(57)【要約】  一般構造（Ｉ）を有する化合物であって、式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；ｑは０または１であり；Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である化合物。化合物とは、小分子またはポリマーの繰返し単位を意味する。本発明は、また、固体ポリマー電解質膜、膜電極アセンブリ、ガス拡散電極、電極触媒コーティング組成物、および燃料電池を提供する。
2007528844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般構造：
【化１】
2007528844.tif 000045
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり、
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物。
【請求項２】
化合物が小分子である請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
化合物がポリマーの繰返し単位である請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
Ａ１は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラゾール、トリアジン、テトラゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、およびビベンゾイミダゾールよりなる群から選択される請求項１、２、または３に記載の化合物。
【請求項５】
Ａ１は、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、および［１，２，４］トリアゾールよりなる群から選択される請求項４に記載の化合物。
【請求項６】
Ａ１は、［１，３，４］オキサジアゾールである請求項５に記載の化合物。
【請求項７】
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である請求項１、２、または３に記載の化合物。
【請求項８】
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、場合によりエーテル酸素原子を含有する、１から１０の炭素原子を有する直鎖状または分枝状過フッ素化飽和基または不飽和基である請求項７に記載の化合物。
【請求項９】
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である請求項８に記載の化合物。
【請求項１０】
ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しい請求項１、２、または３に記載の化合物。
【請求項１１】
ｍ＋ｎ＋ｐは２に等しい請求項１０に記載の化合物。
【請求項１２】
Ａ２は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、およびビベンゾイミダゾールなどの二価芳香族複素環式基である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項１３】
Ａ２は、［１，３，４］オキサジアゾールである請求項１２に記載の化合物。
【請求項１４】
Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項１５】
Ｙ１、Ｙ２、およびＹ３は、各々、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は任意の一価フッ素化基である）に等しく、ｑは１である請求項１または２に記載の化合物。
【請求項１６】
Ｒ４は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である請求項１５に記載の化合物。
【請求項１７】
ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しい請求項１５に記載の化合物。
【請求項１８】
Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、ｍは２または３である請求項１または２に記載の化合物。
【請求項１９】
ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０から１であり、ｑは０である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項２０】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−である請求項１９に記載の化合物。
【請求項２１】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−（Ｒ５は二価フッ素化基である）である請求項１９に記載の化合物。
【請求項２２】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−（Ｒ６およびＲ７は二価フッ素化基である）である請求項１９に記載の化合物。
【請求項２３】
化合物が、任意の種類のポリマー繰返し単位を、互いに対して任意の比でランダムに組合せることによって得られるランダムコポリマーであり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０から１であり、ｑは０である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項２４】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍは２であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、Ｙ
１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である請求項１または２に記載の化合物。
【請求項２５】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項２６】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項２７】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項２８】
下記一般構造：
【化２】
2007528844.tif 000046
（式中、Ａ３は、複素環式環を含んでなる二価または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子がフッ素化フルオロスルホニル基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３である）
を有するフッ素化フルオロスルホニル置換複素環。
【請求項２９】
Ａ３は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０である請求項２８に記載のフッ素化フルオロスルホニル置換複素環。
【請求項３０】
Ａ３は二価芳香族複素環式基であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、ｍは２である請求項２８に記載のフッ素化フルオロスルホニル置換複素環。
【請求項３１】
（ａ）下記構造：
Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−Ｘ
（式中、Ｒ８は、Ｒ１について上で定義されたような二価フッ素化基であり、Ｘはアシル基である）
を有するフルオロスルホニル含有アシル誘導体を提供する工程と；
（ｂ）工程（ａ）からのフルオロスルホニル含有アシル誘導体を窒素試薬と縮合させて、スルホニル含有前駆体を形成する工程と；
（ｃ）工程（ｂ）のスルホニル含有前駆体を熱分解または脱水によって環化して、フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基を含有するスルホニル含有芳香族複素環式化合物を形成する工程と；
（ｄ）（ｉ）フルオロスルホニル基をフッ素化スルホンアミドと縮合させる、
（ｉｉ）スルホンアミド基をフッ素化スルホニルフルオリドと縮合させる、
（ｉｉｉ）フルオロスルホニル基を、最初にアンモニアと縮合させてスルホンアミド基を形成し、その後、フッ素化スルホニルフルオリドと縮合させてスルホンイミド基を形成する、または
（ｉｖ）フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基の加水分解によりスルホン酸基を形成することによって、フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基を含有する、工程（ｃ）のスルホニル含有芳香族複素環式化合物を、酸性スルホニル含有芳香族複素環式
化合物に変える工程とを含んでなる、化合物を合成するための方法。
【請求項３２】
アシル基が、アシルフルオリド、アシルクロリド、アシルブロミド、アシルヨージド、エステル、アミド、およびニトリルよりなる群から選択される請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
窒素試薬が、アンモニア；ヒドラジン；アジド；および有機オルト置換芳香族アミンよりなる群から選択される請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをヒドラジンと縮合させて、ジヒドラジド基とフルオロスルホニル基とを含有するビス（フルオロスルホニル）ジヒドラジドを形成し；脱水を用いてジヒドラジド基を環化することによって［１，３，４］オキサジアゾール環を形成し；フルオロスルホニル基をアンモニアと縮合させて、スルホンアミド基を含有するビス（スルホンアミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを形成し；フッ素化スルホニルフルオリド、Ｒ４−ＳＯ２−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、ビス（スルホンイミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを合成するための方法であって、Ｒ４およびＲ８は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項３５】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをヒドラジンと縮合させて、ジヒドラジド基とフルオロスルホニル基とを含有するビス（フルオロスルホニル）ジヒドラジドを形成し；脱水を用いてジヒドラジド基を環化することによって［１，３，４］オキサジアゾール環を形成し；フルオロスルホニル基をアンモニアと縮合させて、スルホンアミド基を含有するビス（スルホンアミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを形成し；フッ素化ジスルホニルジフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、スルホンイミド基と［１，３，４］オキサジアゾール基とを含有するコポリマーを合成するための方法であって、Ｒ５およびＲ８は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項３６】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをアンモニアと縮合させて、カルバミド基とスルホンアミド基とを含有するジアミドを形成し；カルバミド基をオルト−フェニレンジアミンと縮合させて、カルバミド付加物を形成し；熱分解によってカルバミド付加物を環化して、ベンゾイミダゾール基を形成し、フッ素化スルホニルフルオリド、Ｒ４−ＳＯ２−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、ベンゾイミダゾールスルホンイミドを合成するための方法であって、Ｒ４およびＲ８は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項３７】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをオルト−フェニレンジアミンと縮合させて、カルバミド付加物を形成し；熱分解によってカルバミド付加物を環化して、ベンゾイミダゾール基を形成し、フルオロスルホニル基を加水分解することによってスルホン酸基を形成することによって、ベンゾイミダゾールスルホン酸を合成するための方法であって、Ｒ８は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項３８】
下記一般構造：
【化３】
2007528844.tif 000047
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物が中に吸収された多孔性基材を含んでなる固体ポリマー電解質膜。
【請求項３９】
多孔性基材が、過フッ素化ポリマーの微孔性フィルムおよび無機繊維基材よりなる群から選択される、請求項３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４０】
化合物が小分子である請求項３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４１】
化合物がポリマーの繰返し単位である請求項３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４２】
化合物が、多孔性支持体内で、架橋されるか、グラフト化されるか、鎖延長される請求項３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４３】
化合物が、架橋、グラフト化、または鎖延長をもたらすために、反応性官能基を含有するように変性される請求項４２に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４４】
化合物が、架橋、グラフト化、または鎖延長をもたらすために、試薬と混合される請求項４２に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４５】
Ａ１は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラゾール、トリアジン、テトラゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、およびビベンゾイミダゾールよりなる群から選択される請求項３８、４０、または４１に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４６】
Ａ１は、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、および［１，２，４］トリアゾールよりなる群から選択される請求項４５に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４７】
Ａ１は、［１，３，４］オキサジアゾールである請求項４６に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４８】
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である請求項３８、４０、または４１に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４９】
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、場合によりエーテル酸素原子を含有する、１から１０の炭素原子を有する直鎖状または分枝状過フッ素化飽和基または不飽和基である請求項４８に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項５０】
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である請求項４９に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項５１】
ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しい請求項３８、４０、または４１に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項５２】
ｍ＋ｎ＋ｐは２に等しい請求項５１に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項５３】
Ａ２は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、およびビベンゾイミダゾールなどの二価芳香族複素環式基である請求項３８または４１に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項５４】
Ａ２は、［１，３，４］オキサジアゾールである請求項５３に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項５５】
Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である請求項３８または４１に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項５６】
Ｙ１、Ｙ２、およびＹ３は、各々、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は任意の一価フッ素化基である）に等しく、ｑは１である請求項３８または４０に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項５７】
Ｒ４は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である請求項５６に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項５８】
ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しい請求項５６に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項５９】
Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、ｍは２または３である請求項３８または４０に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項６０】
ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０から１であり、ｑは０である請求項３８または４１に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項６１】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑ
は０であり、Ｙ１は−ＮＨ−である請求項６０に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項６２】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−（Ｒ５は二価フッ素化基である）である請求項６０に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項６３】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−（Ｒ６およびＲ７は二価フッ素化基である）である請求項６０に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項６４】
