JP4820993B2 - Organic liquid gelling agent comprising aromatic compound having perfluoroalkyl group - Google Patents
Organic liquid gelling agent comprising aromatic compound having perfluoroalkyl group Download PDFInfo
- Publication number
- JP4820993B2 JP4820993B2 JP2006012697A JP2006012697A JP4820993B2 JP 4820993 B2 JP4820993 B2 JP 4820993B2 JP 2006012697 A JP2006012697 A JP 2006012697A JP 2006012697 A JP2006012697 A JP 2006012697A JP 4820993 B2 JP4820993 B2 JP 4820993B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- compound
- gelling agent
- gel
- chemical formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
本発明は、新規ペルフルオロアルキル誘導体を有効成分とする有機液体のゲル化剤、及び、このゲル化剤を使用してゲル化した有機液体ゲルに関する。本発明の有機液体ゲルは、ゲル電解質に利用できる。 The present invention relates to an organic liquid gelling agent containing a novel perfluoroalkyl derivative as an active ingredient, and an organic liquid gel gelled using the gelling agent. The organic liquid gel of the present invention can be used as a gel electrolyte.
リチウムイオン電池の電解質
リチウムイオン電池の電解質は一般には液体であるが、ポリマー電解質では、ゲル状あるいは固体も用いられる。いずれの電解質においても、次の特性が要求される。
1)高い伝導度(リチウムイオンの易動度が大きい)
2)電極材料に対して、大きな化学的および電気化学的安定性
3)使用可能な温度域が広い
4)高い安全性
5)低価格
電解質溶媒
高濃度のリチウム塩を含み、高い伝導度を得る溶媒には、比誘電率が大きく、粘度の小さい非プロトン性有機溶媒が適している。しかし、比誘電率が大きく、極性の強い溶媒の粘度は大きくなるので、実用の電解液では複数の溶媒の混合体となっている。例えば、誘電率64.4、粘度2.3cpのプロピレンカーボネート(PC)、あるいは誘電率95.3、粘度1.9cpのエチレンカーボネート(EC)と粘度0.59cpのヂメチルカーボネート(DMC)の混合溶媒が知られている。これらの混合溶媒では、極大伝導度を示す組成があり、加える電解質塩の種類とともに、組成が詳細に研究されている。
Lithium Ion Battery Electrolyte The electrolyte of a lithium ion battery is generally a liquid, but a gel or solid is also used as a polymer electrolyte. In any electrolyte, the following characteristics are required.
1) High conductivity (high mobility of lithium ions)
2) Large chemical and electrochemical stability for electrode materials 3) Wide usable temperature range 4) High safety 5) Low price Electrolyte solvent High concentration of lithium salt and high conductivity As the solvent, an aprotic organic solvent having a large relative dielectric constant and a small viscosity is suitable. However, since the relative permittivity is large and the viscosity of the solvent having a strong polarity is increased, the practical electrolytic solution is a mixture of a plurality of solvents. For example, propylene carbonate (PC) having a dielectric constant of 64.4 and a viscosity of 2.3 cp, or a mixture of ethylene carbonate (EC) having a dielectric constant of 95.3 and a viscosity of 1.9 cp and dimethyl carbonate (DMC) having a viscosity of 0.59 cp. Solvents are known. These mixed solvents have compositions exhibiting maximum conductivity, and the compositions have been studied in detail along with the types of electrolyte salts to be added.
電解質塩
電解質塩としては、過塩素酸リチウム(LiClO4)の他、フッ素を含むLiPF6、LiAsF6、Li(CF3SO2)2N、LiBF3、LiCF3SO3などが用いられている。これらを溶解した有機溶媒電解液のイオン伝導度は約10−2S/cmである。
As the electrolyte salt electrolyte salt, other lithium perchlorate (LiClO 4), LiPF 6 containing fluorine, LiAsF 6, Li (CF 3 SO 2) 2 N, such as LiBF 3, LiCF 3 SO 3 is used . The ionic conductivity of the organic solvent electrolyte in which these are dissolved is about 10 −2 S / cm.
ゲル電解質
有機ポリマーと液体電解質の混合物であるゲル電解質は、イオン伝導度が高く、固体電解質よりも早期の商品化が図られた経緯がある。ゲル電解質では、炭素系負極材料が用いられ、リチウムイオン二次電池、特に薄膜電池として応用されている。
Gel Electrolyte Gel electrolyte, which is a mixture of an organic polymer and a liquid electrolyte, has a high ionic conductivity and has a history of commercialization earlier than solid electrolytes. The gel electrolyte uses a carbon-based negative electrode material and is applied as a lithium ion secondary battery, particularly a thin film battery.
