(57)【要約】  イオン伝導体に用いることができる新規な液晶性化合物、それを用いたイオン伝導体、並びに該イオン伝導体を用いた電解質フィルム及び二次電池を提供する。液晶性化合物は、下記式（１）で表される。【化１】2019221267.tif 000031  式（１）中、Ｍｅはメチル基を表し、Ｒ１、Ｒ２は、水素原子を表し、Ａ、Ｂの少なくとも一方は、メソゲン基を表し、ＹＡ、ＹＢは、各々独立して置換又は無置換のアルキル基を表し、ＸＡ、ＸＢ、ＸＣ、ＸＤは、各々独立して、リンカーを表す。
2019221267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される液晶性化合物。
【化１】
2019221267.tif 000028
式（１）中、Ｍｅはメチル基を表し、
Ｒ１、Ｒ２は、水素原子を表し、
Ａ、Ｂの少なくとも一方は、メソゲン基を表し、
ＹＡ、ＹＢは、各々独立して置換又は無置換のアルキル基を表し、
ＸＡ、ＸＢ、ＸＣ、ＸＤは、各々独立して、リンカーを表し、前記リンカーは、単結合又は下記式（４−ａ）〜（４−ｈ）からなる群から選択される１つで表される基である。
【化２】
2019221267.tif 000029
【請求項２】
Ａ、Ｂがいずれもメソゲン基を表す請求項１に記載の液晶性化合物。
【請求項３】
前記リンカーが、単結合、式（４−ａ）で表されるエーテル結合、式（４−ｆ）若しくは（４−ｈ）で表されるエステル結合又は式（４−ｅ）で表されるイミン結合である、請求項１又は２に記載の液晶性化合物。
【請求項４】
ＹＡ、ＹＢが、各々独立して、炭素数６〜２４の置換又は無置換のアルキル基を表す、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶性化合物。
【請求項５】
ＹＡ、ＹＢが、各々独立して、炭素数６〜１２の置換又は無置換のアルキル基を表し、ＸＡ、ＸＤが、各々独立して、単結合又は式（４−ａ）で表されるエーテル結合を表し、ＸＢ、ＸＣが、各々独立して、単結合、式（４−ｅ）で表されるイミン結合又は式（４−ｆ）若しくは（４−ｈ）で表されるエステル結合を表し、Ａ、Ｂが、１，４−フェニレン基を表す、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶性化合物。
【請求項６】
Ａ、Ｂが、同一の基であり、
ＹＡ、ＹＢが、同一の基であり、
ＸＡ、ＸＤが、同一の基であるか、又は共に単結合であり
ＸＢ、ＸＣが、同一の基であるか、又は共に単結合である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶性化合物。
【請求項７】
下記式（Ｃ１）−（Ｃ４）及び（Ｃ６）からなる群から選択される１つで表される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶性化合物。
【化３】
2019221267.tif 000030
【請求項８】
ネマチック相又はスメクチック相を示す請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶性化合物。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液晶性化合物と、
塩または酸とを含む、イオン伝導体。
【請求項１０】
前記塩が、アルカリ金属塩である、請求項９に記載のイオン伝導体。
【請求項１１】
前記塩が、リチウム塩である、請求項９に記載のイオン伝導体。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか一項に記載のイオン伝導体を電解質として有する二次電池。
【請求項１３】
請求項９〜１１のいずれか一項に記載のイオン伝導体を電解質の充填材として有する二次電池。
【請求項１４】
請求項９〜１１のいずれか一項に記載のイオン伝導体を有する電解質フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶性化合物、イオン伝導体、電解質フィルム及び二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、光電気化学電池、イオンセンサ、フォトクロミック素子、燃料電池などのエネルギー変換デバイス等への需要の増大から、それらに用いられる電解質にも、より一層の高性能化が要求されている。【０００３】
従来、電解質として、液状の電解質（電解液）が用いられてきた。しかし、電解液は液漏れしやすく、また、過充電又は過放電により電池内部で短絡が生じ発火するおそれがあるという問題があり、安全性及び信頼性のさらなる向上が求められている。【０００４】
このような状況下、次世代の電解質として、無機材料を用いた無機固体電解質や、有機高分子を用いた高分子固体電解質等が注目されている。例えば、非特許文献１において、Ｌｉ｛Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２｝（Ｃ６Ｈ４（ＯＣＨ３）２）の分子結晶がイオン伝導性を示すことが記載されている。【０００５】
一方、特許文献１において、固体と液体の中間的性質を有する液晶化合物を用いたイオン伝導体が提案されている。具体的には、配向した液晶性分子により形成される層の間に有機溶融塩の層が形成され、該有機溶融塩の層がイオン伝導部として機能するイオン伝導体が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ．Ｍｏｒｉｙａ  ｅｔ  ａｌ．Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｏｎｉｃｓ  ２８５（２０１６）２９−３２
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３５８８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
液状の電解質（電解液）の代替として提案されている、有機高分子や液晶分子を用いたイオン伝導体は、液状の電解質より発火し難く、安全性及び信頼性が高いが、液状の電解質と同等の高いイオン伝導度は達成できていない。有機高分子等を用いたイオン伝導体では、例えば、イオンと親和性を有するセグメント鎖が大きく動くセグメント運動によって、イオンが伝導するように分子設計される。イオン伝導度を高めるためには、セグメント運動をより大きくする必要がある。【０００９】
しかし、発火し難い等の安全性を確保しつつ、セグメント運動を高めることには限界があり、既に、イオン伝導度は限界値に達しているとも考えられている。そこで、従来のセグメント運動によってイオンを伝導させるというコンセプトとは異なる新しいコンセプトに基づいて、イオン伝導体の分子設計を行うことが求められている。【００１０】
