリアニリン。
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