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JP6809701B2 - Monomer compounds, polymer compounds, polymer composites, their manufacturing methods, electrolyte materials, and applications using them. - Google Patents
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Monomer compounds, polymer compounds, polymer composites, their manufacturing methods, electrolyte materials, and applications using them. Download PDF

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Description

本発明は、アニオン性ポリマーを合成可能なモノマー化合物、それによるポリマー化合物、ポリマー化合物によって得られるポリマー複合体、それらの製造方法、ポリマー化合物を用いた電解質材料、ならびに、その用途としてリチウムイオン電池および空気電池に関する。 The present invention relates to a monomer compound capable of synthesizing an anionic polymer, a polymer compound thereof, a polymer composite obtained from the polymer compound, a method for producing them, an electrolyte material using the polymer compound, and a lithium ion battery and its use. Regarding air batteries.

全固体リチウムイオン電池の電解質として高分子電解質が研究されている。例えば、アニオン性ポリマーを主鎖とし、Liイオンをカウンターカチオンとするポリマーがリチウムイオン電池の高分子電解質と使用できることが知られている(例えば、非特許文献1を参照)。しかしながら、非特許文献1では、トリブロックコポリマーを用いるため、Liイオン密度が十分でなく、導電率のさらなる向上が求められている。また、低温環境下では導電率が低下するため、使用できない。 Polymer electrolytes are being studied as electrolytes for all-solid-state lithium-ion batteries. For example, it is known that a polymer having an anionic polymer as a main chain and Li ions as counter cations can be used as a polymer electrolyte of a lithium ion battery (see, for example, Non-Patent Document 1). However, in Non-Patent Document 1, since a triblock copolymer is used, the Li ion density is not sufficient, and further improvement in conductivity is required. In addition, it cannot be used in a low temperature environment because its conductivity decreases.

一方、リチウムイオン電池の電解質に難燃性のイオン液体を用いることが知られている。例えば、Liイオンをグライムと錯形成したイオン液体が開発され、リチウムイオン電池の電解質への適用が研究されている(例えば、非特許文献2、非特許文献3を参照)。非特許文献2および3によれば、Liイオンとグライムとの結合は比較的弱く、Liイオンによる高い導電率が期待されている。しかしながら、このようなイオン液体は、このままでは全固体リチウムイオン電池には適用できない。 On the other hand, it is known that a flame-retardant ionic liquid is used as an electrolyte of a lithium ion battery. For example, an ionic liquid in which Li ions are complexed with glyme has been developed, and application of a lithium ion battery to an electrolyte has been studied (see, for example, Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3). According to Non-Patent Documents 2 and 3, the bond between Li ion and grime is relatively weak, and high conductivity due to Li ion is expected. However, such an ionic liquid cannot be applied to an all-solid-state lithium-ion battery as it is.

R.Bouchetら,Nature Materials,Vol.12,May 2013,452−457R. Bouchet et al., Nature Materials, Vol. 12, May 2013, 452-457 K.Yoshidaら,J.Am.Chem.Soc.2011,133,13121−13129K. Yoshida et al., J. Mol. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13121-13129 Ce Zhangら,J.Phys.Chem.B 2014,118,5144−5153Ce Zhang et al., J. Mol. Phys. Chem. B 2014,118,514-5153

本発明の課題は、0℃以下のような低温環境下においても、優れた導電率を示すポリマー複合体を製造するためのモノマー化合物、そのポリマー化合物、これらを用いたポリマー複合体、それらの製造方法、それを用いた電解質材料、および、それを用いた用途を提供することである。 An object of the present invention is a monomer compound for producing a polymer composite exhibiting excellent conductivity even in a low temperature environment such as 0 ° C. or lower, a polymer compound thereof, a polymer composite using these, and their production. It is to provide a method, an electrolyte material using it, and an application using it.

本発明によるモノマー化合物は、一般式(1)で表され、これにより上記課題を解決する。


ここで、Tfは、トリフルオロメタンスルホニル基(−SOCF)を表し、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基である。
前記Rは、水素またはメチル基であってもよい。
前記置換基は、ハロゲン基、水酸基、アミノ基およびエポキシ基からなる群から選択されてもよい。 本発明によるポリマー化合物は、一般式(2)で表され、これにより上記課題を解決する。

ここで、Tfは、トリフルオロメタンスルホニル基(−SOCF)を表し、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、nは、10以上100,000以下の整数である。

前記Rは、水素またはメチル基であってもよい。 本発明によるポリマー複合体は、一般式(3)で表されるアニオン性ポリマー化合物を主鎖とし、
一般式(4)で表される錯体をカウンターカチオンとし、これにより上記課題を解決する。

ここで、Tfは、トリフルオロメタンスルホニル基(−SOCF)を表し、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、nは、10以上100,000以下の整数であり、RおよびRは、同一または別異の、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、mは1以上4以下の整数である。
前記Rは、水素またはメチル基であり、前記Rおよび前記Rは、同一または別異の、メチル基またはエチル基であってもよい。
本発明による上述のモノマー化合物を製造する方法は、NHSOCFにMH(Mは、Li、Na、KおよびCsからなる群から選択される元素)を反応させる第1のステップと、前記第1のステップで得られた反応物に一般式(I)で表される化合物を反応させる第2のステップと、前記第2のステップで得られた反応物に水素化リチウム、水酸化リチウム、および、リチウムアルコキシドからなる群から選択されるリチウム塩を反応させる第3のステップとを包含し、これにより上記課題を解決する。

ここで、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、Xは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素である。
前記第1のステップは、極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させてもよい。
前記第2のステップは、極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させてもよい。
前記第3のステップは、極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させてもよい。
本発明による上述のモノマー化合物を製造する方法は、NHSOCFにMH(Mは、Li、Na、KおよびCsからなる群から選択される元素)を反応させる第1のステップと、前記第1のステップで得られた反応物と、一般式(I)で表される化合物と、トリエチルアミン、ピリジンおよび1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンからなる群から選択されるアミン類とを反応させる第2のステップとを包含し、これにより上記課題を解決する。

ここで、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、Xは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素である。
本発明による上述のモノマー化合物を製造する方法は、NHSOCFと、一般式(I)で表される化合物と、トリエチルアミン、ピリジンおよび1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンからなる群から選択されるアミン類とを反応させる第1のステップと、前記第1のステップで得られた反応物にハロゲン化リチウムを反応させる第2のステップとを包含し、これにより上記課題を解決する。

ここで、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、Xは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素である。
本発明による上述のポリマー化合物を製造する方法は、上述のモノマー化合物を、ラジカル重合、リビングラジカル重合、イオン重合、リビングイオン重合、光重合および熱重合からなる群から選択される重合法で重合させるステップを包含し、これにより上記課題を解決する。
前記リビングラジカル重合は、原子移動ラジカル移動重合(Atom TransferRadical Polymerization:ATRP)であってもよい。
本発明におる上述のポリマー複合体を製造する方法は、上述のポリマー化合物と、一般式(II)で表されるグライムとを、極性溶媒中で混合するステップを包含し、これにより上記課題を解決する。

ここで、RおよびRは、同一または別異の、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、mは1以上4以下の整数である。
前記混合するステップは、不活性ガス雰囲気中で行われてもよい。
本発明による電解質材料は、少なくとも上述のポリマー複合体を含有し、これにより上記課題を解決する。
本発明によるリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に位置する高分子電解質層とを備え、前記高分子電解質層は、上述の電解質材料からなり、これにより上記課題を解決する。
本発明によるリチウムイオン空気電池は、空気極と、負極と、前記空気極および前記負極の間に位置する高分子電解質層とを備え、前記高分子電解質層は、上述の電解質材料からなり、これにより上記課題を解決する。
The monomer compound according to the present invention is represented by the general formula (1), thereby solving the above-mentioned problems.


Here, Tf represents a trifluoromethanesulfonyl group (-SO 2 CF 3 ), and R 1 is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, which has or does not have a hydrogen or a substituent. n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group , 3-Hexyl group, tert-Hexyl group or Cyclohexyl group.
The R 1 may be a hydrogen or a methyl group.
The substituent may be selected from the group consisting of halogen groups, hydroxyl groups, amino groups and epoxy groups. The polymer compound according to the present invention is represented by the general formula (2), thereby solving the above-mentioned problems.

Here, Tf represents a trifluoromethanesulfonyl group (-SO 2 CF 3 ), and R 1 is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, which has or does not have a hydrogen or a substituent. n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group , 3-Hexyl group, tert-Hexyl group or cyclohexyl group, where n is an integer of 10 or more and 100,000 or less.

The R 1 may be a hydrogen or a methyl group. The polymer composite according to the present invention has an anionic polymer compound represented by the general formula (3) as a main chain.
The complex represented by the general formula (4) is used as a counter cation, thereby solving the above-mentioned problem.

Here, Tf represents a trifluoromethanesulfonyl group (-SO 2 CF 3 ), and R 1 is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, which has or does not have a hydrogen or a substituent. n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group , 3-Hexyl group, tert-Hexyl group or Cyclohexyl group, n is an integer of 10 or more and 100,000 or less, and R 2 and R 3 have or do not have the same or different substituents. , Methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert- It is a pentyl group, an n-hexyl group, an isohexyl group, a sec-hexyl group, a 3-hexyl group, a tert-hexyl group or a cyclohexyl group, and m is an integer of 1 or more and 4 or less.
The R 1 may be a hydrogen or a methyl group, and the R 2 and the R 3 may be the same or different methyl or ethyl groups.
The method for producing the above-mentioned monomer compound according to the present invention comprises the first step of reacting NH 2 SO 2 CF 3 with MH (M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K and Cs). The second step of reacting the reaction product obtained in the first step with the compound represented by the general formula (I), and the reaction product obtained in the second step are lithium hydride and lithium hydroxide. , And a third step of reacting a lithium salt selected from the group consisting of lithium alkoxides, thereby solving the above problems.

Here, R 1 is hydrogen, or has or does not have a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-. Pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl group, X Is an element selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.
The first step may be reacted in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower.
The second step may be reacted in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower.
The third step may be reacted in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower.
The method for producing the above-mentioned monomer compound according to the present invention comprises the first step of reacting NH 2 SO 2 CF 3 with MH (M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K and Cs). The reactant obtained in the first step, the compound represented by the general formula (I), and an amine selected from the group consisting of triethylamine, pyridine and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane. It includes a second step of reacting with the class, thereby solving the above problems.

Here, R 1 is hydrogen, or has or does not have a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-. Pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl group, X Is an element selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.
The method for producing the above-mentioned monomer compound according to the present invention includes NH 2 SO 2 CF 3 , a compound represented by the general formula (I), triethylamine, pyridine and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane. The present invention includes a first step of reacting with amines selected from the group consisting of the above, and a second step of reacting the reactant obtained in the first step with lithium halide. To solve.

Here, R 1 is hydrogen, or has or does not have a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-. Pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl group, X Is an element selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.
In the method for producing the above-mentioned polymer compound according to the present invention, the above-mentioned monomer compound is polymerized by a polymerization method selected from the group consisting of radical polymerization, living radical polymerization, ion polymerization, living ion polymerization, photopolymerization and thermal polymerization. It includes steps to solve the above problems.
The living radical polymerization may be Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP).
The method for producing the above-mentioned polymer composite in the present invention includes the step of mixing the above-mentioned polymer compound and grime represented by the general formula (II) in a polar solvent, thereby solving the above-mentioned problems. Resolve.

Here, R 2 and R 3 are the same or different, having or not having a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-. Butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl It is a group, and m is an integer of 1 or more and 4 or less.
The mixing step may be performed in an inert gas atmosphere.
The electrolyte material according to the present invention contains at least the above-mentioned polymer composite, thereby solving the above-mentioned problems.
The lithium ion secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a polymer electrolyte layer located between the positive electrode and the negative electrode, and the polymer electrolyte layer is made of the above-mentioned electrolyte material. Solve the above problems.
The lithium-ion air battery according to the present invention includes an air electrode, a negative electrode, and a polymer electrolyte layer located between the air electrode and the negative electrode, and the polymer electrolyte layer is made of the above-mentioned electrolyte material. To solve the above problem.

本発明によるモノマー化合物は、メタクリレート基に直接窒素が結合しているので、モノマー化合物そのものをコンパクトにできる。このようなモノマー化合物を用いれば、アニオン性となるポリマー化合物が得られるが、コンパクトなモノマー化合物を用いているのでポリマー化合物の密度が向上し得る。その結果、含有されるLiイオンの密度も向上する。このような本発明のモノマー化合物を出発物質として得られるポリマー複合体は、本発明のポリマー化合物をアニオン性ポリマー化合物の主鎖とし、Liイオンとグライムまたはグライム誘導体との錯体をカウンターカチオンとするので、Liイオンが容易に移動し、Liイオンの解離度およびLiイオンの輸率が向上し得る。さらに、本発明のポリマー複合体の結晶性の低下に伴い、ガラス転移温度が劇的に低下するので、とりわけ低温でも極めて優れた導電率を有することができる。このようなポリマー複合体をリチウムイオン電池または空気電池の高分子電解質層に用いれば、通常環境下のみならず低温環境下でも使用できるため、環境に依存することなく、有利である。 Since nitrogen is directly bonded to the methacrylate group in the monomer compound according to the present invention, the monomer compound itself can be made compact. By using such a monomer compound, an anionic polymer compound can be obtained, but since a compact monomer compound is used, the density of the polymer compound can be improved. As a result, the density of Li ions contained is also improved. In the polymer composite obtained by using the monomer compound of the present invention as a starting material, the polymer compound of the present invention is used as the main chain of the anionic polymer compound, and the complex of Li ion and glyme or glyme derivative is used as the counter cation. , Li ions can easily move, and the degree of dissociation of Li ions and the transport rate of Li ions can be improved. Furthermore, as the crystallinity of the polymer composite of the present invention decreases, the glass transition temperature decreases dramatically, so that it is possible to have extremely excellent conductivity even at a particularly low temperature. When such a polymer composite is used for the polymer electrolyte layer of a lithium ion battery or an air battery, it can be used not only in a normal environment but also in a low temperature environment, which is advantageous without depending on the environment.

本発明のモノマー化合物を製造する過程を示す図The figure which shows the process of manufacturing the monomer compound of this invention. 本発明のモノマー化合物を製造する別の過程を示す図The figure which shows another process for producing the monomer compound of this invention. 本発明のモノマー化合物を製造するさらに別の過程を示す図The figure which shows still another process for producing the monomer compound of this invention. 本発明のポリマー化合物を製造する過程を示す図The figure which shows the process of producing the polymer compound of this invention. 本発明のポリマー複合体を製造する過程を示す図The figure which shows the process of manufacturing the polymer composite of this invention. 本発明のリチウムイオン二次電池を示す模式図Schematic diagram showing the lithium ion secondary battery of the present invention 本発明の空気電池を示す模式図Schematic diagram showing the air battery of the present invention 実施例1におけるモノマー化合物を合成する過程を示す図The figure which shows the process of synthesizing the monomer compound in Example 1. 実施例1で得られた生成物の外観を示す図The figure which shows the appearance of the product obtained in Example 1. 実施例1の生成物のH NMRスペクトルを示す図The figure which shows 1 1 H NMR spectrum of the product of Example 1. 実施例1の生成物の13C NMRスペクトルを示す図The figure which shows the 13 C NMR spectrum of the product of Example 1. 実施例1の生成物のFT−IRスペクトルを示す図The figure which shows the FT-IR spectrum of the product of Example 1. 実施例2におけるポリマー化合物を合成する過程を示す図The figure which shows the process of synthesizing the polymer compound in Example 2. 実施例2のポリマー化合物の合成におけるモノマー化合物の消費割合と時間との関係を示す図The figure which shows the relationship between the consumption ratio of a monomer compound and time in the synthesis of the polymer compound of Example 2. 実施例2のポリマー化合物の合成におけるポリマー化合物の分子量のモノマー化合物の転化率の依存性を示す図The figure which shows the dependence of the conversion rate of the monomer compound of the molecular weight of a polymer compound in the synthesis of the polymer compound of Example 2 実施例2のポリマー化合物の合成におけるポリマー化合物の分子量分布のモノマー化合物の転化率の依存性を示す図The figure which shows the dependence of the conversion rate of the monomer compound of the molecular weight distribution of a polymer compound in the synthesis of the polymer compound of Example 2 実施例3におけるポリマー複合体を合成する過程を示す図The figure which shows the process of synthesizing a polymer composite in Example 3. 実施例3の生成物のH NMRスペクトルを示す図The figure which shows 1 1 H NMR spectrum of the product of Example 3. 実施例3の生成物のDSC挙動を示す図The figure which shows the DSC behavior of the product of Example 3. 実施例3の生成物の導電率の温度依存性を示す図The figure which shows the temperature dependence of the conductivity of the product of Example 3. 実施例5におけるモノマー化合物を合成する過程を示す図The figure which shows the process of synthesizing the monomer compound in Example 5. 実施例6におけるモノマー化合物を合成する過程を示す図The figure which shows the process of synthesizing the monomer compound in Example 6.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、同様の要素には同様の番号を付し、その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same elements are given the same numbers, and the description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
実施の形態1では、本発明のモノマー化合物およびその製造方法について説明する。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, the monomer compound of the present invention and a method for producing the same will be described.