各種技術分野でのゲル化剤
従来塗料、インク、潤滑油、農業、水産、化粧品、医薬品、繊維、樹脂、高分子、ゴム、金属等の加工分野の各種産業分野において、有機液体類(動植物油脂、エステル、ポリオール、エーテル、アルコール、炭化水素等)を固化するのに、低分子ゲル化剤もしくは高分子ゲル化剤が用いられてきた。高分子ゲル化剤は、ゲル電解質のゲル化剤として電池の技術分野でよく用いられている。
Gelling agents in various technical fields Conventionally, organic liquids (animal and vegetable oils and fats) in various industrial fields such as paints, inks, lubricants, agriculture, fisheries, cosmetics, pharmaceuticals, fibers, resins, polymers, rubbers, metals, etc. , Esters, polyols, ethers, alcohols, hydrocarbons, etc.) have been used to solidify low-molecular gelling agents or high-molecular gelling agents. Polymer gelling agents are often used in the technical field of batteries as gelling agents for gel electrolytes.
低分子量の有機ゲル化剤
低分子量のゲル化剤はこれに比較して開発が遅いものの、12−ヒドロキシステアリン酸、ジアルキルウレア誘導体、ジベンジリデンソルビトール、等が知られている。
Low molecular weight organic gelling agent Although development of a low molecular weight gelling agent is slower than this, 12-hydroxystearic acid, dialkylurea derivatives, dibenzylidene sorbitol, and the like are known.
この中で、12−ヒドロキシステアリン酸は安価であるが、ゲル化できる有機液体の種類が少なく、また得られたゲルが軟化する温度も低い。ジアルキルウレア誘導体もゲル化できる有機液体の種類が少ない。一方、ジベンジリデンソルビトールは少量の添加で強いゲルを形成するものの、ベンズアルデヒドを遊離するという難点をもち、また、高融点であるため低沸点の短鎖アルコール類等を固形化するには不適当である。脂肪酸のアルカリ金属塩・アルカリ土類金属塩は、ゲル化または固化のための添加量を多く必要とし、使用可能な条件も限られる等の制約がある。 Among them, 12-hydroxystearic acid is inexpensive, but there are few kinds of organic liquids that can be gelled, and the temperature at which the obtained gel softens is also low. There are few types of organic liquids that can be gelled with dialkylurea derivatives. On the other hand, although dibenzylidene sorbitol forms a strong gel with a small amount of addition, it has the disadvantage of liberating benzaldehyde, and because it has a high melting point, it is not suitable for solidifying low-boiling short-chain alcohols. is there. Alkali metal salts and alkaline earth metal salts of fatty acids require a large amount of addition for gelation or solidification, and have limitations such as limited usable conditions.
ペルフルオロアルキルアルカン
ペルフルオロアルキルアルカン:F(CF2)n(CH2)mHは、n=12、m=8〜20のものが、デカンをゲル化させること、n=10、m=12のものが、炭化水素溶媒をゲル化させること、が報告されている(非特許文献1)。
Perfluoroalkylalkanes Perfluoroalkylalkanes: F (CF 2 ) n (CH 2 ) mH has n = 12, m = 8-20, gelling decane, n = 10, m = 12. It has been reported that a hydrocarbon solvent is gelled (Non-patent Document 1).
ペルフルオロアルキルアルカン:F(CF2)8(CH2)8Hは、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコールをゲル化させること、が報告されている(非特許文献2)。 It has been reported that perfluoroalkylalkane: F (CF 2 ) 8 (CH 2 ) 8 H gels methyl alcohol, ethyl alcohol, and propyl alcohol (Non-patent Document 2).
従来技術の欠点
しかしながら、ゲル化できる有機液体の種類が多く、しかも、少量の添加でゲル化できる有機低分子ゲル化剤は、今まで知られていなかった。そして、有機電解液に適した高誘電率溶媒をゲル化する有機低分子ゲル化剤は知られていなかった。
本発明は、ゲル化できる有機液体の種類が多く、しかも、少量の添加でゲル化できる有機低分子ゲル化剤を提供することを目的とする。本発明は、有機電解液に適した高誘電率溶媒をゲル化できる有機低分子ゲル化剤を提供することを目的とする。本発明は、有機液体をこの有機低分子化合物でゲル化してなるゲルを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an organic low-molecular gelling agent that has many kinds of organic liquids that can be gelled and that can be gelled with a small amount of addition. An object of this invention is to provide the organic low molecular weight gelatinizer which can gelatinize the high dielectric constant solvent suitable for organic electrolyte solution. An object of this invention is to provide the gel formed by gelatinizing an organic liquid with this organic low molecular weight compound.
本発明者らは、新たに、ペルフルオロアルキル基を有する芳香族化合物を合成し、意外にも、この化合物がほとんどの有機液体を少量の添加でゲル化できることを見いだした。この化合物からなるゲル化剤は、ほとんどの有機液体を少量の添加でもゲル化することができる。 The present inventors newly synthesized an aromatic compound having a perfluoroalkyl group, and surprisingly, it was found that this compound can be gelled with a small amount of addition of most organic liquids. The gelling agent comprising this compound can be gelled by adding a small amount of most organic liquids.
