JP5781211B1

JP5781211B1 - 有機金化合物の新規製造方法

Info

Publication number: JP5781211B1
Application number: JP2014244102A
Authority: JP
Inventors: 龍一入波平
Original assignee: Kojima Chemicals Co Ltd
Current assignee: Kojima Chemicals Co Ltd
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2034-12-02
Also published as: JP2016108248A

Abstract

【課題】従来の有機金ペーストの高温焼成における難点を改良して２５０℃以下の低温焼成によってもシート抵抗を有する金皮膜を形成できる有機金ペーストに適した有機金化合物の新規製造方法を提供する。【解決手段】亜硫酸金ナトリウム溶液、亜硫酸金カリウム溶液及び亜硫酸金アンモニウム溶液から選ばれる一種又は二種以上である金塩の溶液をｐＨ７．０〜１４．０に調整して温度を０℃〜１００℃に保ち、この溶液に１−エタンチオール、１−プロパンチオール、１−ブタンチオール、１−ペンタンチオール及び１−ヘキサンチオールから選ばれるアルカンチオール類を添加して１〜１５分間、反応させることにより有機金化合物が収率よく得られる。【選択図】なし

Description

本発明は、有機金化合物の製造方法に関し、さらに詳しくは、ポリアミドフイルム、プリント配線基板、セラミックICパッケージ、ウエハ等の電子部品へ金膜導電回路形成用などの導電性ペーストに用いられる有機金化合物の新規製造方法に関する。

従来、基板上に膜状電極等の導電性パターンを形成するため導電性ペーストとして有機金ペーストが知られている。
このような有機金ペーストの代表的な用途としては、ファクシミリー等のプリンターヘッドとして使用されているサーマルプリンターヘッドの電極作成が挙げられる。

この出願に関連する先行技術としては、金化合物として、α―ピネン、α―ターピネオール、イソボルネオールのメルカプタン金、またはサルフィド金、アベチエン酸金、ネオデカン酸金、２−エチルヘキサン酸金、ナフテン酸金等の１種又は２種以上を用い、これにロジウム化合物、ビスマス化合物、クロム化合物、鉛化合物、ケイ素化合物、有機樹脂、有機溶媒を配合した有機金ペーストを用い、セラミック基板にスクリーン印刷した後、８００〜８５０℃で焼成し、金薄膜を得ることが知られている（例えば、特許文献１）。
このような従来の有機金ペーストは、８００℃以上の高温で焼成するため、基板としては、セラミックス等の高温に耐える材料しか使用することができず。耐熱性フィルムとして知られるポリアミドフイルム等の機能性樹脂のフィルムおよび基板へ適用することは不可能であった。また焼成炉として高温対応の物を使用しているためエネルギーコストがかかる問題もあった。

特開平５−１４４３１８号公報

本発明は、このような従来の有機金ペーストの高温焼成における難点を改良して２５０℃以下の低温焼成によってもシート抵抗を有する金皮膜を形成できる有機金ペーストに適した有機金化合物の新規製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため、低温で焼成することによりシート抵抗を有する金皮膜がえられる有機金化合物の製造方法について鋭意検討した結果、金塩とアルカンチオールとを不活性ガスの存在下に還元剤を含有する水溶液中で温度０℃〜７５℃反応させ、反応終了後、反応溶液を濃縮、晶析することにより得られた有機金化合物は有機金ペーストとし、ポリアミドフイルムにスクリーン印刷、２５０℃で焼成した結果、シート抵抗に優れた金成膜が得られることを知見し、特願２０１３−１９６７４１として既に特許出願している。

しかしながら、上記の特許の製造方法では水酸化金等の金塩の懸濁溶液に不活性ガスをバブリングしながら還元剤と配位子であるアルカンチオールを反応の様子を確認しながらゆっくり添加して反応を進行させる必要があった。そのため、添加速度の調節が非常に難しく、反応速度と添加速度および合成系の温度のバランスが崩れてしまうと反応の進行が止まってしまったり、分解が生じてしまったり、副生成物（別の化合物）が生じたり、原料の金塩が還元したりと目的としている有機金化合物を得ることが困難であった。つまり、この合成の熟練者でないと上手に合成が出来ないという問題があった。

本発明者は、上記の問題点を改良すべく更に研究を進めた結果、亜硫酸金ナトリウム溶液、亜硫酸金カリウム溶液及び亜硫酸金アンモニウム溶液から選ばれる一種又は二種以上である金塩の溶液をｐＨ７．０〜１４．０に調整して温度を０℃〜１００℃に保ち、この溶液に１−エタンチオール、１−プロパンチオール、１−ブタンチオール、１−ペンタンチオール及び１−ヘキサンチオールから選ばれるアルカンチオールを添加して１〜１５分間、反応させることにより有機金化合物が収率よく得られることを知見して本発明に到達した。
なお、本発明で使用している金塩の溶液以外の金塩で合成をした場合、反応せず原料が残ってしまったり、別の化合物が生じたりする為、合成が出来ない。今回原料に選んだ、亜硫酸金ナトリウム溶液、亜硫酸金カリウム溶液、亜硫酸金アンモニウム溶液から選ばれる一種又は二種以上である金塩の溶液のように、１価の金塩であり、配位子が交換し易く、かつ、水溶性の化合物でなければ目的物質である有機金化合物を合成する事が叶わない。

