JP2020169287A - Compound, precursor, electrolyte membrane, fuel cell, water electrolysis and electrolytic technique - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化合物、プリカーサ、電解質膜、燃料電池、水電解及び電解技術に関する。 The present invention relates to compounds, precursors, electrolyte membranes, fuel cells, water electrolysis and electrolysis techniques.
固体高分子形燃料電池、固体アルカリ燃料電池などの各種燃料電池や、水電解等の各種電解技術には電解質膜が用いられている。当該電解質膜は、長期的な使用に耐え得る耐久性が求められている。 Electrolyte membranes are used in various fuel cells such as polymer electrolyte fuel cells and solid alkaline fuel cells, and in various electrolysis technologies such as water electrolysis. The electrolyte membrane is required to have durability that can withstand long-term use.
本発明者らは特許文献1において、膨潤耐性が高く、イオン交換基を高密度に集積したプロトン伝導度の高い電解質膜用のプロトン伝導性材料として、特定の親水部と、特定の疎水部とを有し、前記親水部及び前記疎水部の少なくとも一方に特定の環式化合物を含む繰り返し単位を有するプロトン伝導性材料を開示している。当該プロトン伝導性材料は、エーテル結合を介して親水部と疎水部が結合された構造を有する。
In
また本発明者らは特許文献2において、化学的な耐久性に優れ、且つ、溶媒への溶解性にも優れた電解質膜用のポリマーとして、イオン官能基を有する2価の芳香族基と、スピロビフルオレン骨格とが交互に繰り返された構造を有するポリマーを開示している。
Further, in
本発明者ら、特許文献1に記載のプロトン伝導性材料は、アルカリ環境下において主鎖が有するエーテル結合が開裂して劣化することがあるとの知見を得ている。
特許文献2のポリマーは、化学的な耐久性に優れているが、製造には多段階の合成ステップが必要であり、より生産性に優れたイオン伝導膜用の材料が求められている。
The present inventors have obtained the knowledge that the proton conductive material described in
The polymer of
本発明はこのような課題を解決するものであり、化学的な耐久性に優れた化合物、及び当該化合物製造に適したプリカーサ、前記化合物を用いた化学的耐久性に優れた電解質膜、当該電解質膜を用いた燃料電池、水電解及び電解技術を提供することを目的とする。 The present invention solves such a problem, and a compound having excellent chemical durability, a precursor suitable for producing the compound, an electrolyte membrane having excellent chemical durability using the compound, and the electrolyte. It is an object of the present invention to provide a fuel cell using a membrane, water electrolysis and electrolysis technology.
本発明に係る第1の化合物は、下式(1)で表される繰り返し単位を有する。 The first compound according to the present invention has a repeating unit represented by the following formula (1).
R1は、イオン交換基を有する基であり、
Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基であって、
複数あるR1及びAr1は各々同一であっても異なっていてもよい。
R 1 is a group having an ion exchange group and
Ar 1 is a divalent aromatic group which may have a substituent and is a divalent aromatic group.
The plurality of R 1 and Ar 1 may be the same or different from each other.
上記第1の化合物の一実施形態は、前記式(1)で表される繰り返し単位の少なくとも一つが、下式(1a)で表される繰り返し単位である。 In one embodiment of the first compound, at least one of the repeating units represented by the formula (1) is a repeating unit represented by the following formula (1a).
R2は、イオン交換基であり、
Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基であり、
pは1以上20以下の整数であって、
複数あるR2、Ar1及びpは、各々同一であっても異なっていてもよい。
R 2 is an ion exchange group and
Ar 1 is a divalent aromatic group which may have a substituent and is a divalent aromatic group.
p is an integer of 1 or more and 20 or less,
The plurality of R 2 , Ar 1 and p may be the same or different from each other.
上記第1の化合物の一実施形態は、前記イオン交換基が、4級アンモニウムである。 In one embodiment of the first compound, the ion exchange group is quaternary ammonium.
本発明に係る第2の化合物は、下式(3)で表される化合物である。 The second compound according to the present invention is a compound represented by the following formula (3).
R2は、イオン交換基であり、
pは1以上20以下の整数であり、
qは0以上5以下の整数であり、
R3は1価の有機基、又は2つのR3が連結した環構造であって、
R3が複数ある場合、当該複数あるR3は同一であっても異なっていてもよい。
R 2 is an ion exchange group and
p is an integer of 1 or more and 20 or less,
q is an integer of 0 or more and 5 or less,
R 3 is a monovalent organic group or a ring structure in which two R 3s are linked.
If there are a plurality of R 3, the plurality of R 3 may be be the same or different.
上記第2の化合物の一実施形態は、前記イオン交換基が、4級アンモニウムである。 In one embodiment of the second compound, the ion exchange group is quaternary ammonium.
本発明に係るプリカーサは、前記第1の化合物製造用のプリカーサであって、下式(4)で表される繰り返し単位を有する。 The precursor according to the present invention is the precursor for producing the first compound, and has a repeating unit represented by the following formula (4).
Xは、水素原子、又はハロゲン原子であって、複数あるXのうち少なくとも一つはハロゲン原子であり、
Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基であり、
pは1以上20以下の整数であって、
複数あるX、Ar1及びpは、各々同一であっても異なっていてもよい。
X is a hydrogen atom or a halogen atom, and at least one of a plurality of Xs is a halogen atom.
Ar 1 is a divalent aromatic group which may have a substituent and is a divalent aromatic group.
p is an integer of 1 or more and 20 or less,
A plurality of X, Ar 1 and p may be the same or different from each other.
本発明に係る電解質膜は、前記第1の化合物、又は前記第2の化合物を含む。 The electrolyte membrane according to the present invention contains the first compound or the second compound.
本発明に係る燃料電池は、前記電解質膜を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る水電解及び電解技術は、前記電解質膜を用いることを特徴とする。
The fuel cell according to the present invention is characterized by including the electrolyte membrane.
Further, the water electrolysis and electrolysis technology according to the present invention is characterized by using the electrolyte membrane.
本発明によれば、化学的な耐久性に優れた化合物、及び当該化合物製造に適したプリカーサ、前記化合物を用いた化学的耐久性に優れた電解質膜、当該電解質膜を用いた燃料電池、水電解及び電解技術を提供できる。 According to the present invention, a compound having excellent chemical durability, a precursor suitable for producing the compound, an electrolyte membrane having excellent chemical durability using the compound, a fuel cell using the electrolyte membrane, and water. Electrolysis and electrolysis techniques can be provided.
1.第1の化合物
本発明に係る第1の化合物は、下式(1)で表される繰り返し単位(以下、構成単位(1)ということがある)を有する。
1. 1. First Compound The first compound according to the present invention has a repeating unit represented by the following formula (1) (hereinafter, may be referred to as a constituent unit (1)).
R1は、イオン交換基を有する基であり、
Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基であって、
複数あるR1及びAr1は各々同一であっても異なっていてもよい。
R 1 is a group having an ion exchange group and
Ar 1 is a divalent aromatic group which may have a substituent and is a divalent aromatic group.
The plurality of R 1 and Ar 1 may be the same or different from each other.
上記第1の化合物は、上記構成単位(1)を2個以上有するポリマーであり、主鎖が全芳香族の化合物である。第1の化合物はこのような構造を有するためアルカリやラジカルなどに対する耐久性に優れている。 The first compound is a polymer having two or more of the structural units (1), and the main chain is a fully aromatic compound. Since the first compound has such a structure, it has excellent durability against alkalis and radicals.
上記構成単位(1)のAr1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基である。当該芳香族基を構成する芳香環は、R1を有するベンゼン環と共にポリマーの主鎖を構成する。当該芳香族基を構成する芳香環としては、ベンゼン環のほか、ナフタレン環、アントラセン環等の縮合環であってもよく、また、ベンゼン環が鎖状に連結したビフェニル、ターフェニル等の鎖状多環式炭化水素であってもよい。また、芳香環はO(酸素原子)、N(窒素原子)、S(硫黄原子)を含む複素環であってもよい。 Ar 1 of the structural unit (1) is a divalent aromatic group which may have a substituent. Aromatic ring constituting the aromatic groups constituting the main chain of the polymer together with the benzene ring having R 1. The aromatic ring constituting the aromatic group may be a fused ring such as a naphthalene ring or an anthracene ring in addition to the benzene ring, or a chain such as biphenyl or terphenyl in which the benzene ring is linked in a chain. It may be a polycyclic hydrocarbon. Further, the aromatic ring may be a heterocycle containing O (oxygen atom), N (nitrogen atom) and S (sulfur atom).
Ar1における2価の芳香族基は、中でも、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基が好ましく、p−フェニレン基(下式(Ar−1))、4,4’−ビフェニレン基(下式(Ar−2))、又は、4,4’’−ターフェニレン基(下式(Ar−3))がより好ましい。 The divalent aromatic group in Ar 1 is preferably a phenylene group, a biphenylene group, or a terphenylene group, preferably a p-phenylene group (lower formula (Ar-1)) or a 4,4'-biphenylene group (lower formula (lower formula (lower formula)). Ar-2)) or 4,4''-terphenylene group (formula (Ar-3) below) is more preferable.
