JP5739985B2 - アントラキノン誘導体、及びそれを含有するリチウムイオン二次電池用の正極活物質 - Google Patents
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Description
(1)下記一般式(A−1)で表されることを特徴とする、アントラキノン誘導体A。
(2)第(1)項に記載のアントラキノン誘導体Aを含有することを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極活物質。
(3)下記一般式(B−1)で表されることを特徴とする、アントラキノン誘導体B。
(4)そのR3が置換又は無置換のフェニレン基であることを特徴とする、第(3)項に記載のアントラキノン誘導体B。
(5)第(3)項又は第(4)項に記載のアントラキノン誘導体Bを含有することを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極活物質。
(6)下記一般式(C−1)で表されることを特徴とする、アントラキノン誘導体C1。
(7)そのR4が、メトキシメチル基又はp-メトキシベンジル基であることを特徴とする、第(6)項に記載のアントラキノン誘導体C1。
(8)下記一般式(C−2)で表されることを特徴とする、アントラキノン誘導体C2。
(9)そのR4及び/又はそのR5が、メトキシメチル基及び/又はp-メトキシベンジル基であることを特徴とする、第(8)項に記載のアントラキノン誘導体C2。
(10)第(6)項又は第(7)項に記載のアントラキノン誘導体C1を含有することを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極活物質。
(11)第(8)項又は第(9)項に記載のアントラキノン誘導体C2を含有することを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極活物質。
(12)下記一般式(D−1)で表されることを特徴とする、アントラキノン誘導体D。
(13)そのR6がヘテロ原子を有する置換基であることを特徴とする、第(12)項に記載のアントラキノン誘導体D。
(14)そのR7がヘテロ原子を有する置換基であることを特徴とする、第(12)項又は第(13)項に記載のアントラキノン誘導体D。
(15)第(12)項から第(14)項のいずれか1項に記載のアントラキノン誘導体Dを含有することを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極活物質。
(16)第(2)項、第(5)項、第(10)項、第(11)項又は第(15)項に記載の正極活物質が集電体の少なくとも表面に備えられることを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極。
(17)正極と、負極と、電解質とを少なくとも構成要素とするリチウムイオン二次電池において、該正極が第(16)項に記載の正極であることを特徴とする、リチウムイオン二次電池。
(18)第(17)項に記載のリチウムイオン二次電池を搭載した車両。
本発明によるアントラキノン誘導体Aは、下記一般式(A−1)で表されることを特徴とする。
本発明によるリチウムイオン二次電池用の正極活物質は、本発明によるアントラキノン誘導体Aを含有することを特徴とする。ここで、リチウムイオン二次電池用のアントラキノン誘導体Aを含有する正極活物質とは、リチウムイオン二次電池の充電反応及び放電反応などの電極反応において、リチウムイオン二次電池の正極で直接寄与する物質のことをいう。
本発明によるアントラキノン誘導体Bは、下記一般式(B−1)で表されることを特徴とする。
本発明によるリチウムイオン二次電池用の正極活物質は、本発明によるアントラキノン誘導体Bを含有することを特徴とする。ここで、リチウムイオン二次電池用のアントラキノン誘導体Bを含有する正極活物質とは、リチウムイオン二次電池の充電反応及び放電反応などの電極反応において、リチウムイオン二次電池の正極で直接寄与する物質のことをいう。
本発明によるアントラキノン誘導体C1は、下記一般式(C−1)で表されることを特徴とする。
本発明によるリチウムイオン二次電池用の正極活物質は、本発明によるアントラキノン誘導体C1を含有することを特徴とする。ここで、リチウムイオン二次電池用のアントラキノン誘導体C1を含有する正極活物質とは、リチウムイオン二次電池の充電反応及び放電反応などの電極反応において、リチウムイオン二次電池の正極で直接寄与する物質のことをいう。
本発明によるリチウムイオン二次電池用の正極活物質は、本発明によるアントラキノン誘導体C2を含有することを特徴とする。ここで、リチウムイオン二次電池用のアントラキノン誘導体C2を含有する正極活物質とは、リチウムイオン二次電池の充電反応及び放電反応などの電極反応において、リチウムイオン二次電池の正極で直接寄与する物質のことをいう。
本発明によるアントラキノン誘導体Dは、下記一般式(D−1)で表されることを特徴とする。
本発明によるリチウムイオン二次電池用の正極活物質は、本発明によるアントラキノン誘導体Dを含有することを特徴とする、ここで、リチウムイオン二次電池用のアントラキノン誘導体Dを含有する正極活物質とは、リチウムイオン二次電池の充電反応及び放電反応などの電極反応において、リチウムイオン二次電池の正極で直接寄与する物質のことをいう。
本発明によるリチウムイオン二次電池用の正極は、本発明によるリチウムイオン二次電池用の正極活物質が集電体の少なくとも表面に備えられることを特徴とする。
本発明によるリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、電解質とを少なくとも構成要素とし、正極が本発明の正極であることを特徴とする。
本発明による車両は、本発明によるリチウムイオン二次電池を搭載したことを特徴とする。
(実施例A−1)
(実施例A−1−1)
<合成例A−1:アントラキノン誘導体(A−1−1)の合成>
アントラキノン(1.0g、4.8mmol)(A−a)、4-ブロモアニリン(1.65g、9.6 mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(2.7g、24.0mmol)のクロロホルム(45ml)溶液に、塩化チタン(IV)(1.3ml、12.0mmol)クロロホルム溶液(5ml)を50℃で添加して、1日間、75℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を、室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させた。残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム)によって精製して、イミン(A−b−1)を得た(2.14g、収率:86%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)d 6.81(d, J = 8.6 Hz, 4H), 7.08-7.19(m, 4H), 7.45-7.52(m, 5H), 7.61(br, 1H), 8.30(br, 2H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)d 121.1, 121.5, 127.0, 128.3, 129.1, 129.4, 130.6, 132.5, 144.1, 150.0, 157.1)。
室温において、イミン(A−b−1)(1eq.(当量))、1,4-ベンゼンジボロン酸(1eq.(当量))及び塩基(3.5eq.(当量))の溶媒(0.1M)の溶液にPd触媒(0.04eq.(当量))を添加して、その混合物を80℃で18時間、攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させて、メタノールで再沈殿させてアントラキノン誘導体(A−1−1)を得た。
<合成例A−2:アントラキノン誘導体(A−1−2)の合成>
アントラキノン(1.0g、4.8mmol)(A−a)、4-ブロモアニリン(1.65g、9.6 mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(2.7g、24.0mmol)のクロロホルム(45ml)溶液に、塩化チタン(IV)(1.3ml、12.0mmol)クロロホルム溶液(5ml)を50℃で添加して、1日間、75℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を、室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させた。残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム)によって精製して、イミン(A−b−2)を得た(2.14g、収率:86%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)d 6.81(d, J = 8.6 Hz, 4H), 7.08-7.19(m, 4H), 7.45-7.52(m, 5H), 7.61(br, 1H), 8.30(br, 2H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)d 121.1, 121.5, 127.0, 128.3, 129.1, 129.4, 130.6, 132.5, 144.1, 150.0, 157.1)。