本発明によるモノマー化合物は、一般式(1)で表される。 The monomer compound according to the present invention is represented by the general formula (1).

ここで、Tfは、トリフルオロメタンスルホニル基(−SOCF)を表し、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基である。 Here, Tf represents a trifluoromethanesulfonyl group (-SO 2 CF 3 ), and R 1 is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, which has or does not have a hydrogen or a substituent. n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group , 3-Hexyl group, tert-Hexyl group or Cyclohexyl group.

本発明によるモノマー化合物は、メタクリレート基に直接窒素が結合し、この窒素にトリフルオロメタンスルホニル基が結合している。従来、窒素の両端にトリフルオロメタンスルホニル基を有するもの、および、合成の容易さからメタクリレート基にエステル結合を介して種々のアルキル基、次いで窒素が結合するものが知られている(例えば、A.S.Shaplovら,Electrochimica Acta 2011,57,74−90を参照)。しかしながら、本願発明者らは、メタクリレート基に直接窒素を結合させるという発想により、後述する合成方法に創意工夫を行った結果、モノマー化合物の小型化に成功した。 In the monomer compound according to the present invention, nitrogen is directly bonded to the methacrylate group, and a trifluoromethanesulfonyl group is bonded to this nitrogen. Conventionally, those having a trifluoromethanesulfonyl group at both ends of nitrogen and those in which various alkyl groups and then nitrogen are bonded to a methacrylate group via an ester bond are known for ease of synthesis (for example, A. See S. Shaplov et al., Esterochimica Acta 2011, 57, 74-90). However, the inventors of the present application have succeeded in miniaturizing the monomer compound as a result of ingenuity in the synthesis method described later based on the idea of directly binding nitrogen to the methacrylate group.

は、好ましくは、水素またはメチル基である。これらであれば、合成が容易であり、モノマー化合物がよりコンパクトになるため有利である。 R 1 is preferably a hydrogen or methyl group. These are advantageous because they are easy to synthesize and the monomer compound becomes more compact.

なお、Rを修飾する置換基は、反応性のある置換基であれば制限はないが、例示的には、ハロゲン基、水酸基、アミノ基およびエポキシ基からなる群から選択される。これらの置換基であれば、モノマー化合物の特性に大きな影響を与えないが、置換基によりさらなる特性を付与することができる。 The substituent that modifies R 1 is not limited as long as it is a reactive substituent, but is exemplifiedly selected from the group consisting of a halogen group, a hydroxyl group, an amino group and an epoxy group. These substituents do not significantly affect the properties of the monomer compound, but the substituents can impart further properties.

次に、本発明のモノマー化合物の製造方法について説明する。
図1は、本発明のモノマー化合物を製造する過程を示す図である。
Next, a method for producing the monomer compound of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a process of producing the monomer compound of the present invention.

ステップS110:NHSOCF(トリフルオロメタンスルホニルアミン:NHTf)にMH(Mは、Li、Na、KおよびCsからなる群から選択される元素)を反応させる(第1のステップとも呼ぶ)。これにより、アルカリ金属のトリフルオロメタンスルホニルアミド(NHMTf)110(図1)が得られる。ここでMは、Li、Na、KおよびCsからなる群から選択される元素である。 Step S110: NH 2 SO 2 CF 3 (trifluoromethanesulfonylamine: NH 2 Tf) is reacted with MH (M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K and Cs) (also in the first step). Call). As a result, the alkali metal trifluoromethanesulfonylamide (NHMTf) 110 (FIG. 1) is obtained. Here, M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K and Cs.

第1のステップは、具体的には、NHTfとMHとを極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させる。好ましくは、−100℃以上0℃以下の温度範囲にすることにより、副反応を抑制し、高純度に所望の生成物を得ることができる。NHTfおよびMHが溶解する極性溶媒であれば特に制限はないが、例示的には、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン(THF)、アセトニトリル(AcN)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、アセトン、ジオキサン、酢酸エチル、クロロホルム、メチルエチルケトン、プロパノール等がある。これらであれば、確実にNHTfおよびMHが溶解する。 In the first step, specifically, NH 2 Tf and MH are reacted in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. Preferably, by setting the temperature in the temperature range of −100 ° C. or higher and 0 ° C. or lower, side reactions can be suppressed and the desired product can be obtained with high purity. There is no particular limitation as long as it is a polar solvent in which NH 2 Tf and MH are dissolved, but examples thereof include methanol, ethanol, tetrahydrofuran (THF), acetonitrile (AcN), N, N-dimethylformamide (DMF) and dimethyl sulfoxide. (DMSO), dimethylacetamide (DMAc), acetone, dioxane, ethyl acetate, chloroform, methyl ethyl ketone, propanol and the like. With these, NH 2 Tf and MH are surely dissolved.

反応は1時間以上48時間以下で完了し、極性溶媒をエバポレータ等により除去することにより、粉末状の生成物としてNHMTf110が得られる。なお、MHは、NHTfのモル当量と少なくとも同じとなるように混合されるのがよい。少なくとも同じであればよいので、MHを、NHTfよりも多く用いてもよい。 The reaction is completed in 1 hour or more and 48 hours or less, and NHMTf110 is obtained as a powdery product by removing the polar solvent with an evaporator or the like. The MH should be mixed so as to be at least the same as the molar equivalent of NH 2 Tf. MH may be used more than NH 2 Tf, as long as they are at least the same.

ステップS120:ステップS110で得られた反応物110(すなわち、NHMTf)に一般式(I)で表される化合物120(図1)を反応させる(第2のステップとも呼ぶ)。これにより、反応物130(図1)が得られる。 Step S120: The reaction product 110 (that is, NHMTf) obtained in step S110 is reacted with compound 120 (FIG. 1) represented by the general formula (I) (also referred to as a second step). As a result, the reactant 130 (FIG. 1) is obtained.

ここで、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、Xは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素である。なお、Rを修飾する置換基は、上述したように、反応性のある置換基であれば制限はないが、例示的には、ハロゲン基、水酸基、アミノ基およびエポキシ基からなる群から選択される。 Here, R 1 is hydrogen, or has or does not have a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-. Pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl group, X Is an element selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine. As described above, the substituent that modifies R 1 is not limited as long as it is a reactive substituent, but exemplary, it is selected from the group consisting of a halogen group, a hydroxyl group, an amino group and an epoxy group. Will be done.

第2のステップは、具体的には、NHMTf110と一般式(I)の化合物120とを極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させる。好ましくは、−100℃以上0℃以下の温度範囲にすることにより、副反応を抑制し、高純度に所望の生成物を得ることができる。NHMTf110および化合物120が溶解する極性溶媒であれば特に制限はないが、例示的には、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロフラン(THF)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジオキサン、酢酸エチル、クロロホルム、メチルエチルケトン等がある。これらであれば、確実にNHMTf110および化合物120が溶解する。 In the second step, specifically, NHMTf110 and compound 120 of the general formula (I) are reacted in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. Preferably, by setting the temperature in the temperature range of −100 ° C. or higher and 0 ° C. or lower, side reactions can be suppressed and the desired product can be obtained with high purity. There is no particular limitation as long as it is a polar solvent in which NHMTf110 and compound 120 are dissolved, but exemplary examples thereof include acetonitrile, acetone, tetrahydrofuran (THF), N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), and dimethylacetamide. (DMAc), dioxane, ethyl acetate, chloroform, methyl ethyl ketone and the like. With these, NHMTf110 and compound 120 are surely dissolved.

NHMTf110を含有する極性溶媒に一般式(I)の化合物120を1時間以上5時間以下の時間をかけて添加し、撹拌すればよい。これにより、反応が開始し、MX(Mは、Mは、Li、Na、KおよびCsからなる群から選択される元素であり、Xは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素である)が析出する。MXの析出物を濾過により除去し、濾液から極性溶媒をエバポレータ等により除去することにより、粉末状の生成物として反応物130が得られる。 The compound 120 of the general formula (I) may be added to the polar solvent containing NHMTf110 over a period of 1 hour or more and 5 hours or less, and the mixture may be stirred. As a result, the reaction is initiated and MX (M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K and Cs, and X is selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine. Is an element) is precipitated. By removing the MX precipitate by filtration and removing the polar solvent from the filtrate by an evaporator or the like, the reaction product 130 is obtained as a powdery product.

一般式(I)の化合物120は、ステップS110で用いたNHTfのモル当量と少なくとも同じとなるように混合されればよい。なお、0℃以下の温度で添加している場合に、添加後、溶媒の温度を室温まで昇温させてもよい。これにより、反応が促進される。本願明細書において、室温とは、0℃より高く30℃以下の温度範囲を意図する。 The compound 120 of the general formula (I) may be mixed so as to be at least the same as the molar equivalent of NH 2 Tf used in step S110. When the solvent is added at a temperature of 0 ° C. or lower, the temperature of the solvent may be raised to room temperature after the addition. This promotes the reaction. As used herein, room temperature is intended to be in a temperature range above 0 ° C and below 30 ° C.

ステップS130:ステップS120で得られた反応物130(図1)に、水素化リチウム、水酸化リチウム、および、リチウムアルコキシドからなる群から選択されるリチウム塩を反応させる(第3のステップとも呼ぶ)。これにより、一般式(1)で表される本発明のモノマー化合物140(図1)が得られる。リチウムアルコキシドは、例示的には、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムtert−ブトキシド等を挙げられるが、アルコキシド基を有するリチウム化合物であれば特に制限はない。 Step S130: The reactant 130 (FIG. 1) obtained in step S120 is reacted with a lithium salt selected from the group consisting of lithium hydride, lithium hydroxide, and lithium alkoxide (also referred to as a third step). .. As a result, the monomer compound 140 (FIG. 1) of the present invention represented by the general formula (1) is obtained. Examples of the lithium alkoxide include lithium methoxydo, lithium ethoxydo, lithium tert-butoxide and the like, but there is no particular limitation as long as it is a lithium compound having an alkoxide group.

第3のステップは、具体的には、反応物130とリチウム塩とを極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させる。好ましくは、−100℃以上0℃以下の温度範囲にすることにより、副反応物の生成を抑制し、高純度に所望の生成物を得ることができる。反応物130およびリチウム塩が溶解する極性溶媒であれば特に制限はないが、例示的には、テトラヒドロフラン(THF)、水、メタノール、エタノール、アセトニトリル(AcN)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、アセトン、ジオキサン、酢酸エチル、クロロホルム、メチルエチルケトン、プロパノール等がある。これらであれば、確実に反応物130およびリチウム塩が溶解する。リチウム塩を含有する極性溶媒に、反応物130を含有する極性溶媒を0.5時間以上3時間以下の時間をかけて添加し、撹拌すればよい。ここでは、リチウム塩は、反応物130のモル当量と少なくとも同じとなるように添加される。なお、0℃以下の温度で添加している場合に、添加後、混合物の温度を室温まで昇温させてもよい。これにより、反応がさらに促進される。 In the third step, specifically, the reactant 130 and the lithium salt are reacted in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. Preferably, by setting the temperature in the temperature range of −100 ° C. or higher and 0 ° C. or lower, the formation of side reactants can be suppressed and the desired product can be obtained with high purity. There is no particular limitation as long as it is a polar solvent in which the reaction product 130 and the lithium salt are dissolved, but exemplary examples thereof include tetrahydrofuran (THF), water, methanol, ethanol, acetonitrile (AcN), N, N-dimethylformamide (DMF). , Dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylacetoamide (DMAc), acetone, dioxane, ethyl acetate, chloroform, methylethylketone, propanol and the like. With these, the reactant 130 and the lithium salt are surely dissolved. The polar solvent containing the reactant 130 may be added to the polar solvent containing the lithium salt over a period of 0.5 hours or more and 3 hours or less, and the mixture may be stirred. Here, the lithium salt is added so as to be at least equal to the molar equivalent of the reactant 130. When the mixture is added at a temperature of 0 ° C. or lower, the temperature of the mixture may be raised to room temperature after the addition. This further accelerates the reaction.

極性溶媒をエバポレータ等により除去することにより、粉末状の生成物として一般式(1)で表されるモノマー化合物140が得られる。 By removing the polar solvent with an evaporator or the like, the monomer compound 140 represented by the general formula (1) can be obtained as a powdery product.

図2は、本発明のモノマー化合物を製造する別の過程を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing another process for producing the monomer compound of the present invention.

ステップS210:NHSOCF(NHTf)にMH(Mは、Li、Na、KおよびCsからなる群から選択される元素)を反応させる(第1のステップとも呼ぶ)。このステップは、図1を参照して説明した第1のステップ(S110)と同様であるため説明を省略する。 Step S210: NH 2 SO 2 CF 3 (NH 2 Tf) is reacted with MH (M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K and Cs) (also referred to as the first step). Since this step is the same as the first step (S110) described with reference to FIG. 1, the description thereof will be omitted.

ステップS220:ステップS210で得られた反応物(すなわち、NHMTf110)と、一般式(I)で表される化合物120(図2)と、トリエチルアミン(EtN)、ピリジンおよび1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)からなる群から選択されるアミン類とを反応させる(第2のステップとも呼ぶ)。これにより、一般式(1)で表される本発明のモノマー化合物140(図2)が得られる。 Step S220: the reaction product obtained in step S210 (i.e., NHMTf110) and, in the general formula (I) compound represented by 120 (Fig. 2), triethylamine (Et 3 N), pyridine and 1,4-diazabicyclo [ 2.2.2] React with amines selected from the group consisting of octane (DABCO) (also called the second step). As a result, the monomer compound 140 (FIG. 2) of the present invention represented by the general formula (1) is obtained.

ここで、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、Xは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素である。なお、Rを修飾する置換基は、上述したように、反応性のある置換基であれば制限はないが、例示的には、ハロゲン基、水酸基、アミノ基およびエポキシ基からなる群から選択される。 Here, R 1 is hydrogen, or has or does not have a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-. Pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl group, X Is an element selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine. As described above, the substituent that modifies R 1 is not limited as long as it is a reactive substituent, but exemplary, it is selected from the group consisting of a halogen group, a hydroxyl group, an amino group and an epoxy group. Will be done.

第2のステップは、具体的には、NHMTf110と一般式(I)の化合物120とアミン類とを極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させる。好ましくは、−100℃以上0℃以下の温度範囲にすることにより、副反応を抑制し、高純度に生成物を得ることができる。NHMTf110、化合物120およびアミン類が溶解する極性溶媒であれば特に制限はないが、例示的には、テトラヒドロフラン(THF)、メタノール、エタノール、アセトニトリル(AcN)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、アセトン、ジオキサン、酢酸エチル、クロロホルム、メチルエチルケトン、プロパノール等がある。これらであれば、上述の化合物を溶解させることができる。 In the second step, specifically, NHMTf110, compound 120 of the general formula (I), and amines are reacted in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. Preferably, by setting the temperature in the temperature range of −100 ° C. or higher and 0 ° C. or lower, side reactions can be suppressed and the product can be obtained with high purity. There is no particular limitation as long as it is a polar solvent in which NHMTf110, compound 120 and amines are dissolved, but exemplary examples thereof include tetrahydrofuran (THF), methanol, ethanol, acetonitrile (AcN), N, N-dimethylformamide (DMF), and the like. There are dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylacetamide (DMAc), acetone, dioxane, ethyl acetate, chloroform, methyl ethyl ketone, propanol and the like. With these, the above-mentioned compounds can be dissolved.

NHMTf110を含有する極性溶媒に、アミン類次いで一般式(I)の化合物120を1時間以上5時間以下の時間をかけて添加し、撹拌すればよい。これにより、反応が開始し、中間体を経て、本発明のモノマー化合物140を得ることができる。図2に示す製造方法は、図1を参照して説明した製造方法に比べて、工程が少なく、収率がよいため、大量生産に向いている。 The amines and then the compound 120 of the general formula (I) may be added to the polar solvent containing NHMTf110 over a period of 1 hour or more and 5 hours or less, and the mixture may be stirred. As a result, the reaction is started, and the monomer compound 140 of the present invention can be obtained via an intermediate. The production method shown in FIG. 2 is suitable for mass production because it requires fewer steps and has a higher yield than the production method described with reference to FIG. 1.

