JP5962120B2 - Polymer and production method thereof - Google Patents

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JP5962120B2 JP2012071297A JP2012071297A JP5962120B2 JP 5962120 B2 JP5962120 B2 JP 5962120B2 JP 2012071297 A JP2012071297 A JP 2012071297A JP 2012071297 A JP2012071297 A JP 2012071297A JP 5962120 B2 JP5962120 B2 JP 5962120B2
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Description

本発明は、スルホ基を有する重合体乃至その前駆体となる重合体に関する。また、本発明は、これら重合体の製造方法に関する。   The present invention relates to a polymer having a sulfo group or a polymer serving as a precursor thereof. The present invention also relates to a method for producing these polymers.

固体高分子形燃料電池における電解質膜の材料として、スルホ基を有する重合体が検討されている。この重合体としては、ナフィオン(登録商標)に代表されるパーフルオロアルキレン系重合体が、古くから検討されているが、高価であり、また、耐熱性や強度が不十分であるという問題がある。このような問題を解消するため、ポリアリーレン系重合体が、近年、検討されており、その際、イオン交換容量を大きくし、ひいてはプロトン伝導性に優れる電解質膜を得るべく、スルホ基含有量を多くすることが検討されている。例えば、特許文献1及び2には、2つ乃至3つのスルホ基を置換基として有するフェニレン基を主鎖の構造単位として有するポリアリーレン系重合体が開示されている。   A polymer having a sulfo group has been studied as a material for an electrolyte membrane in a polymer electrolyte fuel cell. As this polymer, a perfluoroalkylene polymer represented by Nafion (registered trademark) has been studied for a long time, but there is a problem that it is expensive and has insufficient heat resistance and strength. . In order to solve such problems, polyarylene polymers have been studied in recent years. At that time, in order to obtain an electrolyte membrane having a large ion exchange capacity and excellent proton conductivity, the sulfo group content is reduced. Many things are being considered. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose polyarylene polymers having a phenylene group having 2 to 3 sulfo groups as substituents as a structural unit of the main chain.

特開2010−70750号公報JP 2010-70750 A 特開2011−190237号公報JP 2011-190237 A

特許文献1及び2に開示のポリアリーレン系重合体は、イオン交換容量が大きいと、吸水膨潤時に寸法変化し易い電解質膜を与えることがある。そこで、本発明の目的は、イオン交換容量が大きく、吸水膨潤時の寸法安定性に優れる電解質膜を与えるポリアリーレン系重合体乃至その前駆体となる重合体を提供することにある。   When the polyarylene polymer disclosed in Patent Documents 1 and 2 has a large ion exchange capacity, an electrolyte membrane that easily undergoes dimensional change during water absorption swelling may be provided. Accordingly, an object of the present invention is to provide a polyarylene polymer or a polymer serving as a precursor thereof that provides an electrolyte membrane having a large ion exchange capacity and excellent dimensional stability during water absorption swelling.

前記目的を達成するため、本発明は、下記式(001)で表される構造単位を主鎖に有する重合体であって、重合体中の下記−SO、−SO、−SO及び−SOの合計含有量α(mmol/g)が2.0以上であり、前記αと重合体の重量平均分子量Mwとが下記式(X)の関係を満たす重合体を提供する。

Figure 0005962120
(A1〜A4は、それぞれ独立に、下記式(1a)又は下記式(1b)で表される基を表す。
Figure 0005962120
(R011は、水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表す。前記アルキル基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及び炭素数6〜20のアリールスルホニル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。)
Figure 0005962120
(Mは、カチオンを表す。前記カチオンは、2価以上のカチオンである場合、前記−O以外のアニオンと結合している。)
001〜R004は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基又はシアノ基を表す。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。)
Mw/(α*1000)>25 (X) To achieve the above object, the present invention is a polymer having a structural unit represented by the following formula (001) in the main chain, the following -SO 2 A 1 in the polymer, -SO 2 A 2, The total content α (mmol / g) of —SO 2 A 3 and —SO 2 A 4 is 2.0 or more, and the α and the weight average molecular weight Mw of the polymer satisfy the relationship of the following formula (X). A polymer is provided.
Figure 0005962120
(A 1 to A 4 each independently represents a group represented by the following formula (1a) or the following formula (1b).
Figure 0005962120
(R 011 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The alkyl group is a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 to 20 carbon atoms. And may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryloxyl group, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and an arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms.)
Figure 0005962120
(M represents a cation the cation may be a divalent or higher cation, the -O -. Is bonded to the other anions.)
R 001 to R 004 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. An aryloxyl group, a C2-C20 acyl group, or a cyano group is represented. The alkyl group, the alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 carbon atoms. It may have at least one substituent selected from the group consisting of ˜20 aryloxyl groups and cyano groups. )
Mw / (α * 1000)> 25 (X)

また、本発明は、前記重合体の好適な製造方法であって、下記式(5)で表される芳香族化合物(A)を、ニッケル化合物と、金属還元剤と、下記配位子(L1)、下記配位子(L2)及び下記配位子(L3)からなる群から選ばれる少なくとも2種の配位子との存在下に重合させる重合体の製造方法を提供する。

Figure 0005962120
(A1〜A4は、それぞれ独立に、下記式(1a)又は下記(1b)で表される基を表す。
Figure 0005962120
(R011は、水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表す。前記アルキル基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及び炭素数6〜20のアリールスルホニル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。)
Figure 0005962120
(Mは、カチオンを表す。前記カチオンは、2価以上のカチオンである場合、前記−O以外のアニオンと結合している。)
001〜R004は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基又はシアノ基を表す。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。X及びX2は、それぞれ独立に、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。)
配位子(L1):電子求引性基を有し、3位、6位、3’位及び6’位にそれぞれ水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物と、電子求引性基を有し、2位及び9位にそれぞれ水素原子が結合している1,10−フェナントロリン化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1つの配位子。
配位子(L2):電子供与性基を有し、3位、6位、3’位及び6’位にそれぞれ水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物と、電子供与性基を有し、2位及び9位にそれぞれ水素原子が結合している1,10−フェナントロリン化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1つの配位子。
配位子(L3):2,2’−ビピリジンと、1,10−フェナントロリンとからなる群から選ばれる少なくとも1つの配位子。 Moreover, this invention is a suitable manufacturing method of the said polymer, Comprising: The aromatic compound (A) represented by following formula (5) is a nickel compound, a metal reducing agent, and the following ligand (L1). ), The following ligand (L2), and a method for producing a polymer that is polymerized in the presence of at least two kinds of ligands selected from the group consisting of the following ligand (L3).
Figure 0005962120
(A 1 to A 4 each independently represents a group represented by the following formula (1a) or the following (1b).
Figure 0005962120
(R 011 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The alkyl group is a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 to 20 carbon atoms. And may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryloxyl group, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and an arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms.)
Figure 0005962120
(M represents a cation the cation may be a divalent or higher cation, the -O -. Is bonded to the other anions.)
R 001 to R 004 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. An aryloxyl group, a C2-C20 acyl group, or a cyano group is represented. The alkyl group, the alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 carbon atoms. It may have at least one substituent selected from the group consisting of ˜20 aryloxyl groups and cyano groups. X 1 and X 2 each independently represent a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom. )
Ligand (L1): a 2,2′-bipyridine compound having an electron withdrawing group and having hydrogen atoms bonded to the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position, respectively, and electron-withdrawing And at least one ligand selected from the group consisting of 1,10-phenanthroline compounds each having a functional group and having hydrogen atoms bonded to the 2-position and the 9-position, respectively.
Ligand (L2): 2,2′-bipyridine compound having an electron-donating group and having hydrogen atoms bonded to the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position, respectively, and an electron-donating group And at least one ligand selected from the group consisting of 1,10-phenanthroline compounds each having a hydrogen atom bonded to the 2-position and the 9-position.
Ligand (L3): At least one ligand selected from the group consisting of 2,2′-bipyridine and 1,10-phenanthroline.

本発明の重合体は、イオン交換容量が大きく、吸水膨潤時の寸法安定性に優れる電解質膜を与える。   The polymer of the present invention provides an electrolyte membrane having a large ion exchange capacity and excellent dimensional stability during water absorption swelling.

本発明の重合体は、下記式(001)で表される構造単位を主鎖に有する重合体であって、重合体中の下記−SO、−SO、−SO及び−SOの合計含有量α(mmol/g)が2.0を超え、前記αと重合体の重量平均分子量Mwとが下記式(X)の関係を満たすことを特徴とする。

Figure 0005962120
(A1〜A4は、それぞれ独立に、下記式(1a)又は下記式(1b)で表される基を表す。
Figure 0005962120
(R011は、水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表す。前記アルキル基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及び炭素数6〜20のアリールスルホニル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。)
Figure 0005962120
(Mは、カチオンを表す。前記カチオンは、2価以上のカチオンである場合、前記−O以外のアニオンと結合している。)
001〜R004は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基又はシアノ基を表す。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。)
Mw/(α*1000)>25 (X) The polymer of the present invention is a polymer having a structural unit represented by the following formula (001) in the main chain, the following -SO 2 A 1 in the polymer, -SO 2 A 2, -SO 2 A The total content α (mmol / g) of 3 and —SO 2 A 4 exceeds 2.0, and the α and the weight average molecular weight Mw of the polymer satisfy the relationship of the following formula (X). .
Figure 0005962120
(A 1 to A 4 each independently represents a group represented by the following formula (1a) or the following formula (1b).
Figure 0005962120
(R 011 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The alkyl group is a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 to 20 carbon atoms. And may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryloxyl group, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and an arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms.)
Figure 0005962120
(M represents a cation the cation may be a divalent or higher cation, the -O -. Is bonded to the other anions.)
R 001 to R 004 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. An aryloxyl group, a C2-C20 acyl group, or a cyano group is represented. The alkyl group, the alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 carbon atoms. It may have at least one substituent selected from the group consisting of ˜20 aryloxyl groups and cyano groups. )
Mw / (α * 1000)> 25 (X)

本発明において、重合体の重量平均分子量(Mw)と重合体中の前記−SO、−SO、−SO及び−SOの合計含有量α(mmol/g)は次の様に算出する。
[重合体の重量平均分子量測定]
ゲル浸透クロマトグラフィ(以下、GPCと略記する。)により分析(分析条件は下記のとおり)し、分析結果からポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)を算出する。
GPC測定装置:日立ハイテク製 L2000
RI検出器:SHODEX製 RI−101
光散乱検出器:Wyatt製 miniDawn
カラム:SHODEX製 Asahipak GF−7M HQ
カラム温度:60℃
流量:0.3mL/min
移動相:10mMテトラブチルアンモニウムブロミド NMP/DMSO=1/1溶液
In the present invention, the weight average molecular weight (Mw) of the polymer and the total content α (mmol / mmol) of the —SO 2 A 1 , —SO 2 A 2 , —SO 2 A 3 and —SO 2 A 4 in the polymer. g) is calculated as follows.
[Measurement of weight average molecular weight of polymer]
Analysis is performed by gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as GPC) (analysis conditions are as follows), and a weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene is calculated from the analysis result.
GPC measuring device: L2000 made by Hitachi High-Tech
RI detector: RI-101 manufactured by SHODEX
Light scattering detector: Wyatt miniDawn
Column: Asahipak GF-7M HQ manufactured by SHODEX
Column temperature: 60 ° C
Flow rate: 0.3 mL / min
Mobile phase: 10 mM tetrabutylammonium bromide NMP / DMSO = 1/1 solution

[重合体中の前記−SO、−SO、−SO及び−SOの合計含有量α(mmol/g)の測定]
測定に供する重合体が、前記−SO、−SO、−SO及び−SOが、全てスルホ基(−SO2−OH)である場合、重合体を溶液キャスト法により成膜して重合体膜とし、形成された重合体膜を適当な重量になるように裁断し、裁断した重合体膜の乾燥重量を加熱温度105℃に設定されたハロゲン水分率計を用いて測定する。次いで、この膜を0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液5mLに浸漬した後、更に50mLのイオン交換水を加え、2時間放置する。その後、重合体膜が浸漬された溶液に、0.1mol/Lの塩酸を徐々に加えることで滴定を行って中和点を求め、使用した重合体膜(裁断した重合体膜)の乾燥重量と中和に要した塩酸の量から、重合体中の上記−SO、−SO、−SO及び−SOの合計含有量αを算出する。−SO、−SO、−SO及び−SOが、全てスルホ基(−SO2−OH)である場合、合計含有量αはイオン交換容量を示す。
前記A1〜A4が、式(1a)で表される基であり、R011が炭素数1〜20のアルキル基である場合、−SO〜−SOで表される基はスルホ基の前駆基である。この場合、予め測定に供する重合体の重量を測定し、その後、加水分解処理等を行い、−SO〜−SOを、スルホ基(−SO2−OH)に変換する。かかる加水分解処理は、特開2007−270118号公報等に記載の方法に準じて行われる。スルホ基に変換した後は、上記と同様に、重合体の乾燥重量と中和に要した塩酸の量から、重合体中の上記−SO、−SO、−SO及び−SOの合計含有量αを算出する。
前記A1〜A4が、式(1b)で表される基であり、Mがカチオンである場合、硫酸等の強酸により、−SO〜−SOを、スルホ基(−SO2−OH)に変換する。スルホ基に変換した後は、上記と同様に、重合体の乾燥重量と中和に要した塩酸の量から、重合体中の上記−SO、−SO、−SO及び−SOの合計含有量αを算出する。
[Measurement of Total Content α (mmol / g) of —SO 2 A 1 , —SO 2 A 2 , —SO 2 A 3 and —SO 2 A 4 in the Polymer]
Polymer to be subjected to measurement, the -SO 2 A 1, -SO 2 A 2, if -SO 2 A 3 and -SO 2 A 4 is all sulfo group (-SO 2 -OH), a polymer A film formed by a solution casting method to form a polymer film, the formed polymer film is cut to an appropriate weight, and the dry weight of the cut polymer film is set to a heating temperature of 105 ° C. Measure using a meter. Next, after immersing this membrane in 5 mL of 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution, 50 mL of ion-exchanged water is further added and left for 2 hours. Thereafter, 0.1 mol / L hydrochloric acid is gradually added to the solution in which the polymer film is immersed to perform titration to obtain a neutralization point, and the dry weight of the used polymer film (the cut polymer film). From the amount of hydrochloric acid required for neutralization, the total content α of the above-mentioned —SO 2 A 1 , —SO 2 A 2 , —SO 2 A 3 and —SO 2 A 4 in the polymer is calculated. When —SO 2 A 1 , —SO 2 A 2 , —SO 2 A 3 and —SO 2 A 4 are all sulfo groups (—SO 2 —OH), the total content α represents an ion exchange capacity.
When A 1 to A 4 are groups represented by the formula (1a) and R 011 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, they are represented by —SO 2 A 1 to —SO 2 A 4. The group is a precursor group of a sulfo group. In this case, the weight of the polymer to be subjected to measurement is measured in advance, followed by hydrolysis, etc., to convert —SO 2 A 1 to —SO 2 A 4 into sulfo groups (—SO 2 —OH). Such hydrolysis treatment is performed according to the method described in JP-A-2007-270118. After conversion to sulfo groups, in the same manner as described above, from the amount of hydrochloric acid required to neutralize the dry weight of the polymer, the -SO 2 A 1 in the polymer, -SO 2 A 2, -SO 2 A 3 and the total content α of —SO 2 A 4 are calculated.
In the case where A 1 to A 4 are groups represented by the formula (1b) and M is a cation, a strong acid such as sulfuric acid can be used to convert —SO 2 A 1 to —SO 2 A 4 to a sulfo group (— SO 2 —OH). After conversion to sulfo groups, in the same manner as described above, from the amount of hydrochloric acid required to neutralize the dry weight of the polymer, the -SO 2 A 1 in the polymer, -SO 2 A 2, -SO 2 A 3 and the total content α of —SO 2 A 4 are calculated.

前記Mwは、10,000〜10,000,000であり、中でも100,000〜5,000,000がより好ましく、150,000〜3,000,000がさらに好ましい。   The Mw is 10,000 to 10,000,000, more preferably 100,000 to 5,000,000, and further preferably 150,000 to 3,000,000.

前記α(mmol/g)は、2.0(mmol/g)より大きいことが好ましい。αが2.0(mmol/g)より大きいと、前記−SO、−SO、−SO及び−SOをスルホ基(−SO2−OH)に変換した場合、プロトン伝導性がより高くなり、燃料電池用の高分子電解質としての機能がより優れるので好ましく、α(mmol/g)は、3.0(mmol/g)以上であると、より好ましい。一方、αが7.0(mmol/g)以下であると、耐水性がより良好となるので好ましく、6.0(mmol/g)以下であるとさらに好ましい。該α(mmol/g)は、反応原料の仕込み比により、容易に調整できる。 The α (mmol / g) is preferably larger than 2.0 (mmol / g). When α is larger than 2.0 (mmol / g), the —SO 2 A 1 , —SO 2 A 2 , —SO 2 A 3 and —SO 2 A 4 are converted into a sulfo group (—SO 2 —OH). In this case, proton conductivity becomes higher and functions as a polymer electrolyte for a fuel cell are more excellent, which is preferable. Α (mmol / g) is more preferably 3.0 (mmol / g) or more. . On the other hand, when α is 7.0 (mmol / g) or less, the water resistance becomes better, and it is more preferable that it is 6.0 (mmol / g) or less. The α (mmol / g) can be easily adjusted by the charging ratio of the reaction raw materials.

前記式(001)において、−SO、−SO、−SO及び−SOの全てが、スルホ基(−SO2−OH)以外の基である場合、式(001)で表される構造単位はプロトン伝導性を発現しない。ただし、このようなスルホ基以外の−SO、−SO、−SO及び−SOで表される基は、容易にスルホ基に変換可能な、いわばスルホ基の前駆基であり、このような前駆基を有するポリマーは、優れたプロトン伝導性を発現するポリマーの前駆体として本発明の範疇に含まれるものである。 In the formula (001), when all of —SO 2 A 1 , —SO 2 A 2 , —SO 2 A 3 and —SO 2 A 4 are groups other than a sulfo group (—SO 2 —OH), The structural unit represented by the formula (001) does not exhibit proton conductivity. However, the groups represented by —SO 2 A 1 , —SO 2 A 2 , —SO 2 A 3 and —SO 2 A 4 other than such a sulfo group can be easily converted into a sulfo group. A polymer having such a precursor group is included in the scope of the present invention as a polymer precursor exhibiting excellent proton conductivity.

前記式(X)の関係を満たし、前記式(001)で表される構造単位を主鎖に有する重合体を含む高分子電解質膜が、吸水膨潤時の優れた寸法安定性を発現する理由は必ずしも明らかではない。しかしながら、本発明者は以下のように推定している。
イオン交換容量に対して重量平均分子量が一定の割合より大きいと高分子鎖の絡み合いや高分子鎖同士の相互作用が有効に作用し、吸水時の高分子鎖の動きを抑制することができ、また、前記式(001)で表される構造単位を有すると、疎水部の重量分率が相対的に高くなるため、結果として膜全体の寸法変化を抑制することができる。
The reason why the polymer electrolyte membrane containing the polymer satisfying the relationship of the formula (X) and having the structural unit represented by the formula (001) in the main chain exhibits excellent dimensional stability at the time of water absorption swelling is as follows. Not necessarily obvious. However, the present inventor estimates as follows.
When the weight average molecular weight is larger than a certain ratio with respect to the ion exchange capacity, the entanglement of the polymer chains and the interaction between the polymer chains act effectively, and the movement of the polymer chains during water absorption can be suppressed. Moreover, since it has the structural unit represented by the said Formula (001), since the weight fraction of a hydrophobic part becomes comparatively high, the dimensional change of the whole film | membrane can be suppressed as a result.

Mw/(α*1000)=Qとすると、Q>25であり、Q≧40であることが好ましく、Q≧50であることがより好ましい。   When Mw / (α * 1000) = Q, Q> 25, Q ≧ 40 is preferable, and Q ≧ 50 is more preferable.

1〜A4は、それぞれ独立に、下記式(1a)又は下記式(1b)で表される基を表す。

Figure 0005962120
(R011は、水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表す。前記アルキル基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及び炭素数6〜20のアリールスルホニル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。)
Figure 0005962120
(Mは、カチオンを表す。前記カチオンは、2価以上のカチオンである場合、前記−O以外のアニオンと結合している。) A 1 to A 4 each independently represent a group represented by the following formula (1a) or the following formula (1b).
Figure 0005962120
(R 011 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The alkyl group is a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 to 20 carbon atoms. And may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryloxyl group, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and an arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms.)
Figure 0005962120
(M represents a cation the cation may be a divalent or higher cation, the -O -. Is bonded to the other anions.)

ここで、「主鎖」とは、ポリマーを形成する最も長い鎖のことをいう。この鎖は共有結合により相互に結合した炭素原子から構成されていて、その際、この鎖は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子等により中断されていてもよい。   Here, the “main chain” refers to the longest chain forming a polymer. This chain is composed of carbon atoms bonded to each other by a covalent bond. In this case, this chain may be interrupted by a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or the like.

以下、前記式(1a)及び式(1b)で表される基に関し、具体例を示して説明する。
1〜A4が、式(1a)で表される基であり、R011が水素原子であるとき、−SO〜−SOで表される基は、プロトン伝導性を発現するスルホ基(−SO−OH)となる。R011が炭素数1〜20のアルキル基である場合、−SO〜−SOで表される基はスルホ基の前駆基であり、例えば加水分解処理等により容易にスルホ基に変換することが可能である。この加水分解処理に関しても後述することとする。
また、A1〜A4が、式(1b)で表される基であるとき、−SO〜−SOで表される基は、カチオンで塩の形態となっているスルホ基に相当するものであり、このように塩の形態となっているスルホ基は公知のイオン交換処理により容易にスルホ基に変換可能である。
Hereinafter, the groups represented by the formula (1a) and the formula (1b) will be described with specific examples.
When A 1 to A 4 are a group represented by the formula (1a) and R 011 is a hydrogen atom, the group represented by —SO 2 A 1 to —SO 2 A 4 has a proton conductivity. The resulting sulfo group (—SO 2 —OH) is expressed. If R 011 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a group represented by -SO 2 A 1 ~-SO 2 A 4 is a precursor group of a sulfo group, for example easily sulfo group by hydrolysis treatment or the like Can be converted to This hydrolysis treatment will be described later.
In addition, when A 1 to A 4 are a group represented by the formula (1b), a group represented by —SO 2 A 1 to —SO 2 A 4 is a cation and a salt in the form of a salt. The sulfo group in a salt form as described above can be easily converted into a sulfo group by a known ion exchange treatment.

炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、2,2−ジメチルプロピル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、2−メチルペンチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基等が挙げられる。   Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, and 2,2-dimethylpropyl. Group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, heptyl group, 2-methylpentyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group Group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group and the like.

前記アルキル基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及び炭素数6〜20のアリールスルホニル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。   The alkyl group includes a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and 6 to 20 carbon atoms. And may have at least one substituent selected from the group consisting of arylsulfonyl groups.

炭素数1〜20のアルコキシル基としては、例えば、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、イソプロポキシル基、ブトキシル基、sec−ブトキシル基、tert−ブトキシル基、ペンチルオキシル基、2,2−ジメチルプロポキシル基、ヘキシルオキシル基、シクロヘキシルオキシル基、ヘプチルオキシル基、オクチルオキシル基、ノニルオキシル基、デシルオキシル基、ウンデシルオキシル基、ドデシルオキシル基、トリデシルオキシル基、テトラデシルオキシル基、ペンタデシルオキシル基、ヘキサデシルオキシル基、ヘプタデシルオキシル基、オクタデシルオキシル基、ノナデシルオキシル基、イコシルオキシル基等の直鎖状、分枝鎖状又は環状の炭素数1〜20のアルコキシル基が挙げられ、炭素数1〜6のアルコキシル基が好ましく、炭素数1〜6の直鎖状又は分枝鎖状のアルコキシル基がより好ましい。   Examples of the alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms include methoxyl group, ethoxyl group, propoxyl group, isopropoxyl group, butoxyl group, sec-butoxyl group, tert-butoxyl group, pentyloxyl group, 2,2-dimethyl group. Propoxyl group, hexyloxyl group, cyclohexyloxyl group, heptyloxyl group, octyloxyl group, nonyloxyl group, decyloxyl group, undecyloxyl group, dodecyloxyl group, tridecyloxyl group, tetradecyloxyl group, pentadecyloxyl group, Examples include a linear, branched or cyclic alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a hexadecyloxyl group, a heptadecyloxyl group, an octadecyloxyl group, a nonadecyloxyl group, and an icosyloxyl group. 6 alkoxy Group, more preferably a linear or branched alkoxyl group having 1 to 6 carbon atoms.

炭素数6〜20のアリール基としては、例えば、フェニル基、4−メチルフェニル基、2−メチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、3−フェナントリル基、2−アントリル基等が挙げられる。   Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms include a phenyl group, a 4-methylphenyl group, a 2-methylphenyl group, a 1-naphthyl group, a 2-naphthyl group, a 3-phenanthryl group, and a 2-anthryl group. It is done.

炭素数6〜20のアリールオキシル基としては、例えば、フェノキシル基、4−メチルフェノキシル基、2−メチルフェノキシル基、1−ナフチルオキシル基、2−ナフチルオキシル基、3−フェナントリルオキシル基、2−アントリルオキシル基等の前記炭素数6〜20のアリール基と酸素原子とから構成されるものなどが挙げられる。   Examples of the aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms include phenoxyl group, 4-methylphenoxyl group, 2-methylphenoxyl group, 1-naphthyloxyl group, 2-naphthyloxyl group, and 3-phenanthryloxyl. And those composed of an aryl group having 6 to 20 carbon atoms such as a 2-anthryloxyl group and an oxygen atom.