化合物が、任意の種類のポリマー繰返し単位を、互いに対して任意の比でランダムに組合せることによって得られるランダムコポリマーであり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０から１であり、ｑは０である請求項３８または４１に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項６５】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍは２であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である請求項３８または４０に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項６６】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−である請求項３８または４１に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項６７】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−である請求項３８または４１に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項６８】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−である請求項３８または４１に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項６９】
第１の表面および第２の表面を有する固体ポリマー電解質膜と、固体ポリマー電解質膜の第１の表面上に存在するアノードと、固体ポリマー電解質膜の第２の表面上に存在するカソードとを含んでなる触媒コーティング膜であって、固体ポリマー電解質膜が、下記一般構造：
【化４】
2007528844.tif 000048
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−Ｓ
Ｏ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物が中に吸収された多孔性基材を含んでなる、触媒コーティング膜。
【請求項７０】
第１の表面および第２の表面を有し、かつ下記一般構造：
【化５】
2007528844.tif 000049
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物を含んでなるポリマー電解質膜を含んでなる膜電極アセンブリ。
【請求項７１】
固体ポリマー電解質が多孔性支持体をさらに含んでなる請求項７０に記載の膜電極アセンブリ。
【請求項７２】
ポリマー電解質膜の第１および第２の表面上に存在する、電極触媒コーティング組成物から製造された少なくとも１つの電極をさらに含んでなる請求項７０に記載の膜電極アセンブリ。
【請求項７３】
少なくとも１つの電極上にポリマー電解質膜から離れた側に存在する少なくとも１つのガス拡散バッキングをさらに含んでなる請求項７２に記載の膜電極アセンブリ。
【請求項７４】
ポリマー電解質膜の第１および第２の表面上に存在する少なくとも１つのガス拡散電極をさらに含んでなり、ガス拡散電極が、ガス拡散バッキングと、電極触媒コーティング組成物から製造された電極とを含んでなる請求項７０に記載の膜電極アセンブリ。
【請求項７５】
電極がアノードである請求項７２または７４に記載の膜電極アセンブリ。
【請求項７６】
電極がカソードである請求項７２または７４に記載の膜電極アセンブリ。
【請求項７７】
電極触媒コーティング組成物が、下記一般構造：
【化６】
2007528844.tif 000050
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物を含んでなる請求項７２または７４に記載の膜電極アセンブリ。
【請求項７８】
電極触媒コーティング組成物が触媒をさらに含んでなる請求項７７に記載の膜電極アセンブリ。
【請求項７９】
下記一般構造：
【化７】
2007528844.tif 000051
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物を含んでなる電極触媒コーティング組成物。
【請求項８０】
触媒をさらに含んでなる請求項７９に記載の電極触媒コーティング組成物。
【請求項８１】
ポリマー電解質膜を含んでなる電気化学電池であって、ポリマー電解質膜が、下記一般構造：
【化８】
2007528844.tif 000052
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物を含んでなる、電気化学電池。
【請求項８２】
燃料電池、バッテリ、クロルアルカリ電池、電解セル、センサ、電気化学キャパシタ、および修正電極よりなる群から選択される請求項８１に記載の電気化学電池。
【請求項８３】
電気化学電池が燃料電池である請求項８２に記載の電気化学電池。
【請求項８４】
ポリマー電解質膜が多孔性支持体をさらに含んでなる請求項８３に記載の燃料電池。
【請求項８５】
化合物が多孔性支持体内に吸収される請求項８４に記載の燃料電池。
【請求項８６】
固体ポリマー電解質膜の第１および第２の表面上に存在するアノードおよびカソードをさらに含んでなる請求項８３に記載の燃料電池。
【請求項８７】
アノードまたはカソードの、固体ポリマー電解質膜から離れた側に存在する少なくとも１つのガス拡散バッキングを含んでなる請求項８６に記載の燃料電池。
【請求項８８】
ガス拡散電極を含んでなり、ガス拡散電極が、ガス拡散バッキング上の少なくとも１つの電極を含んでなり、電極が、固体ポリマー電解質膜と接触して存在する請求項８３に記載の燃料電池。
【請求項８９】
電極がアノードである請求項８８に記載の燃料電池。
【請求項９０】
電極がカソードである請求項８８に記載の燃料電池。
【請求項９１】
電極が、アノードと、カソードとを含んでなる請求項８８に記載の燃料電池。
【請求項９２】
燃料をアノードに送出するための手段と、酸素をカソードに送出するための手段と、アノードおよびカソードを外部電気負荷に接続するための手段と、アノードと接触する液体または気体状態の燃料と、カソードと接触する酸素とをさらに含んでなる請求項８６または９１に記載の燃料電池。
【請求項９３】
燃料が水素である請求項８３、８６、または８８に記載の燃料電池。
【請求項９４】
燃料がアルコールである請求項８３、８６、または８８に記載の燃料電池。
【請求項９５】
燃料がメタノールである請求項９４に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な化合物、および電解質としての、電気化学電池におけるその使用に関し、より詳細には、燃料電池などの電気化学電池用のポリマー電解質膜におけるこの化合物の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池およびリチウムイオンバッテリなどの電気化学電池が知られている。動作条件によって、各タイプの電池は、特定の１組の要件を、それらに使用される電解質に置く。燃料電池の場合、これは、典型的には、電池に電力供給するために使用される、水素またはメタノールなどの燃料のタイプ、および電極を分離するために使用される膜の組成によって決められる。燃料としての水素によって電力供給されるポリマー電解質膜燃料電池は、現在用いられるより高い動作温度で動作させて、より低い純度の供給流、向上した電極反応速度、および燃料電池スタックからのより良好な熱伝達によりその冷却を向上させることを利用することができる。廃熱も有用に用いることができる。しかし、現在の燃料電池を１００℃を超えて動作させるべきである場合、それらを加圧して、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）（登録商標）ペルフルオロスルホン酸膜などの典型的なポリマー電解質膜の適切な水和を維持して、有用なレベルのプロトン伝導性を支持しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃料電池およびリチウムイオンバッテリなどの電気化学電池の最新世代の性能を向上させる新規な電解質を発見する必要が続いている。高温燃料電池の場合、これは、より低いレベルの水和で適切なプロトン伝導性を維持する新たなポリマー電解質膜材料を開発することによって対処することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様において、本発明は、
下記一般構造を有する化合物であって、
【０００５】
【化１】
2007528844.tif 000003
【０００６】
式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−Ｓ
Ｏ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である化合物を提供する。
【０００７】
化合物とは、小分子またはポリマーの繰返し単位を意味する。芳香族複素環式基とは、複素環式環中の１、２、または３の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基での置換に利用可能な複素環式環を含有する任意の安定した芳香環構造を意味する。フッ素化基とは、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する任意の直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基を意味する。
【０００８】
第１の態様において、本発明は、Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍは２であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である化合物を提供する。
【０００９】
第１の態様において、本発明は、Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−である化合物を提供する。
【００１０】
第１の態様において、本発明は、Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−である化合物を提供する。
【００１１】
第１の態様において、本発明は、Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−である化合物を提供する。
【００１２】
第１の態様において、本発明は、互いに対して任意の比の、任意の種類の上で定義されたような化合物（ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０から１であり、ｑは０である）のランダムな組合せを含んでなる化合物を提供する。
【００１３】
第２の態様において、本発明は、下記一般構造を有するフッ素化フルオロスルホニル置換複素環であって、
【００１４】
【化２】
2007528844.tif 000004
【００１５】
式中、Ａ３は、複素環式環を含んでなる二価または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子がフッ素化フルオロスルホニル基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であるフッ素化フルオロスルホニル置換複素環を提供する。
【００１６】
第２の態様において、本発明は、Ａ３は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０である化合物を提供する。
【００１７】
第２の態様において、本発明は、Ａ３は二価芳香族複素環式基であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、ｍは２である化合物を提供する。
【００１８】
第３の態様において、本発明は、
（ａ）下記構造を有するフルオロスルホニル含有アシル誘導体を提供する工程であって、
Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−Ｘ
式中、Ｒ８は、Ｒ１について上で定義されたような二価フッ素化基であり、Ｘは、アシルフルオリド、アシルクロリド、アシルブロミド、アシルヨージド、エステル、アミド、およびニトリルよりなる群から選択されるアシル基である工程と；
（ｂ）工程（ａ）からのフルオロスルホニル含有アシル誘導体を、アンモニア；ヒドラジン；アジ化ナトリウムなどのアジド；オルト−フェニレンジアミンなどの有機オルト置換芳香族アミンなどの窒素試薬と縮合させて、スルホニル含有前駆体を形成する工程と；
（ｃ）工程（ｂ）のスルホニル含有前駆体を熱分解または脱水によって環化して、スルホニル含有芳香族複素環式化合物を形成する工程と；
（ｄ）（ｉ）フルオロスルホニル基をフッ素化スルホンアミドと縮合させる、
（ｉｉ）スルホンアミド基をフッ素化スルホニルフルオリドと縮合させる、
（ｉｉｉ）フルオロスルホニル基を、最初にアンモニアと縮合させてスルホンアミド基を形成し、その後、フッ素化スルホニルフルオリドと縮合させてスルホンイミド基を形成する、または
（ｉｖ）フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基の加水分解によりスルホン酸基を形成することによって、フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基を含有する、工程（ｃ）のスルホニル含有芳香族複素環式化合物を、酸性スルホニル含有芳香族複素環式化合物に変える工程とを含んでなる、化合物を合成するための方法を提供する。
【００１９】
第３の態様において、本発明は、また、フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをヒドラジンと縮合させて、ジヒドラジド基とフルオロスルホニル基とを含有するビス（フルオロスルホニル）ジヒドラジドを形成し；脱水を用いてジヒドラジド基を環化することによって［１，３，４］オキサジアゾール環を形成し；フルオロスルホニル基をアンモニアと縮合させて、スルホンアミド基を含有するビス（スルホンアミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを形成し；フッ素化スルホニルフルオリド、Ｒ４−ＳＯ２−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、ビス（スルホンイミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを合成するための方法を提供する。
【００２０】
第３の態様において、本発明は、また、フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをヒドラジンと縮合させて、ジヒドラジド基とフルオロスルホニル基とを含有するビス（フルオロスルホニル）ジヒドラジドを形成し；脱水を用いてジヒドラジド基を環化することによって［１，３，４］オキサジアゾール環を形成し；フルオロスルホニル基をアンモニアと縮合させて、スルホンアミド基を含有するビス（スルホンアミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを形成し；フッ素化ジスルホニルジフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、スルホンイミド基と［１，３，４］オキサジアゾール基とを含有するコポリマーを合成するための方法を提供する。
【００２１】
第３の態様において、本発明は、また、フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをアンモニアと縮合させて、カルバミド基とスルホンアミド基とを含有するジアミドを形成し；カルバミド基をオルト−フェニレンジアミンと縮合させて、カルバミド付加物を形成し；熱分解によってカルバミド付加物を環化して、ベンゾイミダ
ゾール基を形成し、フッ素化スルホニルフルオリド、Ｒ４−ＳＯ２−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、ベンゾイミダゾールスルホンイミドを合成するための方法を提供する。
【００２２】
第３の態様において、本発明は、また、フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをオルト−フェニレンジアミンと縮合させて、カルバミド付加物を形成し；熱分解によってカルバミド付加物を環化して、ベンゾイミダゾール基を形成し、フルオロスルホニル基を加水分解することによってスルホン酸基を形成することによって、ベンゾイミダゾールスルホン酸を合成するための方法を提供する。
【００２３】
第４の態様において、本発明は、下記一般構造を有する化合物を含んでなる固体ポリマー電解質膜であって、
【００２４】
【化３】
2007528844.tif 000005
【００２５】
式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である固体ポリマー電解質膜を提供する。
【００２６】
ポリマー電解質とは、燃料電池、リチウムイオンバッテリ、およびクロルアルカリ（ｃｈｌｏｒａｌｋａｌｉ）電池などの電気化学電池での使用のための、プロトンを、場合により、リチウムおよびナトリウムなどの他のカチオンと交換することができる、スルホン酸基およびスルホンイミド基などの酸性フッ素化スルホニル含有基を所有する、上で定義されたような化合物を意味する。
【００２７】
第４の態様において、本発明は、多孔性支持体をさらに含んでなる固体ポリマー電解質膜を提供する。
【００２８】
第５の態様において、本発明は、第１の表面および第２の表面を有する固体ポリマー電解質膜と、固体ポリマー電解質膜の第１の表面上に存在するアノードと、固体ポリマー電解質膜の第２の表面上に存在するカソードとを含んでなる膜電極アセンブリであって、固体ポリマー電解質膜が、下記一般構造を有する化合物を含んでなり、
【００２９】
【化４】
2007528844.tif 000006
【００３０】
式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である膜電極アセンブリを提供する。
【００３１】
第５の態様において、本発明は、ポリマー電解質膜を含んでなる膜電極アセンブリであって、ポリマー電解質膜が多孔性基材をさらに含んでなる膜電極アセンブリを提供する。
【００３２】
第６の態様において、本発明は、固体ポリマー電解質膜を含んでなる、燃料電池などの電気化学電池であって、固体ポリマー電解質膜が、下記一般構造を有する化合物を含んでなり、
【００３３】
【化５】
2007528844.tif 000007
【００３４】
式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ
７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である電気化学電池を提供する。
【００３５】
第６の態様において、本発明は、ポリマー電解質膜を含んでなる燃料電池であって、ポリマー電解質膜が多孔性基材をさらに含んでなる燃料電池を提供する。
【００３６】
第６の態様において、燃料電池は、固体ポリマー電解質膜の第１および第２の表面上に存在するアノードおよびカソードをさらに含んでなる。
【００３７】
第６の態様において、燃料電池は、固体ポリマー電解質膜の第１および第２の表面の上に存在するアノードまたはカソードから離れた側に存在するガス拡散バッキングをさらに含んでなる。
【００３８】
第６の態様において、燃料電池は、ガス拡散電極を含んでなり、ガス拡散電極は、ガス拡散バッキング上の少なくとも１つの電極を含んでなり、電極は、固体ポリマー電解質膜と接触して存在する。