一般式(I)の化合物120およびアミン類は、ステップS210で用いたNHTfのモル当量と少なくとも同じとなるように混合されればよい。なお、0℃以下の温度で添加している場合に、添加後、混合物の温度を室温まで昇温させてもよい。これにより、反応がさらに促進され、析出物としてアミンのハロゲン化物が生成し得る。極性溶媒をエバポレータ等により除去することにより、粉末状の生成物として一般式(1)で表されるモノマー化合物140が得られる。 Compound 120 and amines of the general formula (I) may be mixed so as to be at least the same as the molar equivalent of NH 2 Tf used in step S210. When the mixture is added at a temperature of 0 ° C. or lower, the temperature of the mixture may be raised to room temperature after the addition. This further accelerates the reaction and can produce amine halides as precipitates. By removing the polar solvent with an evaporator or the like, the monomer compound 140 represented by the general formula (1) can be obtained as a powdery product.

図3は、本発明のモノマー化合物を製造するさらに別の過程を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing still another process for producing the monomer compound of the present invention.

ステップS310:NHSOCF(NHTf)と、一般式(I)で表される化合物120(図3)と、トリエチルアミン(EtN)、ピリジンおよび1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)からなる群から選択されるアミン類とを反応させる(第1のステップとも呼ぶ)。これにより、生成物310(図3)が得られる。なお、図3では、分かり易さのために、生成物310は、アミン類としてEtNを用いた場合の生成物を示す。 Step S310: NH 2 SO 2 CF 3 (NH 2 Tf), compound 120 represented by the general formula (I) (FIG. 3), triethylamine (Et 3 N), pyridine and 1,4-diazabicyclo [2. 2.2] React with amines selected from the group consisting of octane (DABCO) (also called the first step). This gives the product 310 (FIG. 3). In FIG. 3, for ease understanding of the product 310 shows the product when using Et 3 N as amines.

ここで、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、Xは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素である。なお、Rを修飾する置換基は、上述したように、反応性のある置換基であれば制限はないが、例示的には、ハロゲン基、水酸基、アミノ基およびエポキシ基からなる群から選択される。 Here, R 1 is hydrogen, or has or does not have a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-. Pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl group, X Is an element selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine. As described above, the substituent that modifies R 1 is not limited as long as it is a reactive substituent, but exemplary, it is selected from the group consisting of a halogen group, a hydroxyl group, an amino group and an epoxy group. Will be done.

第1のステップは、具体的には、NHTfと一般式(I)の化合物120とアミン類とを極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させる。好ましくは、−100℃以上0℃以下の温度範囲にすることにより、副反応を抑制し、高純度に生成物310を得ることができる。NHTf、化合物120およびアミン類が溶解する極性溶媒であれば、特に制限はないが、例示的には、テトラヒドロフラン(THF)、アセトニトリル(AcN)、メタノール、エタノール、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、アセトン、ジオキサン、酢酸エチル、クロロホルム、メチルエチルケトン、プロパノール等がある。これらであれば、上述の化合物を溶解させることができる。 Specifically, in the first step, NH 2 Tf, compound 120 of the general formula (I) and amines are reacted in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. Preferably, by setting the temperature in the temperature range of −100 ° C. or higher and 0 ° C. or lower, side reactions can be suppressed and the product 310 can be obtained with high purity. There is no particular limitation as long as it is a polar solvent in which NH 2 Tf, compound 120 and amines are dissolved, but exemplary examples thereof include tetrahydrofuran (THF), acetonitrile (AcN), methanol, ethanol, N, N-dimethylformamide ( DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylacetonitrile (DMAc), acetone, dioxane, ethyl acetate, chloroform, methyl ethyl ketone, propanol and the like. With these, the above-mentioned compounds can be dissolved.

NHTfを含有する極性溶媒に、アミン類次いで一般式(I)の化合物120を1時間以上5時間以下の時間をかけて添加し、撹拌すればよい。これにより、反応が開始し、反応物310を得ることができる。なお、0℃以下の温度で添加している場合に、添加後、混合物の温度を室温まで昇温させてもよい。これにより、反応が促進される。 The amines and then the compound 120 of the general formula (I) may be added to the polar solvent containing NH 2 Tf over a period of 1 hour or more and 5 hours or less, and the mixture may be stirred. As a result, the reaction is started and the reactant 310 can be obtained. When the mixture is added at a temperature of 0 ° C. or lower, the temperature of the mixture may be raised to room temperature after the addition. This promotes the reaction.

ステップS320:ステップS310で得られた反応物310にハロゲン化リチウムを反応させる(第2のステップとも呼ぶ)。ハロゲン化リチウムは、塩化リチウム、フッ化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム等である。 Step S320: Lithium halide is reacted with the reactant 310 obtained in step S310 (also referred to as a second step). The lithium halide is lithium chloride, lithium fluoride, lithium bromide, lithium iodide and the like.

第2のステップは、具体的には、化合物310とハロゲン化リチウムとを極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させる。好ましくは、−100℃以上0℃以下の温度範囲にすることにより、副反応を抑制し、高純度に生成物を得ることができる。化合物310およびハロゲン化リチウムが溶解する極性溶媒であれば特に制限はないが、例示的には、テトラヒドロフラン(THF)、メタノール、エタノール、アセトニトリル(AcN)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、アセトン、ジオキサン、酢酸エチル、クロロホルム、メチルエチルケトン、プロパノール等がある。これらであれば、上述の化合物を溶解させることができる。 In the second step, specifically, the compound 310 and lithium halide are reacted in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. Preferably, by setting the temperature in the temperature range of −100 ° C. or higher and 0 ° C. or lower, side reactions can be suppressed and the product can be obtained with high purity. There is no particular limitation as long as it is a polar solvent in which compound 310 and lithium halide are dissolved, but exemplary examples thereof include tetrahydrofuran (THF), methanol, ethanol, acetonitrile (AcN), N, N-dimethylformamide (DMF) and dimethyl. There are sulfoxide (DMSO), dimethylacetamide (DMAc), acetone, dioxane, ethyl acetate, chloroform, methylethyl ketone, propanol and the like. With these, the above-mentioned compounds can be dissolved.

極性溶媒中で化合物310にハロゲン化リチウムを添加し、撹拌すればよい。これにより、反応が開始し、析出物としてアミンのハロゲン化物が生成し、本発明のモノマー化合物140(図3)を得ることができる。図3に示す製造方法は、図1を参照して説明した製造方法に比べて、工程が少なく、かつ、収率がよいため、大量生産に向いている。極性溶媒をエバポレータ等により除去することにより、粉末状の生成物として一般式(1)で表されるモノマー化合物140が得られる。 Lithium halide may be added to compound 310 in a polar solvent and stirred. As a result, the reaction is started, a halide of amine is produced as a precipitate, and the monomer compound 140 (FIG. 3) of the present invention can be obtained. The production method shown in FIG. 3 is suitable for mass production because it requires fewer steps and has a higher yield than the production method described with reference to FIG. 1. By removing the polar solvent with an evaporator or the like, the monomer compound 140 represented by the general formula (1) can be obtained as a powdery product.

(実施の形態2)
実施の形態2では、本発明のポリマー化合物およびその製造方法について説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the polymer compound of the present invention and a method for producing the same will be described.

本発明のポリマー化合物は、一般式(2)で表される。 The polymer compound of the present invention is represented by the general formula (2).

ここで、Tfは、トリフルオロメタンスルホニル基(−SOCF)を表し、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、nは、10以上100,000以下の整数である。 Here, Tf represents a trifluoromethanesulfonyl group (-SO 2 CF 3 ), and R 1 is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, which has or does not have a hydrogen or a substituent. n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group , 3-Hexyl group, tert-Hexyl group or cyclohexyl group, and n is an integer of 10 or more and 100,000 or less.

本発明のポリマー化合物は、メタクリレート基に直接窒素が結合し、この窒素にトリフルオロメタンスルホニル基が結合したものが繰り返し単位となっている。このような構造は窒素を中心に非対称であるため、結晶性が低下し、ガラス転移温度が低下する。 The polymer compound of the present invention has a repeating unit in which nitrogen is directly bonded to a methacrylate group and a trifluoromethanesulfonyl group is bonded to this nitrogen. Since such a structure is asymmetrical with respect to nitrogen, the crystallinity is lowered and the glass transition temperature is lowered.

nは、繰り返し単位の数であるが、nが10未満であると、結晶性の低下が生じず、ガラス転移温度が低下しない場合がある。nが100,000を超えると、溶媒への溶解性が低下し、後述するポリマー複合体の合成が困難となる。好ましくは、nは、10以上50,000以下の範囲の整数である。この範囲であれば、結晶性の低下したポリマー化合物が得られる。さらに好ましくは、nは、50以上10,000以下の範囲の整数である。 n is the number of repeating units, but if n is less than 10, the crystallinity does not decrease and the glass transition temperature may not decrease. When n exceeds 100,000, the solubility in a solvent decreases, and it becomes difficult to synthesize a polymer composite described later. Preferably, n is an integer in the range of 10 or more and 50,000 or less. Within this range, a polymer compound having reduced crystallinity can be obtained. More preferably, n is an integer in the range of 50 or more and 10,000 or less.

一般式(2)で表される本発明のポリマー化合物の重量平均分子量(M)は、好ましくは、5,000〜1,000,000の範囲である。重量平均分子量が5,000以上であれば、結晶性の低下が期待され、1,000,000以下であれば、溶媒に溶解し得る。さらに好ましくは、重量平均分子量は、15,000〜40,000の範囲である。 The weight average molecular weight (M w ) of the polymer compound of the present invention represented by the general formula (2) is preferably in the range of 5,000 to 1,000,000. If the weight average molecular weight is 5,000 or more, a decrease in crystallinity is expected, and if it is 1,000,000 or less, it can be dissolved in a solvent. More preferably, the weight average molecular weight is in the range of 15,000 to 40,000.

一般式(2)で表される本発明のポリマー化合物の数平均分子量(M)は、好ましくは、5,000〜1,000,000の範囲である。重量平均分子量が5,000以上であれば、結晶性の低下が期待され、1,000,000以下であれば、溶媒に溶解し得る。さらに好ましくは、重量平均分子量は、15,000〜40,000の範囲である。 The number average molecular weight (M n ) of the polymer compound of the present invention represented by the general formula (2) is preferably in the range of 5,000 to 1,000,000. If the weight average molecular weight is 5,000 or more, a decrease in crystallinity is expected, and if it is 1,000,000 or less, it can be dissolved in a solvent. More preferably, the weight average molecular weight is in the range of 15,000 to 40,000.

一般式(2)で表される本発明のポリマー化合物の分子量分布(M/M)は、好ましくは、1以上3以下の範囲である。これにより、後述する本発明のポリマー複合体を合成できる。好ましくは、M/Mは、1以上1.5以下の範囲である。さらに好ましくは、M/Mは、1以上1.2以下の範囲である。 The molecular weight distribution (M w / M n ) of the polymer compound of the present invention represented by the general formula (2) is preferably in the range of 1 or more and 3 or less. This makes it possible to synthesize the polymer composite of the present invention described later. Preferably, M w / M n is in the range of 1 or more and 1.5 or less. More preferably, M w / M n is in the range of 1 or more and 1.2 or less.

は、好ましくは、水素またはメチル基である。これらであれば、合成が容易であり、ポリマー化合物がよりコンパクトになるため有利である。 R 1 is preferably a hydrogen or methyl group. These are advantageous because they are easy to synthesize and the polymer compound becomes more compact.

なお、Rを修飾する置換基は、反応性のある置換基であれば制限はないが、例示的には、ハロゲン基、水酸基、アミノ基およびエポキシ基からなる群から選択される。これらの置換基であれば、ポリマー化合物の特性に大きな影響を与えないが、置換基によりさらなる特性を付与することができる。 The substituent that modifies R 1 is not limited as long as it is a reactive substituent, but is exemplifiedly selected from the group consisting of a halogen group, a hydroxyl group, an amino group and an epoxy group. These substituents do not significantly affect the properties of the polymer compound, but the substituents can impart additional properties.

なお、一般式(2)において、Rは、すべてのnに対して、同一であってもよいし、別異であってもよい。Rが同一であれば、合成が容易であるため好ましい。Rが別異であれば、ポリマー化合物に種々の機能性を付与できる場合がある。 In the general formula (2), R 1 may be the same or different for all n. When R 1 is the same, it is preferable because synthesis is easy. If R 1 is different, it may be possible to impart various functions to the polymer compound.

また、一般式(2)におけるポリマー化合物の末端は、後述する重合法(あるいは停止法)によって可変であるため、制限はないが、例示的には、水素またはメチル基等の炭化水素基となる。 Further, the terminal of the polymer compound in the general formula (2) is variable by a polymerization method (or termination method) described later, and thus is not limited, but is exemplified by a hydrocarbon group such as hydrogen or a methyl group. ..

次に、本発明のポリマー化合物の製造方法について説明する。
図4は、本発明のポリマー化合物を製造する過程を示す図である。
Next, a method for producing the polymer compound of the present invention will be described.
FIG. 4 is a diagram showing a process of producing the polymer compound of the present invention.

ステップS410:実施の形態1で説明した本発明のモノマー化合物140(図4)を重合させる。これにより、一般式(2)で表される本発明のポリマー化合物410が得られる。小型化したモノマー化合物140を用いているので、得られるポリマー化合物410の密度を向上させることができる。当然ながら、含有されるLiイオンの密度も向上し得る。 Step S410: The monomer compound 140 (FIG. 4) of the present invention described in the first embodiment is polymerized. As a result, the polymer compound 410 of the present invention represented by the general formula (2) is obtained. Since the miniaturized monomer compound 140 is used, the density of the obtained polymer compound 410 can be improved. Naturally, the density of Li ions contained can also be improved.

重合は、金属錯体下で重合される任意の方法が採用されるが、例えば、ラジカル重合、リビングラジカル重合、イオン重合、リビングイオン重合、光重合および熱重合からなる群から選択される。重合法としてリビングラジカル重合の中でも原子移動ラジカル移動重合(Atom Transfer Radical Polymerization:ATRP)を採用した場合、有機ハロゲン化物を開始剤に、1価または2価の銅、2価〜4価のチタン、2価または3価の鉄、2価のコバルト、2価のニッケル、3価または5価のモリブデン、3価のルテニウム等の金属錯体を触媒に用いることができる。 As the polymerization, any method of polymerization under a metal complex is adopted, and for example, it is selected from the group consisting of radical polymerization, living radical polymerization, ionic polymerization, living ionic polymerization, photopolymerization and thermal polymerization. When atom transfer radical polymerization (ATRP) is adopted as a polymerization method among living radical polymerizations, monovalent or divalent copper, divalent to tetravalent titanium, using an organic halide as an initiator. A metal complex such as divalent or trivalent iron, divalent cobalt, divalent nickel, trivalent or pentavalent molybdenum, or trivalent ruthenium can be used as the catalyst.

例示的な有機ハロゲン化物は、tert−ブチルα−ブロモイソブチレート、メチルα−ブロモイソブチレート、2−ブロモイソ酪酸エチル、2−ブロモイソ酪酸2−ヒドロキシエチル、エチルビス(2−ブロモイソブチレート)、1,1,1−Tris(2−ブロモイソブチリルオキソメチル)エタン、ドデシル2−ブロモイソブチレート、オクタデシル2−ブロモイソブチレート等があるが、ラジカル重合開始剤として使用できるものであれば、これに限らない。 Exemplary organic halides are tert-butyl α-bromoisobutyrate, methyl α-bromoisobutyrate, ethyl 2-bromoisobutyrate, 2-hydroxyethyl 2-bromoisobutyrate, ethylbis (2-bromoisobutyrate). , 1,1,1-Tris (2-bromoisobutyryloxomethyl) ethane, dodecyl2-bromoisobutyrate, octadecyl2-bromoisobutyrate, etc., which can be used as a radical polymerization initiator. For example, it is not limited to this.

上述の金属錯体の中でも反応性の観点から、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅、シアン化第一銅、酸化第一銅等の1価の銅の金属錯体と、塩化第二銅、臭化第二銅、ヨウ化第二銅、シアン化第二銅、酸化第二銅等の2価の銅の金属錯体との組み合わせが好ましい。 Among the above-mentioned metal complexes, from the viewpoint of reactivity, monovalent copper metal complexes such as cuprous chloride, cuprous bromide, cuprous iodide, cuprous cyanide, and cuprous oxide, A combination with a metal complex of divalent copper such as cupric chloride, cupric bromide, cupric iodide, cupric cyanide, and cupric oxide is preferable.