すなわち、本発明は、以下の内容をその発明の要旨とするものである。
（１）亜硫酸金ナトリウム溶液、亜硫酸金カリウム溶液、亜硫酸金アンモニウム溶液から選ばれる一種又は二種以上である金塩の溶液および、１−エタンチオール、１−プロパンチオール、１−ブタンチオール、１−ペンタンチオール、１−ヘキサンチオールから選ばれるアルカンチオールをｐＨ７．０〜１４．０に調整した水溶液中で温度を０℃〜１００℃で反応させることを特徴とする金イオンにアルカンチオールが配位した下記一般式（１）で表される有機金化合物の新規製造方法。
一般式（１）
（１）
（式中、ｎは１〜５である）

本発明の有機金化合物の新規製造方法によれば、従来の製造方法とは異なり、不活性ガスが不要であり、また、出発原料の添加速度、反応速度、反応温度等詳細な調整が不要である。更に、反応時間が短時間であり、また、高収率で目的とする反応生成物を得ることができる。ゆえに、製造する為のエネルギーの削減や製造時間の短縮および量産化が容易になるため製造コストの低減及び環境負荷の低減ができ、その工業的利用価値大である。

以下、本発明の有機金化合物の新規製造方法について詳細に説明する。
亜硫酸金ナトリウム溶液、亜硫酸金カリウム溶液及び亜硫酸金アンモニウム溶液から選ばれる一種又は二種以上である金塩の溶液を純水で希釈して攪拌する。この時、ｐＨは７．０〜１４．０の間におさまっている。この溶液を攪拌しながら０℃〜１００℃好ましくは３０℃〜５０℃に加温して維持する。そこに、アルカンチオールを純水で希釈した溶液を添加する。
上記のアルカンチオールとしては、１−エタンチオール、１−プロパンチオール、１−ブタンチオール、１−ペンタンチオール及び１−ヘキサンチオール等が挙げられる。
反応系を攪拌しながら０℃〜１００℃好ましくは３０℃〜５０℃に維持して１〜１５分間反応を促進する。
結晶が析出したら反応系を３０℃以下に冷却し、濾別して析出した結晶を得る。得られた結晶を１２０℃以下で乾燥して有機金化合物の結晶を得る。

上記の方法でアルカンチオールが１−プロパンチオールで合成して得られた結晶を成分分析した結果、理論値と略一致するＡｕ：７２．３％（計算値：７２．４％）、Ｓ：１１．７％（計算値：１１．８％）であった。したがって、本発明の有機金化合物は、上記一般式（１）で表される結晶であることを確認した。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

Ａｕ：１００ｇ／ｌの亜硫酸金ナトリウム溶液（小島化学薬品株式会社製）５００ｍｌ（Ａｕ：５０．０ｇ）に純水５００ｍｌを添加・攪拌して希釈する。この時のｐＨは１０．６であった。この溶液を攪拌しながら４０℃に加温して維持する。そこに、１−プロパンチオール２０．３ｇを添加する。
添加直後、直ぐに結晶が生じるが、反応を完全に終了させる為、添加終了後、そのまま４０℃に維持して１０分間、攪拌を継続して反応を促進する。
反応終了後、反応系を３０℃以下に冷却する。次いで、析出した結晶を濾過、純水で洗浄した後、更にエタノールで追加洗浄をする。得られた結晶は、１００℃で乾燥する事により、６８．２ｇの淡黄色粉末状の結晶を得た。（収率：９８．７％）
得られた結晶の分析結果は下記の如くであった。
Ａｕ：７２．３％（計算値：７２．４％）、Ｓ：１１．７％（計算値：１１．８％）

Ａｕ：１００ｇ／ｌの亜硫酸金アンモニウム溶液（小島化学薬品株式会社製）５００ｍｌ（Ａｕ：５０．０ｇ）に純水５００ｍｌを添加・攪拌して希釈する。この時のｐＨは１０．２であった。この溶液を攪拌しながら４０℃に加温して維持する。そこに、１−プロパンチオール２０．３ｇを添加する。
添加直後、直ぐに結晶が生じるが、反応を完全に終了させる為、添加終了後、そのまま４０℃に維持して１０分間、攪拌を継続して反応を促進する。
反応終了後、反応系を３０℃以下に冷却する。次いで、析出した結晶を濾過、純水で洗浄した後、更にエタノールで追加洗浄をする。得られた結晶は、１００℃で乾燥する事により、６７．７ｇの淡黄色粉末状の結晶を得た。（収率：９８．０％）
得られた結晶の分析結果は下記の如くであった。
Ａｕ：７２．２％（計算値：７２．４％）、Ｓ：１１．７％（計算値：１１．８％）

Ａｕ：１００ｇ／ｌの亜硫酸金カリウム溶液（小島化学薬品株式会社製）５００ｍｌ（Ａｕ：５０．０ｇ）に純水５００ｍｌを添加・攪拌して希釈する。この時のｐＨは１０．４であった。この溶液を攪拌しながら４０℃に加温して維持する。そこに、１−プロパンチオール２０．３ｇを添加する。
添加直後、直ぐに結晶が生じるが、反応を完全に終了させる為、添加終了後、そのまま４０℃に維持して１０分間、攪拌を継続して反応を促進する。
反応終了後、反応系を３０℃以下に冷却する。次いで、析出した結晶を濾過、純水で洗浄した後、更にエタノールで追加洗浄をする。得られた結晶は、１００℃で乾燥する事により、６７．１ｇの淡黄色粉末状の結晶を得た。（収率：９７．１％）
得られた結晶の分析結果は下記の如くであった。
Ａｕ：７２．３％（計算値：７２．４％）、Ｓ：１１．７％（計算値：１１．８％）
（比較例１）

塩化金酸四水和物（小島化学薬品株式会社製）２００．０ｇを高真空中の条件下で１００℃に加熱し、完全に水分を除去する。次いで、間接加熱にて１６０℃〜１８０℃を保ちながら結晶化するまで分解を促進して反応を進める。反応終了後、冷却して淡黄色結晶の塩化第一金８９．９ｇを得た。
得られた塩化第一金５９．０ｇ（Ａｕ：５０．０ｇ）に純水５００ｍｌを添加・攪拌して希釈する。この溶液を攪拌しながら４０℃に加温して維持する。そこに、１−プロパンチオール２０．３ｇを添加する。
反応系を４０℃に保ったまま攪拌を維持して反応を促進したが、添加して暫くすると、塩化第一金が不均化反応を起こして分解してしまい、目的物質を得る事が出来なかった。
（比較例２）

ＫＡｕ（ＣＮ）_２（シアン化第一金カリウム）（小島化学薬品株式会社製）７３．１ｇ（Ａｕ：５０．０ｇ）に純水５００ｍｌを添加・攪拌して希釈する。この溶液を攪拌しながら４０℃に加温して維持する。そこに、１−プロパンチオール２０．３ｇを添加する。
反応系を４０℃に保ったまま攪拌を維持して反応を促進したが反応が進行せず、目的物質を得る事が出来なかった。
（比較例３）

比較例２のＫＡｕ（ＣＮ）_２（シアン化第一金カリウム）をＫＡｕ（ＣＮ）_４（シアン化第二金カリウム）に代えて同様の実験を実施したが比較例２と同様、目的物質を得る事が出来なかった。
（比較例４）

比較例２のＫＡｕ（ＣＮ）_２（シアン化第一金カリウム）及び比較例３のＫＡｕ（ＣＮ）_４（シアン化第二金カリウム）を塩化金酸四水和物（小島化学薬品株式会社製）に代えて同様の実験を実施したが比較例２及び比較例３と同様、目的物質を得る事が出来なかった。

比較例１から比較例４では、目的物質である有機金化合物を得る事が出来ない。これは、本発明で原料として使用している亜硫酸金ナトリウム溶液、亜硫酸金カリウム溶液及び亜硫酸金アンモニウム溶液から選ばれる一種又は二種以上である金塩の溶液以外の金塩で合成をした場合、反応せず原料が残ってしまったり、分解が生じてしまったり、副生成物（別の化合物）が生じたり、原料の金塩が還元したりする為である。今回原料に選んだ、亜硫酸金ナトリウム溶液、亜硫酸金カリウム溶液及び亜硫酸金アンモニウム溶液から選ばれる一種又は二種以上である金塩の溶液のように１価の金塩であり、配位子が交換し易く、かつ、水溶性の化合物でなければ目的物質である有機金化合物を合成する事ができない。
なお、本発明の製造条件より高温または長時間、若しくは、その両方の製造条件で合成した場合、原料の１つであるアルカンチオール２分子が反応してジスルフィドを形成する際に放出する電子により、原料となる金塩が還元されてしまう。つまり、原料の１つであるアルカンチオールが還元剤として作用してしまう為、目的物質である有機金化合物を合成する事が出来ない。

Claims

亜硫酸金ナトリウム溶液、亜硫酸金カリウム溶液及び亜硫酸金アンモニウム溶液から選ばれる一種又は二種以上である金塩の溶液と、１−エタンチオール、１−プロパンチオール、１−ブタンチオール、１−ペンタンチオール及び１−ヘキサンチオールから選ばれるアルカンチオールをｐＨ７．０〜１４．０に調整した水溶液中で温度を０℃〜１００℃で反応させることを特徴とする金イオンにアルカンチオールが配位した下記一般式（１）で表される有機金化合物の新規製造方法。
一般式（１）
（１）
（式中、ｎは１〜５である）