Ar1がp−フェニレン基、4,4’−ビフェニレン基、又は、4,4’’−ターフェニレン基の場合、第1の化合物は下式のような主鎖骨格がジグザグ状の配置を取りやすい。下式は代表して、Ar1がp−フェニレン基の場合を示しているが、4,4’−ビフェニレン基、又は、4,4’’−ターフェニレン基も同様である。下式に示されるように、第1の化合物は、主鎖骨格がジグザグ状の配置を取りやすく、更に各R1は当該骨格の折り返しの外側に配置されやすい。そのため、主鎖の折り返しなどによる分子内の凝集が抑制されている。また、各R1は互いに比較的離れた位置に配置され、イオン交換基同士の凝集が抑制される。これらの結果、イオン伝導性に優れた電解質膜を形成しうるポリマーとなる。 When Ar 1 is a p-phenylene group, a 4,4'-biphenylene group, or a 4,4''-terphenylene group, the first compound has a zigzag arrangement of the main chain skeleton as shown in the following formula. Cheap. The following formula typically shows the case where Ar 1 is a p-phenylene group, but the same applies to a 4,4'-biphenylene group or a 4,4''-terphenylene group. As shown in the following formula, in the first compound, the main clavicle skeleton is likely to be arranged in a zigzag shape, and each R 1 is likely to be arranged outside the fold of the skeleton. Therefore, intramolecular aggregation due to folding back of the main chain is suppressed. Further, each R 1 is arranged at a position relatively distant from each other, and aggregation of ion exchange groups is suppressed. As a result, it becomes a polymer capable of forming an electrolyte membrane having excellent ionic conductivity.
Ar1が有してもよい置換基としては、置換基を有していてもよい炭素数1〜5の炭化水素基、ハロゲン原子が挙げられる。当該炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基などが挙げられ、更に置換基としてハロゲン原子を有していてもよい。ハロゲン原子としては、F、Cl、Br、Iが挙げられ、Br又はIが好ましい。また、Ar1が有する炭化水素基が連結して環構造を形成してもよい。
Ar1の好ましい具体例を下記に示す。
Examples of the substituent that Ar 1 may have include a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms and a halogen atom which may have a substituent. Specific examples of the hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group and the like, and may further have a halogen atom as a substituent. Examples of the halogen atom include F, Cl, Br and I, and Br or I is preferable. Further, the hydrocarbon groups of Ar 1 may be linked to form a ring structure.
A preferred specific example of Ar 1 is shown below.
R1は、イオン交換基を有する基である。本発明においてイオン交換基とは、解離性を有しイオン交換が可能な官能基をいい、第1の化合物のイオン伝導に寄与する。R1におけるイオン交換基は、このような官能基の中から用途に応じて適宜選択できる。第1の化合物にプロトン伝導性を付与する場合には、イオン交換基は酸性基が好ましく、中でも、スルホ基(−SO3H基)、リン酸基(−HPO3基)、又はカルボキシ基(−COOH基)がより好ましく、スルホ基が更に好ましい。また、第1の化合物にアニオン伝導性を付与する場合には、イオン官能基が4級アンモニウム基又はイミダゾリウム基であることが好ましく、4級アンモニウム基がより好ましい。前記4級アンモニウム基は、更に、4級アルキルアンモニウム基であることが好ましい。なお、当該4級アルキルアンモニウム基は、窒素原子に結合するアルキル基同士が結合して環構造を形成しているものも含まれる。具体的には、例えば、アザアダマンチル基、キヌクリジニウム基などが挙げられる。
R 1 is a group having an ion exchange group. In the present invention, the ion exchange group refers to a functional group having dissociative properties and capable of ion exchange, and contributes to ion conduction of the first compound. The ion exchange group in R 1 can be appropriately selected from such functional groups according to the application. When imparting proton conductivity to the first compound, the ion-exchange group is an acid group are preferable, and a sulfo group (-
第1の化合物にアニオン伝導性を付与する場合、前記イオン交換基が、下式(R1−1)〜下式(R1−4)より選択される置換基であることが好ましい。
When imparting anion conducting the first compound, the ion-exchange group is preferably a substituent selected from the following formula (
R11〜R13は、各々独立に、炭素原子数が1以上6以下の、直鎖、分岐、又は環状のアルキル基であり、
R14〜R17は、各々独立に、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、フェニル基、又は、置換基としてメチル基を有してもよいフェニル基であり、
A−は、1価、又は2価以上のアニオンである。
R 11 to R 13 are linear, branched, or cyclic alkyl groups having 1 or more and 6 or less carbon atoms, respectively.
R 14 to R 17 are phenyl groups which may independently have an alkyl group having 1 or more and 4 or less carbon atoms, a phenyl group, or a methyl group as a substituent.
A − is a monovalent or divalent or higher anion.
R11〜R13における、炭素原子数が1以上6以下の、直鎖、分岐、又は環状のアルキル基の好適な具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。また、R14〜R17における、炭素原子数1以上4以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。また、置換基としてメチル基を有してもよいフェニル基としては、3,5−ジメチルフェニル基などが挙げられる。
また、式(R1−1)〜式(R1−4)におけるA−は、カウンターアニオンであり、1価のものに限られず、2価以上のものであってもよい。当該A−としては、無機アニオンであることが好ましく、具体的には、塩化物イオン(Cl−)、臭化物イオン(Br−)、ヨウ化物イオン(I−)、炭酸水素イオン(HCO3 −)、炭酸イオン(CO3 2−)、水酸化物イオン(OH−)などが挙げられる。
Suitable specific examples of the linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms in R 11 to R 13 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group. Examples include a hexyl group and a cyclohexyl group. Examples of the alkyl group having 1 or more and 4 or less carbon atoms in R 14 to R 17 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group and the like. Moreover, as a phenyl group which may have a methyl group as a substituent, 3,5-dimethylphenyl group and the like can be mentioned.
Further, A in the formula (R 1 -1) ~ formula (R 1 -4) - is a counter anion is not limited to monovalent ones, may be of 2 or more valences. The A − is preferably an inorganic anion, and specifically, a chloride ion (Cl − ), a bromide ion (Br − ), an iodide ion (I − ), and a hydrogen carbonate ion (HCO 3 − ). , Bicarbonate ion (CO 3 2- ), hydroxide ion (OH − ) and the like.
R1におけるイオン交換基を有する基は、上記イオン交換基自体であってベンゼン環に直接結合するものであってもよく、アルキレン基を介してベンゼン間に結合するものであってもよい。アルキレン基を有する場合、当該アルキレン基としては、炭素数が1〜30の直鎖又は分岐のアルキレン基が挙げられる。
R1がアルキレン基を有する場合、R1は下式(R1−1)で表される基であることが好ましい。
The group having an ion-exchange group in R 1 may be the above-mentioned ion-exchange group itself and may be directly bonded to the benzene ring, or may be bonded to benzene via an alkylene group. When it has an alkylene group, examples of the alkylene group include a linear or branched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms.
When R 1 having an alkylene group, R 1 is preferably a group represented by the following formula (R 1 -1).
上式(R1−1)で表される基において、アルキレン基は、主鎖を構成するベンゼン環に隣接する炭素原子が4級炭素となっている。そのため、第1の化合物の分子間で生じうるπ−πスタッキングが抑制される。その結果、第1の化合物は分子間の凝集が抑制されて、溶媒に溶解しやすくなり、例えば電解質膜製膜時などにおけるハンドリング性に優れている。
なお、R2は、R1において説明したイオン交換基と同様である。
pは{(R2から4級炭素までの炭素数)−1}を表し、1以上20以下の範囲で適宜調整すればよい。中でも1〜15が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜6が更に好ましい。なおp(炭素鎖長)の調整方法は特に限定されないが、一例として、後述する図3のステップ(i)の工程を繰り返すことが挙げられる。当該図3のステップ(i)によれば、炭素鎖の1つ長いカルボン酸を合成できる。
式(1a)中のAr1及びR2は前述の通りであるため、ここでの説明は省略する。
In the group represented by the above formula (
R 2 is the same as the ion exchange group described in R 1 .
p represents {(R carbon number from 2 to quaternary carbon) -1}, it may be appropriately adjusted within the range of 1 to 20. Of these, 1 to 15 are preferable, 1 to 12 are more preferable, and 1 to 6 are even more preferable. The method for adjusting p (carbon chain length) is not particularly limited, but as an example, the step (i) of FIG. 3 described later may be repeated. According to step (i) of FIG. 3, a carboxylic acid having one longer carbon chain can be synthesized.
Since Ar 1 and R 2 in the formula (1a) are as described above, the description thereof is omitted here.
即ち、第1の化合物は、前記式(1)で表される繰り返し単位の少なくとも一つが、下式(1a)で表される繰り返し単位であることが好ましい。 That is, in the first compound, it is preferable that at least one of the repeating units represented by the formula (1) is a repeating unit represented by the following formula (1a).
R2は、イオン交換基であり、
Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基であり、
pは1以上20以下の整数であって、
なお、式(1a)中の各符号は前述の通りである。
R 2 is an ion exchange group and
Ar 1 is a divalent aromatic group which may have a substituent and is a divalent aromatic group.
p is an integer of 1 or more and 20 or less,
Each reference numeral in the formula (1a) is as described above.