本発明は、上記課題を解決するものであり、従来のイオン伝導メカニズムのコンセプトとは異なる新規なコンセプトに基づいて分子設計された、新規な液晶性化合物を提供することを目的とする。また、本発明は、該液晶性化合物を用いたイオン伝導体、並びに該イオン伝導体を用いた電解質フィルム及び二次電池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】
【００１１】
本発明の第１の態様に従えば、下記式（１）で表される液晶性化合物が提供される。
【化１】
2019221267.tif 000003
式（１）中、Ｍｅはメチル基を表し、Ｒ１、Ｒ２は、水素原子を表し、Ａ、Ｂの少なくとも一方は、メソゲン基を表し、ＹＡ、ＹＢは、各々独立して置換又は無置換のアルキル素基を表し、ＸＡ、ＸＢ、ＸＣ、ＸＤは、各々独立して、リンカーを表し、前記リンカーは、単結合又は下記式（４−ａ）〜（４−ｈ）からなる群から選択される１つで表される基である。
【化２】
2019221267.tif 000004
【００１２】
本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の液晶性化合物と、塩または酸とを含む、イオン伝導体が提供される。【００１３】
本発明の第３の態様に従えば、第２の態様のイオン伝導体を電解質として有する二次電池が提供される。【００１４】
本発明の第４の態様に従えば、第２の態様のイオン伝導体を電解質の充填剤として有する二次電池が提供される。【００１５】
本発明の第５の態様に従えば、第２の態様のイオン伝導体を有する電解質フィルムが提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の液晶性化合物によって得られるイオン伝導体は、安全性及び信頼性が高く、イオン伝導度を示す。このイオン伝導体は、二次電池等の各種デバイスの電解質として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施形態に係る液晶性化合物のイオン伝導メカニズムを説明するための概念図である。
【図２】図２は、実施形態に係るイオン伝導体を用いた二次電池の一例を示す模式的な断面図である。
【図３】図３（ａ）−（ｄ）は化合物Ｃ１の偏光顕微鏡写真である。
【図４】図４（ａ）−（ｃ）は化合物Ｃ２の偏光顕微鏡写真である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は化合物Ｃ３の偏光顕微鏡写真である。
【図６】図６（ａ）−（ｃ）は化合物Ｃ４の偏光顕微鏡写真である。
【図７】図７は化合物Ｃ１のＤＳＣチャートである。
【図８】図８は化合物Ｃ２のＤＳＣチャートである。
【図９】図９は、イオン伝導体Ｉ６−１のＸＲＤチャートである。
【図１０】図１０は、イオン伝導体Ｉ６−２のＸＲＤチャートである。
【図１１】図１１は、イオン伝導性評価Ｉに用いたセルを模式的に示す図である。
【図１２】図１２は、イオン伝導体Ｉ１のイオン伝導度の温度依存性を示すグラフである。
【図１３】図１３は、イオン伝導体Ｉ２のイオン伝導度の温度依存性を示すグラフである。
【図１４】図１４は、イオン伝導体Ｉ３のイオン伝導度の温度依存性を示すグラフである。
【図１５】図１５は、イオン伝導体Ｉ４のイオン伝導度の温度依存性を示すグラフである。
【図１６】図１６は、イオン伝導体Ｉ６−１のイオン伝導度の温度依存性を示すグラフである。
【図１７】図１７は、イオン伝導体Ｉ６−１のイオン伝導度の温度依存性を示すグラフである。
【図１８】図１８は、イオン伝導性評価ＩＩに用いたセルを模式的に示す図である。
【図１９】図１９は、測定セル２００Ａにおける、イオン伝導体Ｉ６−２の偏光顕微鏡写真である。
【図２０】図２０は、測定セル２００Ｂにおける、イオン伝導体Ｉ６−２の偏光顕微鏡写真である。
【図２１】図２１は、測定セル２００Ａ及び２００Ｂにおける、イオン伝導体Ｉ６−２のイオン伝導度の温度依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜液晶性化合物＞
実施形態に係る液晶性化合物は、下記一般式（１）で表される構造を有する。
【化３】
2019221267.tif 000005
【００１９】
式（１）中、Ｍｅはメチル基を表す。式（１）で表されるように、液晶性化合物は、ベンゼン環に結合したメトキシ基を有する。この液晶性化合物に塩または酸を加えると、ベンゼン環に結合したメトキシ基がカチオンを捕捉することができる。
【００２０】
式（１）中、Ｒ１、Ｒ２は、各々独立して水素原子、フッ素原子、メチル基又はメトキシ基を表す。Ｒ１、Ｒ２は、水素原子であることが好ましい。
【００２１】
式（１）中、Ａ、Ｂの少なくとも一方は、メソゲン基を表す。通常、液晶化合物（液晶分子）は硬い（ｒｉｇｉｄ）構造部位と柔軟な（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）構造部位とを有する。この硬い構造部位が分子を配向させ、柔軟な構造部位が液晶に流動性を与える。この硬い構造部位をメソゲン基という。すなわち、メソゲン基とは、液晶性化合物において液晶相の形成に寄与する剛直な基、部分又は骨格を意味する。メソゲン基としては、下記式（２−ａ）〜（２−ｓ）で表される基が例示されるが、これらに限定されない。Ａ、Ｂがいずれもメソゲン基であってもよく、その場合、Ａ、Ｂは各々独立して、下記式（２−ａ）〜（２−ｓ）のいずれかで表される基であってよく、好ましくは下記式（２−ａ）で表されるフェニレン基であってよい。Ａ，Ｂのいずれか一方がメソゲン基でない場合、メソゲン基でないＡ又はＢは、単結合であってよい。
【化４】
2019221267.tif 000006
【００２２】
式（１）中、ＹＡ、ＹＢは、各々独立して置換又は無置換のアルキル基を表す。置換又は無置換のアルキル基の炭素数は６〜２４であってよい。炭素数が６以上であると、メソゲン基からなる部位とアルキル鎖（アルキル基）とが相分離しやすいため液晶相が発現しやすい。炭素数が２４以下であると、液晶化合物が高すぎない融点を有し且つ様々な溶媒に可溶となる。置換又は無置換のアルキル基として、下記式（３−ａ）〜（３−ｆ）で表される基が例示され、好ましくは下記式（３−ａ）で表される基であるが、これらに限定されない。また、アルキル基は、無置換の直鎖のアルキル基であってもよい。尚、ここで、アルキル基とは、飽和アルキル基を意味する。ＹＡ、ＹＢは、液晶性化合物中の柔軟な構造部位であり、液晶に流動性を与える部位である。
【化５】
2019221267.tif 000007
【００２３】
式（１）中、ＸＡ、ＸＢ、ＸＣ、ＸＤは、各々独立して、リンカーを表す。リンカーとは、２つの基を連結する化学的成分をいう。リンカーとして、単結合及び下記式（４−ａ）〜（４−ｈ）で表される基が例示され、好ましくは単結合、下記式（４−ａ）で表されるエーテル結合、下記式（４−ｅ）で表されるイミン結合、又は下記式（４−ｆ）若しくは（４−ｈ）で表されるエステル結合であるが、これらに限定されない。