炭素数2〜20のアシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ベンゾイル基、1−ナフトイル基、2−ナフトイル基等の炭素数2〜20の脂肪族又は芳香族アシル基が挙げられる。   Examples of the acyl group having 2 to 20 carbon atoms include aliphatic or aromatic having 2 to 20 carbon atoms such as acetyl group, propionyl group, butyryl group, isobutyryl group, benzoyl group, 1-naphthoyl group, and 2-naphthoyl group. An acyl group is mentioned.

炭素数6〜20のアリールスルホニル基としては、例えば、フェニルスルホニル基、p−トルエンスルホニル基等が挙げられる。   Examples of the arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms include a phenylsulfonyl group and a p-toluenesulfonyl group.

前記カチオンとしては、金属イオン又はアンモニウムイオンであることが好ましい。
金属イオンとしては、アルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンであると、イオン交換手段により、容易にスルホ基に変換可能であるので好ましい。アルカリ金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等があげられる。アルカリ土類金属イオンとしては、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン等があげられる。ただし、アルカリ土類金属イオンは2価カチオンであるので、前記−O以外のアニオンと結合している。通常、アルカリ土類金属イオン1モルが、スルホ基2モルとイオン結合して静電的に等価となっているか、アルカリ土類金属イオン1モル当たり、スルホ基1モルと他の1価アニオン1モルとがイオン結合して静電的に等価となっている。このような他の1価アニオンとしては、アルキルスルホン酸アニオン、アリールスルホン酸アニオン、アルキル硫酸アニオン、アリール硫酸アニオン、アルキルカルボン酸アニオン、アリールカルボン酸アニオン、クロロアニオン、ブロモアニオン、ヨードアニオン、水酸化物イオン等が挙げられる。
The cation is preferably a metal ion or an ammonium ion.
As the metal ion, an alkali metal ion or an alkaline earth metal ion is preferable because it can be easily converted into a sulfo group by an ion exchange means. Examples of alkali metal ions include lithium ions, sodium ions, and potassium ions. Examples of alkaline earth metal ions include magnesium ions, calcium ions, barium ions and the like. However, since the alkaline earth metal ions are divalent cations, wherein -O - is bonded to the other anions. Usually, 1 mol of alkaline earth metal ion is ionically bonded to 2 mol of sulfo group and is electrostatically equivalent, or 1 mol of sulfo group and other monovalent anion 1 per mol of alkaline earth metal ion. Mole is ionically bonded and becomes electrostatically equivalent. Such other monovalent anions include alkyl sulfonate anions, aryl sulfonate anions, alkyl sulfate anions, aryl sulfate anions, alkyl carboxylate anions, aryl carboxylate anions, chloro anions, bromo anions, iodo anions, hydroxylation. For example, product ions.

アンモニウムイオンとしては、第1級アンモニウムイオン、第2級アンモニウムイオン、第3級アンモニウムイオン又は第4級アンモニウムイオンのいずれでもよい。第1級アンモニウムイオンとしては、メチルアンモニウムイオン、エチルアンモニウムイオン、1−プロピルアンモニウムイオン、2−プロピルアンモニウムイオン、n−ブチルアンモニウムイオン、2−ブチルアンモニウムイオン、1−ペンチルアンモニウムイオン、2−ペンチルアンモニウムイオン、3−ペンチルアンモニウムイオン、ネオペンチルアンモニウムイオン、シクロペンチルアンモニウムイオン、1−ヘキシルアンモニウムイオン、2−ヘキシルアンモニウムイオン、3−ヘキシルアンモニウムイオン、シクロヘキシルアンモニウムイオン等が挙げられる。第2級アンモニウムイオンとしては、ジメチルアンモニウムイオン、ジエチルアンモニウムイオン、ジ−1−プロピルアンモニウムイオン、ジ−2−プロピルアンモニウムイオン、ジ−n−ブチルアンモニウムイオン、ジ−2−ブチルアンモニウムイオン、ジ−1−ペンチルアンモニウムイオン、ジ−2−ペンチルアンモニウムイオン、ジ−3−ペンチルアンモニウムイオン、ジネオペンチルアンモニウムイオン、ジシクロペンチルアンモニウムイオン、ジ−1−ヘキシルアンモニウムイオン、ジ−2−ヘキシルアンモニウムイオン、ジ−3−ヘキシルアンモニウムイオン、アンモニウムイオン等が挙げられる。第3級アンモニウムイオンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−1−プロピルアンモニウムイオン、トリ−2−プロピルアンモニウムイオン、トリ−n−ブチルアンモニウムイオン、トリ−2−ブチルアンモニウムイオン、トリ−1−ペンチルアンモニウムイオン、トリ−2−ペンチルアンモニウムイオン、トリ−3−ペンチルアンモニウムイオン、トリネオペンチルアンモニウムイオン、トリシクロペンチルアンモニウムイオン、トリ−1−ヘキシルアンモニウムイオン、トリ−2−ヘキシルアンモニウムイオン、トリ−3−ヘキシルアンモニウムイオン、アンモニウムイオン等が挙げられる。第4級アンモニウムイオンとしては、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラ(1−プロピル)アンモニウムイオン、テトラ(2−プロピル)アンモニウムイオン、テトラ(1−ブチル)アンモニウムイオン、テトラ(2−ブチル)アンモニウムイオン、テトラ(1−ペンチル)アンモニウムイオン、テトラ(2−ペンチルアミン)アンモニウムイオン、テトラ(3−ペンチル)アンモニウムイオン、テトラ(ネオペンチル)アンモニウムイオン、テトラ(1−シクロペンチル)アンモニウムイオン、テトラ(1−ヘキシル)アンモニウムイオン、テトラ(2−ヘキシル)アンモニウムイオン、テトラ(3−ヘキシルアミン)アンモニウムイオン、テトラ(シクロヘキシル)アンモニウムイオン等が挙げられる。   As an ammonium ion, any of a primary ammonium ion, a secondary ammonium ion, a tertiary ammonium ion, or a quaternary ammonium ion may be sufficient. Primary ammonium ions include methylammonium ion, ethylammonium ion, 1-propylammonium ion, 2-propylammonium ion, n-butylammonium ion, 2-butylammonium ion, 1-pentylammonium ion and 2-pentylammonium ion. Ion, 3-pentylammonium ion, neopentylammonium ion, cyclopentylammonium ion, 1-hexylammonium ion, 2-hexylammonium ion, 3-hexylammonium ion, cyclohexylammonium ion and the like. Secondary ammonium ions include dimethyl ammonium ion, diethyl ammonium ion, di-1-propyl ammonium ion, di-2-propyl ammonium ion, di-n-butyl ammonium ion, di-2-butyl ammonium ion, di- 1-pentylammonium ion, di-2-pentylammonium ion, di-3-pentylammonium ion, dineopentylammonium ion, dicyclopentylammonium ion, di-1-hexylammonium ion, di-2-hexylammonium ion, di -3-hexylammonium ion, ammonium ion and the like. Tertiary ammonium ions include trimethylamine, triethylamine, tri-1-propylammonium ion, tri-2-propylammonium ion, tri-n-butylammonium ion, tri-2-butylammonium ion, and tri-1-pentylammonium ion. Ion, tri-2-pentylammonium ion, tri-3-pentylammonium ion, trineopentylammonium ion, tricyclopentylammonium ion, tri-1-hexylammonium ion, tri-2-hexylammonium ion, tri-3-hexyl Examples include ammonium ions and ammonium ions. As quaternary ammonium ions, tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetra (1-propyl) ammonium ion, tetra (2-propyl) ammonium ion, tetra (1-butyl) ammonium ion, tetra (2-butyl) Ammonium ion, tetra (1-pentyl) ammonium ion, tetra (2-pentylamine) ammonium ion, tetra (3-pentyl) ammonium ion, tetra (neopentyl) ammonium ion, tetra (1-cyclopentyl) ammonium ion, tetra (1 -Hexyl) ammonium ion, tetra (2-hexyl) ammonium ion, tetra (3-hexylamine) ammonium ion, tetra (cyclohexyl) ammonium ion and the like. It is.

−SO〜−SOで表される基がスルホン酸の前駆基である場合、すなわち、A1〜A4が、式(1a)で表される基であり、R11がアルキル基である場合、このような−SO〜−SOで表される基は、容易に加水分解処理等によってスルホ基に変換し易い傾向にある。かかる加水分解処理は、特開2007−270118号公報等に記載の方法に準じて行われる。
また、−SO〜−SOで表される基がスルホン酸の前駆基である式(001)で表される構造単位は、後述する本発明のポリマーの製造において、式(001)で表される構造単位を容易に導入し易いという利点もある。
When the group represented by -SO 2 A 1 ~-SO 2 A 4 is a precursor group of a sulfonic acid, i.e., A 1 to A 4 is a group represented by the formula (1a), R 11 is If an alkyl group, a group represented by such -SO 2 a 1 ~-sO 2 a 4 is readily tendency converted into sulfo groups by hydrolysis treatment or the like. Such hydrolysis treatment is performed according to the method described in JP-A-2007-270118.
Further, the structural unit group represented by -SO 2 A 1 ~-SO 2 A 4 is represented by the formula (001) is a precursor group of a sulfonic acid, in the preparation of the polymers of the present invention described below, the formula ( There is also an advantage that the structural unit represented by (001) can be easily introduced.

前記式(001)中、R001〜R004は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基又はシアノ基を表す。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。 In the formula (001), R 001 to R 004 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Represents an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, or a cyano group. The alkyl group, the alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 carbon atoms. It may have at least one substituent selected from the group consisting of ˜20 aryloxyl groups and cyano groups.

ここで、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及び炭素数2〜20のアシル基としては、それぞれ前記したものと同様のものが例示される。   Here, as an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, and an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, , Examples similar to those described above are exemplified.

001〜R004としては、水素原子、フッ素原子、アルコキシル基、アリール基、アリールオキシル基、シアノ基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。R001〜R004の全てが水素原子であることが特に好ましい。 R 001 to R 004 are preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkoxyl group, an aryl group, an aryloxyl group, or a cyano group, and more preferably a hydrogen atom. It is particularly preferable that all of R 001 to R 004 are hydrogen atoms.

前記A1〜A4は、それぞれ、同一でも異なっていてもよいが、製造の容易さから、いずれも同一であるものが好ましい。
好ましいA1〜A4のうち少なくとも1つが、前記式(1a)で表される基であり、前記R011が、水素原子であることが好ましい。製造の容易さから、A1〜A4のうち2つ以上が、前記式(1a)で表される基であり、前記R011が、水素原子であることがより好ましく、A1〜A4の全てが、前記式(1a)で表される基であり、前記R011が、水素原子であることがさらに好ましい。
A 1 to A 4 may be the same or different, but are preferably the same for ease of production.
It is preferable that at least one of preferable A 1 to A 4 is a group represented by the formula (1a), and R 011 is a hydrogen atom. In view of ease of production, two or more of A 1 to A 4 are groups represented by the formula (1a), and R 011 is more preferably a hydrogen atom, and A 1 to A 4 Is more preferably a group represented by the formula (1a), and R 011 is more preferably a hydrogen atom.

本発明体の重合体は、イオン交換基を有する式(001)で表される構造単位とイオン交換基を有しない構造単位とからなる共重合体が、高分子電解質膜としたとき、耐水性や機械強度に優れる傾向があるので、好ましい。この2種の構造単位の共重合様式は、ランダム共重合、交互共重合、ブロック共重合、グラフト共重合の何れでもよく、好ましくは、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合であり、より好ましくは、ランダム共重合、ブロック共重合であり、特に好ましくはブロック共重合である。これらの共重合様式の組み合わせでもよい。   The polymer of the present invention has a water resistance when a copolymer comprising a structural unit represented by the formula (001) having an ion exchange group and a structural unit having no ion exchange group is used as a polymer electrolyte membrane. And the mechanical strength tends to be excellent. The copolymerization mode of these two kinds of structural units may be any of random copolymerization, alternating copolymerization, block copolymerization, and graft copolymerization, preferably random copolymerization, block copolymerization, and graft copolymerization. Random copolymerization and block copolymerization are preferred, and block copolymerization is particularly preferred. A combination of these copolymerization modes may be used.

イオン交換基を有しない構造単位としては、下記式(002)で表される構造単位が好ましい。下記式(002)で表される構造単位は主鎖を主鎖に有する重合体が好ましい。

Figure 0005962120
(Ar000は、2価の芳香族基を表す。前記芳香族基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。) As the structural unit having no ion exchange group, a structural unit represented by the following formula (002) is preferable. The structural unit represented by the following formula (002) is preferably a polymer having a main chain in the main chain.
Figure 0005962120
(Ar 000 represents a divalent aromatic group. The aromatic group includes a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, It may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and a cyano group, the alkyl group, the alkoxyl group, and the aryl. Group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms and a cyano group. It may have at least one substituent selected from the group consisting of:

前記式(002)中、Ar000は、2価の芳香族基を表す。ここで、2価の芳香族基とは、芳香族化合物から、2個の水素原子を取り去った残基である。以降、同様の意味で、「2価の芳香族基」と言う言葉を用いる。芳香族化合物に含まれる芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、フルオレン環、アントラセン環、フェナントレン環等の芳香族炭化水素環、チオフェン環、ピロール環、ピリジン環等の芳香族複素環が挙げられる。2価の芳香族基としては、例えば、1,3−フェニレン、1,4−フェニレン等の2価の単環性芳香族基、1,3−ナフタレンジイル、1,4−ナフタレンジイル、1,5−ナフタレンジイル、1,6−ナフタレンジイル、1,7−ナフタレンジイル、2,6−ナフタレンジイル、2,7−ナフタレンジイル等の2価の縮環系芳香族基、ピリジンジイル、キノキサリンジイル、チオフェンジイル等のヘテロ芳香族基等が挙げられる。好ましくは2価の単環性芳香族基である。 In the formula (002), Ar 000 represents a divalent aromatic group. Here, the divalent aromatic group is a residue obtained by removing two hydrogen atoms from an aromatic compound. Hereinafter, the term “divalent aromatic group” is used in the same sense. Examples of the aromatic ring contained in the aromatic compound include aromatic hydrocarbon rings such as benzene ring, biphenyl ring, naphthalene ring, fluorene ring, anthracene ring, and phenanthrene ring, aromatic rings such as thiophene ring, pyrrole ring, and pyridine ring. Heterocycles are mentioned. Examples of the divalent aromatic group include divalent monocyclic aromatic groups such as 1,3-phenylene and 1,4-phenylene, 1,3-naphthalenediyl, 1,4-naphthalenediyl, 1, Divalent condensed aromatic groups such as 5-naphthalenediyl, 1,6-naphthalenediyl, 1,7-naphthalenediyl, 2,6-naphthalenediyl, 2,7-naphthalenediyl, pyridinediyl, quinoxalinediyl, Examples include heteroaromatic groups such as thiophenediyl. A divalent monocyclic aromatic group is preferred.

前記芳香族基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及び炭素数2〜20のアシル基としては、それぞれ前記したものと同様のものが例示される。   The aromatic group includes a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, and 2 to 2 carbon atoms. It may have at least one substituent selected from the group consisting of 20 acyl groups and cyano groups. The alkyl group, the alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 carbon atoms. It may have at least one substituent selected from the group consisting of ˜20 aryloxyl groups and cyano groups. As the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, the aryl group having 6 to 20 carbon atoms, the aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms and the acyl group having 2 to 20 carbon atoms, The thing similar to what was done is illustrated.

また、Ar000で表される2価の芳香族基が、アシル基を有する場合、該アシル基を有する2つの構造単位が隣接し、該2つの構造単位にあるアシル基同士が結合したり、このようにしてアシル基同士が結合した後、転位反応を生じたり、する場合がある。また、このように芳香環上の置換基同士が結合したり、結合後に転位反応を生じたりするような反応が生じたか否かは、例えば13C−核磁気共鳴スペクトルの測定により確認することができる。 Further, when the divalent aromatic group represented by Ar 000 has an acyl group, the two structural units having the acyl group are adjacent to each other, and the acyl groups in the two structural units are bonded to each other, In this way, after the acyl groups are bonded to each other, a rearrangement reaction may occur. In addition, it is possible to confirm, for example, by measurement of 13 C-nuclear magnetic resonance spectrum whether or not such a reaction that the substituents on the aromatic ring are bonded to each other or a rearrangement reaction is generated after the bonding is generated. it can.

ここで、前記式(002)で表される構造単位に関し、好適なものを例示する。

Figure 0005962120
Figure 0005962120
Here, a suitable thing is illustrated about the structural unit represented by said Formula (002).
Figure 0005962120
Figure 0005962120

Figure 0005962120
なお、これらの構造単位の例示において、「−Ph」はフェニル基を表す。
Figure 0005962120
In the examples of these structural units, “-Ph” represents a phenyl group.

本発明において、好適な高分子電解質は、下記式(001a)で表される構造単位を有する、イオン交換基を有する構造単位と、前記式(002a)〜(002s)で表される構造単位を有する、イオン交換基を有しない構造単位とを有するものである。特に好適なイオン交換基を有する構造単位とイオン交換基を有しない構造単位の組み合わせとしては、(001a)と(002a)、(001a)と(002r)の構造単位の組み合わせをあげることができる。

Figure 0005962120
In the present invention, a suitable polymer electrolyte includes a structural unit having an ion exchange group having a structural unit represented by the following formula (001a), and a structural unit represented by the above formulas (002a) to (002s). And having a structural unit having no ion exchange group. Particularly preferred combinations of structural units having an ion exchange group and structural units having no ion exchange group include combinations of structural units of (001a) and (002a), (001a) and (002r).
Figure 0005962120

本発明の重合体は、イオン交換基を有するブロックと、イオン交換基を実質的に有しないブロックとを有するブロック共重合体であることが好ましい。特に好ましい共重合体として、主としてイオン交換基を有する式(001)で表される構造単位からなるブロック(イオン交換基を有するブロック)及び、主としてイオン交換基を有しない構造単位からなるブロック(イオン交換基を実質的に有しないブロック)とを有するブロック共重合体があげられる。   The polymer of the present invention is preferably a block copolymer having a block having an ion exchange group and a block having substantially no ion exchange group. As a particularly preferred copolymer, a block mainly composed of a structural unit represented by the formula (001) having an ion exchange group (block having an ion exchange group) and a block mainly composed of a structural unit not having an ion exchange group (ion Block having substantially no exchange group).

本発明において、「ブロック共重合体」とは、イオン交換基を有するポリマーと、イオン交換基を実質的に有さないポリマーとが、共有結合でつながり、長い連鎖になった分子構造のものをいう。本発明では、前記ポリマーを、「ブロック」という。ブロックとは、
骨格が同一の繰り返しが3個以上連結したものである。好ましくは、1種の繰り返し単位が5個以上連結したものである。ここで、該骨格とは、ポリマーを構成する主鎖であって置換基を含まないものをいう。
In the present invention, the “block copolymer” is a polymer having a molecular structure in which a polymer having an ion exchange group and a polymer having substantially no ion exchange group are linked by a covalent bond to form a long chain. Say. In the present invention, the polymer is referred to as “block”. What is a block?
Three or more repeats having the same skeleton are connected. Preferably, 5 or more of 1 type of repeating units are connected. Here, the skeleton means a main chain constituting a polymer and containing no substituent.

ここで、「イオン交換基を有するブロック」とは、イオン交換基が、該ブロックを構成する構造単位1個あたりで平均0.5個以上含まれているブロックであることを意味し、構造単位1個あたりで平均1.0個以上含まれているとより好ましい。
一方、「イオン交換基を実質的に有しないブロック」とは、イオン交換基が、該ブロックを構成する構造単位1個あたりで平均0.5個未満であるブロックであることを意味し、構造単位1個あたりで平均0.1個以下であるとより好ましく、平均0.05個以下であるとさらに好ましい。
典型的には、イオン交換基を有するブロックとイオン交換基を実質的に有しないブロックとが、直接結合で結合されているか、適当な原子又は原子団で結合された形態のブロック共重合体である。
Here, the “block having an ion-exchange group” means that the ion-exchange group is a block containing an average of 0.5 or more per structural unit constituting the block. It is more preferable that an average of 1.0 or more per one is included.
On the other hand, “a block having substantially no ion exchange group” means that the ion exchange group is a block having an average of less than 0.5 per structural unit constituting the block, The average per unit is preferably 0.1 or less, and more preferably 0.05 or less on average.
Typically, a block copolymer in a form in which a block having an ion exchange group and a block having substantially no ion exchange group are bonded by a direct bond or bonded by an appropriate atom or atomic group. is there.

前記イオン交換基を実質的に有しないブロックが、下記式(003)で表される構造を主鎖に有することが好ましい。

Figure 0005962120
(Ar〜Arは、それぞれ独立に、2価の芳香族基を表す。前記芳香族基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。Y及びYは、それぞれ独立に、単結合、カルボニル基、スルホニル基、イソプロピリデン基、ヘキサフルオロイソプロピリデン基又はフルオレン−9,9−ジイル基を表す。Z及びZは、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を表す。a、b及びcは、それぞれ独立に、0又は1を表す。hは、2以上の整数を表す。) It is preferable that the block having substantially no ion exchange group has a structure represented by the following formula (003) in the main chain.
Figure 0005962120
(Ar 1 to Ar 4 each independently represents a divalent aromatic group. The aromatic group includes a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a carbon number. The alkyl group may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and a cyano group. , The alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. aryloxyl and good .Y 1 and Y 2 have at least one substituent selected from the group consisting of cyano groups, each independently, a single bond, a carbonyl group, sulfo Group, isopropylidene group, .Z 1 and Z 2 represents a hexafluoroisopropylidene group or a fluorene-9,9-diyl group, each independently, .a representing an oxygen atom or a sulfur atom, b and c, Each independently represents 0 or 1. h represents an integer of 2 or more.)

a、b及びcは、互いに独立に0又は1を表す。hは、2以上の整数であり、好ましくは、例えば、2〜200の範囲の整数等を挙げることができ、より好ましくは、例えば、5〜200の範囲の整数等を挙げることができる。   a, b and c each independently represents 0 or 1; h is an integer greater than or equal to 2, Preferably, the integer of the range of 2-200, etc. can be mentioned, for example, More preferably, the integer of the range of 5-200, etc. can be mentioned, for example.

Ar1〜Ar4は、それぞれ独立に、2価の芳香族基を表す。前記芳香族基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及び炭素数2〜20のアシル基としては、それぞれ前記したものと同様のものが例示される。 Ar 1 to Ar 4 each independently represents a divalent aromatic group. The aromatic group includes a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, and 2 to 2 carbon atoms. It may have at least one substituent selected from the group consisting of 20 acyl groups and cyano groups. The alkyl group, the alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 carbon atoms. It may have at least one substituent selected from the group consisting of ˜20 aryloxyl groups and cyano groups. As the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, the aryl group having 6 to 20 carbon atoms, the aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms and the acyl group having 2 to 20 carbon atoms, The thing similar to what was done is illustrated.

1及びY2は、それぞれ独立に、単結合、カルボニル基、スルホニル基、イソプロピリデン基、ヘキサフルオロイソプロピリデン基又はフルオレン−9,9−ジイル基を表す。また、Z001及びZ002は、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を表し、酸素原子であることが好ましい。 Y 1 and Y 2 each independently represent a single bond, a carbonyl group, a sulfonyl group, an isopropylidene group, a hexafluoroisopropylidene group, or a fluorene-9,9-diyl group. Z 001 and Z 002 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom, preferably an oxygen atom.

前記式(003)で表される構造のポリスチレン換算の重量平均式量としては、例えば、1,000〜2,000,000の範囲等を挙げることができ、好ましくは、例えば、1,000〜500,000の範囲等をあげることができる。本発明の重合体を固体高分子型燃料電池用の高分子電解質として用いる場合の好ましいポリスチレン換算の重量平均式量としては、例えば、2,000〜2,000,000の範囲等を挙げることができ、好ましくは、例えば、2,000〜1,000,000の範囲等を挙げることができ、より好ましくは、例えば、3,000〜800,000の範囲等が挙げられる。   Examples of the weight average formula weight in terms of polystyrene of the structure represented by the formula (003) include, for example, a range of 1,000 to 2,000,000, and preferably, for example, 1,000 to The range of 500,000 can be raised. Examples of preferable weight average formula weight in terms of polystyrene when the polymer of the present invention is used as a polymer electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell include a range of 2,000 to 2,000,000. Preferably, the range of 2,000-1,000,000 etc. can be mentioned, for example, More preferably, the range of 3,000-800,000 etc. are mentioned, for example.

前記式(003)で表される構造の具体例としては、例えば、下記式(003a)〜(003z)で表される構造等が挙げられる。なお、下記式中、nnは前記と同一の意味を表し、具体的には、例えば、2〜200の範囲等が挙げられ、好ましくは、例えば5〜200の範囲等が挙げられる。かかる前記式(003)で表される構造単位のポリスチレン換算の重量平均式量は、例えば、少なくとも1,000等を挙げることができ、好ましくは、例えば少なくとも2,000等を挙げることができ、より好ましくは、例えば、少なくとも3,000等が挙げられる。   Specific examples of the structure represented by the formula (003) include structures represented by the following formulas (003a) to (003z). In the following formulae, nn represents the same meaning as described above, and specifically includes, for example, a range of 2 to 200, preferably a range of 5 to 200, and the like. The polystyrene-converted weight average formula amount of the structural unit represented by the formula (003) can include, for example, at least 1,000, and preferably includes, for example, at least 2,000. More preferable examples include at least 3,000.