(他の構成単位)
第1の化合物は、上記構成単位(1)のみを有するポリマーであってもよく、更に他の構成単位を有するコポリマーであってもよい。
他の構成単位としては、例えば、下式(2)で表される繰り返し単位(構成単位(2)ともいう)が挙げられる。
(Other building blocks)
The first compound may be a polymer having only the above-mentioned structural unit (1), or may be a copolymer having another structural unit.
Examples of the other structural unit include a repeating unit (also referred to as a structural unit (2)) represented by the following equation (2).
R10は、置換基を有していてもよい炭素数1〜30のアルキル基であり、
Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基であって、
複数あるR10及びAr1は各々同一であっても異なっていてもよい。
R 10 is an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent.
Ar 1 is a divalent aromatic group which may have a substituent and is a divalent aromatic group.
The plurality of R 10 and Ar 1 may be the same or different from each other.
構成単位(2)のAr1は、前述した構成単位(1)のAr1と同様であるためここでの説明は省略する。
R10のアルキル基としては、炭素数が1〜30の直鎖又は分岐のアルキレン基が挙げられる。R10のアルキル基が有する置換基としてはハロゲン原子が挙げられ、F、Cl、Br、Iが好ましく、Br又はIがより好ましい。
Ar 1 in the structural unit (2), the description thereof will not be here because it is similar to Ar 1 of the structural units described above (1).
Examples of the alkyl group of R 10 include a linear or branched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms. Examples of the substituent contained in the alkyl group of R 10 include a halogen atom, with F, Cl, Br and I being preferred, and Br or I being more preferred.
中でも、主鎖のπ−πスタッキングを抑制する点から、R10は下式(R10−1)で表される基であることが好ましい。 Among them, from the viewpoint of inhibiting the [pi-[pi stacking of the main chain, it is preferred that R 10 is a group represented by the following formula (R 10 -1).
即ち、構成単位(2)は、下式(2a)で表される構成単位が好ましい。 That is, the structural unit (2) is preferably the structural unit represented by the following formula (2a).
Xは、水素原子又はハロゲン原子であり、
Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基であり、
pは1以上20以下の整数であって、
複数あるX、Ar1及びpは、各々同一であっても異なっていてもよい。
なお、式(2a)中の各符号の詳細は前述の通りである。
X is a hydrogen atom or a halogen atom,
Ar 1 is a divalent aromatic group which may have a substituent and is a divalent aromatic group.
p is an integer of 1 or more and 20 or less,
A plurality of X, Ar 1 and p may be the same or different from each other.
The details of each code in the formula (2a) are as described above.
第1の化合物が、構成単位(2)を有する場合、構成単位(1)と構成単位(2)の連結順序は特に限定されない。ランダム共重合体であってもよく、構成単位(1)と構成単位(2)がブロックで配置されるブロック共重合体であってもよく、交互に配置される交互共重合体であってもよく、これらが部分的に組み合わされたものであってもよい。 When the first compound has a structural unit (2), the order of linking the structural unit (1) and the structural unit (2) is not particularly limited. It may be a random copolymer, a block copolymer in which the constituent units (1) and the constituent units (2) are arranged in blocks, or an alternating copolymer in which the constituent units (1) and the constituent units (2) are arranged alternately. Often, these may be partially combined.
第1の化合物が構成単位(2)を有する場合、構成単位(1)の割合は、製造する電解質膜に求められるイオン交換能などに応じて適宜調整すればよい。第1の化合物が有する全構成単位中、構成単位(1)の割合が50モル%以上であることが好ましく、60モル%以上であることがより好ましく、70モル%以上であることが更に好ましい。 When the first compound has a constituent unit (2), the ratio of the constituent unit (1) may be appropriately adjusted according to the ion exchange ability required for the electrolyte membrane to be produced. The proportion of the constituent unit (1) in the total constituent units of the first compound is preferably 50 mol% or more, more preferably 60 mol% or more, still more preferably 70 mol% or more. ..
第1の化合物の重量平均分子量は、例えば、2,000〜500,000の範囲で調製すればよく、5,000〜200,000が好ましく、10,000〜200,000がより好ましい。なお、重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)で測定したポリスチレン換算の数値である。 The weight average molecular weight of the first compound may be prepared, for example, in the range of 2,000 to 500,000, preferably 5,000 to 200,000, and more preferably 10,000 to 200,000. The weight average molecular weight is a polystyrene-equivalent value measured by GPC (gel permeation chromatography).
(第1の化合物の製造方法)
第1の化合物の合成方法は特に限定されないが、好適な一例として、下記スキーム(A)の方法が挙げられる。
(Method for producing the first compound)
The method for synthesizing the first compound is not particularly limited, but a preferable example is the method of the following scheme (A).
上記スキーム(A)の例では、まず、式(1a)に対応する化合物(A)と、所望のAr1を有する化合物(B)を準備し、当該化合物(A)と化合物(B)とを重合させて(4)で表される繰り返し単位(構成単位(4)ともいう)を有するポリマーを得る。次いで、構成単位(4)に所望のイオン交換基を導入することにより、第1の化合物が得られる。なお構成単位(4)のうちXがハロゲン原子のものに、イオン官能基が導入される。上記スキームAでは、4級アンモニウムを導入しているが、他のイオン官能基もこれに準じて導入できる。
なお、上記各反応条件の詳細は、後述の実施例を参照することができるため、ここでの説明は省略する。
In the example of the above scheme (A), first, a compound (A) corresponding to the formula (1a) and a compound (B) having a desired Ar 1 are prepared, and the compound (A) and the compound (B) are combined. Polymerization is carried out to obtain a polymer having a repeating unit (also referred to as a constituent unit (4)) represented by (4). The first compound is then obtained by introducing the desired ion exchange group into the building block (4). An ionic functional group is introduced into the structural unit (4) in which X is a halogen atom. In the above scheme A, quaternary ammonium is introduced, but other ionic functional groups can be introduced accordingly.
The details of each of the above reaction conditions can be referred to in Examples described later, and thus the description thereof will be omitted here.
なお、化合物(4)は新規化合物であり、第1の化合物の合成に適したプリカーサである。 The compound (4) is a novel compound and is a precursor suitable for synthesizing the first compound.
Xは、水素原子、又はハロゲン原子であって、複数あるXのうち少なくとも一つはハロゲン原子であり、
Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基であり、
pは1以上20以下の整数であって、
複数あるX、Ar1及びpは、各々同一であっても異なっていてもよい。
X is a hydrogen atom or a halogen atom, and at least one of a plurality of Xs is a halogen atom.
Ar 1 is a divalent aromatic group which may have a substituent and is a divalent aromatic group.
p is an integer of 1 or more and 20 or less,
A plurality of X, Ar 1 and p may be the same or different from each other.
2.第2の化合物
本発明に係る第2の化合物は、下式(3)で表される化合物である。
2. Second Compound The second compound according to the present invention is a compound represented by the following formula (3).
R2は、イオン交換基であり、
pは1以上20以下の整数であり、
qは0以上5以下の整数であり、
R3は1価の有機基、又は2つのR3が連結した環構造であって、
R3が複数ある場合、当該複数あるR3は同一であっても異なっていてもよい。
R 2 is an ion exchange group and
p is an integer of 1 or more and 20 or less,
q is an integer of 0 or more and 5 or less,
R 3 is a monovalent organic group or a ring structure in which two R 3s are linked.
If there are a plurality of R 3, the plurality of R 3 may be be the same or different.
上記第2の化合物は、ベンゼン環に隣接する炭素原子が4級炭素となっている。そのため、分子間で生じうるπ−πスタッキングが抑制される。その結果、第2の化合物は分子間の凝集が抑制されて、溶媒に溶解しやすくなり、ハンドリング性に優れている。 In the second compound, the carbon atom adjacent to the benzene ring is quaternary carbon. Therefore, π-π stacking that can occur between molecules is suppressed. As a result, the second compound suppresses intermolecular aggregation, becomes easily dissolved in a solvent, and has excellent handleability.
第2の化合物における、R2及びpは前記第1の化合物におけるR2及びpと同様であるためここでの説明は省略する。 In the second compound, it is described here for R 2 and p are the same as R 2 and p in the first compound will be omitted.
R3における有機基としては、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基が挙げられる。
アルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖又は分岐状アルキル基等が挙げられ、中でも、炭素数が1〜8の直鎖又は分岐のアルキル基が好ましく、炭素数が1〜5の直鎖又は分岐のアルキル基が好ましい。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基などが挙げられる。アルキル基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、フェニル基などが挙げられ、当該フェニル基はさらに、置換基としてアルキル基又はハロゲン原子を有していてもよい。
また、アリール基としては、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。アリール基が有していてもよい置換基としては、例えば炭素数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子等が挙げられ、当該アルキル基はさらに置換基としてハロゲン原子を有していてもよい。
2つのR3が連結した環構造とは、R3が式(3)中のベンゼン環が有する炭素原子を含んで環構造を形成していることをいい、具体的には、式(3)中のベンゼン環を含んで、ナフタレン環、アントラセン環などを形成していることをいう。
Examples of the organic group in R 3 include an alkyl group which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent.
