(57)【要約】      （修正有）【課題】化学構造がシンプルで且つ合成が複雑な工程を必要としない新規な非共有結合高分子を提供する。【解決手段】長鎖アルキルアンモニウムカチオンと下式2010024116.tif 000011で表されるモノリン酸もしくはポリリン酸の対アニオンとを、溶媒中で反応させた後、生成物を分離する。【選択図】図１
2010024116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下式
【化１】
2010024116.tif 000009
（式中、Ｒは炭素数１０〜３０の直鎖アルキル基である）
で示される長鎖アルキルアンモニウムカチオンと下式
【化２】
2010024116.tif 000010
で表されるモノリン酸もしくはポリリン酸の対アニオンとから形成されてなる非共有結合高分子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な非共有結合高分子に関し、詳細には、アンモニウム誘導体と対アニオンとから分子間相互作用に基く自己組織化を利用して形成されてなる新規な非共有結合高分子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、数ナノ〜数十ナノオーダの規則構造あるいは原子配列を制御することが検討されている。この制御を現在の加工技術によって行うことは可能であるが、その制御は限定的である。また、加工に非常な長時間を要するか高コスト加工法が必要である。このため、金属錯体あるいは有機化合物を自己組織化した高分子が提案されている。そして、自己組織化した高分子が種々の機能性材料、例えば電子デバイス素子、エレクトロルミネッセンスあるいは触媒能、分光学的、磁気的又は電気化学的複合膜などの機能性材料として注目されている。
【０００３】
例えば、金属錯体、トリフェニレン、トリフェニルアミン、トリフェニレンの誘導体及びトリフェニルアミンの誘導体から自己組織化によって得られる超分岐高分子は導電性を有し、この超高分子を用いて電子デバイス素子が提案されている（特許文献１参照）。また、両端に親水性基を有する双頭性脂質の中に金属錯体が埋め込まれた錯体化合物構造の磁性機能、エレクトロルミネッセンス機能、導電性機能、触媒能などの金属的特性を備えたナノワイヤーが提案された（特許文献２参照）。そして、配位子骨格に多重水素結合を導入して、その自己組織化能を利用して中心金属として様々な金属イオンを取り込んで形成される有機―無機複合膜組織が中心金属の種類によって色が変わる遷移金属錯体ナノ薄膜が提案された（特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７５９６２号公報
【特許文献２】特開２００５−２５５５４３号公報
【特許文献３】特開２００６−１２４３４９号公報
【０００５】
上記の特許文献１及び特許文献３に具体的に記載されている超分岐高分子及びナノ薄膜はいずれも出発原料が複雑な構造の多環芳香族化合物である。また、上記特許文献２に具体的に記載されているナノワイヤーは機能的に限定され、例えばイオン伝導性については期待できず、出発原料の構造が複雑であり合成工程に複数工程を要するものである。従って、化学構造がシンプルで且つ合成が複雑な工程を必要とせずイオン構造を有する出発原料からの分子間相互作用に基く自己組織化を利用して形成されてなる新規な非共有結合高分子は知られていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、化学構造がシンプルで且つ合成が複雑な工程を必要としない、新規な非共有結合高分子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明によれば、下式
【化１】
2010024116.tif 000003
（式中、Ｒは炭素数１０〜３０の直鎖アルキル基である）
で示される長鎖アルキルアンモニウムカチオンと下式
【化２】
2010024116.tif 000004