Figure 0005962120

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Figure 0005962120
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本発明の重合体全体のイオン交換基の導入量は、イオン交換容量で表して、2.0(meq/g)より大きいことが好ましい。イオン交換容量が2.0(meq/g)より大きいと、プロトン伝導性がより高くなり、燃料電池用の高分子電解質としての機能がより優れるので好ましく、3.0(meq/g)以上であるとより好ましい。一方、イオン交換基導入量を示すイオン交換容量が7.0meq/g以下であると、耐水性がより良好となるので好ましく、6.0(meq/g)以下であるとより好ましい。   The introduction amount of ion exchange groups in the entire polymer of the present invention is preferably larger than 2.0 (meq / g) in terms of ion exchange capacity. When the ion exchange capacity is larger than 2.0 (meq / g), the proton conductivity becomes higher and the function as a polymer electrolyte for a fuel cell is more excellent, and preferably 3.0 (meq / g) or more. More preferably. On the other hand, when the ion exchange capacity indicating the amount of introduced ion exchange groups is 7.0 meq / g or less, the water resistance is preferably improved, and more preferably 6.0 (meq / g) or less.

イオン交換容量の測定方法としては、測定に供する重合体を溶液キャスト法により成膜して重合体膜とし、形成された重合体膜を適当な重量になるように裁断し、裁断した重合体膜の乾燥重量を加熱温度105℃に設定されたハロゲン水分率計を用いて測定する。次いで、この膜を0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液5mLに浸漬した後、更に50mLのイオン交換水を加え、2時間放置する。その後、重合体膜が浸漬された溶液に、0.1mol/Lの塩酸を徐々に加えることで滴定を行って中和点を求め、使用した重合体膜(裁断した重合体膜)の乾燥重量と中和に要した塩酸の量から、重合体のイオン交換容量を求める。   As a method for measuring the ion exchange capacity, a polymer to be measured is formed into a polymer film by a solution casting method, and the formed polymer film is cut to an appropriate weight, and the cut polymer film Is measured using a halogen moisture meter set at a heating temperature of 105 ° C. Next, after immersing this membrane in 5 mL of a 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution, 50 mL of ion-exchanged water is further added and left for 2 hours. Thereafter, 0.1 mol / L hydrochloric acid is gradually added to the solution in which the polymer film is immersed to perform titration to obtain a neutralization point, and the dry weight of the used polymer film (the cut polymer film). From the amount of hydrochloric acid required for neutralization, the ion exchange capacity of the polymer is determined.

また、「イオン交換基」とは、イオン交換に係る基を表す。前記イオン交換基としては、ホスホン基(−PO)、カルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SOH)、スルホンイミド基(−SO2−NH−SO2−R。ここでRはアルキル基、アリール基等の一価の置換基を表す。)、フェノール性水酸基(−OH)、水酸基(−OH)、メルカプト基(−SH)、一級アミノ基(−NH)、二級アミノ基(−NHR。Rは前記と同義である。)、三級アミノ基(−NRR’ 。Rは前記と同義である。)、四級アンモニウム基(−NRR’R’ ’ 。Rは前記と同義である。)、並びに、ピリジン、ピロール及びイミダゾール等の含窒素複素環基等が挙げられる。 The “ion exchange group” represents a group related to ion exchange. Examples of the ion exchange group include a phosphone group (—PO 3 H 2 ), a carboxyl group (—COOH), a sulfo group (—SO 3 H), and a sulfonimide group (—SO 2 —NH—SO 2 —R. R represents a monovalent substituent such as an alkyl group or an aryl group.), Phenolic hydroxyl group (—OH), hydroxyl group (—OH), mercapto group (—SH), primary amino group (—NH 2 ), two A quaternary amino group (—NHR, R is as defined above), a tertiary amino group (—NRR ′, R is as defined above), and a quaternary ammonium group (—N + RR′R ′ ′). R is as defined above), and nitrogen-containing heterocyclic groups such as pyridine, pyrrole and imidazole.

本発明において、好適な高分子電解質は、下記式(001a)で表される構造単位を有するイオン交換基を有するブロック及び前記式(003a)〜(003z)で表される構造のいずれか1種以上を有するイオン交換基を実質的に有しないブロックを有するものである。また、(001a)で表される構造単位と、前記式(002a)〜(002s)で表される構造単位のいずれか1種以上とを有するイオン交換基を有するブロック及び前記式(003a)〜(003z)で表される構造のいずれか1種以上を有するイオン交換基を実質的に有しないブロックを有する高分子電解質も好適である。さらに好適なイオン交換基を有する構造単位とイオン交換基を有しない構造の組み合わせとしては、下記の表2の<004a>〜<004z>に示す組み合わせをあげることができる。

Figure 0005962120
In the present invention, a suitable polymer electrolyte is any one of a block having an ion exchange group having a structural unit represented by the following formula (001a) and a structure represented by the above formulas (003a) to (003z). It has the block which does not have an ion exchange group which has the above substantially. In addition, a block having an ion exchange group having a structural unit represented by (001a) and any one or more of structural units represented by the formulas (002a) to (002s), and the formula (003a) to A polymer electrolyte having a block substantially free of ion-exchange groups having any one or more of the structures represented by (003z) is also suitable. Further preferred combinations of structural units having ion exchange groups and structures not having ion exchange groups include the combinations shown in <004a> to <004z> in Table 2 below.
Figure 0005962120

Figure 0005962120
Figure 0005962120

更に好ましくは、<004a>、<004b>、<004f>、<004h>、<004i>、<004k>、<004l>、<004m>、<004n>であり、より更に好ましくは<004a>、<004h>、<004i>、<004l>、<004m>又は<004n>であり、特に好ましくは<004a>、<004l>、<004m>又は<004n>であり、<004a>、<004l>、<004m>がより特に好ましい。   More preferably, <004a>, <004b>, <004f>, <004h>, <004i>, <004k>, <004l>, <004m>, <004n>, and more preferably <004a>, <004h>, <004i>, <004l>, <004m> or <004n>, particularly preferably <004a>, <004l>, <004m> or <004n>, <004a>, <004l> <004m> is more particularly preferable.

前記イオン交換基を有するブロックと、前記イオン交換基を実質的に有しないブロックとを有する重合体中の、前記イオン交換基を実質的に有しないブロックの含有量としては、例えば、5重量%以上、95重量%以下の範囲等を挙げることができ、好ましくは、例えば、10重量%以上、70重量%以下の範囲等が挙げられる。   The content of the block having substantially no ion exchange group in the polymer having the block having ion exchange group and the block having substantially no ion exchange group is, for example, 5% by weight. As mentioned above, the range of 95 weight% or less etc. can be mentioned, Preferably, the range of 10 weight% or more and 70 weight% or less etc. are mentioned, for example.

次に、本発明の、好適な重合体の製造方法について説明する。
本重合体を得る重合方法としては例えば、下記式(5)で表される芳香族化合物(A)を、ニッケル化合物の存在下に重合させる方法があげられる。

Figure 0005962120
(A1〜A4は、それぞれ独立に、下記式(1a)又は下記(1b)で表される基を表す。
Figure 0005962120
(R011は、水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表す。前記アルキル基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及び炭素数6〜20のアリールスルホニル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。)
Figure 0005962120
(Mは、カチオンを表す。前記カチオンは、2価以上のカチオンである場合、前記−O以外のアニオンと結合している。)
001〜R004は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基又はシアノ基を表す。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。X及びX2は、それぞれ独立に、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。) Next, a preferred method for producing a polymer of the present invention will be described.
Examples of the polymerization method for obtaining the present polymer include a method of polymerizing the aromatic compound (A) represented by the following formula (5) in the presence of a nickel compound.
Figure 0005962120
(A 1 to A 4 each independently represents a group represented by the following formula (1a) or the following (1b).
Figure 0005962120
(R 011 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The alkyl group is a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 to 20 carbon atoms. And may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryloxyl group, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and an arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms.)
Figure 0005962120
(M represents a cation the cation may be a divalent or higher cation, the -O -. Is bonded to the other anions.)
R 001 to R 004 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. An aryloxyl group, a C2-C20 acyl group, or a cyano group is represented. The alkyl group, the alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 carbon atoms. It may have at least one substituent selected from the group consisting of ˜20 aryloxyl groups and cyano groups. X 1 and X 2 each independently represent a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom. )

前記ニッケル化合物としては、ニッケル(0)ビス(シクロオクタジエン)、ニッケル(0)(エチレン)ビス(トリフェニルホスフィン)、ニッケル(0)テトラキス(トリフェニルホスフィン)等のゼロ価ニッケル化合物、ハロゲン化ニッケル(例えば、フッ化ニッケル、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル)、ニッケルカルボン酸塩(例えば、ギ酸ニッケル、酢酸ニッケル)、硫酸ニッケル、炭酸ニッケル、硝酸ニッケル、ニッケルアセチルアセトナート、(ジメトキシエタン)塩化ニッケル等の2価ニッケル化合物等が挙げられ、好ましくは、ニッケル(0)ビス(シクロオクタジエン)及びハロゲン化ニッケルが挙げられる。
ニッケル化合物の使用量としては、反応に関与する全ての芳香族化合物1モルに対して、例えば、0.001〜5モルの範囲等が挙げられる。
Examples of the nickel compound include zero-valent nickel compounds such as nickel (0) bis (cyclooctadiene), nickel (0) (ethylene) bis (triphenylphosphine), nickel (0) tetrakis (triphenylphosphine), and halogenated compounds. Nickel (eg, nickel fluoride, nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide), nickel carboxylate (eg, nickel formate, nickel acetate), nickel sulfate, nickel carbonate, nickel nitrate, nickel acetylacetonate, (dimethoxy Examples thereof include divalent nickel compounds such as ethane) nickel chloride, and preferably nickel (0) bis (cyclooctadiene) and nickel halide.
As usage-amount of a nickel compound, the range etc. of 0.001-5 mol are mentioned with respect to 1 mol of all the aromatic compounds which participate in reaction, for example.

触媒として2価のニッケル化合物を用いて重合する際に、含窒素二座配位子の存在下に行うことが好ましい。含窒素二座配位子としては、例えば、2,2’−ビピリジン、1,10−フェナントロリン、メチレンビスオキサゾリン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等が挙げられる。含窒素二座配位子を用いる場合の使用量としては、Mwを大きくする観点から、ニッケル化合物1モルに対して、例えば、0.2〜2モルの範囲等を挙げることができ、好ましくは、例えば、1〜1.5モルの範囲等が挙げられる。   When polymerizing using a divalent nickel compound as a catalyst, it is preferably carried out in the presence of a nitrogen-containing bidentate ligand. Examples of the nitrogen-containing bidentate ligand include 2,2'-bipyridine, 1,10-phenanthroline, methylenebisoxazoline, N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine and the like. In the case of using a nitrogen-containing bidentate ligand, from the viewpoint of increasing Mw, for example, a range of 0.2 to 2 mol can be mentioned with respect to 1 mol of the nickel compound, preferably For example, the range of 1-1.5 mol is mentioned.

触媒として2価のニッケル化合物を用いて重合する際に、さらに、金属還元剤を併用することが好ましい。金属還元剤とは、二価ニッケルをゼロ価ニッケルに還元可能な金属を意味する。具体的には、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、ナトリウム等が挙げられ、亜鉛、マグネシウム及びマンガンが好ましく、亜鉛がより好ましい。通常、市販の金属還元剤が用いられる。また、金属還元剤の性状は、例えば、粉末状、チップ状等を挙げることができる。金属還元剤を用いる場合の使用量としては、Mwを大きくする観点から、反応に関与する全ての芳香族化合物1モルに対して、例えば、0.5〜10モルの範囲等を挙げることができる。   When polymerizing using a divalent nickel compound as a catalyst, it is preferable to use a metal reducing agent in combination. The metal reducing agent means a metal that can reduce divalent nickel to zero-valent nickel. Specifically, zinc, magnesium, manganese, aluminum, sodium, etc. are mentioned, zinc, magnesium, and manganese are preferable, and zinc is more preferable. Usually, a commercially available metal reducing agent is used. Examples of the properties of the metal reducing agent include powders and chips. As a usage-amount in the case of using a metal reducing agent, the range of 0.5-10 mol etc. can be mentioned with respect to 1 mol of all the aromatic compounds which participate in reaction from a viewpoint of enlarging Mw. .

次に、本発明の特に好ましい重合体の製造方法について説明する。
本発明において、Q≧50となる重合体を得るには、下記式(5)で表される芳香族化合物(A)を、ニッケル化合物と、金属還元剤と、下記配位子(L1)、下記配位子(L2)及び下記配位子(L3)からなる群から選ばれる少なくとも2種の配位子との存在下に重合させることが好ましい。

Figure 0005962120
(A1〜A4は、それぞれ独立に、下記式(1a)又は下記(1b)で表される基を表す。
Figure 0005962120
(R011は、水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表す。前記アルキル基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及び炭素数6〜20のアリールスルホニル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。)
Figure 0005962120
(Mは、カチオンを表す。前記カチオンは、2価以上のカチオンである場合、前記−O以外のアニオンと結合している。)
001〜R004は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基又はシアノ基を表す。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。X及びX2は、それぞれ独立に、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。)
配位子(L1):電子求引性基を有し、3位、6位、3’位及び6’位にそれぞれ水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物と、電子求引性基を有し、2位及び9位にそれぞれ水素原子が結合している1,10−フェナントロリン化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1つの配位子。
配位子(L2):電子供与性基を有し、3位、6位、3’位及び6’位にそれぞれ水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物と、電子供与性基を有し、2位及び9位にそれぞれ水素原子が結合している1,10−フェナントロリン化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1つの配位子。
配位子(L3):2,2’−ビピリジンと、1,10−フェナントロリンとからなる群から選ばれる少なくとも1つの配位子。 Next, a particularly preferable method for producing the polymer of the present invention will be described.
In the present invention, in order to obtain a polymer satisfying Q ≧ 50, the aromatic compound (A) represented by the following formula (5) is converted into a nickel compound, a metal reducing agent, the following ligand (L1), The polymerization is preferably performed in the presence of at least two kinds of ligands selected from the group consisting of the following ligand (L2) and the following ligand (L3).
Figure 0005962120
(A 1 to A 4 each independently represents a group represented by the following formula (1a) or the following (1b).
Figure 0005962120
(R 011 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The alkyl group is a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 to 20 carbon atoms. And may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryloxyl group, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and an arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms.)
Figure 0005962120
(M represents a cation the cation may be a divalent or higher cation, the -O -. Is bonded to the other anions.)
R 001 to R 004 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. An aryloxyl group, a C2-C20 acyl group, or a cyano group is represented. The alkyl group, the alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 carbon atoms. It may have at least one substituent selected from the group consisting of ˜20 aryloxyl groups and cyano groups. X 1 and X 2 each independently represent a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom. )
Ligand (L1): a 2,2′-bipyridine compound having an electron withdrawing group and having hydrogen atoms bonded to the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position, respectively, and electron-withdrawing And at least one ligand selected from the group consisting of 1,10-phenanthroline compounds each having a functional group and having hydrogen atoms bonded to the 2-position and the 9-position, respectively.
Ligand (L2): 2,2′-bipyridine compound having an electron-donating group and having hydrogen atoms bonded to the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position, respectively, and an electron-donating group And at least one ligand selected from the group consisting of 1,10-phenanthroline compounds each having a hydrogen atom bonded to the 2-position and the 9-position.
Ligand (L3): At least one ligand selected from the group consisting of 2,2′-bipyridine and 1,10-phenanthroline.

前記式(5)における前記A1〜A4の好ましい具体例としては、それぞれ前記式(001)におけるA1〜A4と同様のものが例示され、好ましいものも同様のものである。前記式(5)における前記式(1a)及び前記式(1b)の好ましい具体例としては、それぞれ前記式(001)における前記式(1a)及び前記式(1b)と同様のものが例示され、好ましいものも同様のものである。前記式(5)における前記R001〜R004の好ましい具体例としては、それぞれ前記式(001)におけるR001〜R004と同様のものが例示され、好ましいものも同様のものである。但し、前記式(5)における前記R001〜R004は、(g1)以外の原子若しくは基又は(h1)以外の原子若しくは基であることが好ましい。 Preferable specific examples of A 1 to A 4 in the formula (5) include those similar to A 1 to A 4 in the formula (001), respectively, and preferable ones are also the same. Preferred specific examples of the formula (1a) and the formula (1b) in the formula (5) include those similar to the formula (1a) and the formula (1b) in the formula (001), respectively. The preferred ones are the same. Preferable specific examples of R 001 to R 004 in the formula (5) are the same as those of R 001 to R 004 in the formula (001), and preferable examples are also the same. However, R 001 to R 004 in the formula (5) are preferably atoms or groups other than (g1) or atoms or groups other than (h1).

ここで、(g1)とは、フッ素原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数6〜20のアリールオキシル基からなる群から選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基を表す。
(g1)における炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及び炭素数1〜20のアルキル基としては、それぞれ前記したものと同様のものが挙げられる。
Here, (g1) is at least one selected from the group consisting of a fluorine atom, a cyano group, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms. The C1-C20 alkyl group which may have one substituent is represented.
The alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, the aryl group having 6 to 20 carbon atoms, the aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms and the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in (g1) are the same as those described above. Things.

(g1)を有する場合、(g1)としては、炭素数1〜20の無置換アルキル基、トリフルオロメチル基等のフッ素原子を有した炭素数1〜20のアルキル基、メトキシメチル基等の炭素数1〜20のアルコキシル基を有した炭素数1〜20のアルキル基、及び、シアノメチル基等のシアノ基を有した炭素数1〜20のアルキル基が好ましい。   In the case of having (g1), as (g1), an unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms having a fluorine atom such as a trifluoromethyl group, and a carbon such as a methoxymethyl group An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms having an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms having a cyano group such as a cyanomethyl group are preferable.

ここで、(h1)とは、フッ素原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数6〜20のアリールオキシル基からなる群から選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアシル基を表す。
(h1)における炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及び炭素数2〜20のアシル基としては、それぞれ前記したものと同様のものが例示される。
Here, (h1) is at least one selected from the group consisting of a fluorine atom, a cyano group, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms. The C2-C20 acyl group which may have one substituent is represented.
In (h1), the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, the aryl group having 6 to 20 carbon atoms, the aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms and the acyl group having 2 to 20 carbon atoms are the same as those described above. Are illustrated.

(h1)を有する場合、(h1)としては、炭素数2〜20の無置換アシル基、及び、フェノキシベンゾイル基等の炭素数6〜20のアリールオキシル基を有した炭素数2〜20のアシル基が好ましい。   In the case of having (h1), as (h1), an unsubstituted acyl group having 2 to 20 carbon atoms and an acyl having 2 to 20 carbon atoms having an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms such as a phenoxybenzoyl group Groups are preferred.

及びX2としては、ヨウ素原子、臭素原子及び塩素原子であり、好ましくは、塩素原子及び臭素原子である。 X 1 and X 2 are iodine atom, bromine atom and chlorine atom, preferably chlorine atom and bromine atom.

芳香族化合物(A)としては、市販のものを用いてもよいし、公知の方法に準じて製造したものを用いてもよい。芳香族化合物(A)としては、例えば、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラメチル、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラエチル、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラプロピル、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトライソプロピル、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラブチル、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトライソブチル、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチルプロピル)、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラシクロヘキシル、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラオクチル、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラペンタデシル、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトライコシル、   A commercially available thing may be used as an aromatic compound (A), and what was manufactured according to the well-known method may be used. Examples of the aromatic compound (A) include tetramethyl 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonate, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6, 6'-tetrasulfonic acid tetraethyl, 4,4'-dichlorobiphenyl-2,2 ', 6,6'-tetrasulfonic acid tetrapropyl, 4,4'-dichlorobiphenyl-2,2', 6,6'- Tetraisopropyl tetrasulfonate, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrabutyl tetrasulfonate, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid Tetraisobutyl, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetrakis (2,2-dimethylpropyl), 4,4′-dichlorobiphenyl-2 2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetracyclohexyl, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetraoctyl, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′ , 6,6′-tetrasulfonic acid tetrapentadecyl, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetricosyl,

3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチルプロピル)、5,5’−ジメトキシ−4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチルプロピル)、3,3’−ジフェニル−4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチルプロピル)、   3,3′-dimethoxy-4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetrakis (2,2-dimethylpropyl), 5,5′-dimethoxy-4,4′- Dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetrakis (2,2-dimethylpropyl), 3,3′-diphenyl-4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6 ′ -Tetrakissulfonic acid tetrakis (2,2-dimethylpropyl),

4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラメチル、4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラエチル、4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラプロピル、4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトライソプロピル、4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラブチル、4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトライソブチル、4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチルプロピル)、4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラシクロヘキシル、4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラオクチル、4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラペンタデシル、4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトライコシル等が挙げられる。
なかでも、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトライソプロピル、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチルプロピル)、4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトライソプロピル及び4,4’−ジブロモビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチルプロピル)が好ましい。
4,4′-dibromobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetramethyl, 4,4′-dibromobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetraethyl, 4,4 '-Dibromobiphenyl-2,2', 6,6'-tetrasulfonic acid tetrapropyl, 4,4'-dibromobiphenyl-2,2 ', 6,6'-tetrasulfonic acid tetraisopropyl, 4,4'- Dibromobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetrabutyl, 4,4′-dibromobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetraisobutyl, 4,4′-dibromobiphenyl- 2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetrakis (2,2-dimethylpropyl), 4,4′-dibromobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetracyclohexyl, 4,4 '-Jib Lomobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetraoctyl tetrasulfonate, tetrapentadecyl 4,4′-dibromobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonate, 4,4′-dibromo Examples include biphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetracosyl tetricosyl.
Among them, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetraisopropyl, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetrakis ( 2,2-dimethylpropyl), 4,4′-dibromobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetraisopropyl tetrasulfonate and 4,4′-dibromobiphenyl-2,2 ′, 6,6′- Tetrasulfonic acid tetrakis (2,2-dimethylpropyl) is preferred.

芳香族化合物(A)は、例えば、WO2011/030921に記載の方法に従い製造することができる。   The aromatic compound (A) can be produced, for example, according to the method described in WO2011 / 030921.

芳香族化合物(B)は、前記芳香族化合物(A)とは構造的に異なり、芳香環と、前記芳香環に結合している塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子からなる群から選ばれる2つの脱離基とを有する芳香族化合物である。好ましくは、該脱離基が結合する炭素原子の隣接炭素原子に、下記(c1)、前記(g1)及び前記(h1)を有さない芳香族化合物である。より好ましくは、前記脱離基が結合する炭素原子の隣接炭素原子には水素原子が結合している芳香族化合物である。(g1)及び(h1)の例としては、それぞれ前記したものと同様のものが例示される。また、(g1)及び(h1)を有するときの好ましい例も、前記したものと同様である。   The aromatic compound (B) is structurally different from the aromatic compound (A), and is selected from the group consisting of an aromatic ring and a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom bonded to the aromatic ring. An aromatic compound having a leaving group. Preferably, it is an aromatic compound which does not have the following (c1), (g1) and (h1) described above on the carbon atom adjacent to the carbon atom to which the leaving group is bonded. More preferably, it is an aromatic compound in which a hydrogen atom is bonded to a carbon atom adjacent to the carbon atom to which the leaving group is bonded. Examples of (g1) and (h1) are the same as those described above. Moreover, a preferable example when it has (g1) and (h1) is the same as that mentioned above.

芳香族化合物(B)は、芳香族化合物(A)と構造的に異なっている。以下、芳香族化合物(A)、芳香族化合物(B)を纏めて、芳香族化合物と記すこともある。   The aromatic compound (B) is structurally different from the aromatic compound (A). Hereinafter, the aromatic compound (A) and the aromatic compound (B) may be collectively referred to as an aromatic compound.

芳香族化合物に含まれる芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、フルオレン環、アントラセン環、フェナントレン環等の芳香族炭化水素環、チオフェン環、ピロール環、ピリジン環等の芳香族複素環が挙げられる。   Examples of the aromatic ring contained in the aromatic compound include aromatic hydrocarbon rings such as benzene ring, biphenyl ring, naphthalene ring, fluorene ring, anthracene ring, and phenanthrene ring, aromatic rings such as thiophene ring, pyrrole ring, and pyridine ring. Heterocycles are mentioned.

ここで(c1)とは、下記式(10)で表される基を表す。

Figure 0005962120
(式(10)中、Aは炭素数1〜20のアルコキシル基を表す。ここで、前記アルコキシル基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及び炭素数6〜20のアリールスルホニル基からなる群から選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい。) Here, (c1) represents a group represented by the following formula (10).
Figure 0005962120
(In the formula (10), A 1 represents an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms. Herein, the alkoxyl group, a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, (It may have at least one group selected from the group consisting of an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and an arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms.)

(c1)の前記式(10)における炭素数1〜20のアルコキシル基としては、前記したものと同様のものが挙げられる。   Examples of the alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms in the formula (10) of (c1) include the same ones as described above.

かかるアルコキシル基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及び炭素数6〜20のアリールスルホニル基からなる群から選ばれる少なくとも一つの基を有していてもよい。
炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及び炭素数6〜20のアリールスルホニル基としては、前記したものと同様のものが挙げられる。
Such an alkoxyl group includes a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and 6 to 20 carbon atoms. It may have at least one group selected from the group consisting of arylsulfonyl groups.
C1-C20 alkoxyl group, C1-C20 alkoxyl group, C6-C20 aryl group, C6-C20 aryloxyl group, C2-C20 acyl group, and C6-C20 Examples of the 20 arylsulfonyl group are the same as those described above.