室温において、イミン(A−b−2)(1eq.(当量))、1,4-チオフェンジボロン酸(1eq.(当量))及び塩基(3.5eq.(当量))の溶媒(0.1M)の溶液に、Pd触媒(0.04eq.(当量))を添加して、その混合物を80℃で18時間、攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させて、メタノールで再沈殿させてアントラキノン誘導体(A−1−2)を得た。
(実施例A−2−1)
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
上記で合成されたアントラキノン誘導体(A−1−1)(2mg)と、ケチェンブラック(ケッチェンブラックインターナショナル社製)(4mg)と、導電性バインダー(TAB-2)(宝泉製)(4mg)とを混合してシート化し、集電体であるアルミメッシュ(14φ)(ニラコ製)の表面上に圧着した。それを120℃6時間で真空乾燥し、アントラキノン誘導体(A−1−1)を備えた電極を作製した。
上記電極をコイン型リチウムイオン二次電池の正極とし、1M(mol/l)のLiPF6(六フッ化リン酸リチウム)電解質塩を含むエチレンカーボネート(EC)/ジエチルカーボネート(DEC)(EC:DEC=1:1(体積比))の混合溶液である電解液(キシダ化学製)にその正極を含浸させた。そして、その正極上にポリプロピレン多孔質フィルムからなるセパレーター(セルガード製)、ガラスフィルター(アドバンテック製)を積層し、さらに負極となるリチウム箔(本城金属製)を積層した。その後、周囲に絶縁パッキンを配置した状態でコイン型電池のアルミ外装を重ね、しめ機によって加圧し、正極活物質としてアントラキノン誘導体(A−1−1)、負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(A−1−1)の替わりにアントラキノン誘導体(A−1−2)を用いた以外は、実施例A−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(A−1−2)を備えた電極を作製した。
実施例A−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(A−1−2)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(A−1−1)の替わりに、アントラキノンポリマーを用いた以外は、実施例A−2−1と全く同様な方法でアントラキノンポリマーを備えた電極を作製した。
実施例A−2−1と全く同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノンポリマー及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
(実施例B−1)
(実施例B−1−1)
<合成例B−1:アントラキノン誘導体(B−1−A)の合成>
2-ブロモアントラキノン(200mg、0.70mmol)、4-ビニルフェニルボロン酸(103 mg、0.70mmol)及びリン酸ナトリウム三塩基性12水(927mg、2.44mmol)のトルエン溶液(7ml)に、テトラキス[トリフェニルホスフィン]パラジウム(0)(40mg、0.03mmol)を室温で添加して、その混合物を100℃で1日間攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=10:1)によって精製して、キノン(B−b−A)を得た(175mg、81%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)d 3.50(s, 6H), 4.20(d, J = 5.2 Hz, 2H), 4.79(t, J = 5.2 Hz, 1H), 7.32(dd, J = 2.9, 8.6 Hz, 1H), 7.75-7.80(m, 3H), 8.27(d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.28-8.31(m, 2H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)d 54.4, 68.1, 101.8, 110.7, 121.5, 127.2, 127.4, 129.8, 133.5, 133.6, 133.7, 134.2, 135.5, 163.2, 182.1, 183.1))。
キノン(B−b−A)(36mg、0.12mmol)、1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(78mg、0.70mmol)及びアニリン(21ml、0.23mmol)のクロロベンゼン溶液(1ml)に塩化チタン(IV)(32ml、0.29mmol)クロロベンゼン溶液(1ml)を90℃で添加して、1日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を、室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させ、残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=10:1)によって精製して、アントラキノン誘導体(B−1−A´)を得た(46mg、収率:86%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)d 5.27-5.31(m, 1H), 5.77-5.82(m, 1H), 6.64-6.82(m, 1H), 6.84-7.93(m, 19H), 8.34-8.8.42(m, 2H))。
アントラキノン誘導体(B−1−A´)(40mg、0.09mmol)のテトラヒドロフラン溶液(2ml)に、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(10mg、0.06mmol)を室温で添加して、その混合物を70℃で2日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させて、アントラキノン誘導体(B−1−A)を得た(35mg、収率:93%)。
<合成例B−2:アントラキノン誘導体(B−1−B)の合成>
2-ブロモアントラキノン(200mg、0.70mmol)、2-アレニル-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(107mg、0.70mmol)及びリン酸ナトリウム三塩基性12水(927mg、2.44mmol)のトルエン溶液(7ml)に、テトラキス[トリフェニルホスフィン]パラジウム(0)(40mg、0.03mmol)を室温で添加して、その混合物を100℃で1日間攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=10:1)によって精製して、キノン(B−b−B)を得た(138mg, 収率:85%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)d 5.53(d, J = 10.9 Hz, 1H), 6.04(d, J = 17.8 Hz, 1H), 6.87(dd, J = 10.9, 17.8 Hz, 1H), 7.80-7.84(m, 3H), 8.28(d, J = 8.5 Hz, 1H), 8.31-8.33(m, 3H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)d 118.4, 124.8, 127.2, 127.3, 127.8, 131.4, 132.6, 133.7, 133.8, 134.0, 134.2, 135.4, 143.3, 182.7, 183.)。
キノン(B−b−B)(73mg、0.31mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(66mg、0.31mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(208mg、0.77mmol)のクロロベンゼン溶液(2ml)に塩化チタン(IV)(85ml、0.77mmol)クロロベンゼン溶液(1ml)を90℃で添加して、1日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を、室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させ、メタノールで再沈殿させてアントラキノン誘導体(B−1−B´)を得た(22mg、収率:17%)。
アントラキノン誘導体(B−1−B´)(12mg、0.03mmol)のテトラヒドロフラン溶液(2ml)に、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(10mg、0.06mmol)を室温で添加して、その混合物を70℃で2日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させて、アントラキノン誘導体(B−1−B)を得た(11mg、収率:93%)。
(実施例B−2−1)
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