Examples of the alkyl group include a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and among them, a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable, and a direct group having 1 to 5 carbon atoms is preferable. Chain or branched alkyl groups are preferred. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group and the like. Examples of the substituent which the alkyl group may have include a halogen atom and a phenyl group, and the phenyl group may further have an alkyl group or a halogen atom as the substituent.
Further, examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. Examples of the substituent which the aryl group may have include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom and the like, and the alkyl group may further have a halogen atom as a substituent.
The ring structure in which two R 3s are connected means that R 3 contains a carbon atom contained in the benzene ring in the formula (3) to form a ring structure, specifically, the formula (3). It means that a naphthalene ring, anthracene ring, etc. are formed including the benzene ring inside.
R3としては、炭素数1〜5のアルキル基、フェニル基、又は、2つのR3が結合してナフタレン環、アントラセン環を形成していることが好ましい。 The R 3, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a phenyl group, or a naphthalene ring bonded two R 3, it is preferable to form an anthracene ring.
第2の化合物の好適な具体例を示す。 A suitable specific example of the second compound is shown.
(第2の化合物の製造方法)
第2の化合物の合成方法は特に限定されないが、例えば下記スキーム(B)の方法が挙げられる。
(Method for producing the second compound)
The method for synthesizing the second compound is not particularly limited, and examples thereof include the method of the following scheme (B).
なお、上各反応条件の詳細は、後述の実施例のモノマー合成と同様であり、当該実施例を参照できる。
The details of the above reaction conditions are the same as those of the monomer synthesis of Examples described later, and the Examples can be referred to.
3.電解質膜
本発明に係る電解質膜は、前記第1の化合物、又は前記第2の化合物を含むことを特徴とする。当該電解質膜は、アルカリやラジカルに対する耐久性に優れており、燃料電池や、水電解、電解技術用の電解質膜として好適に用いることができる。
3. 3. Electrolyte Membrane The electrolyte membrane according to the present invention is characterized by containing the first compound or the second compound. The electrolyte membrane has excellent durability against alkalis and radicals, and can be suitably used as an electrolyte membrane for fuel cells, water electrolysis, and electrolysis technology.
前記第1の化合物を用いる場合、当該第1の化合物を溶解可能な溶媒に溶解させて第1の化合物の溶液を調製し、公知の塗布手段を用いて塗膜とし乾燥することにより電解質膜を製造することができる。
また、第2の化合物を用いる場合、例えば、第2の化合物の溶液を調整し、当該溶液を多孔質膜に浸漬させて、多孔質膜に第2の化合物を担持させて電解質膜とすることができる。
When the first compound is used, the electrolyte membrane is formed by dissolving the first compound in a soluble solvent to prepare a solution of the first compound, forming a coating film using a known coating means, and drying the film. Can be manufactured.
When the second compound is used, for example, a solution of the second compound is prepared, the solution is immersed in the porous membrane, and the second compound is supported on the porous membrane to form an electrolyte membrane. Can be done.
第1の化合物又は第2の化合物において、前記イオン交換基を酸性基とすることにより、プロトン伝導性の電解質膜が得られる。また、前記イオン交換基を前記4級アンモニウム基とすることによりアニオン伝導性の電解質膜が得られる。 By using the ion exchange group as an acidic group in the first compound or the second compound, a proton-conducting electrolyte membrane can be obtained. Further, by using the ion exchange group as the quaternary ammonium group, an anion conductive electrolyte membrane can be obtained.
4.燃料電池
本発明に係る燃料電池は、前記本発明の電解質膜を備えることを特徴とする。前記本発明の電解質膜は、固体アルカリ燃料電池、固体高分子形燃料電池のいずれに対しても好適に用いることができる。
4. Fuel cell The fuel cell according to the present invention is characterized by including the electrolyte membrane of the present invention. The electrolyte membrane of the present invention can be suitably used for both solid alkaline fuel cells and polymer electrolyte fuel cells.
前記電解質膜を固体アルカリ燃料電池に適用する場合、前記電解質膜として、アニオン伝導性の電解質膜を用いる。固体アルカリ燃料電池の構成は、公知の構成とすることができる。
例えば、電解質膜の一方の面にカソードを、他方の面にアノードを配置した膜電極接合体を形成し、カソードに酸素を供給し、アノードに燃料を供給して、カソードで生成したOH−が電解質膜を介してアノードに移動し、そこで水を発生させることにより発電を行う。
燃料は公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水素、メタノール、エタノール、エチレングリコール、ギ酸塩、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム、アンモニア等が挙げられるがこれらに限定されない。
代表して、燃料として水素、メタノール及びギ酸塩を用いた場合の各極での反応を示す。
○水素を用いた燃料電池
アノード: 2OH− + H2 → H2O
カソード: O2 + 2H2O + 4e− → 4OH−
○メタノールを用いた燃料電池
アノード: 6OH− +CH3OH → CO2 + 5H2O
カソード: O2 + 2H2O + 4e− → 4OH−
○ギ酸塩を用いた燃料電池
アノード: HCOO−+ 3OH− → 2H2O + CO3 2− + 2e−
カソード: O2 + 2H2O + 4e− → 4OH−
When the electrolyte membrane is applied to a solid alkaline fuel cell, an anion conductive electrolyte membrane is used as the electrolyte membrane. The configuration of the solid alkaline fuel cell can be a known configuration.
For example, a membrane electrode assembly in which a cathode is arranged on one surface of an electrolyte membrane and an anode is arranged on the other surface is formed, oxygen is supplied to the cathode, fuel is supplied to the anode, and OH − generated at the cathode is generated. Power is generated by moving to the anode via an electrolyte membrane and generating water there.
The fuel can be appropriately selected from known fuels, and examples thereof include, but are not limited to, hydrogen, methanol, ethanol, ethylene glycol, formate, hydrazine, sodium borohydride, and ammonia.
Representatively, the reaction at each pole when hydrogen, methanol and formate are used as fuel is shown.
○ Fuel cell using hydrogen Anode: 2OH − + H 2 → H 2 O
The cathode: O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4OH -
○ Fuel cell using methanol Anode: 6OH − + CH 3 OH → CO 2 + 5H 2 O
The cathode: O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4OH -
○ Fuel cell using formate Anode: HCOO − + 3OH − → 2H 2 O + CO 3 2-2 + 2e −
The cathode: O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4OH -
また、前記電解質膜を固体高分子形燃料電池に適用する場合、前記電解質膜として、アプロトン伝導性の電解質膜を用いる。固体高分子形燃料電池の構成は、公知の構成とすることができる。
例えば、電解質膜の一方の面にカソードを、他方の面にアノードを配置した膜電極接合体を形成し、カソードに酸素を供給し、アノードに燃料を供給して、アノードで生成したプロトンが電解質膜を介してアノードに移動し、そこで水を発生させることにより発電を行う。
燃料は公知のものの中から適宜選択することができ、具体的には前記固体アルカリ燃料電池において例示したものと同様のものが挙げられる。
代表して、燃料として水素を用いた場合の各極での反応を示す。
アノード: H2 → 2H+ + 2e−
カソード: O2 + 4H+ + 4e− → 2H2O
When the electrolyte membrane is applied to a polymer electrolyte fuel cell, an aproton conductive electrolyte membrane is used as the electrolyte membrane. The structure of the polymer electrolyte fuel cell can be a known structure.
For example, a membrane electrode assembly in which a cathode is arranged on one surface of an electrolyte membrane and an anode is arranged on the other surface is formed, oxygen is supplied to the cathode, fuel is supplied to the anode, and protons generated at the anode are electrolytes. It moves to the anode through the membrane, where it generates water to generate power.
The fuel can be appropriately selected from known fuels, and specific examples thereof include the same fuels as those exemplified in the solid alkaline fuel cell.
As a representative, the reaction at each pole when hydrogen is used as a fuel is shown.
Anode: H 2 → 2H + + 2e −
Cathode: O 2 + 4H + + 4e - → 2H 2 O
5.水電解及び電解技術
また、前記本発明の電解質膜は、水電解や他の電解技術に好適に用いることができる。
5. Water electrolysis and electrolysis technology The electrolyte membrane of the present invention can be suitably used for water electrolysis and other electrolysis technologies.
前記電解質膜を水電解に適用する場合、前記電解質膜として、プロトン伝導性、又はアニオン伝導性の電解質膜を用いる。例えば、プロトン伝導性の電解質膜の一方の面に陽極を、他方の面に陰極を配置し、陽極で生成したプロトンを、電解質膜を介して、陰極に移動させ、陰極で電子と結合させて水素を得ることができる。各極での反応式は下記の通りである。
陽極: H2O → O2+ 4H+ + 4e−
陰極: 2H+ + 2e− → H2
When the electrolyte membrane is applied to water electrolysis, a proton conductive or anion conductive electrolyte membrane is used as the electrolyte membrane. For example, an anode is placed on one surface of a proton-conducting electrolyte membrane, and a cathode is placed on the other surface. Protons generated at the anode are moved to the cathode via the electrolyte membrane and bonded to electrons at the cathode. Hydrogen can be obtained. The reaction formula at each pole is as follows.