【００３９】
第６の態様において、燃料電池は、燃料をアノードに送出するための手段と、酸素をカソードに送出するための手段と、アノードおよびカソードを外部電気負荷に接続するための手段と、アノードと接触する液体または気体状態の燃料と、カソードと接触する酸素とをさらに含んでなる。いくつかの適切な燃料としては、水素；メタノールおよびエタノールなどのアルコール；ジエチルエーテルなどのエーテルなどが挙げられる。酸素は、純粋なガスとして、他の不活性ガスとの混合物中で、または空気の成分として、カソードに送出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明は、フッ素化スルホニル含有基と、芳香族複素環式基とを含有する新規な化合物、ならびに燃料電池、バッテリ、クロルアルカリ電池、電解セル、センサ、電気化学キャパシタ、および修正電極などの電気化学電池の電解質としてのそれらの使用に関する。適切なフッ素化スルホニル含有基は、高度にイオン化可能および酸性であり、部分または完全フッ素化スルホンイミド、Ｒ−ＳＯ２−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ、またはスルホン酸、Ｒ−ＳＯ３Ｈ、典型的には、過フッ素化スルホンイミド、Ｒｆ−ＳＯ２−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒｆが挙げられる。適切な芳香族複素環式基としては、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラゾール、トリアジン、テトラゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、およびビベンゾイミダゾール、典型的には、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、および［１，２，４］トリアゾール、最も典型的には［１，３，４］オキサジアゾールが挙げられる。そのような芳香族複素環式基は、複素環式環中の１、２、または３の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基での置換に利用可能な、安定した芳香環構造を有する。これらの基をさまざまな方法でともに組入れて、結果として生じる電解質が、酸性、典型的には高度に酸性のままであるような新規な化合物を得ることができる。これは、芳香族複素環式基に対して過剰の酸性フッ素化スルホニル含有基を維持することによって達成することができる。それらの適切な塩誘導体として、これらの化合物は、リチウムイオンバッテリなどのバッテリの電解質として使用される。
【００４１】
化合物は、下記一般構造を有し、
【００４２】
【化６】
2007528844.tif 000008
【００４３】
式中、Ａ１は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラゾール、トリアジン、テトラゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、またはビベンゾイミダゾール、典型的には、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラゾール、トリアジン、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、またはビベンゾイミダゾール、より典型的には、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、または［１，２，４］トリアゾール、最も典型的には［１，３，４］オキサジアゾールなどの、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する任意の直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基、典型的には、場合によりエーテル酸素原子を含有する、１から１０の炭素原子を有する直鎖状または分枝状過フッ素化飽和基または不飽和基、最も典型的には、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基などの二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３、典型的には２または３、より典型的には２に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、またはビベンゾイミダゾール、典型的には、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、または［１，２，４］トリアゾール、最も典型的には［１，３，４］オキサジアゾールなどの二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、Ｒ１について定義されたような二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である。
【００４４】
小分子の場合、Ｙ１、Ｙ２、およびＹ３は、各々、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する任意の直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基、典型的には、場合によりエーテル酸素原子を含有する、１から１０の炭素原子を有する直鎖状または分枝状過フッ素化飽和基または不飽和基、最も典型的には、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基などの任意の一価フッ素化基である）に等しく、ｑは１である。典型的には、ｍ＋ｎ＋ｐは、２または３に等しい。より典型的には、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、ｍは２または３であり、最も典型的には、ｍは２である。
【００４５】
スルホンイミド段階成長（ｓｔｅｐ−ｇｒｏｗｔｈ）ポリマーの場合、構造（Ｉ）は、ポリマーの繰返し単位［−Ｉ−］として役立ち、式中、Ａ１は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラゾール、トリアジン、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、またはビベンゾイミダゾール、典型的には、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、またはビベンゾイミダゾール、より典型的には、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、または［１，２，４］トリアゾール、最も典型的には［１，３，４］オキサジアゾールなどの二価または三価芳香族複素環式基であり；ｎおよびｍは各々１に等しく、ｐは０または１であり、典型的にはｐは０であり；ｑは０であり；Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、またはビベンゾイミダゾール、典型的には、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、または［１，２，４］トリアゾール、より典型的には［１，３，４］オキサジアゾールなどの二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、Ｒ１について定義されたような二価フッ素化基である）；Ｙ３は−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である。
【００４６】
ホモポリマーの場合、Ａ１は、典型的には、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、またはビベンゾイミダゾール、より典型的には、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、または［１，２，４］トリアゾール、最も典型的には［１，３，４］オキサジアゾールなどの二価芳香族複素環式基であり；ｐは０であり；Ｙ１は−ＮＨ−であり、これは下記の繰返し単位の懸垂構造（ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を生成する。
【００４７】
【化７】
2007528844.tif 000009
【００４８】
コポリマーの場合、Ａ１は、典型的には、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、またはビベンゾイミダゾール、より典型的には、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、または［１，２，４］トリアゾール、最も典型的には［１，３，４］オキサジアゾールなどの二価芳香族複素環式基であり；ｐは０であり；Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−であり、これは下記の繰返し単位の懸垂構造を生成する。
【００４９】
【化８】
2007528844.tif 000010
【００５０】
あるいは、別のコポリマーの場合、Ａ１は、典型的には、オキサジアゾール、トリアゾ
ール、チアジアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、またはビベンゾイミダゾール、より典型的には、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、または［１，２，４］トリアゾール、最も典型的には［１，３，４］オキサジアゾールなどの二価芳香族複素環式基であり；ｐは０であり；Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり、これは下記の繰返し単位の懸垂構造を生成する。
【００５１】
【化９】
2007528844.tif 000011
【００５２】
任意の種類の上で定義されたようなポリマー繰返し単位を、互いに対して任意の比でランダムに組合せることによって、ランダムコポリマーも得ることができることが当業者には理解されるものとする。
【００５３】
これらの新規な化合物のいくつかの合成は、主要な中間体として新規なフッ素化フルオロスルホニル置換複素環の使用を必要とする。フッ素化フルオロスルホニル基で置換された二価および三価複素環が、モノマーとしてまたはモノマー前駆体として、ポリマーの製造に特に有用である。
【００５４】
これらのフッ素化フルオロスルホニル置換複素環は、下記一般構造を有し、
【００５５】
【化１０】
2007528844.tif 000012
【００５６】
式中、Ａ３は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラゾール、トリアジン、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、またはビベンゾイミダゾール、典型的には、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、またはビベンゾイミダゾール、より典型的には、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、または［１，２，４］トリアゾール、最も典型的には［１，３，４］オキサジアゾールなどの二価または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する任意の直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基、典型的には、場合によりエーテル酸素原子を含有する、１から１０の炭素原子を有する直鎖状または分枝状過フッ素化飽和基または不飽和基、最も典型的には、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基などの二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子がフッ素化フルオロスルホニル基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり、典型的には、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、最も典型的には、ｎおよびｐは各々０に等しく、ｍは２である。
【００５７】
これらの新規な化合物および中間体は、一般構造ＦＳＯ２−Ｒ８−Ｘ（Ｒ８は、Ｒ１について定義されたような二価フッ素化基であり、Ｘは、アシルフルオリド、アシルクロリド、アシルブロミド、アシルヨージド、エステル、アミド、またはニトリル、より典型的にはアシルフルオリドである）で表される適切なアシル誘導体で始まるさまざまな方法で合成することができる。アシル誘導体を、アンモニア、ヒドラジン、アジ化ナトリウムなどのアジド、またはオルト−フェニレンジアミンなどの有機オルト置換芳香族アミンなどの適切な窒素試薬と縮合させて、芳香族複素環式環またはそれらの前駆体を生成することができ、これらは、環化して、それらの芳香族複素環式環を生じさせることができる。下記方式は、典型的な化合物およびポリマーの一般的な製造のいくつかの実施形態を示す。
【００５８】
スキーム１で示された一実施形態において、フルオロスルホニルアシルフルオリドをヒドラジンと縮合させて、ジヒドラジドを生じさせる。次に、ジヒドラジドをフッ素化スルホンアミドと縮合させ、その後、発煙硫酸を使用して環化して、ビス（スルホンイミド）オキサジアゾールを生じさせる。
【００５９】
【化１１】
2007528844.tif 000013
【００６０】
スキーム２で示された第２の実施形態において、発煙硫酸を使用してジヒドラジドを直接環化してビス（フルオロスルホニル）オキサジアゾールにする。次に、ビス（フルオロスルホニル）オキサジアゾールをアンモニアと縮合させて、ビス（スルホンアミド）オキサジアゾールを生じさせ、その後、フッ素化スルホニルフルオリドと縮合させて、ビス（スルホンイミド）オキサジアゾールを生じさせる。
【００６１】
【化１２】
2007528844.tif 000014
【００６２】
スキーム３で示された第３の実施形態において、ビス（スルホンアミド）オキサジアゾールをフッ素化ジスルホニルジフルオリドと反応させて、コポリマーを生じさせる。
【００６３】
【化１３】
2007528844.tif 000015
【００６４】
スキーム４で示された第４の実施形態において、フルオロスルホニルアシルフルオリドをアンモニアと縮合させて、ジアミドを生じさせ、その後、オルト−フェニレンジアミンと縮合させて、ベンゾイミダゾールスルホンアミドを生じさせる。ベンゾイミダゾールスルホンアミドをフッ素化スルホニルフルオリドと縮合させて、ベンゾイミダゾールスルホンイミドを生じさせる。
【００６５】
【化１４】
2007528844.tif 000016
【００６６】
スキーム５で示された第５の実施形態において、フルオロスルホニルアシルフルオリドをオルト−フェニレンジアミンと直接縮合させ、加水分解して、ベンゾイミダゾールスルホン酸を生じさせる。
【００６７】
【化１５】
2007528844.tif 000017
【００６８】
ポリマー電解質膜
上で特定された化合物を多孔性支持体内に吸収して、固体ポリマー電解質膜を形成する。典型的には、これらの膜は、少なくとも５０ｍＳ／ｃｍのプロトン伝導性を維持しながら少なくとも１００℃の温度および５０％未満の相対湿度で動作することができ、より典型的には、少なくとも１２０℃の温度および２５％未満の相対湿度で少なくとも２０ｍＳ／ｃｍのプロトン伝導性を維持しながら動作することができる。
【００６９】
多孔性支持体
ポリマー電解質膜の多孔性支持体は、広範囲の成分から製造してもよい。本発明の多孔性支持体は、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン−コ−テトラフルオロエチレン、およびポリビニリデンジフルオリドなどのフッ素化ポリマー、シリカ、アルミナ、および炭化ケイ素などのセラミック、またはホウケイ酸ガラスなどのガラスから製造してもよい。熱劣化および化学的劣化に対する耐性のため、多孔性ポリマー支持体は、典型的には、高度にフッ素化されたポリマー、最も典型的には過フッ素化ポリマーから製造される。
【００７０】
たとえば、多孔性支持体のポリマーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、またはテトラフルオロエチレンと他のペルフルオロアルキルオレフィンもしくはペルフルオロビニルエーテルとのコポリマーの微孔性フィルムであることができる。支持体層としての使用に適した微孔性ＰＴＦＥフィルムおよびシーティングが知られている。たとえば、米国特許第３，６６４，９１５号明細書は、少なくとも４０％の空隙を有する一軸延伸フィルムを開示している。米国特許第３，９５３，５６６号明細書、米国特許第３，９６２，１５３号明細書、および米国特許第４，１８７，３９０号明細書は、少なくとも７０％の空隙を有する多孔性ＰＴＦＥフィルムを開示している。
【００７１】
あるいは、多孔性支持体は、上で説明された支持体材料の繊維から、繊維を、平織り、斜子織り、からみ織りなどのさまざまな織りを用いて織られた布または紙に形成することによって製造してもよい。多孔性支持体紙または布に本発明の化合物をコーティングして、複合膜を形成することによって、本発明の実施に適した膜を製造することができる。効果的であるために、コーティングは、両外面上にあり、支持体の内部細孔を通って分配されなければならない。これは、支持体上にポリマーの薄い均一なコーティングを形成することができる含浸条件下で、ポリマーまたは支持体に有害でない溶媒を使用して本発明の実施に適したポリマーの溶液または分散液を多孔性支持体に含浸させることによって行ってもよい。溶液／分散液を備えた支持体を乾燥させて、膜を形成する。望ましい場合は、含浸後大きい細孔が膜内に残る場合に発生することがある、膜を通るバルク流を防止するために、ポリマー電解質の薄いフィルムを、含浸された多孔性支持体の片側または両側に積層することができる。
【００７２】
化合物が固体ポリマー電解質膜内に連続相として存在することが好ましい。
【００７３】
固体ポリマー電解質膜の他の形態としては、２０００  燃料電池セミナー（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｓｅｍｉｎａｒ）（２０００年１０／３０から１１／２、オレゴン州ポートランド（Ｐｏｒｔｌａｎｄ，Ｏｒｅｇｏｎ））アブストラクト（Ａｂｓｔｒａｃｔｓ）、２３ページに開示されたような、ＰＴＦＥフィブリルがポリマー電解質中に分散されたＰＴＦＥフィブリル分散タイプおよびＰＴＦＥヤーン埋込みタイプが挙げられる。
【００７４】
多孔性支持体内に吸収して固体ポリマー電解質膜を形成する化合物は、燃料電池に使用されているとき、化合物が多孔性支持体内にとどまり、浸出することができないことを確実にするために、化合物の架橋、グラフト化、または鎖延長をもたらすために使用することができる、側鎖または末端基としての反応性官能基を含有するように変性してもよい。いくつかの適切な反応性官能基としては、ビニル、トリフルオロビニルエーテル、トリフルオロビニルフェニルエーテル、トリフルオロビニルベンゼン（α，β，β−トリフルオロスチレン）、ペンタフルオロフェニルエーテル、過フッ素化ニトリル、過フッ素化ブロミド、過フッ素化ヨージド、およびアルコキシシランが挙げられる。あるいは、変性されたまたは変性されていない化合物を試薬と混合し、必要に応じて処理して、架橋、グラフト化、または鎖延長をもたらすことができる。
【００７５】
電気化学電池