上記で合成されたアントラキノン誘導体(B−1−A)(2mg)と、ケチェンブラック(ケッチェンブラックインターナショナル社製)(4mg)と、導電性バインダー(TAB-2)(宝泉製)(4mg)とを混合してシート化し、集電体であるアルミメッシュ(14φ)(ニラコ製)の表面上に圧着した。それを120℃6時間で真空乾燥し、アントラキノン誘導体(B−1−A)を備えた電極を作製した。
上記電極をコイン型リチウムイオン二次電池の正極とし、1M(mol/l)のLiPF6(六フッ化リン酸リチウム)電解質塩を含むエチレンカーボネート(EC)/ジエチルカーボネート(DEC)(EC:DEC=1:1(体積比))の混合溶液である電解液(キシダ化学製)にその正極を含浸させた。そして、その正極上にポリプロピレン多孔質フィルムからなるセパレーター(セルガード製)、ガラスフィルター(アドバンテック製)を積層し、さらに負極となるリチウム箔(本城金属製)を積層した。その後、周囲に絶縁パッキンを配置した状態でコイン型電池のアルミ外装を重ね、しめ機によって加圧し、正極活物質としてアントラキノン誘導体(B−1−A)、負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(B−1−A)の替わりにアントラキノン誘導体(B−1−B)を用いた以外は、実施例B−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(B−1−B)を備えた電極を作製した。
実施例B−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(B−1−B)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(B−1−A)の替わりにアントラキノン誘導体(B−1−C)を用いた以外は、実施例B−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(B−1−C)を備えた電極を作製した。
実施例B−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(B−1−C)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(B−1−A)の替わりにアントラキノン誘導体(B−1−D)を用いた以外は、実施例B−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(B−1−D)を備えた電極を作製した。
実施例B−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(B−1−D)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(B−1−A)の替わりにアントラキノン誘導体(B−1−E)を用いた以外は、実施例B−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(B−1−E)を備えた電極を作製した。
実施例B−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(B−1−E)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(B−1−A)の替わりに、アントラキノンポリマーを用いた以外は、実施例B−2−1と全く同様な方法でアントラキノンポリマーを備えた電極を作製した。
実施例B−2−1と全く同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノンポリマー及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
(実施例C−1)
(実施例C−1−1)
<合成例C−1:アントラキノン誘導体(C−1−A)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(C−a)(1.0g、4.46mmol)のジメチルホルムアミド溶液(40ml)に、水素化ナトリウム(290mg、6.69mmol)を0℃で添加して10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物に塩化メトキシメチル(0.4ml、5.35mmol)を0℃で添加して、その混合物を70℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、2-メトキシメチルアントラキノン(b−A)を得た(1.1g、93%、スペクトルデータ:%). 1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ3.44(s, 3H), 5.43(s, 2H), 7.52(dd, J = 2.9, 8.6 Hz, 1H), 7.74(d, J = 2.3 Hz, 1H), 7.0-7.95(m, 2H), 8.20(t, J = 6.9 Hz, 1H), 8.20(d, J = 6.9 Hz, 2H); 13C-NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ56.0, 93.9, 112.2, 112.2, 126.6, 126.7, 127.1, 129.4, 133.0, 134.2, 134.5, 134.9, 161.4, 181.3, 182.2; Elem. Anal. Calcd for C16H12O4: C, 71.64; H, 4.51. Found: C, 71.8; H, 4.8.)。
<合成例C−2:ジ-MOM(メトキシメチル)アントラキノン誘導体(C−2−A)の合成>
2,6-ジヒドロキシアントラキノン(C−c)(1.0g、4.16mmol)のジメチルホルムアミド溶液(40ml)に、水素化ナトリウム(450mg、10.4mmol)を0℃で添加して10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物に塩化メトキシメチル(0.78ml、10.4mmol)を0℃で添加して、その混合物を70℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、2,6-ジメトキシメチルアントラキノン(C−d−A)を得た(1.5g、適量、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)d 3.52(s, 6H), 5.34(s, 4H), 7.37(dd, J = 2.9, 8.6 Hz, 2H), 7.87(d, J = 2.9 Hz, 2H), 8.25(d, J = 8.6 Hz, 2H))。
<合成例C−3:ジ-PMB(p−メトキシベンジル)アントラキノン誘導体(C−2−K)の合成>
(実施例C−2−1)
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
上記実施例C−1−1で合成されたアントラキノン誘導体(C−1−A)(2mg)と、ケチェンブラック(ケッチェンブラックインターナショナル社製)(4mg)と、導電性バインダー(TAB-2)(宝泉製)(4mg)とを混合してシート化し、集電体であるアルミメッシュ(14φ)(ニラコ製)の表面上に圧着した。それを120℃6時間で真空乾燥し、アントラキノン誘導体(C−1−A)を備えた電極を作製した。
上記電極をコイン型リチウムイオン二次電池の正極とし、1M(mol/l)のLiPF6(六フッ化リン酸リチウム)電解質塩を含むエチレンカーボネート(EC)/ジエチルカーボネート(DEC)(EC:DEC=1:1(体積比))の混合溶液である電解液(キシダ化学製)にその正極を含浸させた。そして、その正極上にポリプロピレン多孔質フィルムからなるセパレーター(セルガード製)、ガラスフィルター(アドバンテック製)を積層し、さらに負極となるリチウム箔(本城金属製)を積層した。その後、周囲に絶縁パッキンを配置した状態でコイン型電池のアルミ外装を重ね、しめ機によって加圧し、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−1−A)、負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(C−1−A)の替わりに、実施例C−1−2で合成されたアントラキノン誘導体(C−2−A)を用いた以外は、実施例C−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(C−2−A)を備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−2−A)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(C−1−A)の替わりに、実施例C−1−3で合成されたアントラキノン誘導体(C−2−K)を用いた以外は、実施例C−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(C−2−K)を備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−2−K)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(C−1−A)の替わりに、実施例C−1−1の合成法を参照しながら合成したアントラキノン誘導体(C−1−B)を用いた以外は、実施例C−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(C−1−B)を備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−1−B)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(C−1−A)の替わりに、実施例C−1−1の合成法を参照しながら合成したアントラキノン誘導体(C−1−C)を用いた以外は、実施例C−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(C−1−C)を備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−1−C)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(C−1−A)の替わりに、実施例C−1−1の合成法を参照しながら合成したアントラキノン誘導体(C−1−D)を用いた以外は、実施例C−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(C−1−D)を備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−1−D)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(C−1−A)の替わりに、実施例C−1−1の合成法を参照しながら合成したアントラキノン誘導体(C−1−E)を用いた以外は、実施例C−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(C−1−E)を備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−1−E)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(C−1−A)の替わりに、実施例C−1−1の合成法を参照しながら合成したアントラキノン誘導体(C−1−F)を用いた以外は、実施例C−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(C−1−F)を備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−1−F)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(C−1−A)の替わりに、実施例C−1−1の合成法を参照しながら合成したアントラキノン誘導体(C−1−G)を用いた以外は、実施例C−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(C−1−G)を備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−1−G)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(C−1−A)の替わりに、実施例C−1−1の合成法を参照しながら合成したアントラキノン誘導体(C−1−H)を用いた以外は、実施例C−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(C−1−H)を備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−1−H)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(C−1−A)の替わりに、実施例C−1−1の合成法を参照しながら合成したアントラキノン誘導体(C−1−I)を用いた以外は、実施例C−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(C−1−I)を備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−1−I)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(C−1−A)の替わりに、実施例C−1−1の合成法を参照しながら合成したアントラキノン誘導体(C−1−J)を用いた以外は、実施例C−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(C−1−J)を備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(C−1−J)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(1−A)の替わりに、アントラキノンポリマーを用いた以外は、実施例2−1と全く同様な方法でアントラキノンポリマーを備えた電極を作製した。
実施例C−2−1と全く同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノンポリマー及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
(実施例D−1)
(実施例D−1−1)
<合成例D−1:アントラキノン誘導体(D−1−A)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(1.0g、4.46mmol)のジメチルホルムアミド(40ml)溶液に、水素化ナトリウム(290mg、6.69mmol)を0℃で添加して、10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物に塩化メトキシメチル(0.4ml、5.35mmol)を0℃で添加して、その混合物を70℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、キノン(b−A)を得た(1.1 g、収率:93%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ 3.44(s, 3H), 5.43(s, 2H), 7.52(dd, J = 2.9, 8.6 Hz, 1H), 7.74(d, J = 2.3 Hz, 1H), 7.0-7.95(m, 2H), 8.20(t, J = 6.9 Hz, 1H), 8.20(d, J = 6.9 Hz, 2H); 13C-NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ 56.0, 93.9, 112.2, 112.2, 126.6, 126.7, 127.1, 129.4, 133.0, 134.2, 134.5, 134.9, 161.4, 181.3, 182.2; Elem. Anal. Calcd for C16H12O4: C, 71.64; H, 4.51. Found: C, 71.8; H, 4.8)。
アントラキノン(100mg、0.48mmol)、キノン(D−b−A)(29mg、0.10mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(122mg、0.58mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(323mg、2.88mmol)のクロロベンゼン(3ml)溶液に、塩化チタン(IV)(0.16ml、1.44mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液を90℃で添加して、1日間、125℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させてメタノールで再沈澱させて、アントラキノン誘導体(D−1−A)を得た(Mw = 3200; Mw/Mn = 1.32. Elem. Anal. Calcd for C36H28N2O: C, 85.69; H, 5.59; N, 5.55)。
<合成例D−2:アントラキノン誘導体(D−1−B)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(500mg、2.23mmol)のジメチルホルムアミド(22ml)溶液に、水素化ナトリウム(146mg、3.35mmol)を0℃で添加して、10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物にジエチルクロロアセタール(0.51ml、3.35mmol)を0℃で添加して、その混合物を70℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、キノン(b−B)を得た(487mg、収率:64%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ 1.28(t, J = 6.9 Hz, 6H), 3.67(dq, J = 9.2, 6.2 Hz, 2H), 3.81(dq, J = 9.8, 6.9 Hz, 2H), 4.20(d, J = 5.2 Hz, 2H), 4.90(t, J = 5.2 Hz, 1H), 7.31(dd, J = 2.9, 8.6 Hz, 1H), 7.75(d, J = 2.0 Hz, 1H), 7.77-7.82(m, 2H), 8.27(d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.29-8.31(m, 2H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)d 15.3, 29.7, 62.9, 69.0, 100.2, 110.9, 121.4, 127.1, 127.3, 129.8, 133.5, 133.6, 133.7, 134.2, 135.5, 163.3, 182.2, 183.1; Elem. Anal. Calcd for C20H20O5: C, 70.57; H, 5.92; O, 23.5. Found: C, 71.7; H, 6.6)。