さらに、開始剤および金属錯体に加えて、触媒活性を高めるために、2,2’−ビピリジル、4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル等の2,2’−ビピリジル誘導体、N−ブチル−2−ピリジルメタンイミン、N−オクチル−2−ピリジルメタンイミン、Tris(2−ピリジルメチル)アミン等の配位子を用いてもよい。 Further, in addition to the initiator and metal complex, 2,2'-bipyridyl derivatives such as 2,2'-bipyridyl, 4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridyl, N- Ligsins such as butyl-2-pyridylmethaneimine, N-octyl-2-pyridylmethaneimine, and Tris (2-pyridylmethyl) amine may be used.

具体的には、極性溶媒に、実施の形態1で説明した式(1)で表されるモノマー化合物140および開始剤、必要に応じて、配位子を添加し、これに金属錯体を添加し、反応させればよい。ここで、極性溶媒は、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、テトラヒドロフラン(THF)、メタノール、エタノール、アセトニトリル(AcN)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、アセトン、ジオキサン、酢酸エチル、クロロホルム、メチルエチルケトン、プロパノール等である。反応は、室温より高く100℃以下の温度の比較的マイルドな温度で加熱することによって促進する。生成物は、洗浄および遠心分離によって固体粉末として回収される。 Specifically, a monomer compound 140 represented by the formula (1) described in the first embodiment, an initiator, and if necessary, a ligand are added to the polar solvent, and a metal complex is added thereto. , Just react. Here, the polar solvents are N, N-dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran (THF), methanol, ethanol, acetonitrile (AcN), dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylacetamide (DMAc), acetone, dioxane, ethyl acetate, Chloroform, methyl ethyl ketone, propanol and the like. The reaction is accelerated by heating at a relatively mild temperature above room temperature and below 100 ° C. The product is recovered as a solid powder by washing and centrifugation.

(実施の形態3)
実施の形態3では、本発明のポリマー複合体およびその製造方法について説明する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, the polymer composite of the present invention and a method for producing the same will be described.

本発明のポリマー複合体は、一般式(3)で表されるアニオン性ポリマー化合物を主鎖とし、一般式(4)で表される錯体をカウンターカチオンとするポリマーを含有する。 The polymer composite of the present invention contains a polymer having an anionic polymer compound represented by the general formula (3) as a main chain and a complex represented by the general formula (4) as a counter cation.

ここで、Tfは、トリフルオロメタンスルホニル基(−SOCF)を表し、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、nは、10以上100,000以下の整数である。 Here, Tf represents a trifluoromethanesulfonyl group (-SO 2 CF 3 ), and R 1 is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, which has or does not have a hydrogen or a substituent. n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group , 3-Hexyl group, tert-Hexyl group or cyclohexyl group, and n is an integer of 10 or more and 100,000 or less.

およびRは、同一または別異の、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、mは1以上4以下の整数である。 R 2 and R 3 are the same or different, having or not having a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-Pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl group. , M is an integer of 1 or more and 4 or less.

nは、繰り返し単位の数であるが、nが10未満であると、結晶性の低下が生じず、ガラス転移温度が低下しない場合がある。nが100,000を超えると、溶媒への溶解性が低下し、ポリマー複合体の合成が困難となる。好ましくは、nは、10以上50,000以下の範囲の整数である。この範囲であれば、結晶性の低下したポリマー複合体が得られる。さらに好ましくは、nは、50以上10,000以下の整数である。 n is the number of repeating units, but if n is less than 10, the crystallinity does not decrease and the glass transition temperature may not decrease. When n exceeds 100,000, the solubility in a solvent decreases, and it becomes difficult to synthesize a polymer complex. Preferably, n is an integer in the range of 10 or more and 50,000 or less. Within this range, a polymer composite having reduced crystallinity can be obtained. More preferably, n is an integer of 50 or more and 10,000 or less.

本発明のポリマー複合体の重量平均分子量(M)は、好ましくは、5,000〜1,000,000の範囲である。重量平均分子量が5,000以上であれば、結晶性の低下が期待され、製膜時のハンドリング特性から1,000,000以下が好ましい。さらに好ましくは、重量平均分子量は、15,000〜40,000の範囲である。 The weight average molecular weight (M w ) of the polymer composite of the present invention is preferably in the range of 5,000 to 1,000,000. When the weight average molecular weight is 5,000 or more, the crystallinity is expected to decrease, and it is preferably 1,000,000 or less from the handling characteristics at the time of film formation. More preferably, the weight average molecular weight is in the range of 15,000 to 40,000.

本発明のポリマー複合体の数平均分子量(M)は、好ましくは、5,000〜1,000,000の範囲である。数平均分子量が5,000以上であれば、結晶性の低下が期待され、製膜時のハンドリング特性から1,000,000以下が好ましい。さらに好ましくは、数平均分子量は、15,000〜40,000の範囲である。 The number average molecular weight (M n ) of the polymer composite of the present invention is preferably in the range of 5,000 to 1,000,000. When the number average molecular weight is 5,000 or more, the crystallinity is expected to decrease, and it is preferably 1,000,000 or less from the handling characteristics at the time of film formation. More preferably, the number average molecular weight is in the range of 15,000 to 40,000.

本発明のポリマー複合体の分子量分布(M/M)は、好ましくは、1以上1.5以下の範囲である。本発明のポリマー複合体を用いて電解質膜を得る場合、上述の狭い分子量分布を満たしていれば、機械強度に優れた電解質膜を提供できる。さらに好ましくは、(M/M)は、1以上1.2以下の範囲である。これにより、0℃以下の低温において確実に優れたイオン導電性を示し、かつ安定したフィルム形態保持力を有する電解質膜を製造することが可能となる。例えば、本発明のポリマー複合体(フィルム状)は、室温以下においても、2.0×10−6S/cm以上の導電率と薄膜状フルム形態を有する。 The molecular weight distribution (M w / M n ) of the polymer composite of the present invention is preferably in the range of 1 or more and 1.5 or less. When an electrolyte membrane is obtained using the polymer composite of the present invention, an electrolyte membrane having excellent mechanical strength can be provided as long as the above-mentioned narrow molecular weight distribution is satisfied. More preferably, (M w / M n ) is in the range of 1 or more and 1.2 or less. This makes it possible to produce an electrolyte membrane that reliably exhibits excellent ionic conductivity at a low temperature of 0 ° C. or lower and has a stable film morphological holding power. For example, the polymer composite (film-like) of the present invention has a conductivity of 2.0 × 10-6 S / cm or more and a thin film-like flume form even at room temperature or lower.

mが5以上になると、一般式(4)で表されるカウンターカチオンからLiイオンが移動するのを阻害する場合があり、導電率の低下を引き起こす。 When m is 5 or more, it may inhibit the movement of Li ions from the counter cation represented by the general formula (4), causing a decrease in conductivity.

は、好ましくは、水素またはメチル基であり、RおよびRは、好ましくは、同一または別異の、メチル基またはエチル基である。これらであれば、合成が容易であり、高密度なポリマー複合体となるため有利である。なお、R〜Rが有し得る置換基は、反応性のある置換基であれば制限はないが、例示的には、ハロゲン基、水酸基、アミノ基およびエポキシ基からなる群から選択される。 R 1 is preferably a hydrogen or methyl group, and R 2 and R 3 are preferably the same or different methyl or ethyl groups. These are advantageous because they are easy to synthesize and form a high-density polymer composite. The substituents that R 1 to R 3 can have are not limited as long as they are reactive substituents, but are exemplifiedly selected from the group consisting of halogen groups, hydroxyl groups, amino groups and epoxy groups. To.

本発明のポリマー複合体によれば、Liイオンが、一般式(4)で表されるように、グライムまたはグライム誘導体で囲まれた構造を有しているため、一般式(3)で表されるアニオン性ポリマー化合物の有するアニオンと、Liイオンの有するカチオンとの結合性が弱まり、Liイオンが容易に移動し、Liイオンの解離度およびLiイオンの輸率が向上し得る。 According to the polymer composite of the present invention, the Li ion has a structure surrounded by a glyme or a glyme derivative as represented by the general formula (4), and therefore is represented by the general formula (3). The bond between the anion of the anionic polymer compound and the cation of the Li ion is weakened, the Li ion can be easily moved, and the degree of dissociation of the Li ion and the transport number of the Li ion can be improved.

さらに、本発明のポリマー複合体は、メタクリレート基に直接窒素が結合し、この窒素にトリフルオロメタンスルホニル基が結合したものが繰り返し単位となっている。このような構造は窒素を中心に非対称であるため、結晶性が低下し、ガラス転移温度が劇的に低下する。したがって、室温のみならず0℃以下の低温(例えば、−70℃〜0℃)でも極めて優れた導電率を有することができる。さらに、本発明のポリマー複合体は、イオン液体ポリマーであるので、イオン液体の特徴である難燃性を備える。 Further, in the polymer composite of the present invention, a repeating unit is one in which nitrogen is directly bonded to a methacrylate group and a trifluoromethanesulfonyl group is bonded to this nitrogen. Since such a structure is asymmetrical around nitrogen, the crystallinity is reduced and the glass transition temperature is dramatically reduced. Therefore, it can have extremely excellent conductivity not only at room temperature but also at a low temperature of 0 ° C. or lower (for example, −70 ° C. to 0 ° C.). Further, since the polymer composite of the present invention is an ionic liquid polymer, it has the flame retardancy characteristic of an ionic liquid.

本発明のポリマー複合体は、通常、固体材料であるが、THF、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、メタノール、エタノール、アセトニトリル(AcN)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、アセトン、ジオキサン、酢酸エチル、クロロホルム、メチルエチルケトン、プロパノール等の極性溶媒に溶解し、粘性液体となる。したがって、本発明のポリマー複合体を粘性液体で使用してもよい。粘性液体を基板や電極等への塗布し、溶媒を除去すれば、本発明のポリマー複合体からなる膜が容易に得られる。 The polymer composite of the present invention is usually a solid material, but THF, N, N-dimethylformamide (DMF), methanol, ethanol, acetonitrile (AcN), dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylacetamide (DMAc), acetone. , Dioxane, ethyl acetate, chloroform, methyl ethyl ketone, propanol and other polar solvents, and become a viscous liquid. Therefore, the polymer composites of the present invention may be used in viscous liquids. By applying a viscous liquid to a substrate, electrodes, or the like and removing the solvent, a film made of the polymer composite of the present invention can be easily obtained.

以上のような特徴を有する本発明のポリマー複合体を電解質材料としてリチウムイオン電池または空気電池の高分子電解質に用いれば、通常環境下のみならず低温環境下でも使用できるため、環境に依存することなく使用でき、安全性の高い、全固体リチウムイオン電池または全固体空気電池を提供できる。 If the polymer composite of the present invention having the above characteristics is used as an electrolyte material in a polymer electrolyte of a lithium ion battery or an air battery, it can be used not only in a normal environment but also in a low temperature environment, so that it depends on the environment. It is possible to provide an all-solid-state lithium-ion battery or an all-solid-state air battery that can be used without any problems and has high safety.

なお、一般式(3)において、Rは、すべてのnに対して、同一であってもよいし、別異であってもよい。Rが同一であれば、合成が容易であるため好ましい。Rが別異であれば、ポリマー化合物に種々の機能性を付与できる場合がある。 In the general formula (3), R 1 may be the same or different for all n. When R 1 is the same, it is preferable because synthesis is easy. If R 1 is different, it may be possible to impart various functions to the polymer compound.

また、一般式(3)におけるアニオン性ポリマー化合物の主鎖の末端は、重合法(あるいは停止法)によって可変であるため、制限はないが、例示的には、水素またはメチル基等の炭化水素基となる。 Further, since the end of the main chain of the anionic polymer compound in the general formula (3) is variable by the polymerization method (or termination method), there is no limitation, but exemplary examples are hydrocarbons such as hydrogen or a methyl group. It becomes the basis.

また、一般式(4)で表されるカウンターカチオンにおけるmの値は、すべてのnに対して、同一であってもよいし、別異であってもよい。mが同一であれば、合成が容易であるため好ましい。mが別異であれば、カウンターカチオンにおけるLiイオンの結合性が変化するので、導電率、Liイオンの解離度あるいは輸率を制御できる。 Further, the value of m in the counter cation represented by the general formula (4) may be the same or different for all n. When m is the same, it is preferable because synthesis is easy. If m is different, the binding property of Li ions in the counter cation changes, so that the conductivity, the degree of dissociation of Li ions, or the transport number can be controlled.

次に、本発明のポリマー複合体の製造方法について説明する。
図5は、本発明のポリマー複合体を製造する過程を示す図である。
Next, the method for producing the polymer composite of the present invention will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a process of producing the polymer composite of the present invention.

ステップS510:実施の形態2で説明した式(2)で表されるポリマー化合物410(図5)と、一般式(II)で表されるグライムまたはグライム誘導体510(図5)とを極性溶媒中で混合する。ポリマー化合物410については、説明を省略する。グライムまたはグライム誘導体510とは、対称または非対称グリコールエーテルと呼ばれる場合もあり、通常液体である。 Step S510: The polymer compound 410 (FIG. 5) represented by the formula (2) described in the second embodiment and the grime or grime derivative 510 (FIG. 5) represented by the general formula (II) are placed in a polar solvent. Mix with. The description of the polymer compound 410 will be omitted. The grime or grime derivative 510, sometimes referred to as symmetric or asymmetric glycol ethers, is usually a liquid.

ここで、RおよびRは、同一または別異の、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、mは1以上4以下の整数である。RおよびRが有し得る置換基は、反応性のある置換基であれば制限はないが、例示的には、ハロゲン基、水酸基、アミノ基およびエポキシ基からなる群から選択される。 Here, R 2 and R 3 are the same or different, having or not having a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-. Butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl It is a group, and m is an integer of 1 or more and 4 or less. The substituents that R 2 and R 3 can have are not limited as long as they are reactive substituents, but are exemplifiedly selected from the group consisting of halogen groups, hydroxyl groups, amino groups and epoxy groups.

極性溶媒であれば、ポリマー化合物410およびグライムまたはグライム誘導体510を溶解する。極性溶媒は、具体的には、テトラヒドロフラン(THF)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、メタノール、エタノール、アセトニトリル(AcN)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、アセトン、ジオキサン、酢酸エチル、クロロホルム、メチルエチルケトン、プロパノール等がある。 If it is a polar solvent, it dissolves the polymer compound 410 and grime or grime derivative 510. Specifically, the polar solvent is tetrahydrofuran (THF), N, N-dimethylformamide (DMF), methanol, ethanol, acetonitrile (AcN), dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylacetamide (DMAc), acetone, dioxane, acetic acid. There are ethyl, chloroform, methylethylketone, propanol and the like.

極性溶媒にポリマー化合物410とグライムまたはグライム誘導体510とを添加し、撹拌すればよい。撹拌後、目視にて均一な粘性物質となれば、一般式(3)および一般式(4)で表される本発明のポリマー複合体520(図5)が形成されたといえる。ポリマー化合物410は粉末であり、グライムまたはグライム誘導体510が液体であるが、ポリマー複合体520が形成されない場合には、均一な粘性物質が得られない。このように、単に混合し撹拌するだけでよいので、高価な装置等を不要とし、安価に提供できる。 The polymer compound 410 and grime or grime derivative 510 may be added to the polar solvent and stirred. If the viscous substance is visually uniform after stirring, it can be said that the polymer composite 520 (FIG. 5) of the present invention represented by the general formula (3) and the general formula (4) is formed. The polymer compound 410 is a powder and the grime or grime derivative 510 is a liquid, but if the polymer composite 520 is not formed, a uniform viscous substance cannot be obtained. In this way, since it is only necessary to mix and stir, expensive equipment and the like are not required, and it can be provided at low cost.

ここで、グライムまたはグライム誘導体510は、ポリマー化合物410を製造するためのモノマー化合物120(図4)におけるLiのモル当量と少なくとも同じとなるように、ポリマー化合物410と混合されるのがよい。なお、混合は、好ましくは、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン等の不活性ガス雰囲気下で行われる。これにより、反応を促進する。 Here, the glyme or the glyme derivative 510 is preferably mixed with the polymer compound 410 so as to be at least the same as the molar equivalent of Li in the monomeric compound 120 (FIG. 4) for producing the polymer compound 410. The mixing is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, argon, helium, neon, krypton, or xenon. This promotes the reaction.