図１に示されているように、燃料電池などの電気化学電池が、強化されていない膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）を形成するように少なくとも１つのガス拡散バッキング（ＧＤＢ）（１３）と組合された触媒コーティング膜（ＣＣＭ）（１０）を含んでなる。触媒コーティング膜（１０）は、上で説明されたポリマー電解質膜（１１）と、電極触媒コーティング組成物から形成された触媒層または電極（１２）とを含んでなる。燃料電池には、水素；たとえばメタノールおよびエタノールなどの液体または気体アルコール；またはたとえばジエチルエーテルなどのエーテルなどの燃料用の入口（１４）、アノード出口（１５）
、カソードガス入口（１６）、カソードガス出口（１７）、タイロッド（図示せず）でともに結合されたアルミニウムエンドブロック（１８）、シーリング用ガスケット（１９）、電気絶縁層（２０）、ガス分配用フローフィールドを備えた黒鉛集電体ブロック（２１）、および金めっき集電体（２２）がさらに設けられる。
【００７６】
あるいは、上に電極触媒コーティング組成物の層を有するガス拡散バッキングを含んでなるガス拡散電極を、固体ポリマー電解質膜と接触させて、ＭＥＡを形成してもよい。
【００７７】
ＣＣＭ（１０）またはＧＤＥ上に電極として触媒層を塗布するために使用される電極触媒コーティング組成物は、バインダーのための適切な溶媒中に分散されたバインダーおよび触媒の組合せを含んでなり、導電性、接着、および耐久性を向上させるために他の材料を含んでもよい。触媒は、典型的には炭素上に、担持されていなくても担持されていてもよく、アノードまたはカソードとしてのそれらの使用によって、組成が異なってもよい。バインダーは、典型的には、ポリマー電解質膜（１１）を形成するために使用されるのと同じポリマーからなるが、燃料電池の動作を向上させるために、必要に応じて、他の適切なポリマー電解質を部分的に含有してもよいし、他の適切なポリマー電解質から単独で構成されてもよい。本発明の化合物は、単独で使用してもよいし、バインダーまたはポリマー電解質膜（１１）中で、ナフィオン（登録商標）ペルフルオロスルホン酸およびスルホン化ポリエーテルスルホンなどの他の適切なポリマー電解質またはそれらの膜とともに使用してもよい。
【００７８】
燃料電池は、気体相または液体相であってもよく、かつ水素、アルコール、またはエーテルを含んでなってもよい燃料源を使用する。燃料は、燃料電池が高電力出力を提供するように、上で説明された固体ポリマー電解質膜の適切なイオン伝導性を維持するのに必要な程度に加湿される。動作温度によって、燃料電池は、必要な加湿の程度を維持するために高圧で動作させてもよい。典型的には、加湿気体水素供給またはメタノール／水溶液がアノード室に供給され、空気または酸素がカソード室に供給される。
【００７９】
触媒コーティング膜
上述されたものと同様の電極触媒コーティング組成物を固体ポリマー電解質膜上に塗布する、ＣＣＭ製造のさまざまな技術が知られている。いくつかの既知の方法としては、スプレー、塗装、パッチコーティング、およびスクリーン印刷、デカール印刷、パッド印刷、またはフレキソ印刷が挙げられる。
【００８０】
本発明の一実施形態において、２００℃未満、好ましくは１４０〜１６０℃の温度で、ガス拡散バッキング（ＧＤＢ）をＣＣＭとともに熱強化することによって、図１に示されたＭＥＡ（３０）を製造してもよい。ＣＣＭは、当該技術において知られている任意のタイプから製造してもよい。この実施形態において、ＭＥＡが、上に薄い触媒−バインダー層が配置された固体ポリマー電解質（ＳＰＥ）膜を含んでなる。触媒は、担持されていても（典型的には炭素上に）担持されていなくてもよい。１つの製造方法において、電極触媒コーティング組成物をカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）（登録商標）ポリイミドフィルム（デュポン・カンパニー（ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能）などの平坦な剥離基材上に広げることによって、触媒フィルムをデカールとして製造する。コーティングが乾燥した後、圧力および熱を加えることによってデカールをＳＰＥ膜の表面に転写し、その後、剥離基材を除去して、制御された厚さおよび触媒分布を有する触媒層を備えた触媒コーティング膜（ＣＣＭ）を形成する。あるいは、印刷などによって触媒層を膜に直接塗布し、次に、触媒フィルムを２００℃以下の温度で乾燥させる。
【００８１】
次に、こうして形成されたＣＣＭをＧＤＢと組合せて、ＭＥＡ（３０）を形成する。ＭＥＡは、ＣＣＭおよびＧＤＢを層状に重ね、その後、２００℃以下、好ましくは１４０〜
１６０℃の範囲内の温度に加熱し、圧力を加えることによって、１工程で構造全体を強化することによって形成する。ＭＥＡの両側を同じようにかつ同時に形成することができる。また、触媒層およびＧＤＢの組成物は、膜の両側で異なることができる。
【００８２】
本発明を下記実施例で例示する。
【実施例】
【００８３】
液体導電性測定
液体の導電性は、高温で８００μＬの小さい体積で腐食性サンプルを取扱うことができるセルを使用して測定した。直径０．３８ｍｍの白金ワイヤを、５回、直径５．１４ｍｍのマコール（Ｍａｃｏｒ）（登録商標）機械加工可能ガラスセラミックロッド（ニューヨーク州コーニングのコーニング・インコーポレイテッド（Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃ．，  Ｃｏｒｎｉｎｇ，  ＮＹ））の一端の周りに巻き、ワイヤリードの残りを熱収縮ＰＴＦＥチューブで絶縁することによって、２つのコイル電極を２５ｍｍ離して形成した。サンプルを外径９ｍｍ×内径６．８ｍｍ×長さ１７８ｍｍのガラスチューブ内に装填し、電極がサンプル中に完全に浸漬されるようにロッドを挿入した。チューブを強制対流サーモスタット付オーブン内に配置し、加熱した。ＡＣインピーダンスの実部Ｒｓを、ポテンショスタット／周波数応答分析器（ペンシルバニア州ウォーミンスターのガムリー・インスツルメンツ（Ｇａｍｒｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，  Ｗａｒｍｉｎｓｔｅｒ，  ＰＡ）の、ＥＩＳソフトウェアを備えたＰＣ４／７５０（商標））を使用して１ｋＨｚの周波数で測定した。位相角は、典型的には２度未満であり、これは、測定が、電極界面からの容量寄与によって影響されなかったことを示す。セル定数Ｋは、公称０．１Ｓ／ｃｍ（０．１０２７Ｓ／ｃｍ実際）についてＮＩＳＴ追跡可能塩化カリウム導電性校正標準を用いて１０ｋＨｚの周波数でインピーダンスの実部Ｒｃを測定し、下記のように計算することによって定め、
Ｋ＝Ｒｃ×０．１０２７Ｓ／ｃｍ×（１＋ΔＴ×０．０２℃−１）
式中、ΔＴは、校正標準の温度Ｔｍと２５℃との間の差（ΔＴ＝Ｔｍ−２５）であった。セル定数は、典型的には１２ｃｍ−１に近かった。次に、サンプルの導電性κを、下記のように計算した。
κ＝Ｋ／Ｒｓ
【００８４】
面通過（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｐｌａｎｅ）導電性測定
膜の面通過導電性は、電流が膜の平面に垂直に流れる技術によって測定した。下部電極を直径１２．７ｍｍのステンレス鋼ロッドから形成し、上部電極を直径６．３５ｍｍのステンレス鋼ロッドから形成した。ロッドを長さに切断し、それらの端部を研磨し、金でめっきした。下部電極／ＧＤＥ／膜／ＧＤＥ／上部電極からなるスタックを形成した。ＧＤＥ（ガス拡散電極）は、微孔性層、白金触媒、および触媒層の上の０．６〜０．８ｍｇ／ｃｍ２のナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）（登録商標）塗布を備えたカーボンクロスを含んでなる触媒ＥＬＡＴ（登録商標）（ニュージャージー州サマセットのドゥ・ノーラ・ノース・アメリカ・インコーポレイテッドのＥ−ＴＥＫ・ディビジョン（Ｅ−ＴＥＫ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，  Ｄｅ  Ｎｏｒａ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，  Ｉｎｃ．，  Ｓｏｍｅｒｓｅｔ，  ＮＪ））であった。下部ＧＤＥを直径９．５ｍｍのディスクとして打抜き、膜および上部ＧＤＥを、上部電極に一致するように直径６．３５ｍｍのディスクとして打抜いた。スタックを組立て、マコール（登録商標）機械加工可能ガラスセラミック（ニューヨーク州コーニングのコーニング・インコーポレイテッド）のブロック内に所定位置に保持し、それは、下部電極を受入れるようにブロックの底部にドリル加工された直径１２．７ｍｍの穴と、上部電極を受入れるようにブロックの頂部にドリル加工された同軸の直径６．４ｍｍの穴とを有した。クランプおよび校正スプリングによって、２７０Ｎの力をスタックに加えた。これは、上部電極の下の活性領域において８．６ＭＰａの圧力を生じさせ、これは、ＧＤＥと膜との間の低インピーダンスイオン接触を確実にした。取付具を強制対流サーモスタット付オーブン内に配置し、加熱した。膜を含む取付具のＡＣインピーダンスの実部Ｒｓを、ポテンショスタット／周波数応答分析器（ペンシルバニア州ウォーミンスターのガムリー・インスツルメンツの、ＥＩＳソフトウェアを備えたＰＣ４／７５０（商標））を使用して１００ｋＨｚの周波数で測定した。取付具短絡Ｒｆも、膜サンプルを使用せずに組立てられた取付具およびスタックについて１００ｋＨｚでＡＣインピーダンスの実部を測定することによって定めた。次に、膜の導電性κを、下記のように計算し、
κ＝ｔ／（（Ｒｓ−Ｒｆ）×０．３１７ｃｍ２）
式中、ｔは、ｃｍ単位の膜の厚さであった。
【００８５】
面内導電性測定
膜の面内導電性は、制御された相対湿度および温度の条件下で、電流が膜の平面に平行に流れる技術によって測定した。ワイ・ソーン（Ｙ．Ｓｏｎｅ）らによる「４電極ＡＣインピーダンス方法によって測定されるようなナフィオン（登録商標）１１７のプロトン伝導性（Ｐｒｏｔｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  ｏｆ  Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）  １１７  Ａｓ  Ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｂｙ  ａ  Ｆｏｕｒ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ＡＣ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｍｅｔｈｏｄ）」と題する論文、ジャーナル・オブ・ジ・エレクトロケミカル・ソサエティ（Ｊ．  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．）、１４３、１２５４（１９９６）に記載されたものと同様の４電極技術を用い、この論文を引用によりここに援用する。図２を参照すると、下部取付具（４０）を、４の直径０．２５ｍｍの白金ワイヤ電極を支持し保持する、溝を含む４の平行なリッジ（４１）を有するように、アニールガラス繊維強化ＰＥＥＫから機械加工した。２つの外側電極の間の距離は２５ｍｍであり、２つの内側電極の間の距離は１０ｍｍであった。膜のストリップを、１０から１５ｍｍの幅、および外側電極を被覆しかつ外側電極をわずかに越えて延在するのに十分な長さに切断し、白金電極の上に配置した。底部取付具のリッジに位置が対応するリッジを有する上部取付具（図示せず）を上に配置し、２つの取付具を、膜を押して白金電極と接触させるようにともに締付けた。膜を含む取付具を小さい圧力容器（圧力フィルタハウジング）内に配置し、これを強制対流サーモスタット付オーブン内に配置し、加熱した。容器内の温度を熱電対によって測定した。水を、校正されたウォーターズ（Ｗａｔｅｒｓ）５１５  ＨＰＬＣポンプ（マサチューセッツ州ミルフォードのウォーターズコーポレーション（Ｗａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，  Ｍｉｌｆｏｒｄ，  ＭＡ））から供給し、校正されたマスフローコントローラ（２００ｓｃｃｍ最大）から供給された乾燥空気と組合せて、オーブン内の直径１．６ｍｍのステンレス鋼チューブのコイル内で水を蒸発させた。結果として生じる加湿空気を圧力容器の入口に供給した。容器内の総圧力（１００から３４５ｋＰａ）を、出口上の圧力制御減少弁（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｃｏｎｔｒｏｌ  ｌｅｔ−ｄｏｗｎ  ｖａｌｖｅ）によって調整し、キャパシタンスマノメータ（マサチューセッツ州ボックスバラのセトラ・システムズ・インコーポレイテッド（Ｓｅｔｒａ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  Ｉｎｃ．，  Ｂｏｘｂｏｒｏｕｇｈ，  ＭＡ）のモデル２８０Ｅ）を使用して測定した。温度の関数としての液体水の蒸気圧力、２つの流量からのガス組成、容器温度、および総圧力の表を使用して、理想的なガス挙動を想定して、相対湿度を計算した。図２を参照すると、取付具の下部部分および上部部分のスロット（４２）が、加湿空気の、膜へのアクセスを可能にし、水蒸気との急速な平衡をもたらした。電流を外側の２つの電極の間に与え、結果として生じる電圧を内側の２つの電極の間で測定した。内側の２つの電極の間のＡＣインピーダンス（抵抗）の実部Ｒを、ポテンショスタット／周波数応答分析器（ペンシルバニア州ウォーミンスターのガムリー・インスツルメンツの、ＥＩＳソフトウェアを備えたＰＣ４／７５０（商標））を使用して１ｋＨｚの周波数で測定した。次に、膜の導電性κを、下記のように計算し、
κ＝１．００ｃｍ／（Ｒ×ｔ×ｗ）
式中、ｔは膜の厚さであり、ｗはその幅であった（両方ともｃｍ単位）。
【００８６】
実施例１
撹拌バー、ガス入口、およびセプタム（ｓｅｐｔｕｍ）が装備された５００ｍＬの２首丸底フラスコに、２％架橋されたポリ（４−ビニルピリジン）１０．５ｇ（０．１モル）を投入し、窒素でパージした。ジフルオロ−フルオロスルホニル−アセチルフルオリド１８．１ｇ（０．１モル）を１００ｍＬのエーテルに溶解した溶液を、グローブボックス内で製造し、カニューレによってフラスコに加え、０℃に冷却した。ヒドラジン１．６０ｇ（０．０５モル）をエーテル２００ｍＬに溶解した溶液を、グローブボックス内で製造し、カニューレによってフラスコにゆっくり加えた。混合物を３０分間撹拌し、次に、室温に温めた。固体を濾過分離し、エーテルで洗浄した。濾液を蒸発させ、残留物を真空下で乾燥させた。固体を、脱色炭を使用して、ベンゼン１００ｍＬから再結晶させた。下記構造で示されるようなＮ，Ｎ’−ビス（２，２−ジフルオロ−２−フルオロスルホニル−アセチル）ヒドラジンのオフホワイト色結晶は、６９％の収率について重量が１２．１ｇであった。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−１０６．３（ｄ，Ｊ＝５．５Ｈｚ，ＣＦ２）、３９．７（ｔ，Ｊ＝５．５Ｈｚ，ＳＯ２Ｆ）。ＭＳ（ＣＩ）：ｍ／ｚ  ３５２．９３２３９（Ｍ＋Ｈ，３．６ｐｐｍの誤差）、計算値３５２．９３３６７４（Ｃ４Ｈ２Ｎ２Ｏ６Ｆ６Ｓ２＋Ｈ）。
【００８７】
【化１６】
2007528844.tif 000018
【００８８】
実施例２
グローブボックス内で、撹拌バーおよび還流コンデンサが装備された３００ｍＬの丸底フラスコに、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２−ジフルオロ−２−フルオロスルホニル−アセチル）ヒドラジン１５．７０ｇ（０．０４４６モル）およびトリフルオロメタンスルホンアミド１３．３ｇ（０．０８９２モル）を投入した。固体をテトラヒドロフラン１００ｍＬに溶解し、トリエチルアミン２５ｍＬ（０．１８０モル）を加えて、単相を生じさせた。一晩窒素下で溶液を加熱して還流にした。溶媒を蒸発させ、油を真空下で乾燥させて、下記構造で示されるようなＮ，Ｎ’−ビス（Ｎ−トリフルオロメチルスルホニル−２，２−ジフルオロ−２−スルファモイル−アセチル）ヒドラジン、トリエチルアンモニウム塩を生じさせた。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−１０８．９（ｓ，ＣＦ２）、−８０．３（ｓ，ＣＦ３）。
【００８９】
【化１７】
2007528844.tif 000019
【００９０】
油を３０％発煙硫酸２５ｍＬ（０．１８０モルＳＯ３）に溶解し、６０℃に一晩加熱した。溶液を氷２００ｇ上に注ぎ、フラスコを水ですすいだ。重い暗色油を水相から分離し、次に、これをジクロロメタン５０ｍＬで５回抽出した。組合された有機相は、硫酸マグネシウムで乾燥させると均質になり、濾過し、蒸発させ、真空下で乾燥させた。油は、下記構造で示されるような２，５−ビス（Ｎ−トリフルオロメタンスルホニル−ジフルオロ−スルファモイル−メチル）−［１，３，４］オキサジアゾール、トリエチルアンモニウム塩の９１％の粗収率について重量が３２．３ｇであった。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−１０６．８（ｓ，ＣＦ２）、−８０．３（ｓ，ＣＦ３）。１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：１．２５（ｔ，３Ｈ）、３．１５（ｍ，２Ｈ）。
【００９１】
【化１８】
2007528844.tif 000020
【００９２】
油をテトラヒドロフラン１００ｍＬに溶解し、５０％水酸化ナトリウム７．５ｍＬで処理して、トリエチルアミンを遊離させた。溶媒を蒸発させ、残留物を真空下で乾燥させた。ナトリウム塩は、９０％の粗収率について重量が２５．４ｇであり、１Ｈ  ＮＭＲによれば、トリエチルアミンがなかった。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−１０８．６（ｓ，ＣＦ２）、−８０．６（ｓ，ＣＦ３）。
【００９３】
ナトリウム塩を熱い脱イオン水に溶解し、脱色炭および濾過助剤で処理した。スラリーを濾過し、ケークを脱イオン水で洗浄した。水溶液を１００ｍＬに濃縮し、１０ｍＬの濃縮塩酸で処理し、エーテルで２回抽出した。水溶液を脱色炭および濾過助剤で再処理し、蒸発させて、ゴム状残留物を生じさせた。残留物をメタノール２００ｍＬに溶解し、硫酸ナトリウムで乾燥させた。無機固体を濾過分離し、メタノールで洗浄した。濁った溶液を再乾燥させ、濾過助剤によって濾過した。透明な溶液を少しの脱イオン水で希釈し、蒸発させて、２１．８３ｇを生じさせた。残留物を１０ｍＬの濃縮塩酸で処理し、脱イオン水に溶解した。水を蒸発させ、残留物を真空下で乾燥させた。残留物をアセトニトリルに溶解し、エーテルで希釈して、無機塩を沈殿させた。塩を酸で洗浄された濾過助剤によって濾過分離した。濾液を少しの脱イオン水で希釈し、蒸発させ、真空下で乾燥させて、油２０．２ｇを生じさせた。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−１１０．６（ｓ，ＣＦ２）、−８０．４（ｓ，ＣＦ３）。元素分析は、油が依然として１．５７％のナトリウム（２１モル％）を含有したので、不完全なイオン交換を示した。
【００９４】
ダウエックス（Ｄｏｗｅｘ）（登録商標）５０ＷＸ８−１００を２００ｇ収容するイオン交換カラムを、メタノールで溶離液（ｅｌｕｔａｎｔ）が無色になるまで洗浄し、その後、脱イオン水で洗浄した。カラムを、２５０ｍＬの１Ｍ塩酸で溶離し、その後、脱イオン水で溶離液が中性になるまで溶離することによって状態調整した。油６．１ｇを脱イオン水６００ｍＬに溶解した溶液を、カラムを通して溶離し、その後、３００ｍＬの脱イオン水を溶離した。酸性溶離液を収集して、溶液約９００ｍＬを生じさせた。水を５０℃で３０トルで蒸発させて、下記構造で示されるような２，５−ビス（Ｎ−トリフルオロメタンスルホニル−ジフルオロ−スルファモイル−メチル）−［１，３，４］オキサジアゾールの淡橙色水和油（ｈｙｄｒａｔｅｄ  ｏｉｌ）７ｇを生じさせた。サンプルを真空下で乾燥させ、元素分析し、これは、サンプルが少なくとも２３％の水を含有することを示した。元素分析は、わずか２６５ｐｐｍのナトリウムしか示さなかった。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−１１０．６（ｓ，ＣＦ２）、−８０．４（ｓ，ＣＦ３）。