Anode: H 2 O → O 2 + 4H + + 4e −
Cathode: 2H + + 2e - → H 2
また他の電解技術としては二酸化炭素を電気分解してギ酸を生成させる電解技術が挙げられる。例えば、陽極で生成したプロトンを、電解質膜を介して陰極に移動させ、陰極に供給する二酸化炭素と反応させてギ酸を得ることができる。各極での反応式は下記の通りである。
陽極: H2O → O2+ 4H+ + 4e−
陰極: CO2 + 2H+ + 2e− → HCOOH
Further, as another electrolysis technique, there is an electrolysis technique for electrolyzing carbon dioxide to generate formic acid. For example, formic acid can be obtained by moving the protons generated at the anode to the cathode via the electrolyte membrane and reacting with carbon dioxide supplied to the cathode. The reaction formula at each pole is as follows.
Anode: H 2 O → O 2 + 4H + + 4e −
Cathode: CO 2 + 2H + + 2e - → HCOOH
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。なお、これらの記載により本発明を制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. It should be noted that these descriptions do not limit the present invention.
図1〜図3に示すスキーム1〜3にしたがって、3種のポリマーを合成した。図1〜3を参照しながら、各合成方法について説明する。なお以下では、例えばスキーム1のステップ(i)をステップ(1−i)と記載し、他のステップもこれに順ずる。
Three polymers were synthesized according to schemes 1-3 shown in FIGS. 1-3. Each synthesis method will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In the following, for example, step (i) of
<ステップ(1−i):化合物1の合成>
3,5−ジブロモフェニルボロン酸(14.0g,50mmol)、3−メチルクロトン酸(6.0g,60mmol)、酢酸パラジウム(0)(561mg,2.5mmol),ビピリジン(781mg,5mmol)をアセトン(50mL)/水(150mL)混合溶媒に混合させ、大気下80℃において48時間反応させた。反応溶液中の溶媒をエバポレーターにて蒸発させ濃縮した後、残渣をクロロホルム(300mL)に溶解させた。分液ロートにて有機層を水(100mL×2)で数度洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させる。濾過にて硫酸マグネシウムを除去し、エバポレーターでクロロホルムを蒸発させることで粗生成物(17.4g)が得られ、そのまま次の反応に用いた。この粗生成物をシリカゲルカラム(展開溶媒:クロロホルム:ヘキサン=1:1)で精製することで純度の高い目的の化合物1を得た。化合物1の1H−NMRスペクトルを図4に示す。
1H-NMR (CDCl3): δ 7.51 (1H, s), δ 7.42 (2H, d), δ 2.63 (2H, s), δ 1.43 (6H, s)
<Step (1-i): Synthesis of
Acetone with 3,5-dibromophenylboronic acid (14.0 g, 50 mmol), 3-methylcrotonic acid (6.0 g, 60 mmol), palladium acetate (0) (561 mg, 2.5 mmol), bipyridine (781 mg, 5 mmol) It was mixed with a (50 mL) / water (150 mL) mixed solvent and reacted at 80 ° C. in the air for 48 hours. The solvent in the reaction solution was evaporated by an evaporator and concentrated, and then the residue was dissolved in chloroform (300 mL). The organic layer is washed several times with water (100 mL × 2) in a separating funnel and then dried over magnesium sulfate. Magnesium sulfate was removed by filtration, and chloroform was evaporated with an evaporator to obtain a crude product (17.4 g), which was used as it was in the next reaction. The crude product was purified by a silica gel column (developing solvent: chloroform: hexane = 1: 1) to obtain the desired
1 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.51 (1H, s), δ 7.42 (2H, d), δ 2.63 (2H, s), δ 1.43 (6H, s)
<ステップ(1−ii):化合物2の合成>
化合物1(6.72g,20mmol)を脱水テトラヒドロフラン(20mL)に溶解させた。ボランジメチルスルフィド錯体(5.7mL,60mmol)をシリンジにてゆっくりと加えていき、その後窒素下にて3時間反応させた。反応溶液をエバポレーターにて濃縮した後、ジクロロメタン(150mL)に溶解させた。この溶液に4M水酸化ナトリウム溶液(30mL)をゆっくりと加えた後、30分撹拌させた。分液ロートにて有機層を回収し、水(50mL×3)で洗浄した。ジクロロメタンを除去した後、残渣をシリカゲルショートカラム(展開溶媒:ヘキサン、その後ヘキサン:クロロホルム=1:1)にかけることで目的の化合物2(5.86g,18.2mmol)を得た。化合物2の1H−NMRスペクトルを図5に示す。
1H-NMR (CDCl3): δ 7.50 (1H, t), δ 7.40 (2H, d), δ 3.49 (2H, t), δ 1.91 (2H, t), δ 1.32 (6H, s)
<Step (1-ii): Synthesis of
Compound 1 (6.72 g, 20 mmol) was dissolved in dehydrated tetrahydrofuran (20 mL). The borane dimethyl sulfide complex (5.7 mL, 60 mmol) was slowly added with a syringe, and then reacted under nitrogen for 3 hours. The reaction solution was concentrated on an evaporator and then dissolved in dichloromethane (150 mL). A 4M sodium hydroxide solution (30 mL) was slowly added to this solution, followed by stirring for 30 minutes. The organic layer was collected with a separating funnel and washed with water (50 mL × 3). After removing dichloromethane, the residue was subjected to a silica gel short column (developing solvent: hexane, then hexane: chloroform = 1: 1) to obtain the desired compound 2 (5.86 g, 18.2 mmol). The 1 H-NMR spectrum of
1 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.50 (1H, t), δ 7.40 (2H, d), δ 3.49 (2H, t), δ 1.91 (2H, t), δ 1.32 (6H, s)
<ステップ(1−iii):化合物3の合成>
化合物2(3.22g,10mmol)を脱水ジクロロメタン(20mL)に溶解させ、0℃下にてトリエチルアミン(2.8mL,20mmol)、メタンスルホニルクロリド(1.2mL,15mmol)をゆっくりと加える。室温にて3時間反応させた後、得られた溶液にジクロロメタン(80mL)を加え水(50mL×3)で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過にて硫酸マグネシウムを除去した。ジクロロメタンをエバポレーターにて除去した後、残渣にテトラヒドロフラン(50mL)及び臭化リチウム(4.34g,50mmol)を加えた。60℃で4時間反応させた後、エバポレーターで溶媒を除去させる。クロロホルム(100mL)で残渣を抽出した後、水(50mL×2)で洗浄した。エバポレーターにてクロロホルムを除去した後、残渣をショートカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン)で精製し目的の化合物3(3.58g,9.3mmol)を得た。化合物3の1H−NMRスペクトルを図6に示す。
1H-NMR (CDCl3): δ 7.53 (1H, s), δ 7.37 (2H, d), δ 3.10 (2H, t), δ 2.20 (2H, t), δ 1.32 (6H, s)
<Step (1-iii): Synthesis of
Compound 2 (3.22 g, 10 mmol) is dissolved in dehydrated dichloromethane (20 mL), and triethylamine (2.8 mL, 20 mmol) and methanesulfonyl chloride (1.2 mL, 15 mmol) are slowly added at 0 ° C. After reacting at room temperature for 3 hours, dichloromethane (80 mL) was added to the obtained solution, and the mixture was washed with water (50 mL × 3). The organic layer was dried over magnesium sulfate, and magnesium sulfate was removed by filtration. After removing dichloromethane with an evaporator, tetrahydrofuran (50 mL) and lithium bromide (4.34 g, 50 mmol) were added to the residue. After reacting at 60 ° C. for 4 hours, the solvent is removed by an evaporator. The residue was extracted with chloroform (100 mL) and then washed with water (50 mL x 2). After removing chloroform with an evaporator, the residue was purified by short column chromatography (developing solvent: hexane) to obtain the target compound 3 (3.58 g, 9.3 mmol). The 1 H-NMR spectrum of
1 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.53 (1H, s), δ 7.37 (2H, d), δ 3.10 (2H, t), δ 2.20 (2H, t), δ 1.32 (6H, s)
<ステップ(2−i):化合物4の合成>
3,5−ジブロモ安息香酸メチル(23.5g,80mmol)に脱水テトラヒドロフラン(20mL)を加え、0℃下にて1Mマグネシウムブロミド溶液(170mL,170mmol)をゆっくりと加えた。反応溶液を2時間室温にて反応させた後、水(30mL)を加え反応を停止させた。エバポレーターにて溶媒を除去した後、残渣にクロロホルム(300mL)と1M塩酸を加えよく混合させた。分液ロートにてクロロホルム層を回収し水(50mL×2)で洗浄した。エバポレーターにてクロロホルムを除去した後、残渣をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム:ヘキサン=1:1)にて精製し、化合物4(17.9g,61mmol)を得た。化合物4の1H−NMRスペクトルを図7に示す。
1H-NMR (CDCl3): δ 7.56 (1H, d), δ 7.53 (2H, t), δ 1.54 (6H, s)
<Step (2-i): Synthesis of
Dehydrated tetrahydrofuran (20 mL) was added to
1 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.56 (1H, d), δ 7.53 (2H, t), δ 1.54 (6H, s)
<ステップ(2−ii):化合物5の合成>
あらかじめ調整したTi(collidine)錯体(31.2g,100mmol)、マンガン(5.5g,100mmol)、Collidine(8.1mL,60mmol)を脱水テトラヒドロフラン(250mL)に溶解させ、室温窒素フロー下にて撹拌させる。溶液の色が深緑に変色したら、アクリロニトリル(15.9g,300mmol)及び化合物4(14.7g,50mmol)の脱水テトラヒドロフラン溶液(30mL)を加えた。窒素下80℃にて24時間撹拌させた後、エバポレーターにて溶媒を除去し濃縮させた。0℃下で残渣にクロロホルム及び塩酸を加えよく撹拌させた。分液ロートにてクロロホルム層を抽出し(150mL×3)、水(100mL×2)で洗浄した。
エバポレーターにてクロロホルムを除去した後、ショートカラムクロマトグラフィーで粗製生物(6.1g)を得、そのまま次の反応に用いた。カラムクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム:ヘキサン=1:4)を繰り返すことで純度の高い化合物5を得た。化合物5の1H−NMRスペクトルを図8に示す。
1H-NMR (CDCl3): δ 7.54 (1H, t), δ 7.35 (2H, d), δ 2.08-1.98 (4H, m), δ 1.32 (6H, s)
<Step (2-ii): Synthesis of
Pre-prepared Ti (collidine) complex (31.2 g, 100 mmol), manganese (5.5 g, 100 mmol) and Collidine (8.1 mL, 60 mmol) are dissolved in dehydrated tetrahydrofuran (250 mL) and stirred under room temperature nitrogen flow. Let me. When the color of the solution turned dark green, a dehydrated tetrahydrofuran solution (30 mL) of acrylonitrile (15.9 g, 300 mmol) and compound 4 (14.7 g, 50 mmol) was added. After stirring at 80 ° C. under nitrogen for 24 hours, the solvent was removed by an evaporator and the mixture was concentrated. Chloroform and hydrochloric acid were added to the residue at 0 ° C., and the mixture was stirred well. The chloroform layer was extracted with a separating funnel (150 mL × 3) and washed with water (100 mL × 2).