【化６】
2019221267.tif 000008
【００２４】
式（１）中、Ｒ１、Ｒ２が、同一の基であってもよく、Ａ、Ｂが、同一の基であってもよく、ＹＡ、ＹＢが、同一の基であってもよく、ＸＡ、ＸＤが、同一の基であるか、又は共に単結合であってもよく、ＸＢ、ＸＣが、同一の基であるか、又は共に単結合であってもよい。Ａ及びＢ、ＹＡ及びＹＢがそれぞれ同一の基であり、ＸＡ及びＸＤが同一の基であるか又は共に単結合であり、ＸＢ及びＸＣが同一の基であるか又は共に単結合である場合、液晶性化合物の合成ステップが少なくて済み、製造コストを削減できる。
【００２５】
実施形態に係る液晶性化合物はネマチック相又はスメクチック相を示してよい。ネマチック相とは、液晶分子（液晶性化合物）の長軸の方向（以下適宜「軸方向」と呼ぶ）が同じになるように液晶分子が配向している相である。スメクチック相とは、液晶分子の軸方向が同じになるように液晶分子が配向し、さらに、液晶分子が、軸方向に垂直な層構造を形成している相である。層構造が形成される方向（軸方向に垂直な方向）を以下適宜「層方向」と呼ぶ。
【００２６】
上記式（１）で表される液晶性化合物の、ベンゼン環に結合したメトキシ基がイオンを伝導する機能を有すると本願発明者らは考えている。このメカニズムについて、図１（ａ）−（ｃ）を参照しながら説明する。ネマチック相又はスメクチック相の分子配向構造において、図１（ａ）に示すように、液晶分子（Ｍ１）のベンゼン環に結合したメトキシ基は、液晶分子（Ｍ１）に隣接する液晶分子（Ｍ２）のベンゼン環に結合したメトキシ基に近接している。図１（ｂ）に示すように、電気的相互作用により液晶分子（Ｍ１）のメトキシ基に補足されたカチオン（Ｍｎ＋）は、液晶分子（Ｍ１）がその長軸を軸として回転することで、液晶分子（Ｍ１）に隣接する液晶分子（Ｍ２）のメトキシ基に受け渡される。さらに、図１（ｃ）に示すように、液晶分子（Ｍ２）がその長軸を軸として回転することで、液晶分子（Ｍ２）に隣接する液晶分子（Ｍ３）のメトキシ基に受け渡される。このように液晶分子間でカチオンが受け渡されることで、液晶分子の軸方向に垂直な方向にカチオンが伝達されると考えられる。特に、スメクチック相の場合、スメクチック相の各層にイオン伝導パスが形成されるため、より高いイオン伝導度が期待される。即ち、スメクチック相では、層方向（液晶分子の軸方向に垂直な方向）にカチオンが伝達されると考えられる。なお、図１（ａ）−（ｃ）に図示されている液晶分子は、例示的なものである。
【００２７】
このように、本実施形態の液晶性化合物のイオン伝導メカニズムは新規なものであり、従来の有機高分子等を用いたイオン伝導体のイオン伝導メカニズム、例えば、イオンと親和性を有するセグメント鎖が大きく動くセグメント運動によってイオンが伝導するというイオン伝導メカニズムとは異なると推測される。本実施形態の液晶性化合物は、分子（液晶分子）が大きく動くことによってイオンを伝導するのではなく、その場で分子が回転することによってイオンを伝導するように、分子設計されている。
【００２８】
＜イオン伝導体＞
イオン伝導体は、上述の実施形態に係る液晶性化合物と、塩または酸を含有する。
【００２９】
塩または酸は、イオン伝導体を用いるデバイスに応じて適宜選択してよい。塩は、無機塩または有機塩であってよく、アルカリ金属塩であってよく、特にリチウム塩であってよい。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＦ４、ＬｉＧａＦ４、ＬｉＩｎＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＳｉＦ６、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）が挙げられる。その他の塩としては、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、ＣａＩ２などの金属ヨウ化物、４級イミダゾリウム化合物のヨウ素塩、テトラアルキルアンモニウム化合物のヨウ素塩、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＣａＢｒ２等の金属臭化物が挙げられる。酸としては、ＨＰＦ６、ＨＢＦ４、ＨＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＨＡｓＦ６、ＨＳｂＦ６、ＨＡｌＦ４、ＨＧａＦ４、ＨＩｎＦ４、ＨＣｌＯ４、ＨＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＨＣＦ３ＳＯ３、ＨＳｉＦ６、ＨＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）ＨＩ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｈ２ＳＯ４が挙げられる。
【００３０】
イオン伝導体は、液晶性化合物と塩または酸を溶媒に溶解させた後、溶媒を除去することによって製造できる。
【００３１】
イオン伝導体は、液晶を配向させる機能を有する膜（配向膜）上に塗布することによって配向させることができる。配向膜を構成する材料としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート等が挙げられる。配向膜は、例えば、以下のようにして形成できる。まず、配向膜を構成する材料を溶媒に溶解させ、その溶液を基板上に塗布し、乾燥させて膜を形成する。得られた膜をラビング処理することにより、当該膜に液晶配向能を付与することができる。それにより配向膜が得られる。ラビング処理のほか、紫外光又は軟Ｘ線の照射により配向能を付与することもできる。
【００３２】
配向させたイオン伝導体をフィルム状に成形することで、電解質フィルムを得ることができる。電解質フィルムは、フィルム型二次電池の電解質として用いることができる。
【００３３】
＜二次電池＞
実施形態に係るイオン伝導体は、二次電池の電解質として用いることができる。以下、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。リチウムイオン二次電池の構造は特に限定されないが、通常、図２に示すように、負電極１０及び正電極２０と、電解質３０とから構成される。
【００３４】
負電極１０は、負極活物質１１と集電体１２とからなる。負極活物質１１は、リチウムイオンを吸蔵（インターカレート）・放出（デインターカレート）可能なものであれば特に制限されない。例えば、炭素質材料、単体金属、金属合金、金属化合物料、リチウム含有金属複合酸化物等が挙げられる。単体金属、金属合金、金属化合物は、リチウム合金を形成する材料であってよい。負極活物質１１は、特に、炭素、又はリチウム、ケイ素、スズもしくは鉛の単体、合金、化合物であってよい。活物質として用いる炭素は、例えば、天然あるいは人造の黒鉛、樹脂焼成炭素材料、炭素繊維などから適宜選択すればよい。