で表されるモノリン酸もしくはポリリン酸の対アニオンとから形成されてなる非共有結合高分子が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、化学構造がシンプルでかつ合成が複雑な工程を必要としない新規な非共有結合高分子を提供することができる。また本発明の非共有結合高分子は、そのプロトン伝導性及び液晶性を利用して分子デバイスに利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の非共有結合高分子は、前記の長鎖アルキルアンモニウムカチオンと対アニオンとから自己組織化によって形成することにより得ることができる。
【００１０】
前記の長鎖アルキルアンモニウムカチオンとしては、ジメチルジデシルアンモニウム、ジメチルジウンデシルアンモニウム、ジメチルジドデシルアンモニウム、ジメチルジトリデシルアンモニウム、ジメチルジテトラデシルアンモニウム、ジメチルジペンタデシルアンモニウム、ジメチルジセチルアンモニウム、ジメチルジヘプタデシルアンモニウム、ジメチルジオクタデシルアンモニウム、ジメチルジノナデシルアンモニウム、ジメチルジエイコシルアンモニウム、ジメチルジセリルアンモニウム、ジメチルジメリシルアンモニウムなどを挙げることができる。
【００１１】
本発明の非共有結合高分子は、溶媒中で前記の長鎖アルキルアンモニウムカチオンのハロゲン化物、例えば塩化物と前記のアニオンのアルカリ塩、例えばナトリウム塩あるいはカリウム塩とを接触させて反応させた後、生成物を分離することによって得ることができる。
【００１２】
前記の溶媒としては特に制限はなく、例えば水、アセトン、メタノール、エタノール、アセトニトリル、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。
【００１３】
前記の長鎖アルキルアンモニウムカチオンのハロゲン化物と前記のアニオンのアルカリ塩とは、溶媒に均一に分散させて反応させることが好ましく、特にいずれかの成分を溶解させて反応させることが好ましい。
【００１４】
また、前記の反応は２０〜１００℃、１分〜２４時間の範囲内で適宜選択することができる。
【００１５】
また、前記の分離は、抽出、濾過、洗浄、再結晶などを適宜組み合わせて行うことができる。
【００１６】
本発明の非共有結合高分子は、前記の長鎖アルキルアンモニウムカチオンと対アニオンとから得られる化合物が自己組織化によって高分子化された高分子化合物である。この場合、前駆体化合物の対アニオンを中心にして、その上に長鎖アルキルアンモニウムカチオンが螺旋状に重なって、高分子を形成すると考えられる。
【００１７】
従って、本発明の非共有結合高分子は、概念的には前駆体化合物の対アニオンが螺旋状の中心軸を形成して重層の柱となり、その周りを前躯体化合物の長鎖アルキルアンモニウムカチオンが螺旋状に重層をなして形成される高分子化合物であると考えられる。
【００１８】
本発明の非共有結合高分子は、無水状態でプロトン伝導性を有し、その性質を利用した分子デバイスとしての可能性がある。
【００１９】
また、本発明の非共有結合高分子は、融点から分解温度までの範囲内の温度において液晶状態を発現するので、その液晶性を利用した分子デバイスとしての可能性がある。
【実施例】
【００２０】
実施例１
ジメチルジオクタデシルアンモニウムクロライド５．８ｇ（９．９ｍｍｏｌ）をメタノール２００ｍＬに溶解させた。これにリン酸二水素カリウム４．１ｇ（３０ｍｍｏｌ）を水１５０ｍＬに溶解させた水溶液を滴下し、５０℃で７２時間反応させた。６時間ほどで白色の固体が析出し始めた。反応終了後、析出物を濾過し、水で洗浄して未反応のリン酸二水素カリウムを除去した。さらに、析出物をメタノール３００ｍＬに加熱溶解させて熱濾過を行い、不溶物を取り除いた。次いで、濾液をエバポレータにより溶媒留去した後、減圧乾燥することにより目的物を得た（収量１．７３ｇ、収率２７％）。
【００２１】
この生成物の元素分析結果を以下に示す。
元素分析結果
計算値（測定値）    
Ｃ    ７０．４３（７０．３２）
Ｈ    １２．７５（１２．６９）
Ｎ      ２．１６（２．２２）
【００２２】