本発明のゲル化剤
本発明のゲル化剤は、有機液体をゲル化させるものである。本発明のゲル化剤は、次の化学式(1)で示される、ペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)チオ基、及び、炭化水素オキシ基を有する芳香族化合物、からなる。
Gelling agent of the present invention The gelling agent of the present invention gels an organic liquid. The gelling agent of the present invention comprises a perfluoroalkyl (oligomethylene) thio group and an aromatic compound having a hydrocarbon oxy group represented by the following chemical formula (1).
基CmF2m+1は、ペルフルオロアルキル基、mは、6〜12の自然数;
基(CH2)は、メチレン基、pはメチレン基の数で、0又は1〜4の自然数;
基Sは、イオウ原子;
基Arは、置換もしくは無置換の核原子数5〜30の2価の芳香族基;
基Oは、酸素原子;
基Rは、飽和もしくは不飽和の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。)
本発明のゲル化剤の製造方法
本発明のゲル化剤の製造方法は、下記化学式(2)の水酸基とチオール基を有する芳香族化合物を、下記化学式(3)のペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)基を有するハロゲン化化合物と、反応させ、下記化学式4の水酸基及びペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)基を有する芳香族化合物を生成させ、この生成物(化学式4)をハロゲン化炭化水素と反応させることからなる。
The group C m F 2m + 1 is a perfluoroalkyl group, m is a natural number from 6 to 12;
The group (CH 2 ) is a methylene group, p is the number of methylene groups, and a natural number of 0 or 1 to 4;
The group S is a sulfur atom;
The group Ar is a substituted or unsubstituted divalent aromatic group having 5 to 30 nuclear atoms;
The group O is an oxygen atom;
The group R is a saturated or unsaturated monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. )
Method for Producing Gelling Agent of the Present Invention The method for producing the gelling agent of the present invention comprises converting an aromatic compound having a hydroxyl group and a thiol group represented by the following chemical formula (2) into a perfluoroalkyl (oligomethylene) group represented by the following chemical formula (3). And reacting with a halogenated compound having the following formula to form an aromatic compound having a hydroxyl group and a perfluoroalkyl (oligomethylene) group of the following chemical formula 4, and reacting the product (chemical formula 4) with a halogenated hydrocarbon: .
本発明のゲル
本発明のゲル化剤又はゲルは、電池用電解質、塗料、インク、潤滑油、農業、水産、化粧品、医薬品、繊維、樹脂、高分子、ゴム、金属等の加工分野を含む産業分野において利用される。なかでも、有機イオン性液体よりなるゲル、有機溶媒に溶解するイオン性物質を含有するゲルは、リチウムイオン電池や色素増感型太陽電池等の電池の電解質として好適に使用し得る。
Gel of the present invention The gelling agent or gel of the present invention is an industry including processing fields such as battery electrolytes, paints, inks, lubricants, agriculture, fisheries, cosmetics, pharmaceuticals, fibers, resins, polymers, rubbers, metals, etc. Used in the field. Especially, the gel which consists of an organic ionic liquid, and the gel containing the ionic substance melt | dissolved in an organic solvent can be used suitably as electrolytes of batteries, such as a lithium ion battery and a dye-sensitized solar cell.
本発明のゲル化剤は、ゲル化できる有機液体の種類が多く、しかも、少量の添加で有機液体をゲル化することができる。本発明のゲル化剤は、有機電解液に適した高誘電率溶媒をゲル化できる。本発明のゲル化剤により高誘電率溶媒をゲル化して生成したゲルは、ゲル化剤の濃度が低いので、電解質ゲルとして使用したとき、有機電解液の含有量を高めることができ有利である。 The gelling agent of the present invention has many kinds of organic liquids that can be gelled, and can gel the organic liquid with a small amount of addition. The gelling agent of the present invention can gel a high dielectric constant solvent suitable for an organic electrolyte. Since the gel produced by gelling a high dielectric constant solvent with the gelling agent of the present invention has a low concentration of the gelling agent, it can advantageously increase the content of the organic electrolyte when used as an electrolyte gel. .
本発明のゲル化剤として使用する化合物
本発明のゲル化剤として使用する化合物は、ペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)チオ基と炭化水素オキシ基とを有する、芳香族化合物である。本発明のゲル化剤として使用する化合物は、下記化学式1で示される。
Compound used as gelling agent of the present invention The compound used as the gelling agent of the present invention is an aromatic compound having a perfluoroalkyl (oligomethylene) thio group and a hydrocarbon oxy group. The compound used as the gelling agent of the present invention is represented by the following chemical formula 1.