After removing chloroform with an evaporator, a crude organism (6.1 g) was obtained by short column chromatography and used as it was in the next reaction. High-
1 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.54 (1H, t), δ 7.35 (2H, d), δ 2.08-1.98 (4H, m), δ 1.32 (6H, s)
<ステップ(2−iii):化合物6の合成>
化合物5(5.96g,18mmol)にメタノール(60mL)、水酸化ナトリウム(3.6g,90mmol)を加え、70℃で6時間反応させた。メタノールをエバポレーターにて除去した後、水(150mL)を加えた。水層をトルエン(30mL×3)で洗浄した後、塩酸をゆっくりと加えていき、pHを2以下にした。得られた溶液をクロロホルム(100mL×3)で抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濾過にて硫酸マグネシウムを除去した。クロロホルムをエバポレーターで除去し乾燥させることで目的の化合物6(4.5g,13.1mmol)を得た。化合物6の1H−NMRスペクトルを図9に示す。
1H-NMR (CDCl3): δ 7.50 (1H, t), δ 7.37 (2H, d), δ 2.11 (2H, m), δ1.95 (2H, m), δ1.30 (2H, m)
<Step (2-iii): Synthesis of
Methanol (60 mL) and sodium hydroxide (3.6 g, 90 mmol) were added to compound 5 (5.96 g, 18 mmol), and the mixture was reacted at 70 ° C. for 6 hours. After removing methanol with an evaporator, water (150 mL) was added. After washing the aqueous layer with toluene (30 mL × 3), hydrochloric acid was slowly added to bring the pH to 2 or less. The obtained solution was extracted with chloroform (100 mL × 3), dried over magnesium sulfate, and then magnesium sulfate was removed by filtration. Chloroform was removed by an evaporator and dried to obtain the target compound 6 (4.5 g, 13.1 mmol). The 1 H-NMR spectrum of
1 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.50 (1H, t), δ 7.37 (2H, d), δ 2.11 (2H, m), δ 1.95 (2H, m), δ 1.30 (2H, m)
<ステップ(2−iv):化合物7の合成>
前記ステップ(1−ii)において、化合物1の代わりに化合物6(3.5g,10mmol)を用いた以外は、前記ステップ(1−ii)と同様の手法により、目的の化合物7(3.09g,9.2mmol)を得た。化合物7の1H−NMRスペクトルを図10に示す。
1H-NMR (CDCl3): δ 7.48 (1H, t), δ 7.38 (2H, d), δ 3.55 (2H, t), δ1.63 (2H, m), δ1.33 (2H, m), δ 1.28 (6H, s)
<Step (2-iv): Synthesis of
In the step (1-ii), the target compound 7 (3.09 g) was used in the same manner as in the step (1-ii) except that compound 6 (3.5 g, 10 mmol) was used instead of
1 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.48 (1H, t), δ 7.38 (2H, d), δ 3.55 (2H, t), δ 1.63 (2H, m), δ 1.33 (2H, m) , δ 1.28 (6H, s)
<ステップ(2−v):化合物8の合成>
前記ステップ(1−iii)において、化合物2の代わりに化合物7(3.02g,9mmol)を用いた以外は、前記ステップ(1−iii)と同様の手法により、目的の化合物8(3.31g,8.3mmol)を得た。化合物8の1H−NMRスペクトルを図11に示す。
1H-NMR (CDCl3): δ 7.50 (1H, t), δ 7.38 (2H, d), δ 3.31 (2H, t), δ1.72 (2H, m), δ1.62 (2H, m), δ 1.29 (6H, s)
<Step (2-v): Synthesis of Compound 8>
In the step (1-iii), the target compound 8 (3.31 g) was used in the same manner as in the step (1-iii) except that compound 7 (3.02 g, 9 mmol) was used instead of
1 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.50 (1H, t), δ 7.38 (2H, d), δ 3.31 (2H, t), δ 1.72 (2H, m), δ 1.62 (2H, m) , δ 1.29 (6H, s)
<ステップ(3−i):化合物9の合成>
化合物6(3.5g,10mmol)を脱水テトラヒドロフラン(10mL)に溶解させ、塩化チオニル(1mL)を加え6時間撹拌させた。減圧下で塩化チオニルとテトラヒドロフランを除去した後、脱水THF(10mL)及び脱水アセトニトリル(10mL)を加えた。0℃下にてトリメチルシリルジアゾメタンの2Mジエチルエーテル溶液(7.5mL,15mmol)を加え、4時間撹拌させた。減圧下で溶媒及び未反応のトリメチルシリルジアゾメタンを除去した後、カラムクロマトグラフィーで化合物6のジアゾ化物を精製した。得られた化合物にジオキサン(10mL)、水(10mL)、安息香酸銀(229mg,1mmol)を加え、超音波を1時間かけることで反応させた。エバポレーターにて溶媒を除去した後、ショートカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン:クロロホルム=1:1)で精製することで目的の化合物9(2.29g,6.3mmol)を得た。化合物9の1H−NMRスペクトルを図12に示す。
1H-NMR (CDCl3): δ 7.49 (1H, s), δ 7.38 (2H, d), δ 2.29 (2H, t), δ 1.62 (2H, m), δ 1.40 (2H, t), δ 1.28 (6H, s)
<Step (3-i): Synthesis of compound 9>
Compound 6 (3.5 g, 10 mmol) was dissolved in dehydrated tetrahydrofuran (10 mL), thionyl chloride (1 mL) was added, and the mixture was stirred for 6 hours. After removing thionyl chloride and tetrahydrofuran under reduced pressure, dehydrated THF (10 mL) and dehydrated acetonitrile (10 mL) were added. A 2M diethyl ether solution of trimethylsilyldiazomethane (7.5 mL, 15 mmol) was added at 0 ° C., and the mixture was stirred for 4 hours. After removing the solvent and unreacted trimethylsilyldiazomethane under reduced pressure, the diazozate of
1 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.49 (1H, s), δ 7.38 (2H, d), δ 2.29 (2H, t), δ 1.62 (2H, m), δ 1.40 (2H, t), δ 1.28 (6H, s)
<ステップ(3−ii):化合物10の合成>
前記ステップ(1−ii)において、化合物1の代わりに化合物9(2.18g,6mmol)を用いた以外は、前記ステップ(1−ii)と同様の手法により、目的の化合物10(1.93g,5.5mmol)を得た。化合物10の1H−NMRスペクトルを図13に示す。
1H-NMR (CDCl3): δ 7.48 (1H, s), δ 7.37 (2H, d), δ 3.58 (2H, t), δ 1.59 (2H, t), δ 1.49 (2H, m), δ 1.27 (6H, s), δ 1.12 (2H, m)
<Step (3-ii): Synthesis of
In the step (1-ii), the target compound 10 (1.93 g) was used in the same manner as in the step (1-ii) except that compound 9 (2.18 g, 6 mmol) was used instead of
1 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.48 (1H, s), δ 7.37 (2H, d), δ 3.58 (2H, t), δ 1.59 (2H, t), δ 1.49 (2H, m), δ 1.27 (6H, s), δ 1.12 (2H, m)
<ステップ(3−iii):化合物11の合成>
前記ステップ(1−iii)において、化合物2の代わりに化合物10(1.75g,5mmol)を用いた以外は、前記ステップ(1−iii)と同様の手法により、目的の化合物11(1.89g,4.6mmol)を得た。化合物11の1H−NMRスペクトルを図14に示す。
1H-NMR (CDCl3): δ 7.49 (1H, t), δ 7.37 (2H, d), δ 3.35 (2H, t), δ1.78 (2H, m), δ1.58 (2H, t), δ 1.27 (6H, s), δ 1.20 (2H, m)
<Step (3-iii): Synthesis of compound 11>
In the step (1-iii), the target compound 11 (1.89 g) was used in the same manner as in the step (1-iii) except that compound 10 (1.75 g, 5 mmol) was used instead of
1 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.49 (1H, t), δ 7.37 (2H, d), δ 3.35 (2H, t), δ 1.78 (2H, m), δ 1.58 (2H, t) , δ 1.27 (6H, s), δ 1.20 (2H, m)
