KR20060022366A - 신규한 술폰산염을 포함하는9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 화합물 - Google Patents

신규한 술폰산염을 포함하는9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 화합물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 화학식1로 나타내어지는 신규한 술폰산염을 포함하는 플루오렌 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112004040451989-PAT00001
상기 식에서, X는 수소(H) 또는 1가의 알칼리 금속원자이다.
본 발명의 플루오렌 화합물은 수소이온을 이송하는 성질을 가지며, 다양한 구조의 디할라이드 단량체와의 축중합을 통해 다양한 고분자의 제조가 가능하며, 제조된 고분자로부터 박막을 제조할 수 있는 등 연료 전지용 수소이온 전도성 막과 같은 기능성 고분자 박막 제조에 사용되어질 수 있는 효과가 있다.
9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌, 술폰산, 고분자, 기능성 고분자 박막

Description

신규한 술폰산염을 포함하는 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 화합물{Novel 9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene Compound Containing Sulfonic Acid Salt}
본 발명은 플루오렌 화합물에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 신규한 술폰산염을 포함하는 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 화합물에 관한 것이다.
플루오렌 유도체 화합물은 고기능성 물질로 우수한 기계적, 물리적 특성을 가지므로 기존 수지에 함유시킴으로써 수지의 물성을 향상시키는데 사용되고 있으며, 특히 전기 광학적 특성으로 인해 액정질 매체, 및 광학 및 전자광학 디스플레이 요소를 제공하는 물질의 제조 등에 널리 사용되고 있다.
최근에는 이러한 고기능성을 갖는 플루오렌 유도체 화합물을 연료 전지용 수소이온 전도성 고분자 막의 제조에 사용하는 등의 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 플루오렌 유도체 화합물의 방향족 고리에 술폰산기를 도입시킴으로써 고분자 막의 수소이온 전도성을 부여하고자 하였다(K. Okamoto et al., Macromolecule, 2002, 35, 6707, Y. Sakaguchi et al., Polymer Preprints, 2004, 45(1), 20).
그러나 상기 종래의 연구에서는 사용한 플루오렌 화합물이 디아민으로써 제 조할 수 있는 고분자가 폴리이미드로 제한되며, 또한 히드록시기가 두 개 포함된 플루오렌을 사용할 경우, 다양한 구조의 디할라이드 단량체와의 축중합을 통해 다양한 폴리에테르 케톤 공중합체를 제조할 수 있지만, 수소이온 전도성을 부여하기 위해 고분자 제조 후 post-술폰화 반응을 하기 때문에 이온 교환능의 조절이 용이하지 않은 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 종래의 플루오렌 화합물 구조와는 다른 신규한 술폰산염을 포함하는 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
하기 화학식1로 나타내어지는 신규한 술폰산염을 포함하는 플루오렌 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112004040451989-PAT00002
상기 식에서, X는 수소(H) 또는 1가의 알칼리 금속원자이다.
상기 X는 수소원자(H), 칼륨원자(K) 또는 나트륨 원자(Na) 일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 플루오렌 화합물로 제조되는 고분자를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자로 제조되는 기능성 고분자 박막을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자를 사용하여 제조되는 연료전지용 전해질 막을 제공한다.
본 발명의 신규한 술폰산염을 포함하는 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 화합물은 그 자체로 수소이온을 이송하는 성질을 갖는다. 또한, 당 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 구조의 디할라이드 단량체와의 축중합을 통해 다양한 고분자의 제조가 가능하며, 제조된 고분자로부터 박막을 제조할 수 있는 등 연료전지용 수소이온 전도성 막과 같은 기능성 고분자 박막을 제조할 수 있다.
이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명 의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌-2,7-디술폰산 칼륨 염(9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene-2,7-disulfonic acid potassium salt)의 제조
500ml짜리 둥근 플라스크에 15.28g(43.61 mmol)의 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌(9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene)과 300 mL의 디클로로메탄(dichloromethane)을 넣고 교반하였다. 여기에 10.42 g(89.39 mmol)의 클로로술폰산(chlorosulfonic acid)을 80 mL의 디클로로메탄에 녹인 용액을 30분간에 걸쳐 서서히 적가한 후, 1시간 동안 교반하였다. 여기에 9.79g(174.42 mmol)의 KOH을 180 mL의 에탄올(ethanol)에 녹인 용액을 pH = 7~8이 될 때까지 서서히 적가하였다. 침전물을 여과(filter)한 후, 침전물을 뜨거운 에탄올과 뜨거운 아세톤으로 여러 번 씻어 주고, 100℃ 이상의 진공오븐에서 12시간 이상 건조한 후, 물로 재결정하여 하기 화학식 2로 나타내는 분말형태의 순수한 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌-2,7-디술폰산 칼륨염(9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene-2,7-disulfonic acid potassium salt) 23.90 g을 얻었다.
[화학식 2]
Figure 112004040451989-PAT00003