基CmF2m+1は、ペルフルオロアルキル基、mは、6〜12の自然数;
基(CH2)は、メチレン基、pは、0又は1〜4の自然数;
基Sは、イオウ原子;
基Arは、置換もしくは無置換の核原子数5〜30の2価の芳香族基;
基Oは、酸素原子;
基Rは、飽和もしくは不飽和の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である)。
The group C m F 2m + 1 is a perfluoroalkyl group, m is a natural number of 6-12;
The group (CH 2 ) is a methylene group, p is 0 or a natural number of 1 to 4;
The group S is a sulfur atom;
The group Ar is a substituted or unsubstituted divalent aromatic group having 5 to 30 nuclear atoms;
The group O is an oxygen atom;
The group R is a saturated or unsaturated monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms).
本発明の芳香族化合物の製造方法
本発明の芳香族化合物は、水酸基とチオール基を有する芳香族化合物(化学式2)に(1)ペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)チオ基を導入、(2)炭化水素オキシ基を導入することにより製造できる。
(1) ペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)チオ基の導入
水酸基とチオール基を有する芳香族化合物(化学式(2))をテトラヒドロフラン(THF)等の溶媒に溶解し、アミン等の塩基の存在下でペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)基を有するハロゲン化化合物(化学式(3))と反応させ、塩酸で中和し、溶媒及び未反応物質を留去して、水酸基及びペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)基を有する芳香族化合物(化学式(4))を生成する。
Production Method of Aromatic Compound of the Present Invention The aromatic compound of the present invention comprises (1) a perfluoroalkyl (oligomethylene) thio group introduced into an aromatic compound (chemical formula 2) having a hydroxyl group and a thiol group, and (2) a hydrocarbon. It can be produced by introducing an oxy group.
(1) Introduction of perfluoroalkyl (oligomethylene) thio group An aromatic compound having a hydroxyl group and a thiol group (chemical formula (2)) is dissolved in a solvent such as tetrahydrofuran (THF), and perfluoroalkyl in the presence of a base such as an amine. Aromatic compound having a hydroxyl group and a perfluoroalkyl (oligomethylene) group by reacting with a halogenated compound having (oligomethylene) group (chemical formula (3)), neutralizing with hydrochloric acid, distilling off the solvent and unreacted substances. A compound (chemical formula (4)) is produced.
(2) 炭化水素オキシ基の導入
水酸基及びペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)基を有する芳香族化合物(化学式4)を溶媒に溶解した溶液に、ハロゲン化炭化水素と塩基を加え還流する。反応終了後、必要に応じて一旦濾過し、反応液から溶媒及び未反応物質を留去し、残渣をシリカゲルクロマトグラフにより精製することにより、炭化水素オキシ基を導入して、ペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)チオ基と炭化水素オキシ基とを有する、芳香族化合物(化学式(1))を製造する。
(2) Introduction of hydrocarbon oxy group A halogenated hydrocarbon and a base are added to a solution in which an aromatic compound (chemical formula 4) having a hydroxyl group and a perfluoroalkyl (oligomethylene) group is dissolved in a solvent, and the mixture is refluxed. After completion of the reaction, if necessary, the mixture is filtered once, the solvent and unreacted substances are distilled off from the reaction solution, and the residue is purified by silica gel chromatography to introduce hydrocarbon oxy groups, and perfluoroalkyl (oligomethylene). ) An aromatic compound (chemical formula (1)) having a thio group and a hydrocarbon oxy group is produced.
本発明の芳香族化合物の製造法は、勿論上記方法に限定されるものではない。 Of course, the method for producing the aromatic compound of the present invention is not limited to the above method.
芳香族基Ar
本明細書において、芳香族基Arとは、いわゆる「芳香族性」を示す環式化合物の2価の基である。この環式化合物としては、炭素環式化合物でも、複素環式化合物でも良い。これらの環式化合物は、置換基により置換されていてもよく、置換されていなくても良い。(1)ペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)チオ基の導入、及び、(2)炭化水素オキシ基の導入、にとって好ましくない置換基は、水酸基とチオール基を有する芳香族化合物(化合物化学式(2))の置換基として好ましくない。
Aromatic group Ar
In the present specification, the aromatic group Ar is a divalent group of a cyclic compound exhibiting so-called “aromaticity”. The cyclic compound may be a carbocyclic compound or a heterocyclic compound. These cyclic compounds may be substituted with a substituent or may not be substituted. Substituents unfavorable for (1) introduction of perfluoroalkyl (oligomethylene) thio group and (2) introduction of hydrocarbon oxy group are aromatic compounds having a hydroxyl group and a thiol group (compound chemical formula (2)). It is not preferred as a substituent.