【００９５】
【化１９】
2007528844.tif 000021
【００９６】
実施例３
ガラスチューブに、実施例２からのビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾールの水和油０．９９９ｇ、および脱イオン水０．１７６ｇを投入した。チューブを１５０℃に加熱し、２５℃ずつ冷却するとき、液体導電性を測定した。サンプルは、水０．２５７ｇを失った。結果は、表１に示されている。
【００９７】
【表１】
2007528844.tif 000022
【００９８】
実施例４
ガラスチューブに、実施例２からのビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾールの水和油１．３０４を投入し、液体導電性について分析した。チューブを、２回、１５０℃に加熱し２５℃ずつ冷却した。サンプルは、第１のサイクルで水０．１０３ｇを失い、第２のサイクルで０．０１６ｇを失った。結果は、表２に示されている。
【００９９】
【表２】
2007528844.tif 000023
【０１００】
実施例５
脱イオン水１Ｌに溶解した実施例２からの不純なビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾール１０．１ｇで、実施例２のイオン交換手順を繰返した。結果として生じる淡橙色水和油は、重量が１３．４ｇであり、少なくとも３０％の水を含有した。１００ｍＬの丸底フラスコ内で、この油を実施例２からの精製ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾール約４ｇと組合せた。水和油を真空下で乾燥させて、自由水を除去した。フラスコをクーゲルロール（Ｋｕｇｅｌｒｏｈｒ）バルブ−バルブ蒸留装置に取付け、高真空下で排気した。フラスコを１４０℃にゆっくり加熱して、結合水を自由にした。いったん真空が０．１トルに達すると、白色固体が収集バルブ内で形成し始めた。潮解性固体は、重量が７．３ｇであり、１９Ｆ  ＮＭＲによれば、トリフルオロメタンスルホンアミドおよびビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾールの６４．５：３５．５混合物を含有した。
【０１０１】
脱イオン水５００ｍＬに溶解した潮解性固体で、実施例２のイオン交換手順を繰返した。結果として生じる明るい（ｌｉｇｈｔ）水和油は、重量が６．３ｇであり、純粋なビス（ペルフルオロ−スルホンイミド）オキサジアゾールを含有した。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−１１０．６（ｓ，ＣＦ２）、−８０．４（ｓ，ＣＦ３）。
【０１０２】
実施例６
この実施例は、変性されたセラミック繊維シート（製品＃  ＡＳＰＡ−１；ニューヨーク州フロリダのジルカー・セラミックス・インコーポレイテッド（ＺＩＲＣＡＲ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ，  Ｉｎｃ．，  Ｆｌｏｒｉｄａ，  ＮＹ））を使用した。変性されていないシートは、名目上、５１％のシリカと、４５％のアルミナと、４％の炭化水素バインダーとを含有した。炭化水素バインダーを８００℃の炉内で４時間焼き取った。次に、シートにＰＶＤＦ（カイナー（Ｋｙｎａｒ）（登録商標）７４１樹脂；ペンシルバニア州フィラデルフィアのアトフィナ・ケミカルズ・インコーポレイテッド（ＡＴＯＦＩＮＡ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，  Ｉｎｃ．，  Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，  ＰＡ））をジメチルアセトアミドに溶解した２％溶液を染み込ませ、５分間放置させ、真空オーブン内で１１０℃で１時間乾燥させた。乾燥された変性されたシートをカーバー（Ｃａｒｖｅｒ）ホットプレス内で１２０℃で圧縮して、バインダーとして１８％のカイナー（登録商標）を含有する滑らかな基材を生じさせた。
【０１０３】
変性されたセラミック繊維基材の１×４ｃｍのストリップをストックシートから切断し、重量が７２ｍｇであった。ストリップをバイアル内に置き、実施例５からの水和油を染み込ませた。バイアルを窒素下で乾燥オーブン内で８０℃に加熱して、サンプルをアニールした。バイアルを室温に冷却して、過剰の油を、リントフリー紙のシートの間で吸取ることによってサンプルから除去した。処理されたストリップは、重量が５７７ｍｇであり、したがって、それは、水和ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾール８７．５％を含有した。
【０１０４】
サンプルは、面内導電性について測定されるような厚さ４００μｍおよび幅１１．１７ｍｍであった。温度および湿度を各条件において平衡させて、表３に示された測定値を得た。サンプルは、テスト後、重量がわずか２８７ｍｇであった。相対湿度とともに導電性の減少は、ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾールの部分的な脱水を示した。８０℃および９５％の相対湿度において観測された高導電性値は、これらの条件下での再水和を示し、これは、重量損失をもたらした。
【０１０５】
【表３】
2007528844.tif 000024
【０１０６】
実施例７
この実施例は、ジェイ・エム・タラスコン（Ｊ．  −Ｍ．  Ｔａｒａｓｃｏｎ）ら、ソリッド・ステート・イオニクス（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｏｎｉｃｓ）、１９９６、８６〜８８、４９〜５４ページに記載された手順に従って製造された多孔性カイナー（登録商標）フィルムのサンプルを使用した。３３部のＰＶＤＦ−ＨＦＰコポリマー（カイナー（登録商標）パワーフレックス（Ｐｏｗｅｒｆｌｅｘ）（登録商標）ＬＢＧ樹脂；ペンシルバニア州フィラデルフィアのアトフィナ・ケミカルズ・インコーポレイテッド）と、２２部のヒュームドシリカ（キャボット（Ｃａｂｏｔ）ＴＳ５３０、マサチューセッツ州ボストンのキャボット・コーポレーション（Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，  Ｂｏｓｔｏｎ，  ＭＡ））と、４４部のジブチルフタレートとを含有するアセトン分散液を製造した。分散液をキャストして、乾燥すると厚さ５０μｍであるフィルムを生じさせた。ジブチルフタレートを過剰のジエチルエーテルで２回抽出した。
【０１０７】
多孔性フィルムの１×４ｃｍのストリップをストックシートから切断し、重量が１９ｍｇであった。ストリップをバイアル内に置き、実施例５からの水和油を染み込ませた。バイアルを窒素下で乾燥オーブン内で８０℃に加熱して、サンプルをアニールした。バイアルを室温に冷却して、過剰の油を、リントフリー紙のシートの間で吸取ることによってサンプルから除去した。処理されたストリップは、重量が４６ｍｇであり、したがって、それは、水和ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾール５９％を含有した。
【０１０８】
サンプルは、面内導電性について測定されるような厚さ５０μｍおよび幅１１．０７ｍｍであった。温度および湿度を各条件において平衡させ、表４に示された測定値を得た。
【０１０９】
【表４】
2007528844.tif 000025
【０１１０】
実施例８
変性されたセラミックシートのストリップが、サイズが１×３ｃｍであり、重量が５１ｍｇである以外は、実施例６で説明されたようにサンプルを製造した。処理されたストリップは、重量が３２０ｍｇであり、したがって、それは、水和ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾール８４％を含有した。
【０１１１】
サンプルは、面通過導電性について測定されるような厚さ４３０μｍであった。取付具は、０．２４０オームの短絡インピーダンスを有した。サンプルを１５０℃に加熱し、次に２５℃ずつ冷却して、表５に示された測定値を得た。
【０１１２】
【表５】
2007528844.tif 000026
【０１１３】
実施例９
変性されたセラミックシートのストリップが、サイズが１×３ｃｍであり、重量が５８ｍｇである以外は、実施例６で説明されたようにサンプルを製造した。処理されたストリップは、重量が３５９ｍｇであり、したがって、それは、水和ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾール８４％を含有した。
【０１１４】
サンプルは、面内導電性について測定されるような厚さ３７８μｍおよび幅１１．３７ｍｍであった。サンプルを１２０℃および５０％の相対湿度で圧力下で４０分間保持して、表６に示された測定値を得た。サンプルは、テスト後、重量が２１６ｍｇであった。導電性の低下および重量損失は、これらの条件下でビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾールがサンプルから部分的に失われたことを示した。
【０１１５】
【表６】
2007528844.tif 000027
【０１１６】
実施例１０
変性されたセラミックシートのストリップが、サイズが１×３ｃｍであり、重量が５３ｍｇである以外は、実施例６で説明されたようにサンプルを製造した。処理されたストリップは、重量が３５０ｍｇであり、したがって、それは、水和ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾール８５％を含有した。
【０１１７】
サンプルは、面内導電性について測定されるような厚さ３８７μｍおよび幅１１．５５ｍｍであった。温度および湿度を各条件において平衡させ、表７に示された測定値を得た。最終条件下における導電性の回復は、ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾールが熱安定性であることを示した。
【０１１８】
【表７】
2007528844.tif 000028
【０１１９】
実施例１１
変性されたセラミックシートのストリップが、サイズが１×３ｃｍであり、重量が５４ｍｇである以外は、実施例６で説明されたようにサンプルを製造した。処理されたストリップは、重量が３４４ｍｇであり、したがって、それは、水和ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾール８４％を含有した。
【０１２０】
サンプルは、面内導電性について測定されるような厚さ４２２μｍおよび幅１０．７４ｍｍであった。温度および湿度を各条件において平衡させ、表８に示された測定値を得た。サンプルは、テスト後、重量が２８４ｍｇであった。最終条件下でより高い導電性を回復することができないこと、ならびに１４０〜１５０℃および２３％の相対湿度における導電性の低下は、それらの条件下における過度の水和によるビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾールの部分的な損失によって引起された。
【０１２１】
【表８】
2007528844.tif 000029
【０１２２】
実施例１２
変性されたセラミックシートのストリップが、サイズが１×３ｃｍであり、重量が５４ｍｇである以外は、実施例６で説明されたようにサンプルを製造した。処理されたストリップは、重量が４１５ｍｇであり、したがって、それは、水和ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾール８７％を含有した。
【０１２３】
サンプルは、面内導電性について測定されるような厚さ３８０μｍおよび幅１０．９２ｍｍであった。サンプルを１２０℃および２３％の相対湿度で１５時間保持して、表９に示された測定値を得た。サンプルは、テスト後、重量が３８４ｍｇであり、したがって、それは７．５％失っただけであった。重量損失および導電性の低下は、これらの条件下における遅い脱水によった。
【０１２４】
【表９】
2007528844.tif 000030
【０１２５】
実施例１３
変性されたセラミックシートのストリップが、サイズが１×３ｃｍであり、重量が４９ｍｇである以外は、実施例６で説明されたようにサンプルを製造した。処理されたストリップは、重量が３９９ｍｇであり、したがって、それは、水和ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾール８８％を含有した。
【０１２６】
サンプルは、面内導電性について測定されるような厚さ３８０μｍおよび幅１０．６６ｍｍであった。温度および湿度を各条件において平衡させ、表１０に示された測定値を得た。さらに、サンプルを１２０℃および２３％の相対湿度で一晩１８時間保持し、この間、それは、遅い脱水によって導電性が低下した。最終条件下における導電性の回復は、ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾールが熱安定性であり、高温に長時間曝した後再水和することができることを示した。
【０１２７】
【表１０】
2007528844.tif 000031
【０１２８】
実施例１４
ジフルオロ−フルオロスルホニル−アセチルフルオリド１９．０ｇ（０．１０５モル）を２５０ｍＬのトルエンに溶解した溶液をグローブボックス内で製造した。２８％アンモニア水５０ｍＬ（０．７３モル）の溶液を脱イオン水で２５０ｍＬに希釈し、ブレンダ内に入れた。トルエン溶液を高速で動作するブレンダ内に注いだ。アンモニウムフルオリドを水酸化ナトリウム８．５ｇ（０．２１モル）で中和した。水相をトルエンから分離し、蒸発させ、真空下で乾燥させた。残留物を２回合計５００ｍＬの酢酸エチルで洗浄した。抽出物をＭｇＳＯ４で乾燥させ、濾過し、蒸発させて、６．７５ｇを生じさせた。固体を酢酸エチル５０ｍＬに再溶解し、濾過し、蒸発させて、下記構造で示されるようなジアミド付加物、２，２−ジフルオロ−２−スルファモイル−アセトアミド５．６１ｇ（２８％の粗収率）を生じさせた。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：−１１０．２（ｓ）。ＭＳ（ＣＩ）：ｍ／ｚ  １７４．９９９１１１（Ｍ＋Ｈ，１．２ｐｐｍの誤差）、計算値１
７４．９９８８９５（Ｃ２Ｈ４Ｎ２Ｏ３Ｆ２Ｓ＋Ｈ）。
【０１２９】
【化２０】
2007528844.tif 000032
【０１３０】
ジアミド付加物５．６ｇ（０．０３２モル）を収容する１００ｍＬのＲＢＦに、オルト−フェニレンジアミン３．４８ｇ（０．０３２モル）およびｎ−ブタノール４０ｍＬを投入した。一晩窒素下で混合物を加熱して還流にした。コンデンサ内で形成した白色昇華物を捨てた。溶媒を蒸発させ、固体を真空下で乾燥させた。固体を、脱色炭を使用して水から再結晶させた。下記構造で示されるような２−（１Ｈ−ベンゾイミダゾール−２−イル）−２，２−ジフルオロメタンスルホンアミドの白色結晶は、重量が３．０５ｇであった（３８％の収率）。１Ｈ  ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．３５（ｍ，２Ｈ）、７．７０（ｍ，２Ｈ）、８．４（ｂｓ，２Ｈ）、１３．４（ｂｓ，１Ｈ）。１３Ｃ  ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：１１３．１（Ｃ−Ｈ）、１２０．５（Ｃ−Ｈ）、１２３．７（２  Ｃ−Ｈ）、１３５．０（Ｃ＝Ｃ）、１４２．５（Ｃ＝Ｃ）、１４１．３（ｔ，ＪＣＦ＝２８Ｈｚ，Ｃ−ＣＦ２）、１１６．１（ｔ，ＪＣＦ＝２８０Ｈｚ，Ｃ−ＣＦ２）。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：−１０３．７８（ｓ）。ＭＳ（ＥＩ）：ｍ／ｚ  ２４７．０２２６（Ｍ＋，０．３ｐｐｍの誤差）、計算値２４７．０２２７（Ｃ８Ｈ７Ｆ２Ｎ３Ｏ２Ｓ）。
【０１３１】
【化２１】
2007528844.tif 000033
【０１３２】
撹拌バーが装備された丸底フラスコに、グローブボックス内でテトラヒドロフラン２０ｍＬに溶解したベンゾイミダゾールペルフルオロスルホンアミド２．９５ｇ（０．０１２モル）を投入した。フラスコに、ノナフルオロ−１−ブタンスルホニルフルオリド１３．３ｇ（０．０２４モル）およびトリエチルアミン６．７ｍＬ（０．０４８モル）を加えた。フラスコに還流コンデンサを装備し、フードに移送した。２相溶液を窒素下で一晩５０℃に加熱した。溶媒を蒸発させ、結果として生じる油を水酸化ナトリウム２．５ｇ（０．０６２５モル）および十分なメタノールで処理して、混合物を溶解した。溶液を珪藻土を通して濾過し、これを付加的なメタノールで洗浄し、蒸発させ、残留物を真空下で乾燥させて、トリエチルアミンを除去した。結果として生じるナトリウム塩を水とメタノールとの混合物に溶解し、濃縮塩酸６ｍＬで処理し、結果として生じる暗色油をジクロロメタンおよびメタノールの２：１混合物で抽出した。抽出物を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、蒸発させ、結果として生じる固体を真空下で乾燥させて、下記構造で示されるようなＮ−（ノナフルオロ−１−ブタンスルホニル）−２−（１Ｈ−ベンゾイミダゾール−２−イル）−２，２−ジフルオロメタン−スルホンアミドの８２％の粗収率について５．２ｇを生じさせた。ベンゾイミダゾールペルフルオロスルホンイミドを、エチルエーテルと脱イオン水との混合物に溶解し、脱イオン水で３回抽出することによって精製した。有機相を濾過し、蒸発させ、真空下で乾燥させた。乾燥固体は２２０℃で分解したが、水中に浸漬されると７２〜７３℃で溶融した。１Ｈ  ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．３２（ｍ，２Ｈ）、７．６７（ｍ，２Ｈ）。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：−１２６．０３（ｍ，ＣＦ２）、−１２１．３８（ｍ，ＣＦ２）、−１１３．５０（ｔ，Ｊ＝１３Ｈｚ，ＣＦ２）、−１０３．３７（ｓ，ＣＦ２）、−８０．７４（ｔ，Ｊ＝９Ｈｚ，ＣＦ３）。ＭＳ（ＥＩ）：ｍ／ｚ  ５２８．９６４８２５（Ｍ＋，４．６ｐｐｍの誤差）、計算値５２８．９６２４１０（Ｃ１２Ｈ６Ｆ１１Ｎ３Ｏ４Ｓ２）。
【０１３３】
【化２２】
2007528844.tif 000034
【０１３４】
実施例１５
ガラスチューブに、実施例１４からのベンゾイミダゾールペルフルオロスルホンイミド０．８８０ｇおよび脱イオン水０．２００ｇを投入し、液体導電性について分析した。チューブを１５０℃に加熱し、２５℃ずつ７５℃に冷却して、表１１に示された測定値を得た。サンプルは、水０．０６１ｇを失った。ベンゾイミダゾールペルフルオロスルホンイミドのこの実施例の導電性値は、ビス（ペルフルオロスルホンイミド）オキサジアゾールの実施例３および４の導電性値より低い。これは、［１，３，４］オキサジアゾールなどの芳香族複素環式基に対して過剰の酸性フッ素化スルホニル含有基を備えた電解質の選好を支持する。
【０１３５】
【表１１】
2007528844.tif 000035
【０１３６】
実施例１６
グローブボックス内で、撹拌バー、コンデンサ、およびセプタムが装備された３００ｍＬの丸底フラスコに、２％架橋されたポリ（４−ビニルピリジン）５．５ｇ（０．０５モル）、およびテトラヒドロフラン５０ｍＬを投入した。ジフルオロ−フルオロスルホニル−アセチルフルオリド９．３ｇ（０．０５モル）をテトラヒドロフラン５０ｍＬに溶解した溶液を、グローブボックス内で製造し、カニューレによって丸底フラスコにゆっくり加えた。混合物を０℃に冷却し、オルト−フェニレンジアミン５．４１ｇを１回で加えた。次に、約１日間、混合物を加熱して還流にした。固体を濾過分離し、テトラヒドロフランで洗浄した。濾液を蒸発させ、残留物を真空下で乾燥させた。残留物を、水酸化ナトリウム４．３ｇ（０．１１モル）を含有する水１００ｍＬに溶解し、還流において脱色炭で処理し、珪藻土を通して濾過した。溶液を濃縮し、一晩冷却した。細かい沈殿物を濾過分離し、溶液を、濃縮塩酸を使用してｐＨ１に酸性化して、多量の橙色沈殿物を生じさせた。沈殿物を濾過分離し、いくつかのより多くのクロップ（ｃｒｏｐｓ）を、母液を濃縮することによって得た。組合された固体を、脱色炭を使用して水から再結晶させて、下記構造