アントラキノン(150mg、0.72mmol)、キノン(D−b−B)(49mg、0.14mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(184mg、0.86mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(565mg、5.04mmol)のクロロベンゼン(5ml)溶液に、塩化チタン(IV)(0.16ml、1.44mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液を90℃で添加して、2日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させてメタノールで再沈澱させて、アントラキノン誘導体(D−1−B)を得た(251mg、収率:72%、Mw = 9600; Mw/Mn = 1.63. Elem. Anal. Calcd for C174H132N12O3: C, 85.69; H, 5.46; N, 6.89. Found: C, 79.3; H, 5.3; N, 6.3.)。
<合成例D−3:アントラキノン誘導体(D−1−C)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(500mg、2.23mmol)のジメチルホルムアミド(22ml)溶液に、水素化ナトリウム(146mg、3.35mmol)を0℃で添加して、10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物に2,2-ジメトキシエチルブロミド(0.4ml、3.35mmol)を0℃で添加して、その混合物を130℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、キノン(D−b−C)を得た(532mg、収率:76%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ 3.50(s, 6H), 4.20(d, J = 5.2 Hz, 2H), 4.79(t, J = 5.2 Hz, 1H), 7.32(dd, J = 2.9, 8.6 Hz, 1H), 7.75-7.80(m, 3H), 8.27(d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.28-8.31(m, 2H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)δ 54.4, 68.1, 101.8, 110.7, 121.5, 127.2, 127.4, 129.8, 133.5, 133.6, 133.7, 134.2, 135.5, 163.2, 182.1, 183.1; Elem. Anal. Calcd for C18H16O5: C, 69.22; H, 5.16. Found: C, 69.0; H, 5.1)。
アントラキノン(100mg、0.48mmol)、キノン(D−b−C)(30mg、0.10mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(122mg、0.58mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(323mg、2.88mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液に、塩化チタン(IV)(0.1ml、0.96mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液を90℃で添加して、1日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させてメタノールで再沈澱させて、アントラキノン誘導体(D−1−C)を得た(162mg、収率:70%、Mw = 7800; Mw/Mn = 1.57. Elem. Anal. Calcd for C172H128N12O3: C, 85.69; H, 5.35; N, 6.97. Found: C, 80.4; H, 5.2; N, 6.4)。
<合成例D−4:アントラキノン誘導体(D−1−D)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(500mg、2.23mmol)のジメチルホルムアミド(22ml)溶液に、水素化ナトリウム(146mg、3.35mmol)を0℃で添加して、10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物に2-(2-ブロモエチル)-1,3-ジオキサン(0.45ml、3.35mmol)を0℃で添加して、その混合物を130℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、キノン(D−b−D)を得た(532mg、収率:76%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ 1.37-1.40(m, 1H), 2.08-2.17(m, 3H), 3.81(dt, J = 2.3, 12.6 Hz, 2H), 4.14(dd, J = 5.2, 10.3 Hz, 2H), 4.27(dd, J = 6.3, 6.3 Hz, 2H), 4.81(t, J = 5.2 Hz, 1H), 7.27(dd, J = 2.3, 8.6 Hz, 1H), 7.74-7.81(m, 3H), 8.25(d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.28-8.31(m, 2H); Elem. Anal. Calcd for C20H18O5: C, 70.99; H, 5.36. Found: C, 71.1; H, 5.4)。
アントラキノン(150mg、0.72mmol)、キノン(D−b−D)(49mg、0.14mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(184mg、0.86mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(565mg、5.04mmol)のクロロベンゼン(5ml)溶液に、塩化チタン(IV)(0.16ml、1.44mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液を90℃で添加して、1日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させてメタノールで再沈澱させて、アントラキノン誘導体(D−1−D)を得た(256mg、収率:73%、Mw = 9300; Mw/Mn = 1.53. Elem. Anal. Calcd for C173H128N12O3: C, 85.76; H, 5.38; N, 6.90. Found: C, 80.8; H, 5.2; N, 6.3)。
<合成例D−5:アントラキノン誘導体(D−1−E)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(500mg、2.23mmol)のジメチルホルムアミド(22ml)溶液に、水素化ナトリウム(146mg、3.35mmol)を0℃で添加して、10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物に2-ブロモメチル-1,3-ジオキソラン(0.35ml、3.35mmol)を0℃で添加して、その混合物を130℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、キノン(D−b−E)を得た(560mg、収率:81%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ 3.99-4.04(m, 2H), 4.06-4.11(m, 2H), 4.23(d, J = 3.5 Hz, 2H), 5.37(t, J = 3.5 Hz, 1H), 7.33(dd, J = 2.9, 8.6 Hz, 1H), 7.76-7.81(m, 3H), 8.26-8.31(m, 3H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3), Elem. Anal. Calcd for C18H14O5: C, 69.67; H, 4.55. Found: C, 69.2; H, 4.5)。