芳香族炭素環式化合物基の場合、核原子数は6〜30であり、置換基により置換されていてもよく、置換されていなくても良い。例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフチレン基、アントラニレン基、フェナンスリレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、及び、フルオランテニレン基、等の核を有する化合物が挙げられる。 In the case of an aromatic carbocyclic compound group, the number of nuclear atoms is 6 to 30, and it may be substituted with a substituent or may not be substituted. For example, compounds having a nucleus such as a phenylene group, a biphenylene group, a terphenylene group, a naphthylene group, an anthranylene group, a phenanthrylene group, a pyrenylene group, a chrysenylene group, and a fluoranthenylene group can be given.
芳香族複素環式化合物の場合、核原子数は5〜30であり、例えば、ピローレン基、フラニレン基、チオフェニレン基、トリアゾーレン基、オキサジアゾーレン基、ピリジレン基、及び、ピリミジレン基、等の核を有する化合物が挙げられる。 In the case of an aromatic heterocyclic compound, the number of nuclear atoms is 5 to 30, and examples thereof include a pyrrolene group, a furanylene group, a thiophenylene group, a triazolen group, an oxadiazolene group, a pyridylene group, and a pyrimidylene group. Examples include compounds having a nucleus.
これらの中でも、芳香族基Arとして、フェニレン基、ビフェニレン基又はナフチレン基が好ましい。 Among these, as the aromatic group Ar, a phenylene group, a biphenylene group, or a naphthylene group is preferable.
置換基としては、メチル基、エチル基等のアルキル基、ハロゲン原子などである。 Examples of the substituent include an alkyl group such as a methyl group and an ethyl group, and a halogen atom.
ペルフルオロアルキル基CmF2m+1
本明細書において、ペルフルオロアルキル基CmF2m+1、とは、炭素数mが6〜12のペルフルオロアルキル基である。炭素数mが5以下では、化学式(1)の化合物はゲル化能が小さい。炭素数mが13以上では、化学式(1)の化合物は、有機溶媒の種類によっては、過熱しても溶解しなくなる。
Perfluoroalkyl group C m F 2m + 1
In the present specification, the perfluoroalkyl group C m F 2m + 1 is a perfluoroalkyl group having 6 to 12 carbon atoms. When the carbon number m is 5 or less, the compound of the chemical formula (1) has a low gelling ability. When the carbon number m is 13 or more, the compound of the chemical formula (1) does not dissolve even if it is overheated depending on the type of the organic solvent.
オリゴメチレン基
本発明の化合物において、オリゴメチレン基(CH2)pの炭素数は、0でもよく、オリゴメチレン基は無くても良い。本発明の化合物において、オリゴメチレン基(CH2)pの炭素数は、0〜4である。オリゴメチレン基(CH2)pの炭素数が5以上になると、式1の化合物は、ゲル化能が小さくなる。
Oligomethylene Group In the compound of the present invention, the oligomethylene group (CH 2 ) p may have 0 carbon atoms and no oligomethylene group. In the compound of the present invention, the oligomethylene group (CH 2 ) p has 0 to 4 carbon atoms. When the number of carbon atoms of the oligomethylene group (CH 2 ) p is 5 or more, the compound of formula 1 has a low gelling ability.
炭化水素基R
本明細書において、炭化水素基Rは、飽和もしくは不飽和の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。炭化水素基Rは、脂肪族炭化水素の場合分岐していてもよく、分岐していなくてもよい。また、芳香族炭化水素を含む場合、該芳香族に置換基が存在していてもよい。勿論、ベンジル基等のアリールアルキル基等であってもよい炭化水素基Rが無いと、化学式(1)の化合物は、有機液体に溶解せず、有機液体をゲル化することができない。炭素数21以上では、原料の入手が困難となる。
Hydrocarbon group R
In the present specification, the hydrocarbon group R is a saturated or unsaturated monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. The hydrocarbon group R may be branched in the case of an aliphatic hydrocarbon, or may not be branched. Moreover, when an aromatic hydrocarbon is included, a substituent may exist in the aromatic. Of course, without the hydrocarbon group R, which may be an arylalkyl group such as a benzyl group, the compound of the chemical formula (1) does not dissolve in the organic liquid, and the organic liquid cannot be gelled. When the number of carbon atoms is 21 or more, it is difficult to obtain raw materials.
ハロゲン原子
本明細書において、ペルフルオロアルキル(オリゴメチレン)基を有するハロゲン化化合物CmF2m+1−(CH2)p−Xのハロゲン原子Xとしては、化学式(2)(HS−Ar−OH)のチオール基(SH)に反応性であればよく、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素が使用できる。
In a halogen atom herein, halogenated compounds C m F 2m + 1 with perfluoroalkyl (oligomethylene) group - as (CH 2) p -X halogen atom X in the chemical formula (2) (HS-Ar- OH) It may be reactive to the thiol group (SH), and chlorine, bromine, iodine, and fluorine can be used.