(c1)を有する場合、(c1)としては、Aが、イソプロポキシル基、2,2−ジメチルプロポキシル基、シクロヘキシルオキシル基である前記式(10)で表される基が好ましい。 If having (c1), as the (c1), A 1 is isopropoxyl group, 2,2-dimethyl-propoxyl group, a group represented by the formula is a cyclohexyl oxyl group (10) preferably.

前記脱離基が結合する炭素原子の隣接炭素原子以外の炭素原子には、前記(c1)、(g1)及び(h1)が結合していてもよい。
前記(c1)、(g1)及び(h1)は、芳香族化合物のカップリング反応に関与し
ない基である。
Said (c1), (g1) and (h1) may be bonded to a carbon atom other than the carbon atom adjacent to the carbon atom to which the leaving group is bonded.
Said (c1), (g1) and (h1) are groups which do not participate in the coupling reaction of an aromatic compound.

また、前記芳香環は、前記(c1)、(g1)及び(h1)以外の基であって芳香族化合物のカップリング反応に関与しない基を有していてもよい。
前記(c1)、(g1)及び(h1)以外の反応に関与しない基としては、例えば、下記(a1)、(b1)、(d1)、(e1)及び(f1)等が挙げられる。
(a1)フッ素原子;
(b1)シアノ基;
(d1)フッ素原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数6〜20のアリールオキシル基からなる群から選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルコキシル基;
(e1)フッ素原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシル基及び炭素数6〜20のアリールオキシル基からなる群から選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基;
(f1)フッ素原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシル基及び炭素数6〜20のアリールオキシル基からなる群から選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリールオキシル基;
The aromatic ring may have a group other than the above (c1), (g1) and (h1) and not involved in the coupling reaction of the aromatic compound.
Examples of the group that does not participate in the reaction other than (c1), (g1), and (h1) include the following (a1), (b1), (d1), (e1), and (f1).
(A1) a fluorine atom;
(B1) a cyano group;
(D1) having at least one substituent selected from the group consisting of a fluorine atom, a cyano group, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms An optionally substituted alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms;
(E1) A carbon atom having 6 to 20 carbon atoms which may have at least one substituent selected from the group consisting of a fluorine atom, a cyano group, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms and an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms An aryl group of
(F1) 6 to 20 carbon atoms which may have at least one substituent selected from the group consisting of a fluorine atom, a cyano group, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms and an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms. An aryloxyl group of

(d1)、(e1)及び(f1)における炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数6〜20のアリールオキシル基としては、それぞれ前記したものと同様のものが挙げられる。
(d1)としては、炭素数1〜20の無置換アルコキシル基、メトキシメトキシル基等の炭素数1〜20のアルコキシル基を有した炭素数1〜20のアルコキシル基が好ましい。
(e1)としては、炭素数6〜20の無置換アリール基が好ましい。
(f1)としては、炭素数6〜20の無置換アリールオキシル基が好ましい。
反応に関与しない基としては、前記(c1)、(d1)、(g1)及び(h1)が好ましい。
In (d1), (e1) and (f1), the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, the aryl group having 6 to 20 carbon atoms and the aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms are the same as those described above. Is mentioned.
(D1) is preferably a C1-C20 alkoxyl group having a C1-C20 alkoxyl group such as a C1-C20 unsubstituted alkoxyl group or a methoxymethoxyl group.
(E1) is preferably an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
(F1) is preferably an unsubstituted aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms.
As the group not involved in the reaction, the above (c1), (d1), (g1) and (h1) are preferable.

芳香族化合物(B)としては、市販のものを用いてもよいし、公知の方法に準じて製造したものを用いてもよい。
芳香族化合物(B)としては、例えば、1,3−ジクロロベンゼン、1,4−ジブロモベンゼン、1,4−ジヨードベンゼン、3,5−ジクロロトルエン、3,5−ジブロモトルエン、3,5−ジヨードトルエン、3,4−ジブロモトルエン、
2,5−ジクロロアニソール、2,4−ジクロロアニソール、3,5−ジクロロアニソール、2,5−ジブロモアニソール、2,4−ジブロモアニソール、3,5−ジブロモアニソール、3,5−ジヨードアニソール、1,3−ジクロロ−4−アセトキシベンゼン、1,4−ジブロモ−3−アセトキシベンゼン、1,3−ジヨード−4−アセトキシベンゼン、1,4−ジクロロ−2−フェノキシベンゼン、1,5−ジクロロ−3−フェノキシベンゼン、1,4−ジブロモ−2−フェノキシベンゼン、1,5−ジブロモ−3−フェノキシベンゼン、
As an aromatic compound (B), a commercially available thing may be used and what was manufactured according to the well-known method may be used.
Examples of the aromatic compound (B) include 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dibromobenzene, 1,4-diiodobenzene, 3,5-dichlorotoluene, 3,5-dibromotoluene, 3,5. -Diiodotoluene, 3,4-dibromotoluene,
2,5-dichloroanisole, 2,4-dichloroanisole, 3,5-dichloroanisole, 2,5-dibromoanisole, 2,4-dibromoanisole, 3,5-dibromoanisole, 3,5-diiodoanisole, 1,3-dichloro-4-acetoxybenzene, 1,4-dibromo-3-acetoxybenzene, 1,3-diiodo-4-acetoxybenzene, 1,4-dichloro-2-phenoxybenzene, 1,5-dichloro- 3-phenoxybenzene, 1,4-dibromo-2-phenoxybenzene, 1,5-dibromo-3-phenoxybenzene,

3,5−ジクロロ−4’−フェノキシベンゾフェノン、1,3−ジブロモ−5−エチルベンゼン、1,4−ジブロモ−2−メトキシベンゼン、ジメチル 2,5−ジブロモテレフタレート、1,4−ジブロモナフタレン、1,1’−ジブロモ−4,4’−ビフェニル、1,4−ジブロモ−2,5−ジヘキシルオキシベンゼン、1−ブロモ−4−クロロベンゼン、3−ブロモ−5−クロロトルエン、3−ブロモ−5−クロロ−2−プロピルベンゼン、3,5−ジブロモ−4’−フェノキシベンゾフェノン、2,5−ジブロモチオフェン、5,5’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェン、2,5−ジクロロ−3−フェニルチオフェン、2,5−ジクロロピリジン、3,5−ジクロロピリジン、2,5−ジブロモピリジン、4−メチル−2,6−ジクロロピリジン、4−ヘキシル−2,6−ジクロロピリジン、5,5’−ジクロロ−2,2’−ビピリジン、3,3’−ジメチル−5,5’−ジクロロ−2,2’−ビピリジン、3,3’−ジオクチル−5,5’−ジブロモ−2,2’−ビピリジン、
2,7−ジブロモ−9,9−ジヘキシル−9H−フルオレン、2,7−ジブロモ−9,9−ジオクチル−9H−フルオレン、2,7−ジブロモ−9,9−ジドデシル−9H−フルオレン、2,7−ジクロロ−9,9−ジヘキシル−9H−フルオレン、2,7−ジクロロ−9,9−ジオクチル−9H−フルオレン、2,7−ジクロロ−9,9−ジドデシル−9H−フルオレン、2−ブロモ−7−クロロ−9,9−ジヘキシル−9H−フルオレン、2−ブロモ−7−クロロ−9,9−ジオクチル−9H−フルオレン、2−ブロモ−7−クロロ−9,9−ジドデシル−9H−フルオレン、
1,2−エチレングリコール ビス(p−クロロベンゾエート)、1,2−エチレングリコール ビス(m−クロロベンゾエート)、1,4−ブタンジオール ビス(p−クロロベンゾエート)、1,4−ブタンジオール ビス(m−クロロベンゾエート)、1,7−ヘプタンジオール ビス(p−クロロベンゾエート)、1,7−ヘプタンジオール ビス(m−クロロベンゾエート)等が挙げられる。
3,5-dichloro-4'-phenoxybenzophenone, 1,3-dibromo-5-ethylbenzene, 1,4-dibromo-2-methoxybenzene, dimethyl 2,5-dibromoterephthalate, 1,4-dibromonaphthalene, 1, 1'-dibromo-4,4'-biphenyl, 1,4-dibromo-2,5-dihexyloxybenzene, 1-bromo-4-chlorobenzene, 3-bromo-5-chlorotoluene, 3-bromo-5-chloro 2-propylbenzene, 3,5-dibromo-4′-phenoxybenzophenone, 2,5-dibromothiophene, 5,5′-dibromo-2,2′-bithiophene, 2,5-dichloro-3-phenylthiophene, 2,5-dichloropyridine, 3,5-dichloropyridine, 2,5-dibromopyridine, 4-methyl-2,6-dichloropyri Gin, 4-hexyl-2,6-dichloropyridine, 5,5′-dichloro-2,2′-bipyridine, 3,3′-dimethyl-5,5′-dichloro-2,2′-bipyridine, 3, 3′-dioctyl-5,5′-dibromo-2,2′-bipyridine,
2,7-dibromo-9,9-dihexyl-9H-fluorene, 2,7-dibromo-9,9-dioctyl-9H-fluorene, 2,7-dibromo-9,9-didodecyl-9H-fluorene, 2, 7-dichloro-9,9-dihexyl-9H-fluorene, 2,7-dichloro-9,9-dioctyl-9H-fluorene, 2,7-dichloro-9,9-didodecyl-9H-fluorene, 2-bromo- 7-chloro-9,9-dihexyl-9H-fluorene, 2-bromo-7-chloro-9,9-dioctyl-9H-fluorene, 2-bromo-7-chloro-9,9-didodecyl-9H-fluorene,
1,2-ethylene glycol bis (p-chlorobenzoate), 1,2-ethylene glycol bis (m-chlorobenzoate), 1,4-butanediol bis (p-chlorobenzoate), 1,4-butanediol bis ( m-chlorobenzoate), 1,7-heptanediol bis (p-chlorobenzoate), 1,7-heptanediol bis (m-chlorobenzoate) and the like.

芳香族化合物(B)の異なる例示としては、下記式(6)で表される芳香族化合物を挙げることができる。

Figure 0005962120
(Ar〜Arは、それぞれ独立に、2価の芳香族基を表す。前記芳香族基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。Y及びYは、それぞれ独立に、単結合、カルボニル基、スルホニル基、イソプロピリデン基、ヘキサフルオロイソプロピリデン基又はフルオレン−9,9−ジイル基を表す。Z及びZは、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を表す。a、b及びcは、それぞれ独立に、0又は1を表す。hは、2以上の整数を表す。X5及びX6は、それぞれ独立に、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。) A different example of the aromatic compound (B) includes an aromatic compound represented by the following formula (6).
Figure 0005962120
(Ar 1 to Ar 4 each independently represents a divalent aromatic group. The aromatic group includes a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a carbon number. The alkyl group may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and a cyano group. , The alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. aryloxyl and good .Y 1 and Y 2 have at least one substituent selected from the group consisting of cyano groups, each independently, a single bond, a carbonyl group, sulfo Group, isopropylidene group, .Z 1 and Z 2 represents a hexafluoroisopropylidene group or a fluorene-9,9-diyl group, each independently, .a representing an oxygen atom or a sulfur atom, b and c, Each independently represents 0 or 1. h represents an integer of 2 or more, and X 5 and X 6 each independently represent a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.)

前記式(6)中、Ar〜Ar、Y、Y、Z、Z、a、b、c及びhは、それぞれ、前記式(003)中、Ar〜Ar、Y、Y、Z、Z、a、b、c及びhと、それぞれ同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。 In the formula (6), Ar 1 ~Ar 4 , Y 1, Y 2, Z 1, Z 2, a, b, c and h, respectively, in the formula (003), Ar 1 ~Ar 4 , Y 1 , Y 2 , Z 1 , Z 2 , a, b, c and h are the same, and preferred examples are also the same.

但し、前記式(6)中、X5が結合しているAr1及びX6が結合しているAr2の炭素原子の隣接炭素原子には、
(a2)フッ素原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数6〜20のアリールオキシル基からなる群から選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基
及び
(e2)フッ素原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数6〜20のアリールオキシル基からなる群から選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアシル基;ただし、Xが結合しているAr及びArの炭素原子の隣接炭素原子には、(a2)及び(e2)は結合しない。
が結合しないことが好ましい。
5及びX6としては、それぞれ、塩素原子又は臭素原子であるが好ましい。
However, in the formula (6), the carbon atom adjacent to the carbon atom of Ar 1 to which X 5 is bonded and Ar 2 to which X 6 is bonded is
(A2) having at least one substituent selected from the group consisting of a fluorine atom, a cyano group, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms From an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and (e2) a fluorine atom, a cyano group, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms and an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms. An acyl group having 2 to 20 carbon atoms, which may have at least one substituent selected from the group consisting of; the carbon atoms adjacent to the carbon atoms of Ar 1 and Ar 2 to which X 2 is bonded; (A2) and (e2) are not bonded.
Is preferably not bound.
X 5 and X 6 are each preferably a chlorine atom or a bromine atom.

前記式(6)で表される芳香族化合物の具体例としては、下記に示す化合物、下記に示す化合物の両末端の塩素原子が臭素原子に代わった化合物等が挙げられる。なお、下記式中、hは前記と同一の意味を表す。

Figure 0005962120
Specific examples of the aromatic compound represented by the formula (6) include compounds shown below, compounds in which chlorine atoms at both ends of the compounds shown below are replaced by bromine atoms, and the like. In the following formulae, h represents the same meaning as described above.
Figure 0005962120

Figure 0005962120
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前記式(6)で表される芳香族化合物としては、日本国特許第2,745,727号公報等の公知の方法に準じて製造したものを用いてもよいし、市販されているものを用いてもよい。市販されているものとしては、例えば、住友化学株式会社製スミカエクセルPES等が挙げられる。
前記式(6)で表される芳香族化合物としては、そのポリスチレン換算の重量平均分子量が、例えば、1,000〜2,000,000の範囲等を挙げることができ、好ましくは、例えば、1,000〜500,000の範囲等をあげることができる。本発明の重合体を固体高分子型燃料電池用の高分子電解質として用いる場合の好ましいポリスチレン換算の重量平均分子量としては、例えば、2,000〜2,000,000の範囲等を挙げることができ、好ましくは、例えば、2,000〜1,000,000の範囲等を挙げることができ、より好ましくは、例えば、3,000〜800,000の範囲等が挙げられる。
As the aromatic compound represented by the formula (6), those prepared according to a known method such as Japanese Patent No. 2,745,727 may be used, or those commercially available are used. It may be used. As what is marketed, Sumitomo Chemical Co., Ltd. Sumika Excel PES etc. are mentioned, for example.
Examples of the aromatic compound represented by the formula (6) include a polystyrene-equivalent weight average molecular weight in the range of 1,000 to 2,000,000, for example. The range of 000 to 500,000 can be raised. Examples of preferable weight average molecular weight in terms of polystyrene when the polymer of the present invention is used as a polymer electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell include a range of 2,000 to 2,000,000. Preferably, the range of 2,000-1,000,000 can be mentioned, for example, More preferably, the range of 3,000-800,000 etc. are mentioned, for example.

芳香族化合物(A)と、該芳香族化合物(A)とは異なる芳香族化合物(B)とを反応させる場合の具体例としては、
芳香族化合物(B)として、該芳芳香族化合物(A)とは異なる前記式(5)で表される芳香族化合物を用いる場合;及び
香族化合物(B)として、前記式(6)で表される芳香族化合物を用いる場合が挙げられる。
芳香族化合物(A)と、該芳香族化合物(A)とは異なる芳香族化合物(B)とを反応させる場合、芳香族化合物(A)と芳香族化合物(B)の使用量をそれぞれ調整することにより、得られる重合体中の、芳香族化合物(A)から導かれる繰り返し単位及び芳香族化合物(B)から導かれる繰り返し単位の含量をそれぞれ調整することができる。
As a specific example in the case of reacting the aromatic compound (A) with an aromatic compound (B) different from the aromatic compound (A),
When the aromatic compound represented by the formula (5) different from the aromatic compound (A) is used as the aromatic compound (B); and the aromatic compound (B) as the formula (6) The case where the aromatic compound represented is used is mentioned.
When the aromatic compound (A) and the aromatic compound (B) different from the aromatic compound (A) are reacted, the usage amounts of the aromatic compound (A) and the aromatic compound (B) are adjusted respectively. By this, the content of the repeating unit derived from the aromatic compound (A) and the repeating unit derived from the aromatic compound (B) in the obtained polymer can be adjusted.

ニッケル化合物とはニッケルを含有する化合物であり、例えば、ニッケル(0)ビス(シクロオクタジエン)、ニッケル(0)テトラキス(トリフェニルホスフィン)等のゼロ価ニッケル化合物;ハロゲン化ニッケル(例えば、フッ化ニッケル、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル等)、ニッケルカルボン酸塩(例えば、ギ酸ニッケル、酢酸ニッケル等)、硫酸ニッケル、炭酸ニッケル、硝酸ニッケル、ニッケルアセチルアセトナート、(ジメトキシエタン)塩化ニッケル等の2価ニッケル化合物等を挙げることができ、好ましくは、例えば、ニッケル(0)ビス(シクロオクタジエン)及びハロゲン化ニッケル等が挙げられる。   The nickel compound is a compound containing nickel, for example, a zerovalent nickel compound such as nickel (0) bis (cyclooctadiene), nickel (0) tetrakis (triphenylphosphine); nickel halide (for example, fluoride) Nickel, nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide, etc.), nickel carboxylate (eg, nickel formate, nickel acetate, etc.), nickel sulfate, nickel carbonate, nickel nitrate, nickel acetylacetonate, (dimethoxyethane) nickel chloride And divalent nickel compounds such as nickel (0) bis (cyclooctadiene) and nickel halide are preferable.

ニッケル化合物の使用量は、反応に関与する全ての芳香族化合物1モルに対して、例えば、0.001〜0.8モルの範囲等を挙げることができ、好ましくは0.01〜0.3モルの範囲等が挙げられる。
ニッケル化合物が、0.001モル以上であると、重合体の収率が向上する傾向があることから好ましく、0.8モル以下であると、反応終了後の重合体の取り出し操作が容易になる傾向があることから好ましい。
The amount of the nickel compound used may be, for example, in the range of 0.001 to 0.8 mol, preferably 0.01 to 0.3, with respect to 1 mol of all aromatic compounds involved in the reaction. Examples include a molar range.
When the nickel compound is 0.001 mol or more, the yield of the polymer tends to be improved, and when it is 0.8 mol or less, the operation of taking out the polymer after completion of the reaction becomes easy. It is preferable because of its tendency.

金属還元剤とは、二価ニッケルをゼロ価ニッケルに還元可能な金属を意味する。具体的には、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、ナトリウム等が挙げられ、亜鉛、マグネシウム及びマンガンが好ましく、亜鉛がより好ましい。通常、市販の金属還元剤が用いられる。また、金属還元剤の性状は、例えば、粉末状、チップ状等を挙げることができる。
金属還元剤の使用量は、反応に関与する全ての芳香族化合物1モルに対して、例えば、1〜10モルの範囲等を挙げることができ、好ましくは、1〜5モルの範囲である。
The metal reducing agent means a metal that can reduce divalent nickel to zero-valent nickel. Specifically, zinc, magnesium, manganese, aluminum, sodium, etc. are mentioned, zinc, magnesium, and manganese are preferable, and zinc is more preferable. Usually, a commercially available metal reducing agent is used. Examples of the properties of the metal reducing agent include powders and chips.
The amount of the metal reducing agent used may be, for example, in the range of 1 to 10 mol, preferably in the range of 1 to 5 mol, with respect to 1 mol of all aromatic compounds involved in the reaction.

配位子は、配位子(L1)、配位子(L2)及び配位子(L3)からなる群から選ばれる少なくとも2種の配位子を用いる。少なくとも2種の組み合わせとしては、配位子(L1)及び配位子(L2)の組み合わせ、配位子(L1)及び配位子(L3)の組み合わせ、配位子(L2)及び配位子(L3)の組み合わせ並びに配位子(L1)、配位子(L2)及び配位子(L3)の組み合わせが挙げられ、配位子(L1)及び配位子(L2)の組み合わせが好ましい。   As the ligand, at least two kinds of ligands selected from the group consisting of a ligand (L1), a ligand (L2) and a ligand (L3) are used. As a combination of at least two kinds, a combination of a ligand (L1) and a ligand (L2), a combination of a ligand (L1) and a ligand (L3), a ligand (L2) and a ligand A combination of (L3) and a combination of ligand (L1), ligand (L2) and ligand (L3) can be mentioned, and a combination of ligand (L1) and ligand (L2) is preferred.

配位子(L1)は、電子求引性基を有し、3位、6位、3’位及び6’位にそれぞれ水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物と、電子求引性基を有し、2位及び9位にそれぞれ水素原子が結合している1,10−フェナントロリン化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1つの配位子である。
ここで、電子求引性基とは、Chemical Reviews 1991,91,165−195に記載のHammett式で定義されるσの値が正の置換基を意味する。
The ligand (L1) has an electron-withdrawing group and has a 2,2′-bipyridine compound in which a hydrogen atom is bonded to each of the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position, At least one ligand selected from the group consisting of a 1,10-phenanthroline compound having an attractive group and having a hydrogen atom bonded to the 2-position and the 9-position, respectively.
Here, the electron withdrawing group means a substituent having a positive value of σ defined by the Hammett formula described in Chemical Reviews 1991, 91, 165-195.

電子求引性基としては、例えば、フッ素原子、炭素数1〜20のフッ化アルキル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアシル基、シアノ基及びニトロ基等が挙げられる。
炭素数1〜20のフッ化アルキル基としては、例えば、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロイソプロピル基等が挙げられる。
炭素数1〜20のアルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基等が挙げられる。
炭素数2〜20のアシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ベンゾイル基、1−ナフトイル基、2−ナフトイル基等の炭素数2〜20の脂肪族又は芳香族アシル基等が挙げられる。
好ましい電子求引性基としては、例えば、フッ素原子、炭素数1〜20のフッ化アルキル基及び炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基等を挙げることができ、より好ましくは、メトキシカルボニル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。
Examples of the electron withdrawing group include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, a cyano group, and a nitro group. Can be mentioned.
Examples of the fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a pentafluoroethyl group, a perfluoropropyl group, A perfluoroisopropyl group and the like can be mentioned.
Examples of the alkoxycarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms include methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-propoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group and the like.
Examples of the acyl group having 2 to 20 carbon atoms include aliphatic or aromatic having 2 to 20 carbon atoms such as acetyl group, propionyl group, butyryl group, isobutyryl group, benzoyl group, 1-naphthoyl group, and 2-naphthoyl group. An acyl group etc. are mentioned.
Preferred examples of the electron withdrawing group include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, and more preferably a methoxycarbonyl group, A fluoromethyl group etc. are mentioned.

配位子(L1)における2,2’−ビピリジン化合物は、分子内に少なくとも一つの電子求引性基を有し、且つ、3位、6位、3’位及び6’位には水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物であればよく、電子求引性基以外の基を3位、6位、3’位及び6’位以外の位置に有していてもよい。
配位子(L1)における1,10−フェナントロリン化合物は、分子内に少なくとも一つの電子求引性基を有し、且つ、2位及び9位には水素原子が結合している1,10−フェナントロリン化合物であればよく、電子求引性基以外の基を2位及び9位以外の位置に有していてもよい。
The 2,2′-bipyridine compound in the ligand (L1) has at least one electron-withdrawing group in the molecule, and is a hydrogen atom at the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position. 2,2′-bipyridine compound to which is bonded, and groups other than the electron withdrawing group may be present at positions other than the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position.
The 1,10-phenanthroline compound in the ligand (L1) has at least one electron-withdrawing group in the molecule, and 1,10- which has a hydrogen atom bonded to the 2nd and 9th positions. It may be a phenanthroline compound, and may have a group other than the electron withdrawing group at a position other than the 2-position and the 9-position.

配位子(L1)は、少なくとも二つの電子求引性基を有することが好ましい。
配位子(L1)が2,2’−ビピリジン化合物である場合、2つのピリジン環のそれぞれが、一つの電子求引性基を有することが好ましい。
配位子(L1)が1,10−フェナントロリン化合物である場合、窒素原子を含む環のそれぞれが、一つの電子求引性基を有することが好ましい。
配位子(L1)としては、少なくとも二つの電子求引性基を有し、且つ、3位、6位、3’位及び6’位には水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物が好ましい。
The ligand (L1) preferably has at least two electron-withdrawing groups.
When the ligand (L1) is a 2,2′-bipyridine compound, each of the two pyridine rings preferably has one electron withdrawing group.
When the ligand (L1) is a 1,10-phenanthroline compound, each of the rings containing a nitrogen atom preferably has one electron withdrawing group.
The ligand (L1) has at least two electron-withdrawing groups, and 2,2′- in which a hydrogen atom is bonded to the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position. Bipyridine compounds are preferred.

少なくとも二つの電子求引性基を有し、且つ、3位、6位、3’位及び6’位に水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物としては、例えば、下記式(1)で表されるビピリジン化合物等を挙げることができる。

Figure 0005962120
(R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は電子求引性基を表し、少なくとも1つが電子求引性基である。) Examples of the 2,2′-bipyridine compound having at least two electron-withdrawing groups and having hydrogen atoms bonded to the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position include the following formula ( The bipyridine compound etc. which are represented by 1) can be mentioned.

Figure 0005962120
(R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or an electron withdrawing group, and at least one is an electron withdrawing group.)