アントラキノン(100mg、0.48mmol)、キノン(D−b−E)(30mg、0.10mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(122mg、0.58mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(337mg、3.36mmol)のクロロベンゼン(4ml)溶液に、塩化チタン(IV)(0.1ml、0.86mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液を90℃で添加して、1日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させてメタノールで再沈澱させて、アントラキノン誘導体(D−1−E)を得た(183mg、収率:79%、Mw = 8800; Mw/Mn = 1.58. Elem. Anal. Calcd for C172H126N12O3: C, 85.76; H, 5.27; N, 6.98. Found: C, 80.2; H, 5.1; N, 6.4)。
<合成例D−6:アントラキノン誘導体(D−1−F)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(500mg、2.23mmol)のジメチルホルムアミド(22ml)溶液に、水素化ナトリウム(117mg、2.68mmol)を0℃で添加して、10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物に1-ブロモ-3-メトキシプロパン(0.3ml、2.68mmol)を0℃で添加して、その混合物を130℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、キノン(D−b−F)を得た(619mg、収率:94%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ 2.13(ddd, J = 6.3 Hz, 2H), 3.38(s, 3H), 3.59(t, J = 6.3 Hz, 2H), 4.26(t, J = 6.3 Hz, 2H), 7.27(dd, J = 2.9, 8.6 Hz, 1H), 7.74(d, J = 2.9 Hz, 1H), 7.75-7.81(m, 2H), 8.26(d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.29(m, 2H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)δ 29.4, 58.8, 65.7, 68.8, 110.7, 121.3, 129.7, 133.6, 133.6, 133.7, 134.1, 135.6, 163.8, 183.3; Elem. Anal. Calcd for C18H16O4: C, 72.96; H, 5.44. Found: C, 73.0; H, 5.4)。
アントラキノン(100mg、0.48mmol)、キノン(D−b−F)(29mg、0.10mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(122mg、0.58mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(323mg、2.88mmol)のクロロベンゼン(4ml)溶液に、塩化チタン(IV)(0.1ml、0.86mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液を90℃で添加して、1日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させてメタノールで再沈澱させて、アントラキノン誘導体(D−1−F)を得た(198mg、収率:86%、Mw = 11300; Mw/Mn = 1.72. Elem. Anal. Calcd for C172H128N12O2: C, 86.26; H, 5.39; N, 7.02)。
<合成例D−7:アントラキノン誘導体(D−1−G)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(500mg、2.23mmol)のジメチルホルムアミド(22ml)溶液に、水素化ナトリウム(117mg、2.68mmol)を0℃で添加して、10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物にヨウ化メチル(0.17ml、2.68mmol)を0℃で添加して、その混合物を130℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、キノン(D−b−G)を得た(503mg、収率:95%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ 3.99(s, 3H), 7.27(dd, J = 2.9, 8.6 Hz, 1H), 7.73(d, J = 2.9 Hz, 1H), 7.75-7.81(m, 2H), 8.26(d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.28-8.31(m, 2H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)δ 56.0, 109.9, 121.2, 127.1, 129.8, 133.6, 133.7, 134.2, 135.6, 164.3, 182.2, 183.3; Elem. Anal. Calcd for C15H10O3: C, 75.62; H, 4.23. Found: C, 76.2; H, 4.8)。
アントラキノン(100mg、0.48mmol)、キノン(D−b−G)(23mg、0.10mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(122mg、0.58mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(323mg、2.88mmol)のクロロベンゼン(4ml)溶液に、塩化チタン(IV)(0.1ml、0.86mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液を90℃で添加して、1日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させてメタノールで再沈澱させて、アントラキノン誘導体(D−1−F)を得た(171mg、収率:76%、Mw = 10700; Mw/Mn = 1.58. Elem. Anal. Calcd for C169H122N12O: C, 86.86; H, 5.26; N, 7.19)。
<合成例D−8:アントラキノン誘導体(D−1−H)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(500mg、2.23mmol)のジメチルホルムアミド(22ml)溶液に、水素化ナトリウム(117mg、2.68mmol)を0℃で添加して、10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物に1-臭化プロパン(0.24ml、2.68mmol)を0℃で添加して、その混合物を130℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、キノン(D−b−H)を得た(571mg、収率:91%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ 1.09(t, J = 7.5 Hz, 3H), 1.89(dq, J = 7.5, 6.3 Hz, 2H), 4.12(t, J = 6.3 Hz, 2H), 7.27(dd, J = 2.9, 8.6 Hz, 1H), 7.72(d, J = 2.9 Hz, 1H), 7.75-7.81(m, 2H), 8.25(d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.28-8.31(m, 2H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)δ 10.4, 22.4, 70.3, 110.5, 121.5, 126.9, 127.1, 129.7, 133.6, 133.7, 134.1, 135.5, 164.0, 182.2, 183.4; Elem. Anal. Calcd for C17H14O3: C, 76.68; H, 5.30. Found: C, 76.6; H, 5.4)。
アントラキノン(100mg、0.48mmol)、キノン(D−b−H)(27mg、0.10mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(122mg、0.58mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(323mg、2.88mmol)のクロロベンゼン(4ml)溶液に、塩化チタン(IV)(0.1ml、0.86mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液を90℃で添加して、1日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させてメタノールで再沈澱させて、アントラキノン誘導体(D−1−H)を得た(174mg、収率:76%、Mw = 7800; Mw/Mn = 1.50. Elem. Anal. Calcd for C171H126N12O: C, 86.85; H, 5.37; N, 7.11)。