炭化水素オキシ基の導入の際に使用する、ハロゲン化炭化水素のハロゲン原子としては、化合物4の水酸基OHと反応性であればよく、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素が使用できる。 The halogen atom of the halogenated hydrocarbon used for introducing the hydrocarbon oxy group may be reactive with the hydroxyl group OH of the compound 4, and chlorine, bromine, iodine, and fluorine can be used.
有機液体のゲル化
本発明のゲル化剤は、ほとんどすべての有機液体を、5%程度以下の少量の添加でゲル化する。本発明のゲル化剤を有機溶媒に添加し、昇温して溶解し、生成した溶液を常温に戻すことによりゲル化する。本発明のゲル化剤は、有機電解液に適した高誘電率溶媒、例えば、プロピレンカーボネートをゲル化できる。本発明のゲル化剤により高誘電率溶媒をゲル化して生成したゲルは、電解質ゲルとして使用できる。この電解質ゲルは、リチウムイオン電池に利用できる。そして、色素増感型太陽電池などのゲル電解質にも利用できる。本発明のゲル化剤、又は、これにより生成したゲルは、塗料、インク、潤滑油、農業、水産、化粧品、医薬品、繊維、樹脂、高分子、ゴム、金属等の加工分野を含む産業分野においても利用できる。
Gelling of organic liquid The gelling agent of the present invention gels almost all organic liquids by adding a small amount of about 5% or less. The gelling agent of the present invention is added to an organic solvent, dissolved by heating, and the resulting solution is gelled by returning it to room temperature. The gelling agent of the present invention can gel a high dielectric constant solvent suitable for an organic electrolyte, for example, propylene carbonate. The gel produced by gelling a high dielectric constant solvent with the gelling agent of the present invention can be used as an electrolyte gel. This electrolyte gel can be used for a lithium ion battery. And it can utilize also for gel electrolytes, such as a dye-sensitized solar cell. The gelling agent of the present invention or the gel produced thereby is used in industrial fields including processing fields such as paints, inks, lubricants, agriculture, fisheries, cosmetics, pharmaceuticals, fibers, resins, polymers, rubbers, metals, etc. Can also be used.
電解質ゲルとする場合、一般に有機液体に可溶なイオン性物質、例えばリチウムイオン電池の場合では、LiClO4、LiPF6、Li(CF3SO2)2N、LiBF3、LiCF3SO3などのイオン性物質を有機溶媒に溶解させ、これに本発明のゲル化剤を加えてゲルとするのが好ましい。勿論N,N,N−トリアルキル−N−(アルコキシアルキル)アンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドなどの有機イオン性液体自体又はそれらを非イオン性有機溶媒に溶解した混合物も好適に使用できる。 In the case of an electrolyte gel, an ionic substance that is generally soluble in an organic liquid, such as LiClO 4 , LiPF 6 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiBF 3 , LiCF 3 SO 3, etc. in the case of a lithium ion battery. It is preferable to dissolve an ionic substance in an organic solvent and add the gelling agent of the present invention to the gel to form a gel. Of course, organic ionic liquids such as N, N, N-trialkyl-N- (alkoxyalkyl) ammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide itself or a mixture obtained by dissolving them in a nonionic organic solvent can also be suitably used.
化合物(c)の製造
次の化学反応式に従って、まず、化合物(a)から化合物(b)を製造し、次いで、化合物(b)から化合物(c)を製造する。
Production of Compound (c) According to the following chemical reaction formula, compound (b) is first produced from compound (a), and then compound (c) is produced from compound (b).
化合物(a)2gのTHF(テトラヒドロフラン)溶液に1.2当量のトリエチルアミンおよび1.0当量のC8F17C2H4Iを加え,24時間還流した。その後,1N塩酸を加え,エーテルで抽出し,水(2回),食塩水で洗浄後,硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し,残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し,化合物(b)を得た。(7.80g,収率87%)
化合物(b);1HNMR(CDCl3)δ=2.33(2H,m),2.99(2H,m),5.20(1H,s),6.81(2H,d,J=8.9Hz),7.31 (2H,d,J=8.9Hz)ppm.
mp=97℃
IR(KBr)=ν=1145,1203,1240(CF2)cm−1,3400(O−H)cm−1
化合物(c)の合成
化合物(b)0.5gの3−ペンタノン溶液に1.0当量の1−ブロモテトラデカンと1.5当量の炭酸カリウムを加え,20時間還流した。反応溶液に析出する沈殿を濾別し,濾液の溶媒を留去し,シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し,化合物(c)を得た。(0.5g,76%)
mp=65℃
IR(KBr)=1147,1201,1244,2917cm−1
化合物(c); 1HNMR(270MHz,CDCl3)δ=0.88(3H,t,J=6.8Hz),1.22−1.45(22H,m),1.78(2H,quin,J=6.6Hz),2.33(2H,m),2.99(2H,m),3.94(2H,t,J=6.8Hz),6.86(2H,d,J=8.9Hz),7.36(2H,d,J=8.9Hz)ppm.