【００３５】
正電極２０は、正極活物質２１と集電体２２とからなる。正極活物質２１は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限されない。例えば、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属燐酸化合物、リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物、リチウム含有遷移金属ホウ酸化合物、炭素などが挙げられる。このような電極を用いることにより、良好な特性のリチウムイオン二次電池を得ることができる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＶ２Ｏ４などが挙げられる。
【００３６】
集電体１２、２２の材料は、電池の使用するデバイスの形状やケース内への集電体の配置方法などに応じて、適宜選択すればよい。一般に、負電極１０の集電体１２には銅、ニッケル等が、正電極２０の集電体２２にはアルミニウム等が使用される。
【００３７】
その他、電解質として任意の固体電解質粒子が用いられている二次電池において、固体電解質粒子の隙間を埋める充填材として実施形態に係るイオン伝導体を用いることもできる。
【実施例】
【００３８】
実施例１
下記式（Ｃ１）で表される化合物（以下、「化合物Ｃ１」と呼ぶ）を以下のようにして合成した。
【化７】
2019221267.tif 000009
【００３９】
式（Ｓ１）で表される合成スキームにしたがって、１，４−ジブロモ−２，３−ジメトキシベンゼンを合成した。まず、ジエチルエーテル(８０ｍｌ）中に１，２−ジメトキシベンゼン（１．１ｇ，８ｍｍｏｌ，分子量（Ｍ．Ｗ．）１３８．１７）及びテトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥＤＡ）（７．５ｍｌ，５０ｍｍｏｌ）を溶解し、さらにブチルリチウムのヘキサン溶液（１．６Ｍ，２５ｍｌ，４０ｍｍｏｌ）を滴下して加えた。得られた混合液を３日間室温に置いて反応させた。次いで、混合液を−７８℃に冷却し、そこに臭素（２．５ｍｌ）を滴下して加え、１日攪拌した。その後、混合液にヘキサン、酢酸エチル及び水を加えて分液抽出を行い、有機層を回収した。ヘキサンとクロロホルム（２：１）の混合液を展開溶媒としたカラムクロマトグラフィーにより、有機層を精製した。それにより、１．６１ｇの生成物を得た（収率３４％）。生成物を１Ｈ  ＮＭＲにより同定し、１，４−ジブロモ−２，３−ジメトキシベンゼン（５．４４ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．２９５．９６）であることを確認した。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ）（ＣＤＣｌ３）：δ７．２０（Ｓ，２Ｈ），３．９３（Ｓ，６Ｈ）
【化８】
2019221267.tif 000010
【００４０】
式（Ｓ２）で表される合成スキームにしたがって、４−オクチルオキシフェニルボロン酸を合成した。まず、無水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）（３００ｍＬ）に１−ブロモ−４−オクチルオキシベンゼン（１３．５ｍＬ，１０５ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．２８５．２）を加え、さらに、−７８℃、アルゴン条件下でｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（２．５Ｍ，４２．０ｍＬ，１０５ｍｍｏｌ）を滴下して加え、１時間攪拌した。得られた混合液に、さらにホウ酸トリイソプロピル（２４．３ｍＬ，１０５ｍｍｏｌ）を滴下して加え、さらに−７８℃、アルゴン条件下で１時間攪拌した。その後、混合液を室温に戻して一晩攪拌した。混合液に水（２０ｍＬ）を加えて反応を停止させ、３０分間攪拌した。生成した白色沈殿を吸引ろ過により回収し、真空ラインを用いて乾燥させた。それにより、４−オクチルオキシフェニルボロン酸（１０．２ｇ，４０．７ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．２５０．１）を得た（収率３９％）。
【化９】
2019221267.tif 000011
【００４１】
式（Ｓ３）で表される合成スキームにしたがって、化合物Ｃ１を合成した。１，４−ジブロモ−２，３−ジメトキシベンゼン（１．６７３ｇ，６．６９ｍｍｏｌ）及び４−オクチルオキシフェニルボロン酸（０．９ｇ，３．０４ｍｍｏｌ）をＴＨＦ（１５０ｍｌ）に加えた。さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４）（０．３５１ｇ，０．３０４ｍｍｏｌ）と炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）（２．０Ｍ，７８ｍｌ）を加え、７０℃で６時間攪拌した。得られた混合液に酢酸エチルと水を加えて分液抽出を行い、有機層を回収した。有機層を、硫酸マグネシウムを用いて脱水し、エバポレーターを用いて乾燥させた。クロロホルムとヘキサン（１：１）を溶媒として用いたカラムクロマトグラフィーにより、有機層を精製した。それにより、３３８．８４ｍｇの生成物を得た（収率２０．４％）。生成物を１Ｈ  ＮＭＲにより同定し、化合物Ｃ１（０．６２ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．５４６．８）であることを確認した。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ）（ＣＤＣｌ３）：δ７．５０（ｄ，４Ｈ），７．１１（ｓ，２Ｈ），６．９６（ｄ，４Ｈ），４．０１（ｔ，４Ｈ），３．６９（ｓ，６Ｈ），１．８１（ｍ，４Ｈ），１．４８−１．３０（ｍ，２４Ｈ），０．８９（ｔ，６Ｈ）
【化１０】
2019221267.tif 000012
【００４２】
実施例２
下記式（Ｃ２）で表される化合物（以下、「化合物Ｃ２」と呼ぶ）を以下のようにして合成した。
【化１１】
2019221267.tif 000013
【００４３】
式（Ｓ１）で表される合成スキームにしたがって、実施例１と同様に、１，４−ジブロモ−２，３−ジメトキシベンゼンを合成した。【００４４】