また、好ましくは、ポリマー化合物410として、分子量分布(重量平均分子量(M)/数平均分子量(M))が1.2以下であるポリマー化合物を使用すれば、0℃以下の低温において確実に優れたイオン導電性を示し、かつ、安定したフィルム形態保持力を有する電解質膜を製造することが可能となる。 Further, preferably, as the polymer compound 410, if a polymer compound having a molecular weight distribution (weight average molecular weight (M w ) / number average molecular weight (M n )) of 1.2 or less is used, it is reliable at a low temperature of 0 ° C. or less. It is possible to produce an electrolyte membrane which exhibits excellent ionic conductivity and has a stable film morphological holding power.

実施の形態3では、Liイオンが、一般式(4)で表されるように、グライムまたはグライム誘導体で囲まれた構造を有するポリマー複合体520(図5)について詳述してきたが、図5のステップS510において、グライムまたはグライム誘導体510(図5)に代えて、あるいは、グライムまたはグライム誘導体510(図5)とともに、テトラヒドロフラン、アセトン、ジオキサン、ジメチルスルホキシド、モルホリン、ヘキサメチルリン酸トリアミド、ジエチルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、エチレンジアミン、ピリジンおよびトリエチルアミンからなる群から選択される溶媒を用いてもよい。これにより、Liイオンをこれら溶媒あるいはこれら溶媒とグライムまたはグライム誘導体510との組み合わせで囲んだ構造を有するポリマー複合体を構成してもよい。この場合も、Liイオンとこれら溶媒とが錯体を形成するので、一般式(3)で表されるアニオン性ポリマー化合物を主鎖とし、Liイオンと少なくともこれら溶媒とからなる錯体をカウンターカチオンとするポリマー複合体となる。 In the third embodiment, the polymer composite 520 (FIG. 5) in which the Li ion has a structure surrounded by grime or a grime derivative as represented by the general formula (4) has been described in detail. In step S510 of step S510, in place of grime or grime derivative 510 (FIG. 5) or with grime or grime derivative 510 (FIG. 5), tetrahydrofuran, acetone, dioxane, dimethyl sulfoxide, morpholine, hexamethylphosphate triamide, diethyl ether , N, N-dimethylformamide, ethylenediamine, pyridine and triethylamine may be used as a solvent selected from the group. Thereby, a polymer composite having a structure in which Li ions are surrounded by these solvents or a combination of these solvents and grime or grime derivative 510 may be formed. In this case as well, since the Li ion and these solvents form a complex, the anionic polymer compound represented by the general formula (3) is used as the main chain, and the complex composed of the Li ion and at least these solvents is used as the counter cation. It becomes a polymer composite.

こらら溶媒を用いた場合であっても、グライムまたはグライム誘導体を用いた場合と同様に、ポリマー複合体におけるLiイオンの移動を容易に、Liイオンの解離度およびLiイオンの輸率を向上し得、ポリマー複合体の結晶性が低下し、ガラス転移温度が低下し、室温のみならず低温でも極めて優れた導電率を有することができる。 Even when these solvents are used, the movement of Li ions in the polymer complex is facilitated, and the degree of dissociation of Li ions and the transport number of Li ions are improved, as in the case of using a glyme or a glyme derivative. As a result, the crystallinity of the polymer composite is lowered, the glass transition temperature is lowered, and it is possible to have extremely excellent conductivity not only at room temperature but also at low temperature.

本発明のポリマー複合体の別の製造方法について説明する。実施の形態1で説明した本発明のモノマー化合物140(図1〜図3)と、一般式(II)で表されるグライムまたはグライム誘導体510(図5)とを混合し、モノマー化合物140のLiとグライムまたはグライム誘導体とが錯形成したモノマー化合物を合成し、これを重合してもよい。重合は、例えば、実施の形態2のステップS410と同様に行うことができる。 Another method for producing the polymer composite of the present invention will be described. The monomer compound 140 of the present invention described in the first embodiment (FIGS. 1 to 3) and the grime or grime derivative 510 represented by the general formula (II) (FIG. 5) are mixed to form Li of the monomer compound 140. A monomer compound in which grime or a grime derivative is complexly formed may be synthesized and polymerized. The polymerization can be carried out in the same manner as in step S410 of the second embodiment, for example.

(実施の形態4)
実施の形態4では、実施の形態3で説明したポリマー複合体を電解質材料として用いた用途として、リチウムイオン二次電池および空気電池について説明する。
図6は、本発明のリチウムイオン二次電池を示す模式図である。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, a lithium ion secondary battery and an air battery will be described as applications in which the polymer composite described in the third embodiment is used as an electrolyte material.
FIG. 6 is a schematic view showing the lithium ion secondary battery of the present invention.

本発明のリチウムイオン二次電池600は、少なくとも、正極610と、負極620と、正極610と負極620との間に位置する高分子電解質630とを備える。ここで、高分子電解質630は、実施の形態3で説明した一般式(3)および(4)で表されるポリマー複合体520(図5)を含有する電解質材料からなる。ポリマー複合体520の説明は重複するため省略する。 The lithium ion secondary battery 600 of the present invention includes at least a positive electrode 610, a negative electrode 620, and a polymer electrolyte 630 located between the positive electrode 610 and the negative electrode 620. Here, the polymer electrolyte 630 is made of an electrolyte material containing the polymer composite 520 (FIG. 5) represented by the general formulas (3) and (4) described in the third embodiment. The description of the polymer composite 520 is omitted because it overlaps.

正極610は、少なくとも、リチウムを吸蔵・放出可能な任意の正極活物質を含有する。例示的な正極活物質は、LiNiOに代表されるLi−Ni系複合酸化物、LiNi0.5Mn0.5に代表されるLi−Ni−Mn系複合酸化物、LiFePOに代表されるLi−リン酸鉄系複合酸化物などのリチウム−遷移金属複合酸化物があるが、リチウムイオン二次電池に通常用いられる正極活物質を採用できる。 The positive electrode 610 contains at least any positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium. An exemplary positive electrode active material is a Li—Ni-based composite oxide represented by LiNiO 2 , a Li—Ni—Mn-based composite oxide represented by LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2, and a representative LiFePO 4 . Although there are lithium-transition metal composite oxides such as Li-iron phosphate-based composite oxides, positive electrode active materials usually used for lithium ion secondary batteries can be adopted.

正極610は、正極活物質に加えて導電性を向上させるための導電性材料、さらには、これらを結合させるバインダなどをさらに含有して構成される正極活物質層を有してもよい。例示的な導電性材料は、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、カーボンナノファイバなどのカーボンブラック、グラフェンなどの炭素材料なとがある。バインダは、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等があるが、これらに限定されない。 The positive electrode 610 may have a positive electrode active material layer formed by further containing a conductive material for improving conductivity in addition to the positive electrode active material, and a binder or the like for binding these. Examples of conductive materials include acetylene black, Ketjen black (registered trademark), carbon black such as carbon nanofibers, and carbon materials such as graphene. Binders include, but are not limited to, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), epoxy resin, styrene-butadiene rubber (SBR), and the like.

正極610は、正極活物質層の表面に正極集電体をさらに有し、外部との電気接続を可能にするよう構成されてもよい。正極集電体は、例示的にはアルミニウム、ステンレス、鉄、クロム、ニッケル、マンガン等の金属材料からなるが、導電性の任意の材料が使用される。形状は、箔状、板状、メッシュ状であり得る。 The positive electrode 610 may further have a positive electrode current collector on the surface of the positive electrode active material layer, and may be configured to enable electrical connection with the outside. The positive electrode current collector is typically made of a metal material such as aluminum, stainless steel, iron, chromium, nickel, manganese, etc., but any conductive material is used. The shape can be foil-like, plate-like, or mesh-like.

負極620は、少なくとも、リチウムを吸蔵・放出可能な任意の負極活物質を含有する。例示的な負極活物質は、Li、Sn、Si、Sb、Ge、C等の単体金属またはこれらを含有する合金等があるが、リチウムイオン二次電池に通常用いられる負極活物質を採用できる。 The negative electrode 620 contains at least any negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium. Examples of the negative electrode active material include elemental metals such as Li, Sn, Si, Sb, Ge, and C, alloys containing these, and the like, and negative electrode active materials usually used for lithium ion secondary batteries can be adopted.

負極620は、負極活物質に加えて導電性を向上させるための導電性材料、さらには、これらを結合させるバインダなどをさらに含有して構成される負極活物質層を有してもよい。例示的な導電性材料およびバインダは、上述のとおりである。 The negative electrode 620 may have a negative electrode active material layer formed by further containing a conductive material for improving conductivity in addition to the negative electrode active material, and a binder or the like for binding these. Exemplary conductive materials and binders are as described above.

負極620は、負極活物質層の表面に負極集電体をさらに有し、外部との電気接続を可能にするよう構成されてもよい。負極集電体もまた、正極集電体と同様である。 The negative electrode 620 may further have a negative electrode current collector on the surface of the negative electrode active material layer, and may be configured to enable electrical connection with the outside. The negative electrode current collector is also the same as the positive electrode current collector.

リチウムイオン二次電池600の例示的な製造方法は、正極610を形成し、その上に、ポリマー複合体520(図5)を含有する溶液を塗布し、高分子電解質層630を形成し、その上に負極620を形成すればよい。必要に応じて、加熱あるいは放置により溶媒が除去される。 An exemplary method for producing a lithium ion secondary battery 600 is to form a positive electrode 610, coat it with a solution containing a polymer composite 520 (FIG. 5), and form a polymer electrolyte layer 630. A negative electrode 620 may be formed on the negative electrode. If necessary, the solvent is removed by heating or leaving.

図7は、本発明の空気電池を示す模式図である。 FIG. 7 is a schematic view showing the air battery of the present invention.

本発明の空気電池700は、少なくとも、正極として機能する空気極710と、負極720と、空気極710と負極720との間に位置する高分子電解質730とを備える。ここで、高分子電解質730は、実施の形態3で説明した一般式(3)および(4)で表されるポリマー複合体520(図5)を含有する電解質材料からなる。ポリマー複合体520の説明は重複するため省略する。 The air battery 700 of the present invention includes at least an air electrode 710 that functions as a positive electrode, a negative electrode 720, and a polymer electrolyte 730 located between the air electrode 710 and the negative electrode 720. Here, the polymer electrolyte 730 is made of an electrolyte material containing the polymer composite 520 (FIG. 5) represented by the general formulas (3) and (4) described in the third embodiment. The description of the polymer composite 520 is omitted because it overlaps.

空気極710には、既存の空気電池の空気極を使用できる。例示的には、空気極710は、触媒として、白金、ロジウム、パラジウム、銀、ルテニウム等の金属、および/または、ペロブスカイト酸化物、マンガン酸化物、コバルト酸化物、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銅、ルテニウム酸化物等の酸化物が担持された炭素材料である。炭素材料は、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、カーボンナノファイバなどのカーボンブラック、グラフェンなどである。 As the air electrode 710, the air electrode of an existing air battery can be used. Illustratively, the air electrode 710 serves as a catalyst for metals such as platinum, rhodium, palladium, silver, ruthenium, and / or perovskite oxide, manganese oxide, cobalt oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide. , A carbon material carrying an oxide such as ruthenium oxide. Carbon materials include acetylene black, Ketjen black (registered trademark), carbon black such as carbon nanofibers, and graphene.

空気極710は、表面に空気極集電体をさらに有し、外部との電気接続を可能にするよう構成されてもよい。空気極集電体は、例示的にはアルミニウム、ステンレス、鉄、クロム、ニッケル、マンガン等の金属材料からなるが、導電性の任意の材料が使用され、メッシュ状である。 The air pole 710 may further have an air pole current collector on its surface and may be configured to allow electrical connection to the outside. The air electrode current collector is typically made of a metal material such as aluminum, stainless steel, iron, chromium, nickel, manganese, etc., but any conductive material is used and has a mesh shape.

負極720は、少なくとも、リチウムを吸蔵・放出可能な任意の負極活物質を含有する。例示的な負極活物質は、Li金属、リチウム合金、Si合金、Sn合金、リチウム含有酸化物、酸化スズ等の金属酸化物、ニッケル硫化物等の金属硫化物、窒化リチウム等の金属窒化物等があるが、空気次電池に通常用いられる負極活物質を採用できる。 The negative electrode 720 contains at least any negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium. Exemplary negative electrode active materials include Li metals, lithium alloys, Si alloys, Sn alloys, lithium-containing oxides, metal oxides such as tin oxide, metal sulfides such as nickel sulfides, metal nitrides such as lithium nitride, and the like. However, a negative electrode active material usually used for an air secondary battery can be adopted.

負極720は、負極活物質に加えて導電性を向上させるための導電性材料、さらには、これらを結合させるバインダなどをさらに含有して構成される負極活物質層を有してもよい。例示的な導電性材料およびバインダは、リチウムイオン二次電池で説明した導電性材料およびバインダと同様である。 The negative electrode 720 may have a negative electrode active material layer formed by further containing a conductive material for improving conductivity in addition to the negative electrode active material, and a binder or the like for binding these. The exemplary conductive material and binder are similar to the conductive material and binder described for lithium ion secondary batteries.

負極720は、負極活物質層の表面に負極集電体をさらに有し、外部との電気接続を可能にするよう構成されてもよい。負極集電体もまた、例示的にはアルミニウム、ステンレス、鉄、クロム、ニッケル、マンガン等の金属材料からなるが、導電性の任意の材料が使用される。形状は、箔状、板状、メッシュ状であり得る。 The negative electrode 720 may further have a negative electrode current collector on the surface of the negative electrode active material layer, and may be configured to enable electrical connection with the outside. The negative electrode current collector is also made of a metallic material such as aluminum, stainless steel, iron, chromium, nickel, manganese and the like, but any conductive material is used. The shape can be foil-like, plate-like, or mesh-like.

空気電池700の例示的な製造方法は、空気極710を形成し、その上に、ポリマー複合体520(図5)を含有する溶液を塗布し、高分子電解質層730を形成し、その上に負極720を形成すればよい。必要に応じて、加熱あるいは放置により溶媒が除去される。 An exemplary method of manufacturing the air battery 700 is to form an air electrode 710, coat it with a solution containing a polymer composite 520 (FIG. 5), form a polymer electrolyte layer 730, and onto it. The negative electrode 720 may be formed. If necessary, the solvent is removed by heating or leaving.

図6および図7では、リチウムイオン二次電池600および空気電池700として分かり易さのために単一のセルを示すが、このようなセルが複数接続していてもよい。このようなリチウムイオン二次電池は、電池ケース(図示せず)に収容されて、チップ型、コイン型、ボタン型、モールド型、パウチ型、ラミネート型、円筒型、角型等のキャパシタであってもよい。 In FIGS. 6 and 7, a single cell is shown as the lithium ion secondary battery 600 and the air battery 700 for the sake of clarity, but a plurality of such cells may be connected. Such a lithium ion secondary battery is housed in a battery case (not shown) and is a chip type, coin type, button type, mold type, pouch type, laminated type, cylindrical type, square type or the like capacitor. You may.

本発明のリチウムイオン二次電池600および空気電池700によれば、高分子電解質層630、730が、本発明のポリマー複合体520(図5)からなる電解質材料から構成されるため、通常環境下のみならず低温環境下でも使用できる。 According to the lithium ion secondary battery 600 and the air battery 700 of the present invention, the polymer electrolyte layers 630 and 730 are composed of the electrolyte material composed of the polymer composite 520 (FIG. 5) of the present invention, and thus are under normal environment. Not only can it be used in low temperature environments.

次に具体的な実施例を用いて本発明を詳述するが、本発明がこれら実施例に限定されないことに留意されたい。 Next, the present invention will be described in detail with reference to specific examples, but it should be noted that the present invention is not limited to these examples.

[合成に用いた試薬]
以降の実施例および比較例で用いた試薬は、すべて、特級試薬であった。トリフルオロメタンスルホンアミド(NHSOCF、純度98%)、メタノール、水素化リチウム(LiH、純度95%)、アセトニトリル(AcN)、テトラヒドロフラン(THF)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、2−ブロモイソ酪酸エチル(EBIB)、2,2’−ビピリジン(BIPY)、クロロホルム、テトラグライム(G4)、トリエチルアミン(EtN、純度99%)、および、塩化リチウムを、東京化成工業株式会社から購入した。塩化メタクリロイル(純度97%)、塩化第一銅(Cu(I)Cl)、および、塩化第二銅(Cu(II)Cl)を、和光純薬工業株式会社から購入した。使用前にメタノール、G4、AcN、DMFおよびTHFを乾燥させた。
[Reagents used for synthesis]
The reagents used in the subsequent examples and comparative examples were all special grade reagents. Trifluoromethanesulfonamide (NH 2 SO 2 CF 3 , purity 98%), methanol, lithium hydride (LiH, purity 95%), acetonitrile (AcN), tetrahydrofuran (THF), N, N-dimethylformamide (DMF), ethyl 2-bromoisobutyrate (EBIB), 2,2'-bipyridine (bipy), chloroform, tetraglyme (G4), triethylamine (Et 3 N, 99% purity), and lithium chloride, from Tokyo Chemical industry Co., Ltd. I bought it. Methacryloyl chloride (purity 97%), cuprous chloride (Cu (I) Cl), and cupric chloride (Cu (II) Cl 2 ) were purchased from Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Methanol, G4, AcN, DMF and THF were dried before use.

[実施例1]
実施例1では、一般式(1)において、Rがメチル基であるモノマー化合物を合成した。
図8は、実施例1におけるモノマー化合物を合成する過程を示す図である。
[Example 1]
In Example 1, a monomer compound in which R 1 is a methyl group was synthesized in the general formula (1).
FIG. 8 is a diagram showing a process of synthesizing the monomer compound in Example 1.

NHSOCF(NHTf)に、MH(Mは、Li、Na、KおよびCsからなる群から選択される元素)としてLiHを反応させた(図1および図8のステップS110)。具体的には、NHSOCF(15.2g、0.1mol)を極性溶媒としてメタノール(20mL)に溶解させた。この溶液に、LiH(0.837g、0.1mol)およびメタノール(30mL)から得られるCHOLiのメタノール溶液を添加した。この際、混合時の温度を−40℃となるようにした。混合、撹拌後、メタノールをロータリーエバポレータにより除去した。 NH 2 SO 2 CF 3 (NH 2 Tf) was reacted with LiH as MH (M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K and Cs) (step S110 in FIGS. 1 and 8). .. Specifically, NH 2 SO 2 CF 3 (15.2 g, 0.1 mol) was dissolved in methanol (20 mL) as a polar solvent. To this solution was added a methanol solution of CH 3 OLi obtained from LiH (0.837 g, 0.1 mol) and methanol (30 mL). At this time, the temperature at the time of mixing was set to −40 ° C. After mixing and stirring, methanol was removed by a rotary evaporator.

次に、得られた生成物(NHLiSOCF、NHLiTf)に、一般式(I)においてRがメチル基である塩化メタクリロイルを反応させた(図1および図8のステップS120)。具体的には、生成物(NHLiTf)を極性溶媒としてAcN(70mL)に溶解させ、0℃まで冷却した。この溶液に、塩化メタクリロイル(12.1g、0.12mol)を撹拌しながら、3時間かけて添加した。添加後、混合物をさらに1時間撹拌し、室温まで加熱した。室温にて24時間撹拌後、濾過により析出物である塩化リチウム(LiCl)を分離し、濾液からAcNをロータリーエバポレータにより除去した。得られた生成物がトリフルオロメタンスルホニルメタクリルアミド(図8のTFSMA)であることを核磁気共鳴(NMR、JEOL製、JEM−ECX400)により確認した。 Then, the resulting product (NHLiSO 2 CF 3, NHLiTf) , R 1 in the general formula (I) is obtained by reacting methacryloyl chloride is a methyl group (step S120 of FIG. 1 and FIG. 8). Specifically, the product (NHLiTf) was dissolved in AcN (70 mL) as a polar solvent and cooled to 0 ° C. Methacryl chloride (12.1 g, 0.12 mol) was added to this solution over 3 hours with stirring. After the addition, the mixture was stirred for an additional hour and heated to room temperature. After stirring at room temperature for 24 hours, the precipitate lithium chloride (LiCl) was separated by filtration, and AcN was removed from the filtrate by a rotary evaporator. It was confirmed by nuclear magnetic resonance (NMR, JEOL, JEM-ECX400) that the obtained product was trifluoromethanesulfonylmethacrylamide (TFSMA in FIG. 8).

次に、TFSMAにさらにリチウム塩としてLiHを反応させた(図1および図8のステップS130)。具体的には、−40℃に冷却した極性溶媒としてTHF(70mL)にLiH(20mmol)を撹拌しながら溶解した。この溶液に、TFSMA(20mmol)をTHF(30mL)に溶解した溶液を1時間かけて滴下した。この混合溶液を室温まで加熱し、24時間保持した。その後、溶液を濾過し、THFをロータリーエバポレータにより除去した。 Next, TFSMA was further reacted with LiH as a lithium salt (step S130 in FIGS. 1 and 8). Specifically, LiH (20 mmol) was dissolved in THF (70 mL) as a polar solvent cooled to −40 ° C. with stirring. A solution prepared by dissolving TFSMA (20 mmol) in THF (30 mL) was added dropwise to this solution over 1 hour. The mixture was heated to room temperature and held for 24 hours. The solution was then filtered and THF was removed by rotary evaporator.

このようにして生成物(15.4g、収率71%)を得た。得られた生成物を観察し、NMR、フーリエ変換赤外分光法(FT−IR、Thermo Scientifc製、Nicolet iS50)および液体クロマトグラフィ質量分析法(LC/MS、Waters製、Xevo G2−S QTof)により同定した。H NMRスペクトルを、内部標準としてテトラメチルシラン(TMS)を用い、生成物にアセトニトリル−Dを加えて、溶解させて、400MHz、室温で測定した。13C NMRスペクトルを、内部標準としてメタノールを用い、生成物にメタノール−Dを加えて、溶解させて、100MHz、室温で測定した。FT−IRスペクトルを、生成物をKBrに溶解させて、透過法により測定した。LC/MSは、標準物質としてポリエチレングリコール(PEG)を用いた標準溶液(有機溶媒はLiBr:3.5g/L含有、Acetonitrile:HO=2:3)を用い、生成物のピーク面積と標準溶液のピーク面積との比から検量線を求め、重量平均分子量および数平均分子量を算出した。これらの結果を図9〜図12に示す。 In this way, a product (15.4 g, yield 71%) was obtained. Observe the resulting product and perform NMR, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR, Thermo Scientific, Nicolet iS50) and liquid chromatography-mass spectrometry (LC / MS, Waters, Xevo G2-S QTof). Identified. The 1 H NMR spectrum, using tetramethylsilane (TMS) as internal standard, added acetonitrile -D 3 to the product, dissolved, 400 MHz, measured at room temperature. The 13 C NMR spectrum, using methanol as an internal standard, and methanol -D 4 was added to the product, dissolved, 100 MHz, measured at room temperature. The FT-IR spectrum was measured by the transmission method with the product dissolved in KBr. For LC / MS, a standard solution using polyethylene glycol (PEG) as a standard substance (organic solvent contains LiBr: 3.5 g / L, Acetonitrile: H 2 O = 2: 3) was used, and the peak area of the product was used. The calibration curve was obtained from the ratio with the peak area of the standard solution, and the weight average molecular weight and the number average molecular weight were calculated. These results are shown in FIGS. 9 to 12.

図9は、実施例1で得られた生成物の外観を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing the appearance of the product obtained in Example 1.

図9はグレースケールで示されるが、試料容器中にコントラストが明るく示される部分が生成物であり、白色の固体粉末であることを確認した。 Although shown in gray scale in FIG. 9, it was confirmed that the portion of the sample container in which the contrast was brightly shown was the product and was a white solid powder.

図10は、実施例1の生成物のH NMRスペクトルを示す図である。
図11は、実施例1の生成物の13C NMRスペクトルを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a 1 H NMR spectrum of the product of Example 1.
FIG. 11 is a diagram showing a 13 C NMR spectrum of the product of Example 1.

図10によれば、ビニル基の末端水素に由来するシグナルAおよびBが、それぞれ、6.07(2H)ppmおよび5.49(2H)ppmに、メチル基の水素に由来するシグナルCが、1.86(3H)ppmに観察された。 According to FIG. 10, the signals A and B derived from the terminal hydrogen of the vinyl group are at 6.07 (2H) ppm and 5.49 (2H) ppm, respectively, and the signal C derived from the hydrogen of the methyl group is displayed. It was observed at 1.86 (3H) ppm.

図11によれば、(1)〜(5)の炭素に由来するシグナル(1)〜(5)が、それぞれ、176.32ppm、144.33ppm、123.72ppm、120.65ppmおよび18.53ppmに観察された。 According to FIG. 11, the carbon-derived signals (1) to (5) of (1) to (5) are changed to 176.32 ppm, 144.33 ppm, 123.72 ppm, 120.65 ppm and 18.53 ppm, respectively. It was observed.

図12は、実施例1の生成物のFT−IRスペクトルを示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing an FT-IR spectrum of the product of Example 1.

FT−IRスペクトルで観察された吸収ピークa〜eは、それぞれ、図12に示す分子の振動/回転に割り当てることができた。注目すべきは、スルホンアミド基(CO−N−SO)のS=OおよびC=Oの伸縮振動にそれぞれ起因する1320cm−1および1590cm−1のピークが観察されたことから、スルホンアミドがグラフトされたことが確認された。 The absorption peaks a to e observed in the FT-IR spectrum could be assigned to the vibration / rotation of the molecule shown in FIG. 12, respectively. Notably, since the peak of 1320 cm -1 and 1590 cm -1 attributable respectively to the stretching vibration of S = O and C = O sulfonamide group (CO-N-SO 2) were observed, sulfonamide It was confirmed that it was grafted.

さらに、LC/MSによれば、モノマー化合物のアニオンとしてCNOSの理論値216.1542に対して、生成物のm/zは215.9913であった。 Further, according to LC / MS, the m / z of the product was 215.9913, while the theoretical value of C 5 H 5 F 3 NO 3 S as the anion of the monomer compound was 216.1542.

以上の結果から、実施例1で得られた生成物は、一般式(1)においてRがメチル基であり、メタクリレート基に直接窒素が結合したモノマー化合物(図8のLiTFSMA)であり、小型化に成功したことが示された。以降では、実施例1で得られたモノマー化合物をLiTFSMAと称する。 From the above results, the product obtained in Example 1, in the general formula (1) wherein R 1 is a methyl group, is a monomer compound which nitrogen is directly bonded to methacrylate group (LiTFSMA in FIG. 8), Small It was shown that the conversion was successful. Hereinafter, the monomer compound obtained in Example 1 will be referred to as LiTFSMA.

[実施例2]
実施例2では、一般式(2)において、Rがメチル基であるポリマー化合物を合成した。
図13は、実施例2におけるポリマー化合物を合成する過程を示す図である。
[Example 2]
In Example 2, a polymer compound in which R 1 is a methyl group was synthesized in the general formula (2).
FIG. 13 is a diagram showing a process of synthesizing the polymer compound in Example 2.

実施例1で得られたモノマー化合物LiTFSMAを重合させた(図4および図13のステップS410)。ここでは、重合法として、リビングラジカル重合の1つである原子移動ラジカル移動重合(ATRP)を採用した。シュレンク管に、極性溶媒としてDMFを入れ、LiTFSMAと、開始剤としてEBIBであるハロゲン化物と、BIPYである配位子とを添加した。次いで、シュレンク管内をアルゴンガスでパージし、20分間脱酸した。アルゴンガスの充填はグローブボックス内で行った。次いで、これらの混合溶液に、金属錯体として、塩化第一銅および塩化第二銅を添加し、シュレンク管に三方活栓を付けた。ここで用いたLiTFSMA、EBIB、金属錯体およびBIPYのモル比を表1に示す。 The monomeric compound LiTFSMA obtained in Example 1 was polymerized (step S410 in FIGS. 4 and 13). Here, as the polymerization method, atom transfer radical polymerization (ATRP), which is one of the living radical polymerizations, was adopted. DMF was placed in the Schlenk tube as a polar solvent, and LiTFSMA, a halide which is EBIB as an initiator, and a ligand which is BICY were added. Then, the inside of the Schlenk tube was purged with argon gas and deoxidized for 20 minutes. Filling with argon gas was performed in the glove box. Next, cuprous chloride and cupric chloride were added as metal complexes to these mixed solutions, and a three-way stopcock was attached to the Schlenk tube. The molar ratios of LiTFSMA, EBIB, metal complex and BICY used here are shown in Table 1.

表1の上段のMは、各試薬の分子量であり、下段の[M]は、EBIBを1モルとした際のモル比を表す。 M in the upper part of Table 1 is the molecular weight of each reagent, and [M] in the lower part represents the molar ratio when 1 mol of EBIB is taken.

次いで、シュレンク管を60℃のオイルバス中で撹拌し、重合を開始した。重合時間は、1〜7時間であった。1時間おきに一定容量の溶液をシュレンク管から取り出し、NMRによりモノマー転化率、ならびに、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC、Shodex製、GPC−101)により重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布を求めた。GPCでは、PEGを用いた標準溶液(有機溶媒はLiBr:3.5g/L含有、アセトニトリル:HO=2:3)を用い、生成物のピーク面積と標準溶液のピーク面積との比から検量線を求めた。結果を図14〜図16に示す。 The Schlenk tube was then stirred in an oil bath at 60 ° C. to initiate polymerization. The polymerization time was 1 to 7 hours. A constant volume of solution was taken out from the Schlenck tube every hour, and the monomer conversion rate was determined by NMR, and the weight average molecular weight, number average molecular weight, and molecular weight distribution were determined by gel permeation chromatography (GPC, Shodex, GPC-101). In GPC, a standard solution using PEG (organic solvent contains LiBr: 3.5 g / L, acetonitrile: H 2 O = 2: 3) is used, and the ratio of the peak area of the product to the peak area of the standard solution is used. The calibration curve was calculated. The results are shown in FIGS. 14 to 16.

7時間重合を行った後、反応物をAcNとクロロホルムとの混合溶媒で希釈し、遠心分離機により回収した。なお、希釈および遠心分離を3回繰り返し、白色粉末の生成物(4.83g、収率97%)を得た。なお、生成物が、一般式(2)においてRがメチル基であるポリマー化合物(図13のPLiTFSMA)であることを、NMRおよびFTIRにより確認した。 After polymerizing for 7 hours, the reaction product was diluted with a mixed solvent of AcN and chloroform and recovered by a centrifuge. The dilution and centrifugation were repeated 3 times to obtain a white powder product (4.83 g, yield 97%). It was confirmed by NMR and FTIR that the product was a polymer compound in which R 1 was a methyl group in the general formula (2) (PLiTFSMA in FIG. 13).

図14は、実施例2のポリマー化合物の合成におけるモノマー化合物の消費割合と時間との関係を示す図である。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the consumption ratio of the monomer compound and the time in the synthesis of the polymer compound of Example 2.

図14において、[M]は、仕込み時のモノマー化合物の濃度であり、[M]は、残留するモノマー化合物の濃度であり、縦軸はモノマー化合物の消費割合を表す。図14によれば、モノマー化合物の消費割合が線形であることから、ATRPが良好に行われたことを確認した。 In FIG. 14, [M] 0 is the concentration of the monomer compound at the time of charging, [M] is the concentration of the residual monomer compound, and the vertical axis represents the consumption ratio of the monomer compound. According to FIG. 14, since the consumption ratio of the monomer compound was linear, it was confirmed that ATRP was performed well.

図15は、実施例2のポリマー化合物の合成におけるポリマー化合物の分子量のモノマー化合物の転化率の依存性を示す図である。
図16は、実施例2のポリマー化合物の合成におけるポリマー化合物の分子量分布のモノマー化合物の転化率の依存性を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing the dependence of the molecular weight of the polymer compound on the conversion rate of the monomer compound in the synthesis of the polymer compound of Example 2.
FIG. 16 is a diagram showing the dependence of the conversion rate of the monomer compound on the molecular weight distribution of the polymer compound in the synthesis of the polymer compound of Example 2.

図15において、縦軸のMは数平均分子量を表す。図15によれば、モノマー化合物の転化に伴うポリマー化合物の分子量の変化が線形であることから、ATRPが良好に行われたことを確認した。特に、重合を7時間行うことにより、仕込み時のモノマー化合物の80%がポリマー化合物に転化され、その際の数平均分子量は、29,176であった。 In FIG. 15, M n on the vertical axis represents a number average molecular weight. According to FIG. 15, it was confirmed that ATRP was performed well because the change in the molecular weight of the polymer compound with the conversion of the monomer compound was linear. In particular, by carrying out the polymerization for 7 hours, 80% of the monomer compounds at the time of charging were converted into polymer compounds, and the number average molecular weight at that time was 29,176.

図16において、縦軸のMは重量平均分子量を表し、Mは数平均分子量を表し、M/Mは分子量分布を表す。図16によれば、重合が進むに伴い、分子量のばらつきが低減することが分かり、特に、モノマー転化率が50%以上であれば、分子量分布がほぼない、すなわちM/Mが1.2以下を満たすポリマー化合物が得られる。 In FIG. 16, M w on the vertical axis represents a weight average molecular weight, M n represents a number average molecular weight, and M w / M n represents a molecular weight distribution. According to FIG. 16, it can be seen that the variation in molecular weight decreases as the polymerization progresses. In particular, when the monomer conversion rate is 50% or more, there is almost no molecular weight distribution, that is, M w / M n is 1. A polymer compound satisfying 2 or less can be obtained.

図15および図16から、種々のモノマー転化率で得られるポリマー化合物の重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布をまとめて、表2に示す。以降では、実施例2で得られたポリマー化合物をPLiTFSMAと称する。 The weight average molecular weight, number average molecular weight, and molecular weight distribution of the polymer compounds obtained at various monomer conversion rates are summarized in Table 2 from FIGS. 15 and 16. Hereinafter, the polymer compound obtained in Example 2 will be referred to as PLiTFSMA.

[実施例3]
実施例3では、一般式(3)においてRがメチル基であり、一般式(4)においてRおよびRがメチル基であり、mが4である、ポリマー複合体を合成した。
図17は、実施例3におけるポリマー複合体を合成する過程を示す図である。
[Example 3]
In Example 3, a polymer complex was synthesized in which R 1 was a methyl group in the general formula (3), R 2 and R 3 were methyl groups in the general formula (4), and m was 4.
FIG. 17 is a diagram showing a process of synthesizing the polymer composite in Example 3.

実施例2で合成したPLiTFSMAと、一般式(II)においてRおよびRがメチル基であり、mが4であるテトラグライム(G4、テトラエチレングリコールジメチルエーテル)とを極性溶媒としてTHF中で混合した(図5および図17のステップS510)。このとき、PLiTFSMAとG4とは、アルゴンガスでパージされたグローブボックス内で、1:1(モル当量)を満たすように混合された。混合物を撹拌したところ、均一な粘性のある液体となった。次いで、THFをロータリーエバポレータにより除去した。これにより、白色の固体粉末が得られた。 The PLiTFSMA synthesized in Example 2 and tetraglyme (G4, tetraethylene glycol dimethyl ether) in which R 2 and R 3 are methyl groups and m is 4 in the general formula (II) are mixed in THF as a polar solvent. (Step S510 in FIGS. 5 and 17). At this time, PLiTFSMA and G4 were mixed in a glove box purged with argon gas so as to satisfy 1: 1 (molar equivalent). When the mixture was stirred, it became a uniform viscous liquid. THF was then removed by rotary evaporator. As a result, a white solid powder was obtained.

得られた均一な粘性の液体を観察し、NMRにより複合体であることを同定した。H NMRスペクトルを、内部標準としてテトラメチレンシラン(TMS)を用い、液体にCDClを加えて、400MHz、室温で測定した。結果を図18に示す。 The obtained uniformly viscous liquid was observed, and it was identified as a complex by NMR. 1 1 H NMR spectrum was measured at 400 MHz at room temperature by adding CDCl 3 to the liquid using tetramethylenesilane (TMS) as an internal standard. The results are shown in FIG.

図18は、実施例3の生成物のH NMRスペクトルを示す図である。 FIG. 18 is a diagram showing a 1 H NMR spectrum of the product of Example 3.

図18には、比較のためにG4のNMRスペクトルも併せて示す。図18によれば、実施例3の生成物では、G4の(1)〜(3)の水素に由来するシグナル(1)〜(3)が観察されたが、すべてのシグナルが完全にシフトしていることから、ステップS510の混合によって、PLiTFSMAとG4とはポリマー複合体(以降では、実施例3の生成物をPLi(G4)TFSMAと称する)を形成していることが確認された。 FIG. 18 also shows the NMR spectrum of G4 for comparison. According to FIG. 18, in the product of Example 3, signals (1) to (3) derived from hydrogens (1) to (3) of G4 were observed, but all the signals were completely shifted. Therefore, it was confirmed that by mixing in step S510, PLiTFSMA and G4 formed a polymer complex (hereinafter, the product of Example 3 is referred to as PLi (G4) TFSMA).

PLi(G4)TFSMAについて示差走査熱量測定(DSC、Shimadzu製、DTG−60)を行い、ガラス転移温度および熱容量を求めた。測定は、標準物質として空のプラチナセルを用い、−100℃から100℃まで、次いで100℃から−100℃まで、昇温・降温速度(10℃/分)で、窒素雰囲気中で行った。結果を図19に示す。 Differential scanning calorimetry (DSC, manufactured by Shimadzu, DTG-60) was performed on PLi (G4) TFSMA to determine the glass transition temperature and heat capacity. The measurement was carried out using an empty platinum cell as a standard substance, from -100 ° C to 100 ° C, and then from 100 ° C to -100 ° C at a temperature raising / lowering rate (10 ° C./min) in a nitrogen atmosphere. The results are shown in FIG.

図19は、実施例3の生成物のDSC挙動を示す図である。 FIG. 19 is a diagram showing DSC behavior of the product of Example 3.

図19には、比較のために、実施例2の生成物であるPLiTFSMAのDSC挙動も併せて示す。図19のPLi(G4)TFSMAのDSC挙動によれば、約−74℃付近にベースラインのシフト(図19の領域1910)が見られた。一方、図19のPLiTFSMAのDSC挙動によれば、約32℃付近にベースラインのシフト(図19の領域1920)が見られた。これらからガラス転移温度を詳細に算出したところ、PLi(G4)TFSMAおよびPLiTFSMAのガラス転移温度は、それぞれ、−74.2℃および32.3℃と算出された。また、比熱容量を算出したところ、PLi(G4)TFSMAおよびPLiTFSMAの比熱容量は、それぞれ、0.35537mJ/deg・mgおよび0.094161mJ/deg・mgであった。このことから、結晶性の低下に伴い、ガラス転移温度が劇的に低下したことが示された。 FIG. 19 also shows the DSC behavior of PLiTFSMA, the product of Example 2, for comparison. According to the DSC behavior of PLi (G4) TFSMA in FIG. 19, a baseline shift (region 1910 in FIG. 19) was observed near about −74 ° C. On the other hand, according to the DSC behavior of PLiTFSMA in FIG. 19, a baseline shift (region 1920 in FIG. 19) was observed around about 32 ° C. When the glass transition temperature was calculated in detail from these, the glass transition temperatures of PLi (G4) TFSMA and PLiTFSMA were calculated to be −74.2 ° C. and 32.3 ° C., respectively. Moreover, when the specific heat capacity was calculated, the specific heat capacities of PLi (G4) TFSMA and PLiTFSMA were 0.35537 mJ / deg · mg and 0.094161 mJ / deg · mg, respectively. From this, it was shown that the glass transition temperature decreased dramatically as the crystallinity decreased.

次に、PLi(G4)TFSMAの導電率の温度依存性を調べた。測定用の電池セルは次のようにして調整された。両面研磨したステンレス鋼の円盤状電極の片面に、PLi(G4)TFSMAを溶解させたTHF溶液(10wt%)を滴下し、真空下で5時間維持し、THFを除去した。次いで、PLi(G4)TFSMAが付与されたステンレス鋼電極を、120℃で2時間熱処理した。その後、これをカウンタ電極としてステンレス鋼電極で挟み、測定用電池セルとした。この際、PLi(G4)TFSMAの厚さは100μmであった。 Next, the temperature dependence of the conductivity of PLi (G4) TFSMA was investigated. The battery cell for measurement was adjusted as follows. A THF solution (10 wt%) in which PLi (G4) TFSMA was dissolved was added dropwise to one side of a stainless steel disk-shaped electrode polished on both sides, and the solution was maintained under vacuum for 5 hours to remove THF. Next, the stainless steel electrode to which PLi (G4) TFSMA was applied was heat-treated at 120 ° C. for 2 hours. Then, this was sandwiched between stainless steel electrodes as counter electrodes to form a battery cell for measurement. At this time, the thickness of PLi (G4) TFSMA was 100 μm.

測定用電池セルをサーモスタット付オーブンチャンバに配置し、マルチ周波数LCRメータ(Agilent Technology製、E4980AプレシジョンLCR)および抵抗器(R)を用いて、交流インピーダンス測定を行った。測定は、20Hz〜2MHzの範囲の種々の周波数、−5℃〜125℃の種々の温度(−5℃、15℃、35℃、55℃、75℃、95℃および115℃)において行われた。結果を図20に示す。 The measuring battery cell was placed in an oven chamber with a thermostat, and AC impedance was measured using a multi-frequency LCR meter (E4980A Precision LCR manufactured by Agilent Technologies) and a resistor (R). The measurements were made at various frequencies in the range of 20 Hz to 2 MHz and at various temperatures from -5 ° C to 125 ° C (-5 ° C, 15 ° C, 35 ° C, 55 ° C, 75 ° C, 95 ° C and 115 ° C). .. The results are shown in FIG.

図20は、実施例3の生成物の導電率の温度依存性を示す図である。 FIG. 20 is a diagram showing the temperature dependence of the conductivity of the product of Example 3.

図20には、比較のために、実施例2の生成物であるPLiTFSMAの導電率の温度依存性も併せて示す。図20によれば、55℃以下から室温近傍までの領域において、PLi(G4)TFSMAの導電率はガラス転移に伴う低下を伴わず、PLiTFSMAよりも高い値を示した。このことは、本発明のポリマー複合体において、Liイオンとグライムまたはグライム誘導体との錯体をカウンターカチオンとするので、室温近傍の温度域においてもLiイオンが容易に移動し、高いLiイオンの解離度および高いLiイオンの輸率が維持されることを示す。 FIG. 20 also shows the temperature dependence of the conductivity of PLiTFSMA, the product of Example 2, for comparison. According to FIG. 20, in the region from 55 ° C. or lower to near room temperature, the conductivity of PLi (G4) TFSMA was higher than that of PLiTFSMA without a decrease associated with glass transition. This means that in the polymer composite of the present invention, since the complex of Li ion and glyme or glyme derivative is used as a counter cation, Li ion easily moves even in a temperature range near room temperature, and the degree of dissociation of Li ion is high. And show that high Li ion transport rates are maintained.

室温(例えば、25℃)以下の極低温域においては、PLi(G4)TFSMAの導電率は、PLiTFSMAのそれよりも高い値を有することが分かった。特に注目すべきは、室温以下の極低温域(例えば、−5℃)におけるPLi(G4)TFSMAの導電率は、2.0×10−6S/cmであった。本発明のポリマー複合体の結晶性の低下に伴い、ガラス転移温度が劇的に低下するので、とりわけ低温でも極めて優れた導電率を有し、これをリチウムイオン電池または空気電池の高分子電解質層に用いれば、通常環境下のみならず低温環境下でも使用できることが示された。以上の結果を表3および表4にまとめる。 It was found that the conductivity of PLi (G4) TFSMA has a higher value than that of PLiTFSMA in the extremely low temperature region below room temperature (for example, 25 ° C.). Of particular note, the conductivity of PLi (G4) TFSMA in the extremely low temperature range below room temperature (eg, −5 ° C.) was 2.0 × 10-6 S / cm. As the crystallinity of the polymer composite of the present invention decreases, the glass transition temperature decreases dramatically, so that it has extremely excellent conductivity even at low temperatures, which is the polymer electrolyte layer of a lithium ion battery or an air battery. It was shown that it can be used not only in a normal environment but also in a low temperature environment. The above results are summarized in Tables 3 and 4.

[比較例4]
PLiTFSMAに代えて、非特許文献1の図1に示すポリマー(非特許文献1の表1の試料A−BCE_3)を用い、これをG4混合した。混合および撹拌の条件は、実施例3と同様であった。混合・撹拌したところ、ポリマーが分散した状態が目視にて確認され、均一な粘性の液体とならなかった。実施例3および比較例4の結果から、アニオン性ポリマーを主鎖としLiイオンをカウンターカチオンとする任意のポリマーでは、G4に代表されるグライムまたはグライム誘導体と錯体を形成せず、一般式(2)で表されるポリマー化合物がグライムまたはグライム誘導体との錯形成、さらにはポリマー複合体の合成に有効であることが示された。
[Comparative Example 4]
Instead of PLiTFSMA, the polymer shown in FIG. 1 of Non-Patent Document 1 (Sample A-BCE_3 of Table 1 of Non-Patent Document 1) was used and mixed with G4. The mixing and stirring conditions were the same as in Example 3. When mixed and stirred, the state in which the polymer was dispersed was visually confirmed, and the liquid did not have a uniform viscosity. From the results of Example 3 and Comparative Example 4, any polymer having an anionic polymer as a main chain and Li ions as a counter cation did not form a complex with a grime or a grime derivative represented by G4, and the general formula (2). It has been shown that the polymer compound represented by) is effective for complex formation with grime or a grime derivative, and further for the synthesis of a polymer complex.

[実施例5]
実施例5では、一般式(1)において、Rがメチル基であるモノマー化合物を合成した。
図21は、実施例5におけるモノマー化合物を合成する過程を示す図である。
[Example 5]
In Example 5, a monomer compound in which R 1 is a methyl group was synthesized in the general formula (1).
FIG. 21 is a diagram showing a process of synthesizing the monomer compound in Example 5.

NHSOCF(NHTf)に、(Mは、Li、Na、KおよびCsからなる群から選択される元素)としてLiHを反応させた(図2および図21のステップS210)。具体的には、NHTf(7.6g、0.05mol)を極性溶媒としてメタノール(10mL)に溶解させた。この溶液に、LiH(0.4184g、0.05mol)およびメタノール(15mL)から得られるCHOLiのメタノール溶液を添加した。この際、混合時の温度を−40℃となるようにした。混合し、撹拌後、メタノールをロータリーエバポレータにより除去した。 NH 2 SO 2 CF 3 (NH 2 Tf) was reacted with LiH as (M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K and Cs) (step S210 in FIGS. 2 and 21). Specifically, NH 2 Tf (7.6 g, 0.05 mol) was dissolved in methanol (10 mL) as a polar solvent. To this solution was added a methanol solution of CH 3 OLi obtained from LiH (0.4184 g, 0.05 mol) and methanol (15 mL). At this time, the temperature at the time of mixing was set to −40 ° C. After mixing and stirring, methanol was removed by a rotary evaporator.

次に、得られた生成物(NHLiSOCF、NHLiTf)と、一般式(I)においてRがメチル基である塩化メタクリロイルと、アミン類としてトリエチルアミン(EtN)とを反応させた(図1および図21のステップS220)。具体的には、生成物(NHLiTf)を極性溶媒としてTHF(70mL)に溶解させ、0℃まで冷却した。この溶液に、EtN(5.11g、0.05mol)、次いで、塩化メタクリロイル(6.0g、0.06mol)を撹拌しながら、3時間かけて添加した。添加後、混合物をさらに1時間撹拌し、室温まで加熱した。室温にて24時間撹拌後、濾過により析出物である塩化トリエチルアミン(EtNCl)を分離し、濾液からTHFをロータリーエバポレータにより除去した。生成物をTHF(100mL)で3回洗浄し、THFを除去した。 Then, the resulting product (NHLiSO 2 CF 3, NHLiTf) , in the general formula (I) R 1 is reacted with methacryloyl chloride is a methyl group, and a triethylamine (Et 3 N) as the amine ( Step S220 of FIGS. 1 and 21). Specifically, the product (NHLiTf) was dissolved in THF (70 mL) as a polar solvent and cooled to 0 ° C. To this solution, Et 3 N (5.11g, 0.05mol ), then methacryloyl chloride (6.0 g, 0.06 mol) with stirring, was added over 3 hours. After the addition, the mixture was stirred for an additional hour and heated to room temperature. After stirring at room temperature for 24 hours, the precipitate triethylamine chloride (Et 3 NCl) was separated by filtration, and THF was removed from the filtrate by a rotary evaporator. The product was washed 3 times with THF (100 mL) to remove THF.

このようにして生成物(10.05g、収率90%)を得た。得られた生成物を観察したところ、白色の固体粉末であった。実施例1と同様に、NMR、FT−IRおよびLC/MSにより同定した。 In this way, a product (10.05 g, yield 90%) was obtained. When the obtained product was observed, it was a white solid powder. Similar to Example 1, it was identified by NMR, FT-IR and LC / MS.

H NMRスペクトルによれば、実施例1と同様に、特徴的なピークが検出された。ビニル基の末端水素に由来するシグナルAおよびBが、それぞれ、6.07(2H)ppmおよび5.49(2H)ppmに、メチル基の水素に由来するシグナルCが、1.86(3H)ppmに観察された。 1 According to the 1 H NMR spectrum, a characteristic peak was detected as in Example 1. Signals A and B derived from the terminal hydrogen of the vinyl group are 6.07 (2H) ppm and 5.49 (2H) ppm, respectively, and signal C derived from the hydrogen of the methyl group is 1.86 (3H). Observed at ppm.

13C NMRスペクトルによれば、実施例1と同様に、特徴的なピークが検出された。(1)〜(5)の炭素(図11)に由来するシグナル(1)〜(5)が、それぞれ、176.32ppm、144.33ppm、123.72ppm、120.65ppmおよび18.53ppmに観察された。 According to the 13 C NMR spectrum, a characteristic peak was detected as in Example 1. Signals (1) to (5) derived from the carbons (1) to (5) (FIG. 11) were observed at 176.32 ppm, 144.33 ppm, 123.72 ppm, 120.65 ppm and 18.53 ppm, respectively. It was.

以上の結果から、実施例5で得られた生成物は、一般式(1)においてRがメチル基であり、メタクリレート基に直接窒素が結合したモノマー化合物(図21のLiTFSMA)であることが示された。このことから、本発明のモノマー化合物は、図1に示す製造方法以外に、図2に示す製造方法が有効であり、少ない工程数で、かつ、より高い収率で製造されることが示された。 From the above results, the product obtained in Example 5 is a monomer compound in which R 1 is a methyl group in the general formula (1) and nitrogen is directly bonded to the methacrylate group (LiTFSMA in FIG. 21). Shown. From this, it is shown that the monomer compound of the present invention is effective in the production method shown in FIG. 2 in addition to the production method shown in FIG. 1, and is produced in a small number of steps and in a higher yield. It was.

[実施例6]
実施例6では、一般式(1)において、Rがメチル基であるモノマー化合物を合成した。
図22は、実施例6におけるモノマー化合物を合成する過程を示す図である。
[Example 6]
In Example 6, a monomer compound in which R 1 is a methyl group was synthesized in the general formula (1).
FIG. 22 is a diagram showing a process of synthesizing the monomer compound in Example 6.

NHSOCF(NHTf)と、一般式(I)においてRがメチル基である塩化メタクリロイルと、アミン類としてトリエチルアミン(EtN)とを反応させた(図3および図22のステップS310)。具体的には、NHTf(15.2g、0.1mol)を極性溶媒としてTHF(50mL)に溶解させ、−41℃まで冷却した。この溶液に、EtN(20.5g、0.2mol)、次いで、塩化メタクリロイル(10.8g、0.1mol)を撹拌しながら、3時間かけて添加した。添加後、混合物をさらに1時間撹拌し、室温まで加熱した。室温にて24時間撹拌後、THFをロータリーエバポレータにより除去した。 NH 2 SO 2 CF 3 (NH 2 Tf), methacryloyl chloride in which R 1 is a methyl group in the general formula (I), and triethylamine (Et 3 N) as amines were reacted (FIGS. 3 and 22). Step S310). Specifically, NH 2 Tf (15.2 g, 0.1 mol) was dissolved in THF (50 mL) as a polar solvent and cooled to −41 ° C. To this solution, Et 3 N (20.5g, 0.2mol ), then methacryloyl chloride (10.8 g, 0.1 mol) with stirring, was added over 3 hours. After the addition, the mixture was stirred for an additional hour and heated to room temperature. After stirring at room temperature for 24 hours, THF was removed by a rotary evaporator.

次に、得られた生成物とリチウム塩としてLiClとを反応させた(図3のおよび図22のステップS320)。具体的には、得られた生成物に、リチウム塩としてLiClを含有するTHF溶液(0.05mol/L、200mL)を添加し、0℃にて、48時間撹拌した。濾過により析出物である塩化トリエチルアミン(EtNCl)を分離し、濾液からTHFをロータリーエバポレータにより除去した。生成物をTHF(150mL)で3回洗浄し、THFを除去した。 Next, the obtained product was reacted with LiCl as a lithium salt (step S320 in FIGS. 3 and 22). Specifically, a THF solution (0.05 mol / L, 200 mL) containing LiCl as a lithium salt was added to the obtained product, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 48 hours. The precipitate triethylamine chloride (Et 3 NCl) was separated by filtration, and THF was removed from the filtrate by a rotary evaporator. The product was washed 3 times with THF (150 mL) to remove THF.

このようにして生成物(21.94g、収率98%)を得た。得られた生成物を観察したところ、白色の固体粉末であった。実施例1と同様に、NMR、FT−IRおよびLC/MSにより同定した。 In this way, a product (21.94 g, yield 98%) was obtained. When the obtained product was observed, it was a white solid powder. Similar to Example 1, it was identified by NMR, FT-IR and LC / MS.

H NMRスペクトルによれば、実施例1と同様に、特徴的なピークが検出された。ビニル基の末端水素に由来するシグナルAおよびBが、それぞれ、6.07(2H)ppmおよび5.49(2H)ppmに、メチル基の水素に由来するシグナルCが、1.86(3H)ppmに観察された。 1 According to the 1 H NMR spectrum, a characteristic peak was detected as in Example 1. Signals A and B derived from the terminal hydrogen of the vinyl group are 6.07 (2H) ppm and 5.49 (2H) ppm, respectively, and signal C derived from the hydrogen of the methyl group is 1.86 (3H). Observed at ppm.

13C NMRスペクトルによれば、実施例1と同様に、特徴的なピークが検出された。(1)〜(5)の炭素(図11)に由来するシグナル(1)〜(5)が、それぞれ、176.32ppm、144.33ppm、123.72ppm、120.65ppmおよび18.53ppmに観察された。 According to the 13 C NMR spectrum, a characteristic peak was detected as in Example 1. Signals (1) to (5) derived from the carbons (1) to (5) (FIG. 11) were observed at 176.32 ppm, 144.33 ppm, 123.72 ppm, 120.65 ppm and 18.53 ppm, respectively. It was.

以上の結果から、実施例6で得られた生成物は、一般式(1)においてRがメチル基であり、メタクリレート基に直接窒素が結合したモノマー化合物(図22のLiTFSMA)であることが示された。このことから、本発明のモノマー化合物は、図1に示す製造方法以外に、図3に示す製造方法が有効であり、少ない工程数で、かつ、より高い収率で製造されることが示された。 From the above results, the product obtained in Example 6 is a monomer compound in which R 1 is a methyl group in the general formula (1) and nitrogen is directly bonded to the methacrylate group (LiTFSMA in FIG. 22). Shown. From this, it is shown that the monomer compound of the present invention is effective in the production method shown in FIG. 3 in addition to the production method shown in FIG. 1, and is produced in a small number of steps and in a higher yield. It was.

本発明のモノマー化合物を用いて得られるポリマー化合物は、Liイオンの密度が高く、ガラス転移温度が低いため、通常使用環境に加えて、0℃以下の低温環境下においても、高い導電率を達成する。このようなポリマー化合物は、リチウムイオン二次電池および空気電池の電解質となり、このようなリチウムイオン二次電池および空気電池は、ノートパソコン、携帯電話等のポータブル電子機器等に利用され得る。 Since the polymer compound obtained by using the monomer compound of the present invention has a high density of Li ions and a low glass transition temperature, it achieves high conductivity not only in a normal use environment but also in a low temperature environment of 0 ° C. or lower. To do. Such a polymer compound becomes an electrolyte for a lithium ion secondary battery and an air battery, and such a lithium ion secondary battery and an air battery can be used for portable electronic devices such as notebook computers and mobile phones.

600 リチウムイオン二次電池
610 正極
620、720 負極
630、730 高分子電解質層
700 空気電池
710 空気極
600 Lithium-ion secondary battery 610 Positive electrode 620, 720 Negative electrode 630, 730 Polymer electrolyte layer 700 Air battery 710 Air electrode

Claims (20)

一般式(1)で表されるモノマー化合物。


ここで、Tfは、トリフルオロメタンスルホニル基(−SOCF)を表し、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基である。
A monomer compound represented by the general formula (1).


Here, Tf represents a trifluoromethanesulfonyl group (-SO 2 CF 3 ), and R 1 is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, which has or does not have a hydrogen or a substituent. n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group , 3-Hexyl group, tert-Hexyl group or Cyclohexyl group.
前記Rは、水素またはメチル基である、請求項1に記載のモノマー化合物。 The monomer compound according to claim 1, wherein R 1 is a hydrogen or methyl group. 前記置換基は、ハロゲン基、水酸基、アミノ基およびエポキシ基からなる群から選択される、請求項1に記載のモノマー化合物。 The monomer compound according to claim 1, wherein the substituent is selected from the group consisting of a halogen group, a hydroxyl group, an amino group and an epoxy group. 一般式(2)で表されるポリマー化合物。

ここで、Tfは、トリフルオロメタンスルホニル基(−SOCF)を表し、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、nは、10以上100,000以下の整数である。
A polymer compound represented by the general formula (2).

Here, Tf represents a trifluoromethanesulfonyl group (-SO 2 CF 3 ), and R 1 is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, which has or does not have a hydrogen or a substituent. n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group , 3-Hexyl group, tert-Hexyl group or cyclohexyl group, where n is an integer of 10 or more and 100,000 or less.
前記Rは、水素またはメチル基である、請求項4に記載のポリマー化合物。 The polymer compound according to claim 4, wherein R 1 is a hydrogen or methyl group. 一般式(3)で表されるアニオン性ポリマー化合物を主鎖とし、
一般式(4)で表される錯体をカウンターカチオンとする、ポリマー複合体。

ここで、Tfは、トリフルオロメタンスルホニル基(−SOCF)を表し、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、nは、10以上100,000以下の整数であり、RおよびRは、同一または別異の、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、mは1以上4以下の整数である。
The main chain is an anionic polymer compound represented by the general formula (3).
A polymer composite having a complex represented by the general formula (4) as a counter cation.

Here, Tf represents a trifluoromethanesulfonyl group (-SO 2 CF 3 ), and R 1 is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, which has or does not have a hydrogen or a substituent. n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group , 3-Hexyl group, tert-Hexyl group or Cyclohexyl group, n is an integer of 10 or more and 100,000 or less, and R 2 and R 3 have or do not have the same or different substituents. , Methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert- It is a pentyl group, an n-hexyl group, an isohexyl group, a sec-hexyl group, a 3-hexyl group, a tert-hexyl group or a cyclohexyl group, and m is an integer of 1 or more and 4 or less.
前記Rは、水素またはメチル基であり、前記Rおよび前記Rは、同一または別異の、メチル基またはエチル基である、請求項6に記載のポリマー複合体。 The polymer composite according to claim 6, wherein R 1 is a hydrogen or a methyl group, and R 2 and R 3 are the same or different methyl or ethyl groups. 請求項1に記載のモノマー化合物を製造する方法であって、
NHSOCFにMH(Mは、Li、Na、KおよびCsからなる群から選択される元素)を反応させる第1のステップと、
前記第1のステップで得られた反応物に一般式(I)で表される化合物を反応させる第2のステップと、
前記第2のステップで得られた反応物に水素化リチウム、水酸化リチウム、および、リチウムアルコキシドからなる群から選択されるリチウム塩を反応させる第3のステップと
を包含する、方法。

ここで、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、Xは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素である。
A method for producing the monomer compound according to claim 1.
The first step of reacting NH 2 SO 2 CF 3 with MH (M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K and Cs) and
The second step of reacting the reaction product obtained in the first step with the compound represented by the general formula (I), and
A method comprising the third step of reacting the reactant obtained in the second step with a lithium salt selected from the group consisting of lithium hydride, lithium hydroxide, and lithium alkoxide.

Here, R 1 is hydrogen, or has or does not have a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-. Pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl group, X Is an element selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.
前記第1のステップは、極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させる、請求項8に記載の方法。 The method according to claim 8, wherein the first step is to react in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. 前記第2のステップは、極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させる、請求項8に記載の方法。 The method according to claim 8, wherein the second step is to react in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. 前記第3のステップは、極性溶媒中で−100℃以上30℃以下の温度範囲で反応させる、請求項8に記載の方法。 The method according to claim 8, wherein the third step is to react in a polar solvent in a temperature range of −100 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. 請求項1に記載のモノマー化合物を製造する方法であって、
NHSOCFにMH(Mは、Li、Na、KおよびCsからなる群から選択される元素)を反応させる第1のステップと、
前記第1のステップで得られた反応物と、一般式(I)で表される化合物と、トリエチルアミン、ピリジンおよび1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンからなる群から選択されるアミン類とを反応させる第2のステップと
を包含する、方法。

ここで、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、Xは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素である。
A method for producing the monomer compound according to claim 1.
The first step of reacting NH 2 SO 2 CF 3 with MH (M is an element selected from the group consisting of Li, Na, K and Cs) and
The reactant obtained in the first step, the compound represented by the general formula (I), and an amine selected from the group consisting of triethylamine, pyridine and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane. A method comprising a second step of reacting with a class.

Here, R 1 is hydrogen, or has or does not have a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-. Pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl group, X Is an element selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.
請求項1に記載のモノマー化合物を製造する方法であって、
NHSOCFと、一般式(I)で表される化合物と、トリエチルアミン、ピリジンおよび1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンからなる群から選択されるアミン類とを反応させる第1のステップと、
前記第1のステップで得られた反応物にハロゲン化リチウムを反応させる第2のステップと
を包含する、方法。

ここで、Rは、水素、または、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、Xは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素である。
A method for producing the monomer compound according to claim 1.
The NH 2 SO 2 CF 3 is reacted with the compound represented by the general formula (I) with amines selected from the group consisting of triethylamine, pyridine and 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane. The first step and
A method comprising the second step of reacting the reactant obtained in the first step with lithium halide.

Here, R 1 is hydrogen, or has or does not have a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-. Pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl group, X Is an element selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.
請求項4に記載のポリマー化合物を製造する方法であって、
請求項1に記載のモノマー化合物を、ラジカル重合、リビングラジカル重合、イオン重合、リビングイオン重合、光重合および熱重合からなる群から選択される重合法で重合させるステップを包含する、方法。
The method for producing the polymer compound according to claim 4.
A method comprising the step of polymerizing the monomer compound according to claim 1 by a polymerization method selected from the group consisting of radical polymerization, living radical polymerization, ion polymerization, living ion polymerization, photopolymerization and thermal polymerization.
前記リビングラジカル重合は、原子移動ラジカル移動重合(Atom TransferRadical Polymerization:ATRP)である、請求項14に記載の方法。 The method according to claim 14, wherein the living radical polymerization is atom transfer radical polymerization (ATRP). 請求項6に記載のポリマー複合体を製造する方法であって、
請求項4に記載のポリマー化合物と、一般式(II)で表されるグライムとを、極性溶媒中で混合するステップを包含する、方法。

ここで、RおよびRは、同一または別異の、置換基を有するまたは有しない、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、sec−ヘキシル基、3−ヘキシル基、tert−ヘキシル基またはシクロヘキシル基であり、mは1以上4以下の整数である。
The method for producing a polymer composite according to claim 6.
A method comprising mixing the polymer compound according to claim 4 with the grime represented by the general formula (II) in a polar solvent.

Here, R 2 and R 3 are the same or different, having or not having a substituent, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-. Butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, 3-hexyl group, tert-hexyl group or cyclohexyl It is a group, and m is an integer of 1 or more and 4 or less.
前記混合するステップは、不活性ガス雰囲気中で行われる、請求項16に記載の方法。 The method of claim 16, wherein the mixing step is performed in an inert gas atmosphere. 少なくとも請求項6に記載のポリマー複合体を含有する電解質材料。 An electrolyte material containing at least the polymer composite according to claim 6. 正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に位置する高分子電解質層とを備えたリチウムイオン二次電池であって、
前記高分子電解質層は、請求項18に記載の電解質材料からなる、リチウムイオン二次電池。
A lithium ion secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and a polymer electrolyte layer located between the positive electrode and the negative electrode.
The polymer electrolyte layer is a lithium ion secondary battery made of the electrolyte material according to claim 18.
空気極と、負極と、前記空気極および前記負極の間に位置する高分子電解質層とを備えたリチウムイオン空気電池であって、
前記高分子電解質層は、請求項18に記載の電解質材料からなる、空気電池。
A lithium-ion air battery including an air electrode, a negative electrode, and a polymer electrolyte layer located between the air electrode and the negative electrode.
An air battery in which the polymer electrolyte layer is made of the electrolyte material according to claim 18.
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