ゲル化能
上記化合物(c)を、有機溶媒に添加し、昇温することにより溶解し、生成した溶液を常温に戻すことによりゲル化するかどうか観察することにより、ゲル化能を測定した。本実施例で試みた有機溶媒は、プロピレンカーボネート、メタノール、オクタノール、アセトニトリル、DMF、オクタン、シクロヘキサン、である。上記化合物(c)は、これらの有機溶媒を5重量%程度以下で、ゲル化することができた。
Compound (b): 1 HNMR (CDCl 3 ) δ = 2.33 (2H, m), 2.99 (2H, m), 5.20 (1H, s), 6.81 (2H, d, J = 8.9 Hz), 7.31 (2H, d, J = 8.9 Hz) ppm.
mp = 97 ° C
IR (KBr) = ν = 1145, 1203, 1240 (CF 2 ) cm −1 , 3400 (O—H) cm −1
Synthesis of Compound (c) 1.0 equivalent of 1-bromotetradecane and 1.5 equivalent of potassium carbonate were added to 0.5 g of 3-pentanone solution of Compound (b), and the mixture was refluxed for 20 hours. The precipitate precipitated in the reaction solution was filtered off, the solvent in the filtrate was distilled off, and the residue was purified by silica gel column chromatography to obtain compound (c). (0.5g, 76%)
mp = 65 ° C
IR (KBr) = 1147, 1201, 1244, 2917 cm −1
Compound (c): 1 HNMR (270 MHz, CDCl 3 ) δ = 0.88 (3H, t, J = 6.8 Hz), 1.22-1.45 (22H, m), 1.78 (2H, quin) , J = 6.6 Hz), 2.33 (2H, m), 2.99 (2H, m), 3.94 (2H, t, J = 6.8 Hz), 6.86 (2H, d, J = 8.9 Hz), 7.36 (2H, d, J = 8.9 Hz) ppm.
Gelation ability The above-mentioned compound (c) was added to an organic solvent, dissolved by raising the temperature, and the gelation ability was measured by observing whether the resulting solution was gelled by returning it to room temperature. The organic solvents tried in this example are propylene carbonate, methanol, octanol, acetonitrile, DMF, octane, cyclohexane. The compound (c) was able to gel these organic solvents at about 5% by weight or less.
上記化合物(b)は、有機溶媒に溶解させることができなかった。 The compound (b) could not be dissolved in an organic solvent.
最低ゲル化濃度
化合物(c)の室温における最低ゲル化濃度(wt%)は、以下のとおりである。
DMF(0.69)、 メタノール(0.70)、 アセトニトリル(1.0)、1−オクタノール(3.0)、プロピレンカーボネート(3.5)、 シクロヘキサン(4.0)、オクタン(5.2),N,N−ジエチル−N−メチルーンー(2−メトキシエチル)アンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(5,0)
Minimum gelation concentration The minimum gelation concentration (wt%) of the compound (c) at room temperature is as follows.
DMF (0.69), methanol (0.70), acetonitrile (1.0), 1-octanol (3.0), propylene carbonate (3.5), cyclohexane (4.0), octane (5.2) ), N, N-diethyl-N-methylone- (2-methoxyethyl) ammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (5,0)
Claims (5)
基CmF2m+1は、ペルフルオロアルキル基、mは、6〜12の自然数;
基(CH2)は、メチレン基、pはメチレン基の数で、0又は1〜4の自然数;
基Sは、イオウ原子;
基Arは、置換もしくは無置換の核原子数5〜30の2価の芳香族基;
基Oは、酸素原子;
基Rは、飽和もしくは不飽和の炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。) An organic liquid gelling agent comprising an aromatic compound having a perfluoroalkyl group represented by the following chemical formula 1
The group C m F 2m + 1 is a perfluoroalkyl group, m is a natural number from 6 to 12;
The group (CH 2 ) is a methylene group, p is the number of methylene groups, and a natural number of 0 or 1 to 4;
The group S is a sulfur atom;
The group Ar is a substituted or unsubstituted divalent aromatic group having 5 to 30 nuclear atoms;
The group O is an oxygen atom;
The group R is a saturated or unsaturated monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. )
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006012697A JP4820993B2 (en) | 2006-01-20 | 2006-01-20 | Organic liquid gelling agent comprising aromatic compound having perfluoroalkyl group |
US12/087,998 US8980124B2 (en) | 2006-01-20 | 2007-01-19 | Aromatic compound gelling agent having perfluoroalkyl group |
PCT/JP2007/051216 WO2007083843A1 (en) | 2006-01-20 | 2007-01-19 | Aromatic compound gelatinizing agent having perfluoroalkyl group |
EP07707448.2A EP1975148B1 (en) | 2006-01-20 | 2007-01-19 | Aromatic compound gelatinizing agent having perfluoroalkyl group |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006012697A JP4820993B2 (en) | 2006-01-20 | 2006-01-20 | Organic liquid gelling agent comprising aromatic compound having perfluoroalkyl group |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007191626A JP2007191626A (en) | 2007-08-02 |
JP4820993B2 true JP4820993B2 (en) | 2011-11-24 |
Family