<合成例D−9:アントラキノン誘導体(D−1−I)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(500mg、2.23mmol)のジメチルホルムアミド(22ml)溶液に、水素化ナトリウム(117mg、2.68mmol)を0℃で添加して、10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物に1-ブロモ-3-メチルブタン(0.34ml、2.68mmol)を0℃で添加して、その混合物を130℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、キノン(D−b−I)を得た(633mg、収率:96%、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ 1.75(dt, J = 6.9 Hz, 2H), 1.88(ddq, J = 6.9 Hz, 6H), 4.19(t, J = 6.9 Hz, 2H), 7.26(dd, J = 2.9, 8.6 Hz, 1H), 7.72(d, J = 2.9 Hz, 1H), 7.75-7.81(m, 2H), 8.25(d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.28-8.31(m, 2H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)δ 22.5, 25.0, 37.7, 67.2, 110.5, 121.5, 126.9, 127.1, 129.7, 133.6, 133.7, 134.1, 135.5, 164.0, 182.2, 183.4; Elem. Anal. Calcd for C19H18O3: C, 77.53; H, 6.16. Found: C, 77.2; H, 6.2)。
アントラキノン(100mg、0.48mmol)、キノン(D−b−I)(28mg、0.10mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(122mg、0.58mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(323mg、2.88mmol)のクロロベンゼン(4ml)溶液に、塩化チタン(IV)(0.1ml、0.86mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液を90℃で添加して、1日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させてメタノールで再沈澱させて、アントラキノン誘導体(D−1−I)を得た(179mg、収率:79%、Mw = 9100; Mw/Mn = 1.85. Elem. Anal. Calcd for C173H130N12O: C, 86.83; H, 5.48; N, 7.02)。
<合成例D−10:アントラキノン誘導体(D−1−K)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(500mg、2.23mmol)のジメチルホルムアミド(22ml)溶液に、水素化ナトリウム(117mg、2.68mmol)を0℃で添加して、10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物に1-ブロモオクタン(0.47ml、2.68mmol)を0℃で添加して、その混合物を130℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、キノン(D−b−K)を得た(753mg、適量、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ 0.90(t, J = 6.9 Hz, 3H), 1.25-1.40(m, 8H), 1.46-1.52(m, 2H), 1.85(ddt, J = 6.9 Hz, 2H), 4.15(t, J = 6.9 Hz, 2H), 7.26(dd, J = 2.3, 8.6 Hz, 1H), 7.71(d, J = 2.3 Hz, 1H), 7.75-7.81(m, 2H), 8.25(d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.30(ddd, J = 1.7, 5.2, 6.9 Hz, 2H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)δ 14.1, 22.6, 29.0, 29.2, 29.3, 31.8, 68.8, 110.5, 121.5, 126.9, 127.1, 129.7, 133.6, 133.7, 134.1, 164.0, 182.2, 183.3; Elem. Anal. Calcd for C22H24O3: C, 78.54; H, 7.19. Found: C, 78.5; H, 7.2)。
アントラキノン(100mg、0.48mmol)、キノン(D−b−K)(32mg、0.10mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(122mg、0.58mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(377mg、3.36mmol)のクロロベンゼン(4ml)溶液に、塩化チタン(IV)(0.11ml、0.96mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液を90℃で添加して、1日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させてメタノールで再沈澱させて、アントラキノン誘導体(D−1−K)を得た(179mg、収率:77%、Mw = 8900; Mw/Mn = 1.65. Elem. Anal. Calcd for C176H136N12O: C, 86.81; H, 5.63; N, 6.90))。
<合成例D−11:アントラキノン誘導体(D−1−L)の合成>
2-ヒドロキシアントラキノン(500mg、2.23mmol)のジメチルホルムアミド(22ml)溶液に、水素化ナトリウム(117mg、2.68mmol)を0℃で添加して、10分間攪拌をした。攪拌後、反応混合物にp-メトキシベンジルクロライド(0.36 ml、2.68mmol)を0℃で添加して、その混合物を130℃で1日間攪拌をした。その反応混合物を室温まで冷却して減圧下で蒸発させた。その残留物をクロロホルムで3回抽出してMgSO4で乾燥させてろ過した。ろ液を減圧下で蒸発させ、その混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)によって精製して、キノン(D−b−L)を得た(771mg、適量、スペクトルデータ:1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ 3.83(s, 3H), 5.18(s, 2H), 6.95(d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.33(dd, J = 2.3, 8.6 Hz, 1H), 7.40(d, J = 9.2 Hz, 2H), 7.75-7.81(m, 2H), 7.82(d, J = 2.3 Hz, 1H), 8.26(d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.28-8.31(m, 2H); 13C-NMR(125 MHz, CDCl3)δ 55.3, 70.5, 110.9, 114.2, 121.8, 127.1, 127.2, 127.7, 129.5, 129.8, 133.6, 133.7, 134.2, 135.6, 159.8, 163.5, 182.2, 183.3. Elem. Anal. Calcd for C21H14O4: C, 76.35; H, 4.27)。
アントラキノン(100mg、0.48mmol)、キノン(D−b−L)(33mg、0.10mmol)、4,4’-エチレンジアニリン(122mg、0.58mmol)及び1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(389mg、3.46mmol)のクロロベンゼン(4ml)溶液に、塩化チタン(IV)(0.1ml、0.86mmol)のクロロベンゼン(2ml)溶液を90℃で添加して、1日間、130℃のAr下で攪拌した。その反応混合物を室温まで冷却してセライトでろ過をした。ろ液を減圧下で蒸発させてメタノールで再沈澱させて、アントラキノン誘導体(D−1−L)を得た(134mg、収率:57%、Mw = 8200; Mw/Mn = 1.53. Elem. Anal. Calcd for C175H126N12O2: C, 86.53; H, 5.23; N, 6.92))。