<ステップ(1−iv):Polymer(C3)−Brの合成>
化合物3(1155mg,3mmol)、 1,4−ベンゼンジボロン酸ビスピナコールエステル(990mg,3mmol)、炭酸カリウム(2.49g,18mmol)にテトラヒドロフラン(40ml)、水(13ml)を加えた。あらかじめ調整したPd(L)3(L=4−diphenylphosphinobenzoic acid)触媒(130mg)を加え、系内を窒素置換した。80℃窒素下にて48時間反応させた後、エバポレーターで溶媒を除去した。残渣に水(50mL)を加え、撹拌させた後濾過した。得られた固体をクロロホルム(100mL)に溶解(一部不溶の場合は分散)させ、メタノール(300mL)中に再沈殿させた。沈殿物を濾過して回収した後、同様の手法でアセトン(300mL)に再沈殿させた。得られた固体を真空乾燥させることで目的のPolymer(C3)−Br(387mg)を得た。
Polymer(C3)−Br:Mn=9800, Mw/Mn=1.75(GPC in o−dichlorobenzene)
Polymer(C3)−Brの1H−NMRスペクトルを図15に示す。
<Step (1-iv): Synthesis of Polymer (C3) -Br>
Tetrahydrofuran (40 ml) and water (13 ml) were added to compound 3 (1155 mg, 3 mmol), 1,4-benzenediboronic acid bispinacol ester (990 mg, 3 mmol), and potassium carbonate (2.49 g, 18 mmol). A pre-prepared Pd (L) 3 (L = 4-diphenylphosphinobenzoic acid) catalyst (130 mg) was added, and the inside of the system was replaced with nitrogen. After reacting at 80 ° C. under nitrogen for 48 hours, the solvent was removed by an evaporator. Water (50 mL) was added to the residue, and the mixture was stirred and then filtered. The obtained solid was dissolved in chloroform (100 mL) (dispersed if partially insoluble) and reprecipitated in methanol (300 mL). The precipitate was collected by filtration and then reprecipitated in acetone (300 mL) in a similar manner. The obtained solid was vacuum dried to obtain the desired Polymer (C3) -Br (387 mg).
Polymer (C3) -Br: Mn = 9800, Mw / Mn = 1.75 (GPC in o-dichlorobenzene)
The 1 H-NMR spectrum of Polymer (C3) -Br is shown in FIG.
<実施例1 ステップ(1−v):Polymer(C3)−TMAの合成>
Polymer(C3)−Br(180mg)にo−ジクロロベンゼン(50mL)に加え、150℃にて溶解させた。一部不溶成分がある場合は濾過にて不溶部を取り除いておく。溶液を冷ました後、3.2Mトリメチルアミンメタノール溶液(2mL)を加え、100℃下にて12時間撹拌させた。この間に4級化反応が進行することでポリマーの極性が上がり、o−ジクロロベンゼンに不溶化する。o−ジクロロベンゼンをエバポレーターにて除去した後、ジメチルスルホキシド(20mL)を加えることでポリマーが溶解する。この溶液に3.2Mトリメチルアミンメタノール溶液(2mL)を加え、再度100℃下にて12時間撹拌させることで反応を完結させた。減圧下でジメチルスルホキシドを除去した後、残渣に水(50mL)を加え、80℃で3時間撹拌させる。溶液を濾過し、得られた固体を真空乾燥させることで目的のPolymer(C3)−TMA(136mg)を得た。
Polymer(C3)−TMAの1H−NMRスペクトルを図16に示す。
<Example 1 Step (1-v): Synthesis of Polymer (C3) -TMA>
It was added to Polymer (C3) -Br (180 mg) in o-dichlorobenzene (50 mL) and dissolved at 150 ° C. If there are some insoluble components, remove the insoluble parts by filtration. After cooling the solution, a 3.2 M trimethylamine methanol solution (2 mL) was added, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 12 hours. During this period, the quaternization reaction proceeds to increase the polarity of the polymer and make it insoluble in o-dichlorobenzene. After removing o-dichlorobenzene with an evaporator, the polymer is dissolved by adding dimethyl sulfoxide (20 mL). The reaction was completed by adding a 3.2 M trimethylamine methanol solution (2 mL) to this solution and stirring again at 100 ° C. for 12 hours. After removing dimethyl sulfoxide under reduced pressure, water (50 mL) is added to the residue, and the mixture is stirred at 80 ° C. for 3 hours. The solution was filtered and the resulting solid was vacuum dried to give the desired Polymer (C3) -TMA (136 mg).
The 1 H-NMR spectrum of Polymer (C3) -TMA is shown in FIG.
<ステップ(2−vi):Polymer(C4)−Brの合成>
前記ステップ(1−iv)において、化合物3の代わりに化合物8(1197mg、3mmol)を用いた以外は、前記ステップ(1−iv)と同様の手法により、Polymer(C4)−Br(380mg)を得た。
Polymer(C4)−Br:Mn=16800, Mw/Mn=1.61(GPC in o−dichlorobenzene)
Polymer(C4)−Brの1H−NMRスペクトルを図17に示す。
<Step (2-vi): Synthesis of Polymer (C4) -Br>
Polymer (C4) -Br (380 mg) was prepared in the same manner as in step (1-iv) except that compound 8 (1197 mg, 3 mmol) was used in place of
Polymer (C4) -Br: Mn = 16800, Mw / Mn = 1.61 (GPC in o-dichlorobenzene)
The 1 H-NMR spectrum of Polymer (C4) -Br is shown in FIG.
<実施例2 ステップ(2−vii):Polymer(C4)−TMAの合成>
Polymer(C4)−Br(189mg)にo−ジクロロベンゼン(50mL)を加え、150℃にて溶解させる。一部不溶成分がある場合は濾過にて不溶部を取り除いておく。溶液を冷ました後、3.2Mトリメチルアミンメタノール溶液(2mL)を加え、80℃下にて3時間撹拌させた。この間に4級化反応が進行することでポリマーの極性が上がり、o−ジクロロベンゼンに不溶化する。o−ジクロロベンゼンをエバポレーターにて除去した後、メタノール(30mL)を加えることでポリマーが溶解する。この溶液に3Mトリメチルアミンメタノール溶液(2mL)を加え、再度80℃下にて3時間撹拌させることで反応を完結させた。エバポレーターにてメタノールを除去した後、残渣に水(50 mL)を加え、80℃で3時間撹拌させる。溶液を濾過し、得られた固体を真空乾燥させることで目的のポリマーPolymer(C4)−TMA(158mg)を得た。Polymer(C4)−TMAの1H−NMRスペクトルを図18に示す。
<Example 2 Step (2-vii): Synthesis of Polymer (C4) -TMA>
Add o-dichlorobenzene (50 mL) to Polymer (C4) -Br (189 mg) and dissolve at 150 ° C. If there are some insoluble components, remove the insoluble parts by filtration. After cooling the solution, a 3.2 M trimethylamine methanol solution (2 mL) was added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 3 hours. During this period, the quaternization reaction proceeds to increase the polarity of the polymer and make it insoluble in o-dichlorobenzene. After removing o-dichlorobenzene with an evaporator, the polymer is dissolved by adding methanol (30 mL). A 3M trimethylamine methanol solution (2 mL) was added to this solution, and the reaction was completed by stirring again at 80 ° C. for 3 hours. After removing methanol with an evaporator, water (50 mL) is added to the residue, and the mixture is stirred at 80 ° C. for 3 hours. The solution was filtered and the resulting solid was vacuum dried to give the desired polymer Polymer (C4) -TMA (158 mg). The 1 H-NMR spectrum of Polymer (C4) -TMA is shown in FIG.
<ステップ(3−iv):Polymer(C5)−Brの合成>
前記ステップ(1−iv)において、化合物3の代わりに化合物11(1239mg、3mmol)を用いた以外は、前記ステップ(1−iv)と同様の手法により、Polymer(C5)−Br(403mg)を得た。
Polymer(C5)−Br:Mn=25100, Mw/Mn=1.77(GPC in o−dichlorobenzene)
Polymer(C5)−Brの1H−NMRスペクトルを図19に示す。
<Step (3-iv): Synthesis of Polymer (C5) -Br>
Polymer (C5) -Br (403 mg) was prepared in the same manner as in step (1-iv) except that compound 11 (1239 mg, 3 mmol) was used in place of
Polymer (C5) -Br: Mn = 25100, Mw / Mn = 1.77 (GPC in o-dichlorobenzene)
The 1 H-NMR spectrum of Polymer (C5) -Br is shown in FIG.
<実施例3 ステップ(3−v):Polymer(C5)−TMAの合成>
前記ステップ(2−vii)において、Polymer(C4)−Brの代わりにPolymer(C5)−Br(197mg)を用いた以外は、前記ステップ(2−vii)と同様にして、Polymer(C5)−TMA(118mg)を得た。Polymer(C5)−TMAの1H−NMRスペクトルを図20に示す。
<Example 3 Step (3-v): Synthesis of Polymer (C5) -TMA>
Polymer (C5)-in the same manner as in step (2-vii), except that Polymer (C5) -Br (197 mg) was used instead of Polymer (C4) -Br in step (2-vii). TMA (118 mg) was obtained. The 1 H-NMR spectrum of Polymer (C5) -TMA is shown in FIG.
[アルカリ耐久性評価]
前記実施例1〜3により得られたポリマーを各々、4M NaOH水溶液、及び8M NaOH水溶液の2種の水溶液中に80℃1週間浸漬した。浸漬前後の各ポリマーの1H−NMRスペクトルを測定し、構造変化を評価した。実施例1〜3の1H−NMRスペクトルを順に図21〜図23に示す。なお、図21〜図23中、(A)は3つの1H−NMRスペクトルを軸を合わせて重ね合わせたものであり、(B)は3つの1H−NMRスペクトルの軸をずらして重ね合わせたものである。図21〜23に示されるように、実施例1〜3のポリマーはいずれも浸漬前後で1H−NMRスペクトルの主鎖及びイオン交換基由来のピークに変化はなく、アルカリに対して安定であることが示された。
[Alkaline durability evaluation]
The polymers obtained in Examples 1 to 3 were immersed in two aqueous solutions of 4M NaOH aqueous solution and 8M NaOH aqueous solution, respectively, at 80 ° C. for 1 week. The 1 H-NMR spectrum of each polymer before and after immersion was measured to evaluate the structural change. The 1 H-NMR spectra of Examples 1 to 3 are shown in FIGS. 21 to 23 in order. In FIGS. 21 to 23, (A) is a superposition of three 1 H-NMR spectra with their axes aligned, and (B) is a superposition of the three 1 H-NMR spectra with their axes shifted. It is. As shown in FIGS. 21 to 23, all of the polymers of Examples 1 to 3 have no change in the main chain and the peak derived from the ion exchange group in the 1 H-NMR spectrum before and after immersion, and are stable to alkali. Was shown.
[電解質膜の製造]
実施例1〜3のポリマー各々について、メチルスルホキシドに溶解させた溶液(20mg/ml)を調整した。当該溶液を各々PTFE基板にキャストし、120℃で加熱乾燥させることにより成膜した。次いで、当該基板を純水に浸漬することにより、基板からポリマーの膜を剥離させて、電解質膜を得た。なお電解質膜の膜厚は、それぞれ48μm(Polymer(C3)−TMA)、28μm(Polymer(C4)−TMA)、30μm(Polymer(C5)−TMA)であった。
[Manufacturing of electrolyte membrane]
For each of the polymers of Examples 1 to 3, a solution (20 mg / ml) dissolved in methyl sulfoxide was prepared. Each of the solutions was cast on a PTFE substrate and dried by heating at 120 ° C. to form a film. Then, the substrate was immersed in pure water to peel off the polymer membrane from the substrate to obtain an electrolyte membrane. The film thickness of the electrolyte membrane was 48 μm (Polymer (C3) -TMA), 28 μm (Polymer (C4) -TMA), and 30 μm (Polymer (C5) -TMA), respectively.
(イオン伝導度の測定)
得られた電解質膜の各々について、膜のBr−イオンのイオン伝導度を測定した。イオン伝導度は、交流インピーダンス測定により電気抵抗値を測定し、その値から算出した。In−planeにおける交流インピーダンス測定には、電極に白金電極を使用し、二端子法により行った。電圧を測定する電極間距離は5mm〜15mmであり、高電流側の電極と高電圧側の電極に対し、低電流側の電極と低電圧側の電極を電解質膜の反対側に接触させた。電解質膜を白金電極ごと2枚のスライドグラスに挟み込み、スライドグラスの両端をクリップで固定した。電解質膜は恒温槽(Espec SH−241 Bench−Top Type Temperature & Humidity chamber)内に置き、湿度100RHで各温度(40℃〜70℃)を一定に保った状態で、少なくとも2時間安定化させてから測定を行った。交流インピーダンスの測定装置にはSolartron 1260(英国 Solartron社製)を使用し、測定条件としてAC Amplitudeは10〜100mVで行い、周波数は100,000Hzから1Hzまで走査した。結果を図24に示す。図24のとおり、実施例1〜3により得られたポリマーを成膜して得られた電解質膜は、いずれもイオン伝導性に優れていることが示された。
(Measurement of ionic conductivity)
For each of the obtained electrolyte membrane, Br membrane - the ionic conductivity was measured of the ions. The ionic conductivity was calculated from the electrical resistance value measured by AC impedance measurement. The AC impedance measurement in the In-plane was performed by the two-terminal method using a platinum electrode as the electrode. The distance between the electrodes for measuring the voltage was 5 mm to 15 mm, and the low current side electrode and the low voltage side electrode were brought into contact with each other on the opposite side of the electrolyte membrane with respect to the high current side electrode and the high voltage side electrode. The electrolyte membrane was sandwiched between two slide glasses together with the platinum electrodes, and both ends of the slide glasses were fixed with clips. The electrolyte membrane is placed in a constant temperature bath (Espec SH-241 Bench-Top Type Temperature & Humidity chamber) and stabilized at a humidity of 100 RH at each temperature (40 ° C. to 70 ° C.) for at least 2 hours. The measurement was performed from. A Solartron 1260 (manufactured by Solartron, UK) was used as an AC impedance measuring device, AC Amplitude was performed at 10 to 100 mV as a measuring condition, and the frequency was scanned from 100,000 Hz to 1 Hz. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 24, it was shown that all the electrolyte films obtained by forming the polymers obtained in Examples 1 to 3 were excellent in ionic conductivity.
Claims (10)
R1は、イオン交換基を有する基であり、
Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基であって、
複数あるR1及びAr1は各々同一であっても異なっていてもよい。 A compound having a repeating unit represented by the following formula (1).
R 1 is a group having an ion exchange group and
Ar 1 is a divalent aromatic group which may have a substituent and is a divalent aromatic group.
The plurality of R 1 and Ar 1 may be the same or different from each other.
R2は、イオン交換基であり、
Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基であり、
pは1以上20以下の整数であって、
複数あるR2、Ar1及びpは、各々同一であっても異なっていてもよい。 The compound according to claim 1, wherein at least one of the repeating units represented by the formula (1) is a repeating unit represented by the following formula (1a).
R 2 is an ion exchange group and
Ar 1 is a divalent aromatic group which may have a substituent and is a divalent aromatic group.
p is an integer of 1 or more and 20 or less,
The plurality of R 2 , Ar 1 and p may be the same or different from each other.
R2は、イオン交換基であり、
pは1以上20以下の整数であり、
qは0以上5以下の整数であり、
R3は1価の有機基、又は2つのR3が連結した環構造であって、
R3が複数ある場合、当該複数あるR3は同一であっても異なっていてもよい。 A compound represented by the following formula (3).
R 2 is an ion exchange group and
p is an integer of 1 or more and 20 or less,
q is an integer of 0 or more and 5 or less,
R 3 is a monovalent organic group or a ring structure in which two R 3s are linked.
If there are a plurality of R 3, the plurality of R 3 may be be the same or different.
Xは、水素原子、又はハロゲン原子であって、複数あるXのうち少なくとも一つはハロゲン原子であり、
Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基であり、
pは1以上20以下の整数であって、
複数あるX、Ar1及びpは、各々同一であっても異なっていてもよい。 The precursor for producing a compound according to any one of claims 1 to 3, which has a repeating unit represented by the following formula (4).
X is a hydrogen atom or a halogen atom, and at least one of a plurality of Xs is a halogen atom.
Ar 1 is a divalent aromatic group which may have a substituent and is a divalent aromatic group.
p is an integer of 1 or more and 20 or less,
A plurality of X, Ar 1 and p may be the same or different from each other.
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WO2023085400A1 (en) | 2021-11-12 | 2023-05-19 | 国立大学法人東京工業大学 | Membrane, composite membrane, membrane electrode assembly, and water electrolysis device |
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