ID=38447579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006012697A Active JP4820993B2 (en) | 2006-01-20 | 2006-01-20 | Organic liquid gelling agent comprising aromatic compound having perfluoroalkyl group |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4820993B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7209248B2 (en) | 2018-09-28 | 2023-01-20 | 学校法人金沢工業大学 | Manufacturing method of fiber-reinforced polypropylene composite material and fiber-reinforced polypropylene composite material |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8350088B2 (en) | 2007-12-17 | 2013-01-08 | National University Corporation Yamaguchi University | Gelling agent containing a fluoroalkyl derivative |
JP5177218B2 (en) * | 2008-03-18 | 2013-04-03 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Display element |
KR101274298B1 (en) * | 2009-02-18 | 2013-06-13 | 고쿠리츠다이가쿠호우진 야마구치 다이가쿠 | Electrolytic solution for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery |
JP5645154B2 (en) * | 2009-06-02 | 2014-12-24 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | Lithium ion secondary battery |
JP5419210B2 (en) | 2009-06-04 | 2014-02-19 | 国立大学法人山口大学 | Gelling agent |
EP2442397B1 (en) | 2009-06-10 | 2016-10-05 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Electrolytic solution and lithium-ion secondary battery utilizing the same |
JP5582495B2 (en) * | 2010-02-12 | 2014-09-03 | 国立大学法人山口大学 | Gelling agent |
JP5618287B2 (en) * | 2010-05-31 | 2014-11-05 | 国立大学法人山口大学 | Gelling agent and gel |
JP5598850B2 (en) * | 2010-08-17 | 2014-10-01 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | Electrolyte and lithium ion secondary battery |
US10074873B2 (en) * | 2014-02-26 | 2018-09-11 | Basf Se | Inorganic coordination polymers as gelling agents |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3202667B2 (en) * | 1996-10-17 | 2001-08-27 | 花王株式会社 | Fluorinated ether compound and gelling agent comprising the same |
JP2005068198A (en) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Nippon Menaade Keshohin Kk | Gelling agent and cosmetic containing the same |
-
2006
- 2006-01-20 JP JP2006012697A patent/JP4820993B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7209248B2 (en) | 2018-09-28 | 2023-01-20 | 学校法人金沢工業大学 | Manufacturing method of fiber-reinforced polypropylene composite material and fiber-reinforced polypropylene composite material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007191626A (en) | 2007-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4820994B2 (en) | Perfluoroalkyl group derivative gelling agent | |
JP4820993B2 (en) | Organic liquid gelling agent comprising aromatic compound having perfluoroalkyl group | |
US8980124B2 (en) | Aromatic compound gelling agent having perfluoroalkyl group | |
JP4876243B2 (en) | Aromatic compound gelling agent having perfluoroalkyl group | |
US8007679B2 (en) | Electrolytic solution | |
US20080145763A1 (en) | Electrolytic Solution | |
JP5827014B2 (en) | Electrode for electrochemical device, dye-sensitized solar cell electrolyte and carbon dioxide absorbing composition | |
US8350088B2 (en) | Gelling agent containing a fluoroalkyl derivative | |
JP2010189372A (en) | Fluorosulfonylimides and method for producing the same | |
KR101830016B1 (en) | Granules or powder of disulfonylamide salt, and method for producing same | |
DE10228201A1 (en) | Process for the preparation of lithium iodide solutions | |
JPWO2005123656A1 (en) | NOVEL METHYL CARBONATES, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SOLUTION | |
JP5088918B2 (en) | Ionic liquid and method for producing the same, and electrolytic capacitor including the ionic liquid | |
US20060252961A1 (en) | Fluorosulfonic acid compound, process for producing the same, and use thereof | |
JP2589500B2 (en) | Solvent for electrolyte | |
JP6051757B2 (en) | Ionic liquid | |
JP2003201272A (en) | Onium salt | |
JP5875954B2 (en) | Cyanoborate compound and electrolyte using the same | |
WO2015068487A1 (en) | Ester having 3,3,3-trifluoropropionate group and method for producing same | |
JP6046257B2 (en) | Method for producing trifluoromethyl group-containing cyclic carbonate | |
JP5813472B2 (en) | Method for producing tetracyanoborate salt | |
JP2017511310A (en) | Glycerol acetal polyether and its use in lithium batteries | |
JP6010252B2 (en) | Zwitterionic compounds and ionic conductors | |
CN106146302A (en) | The preparation method of propionic ester | |
JPH0952892A (en) | New cyclic carbonate compound |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080924 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110809 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |