JP2013016474A - Positive electrode catalyst for air secondary battery and air secondary battery - Google Patents
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Abstract
【課題】酸素の還元活性と、水の酸化活性と、の両方に優れた空気二次電池用正極触媒、及び該触媒を用いた空気二次電池を提供する。
【解決手段】下記一般式(1)で表される金属錯体を用いてなる空気二次電池用正極触媒。
(式中、Z1は3価の有機基であり、複数のZ1は互いに同一でも異なっていてもよい。Eは酸素原子又は硫黄原子であり、複数のEは互いに同一でも異なっていてもよい。Q1は少なくとも2つの窒素原子を有する2価の有機基である。T1は水素原子又は有機基であり、複数のT1は互いに同一でも異なっていてもよく、複数のT1が有機基の場合、これらは互いに結合していてもよい。Mは遷移金属原子又は遷移金属イオンである。)
【選択図】なしProvided are a positive electrode catalyst for an air secondary battery excellent in both oxygen reduction activity and water oxidation activity, and an air secondary battery using the catalyst.
A positive electrode catalyst for an air secondary battery using a metal complex represented by the following general formula (1).
(In the formula, Z 1 is a trivalent organic group, and a plurality of Z 1 may be the same or different from each other. E is an oxygen atom or a sulfur atom, and a plurality of E may be the same or different from each other. good .Q 1 is .T 1 is a divalent organic group having at least two nitrogen atoms is a hydrogen atom or an organic group, a plurality of T 1 may be the same or different from each other, a plurality of T 1 In the case of an organic group, these may be bonded to each other, and M is a transition metal atom or a transition metal ion.)
[Selection figure] None
Description
本発明は、空気二次電池用正極触媒及び該触媒を用いた空気二次電池に関する。 The present invention relates to a positive electrode catalyst for an air secondary battery and an air secondary battery using the catalyst.
空気中の酸素を活物質として使用する空気電池は、高エネルギー密度化が可能であることから、電気自動車用等の種々の用途への応用が期待されている。
空気電池は、酸素還元能を有する正極触媒と、亜鉛、鉄、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、水素等を活物質とする負極活物質を使用する電池である。
従来の空気電池としては、二酸化マンガンを正極触媒として用いたものが開示されている(非特許文献1参照)。
An air battery using oxygen in the air as an active material is expected to be applied to various uses such as for an electric vehicle because it can achieve high energy density.
An air battery is a battery that uses a positive electrode catalyst having oxygen reducing ability and a negative electrode active material containing zinc, iron, aluminum, magnesium, lithium, hydrogen, or the like as an active material.
As a conventional air battery, a battery using manganese dioxide as a positive electrode catalyst has been disclosed (see Non-Patent Document 1).
従来、充電することにより電気を蓄え、繰り返し使用することができる電池(二次電池、充電式電池、蓄電池)が知られており、これは、上述の空気電池のような、空気中の酸素を活物質として使用する電池においても開発が進められている。以下の説明においては、空気中の酸素を活物質として使用し、充電及び放電が繰り返し可能な電池を、上述した空気電池と区別するために「空気二次電池」と称する。 Conventionally, batteries (secondary batteries, rechargeable batteries, storage batteries) that can store electricity by charging and can be used repeatedly are known. Development of batteries used as active materials is also underway. In the following description, a battery that uses oxygen in the air as an active material and can be repeatedly charged and discharged is referred to as an “air secondary battery” in order to distinguish it from the above-described air battery.
空気二次電池の正極触媒には、放電のみを行う空気電池(一次電池)の正極触媒に求められる酸素の還元活性に加え、充電時に水の酸化活性が求められる。この観点から従来の空気電池の正極触媒を見ると、上述の二酸化マンガンは、酸素の還元活性を有するが、水の酸化活性が低い。 The positive electrode catalyst of the air secondary battery is required to have an oxidation activity of water during charging in addition to the oxygen reduction activity required for the positive electrode catalyst of an air battery (primary battery) that performs only discharge. From this point of view, when looking at the positive electrode catalyst of the conventional air battery, the above-mentioned manganese dioxide has an oxygen reduction activity, but has a low water oxidation activity.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、酸素の還元活性と、水の酸化活性と、の両方に優れた空気二次電池用正極触媒を提供することを課題とする。また、このような空気二次電池用正極触媒を用いた空気二次電池を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and makes it a subject to provide the positive electrode catalyst for air secondary batteries excellent in both the reduction activity of oxygen, and the oxidation activity of water. It is another object of the present invention to provide an air secondary battery using such a positive electrode catalyst for an air secondary battery.
上記課題を解決するため、
本発明は、下記一般式(1)で表される金属錯体を用いてなる空気二次電池用正極触媒を提供する。
To solve the above problem,
The present invention provides a positive electrode catalyst for an air secondary battery using a metal complex represented by the following general formula (1).
Z1は3価の有機基であり、複数のZ1は互いに同一でも異なっていてもよい。
Eは酸素原子又は硫黄原子であり、複数のEは互いに同一でも異なっていてもよい。
Q1は少なくとも2つの窒素原子を有する2価の有機基である。
T1は水素原子又は有機基であり、複数のT1は互いに同一でも異なっていてもよく、複数のT1が有機基の場合、これらは互いに結合していてもよい。
Mは遷移金属原子又は遷移金属イオンである。
Xは対イオン又は中性分子であり、nは0以上の整数であり、nが2以上の場合、複数のXは互いに同一でも異なっていてもよい。)
Z 1 is a trivalent organic group, and a plurality of Z 1 may be the same as or different from each other.
E is an oxygen atom or a sulfur atom, and a plurality of E may be the same as or different from each other.
Q 1 is a divalent organic group having at least two nitrogen atoms.
T 1 is a hydrogen atom or an organic group, and a plurality of T 1 may be the same as or different from each other. When a plurality of T 1 are an organic group, these may be bonded to each other.
M is a transition metal atom or a transition metal ion.
X is a counter ion or a neutral molecule, n is an integer of 0 or more, and when n is 2 or more, a plurality of X may be the same or different from each other. )
本発明の空気二次電池用正極触媒は、前記一般式(1)で表される金属錯体が、下記一般式(2)で表される金属錯体であるものが好ましい。 The positive electrode catalyst for an air secondary battery of the present invention is preferably such that the metal complex represented by the general formula (1) is a metal complex represented by the following general formula (2).
R1は水素原子又は置換基であり、複数のR1は互いに同一でも異なっていてもよく、隣り合うR1同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。
Q2は少なくとも2つの窒素原子を有する2価の有機基である。
T2は水素原子又は有機基であり、複数のT2は互いに同一でも異なっていてもよく、複数のT2が有機基の場合、これらは互いに結合していてもよい。
M、X及びnは、前記と同じ意味を表す。)
R 1 is a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of R 1 may be the same or different from each other, and adjacent R 1 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which each is bonded. .
Q 2 is a divalent organic group having at least two nitrogen atoms.
T 2 is a hydrogen atom or an organic group, and a plurality of T 2 may be the same as or different from each other. When a plurality of T 2 are an organic group, these may be bonded to each other.
M, X, and n represent the same meaning as described above. )
本発明の空気二次電池用正極触媒は、前記T1又はT2が、含窒素芳香族複素環を有する有機基であるものが好ましい。
本発明の空気二次電池用正極触媒は、前記一般式(2)で表される金属錯体が、下記一般式(3)で表される金属錯体であるものが好ましい。
The positive electrode catalyst for an air secondary battery of the present invention is preferably such that T 1 or T 2 is an organic group having a nitrogen-containing aromatic heterocycle.
The positive electrode catalyst for an air secondary battery of the present invention is preferably such that the metal complex represented by the general formula (2) is a metal complex represented by the following general formula (3).
R2は水素原子又は置換基であり、複数のR2は互いに同一でも異なっていてもよく、隣り合うR2同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。
Q3及びQ4は、それぞれ独立に下記一般式(3−1)、(3−2)、(3−3)、(3−4)、(3−5)又は(3−6)で表される2価の基である。
M、X及びnは、前記と同じ意味を表す。)
R 2 is a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of R 2 may be the same or different from each other, and adjacent R 2 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which each is bonded. .
Q 3 and Q 4 are each independently represented by the following general formula (3-1), (3-2), (3-3), (3-4), (3-5) or (3-6). Divalent group.
M, X, and n represent the same meaning as described above. )
R3、R4、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ独立に水素原子又は置換基であり、複数のR3、R4、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR3、R4、R5、R6、R7及びR8が置換基である場合、これらはそれぞれ互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。
Aは、下記式(3−a)、(3−b)又は下記一般式(3−c)で表される2価の基であり、複数のAは、互いに同一でも異なっていてもよい。)
R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are May be the same as or different from each other, and when a plurality of R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are substituents, they are bonded to each other, and You may form a ring with an atom.
A is a divalent group represented by the following formula (3-a), (3-b) or the following general formula (3-c), and a plurality of A may be the same or different from each other. )
本発明の空気二次電池用正極触媒は、前記Mが、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及び銅からなる群から選ばれる一種の原子又はそのイオンであるものが好ましい。
本発明の空気二次電池用正極触媒は、前記金属錯体とカーボンとを含む組成物を用いてなるものでもよい。
本発明の空気二次電池用正極触媒は、前記金属錯体、又は前記金属錯体とカーボンとを含む組成物を、300〜1200℃で加熱して得られたものでもよい。
また、本発明は、上記本発明の空気二次電池用正極触媒を正極触媒層に含み、亜鉛、鉄、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、水素、及び、これらのイオンからなる群より選ばれる一種以上を負極活物質として用いた空気二次電池を提供する。
The positive electrode catalyst for an air secondary battery of the present invention is preferably such that M is one kind of atom selected from the group consisting of vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel and copper, or an ion thereof.
The positive electrode catalyst for an air secondary battery of the present invention may be one using a composition containing the metal complex and carbon.
The positive electrode catalyst for an air secondary battery of the present invention may be obtained by heating the metal complex or a composition containing the metal complex and carbon at 300 to 1200 ° C.
In addition, the present invention includes the positive electrode catalyst for an air secondary battery of the present invention in the positive electrode catalyst layer, and includes at least one selected from the group consisting of zinc, iron, aluminum, magnesium, lithium, hydrogen, and these ions. An air secondary battery used as a negative electrode active material is provided.
本発明によれば、酸素の還元活性と、水の酸化活性と、の両方に優れた空気二次電池用正極触媒、及び該触媒を用いた空気二次電池を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the positive electrode catalyst for air secondary batteries excellent in both the reduction activity of oxygen and the oxidation activity of water, and the air secondary battery using this catalyst can be provided.
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本発明において「置換基を有する」とは、特に断りの無い限り、対象の基において、「1つ以上の水素原子が水素原子以外の基(置換基)で置換される」こと、そして「置換基の数及び位置は限定されず、すべての水素原子が置換基で置換されていてもよい」ことを意味するものとする。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, “having a substituent” means “one or more hydrogen atoms are substituted with a group other than a hydrogen atom (substituent)” in the target group, unless otherwise specified. It means “the number and position of substituents are not limited, and all hydrogen atoms may be substituted with substituents”.
<空気二次電池用正極触媒>
本発明の空気二次電池用正極触媒(以下、単に「正極触媒」と言うことがある。)は、下記一般式(1)で表される金属錯体を用いてなる。
<Cathode catalyst for air secondary battery>
The positive electrode catalyst for an air secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “positive electrode catalyst”) uses a metal complex represented by the following general formula (1).
Z1は3価の有機基であり、複数のZ1は互いに同一でも異なっていてもよい。
Eは酸素原子又は硫黄原子であり、複数のEは互いに同一でも異なっていてもよい。
Q1は少なくとも2つの窒素原子を有する2価の有機基である。
T1は水素原子又は有機基であり、複数のT1は互いに同一でも異なっていてもよく、複数のT1が有機基の場合、これらは互いに結合していてもよい。
Mは遷移金属原子又は遷移金属イオンである。
Xは対イオン又は中性分子であり、nは0以上の整数であり、nが2以上の場合、複数のXは互いに同一でも異なっていてもよい。)
Z 1 is a trivalent organic group, and a plurality of Z 1 may be the same as or different from each other.
E is an oxygen atom or a sulfur atom, and a plurality of E may be the same as or different from each other.
Q 1 is a divalent organic group having at least two nitrogen atoms.
T 1 is a hydrogen atom or an organic group, and a plurality of T 1 may be the same as or different from each other. When a plurality of T 1 are an organic group, these may be bonded to each other.
M is a transition metal atom or a transition metal ion.
X is a counter ion or a neutral molecule, n is an integer of 0 or more, and when n is 2 or more, a plurality of X may be the same or different from each other. )
(金属錯体)
前記一般式(1)中、Z1は3価の有機基であり、複数(2つ)のZ1は互いに同一でも異なっていてもよい。
前記3価の有機基としては、置換基を有していてもよい芳香族基が例示される。
(Metal complex)
In the general formula (1), Z 1 is a trivalent organic group, and a plurality (two) of Z 1 may be the same as or different from each other.
Examples of the trivalent organic group include an aromatic group which may have a substituent.
Z1における前記芳香族基とは、芳香族化合物から(好ましくは、芳香族化合物の環を構成する炭素原子から)水素原子を3個除去して生じる3価の基である。ここで芳香族化合物としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ビフェニル、ビナフチル、フェナントレン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ピリジン、ピラジン、ピロール等の炭素数が好ましくは3〜60、より好ましくは3〜40の芳香族化合物が挙げられ、単環式及び多環式のいずれでもよい。 The aromatic group in Z 1 is a trivalent group generated by removing three hydrogen atoms from an aromatic compound (preferably from a carbon atom constituting the ring of the aromatic compound). Here, as the aromatic compound, for example, benzene, naphthalene, anthracene, tetracene, biphenyl, binaphthyl, phenanthrene, dibenzofuran, thiophene, benzothiophene, dibenzothiophene, pyridine, pyrazine, pyrrole and the like preferably have 3 to 60 carbon atoms, More preferable examples include 3 to 40 aromatic compounds, which may be monocyclic or polycyclic.
前記芳香族基が有していてもよい前記置換基(以下、「置換基G」と言う。)は、水素原子以外の基であり、置換基Gが複数ある場合、これら複数の置換基Gは、互いに同一でも異なっていてもよく、隣り合う置換基G同士は互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成してもよい。
置換基Gとしては、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、ホルミル基、ヒドロキシスルホニル基、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルメルカプト基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシスルホニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基2つで置換されたアミノ基(即ち、置換基を有していてもよい炭化水素二置換アミノ基である。以下、「置換アミノ基」と言うことがある。)、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基2つで置換されたアミノカルボニル基(即ち、置換基を有していてもよい炭化水素二置換アミノカルボニル基である。以下、「置換アミノカルボニル基」と言うことがある。)が好ましい。
The substituent that the aromatic group may have (hereinafter referred to as “substituent G”) is a group other than a hydrogen atom, and when there are a plurality of substituents G, the plurality of substituents G May be the same as or different from each other, and adjacent substituents G may be bonded to each other to form a ring together with the atoms to which they are bonded.
Examples of the substituent G include a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a carboxyl group, a formyl group, a hydroxysulfonyl group, a halogen atom, a hydrocarbyl group that may have a substituent, and a substituent. A good hydrocarbyloxy group, a hydrocarbyl mercapto group which may have a substituent, a hydrocarbylcarbonyl group which may have a substituent, a hydrocarbyloxycarbonyl group which may have a substituent, and a substituent An optionally substituted hydrocarbyloxysulfonyl group, and an amino group substituted with two optionally substituted hydrocarbyl groups (that is, an optionally substituted hydrocarbon disubstituted amino group. , Sometimes referred to as a “substituted amino group.”) An amino group substituted with two optionally substituted hydrocarbyl groups. Boniru group (i.e., may have a substituent group is a hydrocarbon-disubstituted amino carbonyl group. Hereinafter, sometimes referred to as "substituted amino group".) Are preferred.
これらの中でも、置換基Gとしては、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基2つで置換されたアミノ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルメルカプト基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニル基がより好ましく、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基2つで置換されたアミノ基が更に好ましく、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシ基が特に好ましい。
置換基Gにおいて、水素原子が結合した窒素原子が存在する場合、該水素原子はヒドロカルビル基で置換されていることが好ましい。また、置換基Gが複数の置換基を有する場合には、これら複数の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよく、隣り合う置換基同士が互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成してもよい。
Among these, the substituent G is substituted with a hydrocarbyl group which may have a substituent, a hydrocarbyloxy group which may have a substituent, and two hydrocarbyl groups which may have a substituent. More preferred are an amino group, an optionally substituted hydrocarbyl mercapto group, an optionally substituted hydrocarbylcarbonyl group, and an optionally substituted hydrocarbyloxycarbonyl group. More preferred are a hydrocarbyl group optionally having a substituent, a hydrocarbyloxy group optionally having a substituent, and an amino group substituted by two hydrocarbyl groups optionally having a substituent. A hydrocarbyl group which may be substituted and a hydrocarbyloxy group which may have a substituent are particularly preferred.
In the substituent G, when a nitrogen atom to which a hydrogen atom is bonded is present, the hydrogen atom is preferably substituted with a hydrocarbyl group. In addition, when the substituent G has a plurality of substituents, the plurality of substituents may be the same or different from each other, and adjacent substituents are bonded to each other so that each ring is bonded to the atom to which each is bonded. May be formed.
置換基Gにおける前記ヒドロカルビル基としては、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、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、ドコシル基等の、炭素数が好ましくは1〜50、より好ましくは1〜20の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロノニル基、シクロドデシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等の、炭素数が好ましくは3〜50、より好ましくは3〜20の単環式又は多環式の環状のアルキル基;エテニル基、プロペニル基、3−ブテニル基、2−ブテニル基、2−ペンテニル基、2−ヘキセニル基、2−ノネニル基、2−ドデセニル基等の、炭素数が好ましくは2〜50、より好ましくは2〜20の直鎖状、分岐鎖状又は環状(環状の場合には、単環式又は多環式)のアルケニル基;フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基、4−プロピルフェニル基、4−イソプロピルフェニル基、4−ブチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ヘキシルフェニル基、4−シクロヘキシルフェニル基、4−アダマンチルフェニル基、4−フェニルフェニル基等の、炭素数が好ましくは6〜50、より好ましくは6〜20の単環式又は多環式のアリール基;フェニルメチル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニル−1−プロピル基、1−フェニル−2−プロピル基、2−フェニル−2−プロピル基、3−フェニル−1−プロピル基、4−フェニル−1−ブチル基、5−フェニル−1−ペンチル基、6−フェニル−1−ヘキシル基等の、炭素数が好ましくは7〜50、より好ましくは7〜20のアラルキル基が例示でき、炭素数3〜10のアルキル基が好ましい。 Examples of the hydrocarbyl group in the substituent G include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, A linear or branched alkyl group having preferably 1 to 50, more preferably 1 to 20 carbon atoms, such as a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, a dodecyl group, a pentadecyl group, an octadecyl group, a docosyl group; A cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclononyl group, a cyclododecyl group, a norbornyl group, an adamantyl group and the like, preferably having 3 to 50 carbon atoms, more preferably 3 to 20 monocyclic or Polycyclic cyclic alkyl group; ethenyl group, propenyl group, 3-butenyl group, 2-butenyl group, 2-pen Linear, branched or cyclic (in the case of cyclic), preferably 2 to 50, more preferably 2 to 20 carbon atoms, such as nyl, 2-hexenyl, 2-nonenyl, 2-dodecenyl, etc. Is monocyclic or polycyclic) alkenyl group; phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-ethylphenyl group 4-propylphenyl group, 4-isopropylphenyl group, 4-butylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 4-hexylphenyl group, 4-cyclohexylphenyl group, 4-adamantylphenyl group, 4-phenylphenyl group A monocyclic or polycyclic aryl group having 6 to 50 carbon atoms, more preferably 6 to 20 carbon atoms, such as a phenylmethyl group, a 1-phenylethyl group, 2 Phenylethyl group, 1-phenyl-1-propyl group, 1-phenyl-2-propyl group, 2-phenyl-2-propyl group, 3-phenyl-1-propyl group, 4-phenyl-1-butyl group, 5 An aralkyl group having preferably 7 to 50 carbon atoms, more preferably 7 to 20 carbon atoms, such as a phenyl-1-pentyl group and a 6-phenyl-1-hexyl group, can be exemplified, and an alkyl group having 3 to 10 carbon atoms is preferable.
置換基Gにおける前記ヒドロカルビル基は、炭素数が1〜20のものが好ましく、炭素数が2〜12のものがより好ましく、炭素数が3〜10のものが更に好ましい。 The hydrocarbyl group in the substituent G preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably has 2 to 12 carbon atoms, and still more preferably has 3 to 10 carbon atoms.
置換基Gにおける前記ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビルメルカプト基、ヒドロカルビルカルボニル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、ヒドロカルビルスルホニル基は、それぞれ、オキシ基、メルカプト基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホニル基に、前記ヒドロカルビル基が1個結合してなる1価の基である。 In the substituent G, the hydrocarbyloxy group, hydrocarbyl mercapto group, hydrocarbylcarbonyl group, hydrocarbyloxycarbonyl group, and hydrocarbylsulfonyl group are the oxy group, mercapto group, carbonyl group, oxycarbonyl group, and sulfonyl group, respectively. It is a monovalent group formed by one bond.
置換基Gにおける前記置換アミノ基及び置換アミノカルボニル基は、それぞれアミノ基又はアミノカルボニル基中の2個の水素原子が、前記ヒドロカルビル基で置換された基である。ここで、ヒドロカルビル基は、置換基Gとしての前記ヒドロカルビル基と同じである。 The substituted amino group and the substituted aminocarbonyl group in the substituent G are groups in which two hydrogen atoms in the amino group or aminocarbonyl group are substituted with the hydrocarbyl group, respectively. Here, the hydrocarbyl group is the same as the hydrocarbyl group as the substituent G.
置換基Gにおける前記ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビルメルカプト基、ヒドロカルビルカルボニル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、ヒドロカルビルスルホニル基、置換アミノ基及び置換アミノカルボニル基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルメルカプト基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルホニル基が例示できる。
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が例示できる。
前記置換基を有していてもよいヒドロカルビル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルメルカプト基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルホニル基は、置換基Gとして例示したものと同じである。
Examples of the substituent that the hydrocarbyloxy group, hydrocarbyl mercapto group, hydrocarbylcarbonyl group, hydrocarbyloxycarbonyl group, hydrocarbylsulfonyl group, substituted amino group and substituted aminocarbonyl group in the substituent G may have include a halogen atom and a hydroxyl group , Amino group, nitro group, cyano group, hydrocarbyl group which may have a substituent, hydrocarbyloxy group which may have a substituent, hydrocarbyl mercapto group which may have a substituent, substituent And a hydrocarbylcarbonyl group which may have a substituent, a hydrocarbyloxycarbonyl group which may have a substituent, and a hydrocarbylsulfonyl group which may have a substituent.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
The optionally substituted hydrocarbyl group, optionally substituted hydrocarbyloxy group, optionally substituted hydrocarbyl mercapto group, optionally substituted hydrocarbylcarbonyl The hydrocarbyloxycarbonyl group which may have a group and a substituent, and the hydrocarbylsulfonyl group which may have a substituent are the same as those exemplified as the substituent G.
置換基Gは、上記の中でも、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、イソブチル基、tert−ブチル基、フェニル基、メチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、ピリジル基であることが特に好ましい。 Among the above, the substituent G is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a phenyl group, a methylphenyl group, a 1-naphthyl group, 2- A naphthyl group and a pyridyl group are particularly preferable.
隣り合う置換基G同士が互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成している場合、このような環としては、ベンゼン環、シクロヘキサン環、ピリジン環、ナフタレン環が好ましい。また、このような環は、上記で説明した置換基Gを置換基として有していてもよい。 When adjacent substituents G are bonded to each other to form a ring together with the atoms to which they are bonded, such a ring is preferably a benzene ring, a cyclohexane ring, a pyridine ring, or a naphthalene ring. Such a ring may have the substituent G described above as a substituent.
前記3価の有機基としては、前記芳香族基に加えて、前記芳香族基に該当しない、炭化水素化合物から水素原子を3個除去して生じる3価の基も例示でき、置換基Gにおける前記ヒドロカルビル基から更に水素原子を2個除去して生じる基が好ましい。 Examples of the trivalent organic group include, in addition to the aromatic group, a trivalent group that does not correspond to the aromatic group and is generated by removing three hydrogen atoms from a hydrocarbon compound. A group formed by further removing two hydrogen atoms from the hydrocarbyl group is preferred.
前記一般式(1)中、Eは酸素原子又は硫黄原子であり、複数(2つ)のEは互いに同一でも異なっていてもよい。
前記Eは、酸素原子であることが好ましい。
In the general formula (1), E is an oxygen atom or a sulfur atom, and a plurality (two) of E may be the same as or different from each other.
The E is preferably an oxygen atom.
前記一般式(1)中、Q1は少なくとも2つの窒素原子を有する2価の有機基であり、下記一般式(4−1)、(4−2)又は(4−3)で表される基が好ましい。 In the general formula (1), Q 1 is a divalent organic group having at least two nitrogen atoms, and is represented by the following general formula (4-1), (4-2), or (4-3). Groups are preferred.
R10及びR11は、それぞれ独立に水素原子又は置換基であり、複数のR10及びR11は、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
R12は水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のヒドロカルビル基であり、複数のR12は互いに同一でも異なっていてもよい。
Z2及びZ3は、それぞれ独立に2価の有機基である。
Y1及びY2は、それぞれ独立に式「−N=」又は「−NH−」で表される基である。
P1は、Y1とY1の隣接位の2つの炭素原子と一体となって複素環を形成する原子群である。
P2は、Y2とY2の隣接位の2つの炭素原子と一体となって複素環を形成する原子群である。
D1は単結合、二重結合又は連結基である。)
R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and the plurality of R 10 and R 11 may be the same as or different from each other.
R 12 is a hydrogen atom or an optionally substituted hydrocarbyl group having 1 to 12 carbon atoms, and a plurality of R 12 may be the same as or different from each other.
Z 2 and Z 3 are each independently a divalent organic group.
Y 1 and Y 2 are each independently a group represented by the formula “—N═” or “—NH—”.
P 1 is an atomic group that forms a heterocyclic ring together with two carbon atoms adjacent to Y 1 and Y 1 .
P 2 is an atomic group that forms a heterocyclic ring together with two carbon atoms adjacent to Y 2 and Y 2 .
D 1 is a single bond, a double bond or a linking group. )
前記一般式(4−1)及び(4−2)中、R10及びR11は、それぞれ独立に水素原子又は置換基であり、複数のR10及びR11は、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
R10及びR11で表される前記置換基としては、前記置換基Gと同じものが例示できる。
In the general formulas (4-1) and (4-2), R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and the plurality of R 10 and R 11 are the same as or different from each other. Also good.
Examples of the substituent represented by R 10 and R 11 are the same as those of the substituent G.
前記一般式(4−2)中、R12は水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のヒドロカルビル基である。複数のR12は互いに同一でも異なっていてもよい。
R12における前記ヒドロカルビル基は、炭素数が1〜12である点以外は、置換基Gにおける前記ヒドロカルビル基と同じである。
In the general formula (4-2), R 12 is hydrogen atom, or may have a substituent hydrocarbyl group having 1 to 12 carbon atoms. A plurality of R 12 may be the same or different from each other.
The hydrocarbyl group in R 12 is the same as the hydrocarbyl group in the substituent G except that it has 1 to 12 carbon atoms.
前記一般式(4−1)及び(4−2)中、Z2及びZ3は、それぞれ独立に2価の有機基である。Z2及びZ3としては、置換基で置換されていてもよいアルキレン基又は2価の芳香族基が好ましい。 In the general formulas (4-1) and (4-2), Z 2 and Z 3 are each independently a divalent organic group. Z 2 and Z 3 are preferably an alkylene group which may be substituted with a substituent or a divalent aromatic group.
Z2及びZ3における前記アルキレン基は、飽和炭化水素から水素原子を2個除去して生じる2価の基であり、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよい。具体的には、メチレン基、エチレン基、1,1−プロピレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、2,4−ブチレン基、2,4−ジメチル−2,4−ブチレン基、1,2−シクロペンチレン基、1,2−シクロヘキシレン基等の、炭素数が好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10、更に好ましくは2〜10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、及び炭素数が好ましくは3〜20の環状のアルキレン基が例示できる。
Z2及びZ3における前記アルキレン基は、置換基として前記置換基Gと同じものを有していてもよい。
The alkylene group in Z 2 and Z 3 is a divalent group generated by removing two hydrogen atoms from a saturated hydrocarbon, and may be linear, branched or cyclic. Specifically, methylene group, ethylene group, 1,1-propylene group, 1,2-propylene group, 1,3-propylene group, 2,4-butylene group, 2,4-dimethyl-2,4-butylene. Group, 1,2-cyclopentylene group, 1,2-cyclohexylene group, etc., preferably 1-20, more preferably 1-10, still more preferably 2-10 linear or branched chain And a cyclic alkylene group having preferably 3 to 20 carbon atoms.
The alkylene group in Z 2 and Z 3 may have the same thing as the substituent G as a substituent.
Z2及びZ3における前記2価の芳香族基は、芳香族化合物から(好ましくは、芳香族化合物の環を構成する炭素原子から)水素原子を2個除去して生じる2価の基であり、単環式及び多環式のいずれでもよい。ここで芳香族化合物としては、ベンゼン、フェノール、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ビフェニル、ビナフチル、フェナントレン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ピリジン、ピラジン等の、炭素数が好ましくは3〜60、より好ましくは3〜40のものが例示できる。
Z2及びZ3における前記芳香族基は、置換基として前記置換基Gと同じものを有していてもよい。
The divalent aromatic group in Z 2 and Z 3 is a divalent group generated by removing two hydrogen atoms from an aromatic compound (preferably from a carbon atom constituting the ring of the aromatic compound). , Either monocyclic or polycyclic. Here, the aromatic compound preferably has 3 to 60 carbon atoms, such as benzene, phenol, naphthalene, anthracene, tetracene, biphenyl, binaphthyl, phenanthrene, dibenzofuran, thiophene, benzothiophene, dibenzothiophene, pyridine, and pyrazine. Preferably the thing of 3-40 can be illustrated.
The aromatic group in Z 2 and Z 3 may have the same thing as the substituent G as a substituent.
前記一般式(4−1)で表されるQ1としては、下記式(4−1−1)〜(4−1−11)で表される基が好ましく、下記式(4−1−1)〜(4−1−6)で表される基がより好ましい。そして、下記式(4−1−1)〜(4−1−11)で表されるQ1は、置換基として前記置換基Gと同じものを有していてもよい。 As Q 1 represented by the general formula (4-1), groups represented by the following formulas (4-1-1) to (4-1-11) are preferable, and the following formula (4-1-1) is preferable. ) To (4-1-6) are more preferred. Then, Q 1 represented by the following formula (4-1-1) - (4-1-11) may have the same meanings as the substituent G as a substituent.
前記一般式(4−2)で表されるQ1としては、下記一般式(4−2−1)〜(4−2−11)で表される基が好ましく、下記一般式(4−2−1)〜(4−2−6)で表される基がより好ましい。下記一般式(4−2−1)〜(4−2−11)で表されるQ1は、置換基として前記置換基Gと同じものを有していてもよい。 As Q 1 represented by the general formula (4-2), groups represented by the following general formulas (4-2-1) to (4-2-11) are preferable, and the following general formula (4-2) The groups represented by -1) to (4-2-6) are more preferable. Q 1 represented by the following general formulas (4-2-1) to (4-2-11) may have the same as the substituent G as a substituent.
式中、R42は、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のヒドロカルビル基であり、該ヒドロカルビル基は、R12における前記ヒドロカルビル基と同じである。
複数のR42は互いに同一でも異なっていてもよい。
Wherein, R 42 is a hydrogen atom, or may have a substituent hydrocarbyl group having 1 to 12 carbon atoms, the hydrocarbyl groups are the same as the hydrocarbyl group in R 12.
The plurality of R 42 may be the same as or different from each other.
前記一般式(4−3)中、Y1及びY2は、それぞれ独立に式「−N=」又は「−NH−」で表される基である。そして、式「−N=」で表される基である場合、その二重結合の位置、即ち、Y1及びY2それぞれの隣接位の2つの炭素原子のどちら側に二重結合が位置するかは、限定されない。 In the general formula (4-3), Y 1 and Y 2 are each independently a group represented by the formula “—N═” or “—NH—”. And in the case of the group represented by the formula “—N =”, the double bond is located at the double bond position, that is, on either side of the two carbon atoms adjacent to each of Y 1 and Y 2. It is not limited.
前記一般式(4−3)中、P1は、Y1とY1の隣接位の2つの炭素原子と一体となって複素環を形成する原子群である。
前記一般式(4−3)中、P2は、Y2とY2の隣接位の2つの炭素原子と一体となって複素環を形成する原子群である。
P1等が形成する前記複素環、及び、P2等が形成する前記複素環は、単環式及び多環式のいずれでもよいが、芳香族複素環であることが好ましく、含窒素芳香族複素環であることがより好ましい。前記複素環として、ピロール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、チアゾール、イミダゾール、オキサゾール、トリアゾール、インドールが例示でき、ピロール、ピリジン、チアゾール、イミダゾール、オキサゾールが好ましい。
In the general formula (4-3), P 1 is an atomic group that forms a heterocycle together with two carbon atoms adjacent to Y 1 and Y 1 .
In the general formula (4-3), P 2 is an atomic group forming a heterocyclic ring together with two carbon atoms adjacent Y 2 and Y 2.
The heterocyclic ring formed by P 1 and the like and the heterocyclic ring formed by P 2 and the like may be either monocyclic or polycyclic, but are preferably aromatic heterocyclic rings, and nitrogen-containing aromatics More preferably, it is a heterocyclic ring. Examples of the heterocyclic ring include pyrrole, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, thiazole, imidazole, oxazole, triazole, and indole, and pyrrole, pyridine, thiazole, imidazole, and oxazole are preferable.
P1等が形成する前記複素環、及び、P2等が形成する前記複素環は、置換基として前記置換基Gと同じものを有していてもよい。そして、置換基が複数の場合、隣り合う置換基同士が互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成してもよい。これら置換基、P1、P2及びD1が環を形成している場合には、このような環で好ましいものとしては、ベンゼン環、シクロヘキサン環、ピリジン環、ナフタレン環が例示できる。また、このような環は、更に上記で説明した置換基Gを置換基として有していてもよい。 The heterocyclic ring formed by P 1 and the like and the heterocyclic ring formed by P 2 and the like may have the same as the substituent G as a substituent. And when there are a plurality of substituents, adjacent substituents may be bonded to each other to form a ring together with the atoms to which they are bonded. When these substituents, P 1 , P 2 and D 1 form a ring, preferred examples of such a ring include a benzene ring, a cyclohexane ring, a pyridine ring and a naphthalene ring. Moreover, such a ring may further have the substituent G described above as a substituent.
前記一般式(4−3)中、D1は単結合、二重結合又は連結基である。
D1で表される前記連結基は、アルキレン基、一般式「−C(G)=」で表される基、又は一般式「−N(G)−」で表される基であることが好ましい。連結基であるアルキレン基としては、Z2及びZ3における前記アルキレン基と同じものが例示でき、置換基として前記置換基Gと同じものを有していてもよい。Gは、前述の置換基Gと同義である。
In the general formula (4-3), D 1 is a single bond, a double bond or a linking group.
The linking group represented by D 1 is an alkylene group, a group represented by the general formula “—C (G) ═”, or a group represented by the general formula “—N (G) —”. preferable. Examples of the alkylene group as the linking group include the same alkylene groups as those described above for Z 2 and Z 3 , and the substituent may have the same as the substituent G. G has the same meaning as the substituent G described above.
P1等が形成する前記複素環、及び、P2等が形成する前記複素環は、前記D1以外の結合又は連結基を介して互いに結合し、多環式複素環を形成していてもよい。 The heterocyclic ring formed by P 1 and the like and the heterocyclic ring formed by P 2 and the like may be bonded to each other via a bond or linking group other than D 1 to form a polycyclic heterocyclic ring. Good.
前記一般式(4−3)で表されるQ1としては、下記一般式(4−3−1)〜(4−3−14)で表される基が好ましく、下記一般式(4−3−1)〜(4−3−7)で表される基がより好ましい。下記一般式(4−3−1)〜(4−3−14)で表されるQ1は、置換基として前記置換基Gと同じものを有していてもよい。 As Q 1 represented by the general formula (4-3), groups represented by the following general formulas (4-3-1) to (4-3-14) are preferable, and the following general formula (4-3) The groups represented by -1) to (4-3-7) are more preferable. Q 1 represented by the following general formulas (4-3-1) to (4-3-14) may have the same as the substituent G as a substituent.
式中、R43は、前記R42と同じである。 In the formula, R 43 is the same as R 42 described above.
前記一般式(1)中、T1は水素原子又は有機基であり、複数(2つ)のT1は互いに同一でも異なっていてもよく、複数のT1が有機基の場合、これら複数のT1は互いに結合していてもよい。
T1で表される前記有機基としては、前記置換基Gとして例示した基、これら例示した基に該当しない窒素原子を有する有機基が例示できる。
In the general formula (1), T 1 is a hydrogen atom or an organic group, and a plurality (two) of T 1 may be the same or different from each other. When a plurality of T 1 are an organic group, T 1 may be bonded to each other.
Examples of the organic group represented by T 1 include groups exemplified as the substituent G, and organic groups having a nitrogen atom not corresponding to these exemplified groups.
前記窒素原子を有する有機基としては、下記一般式(5−a)、(5−b)又は(5−c)で表される基が例示できる。 Examples of the organic group having a nitrogen atom include groups represented by the following general formula (5-a), (5-b) or (5-c).
R13及びR14は、それぞれ独立に水素原子又は置換基であり、複数のR13及びR14は、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
R15は水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のヒドロカルビル基である。
Y3は式「−N=」又は「−NH−」で表される基である。
P3は、Y3とY3の隣接位の2つの炭素原子と一体となって含窒素芳香族複素環を形成する原子群である。)
R 13 and R 14 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and the plurality of R 13 and R 14 may be the same as or different from each other.
R 15 is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent.
Y 3 is a group represented by the formula “—N═” or “—NH—”.
P 3 is an atomic group that forms a nitrogen-containing aromatic heterocycle together with two carbon atoms adjacent to Y 3 and Y 3 . )
前記一般式(5−a)及び(5−b)中、R13及びR14は、それぞれ独立に水素原子又は置換基であり、前記置換基としては、前記置換基Gと同じものが例示できる。そして、複数のR13及びR14は、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(5−b)中、R15は水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のヒドロカルビル基であり、前記R42と同じである。
In the general formulas (5-a) and (5-b), R 13 and R 14 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and examples of the substituent include the same as the substituent G. . The plurality of R 13 and R 14 may be the same as or different from each other.
In the general formula (5-b), R 15 is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, and is the same as R 42 .
前記一般式(5−c)中、Y3は、式「−N=」又は「−NH−」で表される基であり、前記一般式(4−3)中のY1及びY2と同じである。したがって、Y3が式「−N=」で表される基である場合、その二重結合の位置、即ち、Y3の隣接位の2つの炭素原子のどちら側に二重結合が位置するかは、限定されない。 In the general formula (5-c), Y 3 is a group represented by the formula “—N═” or “—NH—”, and Y 1 and Y 2 in the general formula (4-3) The same. Therefore, when Y 3 is a group represented by the formula “—N =”, the position of the double bond, that is, on the side of the two carbon atoms adjacent to Y 3 , Is not limited.
P3等が形成する前記含窒素芳香族複素環は、単環式及び多環式のいずれでもよく、好ましいものとして、ピリジン、ピロール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、チアゾール、イミダゾール、オキサゾール、トリアゾール、インドール、ベンゾイミダゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾジアジンが例示でき、ピリジン、ピロール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、チアゾール、イミダゾール、オキサゾール、トリアゾール、インドール、ベンゾイミダゾールがより好ましく、ピリジン、ピロール、チアゾール、イミダゾール、オキサゾールが更に好ましい。前記含窒素芳香族複素環は、置換基として前記置換基Gと同じものを有していてもよい。 The nitrogen-containing aromatic heterocycle formed by P 3 or the like may be monocyclic or polycyclic, and preferred examples include pyridine, pyrrole, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, thiazole, imidazole, oxazole, triazole, and indole. , Benzimidazole, quinoline, isoquinoline, cinnoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, benzodiazine, pyridine, pyrrole, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, thiazole, imidazole, oxazole, triazole, indole, benzimidazole, more preferably pyridine, pyrrole Further preferred are thiazole, imidazole and oxazole. The nitrogen-containing aromatic heterocyclic ring may have the same thing as the substituent G as a substituent.
複数のT1が互いに結合して形成された2価の有機基で好ましいものとしては、下記式(5−1)〜(5−35)で表されるものが例示できる。下記式(5−1)〜(5−35)で表される有機基は、置換基として前記置換基Gと同じものを有していてもよい。 Preferred examples of the divalent organic group formed by bonding a plurality of T 1 to each other include those represented by the following formulas (5-1) to (5-35). The organic groups represented by the following formulas (5-1) to (5-35) may have the same thing as the substituent G as a substituent.
前記式中、R51は、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のヒドロカルビル基であり、前記R42と同じである。 In the formula, R 51 is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, and is the same as R 42 described above.
前記一般式(1)中、Mは遷移金属原子又は遷移金属イオンであり、前記金属錯体において、少なくとも前記Eとの間で配位結合又はイオン結合している。 In the general formula (1), M is a transition metal atom or a transition metal ion, and is coordinated or ionically bonded to at least E in the metal complex.
前記遷移金属原子としては、周期表の第4周期から第6周期に属する遷移金属が例示できる。
周期表の第4周期から第6周期に属する遷移金属としては、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金が例示でき、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、ハフニウム、タンタル、タングステンが好ましく、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステンがより好ましく、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅が更に好ましく、鉄、コバルトが特に好ましい。
Examples of the transition metal atom include transition metals belonging to the fourth to sixth periods of the periodic table.
Transition metals belonging to the fourth to sixth periods of the periodic table include scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, silver Lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, tantalum, tungsten, rhenium, osmium, iridium, platinum, gold, scandium, Titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, silver, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, summary , Europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, tantalum, tungsten are preferred, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zirconium, niobium, Molybdenum, tantalum and tungsten are more preferred, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel and copper are more preferred, and iron and cobalt are particularly preferred.
前記遷移金属イオンとしては、前記遷移金属原子のイオンが例示できる。 Examples of the transition metal ion include ions of the transition metal atom.
前記一般式(1)中、Xは対イオン又は中性分子であり、前記対イオンとは、前記金属錯体を電気的に中性にするものであり、前記中性分子とは、それ自体が電気的に中性の分子である。 In the general formula (1), X is a counter ion or a neutral molecule, and the counter ion electrically neutralizes the metal complex, and the neutral molecule is itself It is an electrically neutral molecule.
前記Xのうち、中性分子(中性化合物)としては、アンモニア、ピリジン、ピロール、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2,4−トリアジン、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3−トリアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、1,3,4−オキサジアゾール、チアゾール、イソチアゾール、インドール、インダゾール、キノリン、イソキノリン、フェナントリジン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、1,8−ナフチリジン、アクリジン、2,2’−ビピリジン、4,4’−ビピリジン、1,10−フェナントロリン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、フェニレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、ピリジンN−オキシド、2,2’−ビピリジンN,N’−ジオキシド、オキサミド、ジメチルグリオキシム、o−アミノフェノール等の窒素原子含有化合物;水、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、2−メトキシエタノール、フェノール、シュウ酸、カテコール、サリチル酸、フタル酸、2,4−ペンタンジオン、1,1,1−トリフルオロ−2,4−ペンタンジオン、ヘキサフルオロペンタンジオン、1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオン、2,2’−ビナフトール等の酸素原子含有化合物;ジメチルスルホキシド、尿素等の硫黄原子含有化合物;1,2−ビス(ジメチルホスフィノ)エタン、1,2−フェニレンビス(ジメチルホスフィン)等のリン原子含有化合物が例示できる。 Among X, neutral molecules (neutral compounds) include ammonia, pyridine, pyrrole, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 1,2,4-triazine, pyrazole, imidazole, 1,2,3-triazole, oxazole, Isoxazole, 1,3,4-oxadiazole, thiazole, isothiazole, indole, indazole, quinoline, isoquinoline, phenanthridine, cinnoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, 1,8-naphthyridine, acridine, 2,2 ' -Bipyridine, 4,4'-bipyridine, 1,10-phenanthroline, ethylenediamine, propylenediamine, phenylenediamine, cyclohexanediamine, pyridine N-oxide, 2,2'-bipyridine N, N'-dioxide, oxamide, dimethyl Nitrogen atom-containing compounds such as glyoxime and o-aminophenol; water, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, 2-methoxyethanol, Phenol, oxalic acid, catechol, salicylic acid, phthalic acid, 2,4-pentanedione, 1,1,1-trifluoro-2,4-pentanedione, hexafluoropentanedione, 1,3-diphenyl-1,3- Oxygen atom-containing compounds such as propanedione and 2,2′-binaphthol; Sulfur atom-containing compounds such as dimethyl sulfoxide and urea; 1,2-bis (dimethylphosphino) ethane, 1,2-phenylenebis (dimethylphosphine) and the like Examples of phosphorus atom-containing compounds
これらの中でも、中性分子としては、好ましくは、アンモニア、ピリジン、ピロール、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2,4−トリアジン、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3−トリアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、1,3,4−オキサジアゾール、インドール、インダゾール、キノリン、イソキノリン、フェナントリジン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、1,8−ナフチリジン、アクリジン、2,2’−ビピリジン、4,4’−ビピリジン、1,10−フェナントロリン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、フェニレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、ピリジンN−オキシド、2,2’−ビピリジンN,N’−ジオキシド、オキサミド、ジメチルグリオキシム、o−アミノフェノール、水、フェノール、シュウ酸、カテコール、サリチル酸、フタル酸、2,4−ペンタンジオン、1,1,1−トリフルオロ−2,4−ペンタンジオン、ヘキサフルオロペンタンジオン、1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオン、2,2’−ビナフトールであり、より好ましくは、アンモニア、ピリジン、ピロール、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2,4−トリアジン、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3−トリアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、1,3,4−オキサジアゾール、インドール、インダゾール、キノリン、イソキノリン、フェナントリジン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、1,8−ナフチリジン、アクリジン、2,2’−ビピリジン、4,4’−ビピリジン、1,10−フェナントロリン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、フェニレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、ピリジンN−オキシド、2,2’−ビピリジンN,N’−ジオキシド、o−アミノフェノール、フェノール、カテコール、サリチル酸、フタル酸、1,3−ジフェニル−1,3―プロパンジオン、2,2’−ビナフトールであり、更に好ましくは、ピリジン、ピロール、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピラゾール、イミダゾール、オキサゾール、インドール、キノリン、イソキノリン、アクリジン、2,2’−ビピリジン、4,4’−ビピリジン、1,10−フェナントロリン、フェニレンジアミン、ピリジンN−オキシド、2,2’−ビピリジンN,N’−ジオキシド、o−アミノフェノール、フェノールである。 Among these, the neutral molecule is preferably ammonia, pyridine, pyrrole, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 1,2,4-triazine, pyrazole, imidazole, 1,2,3-triazole, oxazole, isoxazole, 1,3,4-oxadiazole, indole, indazole, quinoline, isoquinoline, phenanthridine, cinnoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, 1,8-naphthyridine, acridine, 2,2'-bipyridine, 4,4'- Bipyridine, 1,10-phenanthroline, ethylenediamine, propylenediamine, phenylenediamine, cyclohexanediamine, pyridine N-oxide, 2,2'-bipyridine N, N'-dioxide, oxamide, dimethylglyoxime, o-aminophen Nord, water, phenol, oxalic acid, catechol, salicylic acid, phthalic acid, 2,4-pentanedione, 1,1,1-trifluoro-2,4-pentanedione, hexafluoropentanedione, 1,3-diphenyl- 1,3-propanedione and 2,2′-binaphthol, more preferably ammonia, pyridine, pyrrole, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 1,2,4-triazine, pyrazole, imidazole, 1,2,3- Triazole, oxazole, isoxazole, 1,3,4-oxadiazole, indole, indazole, quinoline, isoquinoline, phenanthridine, cinnoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, 1,8-naphthyridine, acridine, 2,2'- Bipyridine, 4,4′-bipyridine, 1 10-phenanthroline, ethylenediamine, propylenediamine, phenylenediamine, cyclohexanediamine, pyridine N-oxide, 2,2′-bipyridine N, N′-dioxide, o-aminophenol, phenol, catechol, salicylic acid, phthalic acid, 1,3 -Diphenyl-1,3-propanedione, 2,2'-binaphthol, more preferably pyridine, pyrrole, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, pyrazole, imidazole, oxazole, indole, quinoline, isoquinoline, acridine, 2,2 '-Bipyridine, 4,4'-bipyridine, 1,10-phenanthroline, phenylenediamine, pyridine N-oxide, 2,2'-bipyridine N, N'-dioxide, o-aminophenol and phenol.
前記Xのうち、対イオンは、アニオン性を有する対イオン及びカチオン性を有する対イオンのいずれでもよい。
アニオン性を有する対イオンとしては、水酸化物イオン;ペルオキシド;スーパーオキシド;シアン化物イオン;チオシアン酸イオン;フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等のハロゲン化物イオン;硫酸イオン;硝酸イオン;炭酸イオン、過塩素酸イオン;テトラフルオロボレートイオン;テトラフェニルボレートイオン等のテトラアリールボレートイオン;ヘキサフルオロホスフェイトイオン;メタンスルホン酸イオン;トリフルオロメタンスルホン酸イオン;p−トルエンスルホン酸イオン;ベンゼンスルホン酸イオン;リン酸イオン;亜リン酸イオン;酢酸イオン;トリフルオロ酢酸イオン;プロピオン酸イオン;安息香酸イオン;金属酸化物イオン;メトキサイドイオン;エトキサイドイオンが例示できる。
これらの中でも、好ましくは、水酸化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロボレートイオン、テトラフェニルボレートイオン、ヘキサフルオロホスフェイトイオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、リン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオンであり、より好ましくは、水酸化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸イオン、テトラフェニルボレートイオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオンである。
Among X, the counter ion may be either an anionic counter ion or a cationic counter ion.
Examples of counter ions having anionic property include hydroxide ions; peroxides; superoxides; cyanide ions; thiocyanate ions; halide ions such as fluoride ions, chloride ions, bromide ions, iodide ions; sulfate ions; Nitrate ion; carbonate ion, perchlorate ion; tetrafluoroborate ion; tetraarylborate ion such as tetraphenylborate ion; hexafluorophosphate ion; methanesulfonate ion; trifluoromethanesulfonate ion; p-toluenesulfonate ion Benzene sulfonate ion; phosphate ion; phosphite ion; acetate ion; trifluoroacetate ion; propionate ion; benzoate ion; metal oxide ion; methoxide ion; .
Among these, preferably, hydroxide ion, sulfate ion, nitrate ion, carbonate ion, perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, tetraphenylborate ion, hexafluorophosphate ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfone Acid ion, p-toluenesulfonate ion, benzenesulfonate ion, phosphate ion, acetate ion, trifluoroacetate ion, more preferably hydroxide ion, sulfate ion, nitrate ion, carbonate ion, tetraphenylborate Ions, trifluoromethanesulfonate ions, p-toluenesulfonate ions, acetate ions, and trifluoroacetate ions.
カチオン性を有する対イオンとしては、アルカリ金属イオン;アルカリ土類金属イオン、;テトラ(n−ブチル)アンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン等のテトラアルキルアンモニウムイオン;テトラフェニルホスホニウムイオン等のテトラアリールホスホニウムイオンが例示できる。
これらの中でも、好ましくは、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン、テトラ(n−ブチル)アンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラフェニルホスホニウムイオンであり、より好ましくは、テトラ(n−ブチル)アンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラフェニルホスホニウムイオンであり、更に好ましくは、テトラ(n−ブチル)アンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオンである。
Examples of the counter ion having a cationic property include alkali metal ions; alkaline earth metal ions; tetraalkylammonium ions such as tetra (n-butyl) ammonium ion and tetraethylammonium ion; and tetraarylphosphonium ions such as tetraphenylphosphonium ion. It can be illustrated.
Among these, Preferably, lithium ion, sodium ion, potassium ion, rubidium ion, cesium ion, magnesium ion, calcium ion, strontium ion, barium ion, tetra (n-butyl) ammonium ion, tetraethylammonium ion, tetraphenylphosphonium Ions, more preferably tetra (n-butyl) ammonium ions, tetraethylammonium ions, and tetraphenylphosphonium ions, and still more preferably tetra (n-butyl) ammonium ions and tetraethylammonium ions.
前記一般式(1)中、nは0以上の整数であり、前記金属錯体を構成するXの数を表す。
そして、nが2以上の場合、複数のXは互いに同一でも異なっていてもよい。また、複数のXは、対イオンのみでもよいし、中性分子のみでもよく、対イオン及び中性分子が共存してもよい。
In the general formula (1), n is an integer of 0 or more, and represents the number of X constituting the metal complex.
And when n is two or more, several X may mutually be same or different. Further, the plurality of Xs may be only counter ions, only neutral molecules, or counter ions and neutral molecules may coexist.
前記一般式(1)で表される金属錯体は、下記一般式(2)で表される金属錯体であることが好ましい。 The metal complex represented by the general formula (1) is preferably a metal complex represented by the following general formula (2).
R1は水素原子又は置換基であり、複数のR1は互いに同一でも異なっていてもよく、隣り合うR1同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。
Q2は少なくとも2つの窒素原子を有する2価の有機基である。
T2は水素原子又は有機基であり、複数のT2は互いに同一でも異なっていてもよく、複数のT2が有機基の場合、これらは互いに結合していてもよい。
M、X及びnは、前記と同じ意味を表す)
R 1 is a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of R 1 may be the same or different from each other, and adjacent R 1 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which each is bonded. .
Q 2 is a divalent organic group having at least two nitrogen atoms.
T 2 is a hydrogen atom or an organic group, and a plurality of T 2 may be the same as or different from each other. When a plurality of T 2 are an organic group, these may be bonded to each other.
M, X and n represent the same meaning as described above)
前記一般式(2)中、M、X及びnは、前記一般式(1)中のM、X及びnと同じである。 In the general formula (2), M, X and n are the same as M, X and n in the general formula (1).
前記一般式(2)中、Q2は少なくとも2つの窒素原子を有する2価の有機基であり、前記一般式(1)中のQ1と同じである。
前記一般式(2)中、T2は水素原子又は有機基であり、前記一般式(1)中のT1と同じである。したがって、複数のT2は互いに同一でも異なっていてもよく、複数のT2は互いに結合していてもよい。
In the general formula (2), Q 2 is a divalent organic group having at least two nitrogen atoms, and is the same as Q 1 in the general formula (1).
In the general formula (2), T 2 is a hydrogen atom or an organic group, and is the same as T 1 in the general formula (1). Accordingly, the plurality of T 2 may be the same as or different from each other, and the plurality of T 2 may be bonded to each other.
前記一般式(2)中、R1は、水素原子又は置換基であり、複数のR1は互いに同一でも異なっていてもよく、隣り合うR1同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。R1は、水素原子でもよい点を除けば、前記置換基Gと同じである。即ち、R1で表される前記置換基は、前記置換基Gと同じである。 In the general formula (2), R 1 is a hydrogen atom or a substituent, a plurality of R 1 may be the same or different, attached is R 1 adjacent to each other, the carbon to which each is bound You may form a ring with an atom. R 1 is the same as the substituent G except that R 1 may be a hydrogen atom. That is, the substituent represented by R 1 is the same as the substituent G.
R1は、水素原子、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、イソブチル基、tert−ブチル基、フェニル基、メチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基又はピリジル基であることが特に好ましい。 R 1 is hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, phenyl group, methylphenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group. Or it is especially preferable that it is a pyridyl group.
前記一般式(2)で表される金属錯体で好ましいものとしては、下記一般式(3)で表される金属錯体が例示できる。 Preferred examples of the metal complex represented by the general formula (2) include a metal complex represented by the following general formula (3).
R2は水素原子又は置換基であり、複数のR2は互いに同一でも異なっていてもよく、隣り合うR2同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。
Q3及びQ4は、それぞれ独立に下記一般式(3−1)、(3−2)、(3−3)、(3−4)、(3−5)又は(3−6)で表される2価の基である。
M、X及びnは、前記と同じ意味を表す。)
R 2 is a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of R 2 may be the same or different from each other, and adjacent R 2 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which each is bonded. .
Q 3 and Q 4 are each independently represented by the following general formula (3-1), (3-2), (3-3), (3-4), (3-5) or (3-6). Divalent group.
M, X, and n represent the same meaning as described above. )
R3、R4、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ独立に水素原子又は置換基であり、複数のR3、R4、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR3、R4、R5、R6、R7及びR8が置換基である場合、これらはそれぞれ互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。
Aは、下記式(3−a)、(3−b)又は下記一般式(3−c)で表される2価の基であり、複数のAは、互いに同一でも異なっていてもよい。)
R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are May be the same as or different from each other, and when a plurality of R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are substituents, they are bonded to each other, and You may form a ring with an atom.
A is a divalent group represented by the following formula (3-a), (3-b) or the following general formula (3-c), and a plurality of A may be the same or different from each other. )
前記一般式(3)中、M、X及びnは、前記一般式(1)中のM、X及びnと同じである。 In the general formula (3), M, X and n are the same as M, X and n in the general formula (1).
前記一般式(3)中、R2は水素原子又は置換基であり、前記一般式(2)中のR1と同じである。したがって、複数のR2は互いに同一でも異なっていてもよく、隣り合うR2同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。 In the general formula (3), R 2 is a hydrogen atom or a substituent, and is the same as R 1 in the general formula (2). Therefore, several R < 2 > may mutually be same or different and adjacent R < 2 > may couple | bond together and may form a ring with the carbon atom to which each couple | bonds.
前記一般式(3)中、Q3及びQ4は、それぞれ独立に前記一般式(3−1)、(3−2)、(3−3)、(3−4)、(3−5)又は(3−6)で表される2価の基である。 In the general formula (3), Q 3 and Q 4 are each independently the general formulas (3-1), (3-2), (3-3), (3-4), and (3-5). Or it is a bivalent group represented by (3-6).
前記一般式(3−1)〜(3−6)中、R3、R4、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ独立に水素原子又は置換基であり、前記一般式(2)中のR1と同じである。したがって、複数のR3、R4、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR3、R4、R5、R6、R7及びR8が置換基である場合、これらはそれぞれ互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。
前記一般式(3−6)中、Aは、前記式(3−a)、(3−b)又は前記一般式(3−c)で表される2価の基であり、複数のAは、互いに同一でも異なっていてもよい。
In the general formulas (3-1) to (3-6), R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and the general formula ( It is the same as R 1 in 2). Accordingly, the plurality of R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may be the same as or different from each other, and the plurality of R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and When R 8 is a substituent, they may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which each is bonded.
In the general formula (3-6), A is a divalent group represented by the formula (3-a), (3-b) or the general formula (3-c), and a plurality of A are These may be the same as or different from each other.
前記一般式(3−c)中、R9は水素原子、又は置換基を有していてもよいヒドロカルビル基である。
R9における前記ヒドロカルビル基は、置換基Gにおける前記ヒドロカルビル基と同じである。
In the general formula (3-c), R 9 is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group which may have a substituent.
The hydrocarbyl group in R 9 is the same as the hydrocarbyl group in the substituent G.
前記一般式(3)で表される金属錯体において、R2、Q3及びQ4を含む前記一般式で表される配位子は、後述する式(6−7)〜(6−11)で表される配位子が好ましく、式(6−7)〜(6−9)で表される配位子がより好ましい。 In the metal complex represented by the general formula (3), the ligand represented by the general formula including R 2 , Q 3 and Q 4 is represented by the following formulas (6-7) to (6-11). The ligand represented by Formula (6-7)-(6-9) is more preferable.
本発明において、前記金属錯体を構成する配位子で好ましいものとしては、下記式(6−1)〜(6−30)で表される配位子が例示でき、これらの中でも、式(6−1)〜(6−15)で表される配位子がより好ましい。なお、下記式(6−1)〜(6−30)において、電荷は省略している。 In the present invention, the ligands constituting the metal complex are preferably ligands represented by the following formulas (6-1) to (6-30), and among these, the formula (6 The ligands represented by -1) to (6-15) are more preferable. In the following formulas (6-1) to (6-30), the charge is omitted.
本発明において、好ましい前記金属錯体としては、下記一般式(7−1)〜(7−31)で表される金属錯体が例示できる。なお、下記一般式(7−1)〜(7−31)において、電荷、並びに対イオン及び中性分子(X)は省略している。 In the present invention, examples of preferable metal complexes include metal complexes represented by the following general formulas (7-1) to (7-31). In the following general formulas (7-1) to (7-31), the charge, counter ion, and neutral molecule (X) are omitted.
前記一般式(7−1)〜(7−31)中、Mは遷移金属原子又は遷移金属イオンであり、前記一般式(1)中のMと同じである。 In the general formulas (7-1) to (7-31), M is a transition metal atom or a transition metal ion, and is the same as M in the general formula (1).
前記一般式(7−1)〜(7−31)で表される金属錯体は、本発明における好ましい前記金属錯体の一部として例示したものである。例えば、一般式(7−1)〜(7−8)、(7−10)、(7−11)、(7−16)、(7−22)及び(7−23)で表される金属錯体において、Mの配位対象となる窒素原子が、これら一般式で示されているもの(一般式(1)中のQ1に相当する基が有する窒素原子)に代わり、未配位となっている窒素原子(例えば、一般式(7−1)であれば、一般式(1)中のT1に相当するピリジル基中の窒素原子)となった金属錯体や、一般式(7−30)で表される金属錯体において、Mの配位対象が、この一般式で示されている窒素原子(一般式(1)中のQ1に相当する基が有する窒素原子)に代わり、未配位となっている酸素原子となった金属錯体も、好ましい前記金属錯体である。 The metal complexes represented by the general formulas (7-1) to (7-31) are exemplified as a part of the preferred metal complexes in the present invention. For example, metals represented by general formulas (7-1) to (7-8), (7-10), (7-11), (7-16), (7-22), and (7-23) In the complex, the nitrogen atom to be coordinated with M becomes uncoordinated instead of those represented by these general formulas (the nitrogen atom of the group corresponding to Q 1 in the general formula (1)). A metal complex that is a nitrogen atom (for example, a nitrogen atom in a pyridyl group corresponding to T 1 in the general formula (1) in the case of the general formula (7-1)), or a general formula (7-30) In the metal complex represented by formula (1), the coordination object of M is replaced with a nitrogen atom represented by this general formula (a nitrogen atom of a group corresponding to Q 1 in the general formula (1)), but not distributed. A metal complex that has become an oxygen atom is also a preferred metal complex.
(金属錯体の製造方法)
前記金属錯体は、例えば、以下に示すように、配位子となる化合物(以下、「配位子化合物」と言う。)を有機化学的に合成し、これを遷移金属原子又は遷移金属イオンを付与する反応剤(以下、「金属付与剤」と言う。)と混合する工程を有する方法で製造できる。
(Method for producing metal complex)
For example, as shown below, the metal complex is obtained by organically synthesizing a ligand compound (hereinafter referred to as “ligand compound”), which is converted into a transition metal atom or a transition metal ion. It can manufacture by the method of having the process of mixing with the reaction agent (henceforth "a metal provision agent") to provide.
前記金属付与剤は、例えば、前記一般式(1)〜(3)中の遷移金属原子であるMと対イオンであるXとの組み合わせからなる金属塩であり、好ましいM及びXは先に説明した通りであるが、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル又は銅であるMと、酢酸イオン、塩化物イオン又は硝酸イオンであるXとの組み合わせが好ましく、酢酸コバルト、酢酸鉄が特に好ましい。なお、前記金属付与剤は、無水物であっても水和物であってもよい。 The metal-imparting agent is, for example, a metal salt composed of a combination of M which is a transition metal atom in the general formulas (1) to (3) and X which is a counter ion, and preferable M and X are described above. As described above, a combination of M which is manganese, iron, cobalt, nickel or copper and X which is acetate ion, chloride ion or nitrate ion is preferable, and cobalt acetate and iron acetate are particularly preferable. The metal imparting agent may be an anhydride or a hydrate.
前記配位子化合物は、例えば、「Journal of Organic Chemistry,69,5419(2004)」に記載されているように、アルデヒド基を有するフェノール化合物と、アミノ基を有する化合物とを、アルコール等の溶媒中で反応させる工程を有する方法で製造できる。また、例えば、「Australian Journal of Chemistry,23,2225(1970))に記載されているように、反応時に金属塩を添加しておく方法で、目的とする前記金属錯体を直接製造することもできる。また、「Tetrahedron.,1999,55,8377.」に記載されているように、有機金属反応剤の複素環への付加及び酸化反応を行い、ハロゲン化反応、次いで遷移金属触媒を用いたクロスカップリング反応を行う工程を有する方法で製造できる。また、複素環のハロゲン化物を用いて、段階的にクロスカップリング反応を行う工程を有する方法でも製造できる。 For example, as described in “Journal of Organic Chemistry, 69, 5419 (2004)”, the ligand compound is obtained by combining a phenol compound having an aldehyde group and a compound having an amino group with a solvent such as alcohol. It can manufacture by the method which has the process made to react in. Further, for example, as described in “Australian Journal of Chemistry, 23, 2225 (1970)), a metal salt can be directly produced by adding a metal salt during the reaction. In addition, as described in “Tetrahedron., 1999, 55, 8377.”, an addition of an organometallic reagent to a heterocyclic ring and an oxidation reaction are performed, followed by a halogenation reaction, followed by cross-linking using a transition metal catalyst. It can manufacture by the method which has the process of performing a coupling reaction. It can also be produced by a method having a step of performing a cross-coupling reaction stepwise using a heterocyclic halide.
前記配位子化合物及び金属付与剤を混合する工程は、適切な溶媒の存在下で行う。
前記溶媒としては、水、酢酸、アンモニア水、メタノール、エタノール、n−プロパノ−ル、イソプロピルアルコール、2−メトキシエタノール、1−ブタノール、1,1−ジメチルエタノール、エチレングリコール、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、メチルエチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、デュレン、デカリン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、N,N’−ジメチルホルムアミド、N,N’−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、トリエチルアミン、ピリジンが例示でき、前記配位子化合物及び金属付与剤が溶解し得る溶媒が好ましい。
前記溶媒は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
The step of mixing the ligand compound and the metal imparting agent is performed in the presence of an appropriate solvent.
Examples of the solvent include water, acetic acid, aqueous ammonia, methanol, ethanol, n-propanol, isopropyl alcohol, 2-methoxyethanol, 1-butanol, 1,1-dimethylethanol, ethylene glycol, diethyl ether, 1,2 -Dimethoxyethane, methyl ethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, benzene, toluene, xylene, mesitylene, durene, decalin, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, N, N'- Examples include dimethylformamide, N, N′-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, acetone, acetonitrile, benzonitrile, triethylamine, and pyridine. The solvent agent is soluble is preferred.
The said solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
前記配位子化合物及び金属付与剤の混合温度は、好ましくは−10〜200℃であり、より好ましくは0〜150℃であり、特に好ましくは0〜100℃である。また、混合時間は、好ましくは1分間〜1週間であり、より好ましくは5分間〜24時間であり、特に好ましくは1時間〜12時間である。なお、前記混合温度及び混合時間は、前記配位子化合物及び金属付与剤の種類を考慮して調節することが好ましい。 The mixing temperature of the ligand compound and the metal imparting agent is preferably −10 to 200 ° C., more preferably 0 to 150 ° C., and particularly preferably 0 to 100 ° C. The mixing time is preferably 1 minute to 1 week, more preferably 5 minutes to 24 hours, and particularly preferably 1 hour to 12 hours. In addition, it is preferable to adjust the said mixing temperature and mixing time in consideration of the kind of said ligand compound and a metal provision agent.
生成した前記金属錯体は、公知の再結晶法、再沈殿法、クロマトグラフィー法から適した方法を選択して適用することで、前記溶媒から取り出すことができ、この時、複数の前記方法を組み合わせてもよい。なお、前記溶媒の種類によっては、生成した前記金属錯体が析出することがあり、この場合には、析出した前記金属錯体を濾別等で分離した後、洗浄、乾燥等を行えばよい。 The generated metal complex can be removed from the solvent by selecting and applying a suitable method from known recrystallization methods, reprecipitation methods, and chromatography methods. At this time, a plurality of the methods are combined. May be. In addition, depending on the kind of the solvent, the generated metal complex may be precipitated. In this case, the precipitated metal complex may be separated by filtration, and then washed, dried, or the like.
(空気二次電池用正極触媒及びその製造方法)
本発明の空気二次電池用正極触媒は、前記金属錯体を用いてなる。そして、前記金属錯体は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。特に、触媒活性がより向上するので、空気二次電池用正極触媒は、Mがコバルト原子又はコバルトイオンである前記金属錯体を用いてなるものが好ましい。また、前記金属錯体は、単独で用いてもよいし、その他の成分と併用し、組成物として用いてもよい。
(Cathode catalyst for air secondary battery and method for producing the same)
The positive electrode catalyst for an air secondary battery of the present invention uses the metal complex. And the said metal complex may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. In particular, since the catalytic activity is further improved, it is preferable that the positive electrode catalyst for an air secondary battery uses the metal complex in which M is a cobalt atom or a cobalt ion. The metal complex may be used alone or in combination with other components as a composition.
前記その他の成分としては、カーボンが例示できる。そして、前記その他の成分は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。 An example of the other component is carbon. And the said other component may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
前記カーボンとしては、「ノーリット」(NORIT社製)、「ケッチェンブラック」(Lion社製)、「バルカン」(Cabot社製)、「ブラックパールズ」(Cabot社製)、「アセチレンブラック」(電気化学工業社製)(いずれも商品名)等のカーボンブラック;C60、C70等のフラーレン;カーボンナノチューブ、マルチウォールカーボンナノチューブ、ダブルウォールカーボンナノチューブ、シングルウォールカーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等のカーボン繊維;グラフェン;グラフェンオキシドが例示でき、カーボンブラックが好ましい。
前記カーボンは、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子と組み合わせて用いてもよい。
Examples of the carbon include “NORIT” (manufactured by NORIT), “Ketjen Black” (manufactured by Lion), “Vulcan” (manufactured by Cabot), “Black Pearls” (manufactured by Cabot), “acetylene black” (electric) (Manufactured by Kagaku Kogyo Co., Ltd.) (all trade names) carbon black; fullerenes such as C60 and C70; carbon fibers such as carbon nanotubes, multiwall carbon nanotubes, double wall carbon nanotubes, single wall carbon nanotubes, carbon nanohorns; graphene; Graphene oxide can be exemplified, and carbon black is preferable.
The carbon may be used in combination with a conductive polymer such as polypyrrole or polyaniline.
前記金属錯体とその他の成分とを含む組成物は、これら成分を混合することで調製できる。
前記組成物において、前記金属錯体の含有量は、前記金属錯体及びその他の成分の合計量(前記金属錯体の含有量と、前記その他の成分の含有量との和)に対して、5〜80質量%であることが好ましく、10〜70質量%であることがより好ましく、20〜60質量%であることが特に好ましい。
A composition containing the metal complex and other components can be prepared by mixing these components.
In the composition, the content of the metal complex is 5 to 80 with respect to the total amount of the metal complex and other components (the sum of the content of the metal complex and the content of the other components). It is preferably mass%, more preferably 10 to 70 mass%, and particularly preferably 20 to 60 mass%.
本発明の好ましい空気二次電池用正極触媒としては、(1)前記金属錯体からなるもの、(2)前記金属錯体とカーボンとを含む組成物からなるもの等、金属錯体、及び、金属錯体とその他の成分とを含む組成物が例示できる。
また、本発明の好ましい空気二次電池用正極触媒としては、(3)前記金属錯体の加熱処理物からなるもの、(4)前記金属錯体とカーボンとを含む組成物の加熱処理物からなるもの等、金属錯体の加熱処理物、及び、金属錯体とその他の成分とを含む組成物の加熱処理物(前記(1)又は(2)の加熱処理物)からなるものが例示できる。前記加熱処理は、例えば、対象物を加熱することで行う。
Preferred positive electrode catalysts for air secondary batteries of the present invention include (1) those comprising the above metal complex, (2) those comprising a composition comprising the above metal complex and carbon, a metal complex, and a metal complex. A composition containing other components can be exemplified.
In addition, preferred positive electrode catalysts for air secondary batteries of the present invention include (3) those comprising a heat-treated product of the metal complex, and (4) those comprising a heat-treated product of a composition containing the metal complex and carbon. Examples of the heat treatment product of the metal complex and the heat treatment product of the composition containing the metal complex and other components (the heat treatment product of the above (1) or (2)) can be exemplified. The heat treatment is performed, for example, by heating an object.
前記加熱処理を行う場合には、その前処理として、温度を15〜200℃とし、圧力を1333.22Pa以下とした条件下で、処理対象物を6時間以上乾燥させることが好ましい。この前処理は、例えば、真空乾燥機を用いて行うことができる。 When performing the said heat processing, it is preferable to dry a process target object for 6 hours or more on the conditions which set temperature as 15-200 degreeC and pressure as 1333.22 Pa or less as the pretreatment. This pretreatment can be performed using, for example, a vacuum dryer.
前記加熱処理は、水素、一酸化炭素等の還元ガス雰囲気下;酸素、二酸化炭素、水蒸気等の酸化ガス雰囲気下;窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の不活性ガス雰囲気下;アンモニア、アセトニトリル等の含窒素化合物又はその蒸気等のガス雰囲気下;二種以上のこれらガスからなる混合ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
これらの中でも、例えば、
還元ガス雰囲気下であれば、水素、又は水素及び前記不活性ガスの混合ガス雰囲気下;
酸化ガス雰囲気下であれば、酸素、又は酸素及び前記不活性ガスの混合ガス雰囲気下;
不活性ガス雰囲気下であれば、窒素、ネオン、アルゴン、又は二種以上のこれらガスからなる混合雰囲気下が好ましい。
The heat treatment is performed under a reducing gas atmosphere such as hydrogen or carbon monoxide; under an oxidizing gas atmosphere such as oxygen, carbon dioxide or water vapor; under an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, neon, argon, krypton or xenon; ammonia It is preferably carried out in a gas atmosphere such as a nitrogen-containing compound such as acetonitrile or its vapor; or a mixed gas atmosphere composed of two or more of these gases.
Among these, for example,
Under a reducing gas atmosphere, hydrogen or a mixed gas atmosphere of hydrogen and the inert gas;
In an oxidizing gas atmosphere, oxygen or a mixed gas atmosphere of oxygen and the inert gas;
In an inert gas atmosphere, nitrogen, neon, argon, or a mixed atmosphere composed of two or more of these gases is preferable.
前記加熱処理の圧力は、例えば、50.7〜152.0kPa(0.5〜1.5気圧)であり、常圧又はその近傍圧力が好ましい。 The pressure of the heat treatment is, for example, 50.7 to 152.0 kPa (0.5 to 1.5 atm), and normal pressure or a pressure in the vicinity thereof is preferable.
前記加熱処理の温度は、好ましくは250℃以上、より好ましくは300℃以上、更に好ましくは400℃以上、特に好ましくは500℃以上である。また、かかる温度は、好ましくは1500℃以下、より好ましくは1200℃以下、特に好ましくは1000℃以下である。 The temperature of the heat treatment is preferably 250 ° C. or higher, more preferably 300 ° C. or higher, still more preferably 400 ° C. or higher, and particularly preferably 500 ° C. or higher. Moreover, this temperature becomes like this. Preferably it is 1500 degrees C or less, More preferably, it is 1200 degrees C or less, Most preferably, it is 1000 degrees C or less.
前記加熱処理の時間は、前記ガスの種類、温度等に応じて設定できる。例えば、前記ガスを充填して密閉した環境下、又は前記ガスを通気させた環境下では、室温から徐々に昇温させて目的温度に到達させた後、すぐに降温させてもよい。但し、目的温度に到達させた後、当該温度又はその近傍温度を所定時間維持することで、徐々に加熱することが好ましい。こうすることで、得られる触媒の耐久性をより向上させることができる。この時、前記温度を維持する時間は、好ましくは1〜100時間、より好ましくは1〜40時間、更に好ましくは2〜10時間、特に好ましくは2〜3時間である。 The time for the heat treatment can be set according to the type of gas, temperature, and the like. For example, in an environment in which the gas is filled and sealed, or in an environment in which the gas is vented, the temperature may be lowered immediately after the temperature is gradually raised from room temperature to reach the target temperature. However, after reaching the target temperature, it is preferable to gradually heat by maintaining the temperature or the vicinity thereof for a predetermined time. By carrying out like this, durability of the catalyst obtained can be improved more. At this time, the time for maintaining the temperature is preferably 1 to 100 hours, more preferably 1 to 40 hours, still more preferably 2 to 10 hours, and particularly preferably 2 to 3 hours.
前記加熱処理を行う装置としては、オーブン、ファーネス(管状炉等)、IHホットプレートが例示できる。 Examples of the apparatus for performing the heat treatment include an oven, a furnace (such as a tubular furnace), and an IH hot plate.
前記加熱処理は、沸点若しくは融点が250℃以上である有機化合物、又は熱重合開始温度が250℃以下である有機化合物を添加して、行ってもよい。 The heat treatment may be performed by adding an organic compound having a boiling point or melting point of 250 ° C. or higher, or an organic compound having a thermal polymerization start temperature of 250 ° C. or lower.
沸点若しくは融点が250℃以上である前記有機化合物としては、ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、二無水ピロメリット酸等の、芳香族系化合物のカルボン酸誘導体が例示できる。以下にこのような化合物を例示する。 Examples of the organic compound having a boiling point or melting point of 250 ° C. or higher include perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid diimide, 5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid diimide, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, pyromellitic acid, dianhydropyromellitic acid, etc. And carboxylic acid derivatives of aromatic compounds. Examples of such compounds are given below.
熱重合開始温度が250℃以下である前記有機化合物は、芳香環と二重結合又は三重結合とを有する有機化合物であり、アセナフチレン及びその誘導体、ビニルナフタレン及びその誘導体が例示でき、アセナフチレン及びビニルナフタレンが好ましい。 The organic compound having a thermal polymerization start temperature of 250 ° C. or lower is an organic compound having an aromatic ring and a double bond or triple bond, and examples thereof include acenaphthylene and derivatives thereof, vinyl naphthalene and derivatives thereof, and acenaphthylene and vinyl naphthalene. Is preferred.
<空気二次電池>
本発明の空気二次電池は、上記本発明の空気二次電池用正極触媒を正極触媒層に含み、亜鉛、鉄、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、水素、及び、これらのイオンからなる群より選ばれる一種以上を負極活物質として用いたものであり、亜鉛、鉄、アルミニウム、マグネシウム、リチウム及び水素からなる群より選ばれる一種以上を負極活物質として用いたものが好ましい。
<Air secondary battery>
The air secondary battery of the present invention includes the positive electrode catalyst for an air secondary battery of the present invention described above in the positive electrode catalyst layer, and is selected from the group consisting of zinc, iron, aluminum, magnesium, lithium, hydrogen, and ions thereof. One or more is used as the negative electrode active material, and one or more selected from the group consisting of zinc, iron, aluminum, magnesium, lithium and hydrogen is preferably used as the negative electrode active material.
本発明の空気二次電池において、前記正極触媒は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。 In the air secondary battery of the present invention, the positive electrode catalyst may be used alone or in combination of two or more.
図1は、本発明に係る空気二次電池の一実施形態を例示する概略断面図である。
ここに示す空気二次電池1は、前記正極触媒を含む正極触媒層11、正極集電体12、負極活物質層13、負極集電体14、電解質15、及びこれらを収容する容器(図示略)を備える。
正極集電体12は正極触媒層11に接触して配置され、これらにより正極が構成されている。また、負極集電体14は負極活物質層13に接触して配置され、これらにより負極が構成されている。また、正極集電体12には正極端子(リード線)120が接続され、負極集電体14には負極端子(リード線)140が接続されている。
正極触媒層11及び負極活物質層13は、対向して配置され、これらの間にこれらに接触するように電解質15が配置されている。
なお、本発明に係る空気二次電池は、ここに示すものに限定されず、必要に応じて一部構成が変更されていてもよい。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an embodiment of an air secondary battery according to the invention.
The air
The positive electrode
The positive
In addition, the air secondary battery which concerns on this invention is not limited to what is shown here, A part structure may be changed as needed.
正極触媒層11は、前記正極触媒以外に、導電材及び結着材を含むものが好ましい。
前記導電材は、正極触媒層11の導電性を向上させることができるものであればよいが、カーボンが好ましい。ここでカーボンとは、前記その他の成分として説明及び例示したカーボンと同じである。
前記導電材は、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子と組み合わせて用いてもよい。
The positive
The conductive material may be any material that can improve the conductivity of the positive
The conductive material may be used in combination with a conductive polymer such as polypyrrole or polyaniline.
前記結着材は、前記正極触媒、導電材等を正極集電体12に接着するものであり、例えば、電解質15として使用する電解液に溶解しないものが挙げられ、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素樹脂が好ましい。
The binder is for adhering the positive electrode catalyst, the conductive material and the like to the positive electrode
正極触媒層11の前記正極触媒、導電材及び結着材の含有量は、限定されない。前記正極触媒の触媒活性をより向上させることができるので、導電材の含有量は、前記正極触媒1質量部に対して0.5〜30質量部であることが好ましく、1〜20質量部であることがより好ましく、1〜15質量部であることが特に好ましく、結着材の配合量は、前記正極触媒1質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、0.5〜5質量部であることがより好ましく、0.5〜3質量部であることが特に好ましい。
Content of the said positive electrode catalyst of the positive
正極触媒層11において、前記正極触媒、導電材及び結着材等の各構成成分は、それぞれ一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
In the positive
正極集電体12の材質は、導電性であればよい。好ましい正極集電体12としては、金属メッシュ、金属焼結体、カーボンペーパー、カーボンクロスが例示できる。
前記金属メッシュ及び金属焼結体における金属としては、ニッケル、クロム、鉄、チタン等の金属の単体;二種以上のこれら金属を含む合金が例示でき、ニッケル、ステンレス(鉄−ニッケル−クロム合金)が好ましい。
The material of the positive electrode
Examples of the metal in the metal mesh and the metal sintered body include simple metals such as nickel, chromium, iron, and titanium; alloys including two or more of these metals can be exemplified, and nickel, stainless steel (iron-nickel-chromium alloy) Is preferred.
負極活物質層13における負極活物質は、亜鉛、鉄、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、リチウムイオン、水素が好ましく、亜鉛、鉄、水素がより好ましく、亜鉛が特に好ましい。
The negative electrode active material in the negative electrode
亜鉛、鉄、アルミニウム、マグネシウム、リチウムを活物質とする負極としては、従来の亜鉛−空気電池、鉄−空気電池、アルミニウム−空気電池、マグネシウム−空気電池、リチウム−空気電池に用いられている負極が例示できる。また、水素を活物質とする負極としては、水素の吸蔵放出が可能な水素吸蔵合金等からなる負極が例示できる。 Negative electrodes using zinc, iron, aluminum, magnesium, and lithium as active materials include negative electrodes used in conventional zinc-air batteries, iron-air batteries, aluminum-air batteries, magnesium-air batteries, and lithium-air batteries. Can be illustrated. Moreover, as a negative electrode which uses hydrogen as an active material, the negative electrode which consists of a hydrogen storage alloy etc. which can occlude / release hydrogen can be illustrated.
負極活物質層13において、負極活物質等の構成成分は、それぞれ一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
In the negative electrode
負極集電体14は、正極集電体12と同様のものでよい。
The negative electrode
電解質15は、水系溶媒又は非水系溶媒に溶解されて電解液として用いることが好ましい。
水系溶媒に対する電解質は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、塩化アンモニウムが好ましい。この場合、電解液中の電解質の濃度は、1〜99質量%であることが好ましく、5〜60質量%であることがより好ましく、5〜40質量%であることが特に好ましい。
The
The electrolyte for the aqueous solvent is preferably sodium hydroxide, potassium hydroxide, or ammonium chloride. In this case, the concentration of the electrolyte in the electrolytic solution is preferably 1 to 99% by mass, more preferably 5 to 60% by mass, and particularly preferably 5 to 40% by mass.
容器は、正極触媒層11、正極集電体12、負極活物質層13、負極集電体14及び電解質15を収容するものである。容器の材質としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ABS樹脂等の樹脂や、前記正極触媒層11等の収容物とは反応しない金属が例示できる。
The container accommodates the positive
空気二次電池1においては、別途、酸素拡散膜を設けてもよい。酸素拡散膜は、正極集電体12の外側(正極触媒層11の反対側)に設けることが好ましい。こうすることで、酸素拡散膜を介して正極触媒層11に酸素(空気)が優先的に供給される。
前記酸素拡散膜は、酸素(空気)を好適に透過できる膜であればよく、樹脂製の不織布又は多孔質膜が例示でき、前記樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂が例示できる。
In the air
The oxygen diffusion film may be a film that can suitably transmit oxygen (air), and examples thereof include a resin nonwoven fabric or a porous film. Examples of the resin include polyolefins such as polyethylene and polypropylene; polytetrafluoroethylene, A fluororesin such as polyvinylidene fluoride can be exemplified.
空気二次電池1においては、正極と負極との接触による短絡を防止するために、これらの間にセパレータを設けてもよい。
セパレータは、電解質15の移動が可能な絶縁材料からなるものであればよく、樹脂製の不織布又は多孔質膜が例示でき、前記樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂が例示できる。また、電解質15を水溶液として用いる場合には、前記樹脂として、親水性化されたものを用いることが好ましい。
In the air
The separator may be made of an insulating material that can move the
本発明の空気二次電池は、例えば、自動車用電源、家庭用電源、携帯電話又は携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源として有用である。 The air secondary battery of the present invention is useful as a small power source for mobile devices such as a power source for automobiles, a household power source, a mobile phone or a portable personal computer.
以下、具体的実施例により、本発明について更に詳しく説明する。但し、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
なお、本実施例で用いた化合物は、以下の通りである。また、以下において、濃度の単位「M」は「mol/L」を表す。
プロピオン酸:Wako社製、メタノール無水物及びジクロロメタン無水物:Wako社製、酢酸コバルト4水和物:アルドリッチ社製、シリカゲル(ワコーゲルC300):Wako社製
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
The compounds used in this example are as follows. In the following, the unit of concentration “M” represents “mol / L”.
Propionic acid: Wako, methanol anhydride and dichloromethane anhydride: Wako, cobalt acetate tetrahydrate: Aldrich, silica gel (Wakogel C300): Wako
<金属錯体の合成>
[合成例1]
(化合物(A)の合成)
以下の反応式に従い、化合物(A)、及び化合物(B)を経由して配位子化合物(C)を合成した。そして、配位子化合物(C)と金属付与剤とを用いて、金属錯体(D)を合成した。
<Synthesis of metal complexes>
[Synthesis Example 1]
(Synthesis of Compound (A))
According to the following reaction formula, the ligand compound (C) was synthesized via the compound (A) and the compound (B). And the metal complex (D) was synthesize | combined using the ligand compound (C) and the metal provision agent.
反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、3.945gの2,9−(3’−ブロモ−5’−tert−ブチル−2’−メトキシフェニル)−1,10−フェナントロリン(Tetrahedron.,1999,55,8377.の記載に従って合成した。)、3.165gの1−N−Boc−ピロール−2−ボロン酸、0.138gのトリス(ベンジリデンアセトン)ジパラジウム、0.247gの2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル、及び5.527gのリン酸カリウムを、200mLのジオキサンと20mLの水との混合溶媒に加えて溶解させ、60℃にて6時間攪拌した。反応終了後、放冷して蒸留水及びクロロホルムを加えて、有機層を抽出した。得られた有機層を濃縮して、黒い残留物を得た。これを、シリカゲルカラムを用いて精製し、化合物(A)を得た。得られた化合物(A)の同定データを以下に示す。 After making the inside of the reaction vessel an argon gas atmosphere, 3.945 g of 2,9- (3′-bromo-5′-tert-butyl-2′-methoxyphenyl) -1,10-phenanthroline (Tetrahedron., 1999, 55, 8377.) 3.165 g of 1-N-Boc-pyrrole-2-boronic acid, 0.138 g of tris (benzylideneacetone) dipalladium, 0.247 g of 2-dicyclohexylphosphino -2 ′, 6′-dimethoxybiphenyl and 5.527 g of potassium phosphate were dissolved in a mixed solvent of 200 mL of dioxane and 20 mL of water, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the mixture was allowed to cool, distilled water and chloroform were added, and the organic layer was extracted. The resulting organic layer was concentrated to give a black residue. This was refine | purified using the silica gel column, and the compound (A) was obtained. Identification data for the obtained compound (A) are shown below.
1H−NMR(300MHz,CDCl3):δ(ppm)=1.34(s,18H),1.37(s,18H),3.30(s,6H),6.21(m,2H),6.27(m,2H),7.37(m,2H),7.41(s,2H),7.82(s,2H),8.00(s,2H),8.19(d,J=8.6Hz,2H),8.27(d,J=8.6Hz,2H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.34 (s, 18H), 1.37 (s, 18H), 3.30 (s, 6H), 6.21 (m, 2H) ), 6.27 (m, 2H), 7.37 (m, 2H), 7.41 (s, 2H), 7.82 (s, 2H), 8.00 (s, 2H), 8.19 (D, J = 8.6 Hz, 2H), 8.27 (d, J = 8.6 Hz, 2H).
(化合物(B)の合成) (Synthesis of Compound (B))
反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、0.904gの化合物(A)を10mLの無水ジクロロメタンに溶解させた。得られたジクロロメタン溶液を−78℃に冷却しながら、ここに8.8mLの三臭化ホウ素(1.0Mジクロロメタン溶液)をゆっくり滴下した。滴下後、10分間そのまま攪拌し、室温になるまでさらに攪拌しながら放置した。3時間後、反応液を0℃まで冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた後、クロロホルムを加えて抽出し、有機層を濃縮した。得られた褐色の残留物を、シリカゲルカラムで精製し、化合物(B)を得た。得られた化合物(B)の同定データを以下に示す。 After making the inside of the reaction vessel a nitrogen gas atmosphere, 0.904 g of the compound (A) was dissolved in 10 mL of anhydrous dichloromethane. While the obtained dichloromethane solution was cooled to −78 ° C., 8.8 mL of boron tribromide (1.0 M dichloromethane solution) was slowly added dropwise thereto. After dropping, the mixture was stirred as it was for 10 minutes, and was left with further stirring until it reached room temperature. After 3 hours, the reaction solution was cooled to 0 ° C., a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added, and extracted by adding chloroform, and the organic layer was concentrated. The resulting brown residue was purified with a silica gel column to obtain compound (B). Identification data for the obtained compound (B) are shown below.
1H−NMR(300MHz,CDCl3):δ(ppm)=1.40(s,18H),6.25(m,2H),6.44(m,2H),6.74(m,2H),7.84(s,2H),7.89(s,2H),7.92(s,2H),8.35(d,J=8.4Hz,2H),8.46(d,J=8.4Hz,2H),10.61(s,2H),15.88(s,2H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.40 (s, 18H), 6.25 (m, 2H), 6.44 (m, 2H), 6.74 (m, 2H) ), 7.84 (s, 2H), 7.89 (s, 2H), 7.92 (s, 2H), 8.35 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 8.46 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 10.61 (s, 2H), 15.88 (s, 2H).
(配位子化合物(C)の合成) (Synthesis of Ligand Compound (C))
反応容器内において、0.061gの化合物(B)と0.012gのベンズアルデヒドを5mLのプロピオン酸に溶解させ、140℃で7時間加熱した。その後、得られた反応液からプロピオン酸を留去して、得られた黒い残渣をシリカゲルカラムで精製して、配位子化合物(C)を得た。得られた配位子化合物(C)の同定データを以下に示す。 In the reaction vessel, 0.061 g of compound (B) and 0.012 g of benzaldehyde were dissolved in 5 mL of propionic acid and heated at 140 ° C. for 7 hours. Thereafter, propionic acid was distilled off from the obtained reaction solution, and the resulting black residue was purified with a silica gel column to obtain a ligand compound (C). Identification data for the obtained ligand compound (C) are shown below.
1H−NMR(300MHz,CDCl3):δ(ppm)=1.49(s,18H),6.69(d,J=4.8Hz,2H),7.01(d,J=4.8Hz,2H),7.57(m,5H),7.90(s,4H),8.02(s,2H),8.31(d,J=8.1Hz,2H),8.47(d,J=8.1Hz,2H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.49 (s, 18H), 6.69 (d, J = 4.8 Hz, 2H), 7.01 (d, J = 4. 8 Hz, 2H), 7.57 (m, 5H), 7.90 (s, 4H), 8.02 (s, 2H), 8.31 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 8.47 (D, J = 8.1 Hz, 2H).
(金属錯体(D)の合成) (Synthesis of metal complex (D))
反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、0.047gの配位子化合物(C)と、0.018gの酢酸コバルト4水和物を含んだ3mLのメタノール及び3mLのクロロホルムの混合溶液とを混合し、80℃に加熱しながら5時間攪拌した。得られた溶液を濃縮して乾燥させることで固化させて、緑色固体を得た。これを水で洗浄することにより、金属錯体(D)を得た。なお、前記反応式における金属錯体(D)は、コバルト(Co)が原子又はイオンの状態で、配位子化合物(C)中のいずれかの箇所に配位していることを示す。得られた金属錯体(D)の同定データを以下に示す。
ESI−MS[M+・]:m/z=749.0
After making the inside of the reaction vessel a nitrogen gas atmosphere, 0.047 g of the ligand compound (C) and 3 mL of a mixed solution of 0.018 g of cobalt acetate tetrahydrate and 3 mL of chloroform were mixed. And stirred for 5 hours while heating to 80 ° C. The obtained solution was concentrated and dried to solidify to obtain a green solid. This was washed with water to obtain a metal complex (D). In addition, the metal complex (D) in the above reaction formula indicates that cobalt (Co) is coordinated to any position in the ligand compound (C) in an atomic or ionic state. Identification data for the obtained metal complex (D) are shown below.
ESI-MS [M + ·]: m / z = 749.0
[合成例2]
(金属錯体(E)の合成)
金属錯体(E)を以下の反応式に従って合成した。錯体の原料となる下記配位子化合物は、「Tetrahedron.,1999,55,8377」の記載内容に基づいて合成した。
[Synthesis Example 2]
(Synthesis of metal complex (E))
A metal complex (E) was synthesized according to the following reaction formula. The following ligand compounds as raw materials for the complex were synthesized based on the description of “Tetrahedron., 1999, 55, 8377”.
反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、0.300gの前記配位子化合物と0.149gの酢酸コバルト4水和物を含んだ4mlのエタノールを25mlのナスフラスコに入れ、80℃にて1時間攪拌した。生成した褐色沈殿を濾取してエタノールで洗浄後、乾燥させることで金属錯体(E)を得た(収量0.197g)。得られた金属錯体(E)の同定データを以下に示す。
元素分析値(%):C32H34CoN2O4として、
(計算値)C,67.48;H,6.02;N,4.92.
(実測値)C,68.29;H,5.83;N,4.35.
ESI−MS[M+・]:533.1
After making the inside of the reaction vessel a nitrogen gas atmosphere, 4 ml of ethanol containing 0.300 g of the ligand compound and 0.149 g of cobalt acetate tetrahydrate was placed in a 25 ml eggplant flask and 1 at 80 ° C. Stir for hours. The produced brown precipitate was collected by filtration, washed with ethanol, and dried to obtain a metal complex (E) (yield 0.197 g). Identification data of the obtained metal complex (E) are shown below.
Elemental analysis value (%): As C 32 H 34 CoN 2 O 4
(Calculated value) C, 67.48; H, 6.02; N, 4.92.
(Measured value) C, 68.29; H, 5.83; N, 4.35.
ESI-MS [M + ·]: 533.1
[合成例3]
(金属錯体(F)の合成)
金属錯体(F)を以下の反応式に従って合成した。錯体の原料となる配位子化合物としては、合成例2におけるものと同じものを用いた。
[Synthesis Example 3]
(Synthesis of metal complex (F))
A metal complex (F) was synthesized according to the following reaction formula. The same ligand compound as used in Synthesis Example 2 was used as the starting material for the complex.
反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、0.143g(0.30mmol)の前記配位子化合物と0.0522g(0.30mmol)の酢酸鉄(II)を含んだ10mlのエタノールを25mlのナスフラスコに入れ、80℃にて2時間攪拌した。生成した褐色沈殿を濾取してエタノールで洗浄後、乾燥させることで金属錯体(F)を得た(収量0.12g)。 After making the inside of the reaction vessel a nitrogen gas atmosphere, 10 ml of ethanol containing 0.143 g (0.30 mmol) of the ligand compound and 0.0522 g (0.30 mmol) of iron (II) acetate was added to 25 ml of eggplant. It put in the flask and stirred at 80 degreeC for 2 hours. The resulting brown precipitate was collected by filtration, washed with ethanol, and dried to obtain a metal complex (F) (yield 0.12 g).
[合成例4]
(金属錯体(G)の合成)
金属錯体(G)を以下の反応式に従って合成した。錯体の原料となる下記配位子化合物は、「A Chemistry,European Journal,1999,5,1460」の記載内容に基づいて合成した。
[Synthesis Example 4]
(Synthesis of metal complex (G))
A metal complex (G) was synthesized according to the following reaction formula. The following ligand compound as a raw material of the complex was synthesized based on the description of “A Chemistry, European Journal, 1999, 5, 1460”.
0.214gの前記配位子化合物を含んだ3mlのクロロホルム溶液が入った25mlナスフラスコへ、0.125gの酢酸コバルト4水和物を含んだ7mlのエタノールを攪拌しながら加え、室温下で6時間攪拌した。析出した褐色沈殿を濾過してエタノールで洗浄した後、真空乾燥させて金属錯体(G)を得た(収量0.138g)。得られた金属錯体(G)の同定データを以下に示す。
元素分析値(%):C28H34CoN2O4として、
(計算値)C,64.49;H,6.57;N,5.37.
(実測値)C,64.92;H,6.13;N,5.06.
ESI−MS[M+・]:485.1
To a 25 ml eggplant flask containing 3 ml of chloroform solution containing 0.214 g of the above ligand compound, 7 ml of ethanol containing 0.125 g of cobalt acetate tetrahydrate was added with stirring. Stir for hours. The precipitated brown precipitate was filtered, washed with ethanol, and then vacuum dried to obtain a metal complex (G) (yield 0.138 g). Identification data for the obtained metal complex (G) are shown below.
Elemental analysis value (%): C 28 H 34 CoN 2 O 4
(Calculated value) C, 64.49; H, 6.57; N, 5.37.
(Measured value) C, 64.92; H, 6.13; N, 5.06.
ESI-MS [M + ·]: 485.1
<空気二次電池用正極触媒の製造>
[実施例1]
(正極触媒(1)の製造)
金属錯体(D)をカーボンに担持させることで正極触媒(1)を製造した。具体的には、2mgの金属錯体(D)と、8mgのカーボン(商品名:ケッチェンブラックEC600JD、ライオン社製)とをメタノール中で混合し、15分間超音波を照射した後、エバポレーターで溶媒を留去し、200Paの減圧下で一晩乾燥させて、正極触媒(1)を得た。
<Manufacture of cathode catalyst for air secondary battery>
[Example 1]
(Production of positive electrode catalyst (1))
The positive electrode catalyst (1) was produced by supporting the metal complex (D) on carbon. Specifically, 2 mg of the metal complex (D) and 8 mg of carbon (trade name: Ketjen Black EC600JD, manufactured by Lion Corporation) are mixed in methanol, irradiated with ultrasonic waves for 15 minutes, and then solvented with an evaporator. Was distilled off and dried under reduced pressure of 200 Pa overnight to obtain a positive electrode catalyst (1).
[実施例2〜4]
(正極触媒(2)〜(4)の製造)
金属錯体(D)に代えて、金属錯体(E)、(F)又は(G)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で、正極触媒(2)、(3)又は(4)を製造した。
[Examples 2 to 4]
(Production of positive electrode catalysts (2) to (4))
Cathode catalyst (2), (3) or (4) in the same manner as in Example 1 except that metal complex (E), (F) or (G) was used instead of metal complex (D). ) Was manufactured.
[実施例5〜6]
(正極触媒(5)〜(6)の製造)
金属錯体(D)に代えて、金属錯体(H)としてサルコミン(東京化成工業社製、製品コードS0318)、又は金属錯体(I)としてN,N’−ビス(サリチリデン)エチレンジアミン鉄(II)(東京化成工業社製、製品コードD2571)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で、正極触媒(5)又は(6)を製造した。
[Examples 5 to 6]
(Production of positive electrode catalysts (5) to (6))
Instead of the metal complex (D), sarcomin (product code S0318, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as the metal complex (H), or N, N′-bis (salicylidene) ethylenediamine iron (II) (as the metal complex (I)) A positive electrode catalyst (5) or (6) was produced in the same manner as in Example 1, except that product code D2571) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. was used.
[比較例1]
(正極触媒(R1)の製造)
二酸化マンガン(アルドリッチ社製、製品コード203750)と、カーボン(商品名:ケッチェンブラックEC600JD、ライオン社製)とを、質量比1:4で混合し、エタノール中、室温にて15分間攪拌後、室温にて200Paの減圧下で12時間乾燥させることにより、正極触媒(R1)を得た。
[Comparative Example 1]
(Production of positive electrode catalyst (R1))
Manganese dioxide (manufactured by Aldrich, product code 203750) and carbon (trade name: Ketjen Black EC600JD, manufactured by Lion) were mixed at a mass ratio of 1: 4 and stirred in ethanol at room temperature for 15 minutes. The positive electrode catalyst (R1) was obtained by drying at room temperature under reduced pressure of 200 Pa for 12 hours.
<空気二次電池用正極触媒の評価>
(酸素還元活性の評価)
上記で得られた正極触媒(正極触媒(1)〜(6)及び(R1))について、回転ディスク電極により、酸素還元活性を評価した。具体的には、以下の通りである。
電極には、ディスク部がグラッシーカーボン(直径6.0mm)であるディスク電極を用いた。
正極触媒が1mg入ったサンプル瓶へ、0.5質量%のナフィオン(登録商標)溶液(5質量%ナフィオン(登録商標)溶液をエタノールにて10倍希釈した溶液)を1mL加えた後、超音波を照射して15分間分散させた。得られた懸濁液7.2μLを前記電極のディスク部に滴下して乾燥させた後、80℃に加熱した乾燥機にて3時間乾燥させることで、測定用電極を得た。
この測定用電極を用いて、下記測定装置及び測定条件において、酸素還元反応の電流値を測定した。電流値の測定は、窒素を飽和させた状態(窒素雰囲気下)、酸素を飽和させた状態(酸素雰囲気下)でそれぞれ行い、酸素雰囲気下での測定で得られた電流値から、窒素雰囲気下での測定で得られた電流値を引いた値を酸素還元反応の電流値とした。この電流値を測定用電極の表面積で除すことにより、電流密度を求めた。結果を表1に示す。なお、電流密度は、銀/塩化銀電極に対して−0.8Vのときの値である。
<Evaluation of cathode catalyst for air secondary battery>
(Evaluation of oxygen reduction activity)
About the positive electrode catalyst (positive electrode catalyst (1)-(6) and (R1)) obtained above, oxygen reduction activity was evaluated by the rotating disk electrode. Specifically, it is as follows.
As the electrode, a disk electrode having a disk portion made of glassy carbon (diameter 6.0 mm) was used.
After adding 1 mL of a 0.5% by mass Nafion (registered trademark) solution (a solution obtained by diluting a 5% by mass Nafion (registered trademark) solution 10 times with ethanol) to a sample bottle containing 1 mg of the positive electrode catalyst, ultrasonic waves were added. Was dispersed for 15 minutes. After 7.2 μL of the obtained suspension was dropped on the disk portion of the electrode and dried, the electrode for measurement was obtained by drying in a dryer heated to 80 ° C. for 3 hours.
Using this measurement electrode, the current value of the oxygen reduction reaction was measured under the following measurement apparatus and measurement conditions. The current value is measured in a nitrogen-saturated state (under a nitrogen atmosphere) and an oxygen-saturated state (in an oxygen atmosphere). From the current values obtained in the measurement under an oxygen atmosphere, the current value is measured under a nitrogen atmosphere. The value obtained by subtracting the current value obtained by the measurement in was used as the current value of the oxygen reduction reaction. The current density was determined by dividing the current value by the surface area of the measurement electrode. The results are shown in Table 1. The current density is a value at −0.8 V with respect to the silver / silver chloride electrode.
(測定装置)
日厚計測社製RRDE−1回転リングディスク電極装置
ALSモデル701Cデュアル電気化学アナライザー
(測定条件)
セル溶液:0.1mol/L水酸化カリウム水溶液(酸素飽和又は窒素飽和)
溶液温度:25℃
参照電極:銀/塩化銀電極(飽和塩化カリウム)
カウンター電極:白金ワイヤー
掃引速度:10mV/秒
電極回転速度:1600rpm
(measuring device)
RRDE-1 rotating ring disk electrode device manufactured by Nisatsu Kogyo Co., Ltd. ALS model 701C dual electrochemical analyzer
Cell solution: 0.1 mol / L potassium hydroxide aqueous solution (oxygen saturation or nitrogen saturation)
Solution temperature: 25 ° C
Reference electrode: Silver / silver chloride electrode (saturated potassium chloride)
Counter electrode: platinum wire Sweep speed: 10 mV / sec Electrode rotation speed: 1600 rpm
(水の酸化活性の評価)
上記で得られた正極触媒(正極触媒(1)〜(6)及び(R1))について、酸素還元活性の評価の場合と同様の測定用電極を作製し、これを用いて、下記測定装置及び測定条件において、水の酸化反応の電流値を測定した。電流値の測定は、窒素を飽和させた状態で行い、この電流値を測定用電極の表面積で除すことにより、電流密度を求めた。結果を表1に示す。なお、電流密度は、銀/塩化銀電極に対して1Vのときの値である。
(Evaluation of water oxidation activity)
About the positive electrode catalyst (positive electrode catalysts (1) to (6) and (R1)) obtained above, a measurement electrode similar to that in the case of the evaluation of the oxygen reduction activity was prepared, and using this, the following measurement device and Under the measurement conditions, the current value of the water oxidation reaction was measured. The current value was measured in a state where nitrogen was saturated, and the current density was determined by dividing the current value by the surface area of the measurement electrode. The results are shown in Table 1. The current density is a value at 1 V with respect to the silver / silver chloride electrode.
(測定装置)
日厚計測社製RRDE−1回転リングディスク電極装置
ALSモデル701Cデュアル電気化学アナライザー
(測定条件)
セル溶液:1mol/L水酸化ナトリウム水溶液(窒素飽和)
溶液温度:25℃
参照電極:銀/塩化銀電極(飽和塩化カリウム)
カウンター電極:白金ワイヤー
掃引速度:10mV/秒
電極回転速度:900rpm
(measuring device)
RRDE-1 rotating ring disk electrode device manufactured by Nisatsu Kogyo Co., Ltd. ALS model 701C dual electrochemical analyzer
Cell solution: 1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution (nitrogen saturation)
Solution temperature: 25 ° C
Reference electrode: Silver / silver chloride electrode (saturated potassium chloride)
Counter electrode: platinum wire Sweep speed: 10 mV / sec Electrode rotation speed: 900 rpm
表1から分かるように、本発明の正極触媒(1)〜(6)は、正極触媒(R1)とは異なり、酸素還元活性及び水の酸化活性のいずれにおいても顕著に優れていた。 As can be seen from Table 1, the positive electrode catalysts (1) to (6) of the present invention were remarkably excellent in both oxygen reduction activity and water oxidation activity, unlike the positive electrode catalyst (R1).
<空気二次電池の製造>
[実施例7]
(空気二次電池用正極(1)の製造)
メノー乳鉢中で、正極触媒として金属錯体(D)(1質量部)、導電材としてアセチレンブラック(電気化学工業社製)(10質量部)、結着材としてPTFE粉末(ダイキン社製)(1質量部)、分散溶液としてエタノール(ピペットで5滴)を混合した後、薄膜化し、正極触媒層(1)を得た。
次いで、得られた正極触媒層(1)を、撥水性PTFEシートと、ステンレスメッシュとで両側から挟み、プレス機で圧着することで、空気二次電池用正極(1)を得た。
<Manufacture of air secondary battery>
[Example 7]
(Manufacture of positive electrode for air secondary battery (1))
In a menor mortar, metal complex (D) (1 part by mass) as a positive electrode catalyst, acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) (10 parts by mass) as a conductive material, PTFE powder (manufactured by Daikin) (1) Parts by mass) and ethanol (5 drops with a pipette) as a dispersion solution were mixed and then thinned to obtain a positive electrode catalyst layer (1).
Next, the obtained positive electrode catalyst layer (1) was sandwiched between a water-repellent PTFE sheet and a stainless mesh from both sides, and pressure-bonded with a press machine to obtain a positive electrode (1) for an air secondary battery.
(負極(1)の製造)
負極となる水素吸蔵合金を以下の方法で取り出した。単3形充電式ニッケル水素電池(エネループ(登録商標)、三洋電機社製、HR−3UTGA)を充放電試験機(東洋システム社製、製品名TOSCAT−3000U)に接続し、電池電圧が1.0Vとなるまで放電した。次いで、前記ニッケル水素電池を解体し、水素吸蔵合金を取り出した。
該水素吸蔵合金を多孔質金属体(セルメット#8、富山住友電工社製)で挟み、プレス機でプレスすることで、負極(1)を得た。
(Manufacture of negative electrode (1))
The hydrogen storage alloy used as the negative electrode was taken out by the following method. An AA rechargeable nickel-metal hydride battery (ENELOOP (registered trademark), manufactured by Sanyo Electric Co., Ltd., HR-3UTGA) is connected to a charge / discharge tester (manufactured by Toyo System Co., Ltd., product name TOSCAT-3000U). It discharged until it became 0V. Next, the nickel metal hydride battery was disassembled, and the hydrogen storage alloy was taken out.
The hydrogen storage alloy was sandwiched between porous metal bodies (Celmet # 8, manufactured by Toyama Sumitomo Electric Co., Ltd.) and pressed with a press to obtain a negative electrode (1).
(空気二次電池(1)の製造)
上記で得られた空気二次電池用正極(1)及び負極(1)を容器内に設置した後、電解液として8.0Mの水酸化カリウム水溶液を注液することで、図1に示す構成の空気二次電池(1)を得た。
(Manufacture of air secondary battery (1))
After the positive electrode (1) and negative electrode (1) for an air secondary battery obtained above are installed in a container, a 8.0M potassium hydroxide aqueous solution is injected as an electrolytic solution, whereby the configuration shown in FIG. The air secondary battery (1) was obtained.
<空気二次電池の性能評価>
(充放電サイクル試験)
上記で得られた空気二次電池(1)を充放電試験機(東洋システム社製、製品名TOSCAT−3000U)に接続し、充放電サイクル試験を行った。充放電サイクルは、以下のステップ1〜4をこの順に10回繰り返すことで行った。この時の電圧の測定結果を図2に示す。
ステップ1:定電流3mAにて20分間充電。
ステップ2:5分間休止。
ステップ3:定電流3mAにて放電。電圧が0.5Vとなった時点でステップ4へ移る。
ステップ4:5分間休止。
<Performance evaluation of air secondary battery>
(Charge / discharge cycle test)
The air secondary battery (1) obtained above was connected to a charge / discharge tester (manufactured by Toyo System Co., Ltd., product name TOSCAT-3000U), and a charge / discharge cycle test was performed. The charge / discharge cycle was performed by repeating the following
Step 1: Charge for 20 minutes at a constant current of 3 mA.
Step 2: Pause for 5 minutes.
Step 3: Discharge at a constant current of 3 mA. When the voltage reaches 0.5V, go to
Step 4: Pause for 5 minutes.
図2に示すように、空気二次電池(1)は、十分な充放電性能を有していた。 As shown in FIG. 2, the air secondary battery (1) had sufficient charge / discharge performance.
1・・・空気二次電池、11・・・正極触媒層、12・・・正極集電体、120・・・正極端子、13・・・負極活物質層、14・・・負極集電体、140・・・負極端子、15・・・電解質
DESCRIPTION OF
本発明は、空気二次電池としてエネルギー分野で利用可能である。 The present invention can be used in the energy field as an air secondary battery.
Claims (8)
Z1は3価の有機基であり、複数のZ1は互いに同一でも異なっていてもよい。
Eは酸素原子又は硫黄原子であり、複数のEは互いに同一でも異なっていてもよい。
Q1は少なくとも2つの窒素原子を有する2価の有機基である。
T1は水素原子又は有機基であり、複数のT1は互いに同一でも異なっていてもよく、複数のT1が有機基の場合、これらは互いに結合していてもよい。
Mは遷移金属原子又は遷移金属イオンである。
Xは対イオン又は中性分子であり、nは0以上の整数であり、nが2以上の場合、複数のXは互いに同一でも異なっていてもよい。) A positive electrode catalyst for an air secondary battery using a metal complex represented by the following general formula (1).
Z 1 is a trivalent organic group, and a plurality of Z 1 may be the same as or different from each other.
E is an oxygen atom or a sulfur atom, and a plurality of E may be the same as or different from each other.
Q 1 is a divalent organic group having at least two nitrogen atoms.
T 1 is a hydrogen atom or an organic group, and a plurality of T 1 may be the same as or different from each other. When a plurality of T 1 are an organic group, these may be bonded to each other.
M is a transition metal atom or a transition metal ion.
X is a counter ion or a neutral molecule, n is an integer of 0 or more, and when n is 2 or more, a plurality of X may be the same or different from each other. )
R1は水素原子又は置換基であり、複数のR1は互いに同一でも異なっていてもよく、隣り合うR1同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。
Q2は少なくとも2つの窒素原子を有する2価の有機基である。
T2は水素原子又は有機基であり、複数のT2は互いに同一でも異なっていてもよく、複数のT2が有機基の場合、これらは互いに結合していてもよい。
M、X及びnは、前記と同じ意味を表す。) The positive electrode catalyst for an air secondary battery according to claim 1, wherein the metal complex represented by the general formula (1) is a metal complex represented by the following general formula (2).
R 1 is a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of R 1 may be the same or different from each other, and adjacent R 1 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which each is bonded. .
Q 2 is a divalent organic group having at least two nitrogen atoms.
T 2 is a hydrogen atom or an organic group, and a plurality of T 2 may be the same as or different from each other. When a plurality of T 2 are an organic group, these may be bonded to each other.
M, X, and n represent the same meaning as described above. )
R2は水素原子又は置換基であり、複数のR2は互いに同一でも異なっていてもよく、隣り合うR2同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。
Q3及びQ4は、それぞれ独立に下記一般式(3−1)、(3−2)、(3−3)、(3−4)、(3−5)又は(3−6)で表される2価の基である。
M、X及びnは、前記と同じ意味を表す。)
R3、R4、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ独立に水素原子又は置換基であり、複数のR3、R4、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよく、複数のR3、R4、R5、R6、R7及びR8が置換基である場合、これらはそれぞれ互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。
Aは、下記式(3−a)、(3−b)又は下記一般式(3−c)で表される2価の基であり、複数のAは、互いに同一でも異なっていてもよい。)
R 2 is a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of R 2 may be the same or different from each other, and adjacent R 2 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which each is bonded. .
Q 3 and Q 4 are each independently represented by the following general formula (3-1), (3-2), (3-3), (3-4), (3-5) or (3-6). Divalent group.
M, X, and n represent the same meaning as described above. )
R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are May be the same as or different from each other, and when a plurality of R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are substituents, they are bonded to each other, and You may form a ring with an atom.
A is a divalent group represented by the following formula (3-a), (3-b) or the following general formula (3-c), and a plurality of A may be the same or different from each other. )
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