前記式(1)で表されるビピリジン化合物としては、例えば、4,4’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジン、5,5’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジン、4,4’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジン、5,5’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジン、4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジン、5,5’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジン、4,4’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジン、5,5’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジン等が挙げられ、好ましくは、例えば、4,4’−ビス(トリフルオ
ロメチル)−2,2’−ビピリジン、4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジン等が挙げられる。
Examples of the bipyridine compound represented by the formula (1) include 4,4′-difluoro-2,2′-bipyridine, 5,5′-difluoro-2,2′-bipyridine, and 4,4′-bis. (Trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine, 5,5′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine, 4,4′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine, 5,5′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine, 4,4′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine, 5,5′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2 '-Bipyridine and the like can be mentioned. Preferably, for example, 4,4'-bis (trifluoromethyl) -2,2'-bipyridine, 4,4'-bis (methoxycarbonyl) -2,2'-bipyridine and the like. Is mentioned.

少なくとも二つの電子求引性基を有し、且つ、2位及び9位には水素原子が結合している1,10−フェナントロリン化合物としては、例えば、下記式(2)で表されるフェナントロリン化合物等を挙げることができる。

Figure 0005962120
(R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は電子求引性基を表し、少なくとも1つが電子求引性基である。)
前記式(2)で表されるフェナントロリン化合物としては、例えば、4,7−ジクロロ−1,10−フェナントロリン等が挙げられる。 Examples of the 1,10-phenanthroline compound having at least two electron-attracting groups and having a hydrogen atom bonded to the 2-position and the 9-position include, for example, a phenanthroline compound represented by the following formula (2): Etc.

Figure 0005962120
(R 3 , R 4 and R 5 each independently represents a hydrogen atom or an electron withdrawing group, and at least one is an electron withdrawing group.)
Examples of the phenanthroline compound represented by the formula (2) include 4,7-dichloro-1,10-phenanthroline.

配位子(L1)として、二種以上の2,2’−ビピリジン化合物を用いてもよいし、二種以上の1,10−フェナントロリン化合物を用いてもよいし、2,2’−ビピリジン化合物と1,10−フェナントロリン化合物とを併用してもよい。
配位子(L1)としては、前記式(1)で表される2,2’−ビピリジン化合物がより好ましい。
As the ligand (L1), two or more kinds of 2,2′-bipyridine compounds may be used, two or more kinds of 1,10-phenanthroline compounds may be used, or 2,2′-bipyridine compounds. And a 1,10-phenanthroline compound may be used in combination.
As the ligand (L1), a 2,2′-bipyridine compound represented by the formula (1) is more preferable.

配位子(L2)は、電子供与性基を有し、3位、6位、3’位及び6’位にそれぞれ水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物と、電子供与性基を有し、2位及び9位にそれぞれ水素原子が結合している1,10−フェナントロリン化合物とからなる群から選ばれる少なくとも1つの配位子である。
ここで、電子供与性基とは、Chemical Reviews 1991,91,165−195に記載のHammett式で定義されるσの値が負の置換基を意味する。
The ligand (L2) has an electron donating group, a 2,2′-bipyridine compound in which a hydrogen atom is bonded to each of the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position, and an electron-donating property. It is at least one ligand selected from the group consisting of a 1,10-phenanthroline compound having a group and having a hydrogen atom bonded to the 2-position and the 9-position, respectively.
Here, the electron donating group means a substituent having a negative value of σ defined by the Hammett formula described in Chemical Reviews 1991, 91, 165-195.

電子供与性基としては、例えば、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数1〜20のジアルキルアミノ基等が挙げられる。
炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、2,2−ジメチルプロピル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、2−メチルペンチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基等が挙げられ、好ましくはメチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。
炭素数1〜20のアルコキシル基としては、例えば、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、イソプロポキシル基、n−ブトキシル基、sec−ブトキシル基、tert−ブトキシル基、ペンチルオキシル基、2,2−ジメチルプロポキシル基、ヘキシルオキシル基、シクロヘキシルオキシル基、ヘプチルオキシル基、オクチルオキシル基、ノニルオキシル基、デシルオキシル基、ウンデシルオキシル基、ドデシルオキシル基、トリデシルオキシル基、テトラデシルオキシル基、ペンタデシルオキシル基、ヘキサデシルオキシル基、ヘプタデシルオキシル基、オクタデシルオキシル基、ノナデシルオキシル基、イコシルオキシル基等が挙げられ、好ましくは、例えば、メトキシル基等が挙げられる。
炭素数6〜20のアリール基としては、例えば、フェニル基、4−メチルフェニル基、2−メチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、3−フェナントリル基、2−アントリル基等が挙げられ、好ましくは、例えば、フェニル基等が挙げられる。
炭素数1〜20のジアルキルアミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ−プロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジ(2,2−ジメチルプロピル)アミノ基等が挙げられ、好ましくは、例えば、ジメチルアミノ基等が挙げられる。
好ましい電子供与性基としては、例えば、炭素数1〜20のアルキル基及び炭素数1〜20のアルコキシル基等を挙げることができ、より好ましくは、tert−ブチル基、メトキシル基等が挙げられる。
Examples of the electron donating group include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and a dialkylamino group having 1 to 20 carbon atoms.
Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, and 2,2-dimethylpropyl. Group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, heptyl group, 2-methylpentyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group Group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group and the like, preferably methyl group, tert-butyl group and the like.
Examples of the alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms include methoxyl group, ethoxyl group, propoxyl group, isopropoxyl group, n-butoxyl group, sec-butoxyl group, tert-butoxyl group, pentyloxyl group, 2,2 -Dimethylpropoxyl, hexyloxyl, cyclohexyloxyl, heptyloxyl, octyloxyl, nonyloxyl, decyloxyl, undecyloxyl, dodecyloxyl, tridecyloxyl, tetradecyloxyl, pentadecyloxyl Group, hexadecyloxyl group, heptadecyloxyl group, octadecyloxyl group, nonadecyloxyl group, icosyloxyl group and the like, preferably methoxyl group and the like.
Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms include a phenyl group, a 4-methylphenyl group, a 2-methylphenyl group, a 1-naphthyl group, a 2-naphthyl group, a 3-phenanthryl group, and a 2-anthryl group. Preferably, a phenyl group etc. are mentioned, for example.
Examples of the dialkylamino group having 1 to 20 carbon atoms include a dimethylamino group, a diethylamino group, a di-propylamino group, a diisopropylamino group, a dibutylamino group, and a di (2,2-dimethylpropyl) amino group. Preferably, a dimethylamino group etc. are mentioned, for example.
Preferred examples of the electron donating group include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferred examples include a tert-butyl group and a methoxyl group.

配位子(L2)における2,2’−ビピリジン化合物は、分子内に少なくとも一つの電子供与性基を有し、且つ、3位、6位、3’位及び6’位には水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物であればよく、電子供与性基以外の基を3位、6位、3’位及び6’位以外の位置に有していてもよい。
配位子(L2)における1,10−フェナントロリン化合物は、分子内に少なくとも一つの電子供与性基を有し、且つ、2位及び9位には水素原子が結合している1,10−フェナントロリン化合物であればよく、電子供与性基以外の基を2位及び9位以外の位置に有していてもよい。
The 2,2′-bipyridine compound in the ligand (L2) has at least one electron donating group in the molecule, and a hydrogen atom is present at the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position. What is necessary is just the 2,2'- bipyridine compound couple | bonded, and you may have groups other than an electron-donating group in positions other than 3-position, 6-position, 3'-position, and 6'-position.
The 1,10-phenanthroline compound in the ligand (L2) has 1,10-phenanthroline having at least one electron donating group in the molecule and having hydrogen atoms bonded to the 2nd and 9th positions. It may be a compound and may have a group other than the electron donating group at a position other than the 2-position and the 9-position.

配位子(L2)は、少なくとも二つの電子供与性基を有することが好ましい。
配位子(L2)が2,2’−ビピリジン化合物である場合、2つのピリジン環のそれぞれが、一つの電子供与性基を有することが好ましい。
配位子(L2)が1,10−フェナントロリン化合物である場合、窒素原子を含む環のそれぞれが、一つの電子供与性基を有することが好ましい。
配位子(L2)としては、少なくとも二つの電子供与性基を有し、且つ、3位、6位、3’位及び6’位には水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物が好ましい。
The ligand (L2) preferably has at least two electron donating groups.
When the ligand (L2) is a 2,2′-bipyridine compound, each of the two pyridine rings preferably has one electron donating group.
When the ligand (L2) is a 1,10-phenanthroline compound, each of the rings containing a nitrogen atom preferably has one electron donating group.
As the ligand (L2), 2,2′-bipyridine having at least two electron-donating groups and having a hydrogen atom bonded to the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position Compounds are preferred.

少なくとも二つの電子供与性基を有し、且つ、3位、6位、3’位及び6’位には水素原子が結合している2,2’−ビピリジン化合物としては、例えば、下記式(3)で表されるビピリジン化合物等を挙げることができる。

Figure 0005962120
(R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は電子供与性基を表し、少なくとも1つが電子供与性基である。) Examples of the 2,2′-bipyridine compound having at least two electron-donating groups and having a hydrogen atom bonded to the 3-position, 6-position, 3′-position and 6′-position include the following formula ( Examples thereof include bipyridine compounds represented by 3).

Figure 0005962120
(R 6 and R 7 each independently represents a hydrogen atom or an electron-donating group, and at least one is an electron-donating group.)

前記式(3)で表されるビピリジン化合物としては、例えば、4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジン、4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン、4,4’−ジフェニル−2,2’−ビピリジン、5,5’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、4,4’,5,5’−テトラメチル−2,2’−ビピリジン、4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−2,2’−ビピリジン等が挙げられ、好ましくは、例えば、4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン等が挙げられる。   Examples of the bipyridine compound represented by the formula (3) include 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine, 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridine, and 4,4′-dimethoxy. -2,2'-bipyridine, 4,4'-diphenyl-2,2'-bipyridine, 5,5'-dimethyl-2,2'-bipyridine, 4,4 ', 5,5'-tetramethyl-2 , 2′-bipyridine, 4,4′-bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine, 4,4′-bis (dimethylamino) -2,2′-bipyridine, and the like. Preferable examples include 4,4′-bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine.

少なくとも二つの電子供与性基を有し、且つ、2位及び9位には水素原子が結合して10いる1,10−フェナントロリン化合物としては、例えば、下記式(4)で表されるフェナントロリン化合物等を挙げることができる。

Figure 0005962120
(R、R及びR10は、それぞれ独立に、水素原子又は電子求引性基を表し、少なくとも1つが電子供与性基である。)
前記式(4)で表されるフェナントロリン化合物としては、例えば、3,4,7,8−テトラメチル−1,10−フェナントロリン等が挙げられる。 Examples of the 1,10-phenanthroline compound having at least two electron donating groups and having a hydrogen atom bonded to the 2nd and 9th positions 10 include, for example, a phenanthroline compound represented by the following formula (4): Etc.
Figure 0005962120
(R 8 , R 9 and R 10 each independently represents a hydrogen atom or an electron withdrawing group, and at least one is an electron donating group.)
Examples of the phenanthroline compound represented by the formula (4) include 3,4,7,8-tetramethyl-1,10-phenanthroline.

配位子(L2)として、二種以上の2,2’−ビピリジン化合物を用いてもよいし、二種以上の1,10−フェナントロリン化合物を用いてもよいし、2,2’−ビピリジン化合物と1,10−フェナントロリン化合物とを併用してもよい。
配位子(L2)としては、前記式(3)で表される2,2’−ビピリジン化合物がより好ましい。
As the ligand (L2), two or more kinds of 2,2′-bipyridine compounds may be used, two or more kinds of 1,10-phenanthroline compounds may be used, or 2,2′-bipyridine compounds. And a 1,10-phenanthroline compound may be used in combination.
As the ligand (L2), a 2,2′-bipyridine compound represented by the formula (3) is more preferable.

配位子(L3)は、2,2’−ビピリジンと、1,10−フェナントロリンとからなる群から選ばれる少なくとも1つの配位子である。好ましくは、2,2’−ビピリジンである。   The ligand (L3) is at least one ligand selected from the group consisting of 2,2'-bipyridine and 1,10-phenanthroline. 2,2'-bipyridine is preferred.

前記少なくとも2種の配位子として、好ましい配位子(L1)及び配位子(L2)の具体的な組み合わせとしては、例えば、
4,4’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジフェニル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと5,5’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’,5,5’−テトラメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−2,2’−ビピリジン、
As the specific combination of the preferred ligand (L1) and ligand (L2) as the at least two kinds of ligands, for example,
4,4′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine,
4,4′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-diphenyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-difluoro-2,2′-bipyridine and 5,5′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4 ′, 5,5′-tetramethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine,
4,4′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (dimethylamino) -2,2′-bipyridine,

5,5’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジフェニル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと5,5’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’,5,5’−テトラメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ジフルオロ−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−2,2’−ビピリジン、
5,5′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine,
5,5′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-diphenyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-difluoro-2,2′-bipyridine and 5,5′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4 ′, 5,5′-tetramethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine,
5,5′-difluoro-2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (dimethylamino) -2,2′-bipyridine,

4,4’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジフェニル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと5,5’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’,5,5’−テトラメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−2,2’−ビピリジン、
4,4′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-diphenyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 5,5′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4 ′, 5,5′-tetramethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (dimethylamino) -2,2′-bipyridine,

5,5’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジフェニル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと5,5’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’,5,5’−テトラメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(トリフルオロメチル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−2,2’−ビピリジン、
5,5′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-diphenyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 5,5′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4 ′, 5,5′-tetramethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (trifluoromethyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (dimethylamino) -2,2′-bipyridine,

4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジフェニル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと5,5’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’,5,5’−テトラメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−2,2’−ビピリジン、
4,4′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-diphenyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 5,5′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4 ′, 5,5′-tetramethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (dimethylamino) -2,2′-bipyridine,

5,5’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジフェニル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと5,5’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’,5,5’−テトラメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−2,2’−ビピリジン、
5,5′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-diphenyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 5,5′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4 ′, 5,5′-tetramethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (dimethylamino) -2,2′-bipyridine,

4,4’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジフェニル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと5,5’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’,5,5’−テトラメチル−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン、
4,4’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−2,2’−ビピリジン、
4,4′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-diphenyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 5,5′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4 ′, 5,5′-tetramethyl-2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine,
4,4′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (dimethylamino) -2,2′-bipyridine,

5,5’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ジフェニル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと5,5’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’,5,5’−テトラメチル−2,2’−ビピリジン、
5,5’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン、及び、
5,5’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジンと4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−2,2’−ビピリジン等が挙げられる。
5,5′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-diphenyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 5,5′-dimethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4 ′, 5,5′-tetramethyl-2,2′-bipyridine,
5,5′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine, and
Examples include 5,5′-bis (ethoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine and 4,4′-bis (dimethylamino) -2,2′-bipyridine.

配位子の合計の使用量としては、ニッケル化合物1モルに対して、例えば、0.2〜2モルの範囲等を挙げることができ、好ましくは0.5〜1.7モルの範囲等が挙げられる。
配位子として、配位子(L1)及び配位子(L2)を用いる場合のそれぞれの使用量としては、例えば、合計の使用量1に対する一方の使用量の割合は、例えば、0.01〜0.99の範囲等が挙げられ、好ましくは0.1〜0.9の範囲等が挙げられる。配位子として、配位子(L1)及び配位子(L2)を用いる場合、配位子(L2)の使用量が、配位子(L1)の使用量よりも多いことがより好ましい。
The total amount of the ligand used may be, for example, in the range of 0.2 to 2 mol, preferably in the range of 0.5 to 1.7 mol, with respect to 1 mol of the nickel compound. Can be mentioned.
As the use amount of each of the ligand (L1) and the ligand (L2) as the ligand, for example, the ratio of one use amount to the total use amount 1 is, for example, 0.01. The range of -0.99 is mentioned, Preferably the range of 0.1-0.9 is mentioned. When using a ligand (L1) and a ligand (L2) as a ligand, it is more preferable that the usage-amount of a ligand (L2) is larger than the usage-amount of a ligand (L1).

本発明の製造方法は、芳香族化合物、ニッケル化合物、金属還元剤、前記少なくとも2種の配位子を混合することにより行われ、その混合順序は制限されないが、予め、ニッケル化合物及び前記少なくとも2種の配位子を混合する工程(以下、錯体調製工程と記すことがある)を有することが好ましい。ここでは、前記少なくとも2種の配位子として、好ましい配位子(L1)及び配位子(L2)を用いる場合を説明する。
具体的には、例えば、配位子(L1)、配位子(L2)及びニッケル化合物を溶媒中で混合する工程;
前記工程で得られた混合物からさらに配位子(L1)、配位子(L2)及びニッケル化合物からなるニッケル錯体を取り出す工程;
配位子(L1)とニッケル化合物とを溶媒中で混合する第1工程と、配位子(L2)とニッケル化合物とを溶媒中で混合する第2工程と、第1工程で得られた混合物と第2工程で得られた混合物とを混合する工程とからなる工程;
前記第1工程で得られた混合物からさらに配位子(L1)及びニッケル化合物からなるニッケル錯体を取り出す第1’工程と、前記第2工程と、第1’工程で得られたニッケル錯体と第2工程で得られた混合物とを混合する工程とからなる工程;
前記第1工程と、前記第2工程で得られた混合物からさらに配位子(L2)及びニッケル化合物からなるニッケル錯体を取り出す第2’工程と、第1工程で得られた混合物と第2’工程で得られたニッケル錯体とを混合する工程とからなる工程;
前記第1工程で得られた混合物からさらに配位子(L1)及びニッケル化合物からなるニッケル錯体を取り出す第1’工程と、前記第2工程で得られた混合物からさらに配位子(L2)及びニッケル化合物からなるニッケル錯体を取り出す第2’工程と、第1’工程で得られたニッケル錯体と第2’工程で得られたニッケル錯体とを混合する工程とからなる工程;
等を挙げることができる。
尚、混合物の色相の変化により、触媒調製工程においてニッケル錯体が調製されたことを判別することができる。
好ましい触媒調製工程としては、配位子(L1)、配位子(L2)及びニッケル化合物を溶媒中で混合する工程を有する製造方法である。
The production method of the present invention is performed by mixing an aromatic compound, a nickel compound, a metal reducing agent, and the at least two kinds of ligands, and the mixing order is not limited. It is preferable to have a step of mixing seed ligands (hereinafter sometimes referred to as a complex preparation step). Here, the case where a preferable ligand (L1) and a ligand (L2) are used as said at least 2 types of ligand is demonstrated.
Specifically, for example, a step of mixing the ligand (L1), the ligand (L2) and the nickel compound in a solvent;
A step of taking out a nickel complex comprising a ligand (L1), a ligand (L2) and a nickel compound from the mixture obtained in the step;
The first step of mixing the ligand (L1) and the nickel compound in the solvent, the second step of mixing the ligand (L2) and the nickel compound in the solvent, and the mixture obtained in the first step And a step of mixing the mixture obtained in the second step;
A first ′ step for further extracting a nickel complex comprising a ligand (L1) and a nickel compound from the mixture obtained in the first step, the second step, the nickel complex obtained in the first ′ step and the first A step comprising mixing the mixture obtained in two steps;
The first step, the second step of extracting a nickel complex comprising a ligand (L2) and a nickel compound from the mixture obtained in the second step, the mixture obtained in the first step and the second step A step comprising mixing the nickel complex obtained in the step;
A first ′ step for further removing a nickel complex comprising a ligand (L1) and a nickel compound from the mixture obtained in the first step, and a ligand (L2) and a ligand obtained from the mixture obtained in the second step A step comprising: a second ′ step of extracting a nickel complex comprising a nickel compound; and a step of mixing the nickel complex obtained in the first ′ step and the nickel complex obtained in the second ′ step;
Etc.
In addition, it can be discriminated that the nickel complex is prepared in the catalyst preparation step by the change in the hue of the mixture.
As a preferable catalyst preparation process, it is a manufacturing method which has the process of mixing a ligand (L1), a ligand (L2), and a nickel compound in a solvent.

触媒調製工程は、窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。
触媒調製工程における反応温度は、例えば、0〜250℃の範囲等を挙げることができ、好ましくは30〜100℃の範囲を挙げることができる。
触媒調製工程における反応時間は、例えば、0.5〜48時間の範囲等を挙げることができる。
The catalyst preparation step is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas.
The reaction temperature in a catalyst preparation process can mention the range of 0-250 degreeC, for example, Preferably the range of 30-100 degreeC can be mentioned.
Examples of the reaction time in the catalyst preparation step include a range of 0.5 to 48 hours.

触媒調製工程を経由して得られたニッケル錯体と、前記金属還元剤との存在下、前記芳香族化合物(A)を重合させる工程(以下、反応工程と記すことがある)を経由して、重合体を製造することができる。   Via a step of polymerizing the aromatic compound (A) in the presence of the nickel complex obtained through the catalyst preparation step and the metal reducing agent (hereinafter, sometimes referred to as a reaction step), A polymer can be produced.

反応工程は、溶媒の存在下で行うことが好ましい。
溶媒としては、用いる芳香族化合物及び生成する重合体が溶解し得る溶媒であればよい。かかる溶媒の具体例としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル溶媒;ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド等の非プロトン性極性溶媒;ジクロロメタン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素溶媒等が挙げられる。かかる溶媒は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。なかでも、エーテル溶媒及び非プロトン性極性溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン及びN,N−ジメチルアセトアミドがより好ましい。
溶媒の使用量としては、用いる全ての芳香族化合物1重量部に対して、例えば、1〜200重量部の範囲等を挙げることができ、好ましくは、例えば、5〜100重量部の範囲等を挙げることができる。溶媒が1重量部以上であると、芳香族化合物が少なくとも2つの脱離基を有する場合、得られる重合体の分子量が増大する傾向があることから好ましく、200重量部以下であると、得られる重合体を含む反応混合物の粘度が低下して取扱いが容易になる傾向があることから好ましい。
The reaction step is preferably performed in the presence of a solvent.
The solvent may be any solvent that can dissolve the aromatic compound to be used and the polymer to be produced. Specific examples of such solvents include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene; ether solvents such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane; dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N And aprotic polar solvents such as N, dimethylacetamide and hexamethylphosphoric triamide; halogenated hydrocarbon solvents such as dichloromethane and dichloroethane. Such a solvent may be used independently and may be used in mixture of 2 or more types. Of these, ether solvents and aprotic polar solvents are preferable, and tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone and N, N-dimethylacetamide are more preferable.
As a usage-amount of a solvent, the range of 1-200 weight part etc. can be mentioned with respect to 1 weight part of all the aromatic compounds to be used, Preferably, the range of 5-100 weight part etc. is preferable, for example. Can be mentioned. When the solvent is 1 part by weight or more, when the aromatic compound has at least two leaving groups, the molecular weight of the resulting polymer tends to increase, and when the solvent is 200 parts by weight or less, it is obtained. This is preferable because the viscosity of the reaction mixture containing the polymer tends to decrease and the handling becomes easy.

反応工程は、窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。
反応工程における反応温度は、例えば、0〜250℃の範囲等を挙げることができ、好ましくは30〜100℃の範囲を挙げることができる。
反応工程における反応時間は、例えば、0.5〜48時間の範囲等を挙げることができる。
The reaction step is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas.
The reaction temperature in the reaction step can be, for example, in the range of 0 to 250 ° C, and preferably in the range of 30 to 100 ° C.
Examples of the reaction time in the reaction step include a range of 0.5 to 48 hours.

反応工程の反応速度の向上のために、ハロゲン化合物を反応系に添加してもよい。
ハロゲン化合物としては、例えば、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム等のハロゲン化ナトリウム、フッ化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム等のハロゲン化カリウム、例えば、フッ化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム等のハロゲン化第4級アンモニウム等を挙げることができる。好ましくは、例えば、ハロゲン化ナトリウム等が挙げられ、より好ましく、ヨウ化ナトリウム等が挙げられる。
その使用量は、反応に関与する全ての芳香族化合物1モルに対して、通常0.001〜1モル、好ましくは0.05〜0.2モルである。
In order to improve the reaction rate of the reaction step, a halogen compound may be added to the reaction system.
Examples of the halogen compound include sodium halides such as sodium fluoride, sodium chloride, sodium bromide and sodium iodide, and potassium halides such as potassium fluoride, potassium chloride, potassium bromide and potassium iodide, such as fluorine. And quaternary ammonium halides such as tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, and tetraethylammonium iodide. Preferable examples include sodium halide, and more preferable examples include sodium iodide.
The usage-amount is 0.001-1 mol normally with respect to 1 mol of all the aromatic compounds which participate in reaction, Preferably it is 0.05-0.2 mol.

生成した重合体は、反応工程終了後、生成した重合体を溶解しない溶媒もしくは溶解しにくい溶媒と反応混合物とを混合することにより、重合体を析出させ、析出した重合体を濾過により、反応混合物から分離することにより取り出すことができる。生成した重合体を溶解しない溶媒もしくは溶解しにくい溶媒と反応混合物とを混合した後、塩酸等の酸の水溶液を加え、析出した重合体を濾過により、反応混合物から分離してもよい。得られた重合体の分子量や構造は、ゲル浸透クロマトグラフィー、NMR等の通常の分析手段により分析することができる。生成した重合体を溶解しない溶媒もしくは溶解しにくい溶媒としては、水、メタノール、エタノール、アセトニトリル等が挙げられ、水及びメタノールが好ましい。   After completion of the reaction step, the produced polymer is precipitated by mixing the reaction mixture with a solvent that does not dissolve or hardly dissolves the produced polymer, and the precipitated polymer is filtered to remove the reaction mixture. It can be taken out by separating from. After mixing the solvent which does not dissolve | melt the produced | generated polymer with the solvent which is hard to melt | dissolve, and reaction mixture, the aqueous solution of acids, such as hydrochloric acid, may be added, and the precipitated polymer may be isolate | separated from a reaction mixture by filtration. The molecular weight and structure of the obtained polymer can be analyzed by ordinary analysis means such as gel permeation chromatography and NMR. Examples of the solvent that does not dissolve or hardly dissolve the produced polymer include water, methanol, ethanol, acetonitrile, and the like, and water and methanol are preferable.