この元素分析結果から、得られた生成物は計算値と測定値の値が近似しており、目的とする下式で示される化合物の高分子であると考えられる。
【化３】
2010024116.tif 000005
【００２３】
続いて、得られた生成物の熱物性を明らかにするため、熱重量測定、示差走査熱量測定を行った。この結果を表１に示す。
【表１】
2010024116.tif 000006
【００２４】
表１中、ＴKS及びＴSIは相転移温度を、ΔＨKS及びΔＨSIは結晶（Ｋ）からスメチック（Ａ）へ、スメチック（Ａ）からアイソトロピック（Ｉ）への相転移のエンタルピー変化を、ΔＳKS及びΔＳSIは相転移のエントロピー変化を示し、ＴdecomはＮ2中、昇温度変化１０℃／分で記録された１０質量％減少温度を示す。表１のデータは、得られた生成物が熱的に安定な化合物であることを示している。
【００２５】
得られた生成物について温度可変粉末Ｘ線回折測定を行った。結果を図１に示す。図１より固相から液晶相への転移により結晶構造が変化していることがわかる。
【００２６】
さらにこの生成物について、プロトン伝導度を測定した。結果を図２に示す。無水（外部からの補充なし）状態にもかかわらず、特に高温で比較的高いプロトン伝導性を示した。
【００２７】
実施例２
ジメチルジオクタデシルアンモニウムクロライド２．２ｇ（３．８ｍｍｏｌ）をメタノール１００ｍＬに溶解させた。これにリン酸ナトリウム０．３１ｇ（３．０ｍｍｏｌ）を水５０ｍＬに溶解させた水溶液を滴下し、３０℃で７２時間反応させた。２４時間ほどで白色の固体が析出し始めた。反応終了後、析出物を濾過し、メタノールで洗浄して未反応のリン酸ナトリウムを除去した。次いで、減圧乾燥することにより目的物を得た（収量０．９０ｇ、収率４８％）を得た。
【００２８】
この生成物の元素分析結果を以下に示す。
元素分析結果
計算値（測定値）    
Ｃ    ６３．３４（６３．１７）
Ｈ    １１．１９（１１．７９）
Ｎ      １．９４（１．８０）
【００２９】
この元素分析結果から、得られた生成物は計算値と測定値の値が近似しており、目的とする下式で示される化合物の高分子であると考えられる。
【化４】
2010024116.tif 000007
【００３０】
続いて、得られた生成物の熱物性を明らかにするため、熱重量測定、示差走査熱量測定を行った。この結果を表２に示す。
【表２】
2010024116.tif 000008
【００３１】
表２中、ＴKCol、ＴColCol及びＴColIは相転移温度を、ΔＨKCol、ΔＨColCol及びΔＨColIは結晶（Ｋ）からカラムナーレクタンギュラー（Ｃｏｌｒ）へ、カラムナーレクタンギュラー（Ｃｏｌｒ）からカラムラーヘキサゴナル（Ｃｏｌｈ）ヘ、カラムラーヘキサゴナル（Ｃｏｌｈ）からアイソトロピック（Ｉ）への相転移のエンタルピー変化を、ΔＳKCol、ΔＳColCol及びΔＳColIは相転移のエントロピー変化を示し、ＴdecomはＮ2中、昇温度変化１０℃／分で記録された１０質量％減少温度を示す。表２のデータは、得られた生成物が熱的に安定な化合物であることを示している。
【００３２】
得られた生成物について温度可変粉末Ｘ線回折測定を行った。結果を図３に示す。図３より、固相から液晶相への転移により結晶構造が変化していることがわかる。
【００３３】
さらにこの生成物について、プロトン伝導度を測定した。結果を図４に示す。外部からの水の供給がないにもかかわらず、特に高温時に比較的高いプロトン伝導性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１の生成物の温度可変粉末Ｘ線回折測定結果のグラフである。
【図２】実施例１の生成物のプロトン伝導度測定結果のグラフである。
【図３】実施例２の生成物の温度可変粉末Ｘ線回折測定結果のグラフである。
【図４】実施例２の生成物のプロトン伝導度測定結果のグラフである。
【図１】
2010024116.tif 000012
【図２】
2010024116.tif 000013
【図３】
2010024116.tif 000014
【図４】
2010024116.tif 000015