式（Ｓ４）で表される合成スキームにしたがって、１−ブロモ−４−（ドデシルオキシ）ベンゼンを合成した。ジメチルスルホキシド（５０ｍｌ）に、４−ブロモフェノール（５．１ｇ，２９．５ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．１７３．０）、１−ブロモドデカン（７．０６ｍｌ，２９．５ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．２４９．２）及び水酸化カリウム（８．２５ｇ）を加え、得られた混合液を５０℃で一晩撹拌した。その後、混合液に塩酸及びジクロロメタンを加えて分液抽出を行い、有機層を回収した。有機層を硫酸マグネシウムで脱水し、エバポレーターを用いて乾燥させて結晶を得た。得られた結晶をアセトンで再結晶させた。それにより、１−ブロモ−４−（ドデシルオキシ）ベンゼン（７．３ｇ，２１．４ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．３４１．３）を得た（収率７２．５％）。
【化１２】
2019221267.tif 000014
【００４５】
式（Ｓ５）で表される合成スキームにしたがって、４−（ドデシルオキシ）フェニルボロン酸を合成した。まず、無水ＴＨＦ（３００ｍＬ）に１−ブロモ−４−（ドデシルオキシ）ベンゼン（７．３ｇ，２１．４ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．３４１．３）を加え、さらに、−７８℃、アルゴン条件下でｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（２．５Ｍ，１３．４ｍＬ，２１．４ｍｍｏｌ）を滴下して加え、１時間攪拌した。得られた混合液に、さらにホウ酸トリイソプロピル（４．９ｍＬ，２１．４ｍｍｏｌ）を滴下して加え、さらに−７８℃、アルゴン条件下で１時間攪拌した。その後、混合液を室温に戻して一晩攪拌した。混合液に水（２０ｍＬ）を加えて反応を停止させ、３０分間攪拌した。生成した白色沈殿を吸引ろ過により回収し、真空ラインを用いて乾燥させた。それにより、４−（ドデシルオキシ）フェニルボロン酸（３．５ｇ，１１．４ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．３０６．２５）を得た（収率５３％）。
【化１３】
2019221267.tif 000015
【００４６】
式（Ｓ６）で表される合成スキームにしたがって、化合物Ｃ２を合成した。１，４−ジブロモ−２，３−ジメトキシベンゼン（４５０ｍｇ，１．５２ｍｍｏｌ）及び４−（ドデシルオキシ）フェニルボロン酸（１．０ｇ，３．３１ｍｍｏｌ）をＴＨＦ（１５０ｍｌ）に加えた。さらにＰｄ（ＰＰｈ３）４（１７５ｍｇ，０．１５１ｍｍｏｌ）とＫ２ＣＯ３（２．０Ｍ，２０ｍｌ）を加え、７０℃で６時間攪拌した。得られた混合液に酢酸エチルと水を加えて分液抽出を行い、有機層を回収した。有機層を、硫酸マグネシウムを用いて脱水し、エバポレーターを用いて乾燥させた。クロロホルムとヘキサン（１：１）を溶媒として用いたカラムクロマトグラフィーにより、有機層を精製した。それにより、３０９ｍｇの生成物を得た（収率３０．４％）。生成物を１Ｈ  ＮＭＲにより同定し、化合物Ｃ２（０．４６９ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．６５９．０）であることを確認した。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ）（ＣＤＣｌ３）：δ７．５０（ｄ，４Ｈ），７．１１（ｓ，２Ｈ），６．９６（ｄ，４Ｈ），４．０１（ｔ，４Ｈ），３．６９（ｓ，６Ｈ），１．８１（ｍ，４Ｈ），１．４８−１．３０（ｍ，３６Ｈ），０．８９（ｔ，６Ｈ）
【化１４】
2019221267.tif 000016
【００４７】
実施例３
式（Ｃ３）で表される化合物（以下、「化合物Ｃ３」と呼ぶ）を、式（Ｓ７）で表される合成スキームにしたがって合成した。
【化１５】
2019221267.tif 000017
【化１６】
2019221267.tif 000018
【００４８】
フレームドライした３００ｍＬ三ツ口フラスコにｐ−（ヘキシルオキシ）アニリン（Ｗａｋｏ社製、０．３５４ｇ，１．８３ｍｍｏｌ）及び２，３−ジメトキシテレフタルアルデヒド（ＬＥＡＰ  Ｌａｂｃｈｅｍ社製、０．１６ｇ，０．８２４ｍｍｏｌ）を加えた。容器内を窒素置換した後、超脱水エタノール５０ｍＬを三ツ口フラスコに加え、８０℃の湯浴にて約８時間半還流した。得られた反応液をエタノールを用いてナスフラスコに移し替え、約８０℃の水浴中でエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去した。それにより過飽和溶液を得た。過飽和溶液を室温まで徐冷した後、冷蔵庫内にて一晩静置して結晶を析出させた。析出した結晶を濾過により回収した。回収した結晶をさらにエタノールで再結晶させ、黄色結晶を得た（３９５ｍｇ、収率８８％）。黄色結晶を１Ｈ  ＮＭＲにより同定し、化合物Ｃ３であることを確認した。
１Ｈ  ＮＭＲ（６００ＭＨｚ）（ＣＤＣｌ３）：δ８．８６（ｓ，１Ｈ），７．９７（ｓ，２Ｈ），７．２８（ｄ，４Ｈ），６．９４（ｄ，４Ｈ），４．００−３．９７（ｍ，１０Ｈ），１．８２−１．７８（ｍ，４Ｈ），１．５０−１．４５（ｍ，４Ｈ），１．３７−１．３４（ｍ，８Ｈ），０．９２（ｔ，６Ｈ）【００４９】
実施例４
式（Ｃ４）で表される化合物（以下、「化合物Ｃ４」と呼ぶ）を式（Ｓ８）で表される合成スキームにしたがって合成した。
【化１７】
2019221267.tif 000019
【化１８】
2019221267.tif 000020
【００５０】
フレームドライした３００ｍＬ三ツ口フラスコに４−ドデシルアニリン（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、１．４９ｇ，５．７０ｍｍｏｌ）及び２，３−ジメトキシテレフタルアルデヒド（ＬＥＡＰ  Ｌａｂｃｈｅｍ社製、０．５０２ｇ，２．５８ｍｍｏｌ）を加えた。容器内を窒素置換した後、超脱水エタノール５０ｍＬを三ツ口フラスコに加え、８０℃の湯浴にて約８時間半還流した。得られた反応液をエタノールを用いてナスフラスコに移し替え、約７０〜８０℃の水浴中でエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去した。それにより過飽和溶液を得た。過飽和溶液を室温まで徐冷した後、冷蔵庫内にて一晩静置して結晶を析出させた。析出した結晶を濾過により回収した。回収した結晶をさらにエタノールで再結晶させ、黄色結晶を得た（１．４７ｇ、収率８３％）。黄色結晶を１Ｈ  ＮＭＲにより同定し、化合物Ｃ４であることを確認した。
１Ｈ  ＮＭＲ（６００ＭＨｚ）（ＣＤＣｌ３）：δ８．８６（ｓ，２Ｈ），７．９９（ｓ，２Ｈ），７．２３−７．１９（ｍ，８Ｈ），３．９７（ｓ，６Ｈ），２．６３（ｔ，４Ｈ），１．６６−１．６１（ｍ，４Ｈ），１．３５−１．２４（ｍ，３６Ｈ），０．８８（ｔ，６Ｈ）【００５１】