で示されるような２−（１Ｈ−ベンゾイミダゾール−２−イル）−２，２−ジフルオロメタンスルホン酸を生じさせた。融点：＞２００℃（分解した）。１Ｈ  ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．４８（ｍ，２Ｈ）、７．７７（ｍ，２Ｈ）、９．１（ｂｓ，２Ｈ）。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：−１０４．９２（ｓ，ＣＦ２）。ＭＳ（ＥＩ）：ｍ／ｚ
２４８．００７３１６（Ｍ＋，２．４ｐｐｍの誤差）、計算値２  ４８．００６７２０（Ｃ８Ｈ６Ｆ２Ｎ２Ｏ３Ｓ）。
【０１３７】
【化２３】
2007528844.tif 000036
【０１３８】
実施例１７
２−（１Ｈ−ベンゾイミダゾール−２−イル）−２，２−ジフルオロメタンスルホン酸のペレットを、ハンドプレスを使用して製造し、赤外分光法サンプルを製造した。ペレットは、面通過導電性について測定されるような厚さ３１０μｍであった。取付具は、０．１６６オームの短絡インピーダンスを有した。サンプルを２００℃に加熱し、次に２５℃ずつ冷却して、表１２に示された測定値を得た。結果は、化合物が、加湿を伴わずに導電性を維持することができることを示す。
【０１３９】
【表１２】
2007528844.tif 000037
【０１４０】
実施例１８
ジフルオロ−フルオロスルホニル−アセチルフルオリドを、シュレンク（Ｓｃｈｌｅｎｋ）チューブ内への真空移送によって蒸留し、重量測定して４４．０ｇ（０．２４４モル）を生じさせ、エーテル１００ｍＬに溶解した。グローブボックス内で、撹拌バー、ガス入口、およびセプタムが装備された１Ｌの２首丸底フラスコに、２％架橋されたポリ（４−ビニルピリジン）２５．６ｇ（０．２４４モル）、およびエーテル１００ｍＬを投入した。溶液をカニューレによってシュレンクチューブから丸底フラスコに移送し、０℃に冷却した。ヒドラジン３．９０ｇ（０．１２２モル）をエーテル２００ｍＬに溶解した溶液を、グローブボックス内で製造し、カニューレによって丸底フラスコにゆっくり加えた。混合物を１時間撹拌し、次に、室温に温めた。固体を濾過分離し、エーテルで洗浄した。濾液を蒸発させ、残留物を真空下で乾燥させた。固体を、脱色炭を使用して、トルエン２００ｍＬから再結晶させた。Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２−ジフルオロ−２−フルオロスルホニル−アセチル）ヒドラジンのオフホワイト色結晶は、６５％の収率について重量が２８．１ｇであった。
【０１４１】
実施例１９
撹拌バーが装備された５０ｍＬの丸底フラスコに、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２−ジフルオ
ロ−２−フルオロスルホニル−アセチル）ヒドラジン１２．１ｇ（０．０３５モル）および６７．６％発煙硫酸２．７ｍＬ（０．０４５モル）を投入した。フラスコにミクロ蒸留装置を装備し、窒素でパージした。装置を１００トルに排気し、６０℃に加熱した。次に、装置を３０トルに排気し、１２０℃に加熱した。透明な液体が８２〜８３℃で蒸留した。フラスコを１６０℃に加熱することによって、同じ沸点で第２のフラクションが得られた。下記構造で示されるような２，５−ビス（ジフルオロ−フルオロスルホニル−メチル）−［１，３，４］オキサジアゾールの総重量は、８２％の収率について９．６ｇであった。液体は、残留発煙硫酸によって空気中で発煙した。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−９９．９４（ｄ，Ｊ＝５．２Ｈｚ，ＣＦ２）、３９．０７（ｔ，Ｊ＝５．２Ｈｚ，ＳＯ２Ｆ）。
【０１４２】
【化２４】
2007528844.tif 000038
【０１４３】
この手順を、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２−ジフルオロ−２−フルオロスルホニル−アセチル）ヒドラジン２７．７５ｇ（０．０７９モル）および６８．６％発煙硫酸８．０ｍＬ（０．１３０モル）を使用して本質的に繰返して、９２％の収率について２３．９７ｇを生じさせた。２つのサンプルを組合せ、脱イオン水で洗浄して、残留発煙硫酸を除去し、重い液体を５０ｍＬの丸底フラスコ内に排出した。十分な五酸化リンを加えて、液体を乾燥させ、これを再蒸留して、８５％の質量バランスについて２，５−ビス（ジフルオロ−フルオロスルホニル−メチル）−［１，３，４］オキサジアゾール２８．４８ｇを生じさせた。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−９９．９４（ｄ，Ｊ＝５．２Ｈｚ，ＣＦ２）、３９．０７（ｔ，Ｊ＝５．２Ｈｚ，ＳＯ２Ｆ）。
【０１４４】
実施例２０
ジフルオロ−フルオロスルホニル−アセチルフルオリドを、シュレンクチューブ内への真空移送によって蒸留し、重量測定して７３．９５ｇ（０．４１モル）を生じさせ、エーテル５０ｍＬに溶解した。グローブボックス内で、撹拌バー、ガス入口、およびセプタムが装備された１Ｌの２首丸底フラスコに、２％架橋されたポリ（４−ビニルピリジン）４３．０ｇ（０．４１モル）、およびエーテル１５０ｍＬを投入した。溶液をカニューレによってシュレンクチューブから丸底フラスコに移送し、０℃に冷却した。ヒドラジン６．５６ｇ（０．２０モル）をエーテル３００ｍＬに溶解した溶液を、グローブボックス内で製造し、カニューレによって丸底フラスコにゆっくり加えた。混合物を１時間撹拌し、次に、室温に温めた。固体を濾過分離し、エーテルで洗浄した。濾液を濃縮し、１００ｍＬの丸底フラスコに移送し、蒸発させ、固体を真空下で乾燥させて、８６％の粗収率についてＮ，Ｎ’−ビス（２，２−ジフルオロ−２−フルオロスルホニル−アセチル）ヒドラジン６０．４ｇを生じさせた。
【０１４５】
撹拌バーおよび６７．６％発煙硫酸１５ｍＬ（０．２５モル）をフラスコに加え、これにミクロ蒸留装置を装備した。９２．５〜１１４℃および３７トルで１２０〜１５０℃のポット温度で混合物から透明な液体を真空蒸留した。発煙液体を脱イオン水で洗浄して、残留発煙硫酸を除去し、重い液体を１００ｍＬの丸底フラスコ内に排出した。十分な五酸化リンを加えて、液体を乾燥させ、これを９２．５℃および３７トルで再蒸留して、６２％の純収率について２，５−ビス（ジフルオロ−フルオロスルホニル−メチル）−［１，３，４］オキサジアゾール４２．１ｇを生じさせた。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−９９．９３（ｄ，Ｊ＝５．３Ｈｚ，ＣＦ２）、３９．０８（ｔ，Ｊ＝５．３Ｈｚ，ＳＯ２
Ｆ）。
【０１４６】
実施例２１
撹拌バー、セプタム、およびドライアイスコンデンサが装備された１００ｍＬの２首丸底フラスコを窒素でパージし、次に、−７８℃に冷却した。アンモニアをフラスコ内に凝縮して、約２０ｍＬを収集した。グローブボックス内で、５０ｍＬのフラスコに、２，５−ビス（ジフルオロ−フルオロスルホニル−メチル）−［１，３，４］オキサジアゾール３．３４２ｇ（０．０１０モル）、アセトニトリル３０ｍＬを投入し、セプタムでシールした。溶液を窒素下でカニューレによってアンモニアに加えた。溶液を１時間撹拌し、室温に温め、一晩窒素下で撹拌した。混合物を、アセトニトリル３０ｍＬ、エーテル中の２Ｍ塩化水素３０ｍＬ、および塩化カルシウム１．２ｇ（０．０１１モル）で処理した。沈殿した固体を濾過分離し、アセトニトリルおよびエーテルで洗浄した。溶媒を蒸発させ、残留物を真空下で乾燥させて、９２％の粗収率について３．００ｇを生じさせた。混合物を、ジクロロメタン中の２０％アセトンを使用するシリカゲル上のクロマトグラフィにかけ、一般的なフラクションを蒸発させて、下記構造で示されるような２，５−ビス（ジフルオロ−スルファモイル−メチル）−［１，３，４］オキサジアゾール０．４ｇ（１２％の収率）を生じさせた。同様の純度のいくつかのサンプルを組合せ、クロマトグラフィによって再精製して、純粋な材料１．１２ｇを生じさせた。融点：１７１〜１７２℃。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−１０６．６４（ｓ，ＣＦ２）。ＭＳ（ＣＩ）：ｍ／ｚ  ３２８．９６３７２２（Ｍ＋Ｈ＋，０．１ｐｐｍの誤差）、計算値３２８．９６３７５１（Ｃ４Ｈ４Ｎ４Ｏ５Ｆ４Ｓ２＋Ｈ＋）。
【０１４７】
【化２５】
2007528844.tif 000039
【０１４８】
実施例２２
グローブボックス内で、撹拌バー、コンデンサ、およびセプタムが装備された５０ｍＬの丸底フラスコに、オクタフルオロ−１，４−ブタンジスルホニルジフルオリド１．０６６ｇ（０．００２９１モル）、２，５−ビス（ジフルオロ−スルファモイル−メチル）−［１，３，４］オキサジアゾール０．９５６ｇ（０．００２９１モル）、およびアセトニトリル１０ｍＬを投入した。フラスコにトリエチルアミン２．１ｍＬ（０．０１５モル）を加えた。溶液を１時間撹拌し、次に、窒素下で一晩加熱して還流にした。混合物を５０％水酸化ナトリウム０．７ｍＬで処理した。溶媒を蒸発させ、残留物を真空下で乾燥させて、１．７５ｇを生じさせた。残留物を脱イオン水に溶解し、脱色炭で処理し、珪藻土を通して濾過し、これを付加的な水で洗浄した。水溶液を、実施例２の一般的な手順に従うイオン交換にかけて、粘性油を生じさせた。油を脱イオン水に溶解し、０．４５μｍのＰＴＦＥ膜を通して洗浄するとともに濾過して、いくつかの細かい暗色固体を除去した。水を蒸発させて、薄く着色された油１．０３ｇを生じさせた。油を脱イオン水１００ｍＬに溶解し、カラムがダウエックス（登録商標）樹脂２０ｇを収容する以外は、実施例２の一般的な手順に従うイオン交換にかけた。下記構造で示されるような所望のポリ（オキサジアゾールペルフルオロスルホンイミド）の最終的な薄く着色された水和油は、重量が１．３３ｇであった。ＭＡＬＤＩ質量分光法は、２７００ダルトンまでの分子量を示した。
【０１４９】
【化２６】
2007528844.tif 000040
【０１５０】
実施例２３
実施例６からの変性されたセラミック繊維基材の１×３ｃｍのストリップをストックシートから切断し、重量が４８ｍｇであった。実施例２２からのポリ（オキサジアゾールペルフルオロスルホンイミド）の水和油を、脱イオン水で流体になるまで希釈した。ストリップをバイアル内に置き、油中に浸漬し、次に、窒素パージ下で冷却真空オーブン内で乾燥させた。処理されたストリップは、重量が２４６ｍｇであり、したがって、それは、水和ポリマー８０％を含有した。
【０１５１】
サンプルは、面通過導電性について測定されるような厚さ１７０μｍであった。取付具は、０．２８０オームの短絡インピーダンスを有した。サンプルを１５０℃に加熱し、次に２５℃ずつ冷却して、表１３に示された測定値を得た。結果は、ポリマーが、加湿を伴わずに導電性を維持し、かつ高温で水を保持することができることを示す。
【０１５２】
【表１３】
2007528844.tif 000041
【０１５３】
実施例２４
実施例２３からの残りの処理されたストリップを使用して、別のサンプルを製造し、スタックを圧縮する前に１滴の脱イオン水をサンプルに加える以外は、面通過導電性の測定を行った。
【０１５４】
サンプルは、面通過導電性について測定されるような厚さ１７０μｍであった。取付具は、０．２８０オームの短絡インピーダンスを有した。サンプルを１５０℃に加熱し、次に２５℃ずつ冷却して、表１４に示された測定値を得た。実施例２３と比較して、加熱サイクルで見られるより高い導電性は、ポリマーの部分的な水和の影響、およびそれが高温で水を保持することができることを示す。
【０１５５】
【表１４】
2007528844.tif 000042
【０１５６】
実施例２５
撹拌バー、セプタム、およびドライアイスコンデンサを備えたジャケット付添加漏斗が装備された５００ｍＬの２首丸底フラスコに、アセトニトリル６０ｍＬを投入し、窒素でパージし、−４０℃に冷却した。アンモニアを漏斗内に凝縮して、４．５ｍＬ（０．１８モル）を収集し、フラスコに加えた。グローブボックス内で、１２５ｍＬのフラスコに、２，５−ビス（ジフルオロ−フルオロスルホニル−メチル）−［１，３，４］オキサジアゾール１０．０２ｇ（０．０３０モル）、アセトニトリル９０ｍＬを投入し、セプタムでシールした。溶液をカニューレによって−４０℃のアンモニアに滴状に加えて、沈殿物を生じさせた。混合物を１時間撹拌し、室温に温め、１時間撹拌した。混合物を、エーテル中の２Ｍ塩化水素３０ｍＬ、および塩化カルシウム１．２ｇで処理した。結果として生じる固体を濾過分離し、アセトニトリルで２回洗浄した。溶液を蒸発させ、残留物を真空下で乾燥させた。残留物は、１００％の粗収率について重量が９．８３ｇであった。混合物を、６０：４０の酢酸エチル／ヘキサンを使用するシリカゲル上のクロマトグラフィにかけ、５２％の純収率について２，５−ビス（ジフルオロ−スルファモイル−メチル）−［１，３，４］オキサジアゾール５．１６ｇを生じさせた。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−１０６．６２（ｓ，ＣＦ２）。同様の純度のいくつかのサンプルを合計７．５ｇで組合せ、脱色炭を使用してアニソールから再結晶させて、９２％の質量バランスについて６．８８ｇを生じさせた。
【０１５７】
実施例２６
グローブボックス内で、撹拌バー、コンデンサ、およびセプタムが装備された１００ｍＬの丸底フラスコに、２，５−ビス（ジフルオロ−スルファモイル−メチル）−［１，３，４］オキサジアゾール２．２９７ｇ（０．００７モル）、オクタフルオロ−１，４−ブタンジスルホニルジフルオリド２．５６３ｇ（０．００７モル）、およびアセトニトリル２０ｍＬを投入した。フラスコにトリエチルアミン４．２ｍＬ（０．０３モル）を加えた。溶液を４時間撹拌し、次に、窒素下で加熱して還流にした。２晩後、混合物を室温に冷却し、水酸化ナトリウム１．２ｇ（０．０３モル）および塩化カルシウム３．４ｇ（０．０３モル）で処理し、短く加熱して還流にした。固体を濾過分離し、アセトニトリルで洗浄した。溶液を蒸発させ、残留物を真空下で乾燥させた。残留物を、十分な水酸化ナトリウムを加えることによって還流において脱イオン水１００ｍＬに溶解して、いかなる残りの固体も溶解した。熱い溶液を、脱色炭、珪藻土で処理し、次に、５μｍのＰＴＦＥ膜フィルタを通して濾過した。蒸発後、１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）によれば、残留物はトリエチルアミンを含有した。固体を脱イオン水５００ｍＬに溶解し、水溶液を、実施例２の一般的な手順に従うイオン交換にかけて、トリエチルアミンがない吸湿性固体を生じさせた。イオン交換手順を繰返して、完全なプロトン交換を確実にし、結果として生じる固体を真空下で乾燥させて、所望のポリ（オキサジアゾールペルフルオロスルホンイミド）の９５％の収率について４．３６ｇを生じさせた。１９Ｆ  ＮＭＲ（ＣＤ３ＣＮ）：−１２０．９６（ｍ，ＣＦ２）、−１１３．７３（ｍ，ＣＦ２）、−１１０．５６（ｓ，ＣＦ２）。
【０１５８】
実施例２７
１×３ｃｍのストリップをガラスマイクロファイバーフィルタペーパー（酸処理された低金属ＴＣＬＰフィルタ（Ａｃｉｄ  Ｔｒｅａｔｅｄ  Ｌｏｗ  Ｍｅｔａｌ  ＴＣＬＰ  ｆｉｌｔｅｒｓ）、英国メイドストンのワットマン・インターナショナル・リミテッド（Ｗｈａｔｍａｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｔｄ．，  Ｍａｉｄｓｔｏｎｅ，  Ｅｎｇｌａｎｄ））から切断し、重量が２４ｍｇであった。実施例２６からのポリ（オキサジアゾールペルフルオロスルホンイミド）をバイアルに加え、最小の脱イオン水に溶解した。ストリップをバイアル内に置き、溶液中に浸漬し、次に、窒素パージ下で冷却真空オーブン内で乾燥させた。処理されたストリップは、重量が２５９ｍｇであり、したがって、それは、水和ポリマー９１％を含有した。
【０１５９】
サンプルは、面内導電性について測定されるような厚さ３５０μｍおよび幅１０．１３ｍｍであった。温度および湿度を各条件において平衡させ、表１５に示された測定値を得た。結果は、ポリ（オキサジアゾールペルフルオロスルホンイミド）が、低相対湿度でも高導電性を維持することができることを示す。
【０１６０】
【表１５】
2007528844.tif 000043
【０１６１】
実施例２８
１×１ｃｍのストリップをガラスマイクロファイバーフィルタペーパー（酸処理された低金属ＴＣＬＰフィルタ、英国メイドストンのワットマン・インターナショナル・リミテッド）から切断し、重量が８ｍｇであった。実施例２６からのポリ（オキサジアゾールペルフルオロスルホンイミド）をバイアルに加え、最小の脱イオン水に溶解した。ストリップをバイアル内に置き、溶液中に浸漬し、次に、窒素パージ下で冷却真空オーブン内で乾燥させた。処理されたストリップは、重量が１２３ｍｇであり、したがって、それは、水和ポリマー９３％を含有した。
【０１６２】
サンプルは、面通過導電性について測定されるような厚さ１５０μｍであった。取付具は、０．３４１オームの短絡インピーダンスを有した。サンプルを２５℃ずつ１５０℃に加熱して、表１６に示された測定値を得た。結果は、ポリ（オキサジアゾールペルフルオロスルホンイミド）が、高温で水を保持し、かつ加湿を伴わずに導電性を維持することができることを示す。
【０１６３】
【表１６】
2007528844.tif 000044
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】１つの電池アセンブリの概略図である。
【図２】面内導電性測定のための４電極セルの下部取付具の概略図である。
【図１】
2007528844.tif 000053
【図２】
2007528844.tif 000054
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月20日(2005.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般構造：
【化１】
2007528844.tif 000055
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり、
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物。
【請求項２】
化合物が小分子である請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
化合物がポリマーの繰返し単位である請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
Ａ１は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラゾール、トリアジン、テトラゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、およびビベンゾイミダゾールよりなる群から選択される請求項１、２、または３に記載の化合物。
【請求項５】
Ａ１は、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、および［１，２，４］トリアゾールよりなる群から選択される請求項４に記載の化合物。
【請求項６】
Ａ１は、［１，３，４］オキサジアゾールである請求項５に記載の化合物。
【請求項７】
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である請求項１、２、または３に記載の化合物。
【請求項８】