原料モノマーとして、芳香族化合物(A)単独で重合反応させる場合、得られる重合体の具体例としては、下記式(23a)〜(23c)で表される繰り返し単位からなる重合体が挙げられる。   When the aromatic compound (A) is polymerized alone as the raw material monomer, specific examples of the polymer obtained include polymers composed of repeating units represented by the following formulas (23a) to (23c).

Figure 0005962120
Figure 0005962120

上記重合体は、例えば、2〜10,000個範囲等の繰り返し単位を有する場合が挙げられ、該重合体のポリスチレン換算の重量平均分子量は、例えば、1,000〜6,000,000の範囲等が挙げられる。   Examples of the polymer include cases where the polymer has repeating units in the range of 2 to 10,000, and the weight average molecular weight of the polymer in terms of polystyrene is, for example, in the range of 1,000 to 6,000,000. Etc.

原料モノマーとして、芳香族化合物(A)及び芳香族化合物(B)として前記式(6)で表される芳香族化合物を用いた場合、得られる重合体の具体例としては、前記式(23a)〜(23c)で表される繰り返し単位のうちのいずれか一つ以上の繰り返し単位とで表される繰り返し単位と(24a)〜(24y)で表される繰り返し単位のうちのいずれか一つ以上の繰り返し単位とで表される繰り返し単位とを主鎖に有する重合体等が挙げられる。該重合体のポリスチレン換算の重量平均分子量は、例えば、3,000〜3,000,000の範囲等が挙げられる。   When the aromatic compound represented by the formula (6) is used as the aromatic compound (A) and the aromatic compound (B) as the raw material monomer, specific examples of the resulting polymer include the formula (23a). Any one or more of the repeating units represented by any one or more of the repeating units represented by (23c) and (24a) to (24y) And a polymer having a repeating unit represented by the following repeating unit in the main chain. Examples of the weight average molecular weight of the polymer in terms of polystyrene include a range of 3,000 to 3,000,000.

前記式(001)で表される繰り返し単位を有するブロックと前記式(003)で表される構造を有するブロックとを有する重合体としては、例えば、前記式(23a)〜(23c)で表される繰り返し単位のうちのいずれか一つ以上の繰り返し単位と前記式(24a)〜(24y)で表されるブロックのうちのいずれか一つ以上のブロックとを有する重合体等が挙げられる。
具体的には、下記(III−1)〜(III−6)で表される重合体が挙げられる。ここで、下記式中、hは前記と同一の意味を表し、pは少なくとも2の整数を表す。
Examples of the polymer having a block having a repeating unit represented by the formula (001) and a block having a structure represented by the formula (003) are represented by the formulas (23a) to (23c). And polymers having any one or more of the repeating units and any one or more of the blocks represented by the formulas (24a) to (24y).
Specific examples include polymers represented by the following (III-1) to (III-6). Here, in the following formula, h represents the same meaning as described above, and p represents an integer of at least 2.

Figure 0005962120
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二種類以上の繰り返し単位を有する重合体中の各繰り返し単位の含量は、用いる芳香族化合物の使用量を適宜調整することにより、調整することができる。   The content of each repeating unit in the polymer having two or more types of repeating units can be adjusted by appropriately adjusting the amount of the aromatic compound used.

前記のようにして得られた重合体は、前記式(001)で表される構造単位を主鎖に有する重合体が、(1a)で表される基を含み、かつ、R011が1〜20のアルキル基である場合、脱保護反応を行い、R011を水素原子に変換するか、(1a)で表される基を(1b)で表される基に変換することが好ましい。かかる脱保護反応は、特開2007−270118号公報等に記載の方法に準じて行われる。 In the polymer obtained as described above, the polymer having the structural unit represented by the formula (001) in the main chain includes the group represented by (1a), and R 011 is 1 to 1. In the case of 20 alkyl groups, it is preferable to perform a deprotection reaction to convert R 011 to a hydrogen atom, or to convert the group represented by (1a) to the group represented by (1b). Such deprotection reaction is performed according to the method described in JP-A-2007-270118.

かくして得られた重合体は、いずれも燃料電池用の部材として好適に用いることができる。本発明の重合体は、燃料電池等の電気化学デバイスの高分子電解質として好ましく使用され、高分子電解質膜として、特に好ましく使用される。すなわち、本発明の高分子電解質は、本発明の重合体を含有する高分子電解質であり、本発明の高分子電解質膜は、本発明の高分子電解質を含有する高分子電解質膜である。なお、以下の説明においては、前記高分子電解質膜の場合を主として説明する。   Any of the polymers thus obtained can be suitably used as a member for a fuel cell. The polymer of the present invention is preferably used as a polymer electrolyte of an electrochemical device such as a fuel cell, and particularly preferably used as a polymer electrolyte membrane. That is, the polymer electrolyte of the present invention is a polymer electrolyte containing the polymer of the present invention, and the polymer electrolyte membrane of the present invention is a polymer electrolyte membrane containing the polymer electrolyte of the present invention. In the following description, the case of the polymer electrolyte membrane will be mainly described.

この場合は、本発明の高分子電解質を膜の形態へ転化する。この方法(製膜法)には特に制限はないが、溶液状態より製膜する方法(溶液キャスト法)を用いて製膜することが好ましい。溶液キャスト法は、高分子電解質膜製造として当業分野で、これまで広範に使用されている方法であり、工業的に特に有用である。   In this case, the polymer electrolyte of the present invention is converted into a membrane form. Although there is no restriction | limiting in particular in this method (film forming method), It is preferable to form into a film using the method (solution casting method) formed into a film from a solution state. The solution casting method is a method that has been widely used in the art as a polymer electrolyte membrane production, and is particularly useful industrially.

具体的には、本発明の高分子電解質を適当な溶媒に溶かして高分子電解質溶液を調製し、該高分子電解質溶液を支持基材上に流延塗布し、溶媒を除去することにより製膜される。かかる支持基材としては、例えば、ガラス板や、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)等のプラスチックフィルムが挙げられる。   Specifically, the polymer electrolyte of the present invention is dissolved in an appropriate solvent to prepare a polymer electrolyte solution, the polymer electrolyte solution is cast on a support substrate, and the solvent is removed to form a film. Is done. Examples of such a supporting substrate include glass plates and plastic films such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyimide (PI).

溶液キャスト法に使用する溶媒(キャスト溶媒)は、本発明の高分子電解質を十分溶解可能であり、その後に除去し得るものであるならば特に制限はなく、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−ジメチルホルムアミド(DMF)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の非プロトン性極性溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の塩素系溶媒;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテルが好適に用いられる。これらは単独で用いることもできるが、必要に応じて2種以上の溶媒を混合して用いることもできる。中でも、NMP、DMAc、DMF、DMI、DMSOは、本発明の高分子電解質の溶解性が高く、また、耐水性の高い高分子電解質膜が得られるため好ましい。   The solvent (cast solvent) used in the solution casting method is not particularly limited as long as it can sufficiently dissolve the polymer electrolyte of the present invention and can be removed thereafter. N-methyl-2-pyrrolidone (NMP ), Aprotic polar solvents such as N, N-dimethylacetamide (DMAc), N-dimethylformamide (DMF), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMI), dimethylsulfoxide (DMSO); dichloromethane, Chlorinated solvents such as chloroform, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene; alcohols such as methanol, ethanol, propanol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol diethyl ether Ether, propylene glycol monomethyl ether, alkylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monoethyl ether are preferably used. These can be used singly, but two or more solvents can be mixed and used as necessary. Among them, NMP, DMAc, DMF, DMI, and DMSO are preferable because the polymer electrolyte of the present invention has high solubility and a polymer electrolyte membrane having high water resistance can be obtained.

このようにして得られる高分子電解質膜の厚みは、特に制限はないが、燃料電池用高分子電解質膜(隔膜)としての実用的な範囲で5〜300μmが好ましい。膜厚が5μm以上の膜では実用的な強度が優れるため好ましく、300μm以下の膜では膜抵抗自体が小さくなる傾向があるので好ましい。膜厚は、前記溶液の濃度及び支持基材上の塗膜の塗布厚により制御できる。   The thickness of the polymer electrolyte membrane thus obtained is not particularly limited, but is preferably 5 to 300 μm in a practical range as a polymer electrolyte membrane for fuel cells (diaphragm). A film having a film thickness of 5 μm or more is preferable because of its practical strength, and a film having a film thickness of 300 μm or less is preferable because the film resistance itself tends to decrease. The film thickness can be controlled by the concentration of the solution and the coating thickness of the coating film on the support substrate.

また、膜の各種物性改良を目的として、通常の高分子に使用される可塑剤、安定剤、離型剤等の添加剤を本発明の重合体に添加して、高分子電解質を調製してもよい。また、同一溶剤に混合共キャストする等の方法により、他の重合体を本発明の共重合体と複合アロイ化して高分子電解質を調製することも可能である。このように、本発明の重合体と、添加剤及び/又は他の重合体とを組み合わせて高分子電解質を調製する場合には、該高分子電解質を燃料電池用部材に適用したときに、所望の特性が得られるようにして、添加剤及び/又は他の重合体の種類や使用量を決定する。   In addition, for the purpose of improving various physical properties of the membrane, additives such as plasticizers, stabilizers, release agents and the like used in ordinary polymers are added to the polymer of the present invention to prepare a polymer electrolyte. Also good. It is also possible to prepare a polymer electrolyte by compound-alloying another polymer with the copolymer of the present invention by a method such as co-casting in the same solvent. As described above, when a polymer electrolyte is prepared by combining the polymer of the present invention with an additive and / or another polymer, the polymer electrolyte is desired when applied to a fuel cell member. Thus, the types and amounts of additives and / or other polymers are determined.

さらに燃料電池用途においては、燃料電池内で発生する水を有効に利用するために、無機又は有機の微粒子を保水剤として添加することも知られている。これらの公知の方法はいずれも本発明の目的に反しない限り使用できる。また、このようにして得られた高分子電解質膜に関し、その機械的強度向上等を目的として、電子線・放射線等を照射するといった処理を施してもよい。   Furthermore, in fuel cell applications, it is also known to add inorganic or organic fine particles as a water retention agent in order to effectively use water generated in the fuel cell. Any of these known methods can be used as long as they are not contrary to the object of the present invention. The polymer electrolyte membrane thus obtained may be subjected to a treatment such as irradiation with an electron beam or radiation for the purpose of improving its mechanical strength.

また、本発明の高分子電解質を用いた高分子電解質膜の強度や柔軟性、耐久性のさらなる向上のために、本発明の重合体を含む高分子電解質を多孔質基材に含浸させ複合化することにより、高分子電解質複合膜(以下、「複合膜」という。)とすることも可能である。複合化方法は公知の方法を使用し得る。   In order to further improve the strength, flexibility and durability of the polymer electrolyte membrane using the polymer electrolyte of the present invention, a porous substrate is impregnated with the polymer electrolyte containing the polymer of the present invention to form a composite. By doing so, a polymer electrolyte composite membrane (hereinafter referred to as “composite membrane”) can be obtained. A known method can be used as the compounding method.

多孔質基材としては、上述の使用目的を満たすものであれば特に制限は無く、例えば多孔質膜、織布、不織布等が挙げられ、上述の使用目的にかなうものであれば、その形状や材質によらず用いることができる。多孔質基材の材質としては、耐熱性の観点や、物理的強度の補強効果を考慮すると、脂肪族系高分子、芳香族系高分子が好ましい。   The porous substrate is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned purpose of use, and examples thereof include a porous membrane, a woven fabric, a non-woven fabric, and the like. It can be used regardless of the material. As the material for the porous substrate, an aliphatic polymer and an aromatic polymer are preferable in view of heat resistance and the effect of reinforcing physical strength.

本発明の高分子電解質を用いた複合膜を、高分子電解質膜として使用する場合、多孔質基材の膜厚は、好ましくは1〜100μm、さらに好ましくは3〜30μm、特に好ましくは5〜20μmである。多孔質基材の孔径は、好ましくは0.01〜100μm、さらに好ましくは0.02〜10μmである。多孔質基材の空隙率は、好ましくは20〜98%、さらに好ましくは40〜95%である。   When the composite membrane using the polymer electrolyte of the present invention is used as a polymer electrolyte membrane, the thickness of the porous substrate is preferably 1 to 100 μm, more preferably 3 to 30 μm, particularly preferably 5 to 20 μm. It is. The pore diameter of the porous substrate is preferably 0.01 to 100 μm, more preferably 0.02 to 10 μm. The porosity of the porous substrate is preferably 20 to 98%, more preferably 40 to 95%.

多孔質基材の膜厚が1μm以上であると、複合化後の強度補強の効果あるいは、柔軟性や耐久性を付与するといった補強効果がより優れ、ガス漏れ(クロスリーク)が発生しにくくなる。また、該膜厚が100μm以下であると、電気抵抗がより低くなり、得られた複合膜が燃料電池用高分子電解質膜として、より優れたものとなる。該孔径が0.01μm以上であると、本発明の重合体の充填がより容易となり、100μm以下であると、補強効果がより大きくなる。空隙率が20%以上であると、高分子電解質膜としての抵抗がより小さくなり、98%以下であると、多孔質基材自体の強度がより大きくなり補強効果がより向上するので好ましい。   When the film thickness of the porous substrate is 1 μm or more, the effect of reinforcing the strength after compounding or the reinforcing effect of imparting flexibility and durability is more excellent, and gas leakage (cross leak) is less likely to occur. . Further, when the film thickness is 100 μm or less, the electric resistance becomes lower, and the obtained composite membrane becomes more excellent as a polymer electrolyte membrane for a fuel cell. When the pore diameter is 0.01 μm or more, the filling of the polymer of the present invention becomes easier, and when it is 100 μm or less, the reinforcing effect is further increased. When the porosity is 20% or more, the resistance as the polymer electrolyte membrane becomes smaller, and when it is 98% or less, the strength of the porous substrate itself becomes larger and the reinforcing effect is further improved, which is preferable.

また、本発明の高分子電解質を用いてなる複合膜と、本発明の高分子電解質を用いてなる高分子電解質膜とを積層してプロトン伝導膜として用いることもできる。   Also, a composite membrane using the polymer electrolyte of the present invention and a polymer electrolyte membrane using the polymer electrolyte of the present invention can be laminated and used as a proton conducting membrane.

次に本発明の燃料電池について説明する。
燃料電池の基本的な単位となる、本発明の膜電極接合体(以下、「MEA」ということがある。)は、本発明の高分子電解質膜、本発明の高分子電解質複合膜、及び、本発明の高分子電解質と、触媒成分とを含む触媒組成物からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いて製造することができる。
ここで触媒成分としては、水素又は酸素との酸化還元反応を活性化できるものであれば特に制限はなく、公知のものを用いることができるが、白金又は白金系合金の微粒子を触媒成分として用いることが好ましい。白金又は白金系合金の微粒子はしばしば活性炭や黒鉛などの粒子状又は繊維状のカーボンに担持されて用いられることもある。
カーボンに担持された白金又は白金系合金(カーボン担持触媒)を、本発明の高分子電解質の溶液及び/又は高分子電解質としてのパーフルオロアルキルスルホン酸樹脂のアルコール溶液と共に混合してペースト化した触媒組成物を、ガス拡散層及び/又は高分子電解質膜及び/又は高分子電解質複合膜に塗布・乾燥することにより触媒層が得られる。具体的な方法としては例えば、J. Electrochem. Soc.: Electrochemical Science and Technology, 1988, 135(9), 2209 に記載されている方法等の公知の方法を用いることができる。このようにして、高分子電解質膜の両面に触媒層を形成させることで、MEAが得られる。なお、該MEAの製造において、ガス拡散層となる基材上に触媒層を形成した場合は、得られるMEAは高分子電解質膜の両面にガス拡散層と触媒層とをともに備えた膜−電極−ガス拡散層接合体の形態で得られる。また、ペースト化した触媒組成物を高分子電解質膜に塗布して高分子電解質膜上に触媒層を形成させた場合は、得られた触媒層上にさらにガス拡散層を形成させることで、膜−電極−ガス拡散層接合体が得られる。
ガス拡散層には公知の材料を用いることができるが、多孔質性のカーボン織布、カーボン不織布又はカーボンペーパーが、原料ガスを触媒へ効率的に輸送するために好ましい。
このようにして製造されたMEAを備えた燃料電池は、燃料として水素ガス又は改質水素ガスを使用する形式はもとより、メタノールを用いる各種の形式で使用可能である。
Next, the fuel cell of the present invention will be described.
The membrane electrode assembly of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “MEA”), which is a basic unit of a fuel cell, comprises the polymer electrolyte membrane of the present invention, the polymer electrolyte composite membrane of the present invention, and The polymer electrolyte of the present invention can be produced using at least one selected from the group consisting of a catalyst composition containing a catalyst component.
Here, the catalyst component is not particularly limited as long as it can activate the oxidation-reduction reaction with hydrogen or oxygen, and a known component can be used, but platinum or platinum alloy fine particles are used as the catalyst component. It is preferable. The fine particles of platinum or platinum-based alloys are often used by being supported on particulate or fibrous carbon such as activated carbon or graphite.
A catalyst prepared by mixing platinum supported on carbon or a platinum-based alloy (carbon-supported catalyst) with the solution of the polymer electrolyte of the present invention and / or the alcohol solution of the perfluoroalkylsulfonic acid resin as the polymer electrolyte. A catalyst layer is obtained by applying and drying the composition to a gas diffusion layer and / or a polymer electrolyte membrane and / or a polymer electrolyte composite membrane. As a specific method, for example, J. Org. Electrochem. Soc. : Known methods such as those described in Electrochemical Science and Technology, 1988, 135 (9), 2209 can be used. Thus, MEA is obtained by forming a catalyst layer on both surfaces of a polymer electrolyte membrane. In the production of the MEA, when a catalyst layer is formed on a base material to be a gas diffusion layer, the resulting MEA is a membrane-electrode having both a gas diffusion layer and a catalyst layer on both sides of a polymer electrolyte membrane. -Obtained in the form of a gas diffusion layer assembly. In addition, when the catalyst composition formed into a paste is applied to the polymer electrolyte membrane to form a catalyst layer on the polymer electrolyte membrane, a gas diffusion layer is further formed on the obtained catalyst layer to form a membrane. -An electrode-gas diffusion layer assembly is obtained.
A known material can be used for the gas diffusion layer, but a porous carbon woven fabric, carbon non-woven fabric or carbon paper is preferable in order to efficiently transport the raw material gas to the catalyst.
The fuel cell including the MEA manufactured in this way can be used in various formats using methanol as well as a format using hydrogen gas or reformed hydrogen gas as fuel.

以下に実施例を挙げて本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

分子量の測定:
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、下記条件でポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を測定した。
[ 条件1 ]
GPC測定装置:日立ハイテク製 L2000
RI検出器:SHODEX製 RI−101
光散乱検出器:Wyatt製 miniDawn
カラム:SHODEX製 Asahipak GF−7M HQ
カラム温度:60℃
流量:0.3mL/min
移動相:10mMテトラブチルアンモニウムブロミド NMP/DMSO=1/1溶液
[ 条件2 ]
GPC測定装置:株式会社島津製作所製 CTO−10A
カラム:東ソー株式会社製 TSK−GEL
検出波長:300nm
カラム温度:40℃
流量:0.5mL/min
移動相:臭化リチウム含有N,N−ジメチルホルムアミド(臭化リチウム濃度:10mmol/dm
Molecular weight measurement:
The weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene were measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
[Condition 1]
GPC measuring device: L2000 made by Hitachi High-Tech
RI detector: RI-101 manufactured by SHODEX
Light scattering detector: Wyatt miniDawn
Column: Asahipak GF-7M HQ manufactured by SHODEX
Column temperature: 60 ° C
Flow rate: 0.3 mL / min
Mobile phase: 10 mM tetrabutylammonium bromide NMP / DMSO = 1/1 solution [Condition 2]
GPC measuring device: Shimadzu Corporation CTO-10A
Column: TSK-GEL manufactured by Tosoh Corporation
Detection wavelength: 300 nm
Column temperature: 40 ° C
Flow rate: 0.5mL / min
Mobile phase: N, N-dimethylformamide containing lithium bromide (lithium bromide concentration: 10 mmol / dm 3 )

α(mmol/g)の測定:
測定に供する重合体を溶液キャスト法により成膜して重合体膜とし、形成された重合体膜を適当な重量になるように裁断し、裁断した重合体膜の乾燥重量を加熱温度105℃に設定されたハロゲン水分率計を用いて測定した。次いで、この膜を0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液5mLに浸漬した後、更に50mLのイオン交換水を加え、2時間放置した。その後、重合体膜が浸漬された溶液に、0.1mol/Lの塩酸を徐々に加えることで滴定を行って中和点を求め、使用した重合体膜(裁断した重合体膜)の乾燥重量と中和に要した塩酸の量から、重合体のα(mmol/g)を算出した。
Measurement of α (mmol / g):
The polymer used for the measurement is formed into a polymer film by solution casting, and the formed polymer film is cut to an appropriate weight, and the dry weight of the cut polymer film is set to a heating temperature of 105 ° C. It measured using the set halogen moisture content meter. Next, this membrane was immersed in 5 mL of a 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution, and then 50 mL of ion-exchanged water was added and left for 2 hours. Thereafter, 0.1 mol / L hydrochloric acid is gradually added to the solution in which the polymer film is immersed to perform titration to obtain a neutralization point, and the dry weight of the used polymer film (the cut polymer film). From the amount of hydrochloric acid required for neutralization, α (mmol / g) of the polymer was calculated.

吸水膨潤時の寸法変化率:
23℃相対湿度50%の条件下で乾燥させた膜の面方向の寸法(Ld)と、80℃ 熱水中に膜を1時間以上浸漬し膨潤させた直後の膜の面方向の寸法(Lw)を測定し、以下のように計算して求めた。
寸法変化率[ % ] = ( L w − L d ) ÷ L d × 1 0 0 [ % ]
Dimensional change rate during water absorption swelling:
The dimension (Ld) in the surface direction of the film dried at 23 ° C. and 50% relative humidity, and the dimension (Lw) in the surface direction immediately after the film was immersed and swollen in 80 ° C. hot water for 1 hour or more. ) Was measured and calculated as follows.
Dimensional change rate [%] = (Lw-Ld) / Ld x 100 [%]

Qの計算:
Q=Mw/(α*1000)より求めた。
Calculation of Q:
Q = Mw / (α * 1000).

実施例1
冷却装置を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、下記式(i)

Figure 0005962120
で表されるWO 2011/030921[実施例8]に記載の方法で合成した重合体(Mw 3,200、Mn 1,700:前記分析条件2で測定)6.26gと、2,2’−ビピリジン7.85gと、N−メチル−2−ピロリドン29g、テトラヒドロフラン193gとを含む溶液を50℃に昇温し、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチル−1−プロピル)15.0gと、ニッケル(0)ビス(シクロオクタジエン)12.5gを加えてから70℃に昇温し、2時間攪拌した。
得られた反応混合物をメタノール993gに注ぎ込み析出物を濾過し、濾過して得られたケーキをメタノールで3回、17%塩酸で2回洗浄し、さらに濾液のpHが4を超えるまで水洗を行なった。次に、冷却器を備えたフラスコに、ケーキと、ケーキと水との合計重量が393gになるように水を加え、さらに、メタノール393gを加え、バス温90℃で1時間過熱攪拌した。ケーキを濾過し、メタノールで1回洗浄し乾燥した。
乾燥したケーキをN−メチル−2−ピロリドン344gに溶解した後、35%塩酸を12.0g加え120℃で12時間攪拌した。
得られた混合物をアセトン929gに注ぎ込み、結晶を析出させた後、得られたケーキをアセトンで1回、13.2%塩酸で3回、熱水で5回、水で1回洗浄し、乾燥することにより、下記式(001a)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む高分子電解質を得た。収量は13.52gであった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)

上述のように重合して得られた高分子電解質をジエチレングリコールジエチルエーテルに溶解して、濃度が6質量%の高分子電解質溶液を調製した。
得られた高分子電解質溶液を、支持基材である巾300mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡績社製、E5000グレード、厚さ100μm)に流延塗布して、流延膜を形成した。その後、支持基板と流延膜とを100℃に設定した熱風ヒーター乾燥炉へと搬送し、溶媒を除去して成膜した。
得られた膜を2N硫酸に2時間浸漬後、イオン交換水で水洗し、更に風乾した後に支持基材から剥離することで、高分子電解質膜を作製した。膜厚は10μmであった。

Mw 6.89×105 [ 条件1 ]
α 4.8(mmol/g)
寸法変化率 10.1%
Q 144
Example 1
In a nitrogen reaction atmosphere in a glass reaction vessel equipped with a cooling device, the following formula (i)
Figure 0005962120
6.26 g of a polymer synthesized by the method described in WO 2011/030921 [Example 8] (Mw 3,200, Mn 1,700: measured under the analysis condition 2) and 2,2′- A solution containing 7.85 g of bipyridine, 29 g of N-methyl-2-pyrrolidone and 193 g of tetrahydrofuran was heated to 50 ° C., and 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid. After adding 15.0 g of tetrakis (2,2-dimethyl-1-propyl) and 12.5 g of nickel (0) bis (cyclooctadiene), the temperature was raised to 70 ° C. and stirred for 2 hours.
The obtained reaction mixture was poured into 993 g of methanol, and the precipitate was filtered. The cake obtained by filtration was washed 3 times with methanol and twice with 17% hydrochloric acid, and further washed with water until the pH of the filtrate exceeded 4. It was. Next, water was added to a flask equipped with a cooler so that the total weight of the cake and the cake and water was 393 g, and 393 g of methanol was further added, followed by superheated stirring at a bath temperature of 90 ° C. for 1 hour. The cake was filtered, washed once with methanol and dried.
After the dried cake was dissolved in 344 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 12.0 g of 35% hydrochloric acid was added and stirred at 120 ° C. for 12 hours.
The obtained mixture was poured into 929 g of acetone to precipitate crystals, and the obtained cake was washed once with acetone, three times with 13.2% hydrochloric acid, five times with hot water and once with water, and then dried. As a result, a polymer electrolyte containing a repeating unit represented by the following formula (001a) and a structure represented by the following formula (003p) was obtained. The yield was 13.52g.