比較例１
下記式（Ｃ５）で表される化合物（以下、「化合物Ｃ５」と呼ぶ）を以下のようにして合成した。
【化１９】
2019221267.tif 000021
【００５２】
式（Ｓ５）で表される合成スキームにしたがって、実施例２と同様に４−（ドデシルオキシ）フェニルボロン酸を合成した。【００５３】
式（Ｓ９）で表される合成スキームにしたがって、化合物Ｃ５を合成した。１，４−ジブロモベンゼン（３８１ｍｇ，１．６１ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．２３５．９１）及び４−（ドデシルオキシ）フェニルボロン酸（１．０ｇ，３．２７ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．３０６．２５）をＴＨＦ（１００ｍｌ）に加えた。さらにＰｄ（ＰＰｈ３）４（３５１ｍｇ，０．３０４ｍｍｏｌ）とＫ２ＣＯ３（２．０Ｍ，２０ｍｌ）を加え、７０℃で６時間攪拌した。得られた混合液に酢酸エチルと水を加えて分液抽出を行い、有機層を回収した。有機層を、硫酸マグネシウムを用いて脱水し、エバポレーターを用いて乾燥させた。クロロホルムとヘキサン（１：１）を溶媒として用いたカラムクロマトグラフィーにより、有機層を精製した。その後、メタノール及び酢酸エチルの混合溶媒で再結晶操作を行った。それにより、３５０ｍｇの生成物を得た（収率３６％）。生成物を１Ｈ  ＮＭＲにより同定し、化合物Ｃ５（０．５８ｍｍｏｌ，Ｍ．Ｗ．５９８．９６）であることを確認した。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ）（ＣＤＣｌ３）：δ７．５２（ｍ，４Ｈ），７．４１（ｍ，４Ｈ），６．９６（ｄ，４Ｈ），３．９８（ｔ，４Ｈ），１．８１（ｍ，４Ｈ），１．４８−１．３０（ｍ，３２Ｈ），０．８７（ｔ，６Ｈ）
【化２０】
2019221267.tif 000022
【００５４】
実施例５
式（Ｃ６）で表される化合物（以下、「化合物Ｃ６」と呼ぶ）を、以下のようにして合成した。
【化２１】
2019221267.tif 000023
【００５５】
式（Ｓ１０）で表される合成スキームにしたがって２，３−ジメトキシベンゼン−１，４−ジオールを合成した。まず、トルエン（３３００ｍＬ）に、２，３−ジメトキシフェノール（４０．０ｇ，２６０ｍｍоｌ）を加えて溶解し、更にＦｒｅｍｙ’ｓ  Ｓａｌｔ（２８３ｇ，１０５５ｍｍоｌ）、５％酢酸ナトリウム水溶液（３３００ｍＬ）を加え、室温で２４時間撹拌して反応させた。反応液に、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテルと水を加えて３回、分液抽出を行い、有機層を回収した。回収した有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄後、硫酸マグネシウムで脱水した。濾過により硫酸マグネシウムを除去した後、濃縮し、得られたタール状中間体（２７．５ｇ，１６４ｍｍоｌ）を反応容器に入れ、メタノール（１３２０ｍＬ）、水（２６０ｍＬ）を加えて氷水浴にて撹拌した。これに水素化ホウ素ナトリウム（７．１ｇ，１８．８ｍｍоｌ）を少量ずつ加えた。全量添加後、氷水浴にて１０分撹拌して反応させた。反応液に水（６６０ｍＬ）を加えて希釈後、２Ｍ塩酸を加えて酸性にし、酢酸ナトリウムで分液抽出を３回行った。有機層を回収し、硫酸マグネシウムで脱水後、硫酸マグネシウムを濾過により除去した。その後、濃縮して得られた茶色タール状粗体をカラムクロマトグラフィー（クロロホルム：メタノール＝３０：１）で精製し、目的物を得た（８．１ｇ、収率１８％）。生成物を１Ｈ  ＮＭＲにより同定し、２，３−ジメトキシベンゼン−１，４−ジオールであることを確認した。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ）（ＣＤＣｌ３）：δ３．９２（ｓ，６Ｈ），５．３３（ｓ，２Ｈ），６．６０（ｓ，２Ｈ）
【化２２】
2019221267.tif 000024
【００５６】
式（Ｓ１１）で表される合成スキームにしたがって、化合物Ｃ６を合成した。２，３−ジメトキシベンゼン−１，４−ジオール（１．０ｇ、５．８８ｍｍоｌ）、４−（ドデシルオキシ）安息香酸（Ｗａｋｏ社製、３．６０ｇ、１１．８ｍｍоｌ）、４−ジメチルアミノピリジン（Ｗａｋｏ社製、７９．０ｍｇ、６４７μｍоｌ）、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド（Ｗａｋｏ製、２．５５ｇ、１２．３ｍｍоｌ）に、ジクロロメタン（１５ｍＬ）を加え、窒素下、室温で１４日間撹拌し反応させた。反応液を濾過して得られたろ液の溶媒を減圧留去し、得られた残渣を酢酸エチル、水を加えて分液洗浄した。有機層を回収して硫酸ナトリウムで脱水後、カラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝９８：２−９０：１０）により精製した。更に、酢酸エチルを用いた再結晶により精製して、化合物Ｃ６を白色パウダーとして得た（１．２２ｇ、収率２７％）。生成物を１Ｈ  ＮＭＲにより同定し、化合物Ｃ６であることを確認した。
１Ｈ  ＮＭＲ（６００ＭＨｚ）（ＤＭＳＯ−ｄ６）：δ０．８９（ｔ，６Ｈ，ｊ＝６．６Ｈｚ），１．３０（ｍ，３２Ｈ），１．４６（ｍ，４Ｈ），１．８２（ｍ，４Ｈ），３．８８（ｓ，６Ｈ），４．０５（ｔ，４Ｈ，ｊ＝６．６Ｈｚ），６．９５（ｓ，２Ｈ），６．９８（ｄ，４Ｈ，ｊ＝９．０Ｈｚ），８．１６（ｄ，４Ｈ，ｊ＝７．４Ｈｚ）．
【化２３】
2019221267.tif 000025
【００５７】
＜イオン伝導体の調製＞
化合物Ｃ１−Ｃ４及びＣ６の各々にビス(トリフルオロメタンスルホン)イミドリチウム塩（ＬｉＴＦＳＩ、化学式：ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２）のメタノール希釈液及びＴＨＦを加えて、化合物Ｃ１−Ｃ４及びＣ６を溶解させた。その後、溶媒を減圧留去した。それにより、化合物Ｃ１−Ｃ４及びＣ６とＬｉＴＦＳＩの混合物を得た。また、化合物Ｃ６にビス（フルオロスルホニル）イミドリチウム塩（ＬｉＦＳＩ、化学式：ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２）のメタノール希釈液及びＴＨＦを加えて化合物Ｃ６を溶解した後、溶媒を減圧留去して、化合物Ｃ６とＬｉＦＳＩの混合物を得た。化合物Ｃ１−Ｃ４及びＣ６とＬｉＴＦＳＩの混合比（モル比）及び化合物Ｃ６とＬｉＦＳＩの混合比（モル比）は、表１，２に記載の値とした。なお、表中の混合比「１０：０」は、化合物Ｃ１−Ｃ４及びＣ６にＬｉＴＦＳＩ又はＬｉＦＳＩが混合されていないことを意味している。【００５８】