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、場合によりエーテル酸素原子を含有する、１から１０の炭素原子を有する直鎖状または分枝状過フッ素化飽和基または不飽和基である請求項７に記載の化合物。
【請求項９】
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である請求項８に記載の化合物。
【請求項１０】
ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しい請求項１、２、または３に記載の化合物。
【請求項１１】
ｍ＋ｎ＋ｐは２に等しい請求項１０に記載の化合物。
【請求項１２】
Ａ２は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、およびビベンゾイミダゾールなどの二価芳香族複素環式基である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項１３】
Ａ２は、［１，３，４］オキサジアゾールである請求項１２に記載の化合物。
【請求項１４】
Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項１５】
Ｙ１、Ｙ２、およびＹ３は、各々、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は任意の一価フッ素化基である）に等しく、ｑは１である請求項１または２に記載の化合物。
【請求項１６】
Ｒ４は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である請求項１５に記載の化合物。
【請求項１７】
ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しい請求項１５に記載の化合物。
【請求項１８】
Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、ｍは２または３で
ある請求項１または２に記載の化合物。
【請求項１９】
ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０から１であり、ｑは０である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項２０】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−である請求項１９に記載の化合物。
【請求項２１】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−（Ｒ５は二価フッ素化基である）である請求項１９に記載の化合物。
【請求項２２】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−（Ｒ６およびＲ７は二価フッ素化基である）である請求項１９に記載の化合物。
【請求項２３】
化合物が、任意の種類のポリマー繰返し単位を、互いに対して任意の比でランダムに組合せることによって得られるランダムコポリマーであり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０から１であり、ｑは０である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項２４】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍは２であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である請求項１または２に記載の化合物。
【請求項２５】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項２６】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項２７】
Ａ１は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ１は−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−である請求項１または３に記載の化合物。
【請求項２８】
下記一般構造：
【化２】
2007528844.tif 000056
（式中、Ａ３は、複素環式環を含んでなる二価または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子がフッ素化フルオロスルホニル基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３である）
を有するフッ素化フルオロスルホニル置換複素環。
【請求項２９】
Ａ３は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０である請求項２８に記載のフッ素化フルオロスルホニル置換複素環。
【請求項３０】
Ａ３は二価芳香族複素環式基であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、ｍは２である請求項２８に記載のフッ素化フルオロスルホニル置換複素環。
【請求項３１】
（ａ）下記構造：
Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−Ｘ
（式中、Ｒ８は、Ｒ１について上で定義されたような二価フッ素化基であり、Ｘはアシル基である）
を有するフルオロスルホニル含有アシル誘導体を提供する工程と；
（ｂ）工程（ａ）からのフルオロスルホニル含有アシル誘導体を窒素試薬と縮合させて、スルホニル含有前駆体を形成する工程と；
（ｃ）工程（ｂ）のスルホニル含有前駆体を熱分解または脱水によって環化して、フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基を含有するスルホニル含有芳香族複素環式化合物を形成する工程と；
（ｄ）（ｉ）フルオロスルホニル基をフッ素化スルホンアミドと縮合させる、
（ｉｉ）スルホンアミド基をフッ素化スルホニルフルオリドと縮合させる、
（ｉｉｉ）フルオロスルホニル基を、最初にアンモニアと縮合させてスルホンアミド基を形成し、その後、フッ素化スルホニルフルオリドと縮合させてスルホンイミド基を形成する、または
（ｉｖ）フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基の加水分解によりスルホン酸基を形成することによって、フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基を含有する、工程（ｃ）のスルホニル含有芳香族複素環式化合物を、酸性スルホニル含有芳香族複素環式化合物に変える工程とを含んでなる、化合物を合成するための方法。
【請求項３２】
アシル基が、アシルフルオリド、アシルクロリド、アシルブロミド、アシルヨージド、エステル、アミド、およびニトリルよりなる群から選択される請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
窒素試薬が、アンモニア；ヒドラジン；アジド；および有機オルト置換芳香族アミンよりなる群から選択される請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをヒドラジンと縮合させて、ジヒドラジド基とフルオロスルホニル基とを含有するビス（フルオロスルホニル）ジヒドラジドを形成し；脱水を用いてジヒドラジド基を環化することによって［１，３，４］オキサジアゾール環を形成し；フルオロスルホニル基をアンモニアと縮合させて、スルホンアミド基を含有するビス（スルホンアミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを形成し；フッ素化スルホニルフルオリド、Ｒ４−ＳＯ２−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、ビス（スルホンイミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを合成するための方法であって、Ｒ４およびＲ８は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項３５】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをヒドラジンと縮合させて、ジヒドラジド基とフルオロスルホニル基とを含有するビス（フルオロスルホニル）ジヒドラジドを形成し；脱水を用いてジヒドラジド基を環化することによって［１，３，４］オキサジアゾール環を形成し；フルオロスルホニル基をアンモニアと縮合させて、スルホンアミド基を含有するビス（スルホンアミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを形成し；フッ素化ジスルホニルジフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、スルホンイミド基と［１，３，４］オキサジアゾール基とを含有するコポリマーを合成するための方法であって、Ｒ５およびＲ８は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項３６】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをアンモニアと縮合させて、カルバミド基とスルホンアミド基とを含有するジアミドを形成し；カルバミド基をオルト−フェニレンジアミンと縮合させて、カルバミド付加物を形成し；熱分解によってカルバミド付加物を環化して、ベンゾイミダゾール基を形成し、フッ素化スルホニルフルオリド、Ｒ４−ＳＯ２−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、ベンゾイミダゾールスルホンイミドを合成するための方法であって、Ｒ４およびＲ８は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項３７】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ２−Ｒ８−ＣＯ−Ｆをオルト−フェニレンジアミンと縮合させて、カルバミド付加物を形成し；熱分解によってカルバミド付加物を環化して、ベンゾイミダゾール基を形成し、フルオロスルホニル基を加水分解することによってスルホン酸基を形成することによって、ベンゾイミダゾールスルホン酸を合成するための方法であって、Ｒ８は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項３８】
下記一般構造：
【化３】
2007528844.tif 000057
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物が中に吸収された多孔性基材を含んでなる固体ポリマー電解質膜。
【請求項３９】
多孔性基材が、過フッ素化ポリマーの微孔性フィルムおよび無機繊維基材よりなる群から選択される、請求項３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４０】
化合物が小分子である請求項３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４１】
化合物がポリマーの繰返し単位である請求項３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４２】
化合物が、多孔性支持体内で、架橋されるか、グラフト化されるか、鎖延長される請求
項３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４３】
化合物が、架橋、グラフト化、または鎖延長をもたらすために、反応性官能基を含有するように変性される請求項４２に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４４】
化合物が、架橋、グラフト化、または鎖延長をもたらすために、試薬と混合される請求項４２に記載の固体ポリマー電解質膜。
【請求項４５】
第１の表面および第２の表面を有する固体ポリマー電解質膜と、固体ポリマー電解質膜の第１の表面上に存在するアノードと、固体ポリマー電解質膜の第２の表面上に存在するカソードとを含んでなる触媒コーティング膜であって、固体ポリマー電解質膜が、下記一般構造：
【化４】
2007528844.tif 000058
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物が中に吸収された多孔性基材を含んでなる、触媒コーティング膜。
【請求項４６】
第１の表面および第２の表面を有し、かつ下記一般構造：
【化５】
2007528844.tif 000059
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、
−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物を含んでなるポリマー電解質膜を含んでなる膜電極アセンブリ。
【請求項４７】
下記一般構造：
【化６】
2007528844.tif 000060
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物を含んでなる電極触媒コーティング組成物。
【請求項４８】
触媒をさらに含んでなる請求項４７に記載の電極触媒コーティング組成物。
【請求項４９】
ポリマー電解質膜を含んでなる電気化学電池であって、ポリマー電解質膜が、下記一般構造：
【化７】
2007528844.tif 000061
［式中、Ａ１は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ１は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４（Ｒ４は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−であり（Ａ２は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ１は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ５−ＳＯ２−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ６−Ａ２−Ｒ７−ＳＯ２−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ２およびＹ３は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ４である］
を有する化合物を含んでなる、電気化学電池。
【請求項５０】
燃料電池、バッテリ、クロルアルカリ電池、電解セル、センサ、電気化学キャパシタ、および修正電極よりなる群から選択される請求項４９に記載の電気化学電池。
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月1日(2007.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般構造：
【化１】
2007528844.tif 000062
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり、
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物。
【請求項２】
下記一般構造：
【化２】
2007528844.tif 000063
（式中、Ａ3は、複素環式環を含んでなる二価または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子がフッ素化フルオロスルホニル基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３である）
を有するフッ素化フルオロスルホニル置換複素環。
【請求項３】
（ａ）下記構造：
Ｆ−ＳＯ2−Ｒ8−Ｘ
（式中、Ｒ8は、Ｒ1について上で定義されたような二価フッ素化基であり、Ｘはアシル基である）
を有するフルオロスルホニル含有アシル誘導体を提供する工程と；
（ｂ）工程（ａ）からのフルオロスルホニル含有アシル誘導体を窒素試薬と縮合させて、スルホニル含有前駆体を形成する工程と；
（ｃ）工程（ｂ）のスルホニル含有前駆体を熱分解または脱水によって環化して、フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基を含有するスルホニル含有芳香族複素環式化合物を形成する工程と；
（ｄ）（ｉ）フルオロスルホニル基をフッ素化スルホンアミドと縮合させる、
（ｉｉ）スルホンアミド基をフッ素化スルホニルフルオリドと縮合させる、
（ｉｉｉ）フルオロスルホニル基を、最初にアンモニアと縮合させてスルホンアミド基を形成し、その後、フッ素化スルホニルフルオリドと縮合させてスルホンイミド基を形成する、または
（ｉｖ）フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基の加水分解によりスルホン酸基を形成することによって、フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基を含有する、工程（ｃ）のスルホニル含有芳香族複素環式化合物を、酸性スルホニル含有芳香族複素環式化合物に変える工程とを含んでなる、化合物を合成するための方法。
【請求項４】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ2−Ｒ8−ＣＯ−Ｆをヒドラジンと縮合させて、ジヒドラジド基とフルオロスルホニル基とを含有するビス（フルオロスルホニル）ジヒドラジドを形成し；脱水を用いてジヒドラジド基を環化することによって［１，３，４］オキサジアゾール環を形成し；フルオロスルホニル基をアンモニアと縮合させて、スルホンアミド基を含有するビス（スルホンアミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを形成し；フッ素化スルホニルフルオリド、Ｒ4−ＳＯ2−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、ビス（スルホンイミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを合成するための方法であって、Ｒ4およびＲ8は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項５】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ2−Ｒ8−ＣＯ−Ｆをヒドラジンと縮合させて、ジヒドラジド基とフルオロスルホニル基とを含有するビス（フルオロスルホニル）ジヒドラジドを形成し；脱水を用いてジヒドラジド基を環化することによって［１，３，４］オキサジアゾール環を形成し；フルオロスルホニル基をアンモニアと縮合させて、スルホンアミド基を含有するビス（スルホンアミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを形成し；フッ素化ジスルホニルジフルオリド、Ｆ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、スルホンイミド基と［１，３，４］オキサジアゾール基とを含有するコポリマーを合成するための方法であって、Ｒ5およびＲ8は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項６】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ2−Ｒ8−ＣＯ−Ｆをアンモニアと縮合させて、カルバミド基とスルホンアミド基とを含有するジアミドを形成し；カルバミド基をオルト−フェニレンジアミンと縮合させて、カルバミド付加物を形成し；熱分解によってカルバミド付加物を環化して、ベンゾイミダゾール基を形成し、フッ素化スルホニルフルオリド、Ｒ4−ＳＯ2−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、ベンゾイミダゾールスルホンイミドを合成するための方法であって、Ｒ4およびＲ8は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項７】
フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ2−Ｒ8−ＣＯ−Ｆをオルト−フェニレンジアミンと縮合させて、カルバミド付加物を形成し；熱分解によってカルバミド付加物を環化して、ベンゾイミダゾール基を形成し、フルオロスルホニル基を加水分解することによってスルホン酸基を形成することによって、ベンゾイミダゾールスルホン酸を合成するための方法であって、Ｒ8は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
【請求項８】
下記一般構造：
【化３】
2007528844.tif 000064
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物が中に吸収された多孔性基材を含んでなる固体ポリマー電解質膜。
【請求項９】
第１の表面および第２の表面を有する固体ポリマー電解質膜と、固体ポリマー電解質膜の第１の表面上に存在するアノードと、固体ポリマー電解質膜の第２の表面上に存在するカソードとを含んでなる触媒コーティング膜であって、固体ポリマー電解質膜が、下記一般構造：
【化４】
2007528844.tif 000065
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物が中に吸収された多孔性基材を含んでなる、触媒コーティング膜。
【請求項１０】
第１の表面および第２の表面を有し、かつ下記一般構造：
【化５】
2007528844.tif 000066
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物を含んでなるポリマー電解質膜を含んでなる膜電極アセンブリ。
【請求項１１】
下記一般構造：
【化６】
2007528844.tif 000067
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物を含んでなる電極触媒コーティング組成物。
【請求項１２】
ポリマー電解質膜を含んでなる電気化学電池であって、ポリマー電解質膜が、下記一般構造：
【化７】
2007528844.tif 000068
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物を含んでなる、電気化学電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６３】
【表１６】
2007528844.tif 000069
本発明の好適な実施の態様は次のとおりである。
１．  下記一般構造：
【化１】
2007528844.tif 000070
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり、
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物。
２．  化合物が小分子である上記１に記載の化合物。
３．  化合物がポリマーの繰返し単位である上記１に記載の化合物。
４．  Ａ1は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラゾール、トリアジン、テトラゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、およびビベンゾイミダゾールよりなる群から選択される上記１、２、または３に記載の化合物。
５．  Ａ1は、［１，３，４］オキサジアゾール、［１，３，４］チアジアゾール、および［１，２，４］トリアゾールよりなる群から選択される上記４に記載の化合物。
６．  Ａ1は、［１，３，４］オキサジアゾールである上記５に記載の化合物。
７．  Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である上記１、２、または３に記載の化合物。
８．  Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、場合によりエーテル酸素原子を含有する、１から１０の炭素原子を有する直鎖状または分枝状過フッ素化飽和基または不飽和基である上記７に記載の化合物。
９．  Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である上記８に記載の化合物。
１０．  ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しい上記１、２、または３に記載の化合物。
１１．  ｍ＋ｎ＋ｐは２に等しい上記１０に記載の化合物。
１２．  Ａ2は、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスイミダゾール、ビベンゾオキサゾール、ビベンゾチアゾール、およびビベンゾイミダゾールなどの二価芳香族複素環式基である上記１または３に記載の化合物。
１３．  Ａ2は、［１，３，４］オキサジアゾールである上記１２に記載の化合物。
１４．  Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である上記１または３に記載の化合物。
１５．  Ｙ1、Ｙ2、およびＹ3は、各々、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は任意の一価フッ素化基である）に等しく、ｑは１である上記１または２に記載の化合物。
１６．  Ｒ4は、場合によりエーテル酸素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を含有する、１から２０の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環状過フッ素化または部分フッ素化飽和基または不飽和基である上記１５に記載の化合物。
１７．  ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しい上記１５に記載の化合物。
１８．  Ｙ1は−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、ｍは２または３である上記１または２に記載の化合物。
１９．  ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０から１であり、ｑは０である上記１または３に記載の化合物。
２０．  Ａ1は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ1は−ＮＨ−である上記１９に記載の化合物。
２１．  Ａ1は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ1は−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−（Ｒ5は二価フッ素化基である）である上記１９に記載の化合物。
２２．  Ａ1は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ1は−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−（Ｒ6およびＲ7は二価フッ素化基である）である上記１９に記載の化合物。
２３．  化合物が、任意の種類のポリマー繰返し単位を、互いに対して任意の比でランダムに組合せることによって得られるランダムコポリマーであり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０から１であり、ｑは０である上記１または３に記載の化合物。
２４．  Ａ1は二価芳香族複素環式基であり、ｍは２であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、Ｙ1は−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である上記１または２に記載の化合物。
２５．  Ａ1は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ1は−ＮＨ−である上記１または３に記載の化合物。
２６．  Ａ1は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ1は−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−である上記１または３に記載の化合物。
２７．  Ａ1は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０であり、ｑは０であり、Ｙ1は−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−である上記１または３に記載の化合物。
２８．  下記一般構造：
【化２】
2007528844.tif 000071
（式中、Ａ3は、複素環式環を含んでなる二価または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子がフッ素化フルオロスルホニル基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは２または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３である）
を有するフッ素化フルオロスルホニル置換複素環。
２９．  Ａ3は二価芳香族複素環式基であり、ｍおよびｎは各々１に等しく、ｐは０である上記２８に記載のフッ素化フルオロスルホニル置換複素環。
３０．  Ａ3は二価芳香族複素環式基であり、ｎおよびｐは各々０に等しく、ｍは２である上記２８に記載のフッ素化フルオロスルホニル置換複素環。
３１．  （ａ）下記構造：
Ｆ−ＳＯ2−Ｒ8−Ｘ
（式中、Ｒ8は、Ｒ1について上で定義されたような二価フッ素化基であり、Ｘはアシル基である）
を有するフルオロスルホニル含有アシル誘導体を提供する工程と；
（ｂ）工程（ａ）からのフルオロスルホニル含有アシル誘導体を窒素試薬と縮合させて、スルホニル含有前駆体を形成する工程と；
（ｃ）工程（ｂ）のスルホニル含有前駆体を熱分解または脱水によって環化して、フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基を含有するスルホニル含有芳香族複素環式化合物を形成する工程と；
（ｄ）（ｉ）フルオロスルホニル基をフッ素化スルホンアミドと縮合させる、
（ｉｉ）スルホンアミド基をフッ素化スルホニルフルオリドと縮合させる、
（ｉｉｉ）フルオロスルホニル基を、最初にアンモニアと縮合させてスルホンアミド基を形成し、その後、フッ素化スルホニルフルオリドと縮合させてスルホンイミド基を形成する、または
（ｉｖ）フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基の加水分解によりスルホン酸基を形成することによって、フルオロスルホニル基またはスルホンアミド基を含有する、工程（ｃ）のスルホニル含有芳香族複素環式化合物を、酸性スルホニル含有芳香族複素環式化合物に変える工程とを含んでなる、化合物を合成するための方法。
３２．  アシル基が、アシルフルオリド、アシルクロリド、アシルブロミド、アシルヨージド、エステル、アミド、およびニトリルよりなる群から選択される上記３１に記載の方法。
３３．  窒素試薬が、アンモニア；ヒドラジン；アジド；および有機オルト置換芳香族アミンよりなる群から選択される上記３１に記載の方法。
３４．  フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ2−Ｒ8−ＣＯ−Ｆをヒドラジンと縮合させて、ジヒドラジド基とフルオロスルホニル基とを含有するビス（フルオロスルホニル）ジヒドラジドを形成し；脱水を用いてジヒドラジド基を環化することによって［１，３，４］オキサジアゾール環を形成し；フルオロスルホニル基をアンモニアと縮合させて、スルホンアミド基を含有するビス（スルホンアミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを形成し；フッ素化スルホニルフルオリド、Ｒ4−ＳＯ2−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、ビス（スルホンイミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを合成するための方法であって、Ｒ4およびＲ8は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
３５．  フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ2−Ｒ8−ＣＯ−Ｆをヒドラジンと縮合させて、ジヒドラジド基とフルオロスルホニル基とを含有するビス（フルオロスルホニル）ジヒドラジドを形成し；脱水を用いてジヒドラジド基を環化することによって［１，３，４］オキサジアゾール環を形成し；フルオロスルホニル基をアンモニアと縮合させて、スルホンアミド基を含有するビス（スルホンアミド）−［１，３，４］オキサジアゾールを形成し；フッ素化ジスルホニルジフルオリド、Ｆ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、スルホンイミド基と［１，３，４］オキサジアゾール基とを含有するコポリマーを合成するための方法であって、Ｒ5およびＲ8は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
３６．  フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ2−Ｒ8−ＣＯ−Ｆをアンモニアと縮合させて、カルバミド基とスルホンアミド基とを含有するジアミドを形成し；カルバミド基をオルト−フェニレンジアミンと縮合させて、カルバミド付加物を形成し；熱分解によってカルバミド付加物を環化して、ベンゾイミダゾール基を形成し、フッ素化スルホニルフルオリド、Ｒ4−ＳＯ2−Ｆをスルホンアミド基と縮合させることによってスルホンイミド基を形成することによって、ベンゾイミダゾールスルホンイミドを合成するための方法であって、Ｒ4およびＲ8は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
３７．  フルオロスルホニルアシルフルオリド、Ｆ−ＳＯ2−Ｒ8−ＣＯ−Ｆをオルト−フェニレンジアミンと縮合させて、カルバミド付加物を形成し；熱分解によってカルバミド付加物を環化して、ベンゾイミダゾール基を形成し、フルオロスルホニル基を加水分解することによってスルホン酸基を形成することによって、ベンゾイミダゾールスルホン酸を合成するための方法であって、Ｒ8は、１から６の炭素原子を有する直鎖状過フッ素化飽和基である方法。
３８．  下記一般構造：
【化３】
2007528844.tif 000072
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物が中に吸収された多孔性基材を含んでなる固体ポリマー電解質膜。
３９．  多孔性基材が、過フッ素化ポリマーの微孔性フィルムおよび無機繊維基材よりなる群から選択される、上記３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
４０．  化合物が小分子である上記３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
４１．  化合物がポリマーの繰返し単位である上記３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
４２．  化合物が、多孔性支持体内で、架橋されるか、グラフト化されるか、鎖延長される上記３８に記載の固体ポリマー電解質膜。
４３．  化合物が、架橋、グラフト化、または鎖延長をもたらすために、反応性官能基を含有するように変性される上記４２に記載の固体ポリマー電解質膜。
４４．  化合物が、架橋、グラフト化、または鎖延長をもたらすために、試薬と混合される上記４２に記載の固体ポリマー電解質膜。
４５．  第１の表面および第２の表面を有する固体ポリマー電解質膜と、固体ポリマー電解質膜の第１の表面上に存在するアノードと、固体ポリマー電解質膜の第２の表面上に存在するカソードとを含んでなる触媒コーティング膜であって、固体ポリマー電解質膜が、下記一般構造：
【化４】
2007528844.tif 000073
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物が中に吸収された多孔性基材を含んでなる、触媒コーティング膜。
４６．  第１の表面および第２の表面を有し、かつ下記一般構造：
【化５】
2007528844.tif 000074
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物を含んでなるポリマー電解質膜を含んでなる膜電極アセンブリ。
４７．  下記一般構造：
【化６】
2007528844.tif 000075
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物を含んでなる電極触媒コーティング組成物。
４８．  触媒をさらに含んでなる上記４７に記載の電極触媒コーティング組成物。
４９．  ポリマー電解質膜を含んでなる電気化学電池であって、ポリマー電解質膜が、下記一般構造：
【化７】
2007528844.tif 000076
［式中、Ａ1は、複素環式環を含んでなる一価、二価、または三価芳香族複素環式基であり；
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、二価フッ素化基であり；
複素環式環の炭素原子が酸性フッ素化スルホニル含有基で完全に置換されるように、ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２、または３に等しいという条件で、ｍ、ｎ、およびｐは、０から３であり；
ｑは０または１であり；
Ｙ1は、−ＯＨ、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4（Ｒ4は一価フッ素化基である）、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、または−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−であり（Ａ2は二価芳香族複素環式基であり、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、二価フッ素化基である）；
ｍおよびｎが各々１に等しく、ｐが０から１であり、ｑが０である場合、Ｙ1は、−ＮＨ−、−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ5−ＳＯ2−ＮＨ−、および−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ6−Ａ2−Ｒ7−ＳＯ2−ＮＨ−よりなる群から選択されるという条件で、Ｙ2およびＹ3は、−ＯＨまたは−ＮＨ−ＳＯ2−Ｒ4である］
を有する化合物を含んでなる、電気化学電池。
５０．  燃料電池、バッテリ、クロルアルカリ電池、電解セル、センサ、電気化学キャパシタ、および修正電極よりなる群から選択される上記４９に記載の電気化学電池。
【国際調査報告】
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