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

The polymer electrolyte obtained by polymerization as described above was dissolved in diethylene glycol diethyl ether to prepare a polymer electrolyte solution having a concentration of 6% by mass.
The obtained polymer electrolyte solution was cast and applied to a polyethylene terephthalate (PET) film (Toyobo Co., Ltd., E5000 grade, thickness 100 μm) having a width of 300 mm, which was a supporting substrate, to form a cast film. Thereafter, the support substrate and the cast film were transferred to a hot air heater drying furnace set at 100 ° C., and the solvent was removed to form a film.
The obtained membrane was immersed in 2N sulfuric acid for 2 hours, then washed with ion-exchanged water, further air-dried, and then peeled off from the support base material to produce a polymer electrolyte membrane. The film thickness was 10 μm.

Mw 6.89 × 10 5 [Condition 1]
α 4.8 (mmol / g)
Dimensional change rate 10.1%
Q 144

実施例2
冷却装置を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、下記式(i)

Figure 0005962120
で表されるWO 2011/030921[実施例8]に記載の方法で合成した重合体(Mw 3,200、Mn 1,700:前記分析条件2で測定)20.87gと、2,2’−ビピリジン26.2gと、N−メチル−2−ピロリドン98g、テトラヒドロフラン642gとを含む溶液を50℃に昇温し、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチル−1−プロピル)50.0gと、ニッケル(0)ビス(シクロオクタジエン)41.7gを加えてから70℃に昇温し、2時間攪拌した。
得られた反応混合物をメタノール3687gに注ぎ込み析出物を濾過し、濾過して得られたケーキをメタノールで3回、17%塩酸で2回、水で11回洗浄し乾燥した。
乾燥したケーキをN−メチル−2−ピロリドン1335gに溶解した後、35%塩酸を40.7g加え120℃で15時間攪拌した。
得られた混合物をアセトン4219gに注ぎ込み、結晶を析出させた後、得られたケーキをアセトンで1回、13.2%塩酸で3回、熱水で5回、水で1回洗浄し、乾燥することにより、下記式(001a)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む高分子電解質を得た。収量は39.09gであった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)

上述のように重合して得られた高分子電解質をジエチレングリコールジエチルエーテルに溶解して、濃度が5質量%の高分子電解質溶液を調製した。
得られた高分子電解質溶液を、支持基材である巾300mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡績社製、E5000グレード、厚さ100μm)に流延塗布して、流延膜を形成した。その後、支持基板と流延膜とを100℃に設定した熱風ヒーター乾燥炉へと搬送し、溶媒を除去して成膜した。
得られた膜を2N硫酸に2時間浸漬後、イオン交換水で水洗し、更に風乾した後に支持基材から剥離することで、高分子電解質膜を作製した。膜厚は10μmであった。

Mw 17.60×105[ 条件1 ]
α 4.8(mmol/g)
寸法変化率 8.3%
Q 365
Example 2
In a nitrogen reaction atmosphere in a glass reaction vessel equipped with a cooling device, the following formula (i)
Figure 0005962120
20.87 g of a polymer synthesized by the method described in WO 2011/030921 [Example 8] (Mw 3,200, Mn 1,700: measured under the above-described analysis condition 2) and 2,2′- A solution containing 26.2 g of bipyridine, 98 g of N-methyl-2-pyrrolidone and 642 g of tetrahydrofuran was heated to 50 ° C., and 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid. After adding 50.0 g of tetrakis (2,2-dimethyl-1-propyl) and 41.7 g of nickel (0) bis (cyclooctadiene), the temperature was raised to 70 ° C. and stirred for 2 hours.
The obtained reaction mixture was poured into 3687 g of methanol, the precipitate was filtered, and the cake obtained by filtration was washed with methanol 3 times, 17% hydrochloric acid twice, water 11 times and dried.
The dried cake was dissolved in 1335 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 40.7 g of 35% hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at 120 ° C. for 15 hours.
The obtained mixture was poured into 4219 g of acetone to precipitate crystals, and the resulting cake was washed once with acetone, three times with 13.2% hydrochloric acid, five times with hot water and once with water, and then dried. As a result, a polymer electrolyte containing a repeating unit represented by the following formula (001a) and a structure represented by the following formula (003p) was obtained. The yield was 39.09g.

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

The polymer electrolyte obtained by polymerization as described above was dissolved in diethylene glycol diethyl ether to prepare a polymer electrolyte solution having a concentration of 5% by mass.
The obtained polymer electrolyte solution was cast and applied to a polyethylene terephthalate (PET) film (Toyobo Co., Ltd., E5000 grade, thickness 100 μm) having a width of 300 mm, which was a supporting substrate, to form a cast film. Thereafter, the support substrate and the cast film were transferred to a hot air heater drying furnace set at 100 ° C., and the solvent was removed to form a film.
The obtained membrane was immersed in 2N sulfuric acid for 2 hours, then washed with ion-exchanged water, further air-dried, and then peeled off from the support base material to produce a polymer electrolyte membrane. The film thickness was 10 μm.

Mw 17.60 × 10 5 [Condition 1]
α 4.8 (mmol / g)
Dimensional change rate 8.3%
Q 365

実施例3
冷却装置を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、室温で、臭化ニッケル5.45g、2,2’−ビピリジン3.89gをN−メチル−2−ピロリドン75gに溶解させて70℃で2時間攪拌し得られた溶液を、亜鉛粉末3.26g、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチル−1−プロピル)10.0g、下記式(i)

Figure 0005962120
で表されるWO 2011/030921[実施例8]に記載の方法で合成した重合体(Mw 3,200、Mn 1,700:前記分析条件2で測定)6.73gをN−メチル−2−ピロリドン75gに溶解させ、1.5%メタンスルホン酸を含むN−メチル−2−ピロリドン2.56gを加えた後40℃で3時間加熱し得られた溶液に加えた。その後、50℃で2時間攪拌した。
得られた反応混合物を7.3%塩酸306gに注ぎ込み析出物を濾過し、濾過して得られたケーキを7.3%塩酸で1回洗浄し、さらに濾液のpHが4を超えるまで水洗を行なった。次に、冷却器を備えたフラスコに、ケーキと、ケーキと水との合計重量が311gになるように水を加え、さらに、メタノール311gを加え、バス温90℃で1時間過熱攪拌した。ケーキを濾過し、メタノールで1回洗浄し乾燥した。
乾燥したケーキをN−メチル−2−ピロリドン143gに溶解した後、35%塩酸を10.1g加え120℃で20時間攪拌した。
得られた混合物をアセトン671gに注ぎ込み、結晶を析出させた後、得られたケーキをアセトンで1回、13.2%塩酸で2回、熱水で5回、水で1回洗浄し、乾燥することにより、下記式(001a)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む高分子電解質を得た。収量は3.63gであった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)

上述のように重合して得られた高分子電解質をジエチレングリコールジエチルエーテルに溶解して、濃度が10質量%の高分子電解質溶液を調製した。
得られた高分子電解質溶液を、支持基材である巾300mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡績社製、E5000グレード、厚さ100μm)に流延塗布して、流延膜を形成した。その後、支持基板と流延膜とを100℃に設定した熱風ヒーター乾燥炉へと搬送し、溶媒を除去して成膜した。
得られた膜を2N硫酸に2時間浸漬後、イオン交換水で水洗し、更に風乾した後に支持基材から剥離することで、高分子電解質膜を作製した。膜厚は10μmであった。

Mw 1.82×105[ 条件1 ]
α 3.8(mmol/g)
寸法変化率 11.4%
Q 48
Example 3
In a glass reaction vessel equipped with a cooling device, 5.45 g of nickel bromide and 3.89 g of 2,2′-bipyridine were dissolved in 75 g of N-methyl-2-pyrrolidone at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere at room temperature. The solution obtained by stirring for 2 hours was charged with 3.26 g of zinc powder, tetrakis (2,2-dimethyl-1-propyl) 10,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid 10 0.0 g, the following formula (i)
Figure 0005962120
A polymer synthesized by the method described in WO 2011/030921 [Example 8] (Mw 3,200, Mn 1,700: measured under the above-mentioned analysis condition 2) 6.73 g was added to N-methyl-2- It was dissolved in 75 g of pyrrolidone, 2.56 g of N-methyl-2-pyrrolidone containing 1.5% methanesulfonic acid was added, and the mixture was added to the resulting solution heated at 40 ° C. for 3 hours. Then, it stirred at 50 degreeC for 2 hours.
The obtained reaction mixture was poured into 306 g of 7.3% hydrochloric acid, the precipitate was filtered, the cake obtained by filtration was washed once with 7.3% hydrochloric acid, and further washed with water until the pH of the filtrate exceeded 4. I did it. Next, water was added to a flask equipped with a condenser so that the total weight of the cake and the cake and water was 311 g, and further 311 g of methanol was added, followed by superheated stirring at a bath temperature of 90 ° C. for 1 hour. The cake was filtered, washed once with methanol and dried.
After the dried cake was dissolved in 143 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 10.1 g of 35% hydrochloric acid was added and stirred at 120 ° C. for 20 hours.
The obtained mixture was poured into 671 g of acetone to precipitate crystals, and the obtained cake was washed once with acetone, twice with 13.2% hydrochloric acid, five times with hot water and once with water, and then dried. As a result, a polymer electrolyte containing a repeating unit represented by the following formula (001a) and a structure represented by the following formula (003p) was obtained. The yield was 3.63g.

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

The polymer electrolyte obtained by polymerization as described above was dissolved in diethylene glycol diethyl ether to prepare a polymer electrolyte solution having a concentration of 10% by mass.
The obtained polymer electrolyte solution was cast and applied to a polyethylene terephthalate (PET) film (Toyobo Co., Ltd., E5000 grade, thickness 100 μm) having a width of 300 mm, which was a supporting substrate, to form a cast film. Thereafter, the support substrate and the cast film were transferred to a hot air heater drying furnace set at 100 ° C., and the solvent was removed to form a film.
The obtained membrane was immersed in 2N sulfuric acid for 2 hours, then washed with ion-exchanged water, further air-dried, and then peeled off from the support base material to produce a polymer electrolyte membrane. The film thickness was 10 μm.

Mw 1.82 × 10 5 [Condition 1]
α 3.8 (mmol / g)
Dimensional change rate 11.4%
Q 48

実施例4
冷却装置を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、下記式(i)

Figure 0005962120
で表されるWO 2011/030921[実施例8]に記載の方法で合成した重合体(Mw 3,200、Mn 1,700:前記分析条件2で測定)10.08gと、2,2’−ビピリジン10.75gと、N−メチル−2−ピロリドン30g、テトラヒドロフラン270gとを含む溶液を50℃に昇温し、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチル−1−プロピル)15.0gと、ニッケル(0)ビス(シクロオクタジエン)17.1gを加えてから70℃に昇温し、2時間攪拌した。
得られた反応混合物をメタノール1158gに注ぎ込み析出物を濾過し、濾過して得られたケーキをメタノールで3回、17%塩酸で2回洗浄し、さらに濾液のpHが4を超えるまで水洗を行なった。次に、冷却器を備えたフラスコに、ケーキと、ケーキと水との合計重量が466gになるように水を加え、さらに、メタノール466gを加え、バス温90℃で1時間過熱攪拌した。ケーキを濾過し、メタノールで1回洗浄し乾燥した。
乾燥したケーキをN−メチル−2−ピロリドン645gに溶解した後、35%塩酸を14.0g加え120℃で20時間攪拌した。
得られた混合物をアセトン1700gに注ぎ込み、結晶を析出させた後、得られたケーキをアセトンで1回、13.2%塩酸で3回、熱水で5回、水で1回洗浄し、乾燥することにより、下記式(001a)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む高分子電解質を得た。収量は16.98gであった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)

上述のように重合して得られた高分子電解質をジエチレングリコールジエチルエーテルに溶解して、濃度が5質量%の高分子電解質溶液を調製した。
得られた高分子電解質溶液を、支持基材である巾300mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡績社製、E5000グレード、厚さ100μm)に流延塗布して、流延膜を形成した。その後、支持基板と流延膜とを100℃に設定した熱風ヒーター乾燥炉へと搬送し、溶媒を除去して成膜した。
得られた膜を2N硫酸に2時間浸漬後、イオン交換水で水洗し、更に風乾した後に支持基材から剥離することで、高分子電解質膜を作製した。膜厚は10μmであった。

Mw 9.63×105[ 条件1 ]
α 4.0(mmol/g)
寸法変化率 5.6%
Q 241
Example 4
In a nitrogen reaction atmosphere in a glass reaction vessel equipped with a cooling device, the following formula (i)
Figure 0005962120
10.2011 g of a polymer synthesized by the method described in WO 2011/030921 [Example 8] (Mw 3,200, Mn 1,700: measured under the above-mentioned analysis condition 2) and 2,2′- A solution containing 10.75 g of bipyridine, 30 g of N-methyl-2-pyrrolidone and 270 g of tetrahydrofuran was heated to 50 ° C., and 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid. After adding 15.0 g of tetrakis (2,2-dimethyl-1-propyl) and 17.1 g of nickel (0) bis (cyclooctadiene), the temperature was raised to 70 ° C. and stirred for 2 hours.
The obtained reaction mixture was poured into 1158 g of methanol, the precipitate was filtered, the cake obtained by filtration was washed 3 times with methanol and twice with 17% hydrochloric acid, and further washed with water until the pH of the filtrate exceeded 4. It was. Next, water was added to a flask equipped with a condenser so that the total weight of the cake and the cake and water was 466 g, and 466 g of methanol was further added, followed by superheated stirring at a bath temperature of 90 ° C. for 1 hour. The cake was filtered, washed once with methanol and dried.
After the dried cake was dissolved in 645 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 14.0 g of 35% hydrochloric acid was added and stirred at 120 ° C. for 20 hours.
The obtained mixture was poured into 1700 g of acetone to precipitate crystals, and the obtained cake was washed once with acetone, three times with 13.2% hydrochloric acid, five times with hot water and once with water, and then dried. As a result, a polymer electrolyte containing a repeating unit represented by the following formula (001a) and a structure represented by the following formula (003p) was obtained. The yield was 16.98g.

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

The polymer electrolyte obtained by polymerization as described above was dissolved in diethylene glycol diethyl ether to prepare a polymer electrolyte solution having a concentration of 5% by mass.
The obtained polymer electrolyte solution was cast and applied to a polyethylene terephthalate (PET) film (Toyobo Co., Ltd., E5000 grade, thickness 100 μm) having a width of 300 mm, which was a supporting substrate, to form a cast film. Thereafter, the support substrate and the cast film were transferred to a hot air heater drying furnace set at 100 ° C., and the solvent was removed to form a film.
The obtained membrane was immersed in 2N sulfuric acid for 2 hours, then washed with ion-exchanged water, further air-dried, and then peeled off from the support base material to produce a polymer electrolyte membrane. The film thickness was 10 μm.

Mw 9.63 × 10 5 [Condition 1]
α 4.0 (mmol / g)
Dimensional change rate 5.6%
Q 241

実施例5
冷却装置を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、室温で、臭化ニッケル29.9g、2,2’−ビピリジン21.4gをN−メチル−2−ピロリドン192gに溶解させて70℃で2時間攪拌し得られた溶液を、亜鉛粉末17.91g、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチル−1−プロピル)40.0g、2,5−ジクロロベンゾフェノン22.2gをN−メチル−2−ピロリドン68gと、ジオキサン260gに溶解させ、1.5%メタンスルホン酸を含むN−メチル−2−ピロリドン14.0gを加えた後40℃で3時間加熱し得られた溶液に加えた。その後、50℃で2時間攪拌した。
得られた反応混合物をメタノール2013gに注ぎ込み析出物を濾過し、濾過して得られたケーキをメタノールで3回、17%塩酸で2回洗浄し、さらに濾液のpHが4を超えるまで水洗を行なった。次に、冷却器を備えたフラスコに、ケーキと、ケーキと水との合計重量が1243gになるように水を加え、さらに、メタノール1243gを加え、バス温90℃で1時間過熱攪拌した。ケーキを濾過し、メタノールで1回洗浄し乾燥した。
乾燥したケーキをN−メチル−2−ピロリドン965gに溶解した後、35%塩酸を37.22g加え120℃で20時間攪拌した。
得られた混合物をアセトン1040gに注ぎ込み、結晶を析出させた後、得られたケーキをアセトンで1回、13.2%塩酸で3回、熱水で2回、水で6回洗浄し、乾燥することにより、下記式(001a)で表される繰り返し単位と、下記式(002r)で表される構造とを含む高分子電解質を得た。収量は36.36gであった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120

上述のように重合して得られた高分子電解質をジエチレングリコールジエチルエーテルに溶解して、濃度が4質量%の高分子電解質溶液を調製した。
得られた高分子電解質溶液を、支持基材である巾300mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡績社製、E5000グレード、厚さ100μm)に流延塗布して、流延膜を形成した。その後、支持基板と流延膜とを100℃に設定した熱風ヒーター乾燥炉へと搬送し、溶媒を除去して成膜した。
得られた膜を2N硫酸に2時間浸漬後、イオン交換水で水洗し、更に風乾した後に支持基材から剥離することで、高分子電解質膜を作製した。膜厚は10μmであった。

Mw 1.99×105[ 条件1 ]
α 4.7(mmol/g)
寸法変化率 0.4%
Q 42
Example 5
In a glass reaction vessel equipped with a cooling device, 29.9 g of nickel bromide and 21.4 g of 2,2′-bipyridine were dissolved in 192 g of N-methyl-2-pyrrolidone at room temperature in a nitrogen atmosphere at room temperature. The solution obtained by stirring for 2 hours was charged with 17.91 g of zinc powder, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetrakis (2,2-dimethyl-1-propyl) 40 1.0 g, 22.5-g of 2,5-dichlorobenzophenone dissolved in 68 g of N-methyl-2-pyrrolidone and 260 g of dioxane, and 14.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone containing 1.5% methanesulfonic acid was added. After that, it was heated at 40 ° C. for 3 hours and added to the resulting solution. Then, it stirred at 50 degreeC for 2 hours.
The obtained reaction mixture was poured into 2013 g of methanol, the precipitate was filtered, and the cake obtained by filtration was washed 3 times with methanol and twice with 17% hydrochloric acid, and further washed with water until the pH of the filtrate exceeded 4. It was. Next, water was added to a flask equipped with a condenser so that the total weight of the cake and the cake and water was 1243 g, and 1243 g of methanol was further added, followed by superheated stirring at a bath temperature of 90 ° C. for 1 hour. The cake was filtered, washed once with methanol and dried.
After the dried cake was dissolved in 965 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 37.22 g of 35% hydrochloric acid was added and stirred at 120 ° C. for 20 hours.
The obtained mixture was poured into 1040 g of acetone to precipitate crystals, and the obtained cake was washed once with acetone, three times with 13.2% hydrochloric acid, twice with hot water and six times with water, and dried. As a result, a polymer electrolyte containing a repeating unit represented by the following formula (001a) and a structure represented by the following formula (002r) was obtained. The yield was 36.36g.

Figure 0005962120

Figure 0005962120

The polymer electrolyte obtained by polymerization as described above was dissolved in diethylene glycol diethyl ether to prepare a polymer electrolyte solution having a concentration of 4% by mass.
The obtained polymer electrolyte solution was cast and applied to a polyethylene terephthalate (PET) film (Toyobo Co., Ltd., E5000 grade, thickness 100 μm) having a width of 300 mm, which was a supporting substrate, to form a cast film. Thereafter, the support substrate and the cast film were transferred to a hot air heater drying furnace set at 100 ° C., and the solvent was removed to form a film.
The obtained membrane was immersed in 2N sulfuric acid for 2 hours, then washed with ion-exchanged water, further air-dried, and then peeled off from the support base material to produce a polymer electrolyte membrane. The film thickness was 10 μm.

Mw 1.99 × 10 5 [Condition 1]
α 4.7 (mmol / g)
Dimensional change rate 0.4%
Q42

実施例6
冷却装置を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、下記式(ii)

Figure 0005962120
で表されるJP 2010/272363[実施例B2]に記載の方法で合成した重合体(Mw 11,000、Mn 18,000:前記分析条件2で測定)17.8gと、2,2’−ビピリジン24.8gと、N−メチル−2−ピロリドン88g、テトラヒドロフラン792gとを含む溶液を50℃に昇温し、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチル−1−プロピル)44.0gと、ニッケル(0)ビス(シクロオクタジエン)39.6gを加えてから70℃に昇温し、2時間攪拌した。
得られた反応混合物をメタノール2765gに注ぎ込み析出物を濾過し、濾過して得られたケーキをメタノールで3回、17%塩酸で2回洗浄し、さらに濾液のpHが4を超えるまで水洗を行なった。次に、冷却器を備えたフラスコに、ケーキと、ケーキと水との合計重量が1154gになるように水を加え、さらに、メタノール1154gを加え、バス温90℃で1時間過熱攪拌した。ケーキを濾過し、メタノールで1回洗浄し乾燥した。
乾燥したケーキをN−メチル−2−ピロリドン1428gに溶解した後、35%塩酸を46.4g加え120℃で16時間攪拌した。
得られた混合物をアセトン4592gに注ぎ込み、結晶を析出させた後、得られたケーキをアセトンで1回、13.2%塩酸で3回、熱水で5回、水で1回洗浄し、乾燥することにより、下記式(001a)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む高分子電解質を得た。収量は41.31gであった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)

上述のように重合して得られた高分子電解質をジメチルスルホキシドに溶解して、濃度が3質量%の高分子電解質溶液を調製した。
得られた高分子電解質溶液を、支持基材である巾300mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡績社製、E5000グレード、厚さ100μm)に流延塗布して、流延膜を形成した。その後、支持基板と流延膜とを100℃に設定した熱風ヒーター乾燥炉へと搬送し、溶媒を除去して成膜した。
得られた膜を2N硫酸に2時間浸漬後、イオン交換水で水洗し、更に風乾した後に支持基材から剥離することで、高分子電解質膜を作製した。膜厚は10μmであった。

Mw 23.18×105[ 条件1 ]
α 4.7(mmol/g)
寸法変化率 7.1%
Q 493
Example 6
In a glass reaction vessel equipped with a cooling device, under a nitrogen atmosphere, the following formula (ii)
Figure 0005962120
17.8 g of a polymer synthesized by the method described in JP 2010/272363 [Example B2] represented by the formula (Mw 11,000, Mn 18,000: measured under the above-mentioned analytical condition 2), and 2,2′- A solution containing 24.8 g of bipyridine, 88 g of N-methyl-2-pyrrolidone and 792 g of tetrahydrofuran was heated to 50 ° C., and 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid. After adding 44.0 g of tetrakis (2,2-dimethyl-1-propyl) and 39.6 g of nickel (0) bis (cyclooctadiene), the mixture was heated to 70 ° C. and stirred for 2 hours.
The obtained reaction mixture was poured into 2765 g of methanol, and the precipitate was filtered. The cake obtained by filtration was washed 3 times with methanol and twice with 17% hydrochloric acid, and further washed with water until the pH of the filtrate exceeded 4. It was. Next, water was added to a flask equipped with a cooler so that the total weight of the cake and the cake and water was 1154 g, and 1154 g of methanol was further added, followed by superheated stirring at a bath temperature of 90 ° C. for 1 hour. The cake was filtered, washed once with methanol and dried.
After the dried cake was dissolved in 1428 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 46.4 g of 35% hydrochloric acid was added and stirred at 120 ° C. for 16 hours.
The obtained mixture was poured into 4592 g of acetone to precipitate crystals, and the obtained cake was washed once with acetone, three times with 13.2% hydrochloric acid, five times with hot water and once with water, and then dried. As a result, a polymer electrolyte containing a repeating unit represented by the following formula (001a) and a structure represented by the following formula (003p) was obtained. The yield was 41.31 g.

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

The polymer electrolyte obtained by polymerization as described above was dissolved in dimethyl sulfoxide to prepare a polymer electrolyte solution having a concentration of 3% by mass.
The obtained polymer electrolyte solution was cast and applied to a polyethylene terephthalate (PET) film (Toyobo Co., Ltd., E5000 grade, thickness 100 μm) having a width of 300 mm, which was a supporting substrate, to form a cast film. Thereafter, the support substrate and the cast film were transferred to a hot air heater drying furnace set at 100 ° C., and the solvent was removed to form a film.
The obtained membrane was immersed in 2N sulfuric acid for 2 hours, then washed with ion-exchanged water, further air-dried, and then peeled off from the support base material to produce a polymer electrolyte membrane. The film thickness was 10 μm.