＜液晶性の評価Ｉ＞
偏光顕微鏡及び示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、各混合物の冷却過程における相転移温度を調べた。偏光顕微鏡を用いて求めた相転移温度を表１に、ＤＳＣのオンセット値から求めた相転移温度を表２に示す。なお、表１，２中、Ｃｒは結晶相、Ｎはネマチック相、Ｓｍはスメクチック相、Ｉｓｏは等方相（液体）を示す。【００５９】
【表１】
2019221267.tif 000026
【表２】
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【００６０】
また、ＬｉＴＦＳＩを混合していない（すなわち、混合比が１０：０の）化合物Ｃ１−Ｃ４の、冷却過程中の偏光顕微鏡写真を図３−６に示す。図３（ａ）−（ｄ）は、化合物Ｃ１の７５℃、６５℃、３５℃、３０℃における偏光顕微鏡写真である。図４（ａ）−（ｃ）は、化合物Ｃ２の６８℃、６３℃、５３℃における偏光顕微鏡写真である。図５（ａ）、（ｂ）は、化合物Ｃ３の１３０℃、１００℃における偏光顕微鏡写真である。図６（ａ）−（ｃ）は、化合物Ｃ４の冷却過程中の６０℃、５０℃、室温における偏光顕微鏡写真である。また、ＬｉＴＦＳＩを混合していない化合物Ｃ１、Ｃ２のＤＳＣチャートをそれぞれ図７、８に示す。【００６１】
表１，２に示されるように、化合物Ｃ１−Ｃ４及びＣ６はいずれも、特定の温度域において、液晶相（ネマチック相又はスメクチック相）が発現する液晶性を示し、ＬｉＴＦＳＩ又はＬｉＦＳＩを混合することで相転移温度が変化した。また、化合物Ｃ４及びＣ６は単独ではネマチック相を示したが、ＬｉＴＦＳＩ又はＬｉＦＳＩと混合するとネマチック相を示さなかった。これらの結果は、化合物Ｃ１−Ｃ４及びＣ６がリチウムイオンを取り込んで複合化したことを示している。【００６２】
化合物Ｃ６は単独ではネマチック相を示したが、ＬｉＴＦＳＩ又はＬｉＦＳＩと混合するとスメクチック相を示した。これは、既に軸方向が同じになるように配向している化合物Ｃ６（ネマチック相）において、メソゲンのメトキシ基がリチウムイオンと相互作用することで、軸方向に垂直な層構造の形成が促進されて、スメクチック相が発現したと推測される。また、化合物Ｃ６とＬｉＦＳＩとを含むイオン伝導体では、ＬｉＦＳＩの混合比が大きい程（イオン伝導体中のＬｉＦＳＩの含有量が多い程）、スメクチック相を示す温度領域が拡大した。これは、ＬｉＦＳＩの混合比が大きい程、化合物Ｃ６のエステル基及びメソゲンのメトキシ基と、リチウムイオンとの相互作用が強くなり、上述した化合物Ｃ６における層構造が安定化するためだと推測される。【００６３】
以下、ＬｉＴＦＳＩ由来のリチウムイオンを取り込んで複合化した化合物Ｃ１−Ｃ４及びＣ６を、それぞれイオン伝導体Ｉ１−Ｉ４及びＩ６−１と記載し、ＬｉＦＳＩ由来のリチウムイオンを取り込んで複合化した化合物Ｃ６をイオン伝導体Ｉ６−２と記載する。【００６４】
なお、ＬｉＴＦＳＩの、化合物Ｃ１に対するモル比を７／１０以下としたところ、ＬｉＴＦＳＩ全てが化合物Ｃ１から分離せず、化合物Ｃ１がリチウムイオンを取り込んで複合化した。一方、ＬｉＴＦＳＩの、化合物Ｃ１に対するモル比を８／１０以上としたところ、一部のＬｉＴＦＳＩが化合物Ｃ１と相分離した。また、ＬｉＴＦＳＩの、化合物Ｃ２−Ｃ４に対するモル比を６／１０以下としたところ、ＬｉＴＦＳＩと化合物Ｃ２−Ｃ４が全て分離せず、化合物Ｃ２−Ｃ４がリチウムイオンを取り込んで複合化した。また、ＬｉＴＦＳＩの、化合物Ｃ６に対するモル比を２／１０以下としたところ、ＬｉＴＦＳＩ全てが化合物Ｃ６から分離せず、化合物Ｃ６がリチウムイオンを取り込んで複合化した。一方、ＬｉＴＦＳＩの、化合物Ｃ６に対するモル比を４／１０以上としたところ、一部のＬｉＴＦＳＩが化合物Ｃ６と相分離した。また、ＬｉＦＳＩの、化合物Ｃ６に対するモル比を４／１０以下としたところ、ＬｉＦＳＩ全てが化合物Ｃ６から分離せず、化合物Ｃ６がリチウムイオンを取り込んで複合化した。一方、ＬｉＦＳＩの、化合物Ｃ６に対するモル比を６／１０以上としたところ、一部のＬｉＦＳＩが化合物Ｃ６と相分離した。【００６５】
また、比較例１の化合物Ｃ５にＬｉＴＦＳＩのメタノール希釈液及びＴＨＦを加えて、化合物Ｃ５を溶解させ、溶媒を減圧留去した。それにより、化合物Ｃ５とＬｉＴＦＳＩの混合物を得た。この混合物を偏光顕微鏡で観察したところ、化合物Ｃ５の相とＬｉＴＦＳＩの相が分離していた。化合物Ｃ５は、リチウムイオンを捕捉するメトキシ基を有していないため、化合物Ｃ５がリチウムイオンと複合化しなかったと考えられる。【００６６】
＜液晶性評価ＩＩ＞
イオン伝導体Ｉ６−１及びＩ６−２のＸ線回析（ＸＲＤ）測定を行った。測定に用いた試料は、化合物Ｃ６とＬｉＴＦＳＩの混合比（モル比）が、（化合物Ｃ６）：（ＬｉＴＦＳＩ）＝１０：４であり、冷却過程中の８９℃におけるイオン伝導体Ｉ６−１と、化合物Ｃ６とＬｉＦＳＩの混合比（モル比）が、（化合物Ｃ６）：（ＬｉＦＳＩ）＝１０：４であり、冷却過程中の８９℃におけるイオン伝導体Ｉ６−２である。イオン伝導体Ｉ６−１の測定結果（ＸＲＤチャート）を図９に示し、イオン伝導体Ｉ６−２の測定結果（ＸＲＤチャート）を図１０に示す。【００６７】
図９及び図１０に示すように、イオン伝導体Ｉ６−１及びＩ６−２のＸＲＤチャートには、層間距離が約３８〜３９Å（約３．８〜３．９ｎｍ）のスメクチックＡ相に帰属される回折ピークが確認された。これから、Ｘ線回析（ＸＲＤ）測定によっても、イオン伝導体Ｉ６−１及びＩ６−２の液晶性が確認された。層間距離は、化合物Ｃ６の分子長である約４８Å（約４．８ｎｍ）よりやや短かった。イオン伝導体Ｉ６−１及びＩ６−２のスメクチックＡ相では、液晶分子の末端のアルキル鎖（アルキル基）が、軸方向において隣接する他の液晶分子のアルキル鎖、即ち、隣接する層の液晶分子の末端のアルキル鎖と絡み合っており、絡み合った分だけ、層間距離が分子長より短くなっている、と推測される。【００６８】
尚、結晶相を示す温度域におけるイオン伝導体Ｉ６−１及びＩ６−２についてＸ線回析（ＸＲＤ）測定を行ったところ、層間距離が約４１〜４２Å（約４．１〜４．２ｎｍ）の層構造が確認された。【００６９】
＜イオン伝導性評価Ｉ＞
図１１に模式的に示すセル１００を用意した。セルは二枚の対向するガラス基板４０を有し、ガラス基板４０の一方には、くし形の金電極５０が形成されている。上述のように調製したイオン伝導体Ｉ１−Ｉ４及びＩ６−１をガラス基板４０の間に挟み、ホットプレートで加熱してイオン伝導体Ｉ１−Ｉ４及びＩ６−１を等方相とした。イオン伝導体Ｉ１−Ｉ４及びＩ６−１をゆっくりと冷却しながら、温度約２度おきに、交流インピーダンス測定を行った。周波数は１０Ｈｚ−１０ＭＨｚの範囲とした。測定結果からコールコール（Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅ）プロットを作成し、各温度でのイオン伝導度を求めた。【００７０】