(実施例D−2−1)
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
上記実施例D−1−1を参照しながら合成されたアントラキノン誘導体(D−1−A−m0)(2mg)と、ケチェンブラック(ケッチェンブラックインターナショナル社製)(4mg)と、導電性バインダー(TAB-2)(宝泉製)(4mg)とを混合してシート化し、集電体であるアルミメッシュ(14φ)(ニラコ製)の表面上に圧着した。それを120℃6時間で真空乾燥し、アントラキノン誘導体(D−1−A−m0)を備えた電極を作製した。
上記電極をコイン型リチウムイオン二次電池の正極とし、1M(mol/l)のLiPF6(六フッ化リン酸リチウム)電解質塩を含むエチレンカーボネート(EC)/ジエチルカーボネート(DEC)(EC:DEC=1:1(体積比))の混合溶液である電解液(キシダ化学製)にその正極を含浸させた。そして、その正極上にポリプロピレン多孔質フィルムからなるセパレーター(セルガード製)、ガラスフィルター(アドバンテック製)を積層し、さらに負極となるリチウム箔(本城金属製)を積層した。その後、周囲に絶縁パッキンを配置した状態でコイン型電池のアルミ外装を重ね、しめ機によって加圧し、正極活物質としてアントラキノン誘導体(D−1−A−m0)、負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(D−1−A−m0)の替わりに、実施例D−1−1を参照して合成されたアントラキノン誘導体(D−1−A−m1)を用いた以外は、実施例D−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(D−1−A−m1)を備えた電極を作製した。
実施例D−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(D−1−A−m1)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(D−1−A−m0)の替わりに、実施例D−1−1を参照して合成されたアントラキノン誘導体(D−1−A−m5)を用いた以外は、実施例D−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(D−1−A−m5)を備えた電極を作製した。
実施例D−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(D−1−A−m5)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(D−1−A−m0)の替わりに、実施例D−1−1を参照して合成されたアントラキノン誘導体(D−1−A−m10)を用いた以外は、実施例D−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(D−1−A−m10)を備えた電極を作製した。
実施例D−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(D−1−A−m10)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(D−1−A−m0)の替わりに、実施例D−1−2を参照して合成されたアントラキノン誘導体(D−1−B−m5)を用いた以外は、実施例D−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(D−1−B−m5)を備えた電極を作製した。
実施例D−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(D−1−B−m5)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(D−1−A−m0)の替わりに、実施例D−1−3を参照して合成されたアントラキノン誘導体(D−1−C−m5)を用いた以外は、実施例D−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(D−1−C−m5)を備えた電極を作製した。
実施例D−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(D−1−C−m5)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(D−1−A−m0)の替わりに、実施例D−1−4を参照して合成されたアントラキノン誘導体(D−1−D−m5)を用いた以外は、実施例D−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(D−1−D−m5)を備えた電極を作製した。
実施例D−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(D−1−D−m5)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(D−1−A−m0)の替わりに、実施例D−1−5を参照して合成されたアントラキノン誘導体(D−1−E−m5)を用いた以外は、実施例D−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(D−1−E−m5)を備えた電極を作製した。
実施例D−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(D−1−E−m5)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(D−1−A−m0)の替わりに、実施例D−1−6を参照して合成されたアントラキノン誘導体(D−1−F−m5)を用いた以外は、実施例D−2−1と同様な方法でアントラキノン誘導体(D−1−F−m5)を備えた電極を作製した。
実施例D−2−1と同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノン誘導体(D−1−F−m5)及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
<リチウムイオン二次電池用の正極用電極の作製>
アントラキノン誘導体(D−1−A−m0)の替わりに、アントラキノンポリマーを用いた以外は、実施例D−2−1と全く同様な方法でアントラキノンポリマーを備えた電極を作製した。
実施例D−2−1と全く同様な方法で、上記電極をコイン型電池の正極とし、正極活物質としてアントラキノンポリマー及び負極活物質として金属リチウムを用いた密閉型のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
Claims (18)
- 下記一般式(A−1)で表されることを特徴とする、アントラキノン誘導体A。
- 請求項1に記載のアントラキノン誘導体Aを含有することを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極活物質。
- 下記一般式(B−1)で表されることを特徴とする、アントラキノン誘導体B。
- 前記R3が置換又は無置換のフェニレン基であることを特徴とする、請求項3に記載のアントラキノン誘導体B。
- 請求項3又は4に記載のアントラキノン誘導体Bを含有することを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極活物質。
- 下記一般式(C−1)で表されることを特徴とする、アントラキノン誘導体C1。
- 前記R4が、メトキシメチル基又はp-メトキシベンジル基であることを特徴とする、請求項6に記載のアントラキノン誘導体C1。
- 下記一般式(C−2)で表されることを特徴とする、アントラキノン誘導体C2。
- 前記R4及び/又は前記R5が、メトキシメチル基及び/又はp-メトキシベンジル基であることを特徴とする、請求項8に記載のアントラキノン誘導体C2。
- 請求項6又は7に記載のアントラキノン誘導体C1を含有することを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極活物質。
- 請求項8又は9に記載のアントラキノン誘導体C2を含有することを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極活物質。
- 下記一般式(D−1)で表されることを特徴とする、アントラキノン誘導体D。
- 前記R6がヘテロ原子を有する置換基であることを特徴とする、請求項12に記載のアントラキノン誘導体D。
- 前記R7がヘテロ原子を有する置換基であることを特徴とする、請求項12又は13に記載のアントラキノン誘導体D。
- 請求項12から14のいずれか1項に記載のアントラキノン誘導体Dを含有することを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極活物質。
- 請求項2、5、10、11又は15に記載の正極活物質が集電体の少なくとも表面に備えられることを特徴とする、リチウムイオン二次電池用の正極。
- 正極と、負極と、電解質とを少なくとも構成要素とするリチウムイオン二次電池において、該正極が請求項16に記載の正極であることを特徴とする、リチウムイオン二次電池。
- 請求項17に記載のリチウムイオン二次電池を搭載した車両。
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