Mw 23.18 × 10 5 [Condition 1]
α 4.7 (mmol / g)
Dimensional change rate 7.1%
Q 493

実施例7
冷却装置を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、室温で、臭化ニッケル2.37g、4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン2.37g、4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジン0.296gをN−メチル−2−ピロリドン78gに溶解させて70℃で1時間攪拌した後トルエン260g加え得られた溶液を、亜鉛粉末4.73g、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチル−1−プロピル)26.0g、 下記式(iii)

Figure 0005962120
で表されるJP 2010/272363[実施例B1]に記載の方法で合成した重合体(Mw 10,000、Mn 16,000:前記分析条件2で測定)21.5gをN−メチル−2−ピロリドン208gに溶解させ、1.5%メタンスルホン酸を含むN−メチル−2−ピロリドン3.71gを加えた後40℃で3時間加熱し得られた溶液に加えた。その後、70℃で2時間攪拌した。
得られた反応混合物を2−ブタノン331gと、トルエン80gと、N−メチル−2−ピロリドン45gをと含む溶液に注ぎ込み、18.9%塩酸197gを加え、80度で1時間攪拌した。静置した後、有機層を分離した。分離した有機層にN−メチル−2−ピロリドン957gを加え、減圧条件下で溶媒702gを留去した。得られた混合物に35%塩酸を26.1g加え120℃で20時間攪拌した。
得られた混合物をアセトン1939gに注ぎ込み、結晶を析出させた後、得られたケーキをアセトンで1回、13.2%塩酸で3回、熱水で5回、水で1回洗浄し、乾燥することにより、下記式(001a)で表される繰り返し単位と、下記式(003b)で表される構造とを含む高分子電解質を得た。収量は33.48gであった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)

上述のように重合して得られた高分子電解質をジメチルスルホキシドに溶解して、濃度が10質量%の高分子電解質溶液を調製した。
得られた高分子電解質溶液を、支持基材である巾300mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡績社製、E5000グレード、厚さ100μm)に流延塗布して、流延膜を形成した。その後、支持基板と流延膜とを100℃に設定した熱風ヒーター乾燥炉へと搬送し、溶媒を除去して成膜した。
得られた膜を2N硫酸に2時間浸漬後、イオン交換水で水洗し、更に風乾した後に支持基材から剥離することで、高分子電解質膜を作製した。膜厚は10μmであった。

Mw 1.78×105[ 条件1 ]
α 3.5(mmol/g)
寸法変化率 6.5%
Q 51
Example 7
In a glass reaction vessel equipped with a cooling device, in a nitrogen atmosphere at room temperature, 2.37 g of nickel bromide, 2.37 g of 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine, 4,4′-bis (methoxy) Carbonyl) -2,2′-bipyridine (0.296 g) was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (78 g), stirred at 70 ° C. for 1 hour, and then added with 260 g of toluene. 26.0 g of 4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetrakis (2,2-dimethyl-1-propyl), the following formula (iii)
Figure 0005962120
21.5 g of a polymer synthesized by the method described in JP 2010/272363 [Example B1] (Mw 10,000, Mn 16,000: measured under the above-described analytical condition 2) was added to N-methyl-2- The resultant was dissolved in 208 g of pyrrolidone, 3.71 g of N-methyl-2-pyrrolidone containing 1.5% methanesulfonic acid was added, and the mixture was added to the resulting solution heated at 40 ° C. for 3 hours. Then, it stirred at 70 degreeC for 2 hours.
The obtained reaction mixture was poured into a solution containing 331 g of 2-butanone, 80 g of toluene, and 45 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 197 g of 18.9% hydrochloric acid was added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 1 hour. After standing, the organic layer was separated. 957 g of N-methyl-2-pyrrolidone was added to the separated organic layer, and 702 g of the solvent was distilled off under reduced pressure. To the obtained mixture, 26.1 g of 35% hydrochloric acid was added and stirred at 120 ° C. for 20 hours.
The obtained mixture was poured into 1939 g of acetone to precipitate crystals, and the obtained cake was washed once with acetone, three times with 13.2% hydrochloric acid, five times with hot water and once with water, and then dried. As a result, a polymer electrolyte containing a repeating unit represented by the following formula (001a) and a structure represented by the following formula (003b) was obtained. The yield was 33.48g.

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

The polymer electrolyte obtained by polymerization as described above was dissolved in dimethyl sulfoxide to prepare a polymer electrolyte solution having a concentration of 10% by mass.
The obtained polymer electrolyte solution was cast and applied to a polyethylene terephthalate (PET) film (Toyobo Co., Ltd., E5000 grade, thickness 100 μm) having a width of 300 mm, which was a supporting substrate, to form a cast film. Thereafter, the support substrate and the cast film were transferred to a hot air heater drying furnace set at 100 ° C., and the solvent was removed to form a film.
The obtained membrane was immersed in 2N sulfuric acid for 2 hours, then washed with ion-exchanged water, further air-dried, and then peeled off from the support base material to produce a polymer electrolyte membrane. The film thickness was 10 μm.

Mw 1.78 × 10 5 [Condition 1]
α 3.5 (mmol / g)
Dimensional change rate 6.5%
Q 51

比較例1
冷却装置を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、室温で、臭化ニッケル3.88gをN−メチル−2−ピロリドン60gに溶解させて70℃で1時間攪拌した後2,2’−ビピリジン2.77g加え得られた溶液を、亜鉛粉末2.32g、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチル−1−プロピル)8.0g、下記式(i)

Figure 0005962120

で表されるWO 2011/030921[実施例8]に記載の方法で合成した重合体(Mw 3,200、Mn 1,700:前記分析条件2で測定)3.18gをN−メチル−2−ピロリドン60gに溶解させ、1.5%メタンスルホン酸を含むN−メチル−2−ピロリドン1.89gを加えた後40℃で3時間加熱し得られた溶液に加えた。その後、50℃で2時間攪拌した。
得られた反応混合物を7.3%塩酸284gに注ぎ込み析出物を濾過し、濾過して得られたケーキを7.3%塩酸で1回洗浄し、さらに濾液のpHが4を超えるまで水洗を行なった。次に、冷却器を備えたフラスコに、ケーキと、ケーキと水との合計重量が311gになるように水を加え、さらに、メタノール311gを加え、バス温90℃で1時間過熱攪拌した。ケーキを濾過し、メタノールで1回洗浄し乾燥した。
乾燥したケーキをN−メチル−2−ピロリドン63gに溶解した後、35%塩酸を8.09g加え120℃で20時間攪拌した。
得られた混合物をアセトン230gに注ぎ込み、結晶を析出させた後、得られたケーキをアセトンで1回、13.2%塩酸で2回、熱水で5回、水で1回洗浄し、乾燥することにより、下記式(001a)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む高分子電解質を得た。収量は3.63gであった。
Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)

上述のように重合して得られた高分子電解質をジメチルスルホキシドに溶解して、濃度が10質量%の高分子電解質溶液を調製した。
得られた高分子電解質溶液を、支持基材である巾300mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡績社製、E5000グレード、厚さ100μm)に流延塗布して、流延膜を形成した。その後、支持基板と流延膜とを100℃に設定した熱風ヒーター乾燥炉へと搬送し、溶媒を除去して成膜した。
得られた膜を2N硫酸に2時間浸漬後、イオン交換水で水洗し、更に風乾した後に支持基材から剥離することで、高分子電解質膜を作製した。膜厚は10μmであった。

Mw 1.20×105[ 条件1 ]
α 4.8(mmol/g)
寸法変化率 19.1%
Q 25
Comparative Example 1
In a glass reaction vessel equipped with a cooling device, 3.88 g of nickel bromide was dissolved in 60 g of N-methyl-2-pyrrolidone at room temperature in a nitrogen atmosphere and stirred at 70 ° C. for 1 hour, then 2,2′- 2.77 g of bipyridine was added, and the resulting solution was added with 2.32 g of zinc powder, tetrakis (2,2-dimethyl-1-propyl) 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonate. 8.0 g, following formula (i)
Figure 0005962120

A polymer synthesized by the method described in WO 2011/030921 [Example 8] (Mw 3,200, Mn 1,700: measured under the above analysis condition 2) 3.18 g of N-methyl-2- It was dissolved in 60 g of pyrrolidone, 1.89 g of N-methyl-2-pyrrolidone containing 1.5% methanesulfonic acid was added, and then the mixture was heated at 40 ° C. for 3 hours and added to the resulting solution. Then, it stirred at 50 degreeC for 2 hours.
The obtained reaction mixture was poured into 284 g of 7.3% hydrochloric acid, the precipitate was filtered, the cake obtained by filtration was washed once with 7.3% hydrochloric acid, and further washed with water until the pH of the filtrate exceeded 4. I did it. Next, water was added to a flask equipped with a condenser so that the total weight of the cake and the cake and water was 311 g, and further 311 g of methanol was added, followed by superheated stirring at a bath temperature of 90 ° C. for 1 hour. The cake was filtered, washed once with methanol and dried.
After the dried cake was dissolved in 63 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 8.09 g of 35% hydrochloric acid was added and stirred at 120 ° C. for 20 hours.
The obtained mixture was poured into 230 g of acetone to precipitate crystals, and the obtained cake was washed once with acetone, twice with 13.2% hydrochloric acid, five times with hot water and once with water, and then dried. As a result, a polymer electrolyte containing a repeating unit represented by the following formula (001a) and a structure represented by the following formula (003p) was obtained. The yield was 3.63g.
Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

The polymer electrolyte obtained by polymerization as described above was dissolved in dimethyl sulfoxide to prepare a polymer electrolyte solution having a concentration of 10% by mass.
The obtained polymer electrolyte solution was cast and applied to a polyethylene terephthalate (PET) film (Toyobo Co., Ltd., E5000 grade, thickness 100 μm) having a width of 300 mm, which was a supporting substrate, to form a cast film. Thereafter, the support substrate and the cast film were transferred to a hot air heater drying furnace set at 100 ° C., and the solvent was removed to form a film.
The obtained membrane was immersed in 2N sulfuric acid for 2 hours, then washed with ion-exchanged water, further air-dried, and then peeled off from the support base material to produce a polymer electrolyte membrane. The film thickness was 10 μm.

Mw 1.20 × 10 5 [Condition 1]
α 4.8 (mmol / g)
Dimensional change rate 19.1%
Q 25

実施例8
冷却装置を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、室温で、臭化ニッケル2.91g、4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン2.23g、4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジン0.365gをN−メチル−2−ピロリドン160gに溶解させて70℃で1時間攪拌した後トルエン479g加え得られた溶液を、亜鉛粉末8.78g、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチル−1−プロピル)45.0g、下記式(vii)

Figure 0005962120
で表されるWO 2011/030921[実施例8]に記載の方法で合成した芳香族化合物(Mw 3,200、Mn 1,700:前記分析条件で測定)18.8gをN−メチル−2−ピロリドン319gに溶解させ、5%メタンスルホン酸を含むN−メチル−2−ピロリドン6.90gを加えた後40℃で3時間加熱し得られた溶液に加えた。その後、70℃で2時間重合反応を行い、下式(i)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む重合体を得た。得られた重合体のMwは480,000、Mnは182,000[ 条件2 ]であった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)
Example 8
In a glass reaction vessel equipped with a cooling device, in a nitrogen atmosphere, at room temperature, 2.91 g of nickel bromide, 2.23 g of 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine, 4,4′-bis (methoxy) Carbonyl) -2,2′-bipyridine (0.365 g) was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (160 g), stirred at 70 ° C. for 1 hour, and then added with 479 g of toluene. 45.0 g of 4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetrakis (2,2-dimethyl-1-propyl), the following formula (vii)
Figure 0005962120
18.8 g of an aromatic compound (Mw 3,200, Mn 1,700: measured under the above analysis conditions) synthesized by the method described in WO 2011/030921 [Example 8] It was dissolved in 319 g of pyrrolidone, 6.90 g of N-methyl-2-pyrrolidone containing 5% methanesulfonic acid was added, and the mixture was added to the resulting solution heated at 40 ° C. for 3 hours. Thereafter, a polymerization reaction was carried out at 70 ° C. for 2 hours to obtain a polymer containing a repeating unit represented by the following formula (i) and a structure represented by the following formula (003p). Mw of the obtained polymer was 480,000 and Mn was 182,000 [Condition 2].

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

実施例9
冷却装置を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、室温で、臭化ニッケル18.7mg、4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン14.5mg、4,4’−ビス(エトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジン2.7mgをN−メチル−2−ピロリドン3mLに溶解させて得られた溶液を、亜鉛粉末57.4mg、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチル−1−プロピル)283mg、WO 2011/030921[実施例8]に記載の方法で合成した共役芳香族化合物(Mw 3,200、Mn 1,700:前記分析条件で測定)118mgをN−メチル−2−ピロリドン3mLに溶解させ、メタンスルホン酸0.65mgを加えた後50℃で2時間加熱し得られた溶液に加えた。その後、70℃で4時間重合反応を行い、下記式(i)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む重合体を得た。得られた重合体のMwは369,000、Mnは162,000[ 条件2 ]であった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)
Example 9
In a glass reaction vessel equipped with a cooling device, in a nitrogen atmosphere at room temperature, nickel bromide 18.7 mg, 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine 14.5 mg, 4,4′-bis (ethoxy) A solution obtained by dissolving 2.7 mg of carbonyl) -2,2′-bipyridine in 3 mL of N-methyl-2-pyrrolidone was dissolved in 57.4 mg of zinc powder, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6,6′-tetrasulfonic acid tetrakis (2,2-dimethyl-1-propyl) 283 mg, conjugated aromatic compound (Mw 3,200, Mn 1) synthesized by the method described in WO 2011/030921 [Example 8] , 700: measured under the above analysis conditions) 118 mg was dissolved in 3 mL of N-methyl-2-pyrrolidone, 0.65 mg of methanesulfonic acid was added, and the mixture was heated at 50 ° C. for 2 hours and added to the resulting solution. It was. Thereafter, a polymerization reaction was carried out at 70 ° C. for 4 hours to obtain a polymer containing a repeating unit represented by the following formula (i) and a structure represented by the following formula (003p). Mw of the obtained polymer was 369,000 and Mn was 162,000 [Condition 2].

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

実施例10
冷却装置を備えたガラス製反応容器に、窒素雰囲気下、室温で、臭化ニッケル27.9mg、4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン24.2mg、4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジン3.5mgをN,N−ジメチルアセトアミド3mLに溶解させて得られた溶液を、亜鉛粉末84.5mg、4,4’−ジクロロビフェニル−2,2’,6,6’−テトラスルホン酸テトラキス(2,2−ジメチル−1−プロピル)414mg、WO 2011/030921[実施例8]に記載の方法で合成した共役芳香族化合物(Mw 3,200、Mn 1,700[ 条件2 ])173mgをN,N−ジメチルアセトアミド3mLに溶解させ、メタンスルホン酸0.95mgを加えた後50℃で2時間加熱し得られた溶液に加えた。その後、70℃で4時間重合反応を行い、下記式(i)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む重合体を得た。得られた重合体のMwは525,000、Mnは217,000[ 条件2 ]であった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)
Example 10
In a glass reaction vessel equipped with a cooling apparatus, in a nitrogen atmosphere, at room temperature, 27.9 mg of nickel bromide, 24.2 mg of 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine, 4,4′-bis (methoxy) A solution obtained by dissolving 3.5 mg of carbonyl) -2,2′-bipyridine in 3 mL of N, N-dimethylacetamide was dissolved in 84.5 mg of zinc powder, 4,4′-dichlorobiphenyl-2,2 ′, 6. , 6′-tetrasulfonic acid tetrakis (2,2-dimethyl-1-propyl) 414 mg, a conjugated aromatic compound synthesized by the method described in WO 2011/030921 [Example 8] (Mw 3,200, Mn 1, 700 [Condition 2]) 173 mg was dissolved in 3 mL of N, N-dimethylacetamide, 0.95 mg of methanesulfonic acid was added and then heated at 50 ° C. for 2 hours and added to the resulting solution. Thereafter, a polymerization reaction was carried out at 70 ° C. for 4 hours to obtain a polymer containing a repeating unit represented by the following formula (i) and a structure represented by the following formula (003p). Mw of the obtained polymer was 525,000 and Mn was 217,000 [Condition 2].

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

実施例11
実施例10において4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン24.2mgに代えて、4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン30.0mgを用いた以外は同様に反応を行い、下記式(i)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む重合体を得た。得られた重合体のMwは307,000、Mnは143,000[ 条件2 ]であった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)
Example 11
In Example 10, 30.0 mg of 4,4′-bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine was used instead of 24.2 mg of 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine. A polymer containing a repeating unit represented by the following formula (i) and a structure represented by the following formula (003p) was obtained. Mw of the obtained polymer was 307,000, and Mn was 143,000 [Condition 2].

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

実施例12
実施例10において4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン24.2mgに代えて、4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン20.1mgを用いた以外は同様に反応を行い、下記式(i)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む重合体を得た。得られた重合体のMwは502,000、Mnは218,000[ 条件2 ]であった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)
Example 12
The reaction was conducted in the same manner as in Example 10 except that 20.1 mg of 4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine was used instead of 24.2 mg of 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine. A polymer containing a repeating unit represented by the following formula (i) and a structure represented by the following formula (003p) was obtained. Mw of the obtained polymer was 502,000 and Mn was 218,000 [Condition 2].

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

実施例13
実施例10において4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン24.2mgに代えて、2,2’−ビピリジン17.4mgを用いた以外は同様に反応を行い、下記式(i)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む重合体を得た。得られた重合体のMwは292,000、Mnは133,000[ 条件2 ]であった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)
Example 13
The reaction was carried out in the same manner as in Example 10 except that 17.4 mg of 2,2′-bipyridine was used instead of 24.2 mg of 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine. A polymer containing a repeating unit represented by the following formula (003p) was obtained. Mw of the obtained polymer was 292,000 and Mn was 133,000 [Condition 2].

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

実施例14
実施例10において4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン24.2mg、4,4’−ビス(メトキシカルボニル)−2,2’−ビピリジン3.5mgに代えて、4,4’−ビス(1,1−ジメチルエチル)−2,2’−ビピリジン19.3mg、4,4’−ジトリフルオロメチル−2,2’−ビピリジン2.5.mgを用いた以外は同様に反応を行い、下記式(i)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む重合体を得た。得られた重合体のMwは50,000、Mnは26,000[ 条件2 ]であった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)
Example 14
In Example 10, 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine 24.2 mg and 4,4′-bis (methoxycarbonyl) -2,2′-bipyridine 3.5 mg were used instead of 4,4′- Bis (1,1-dimethylethyl) -2,2′-bipyridine 19.3 mg, 4,4′-ditrifluoromethyl-2,2′-bipyridine 2.5. A reaction was carried out in the same manner except that mg was used to obtain a polymer containing a repeating unit represented by the following formula (i) and a structure represented by the following formula (003p). Mw of the obtained polymer was 50,000, and Mn was 26,000 [Condition 2].

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

実施例15
実施例10において4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン24.2mgに代えて、1,10−フェナントロリン20.4mgを用いた以外は同様に反応を行い、下記式(i)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む重合体を得た。得られた重合体のMwは65,000、Mnは31,000[ 条件2 ]であった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。)
Example 15
The reaction was conducted in the same manner as in Example 10 except that 20.4 mg of 1,10-phenanthroline was used instead of 24.2 mg of 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine. The polymer containing the repeating unit and the structure represented by the following formula (003p) was obtained. Mw of the obtained polymer was 65,000, and Mn was 31,000 [Condition 2].

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

実施例16
実施例10において4,4’−ジメトキシ−2,2’−ビピリジン24.2mgに代えて、4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン29.7mgを用いた以外は同様に反応を行い、下記式(i)で表される繰り返し単位と、下記式(003p)で表される構造とを含む重合体を得た。得られた重合体のMwは103,000、Mnは39,000[ 条件2 ]であった。

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(hは繰り返し単位数を表す。) Example 16
In Example 10, the reaction was carried out in the same manner except that 29.7 mg of 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline was used instead of 24.2 mg of 4,4′-dimethoxy-2,2′-bipyridine. A polymer containing a repeating unit represented by the formula (i) and a structure represented by the following formula (003p) was obtained. Mw of the obtained polymer was 103,000, and Mn was 39,000 [Condition 2].

Figure 0005962120

Figure 0005962120
(H represents the number of repeating units.)

Claims (13)

下記式(001)で表される構造単位を主鎖に有する重合体であって、重合体中の下記−SO、−SO、−SO及び−SOの合計含有量α(mmol/g)が2.0を超え、前記αと重合体の重量平均分子量Mwとが下記式(X)の関係を満たす重合体。
Figure 0005962120
(A1〜A4は、それぞれ独立に、下記式(1a)又は下記式(1b)で表される基を表す。
Figure 0005962120
(R011は、水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表す。前記アルキル基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及び炭素数6〜20のアリールスルホニル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。)
Figure 0005962120
(Mは、カチオンを表す。前記カチオンは、2価以上のカチオンである場合、前記−O以外のアニオンと結合している。)
001〜R004は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基又はシアノ基を表す。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。)
Mw/(α*1000)>25 (X)
A polymer having a structural unit represented by the following formula (001) in the main chain, the following —SO 2 A 1 , —SO 2 A 2 , —SO 2 A 3 and —SO 2 A 4 in the polymer A polymer in which the total content α (mmol / g) exceeds 2.0, and the α and the weight average molecular weight Mw of the polymer satisfy the relationship of the following formula (X).
Figure 0005962120
(A 1 to A 4 each independently represents a group represented by the following formula (1a) or the following formula (1b).
Figure 0005962120
(R 011 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The alkyl group is a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 to 20 carbon atoms. And may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryloxyl group, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and an arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms.)
Figure 0005962120
(M represents a cation the cation may be a divalent or higher cation, the -O -. Is bonded to the other anions.)
R 001 to R 004 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. An aryloxyl group, a C2-C20 acyl group, or a cyano group is represented. The alkyl group, the alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or 6 carbon atoms. It may have at least one substituent selected from the group consisting of ˜20 aryloxyl groups and cyano groups. )
Mw / (α * 1000)> 25 (X)
下記式(002)で表される構造単位をさらに主鎖に有する請求項1に記載の重合体。
Figure 0005962120
(Ar000は、2価の芳香族基を表す。前記芳香族基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。)
The polymer according to claim 1, further comprising a structural unit represented by the following formula (002) in the main chain.
Figure 0005962120
(Ar 000 represents a divalent aromatic group. The aromatic group includes a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, It may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and a cyano group, the alkyl group, the alkoxyl group, and the aryl. Group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms and a cyano group. It may have at least one substituent selected from the group consisting of:
イオン交換基を有するブロックと、イオン交換基を実質的に有しないブロックとを有する請求項1又は2に記載の重合体。   The polymer of Claim 1 or 2 which has a block which has an ion exchange group, and a block which does not have an ion exchange group substantially. 前記イオン交換基を有するブロックが、前記式(001)で表される構造単位を主鎖に有する請求項3に記載の重合体。   The polymer according to claim 3, wherein the block having an ion exchange group has a structural unit represented by the formula (001) in the main chain. 前記イオン交換基を実質的に有しないブロックが、下記式(003)で表される構造を主鎖に有する請求項3又は4に記載の重合体。
Figure 0005962120
(Ar〜Arは、それぞれ独立に、2価の芳香族基を表す。前記芳香族基は、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基、炭素数2〜20のアシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。前記アルキル基、前記アルコキシル基、前記アリール基、前記アリールオキシル基及び前記アシル基は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基を有していてもよい。Y及びYは、それぞれ独立に、単結合、カルボニル基、スルホニル基、イソプロピリデン基、ヘキサフルオロイソプロピリデン基又はフルオレン−9,9−ジイル基を表す。Z及びZは、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を表す。a、b及びcは、それぞれ独立に、0又は1を表す。hは、2以上の整数を表す。)
The polymer according to claim 3 or 4, wherein the block having substantially no ion exchange group has a structure represented by the following formula (003) in the main chain.
Figure 0005962120
(Ar 1 to Ar 4 each independently represents a divalent aromatic group. The aromatic group includes a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a carbon number. The alkyl group may have at least one substituent selected from the group consisting of an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxyl group having 6 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 20 carbon atoms, and a cyano group. , The alkoxyl group, the aryl group, the aryloxyl group and the acyl group are each independently a fluorine atom, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. aryloxyl and good .Y 1 and Y 2 have at least one substituent selected from the group consisting of cyano groups, each independently, a single bond, a carbonyl group, sulfo Group, isopropylidene group, .Z 1 and Z 2 represents a hexafluoroisopropylidene group or a fluorene-9,9-diyl group, each independently, .a representing an oxygen atom or a sulfur atom, b and c, Each independently represents 0 or 1. h represents an integer of 2 or more.)
前記hが、5以上の整数である請求項5に記載の重合体。   The polymer according to claim 5, wherein h is an integer of 5 or more. 前記A1〜A4が、それぞれ、前記式(1a)で表される基であり、前記R011が、水素原子である請求項1〜6のいずれかに記載の重合体。 The polymer according to any one of claims 1 to 6, wherein each of A 1 to A 4 is a group represented by the formula (1a), and R 011 is a hydrogen atom. 請求項1〜7のいずれかに記載の重合体を含む電解質。   The electrolyte containing the polymer in any one of Claims 1-7. 請求項8に記載の高分子電解質を含む電解質膜。   An electrolyte membrane comprising the polymer electrolyte according to claim 8. 多孔質基材をさらに含む請求項8に記載の電解質膜。   The electrolyte membrane according to claim 8, further comprising a porous substrate. 請求項8に記載の高分子電解質と、触媒成分とを含む触媒組成物。   A catalyst composition comprising the polymer electrolyte according to claim 8 and a catalyst component. 請求項9又は10に記載の電解質膜及び請求項11に記載の触媒組成物からなる群から選ばれる少なくとも1つを有する膜電極接合体。   The membrane electrode assembly which has at least 1 chosen from the group which consists of the electrolyte membrane of Claim 9 or 10, and the catalyst composition of Claim 11. 請求項12に記載の膜電極接合体を有する燃料電池。   A fuel cell comprising the membrane electrode assembly according to claim 12.
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