イオン伝導体Ｉ１−Ｉ４のイオン伝導度を、それぞれ図１２−１５に示す。化合物Ｃ６とＬｉＴＦＳＩとの混合比が異なる２種類のイオン伝導体Ｉ６−１のイオン伝導度を、それぞれ図１６−１７に示す。図１２−１７中の凡例は、化合物Ｃ１−Ｃ４及びＣ６とＬｉＴＦＳＩの混合比（モル比）を示している。図１２−１７に示すように、イオン伝導体Ｉ１−Ｉ４及びＩ６−１のいずれもイオン伝導性を示した。【００７１】
＜イオン伝導性評価ＩＩ＞
イオン伝導性評価ＩＩでは、図１８に模式的に示す、配向膜が設けられたセル２００を用いて、イオン伝導体Ｉ６−２のイオン伝導性を評価した。測定に用いた試料は、化合物Ｃ６とＬｉＦＳＩの混合比（モル比）が、（化合物Ｃ６）：（ＬｉＦＳＩ）＝１０：２であるイオン伝導体Ｉ６−２である。【００７２】
（１）セルの作製
セル２００は、以下に説明する方法により作製した。まず、表面にＡｕからなる電極５１が形成されている第１ガラス基材４１を用意した。電極５１の一部には、櫛形の測定部（櫛形電極）５１ａを設けた。電極５１上に、ポリイミドを塗布して配向膜（不図示）を形成し、形成した配向膜をラビング処理した。次に、測定部５１ａを覆う大きさ（１ｃｍ×７ｍｍ）の第２ガラス基材４２を用意した。第２ガラス基材４２上に、第１ガラス基材４１と同様に配向膜（不図示）を形成し、形成した配向膜をラビング処理した。第１ガラス基材４１の配向膜と、第２ガラス基材４２の配向膜とを対向させ、且つ第２ガラス基材４２が測定部（櫛形電極）５１ａを覆うように配置し、樹脂微粒子（積水化学工業社製、ミクロパール（登録商標）、直径：５μｍ）を混ぜた接着剤を用いて、第１ガラス基材４１と第２ガラス基材４２とを接着して、セル２００を得た。接着剤は電極５１に付着しないようにした。即ち、第１ガラス基材４１における電極５１の外側の部分と、第２ガラス基材４２とを接着した。これにより、電極５１と、第２ガラス基材４２との間に、樹脂微粒子の直径に相当する約５μｍの隙間（ギャップ）Ｇを形成した。【００７３】
本評価では、測定部（櫛形電極）５１ａにおいて、配向膜のラビング処理の方向が異なる２種類のセル２００Ａ、２００Ｂを作製した。櫛形電極５１ａに印加される電圧の方向（向き）と平行な方向を電圧方向Ｖと定義して、図１８に矢印で示す。セル２００Ａでは、電圧方向Ｖと垂直な方向にラビング処理を行った。セル２００Ｂでは、電圧方向Ｖと平行な方向にラビング処理を行った。尚、これ以降、ラビング処理を行った方向をラビング方向Ｒと記載する。【００７４】
（２）偏光顕微鏡観察
作製したセル２００Ａ、２００Ｂの隙間Ｇの側にイオン伝導体Ｉ６−２を設置し、イオン伝導体Ｉ６−２が等方相（液体）となる温度まで、ホットプレートで加熱した。これにより、毛細管現象によりイオン伝導体Ｉ６−２を隙間Ｇへ封入した。【００７５】
図１９及び図２０に、セル２００Ａ、２００Ｂの測定部（櫛形電極）５１ａにおけるイオン伝導体Ｉ６−２の偏光顕微鏡写真をそれぞれ示す。図１９及び図２０は、冷却過程中の９０℃における偏光顕微鏡写真である。図１９及び図２０からわかるように、セル２００Ａ及び２００Ｂの測定部（櫛形電極）５１ａにおいて、イオン伝導体Ｉ６−２はラビング方向Ｒに配向していた。即ち、セル２００Ａ及び２００Ｂにおいて、液晶分子（化合物Ｃ６）の軸方向はラビング方向Ｒと一致していた。【００７６】
また、上述のように、イオン伝導体Ｉ６−２は、９０℃においてスメクチック相を示す（表１及び表２参照）。図１９及び図２０に示すセル２００Ａ、２００Ｂにおいても、イオン伝導体Ｉ６−２のスメクチック相の層構造が観察された。スメクチック相の層方向Ｌを図１９及び図２０に矢印で示す。図１９に示すセル２００Ａにおいては、スメクチック相の層方向Ｌは電圧方向Ｖと平行であり、図２０に示すセル２００Ｂにおいては、スメクチック相の層方向Ｌは電圧方向Ｖと垂直であった。【００７７】
（３）イオン伝導性測定
イオン伝導体Ｉ６−２を封入したセル２００Ａ、２００Ｂをホットプレートで加熱して、イオン伝導体Ｉ６−２を等方相（液体）とした後、ゆっくりと冷却しながら、温度約２度おきに、交流インピーダンス測定を行った。周波数は１Ｈｚ−１ＭＨｚの範囲とした。測定結果からコールコール（Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅ）プロットを作成し、各温度でのイオン伝導度を求めた。結果を図２１に示す。併せて、イオン伝導体Ｉ６−２が結晶相Ｃｒ、液晶相Ｓｍ（スメクチック相）及び等方相Ｉｓｏ（液体）を示す温度域を矢印で図２１に示す。【００７８】
図２１に示すように、セルＡ及びセルＢにおけるイオン伝導体Ｉ６−２は、いずれもイオン伝導性を示した。また、イオン伝導体Ｉ６−２が液晶相Ｓｍ（スメクチック相）を示す温度域において、セル２００Ａにおけるイオン伝導体Ｉ６−２のイオン伝導度が、セル２００Ｂにおけるイオン伝導体Ｉ６−２のイオン伝導度より高かった。イオン伝導体Ｉ６−２のスメクチック相Ｓｍでは、スメクチック相の層方向Ｌ（液晶分子の軸方向に垂直な方向）にカチオンが伝達されると考えられる（図１（ａ）−（ｃ）参照）。このため、層方向Ｌが電圧方向Ｖと平行であるセル２００Ａのイオン伝導体Ｉ６−２の方が、層方向Ｌが電圧方向Ｖと垂直であるセル２００Ｂのイオン伝導体Ｉ６−２よりも、イオンが伝達され易かったと推測される。また、セル２００Ａ及びセル２００Ｂにおけるイオン伝導体Ｉ６−２は、いずれも、冷却過程において、等方相Ｉｓｏ（液体）から液晶相Ｓｍ（スメクチック相）に相転移した直後に、イオン伝導度が上昇している。これは、液晶相Ｓｍに相転移することで、液晶分子（化合物Ｃ６）が配向して、スメクチック相の層方向Ｌにイオン伝導パスが形成されたためだと推測される。【００７９】
以上、本発明を実施形態及び実施例により説明したが、本発明はこれらによって限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で適宜改変することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の液晶性化合物をリチウムイオン等のカチオンと複合化させ、さらに配向させることによって得られるイオン伝導体は、高いイオン伝導度を示す。このイオン伝導体は、二次電池等の各種デバイスの電解質として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０  負電極、  １１  負極活物質、  １２  集電体、  ２０  正電極、  ２１  正極活物質、  ２２  集電体、  ３０  電解質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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