정제하여 분리한 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌-2,7-디술폰산 칼륨 염(9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene-2,7-disulfonic acid potassium salt)은 1H-NMR로 그 화학적 구조를 확인하였다.
1H-NMR(DMSO-d6) : 7.90-7.50(m, 6H), 6.72(d, 4H), 6.41(d, 4H)
[실시예 2]
9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌-2,7-디술폰산 칼륨 염(9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene-2,7-disulfonic acid potassium salt)의 제조
100ml짜리 둥근 플라스크에 20g(57.08 mmol)의 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌(9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene)과 200g의 진한황산(sulfuric acid)을 넣고 상온으로2시간 동안 교반하여 반응시켰다. 이 용액을 300~400 mL의 얼음이 담긴 삼각 플라스크에 천천히 붓고 교반하였다. 이 반응물을 여과하여 100℃의 진공오븐에서 건조한 후, 소량(100 mL)의 메탄올(methanol)에 녹이고 여기에 중성 (pH=7)이 될 때까지 6.5g(115.84 mmol)의 KOH을 천천히 적가하였다. 그러면 흰색의 침전물이 생기고 이것을 여과한 후, 물로 재결정하고 진공 건조하여 상기 화학식 2로 나타내는 분말 형태의 순수한 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌-2,7-디술폰산 칼륨 염(9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene-2,7-disulfonic acid potassium salt) 17.60g을 얻었다.
정제하여 분리한 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌-2,7-디술폰산 칼륨 염(9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene-2,7-disulfonic acid potassium salt)은 1H-NMR로 그 화학적 구조를 확인하였다.
1H-NMR(DMSO-d6) : 7.90-7.50(m, 6H), 6.72(d, 4H), 6.41(d, 4H)
본 발명의 신규한 술폰산염을 포함하는 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 화합물은 그 자체로 수소이온을 이송하는 성질을 가지며, 다양한 고분자의 제조가 가능하며, 제조된 고분자로부터 박막을 제조할 수 있는 등 연료 전지용 수소이온 전도성 막과 같은 기능성 고분자 박막 제조에 사용되어질 수 있는 유용한 발명이다.
상기에서 본 발명은 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

Claims (7)

  1. 하기 화학식1로 나타내어지는 신규한 술폰산염을 포함하는 플루오렌 화합물:
    [화학식 1]
    　　　
    Figure 112004040451989-PAT00004
    상기 식에서, X는 수소(H) 또는 1가의 알칼리 금속원자이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X는 수소원자(H) 임을 특징으로 하는 플루오렌 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 X는 칼륨원자(K) 임을 특징으로 하는 플루오렌 화합물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 X가 나트륨 원자(Na) 임을 특징으로 하는 플루오렌 화합물.
  5. 제1항 기재의 플루오렌 화합물로 제조되는 것을 특징으로 하는 고분자.
  6. 제5항 기재의 고분자로 제조되는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 박막.
  7. 제5항 기재의 고분자를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전해질 막.
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WO2008102953A1 (en) * 2007-02-20 2008-08-28 Lg Chem, Ltd. Fluorene-based resin polymer and method for preparing thereof

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