KR20230092977A - 이온성 중합체 및 공중합체 - Google Patents

이온성 중합체 및 공중합체 Download PDF

Info

Publication number
KR20230092977A
KR20230092977A KR1020237016826A KR20237016826A KR20230092977A KR 20230092977 A KR20230092977 A KR 20230092977A KR 1020237016826 A KR1020237016826 A KR 1020237016826A KR 20237016826 A KR20237016826 A KR 20237016826A KR 20230092977 A KR20230092977 A KR 20230092977A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optionally substituted
moiety
group
ionic
alkyl
Prior art date
Application number
KR1020237016826A
Other languages
English (en)
Inventor
리후이 왕
지양 후오
쳉티안 셴
Original Assignee
트웰브 베네핏 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 트웰브 베네핏 코포레이션 filed Critical 트웰브 베네핏 코포레이션
Publication of KR20230092977A publication Critical patent/KR20230092977A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G10/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with aromatic hydrocarbons or halogenated aromatic hydrocarbons only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C08L101/02—Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/02—Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C08L101/02—Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups
    • C08L101/025—Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups containing nitrogen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C08L101/12—Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by physical features, e.g. anisotropy, viscosity or electrical conductivity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
    • C25B13/08—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material based on organic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/31—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/312—Non-condensed aromatic systems, e.g. benzene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/31—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/314—Condensed aromatic systems, e.g. perylene, anthracene or pyrene
    • C08G2261/3142—Condensed aromatic systems, e.g. perylene, anthracene or pyrene fluorene-based, e.g. fluorene, indenofluorene, or spirobifluorene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/40—Polymerisation processes
    • C08G2261/45—Friedel-Crafts-type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/50—Physical properties
    • C08G2261/51—Charge transport
    • C08G2261/516—Charge transport ion-conductive
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/23—Carbon monoxide or syngas

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Plural Heterocyclic Compounds (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

본개시물은 제1 중합체 구조 및 제2 중합체 구조, 여기서 이들 중 적어도 하나는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함할 수 있음, 을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 이러한 조성물을 사용하는 재료, 장치 및 방법도 또한 기술된다.

Description

이온성 중합체 및 공중합체
참고에 의해 통합
PCT 신청 양식은 본 출원의 일부로서 본 명세서와 동시에 제출된다. 본 출원이 동시에 제출된 PCT 신청 양식에서 식별된 바와 같이 이익 또는 우선권을 주장하는 각 출원은 그 전체가 모든 목적을 위해 참조로 포함된다. 본 출원은 2020 년 10 월 20 일에 출원된 미국 가특허 출원 63/093,791호의 이익을 주장하며 이는 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
본개시물은 제1 중합체 구조 및 제2 중합체 구조, 여기서 이들 중 적어도 하나는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함할 수 있음, 을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 이러한 조성물을 사용하는 재료, 장치 및 방법도 또한 기술된다.
전기화학 전지의 한 구성요소는 중합체-계 전해질 막을 포함한다. 중합체 중합체 막의 물리적 및 화학적 특성은 그러한 전지의 성능에 영향을 줄 수 있다.
요약
본개시물은 제1 중합체 구조 및 제2 중합체 구조, 여기서 이들 중 적어도 하나는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함함, 을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 조성물은 중합체, 공중합체, 중합체 블렌드, 블록 공중합체, 또는 다른 중합체-계 형태를 포함할 수 있다.
따라서, 제1 양상에서, 본개시물은 제1 구조를 포함하는 조성물을 포함하고, 여기서:
(i) 제1 구조는 다음을 포함하고:
Figure pct00001
(I),
Figure pct00002
(II),
Figure pct00003
(III),
Figure pct00004
(IV),
Figure pct00005
(V),
또는 이의 염, 여기서:
각각의 R7 및 R8는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 여기서 R7 또는 R8 중 적어도 하나는 전자-끌기 모이어티를 포함하고 또는 여기서 R7 및 R8는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기 (예를 들어, 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 임의로 치환될 수 있는)를 형성할 수 있고;
각각의 R9 및 R10는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 또는 여기서 R9 및 R10는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고 (예를 들어, 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 임의로 치환될 수 있는);
Ar는 임의로 치환된 방향족 또는 임의로 치환된 아릴렌이거나 이를 포함하고;
n는 1 이상의 정수이고;
각각의 고리 a, 고리 b, 및/또는 고리 c는 임의로 치환될 수 있고; 및
여기서 고리 a-c, R7, R8, R9, 및 R10 중 하나 이상은 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다.
제2 양상에서, 본개시물은 제1 구조 및 제2 구조를 포함하는 조성물을 포함하고, 여기서:
(i) 제1 구조는 다음을 포함하고:
Figure pct00006
(I),
Figure pct00007
(II),
Figure pct00008
(III),
Figure pct00009
(IV),
Figure pct00010
(V),
또는 이의 염, 여기서:
각각의 R7 및 R8는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 여기서 R7 또는 R8 중 적어도 하나는 전자-끌기 모이어티를 포함하고 또는 여기서 R7 및 R8는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기 (예를 들어, 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 임의로 치환될 수 있는)를 형성할 수 있고;
각각의 R9 및 R10는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 또는 여기서 R9 및 R10는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고 (예를 들어, 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 임의로 치환될 수 있는);
Ar는 임의로 치환된 방향족 또는 임의로 치환된 아릴렌이거나 이를 포함하고;
n는 1 이상의 정수이고;
각각의 고리 a, 고리 b, 및/또는 고리 c는 임의로 치환될 수 있고; 및
여기서 고리 a-c, R7, R8, R9, 및 R10 중 하나 이상은 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있고;
(ii) 제2 구조는 임의로 치환된 방향족 또는 임의로 치환된 아릴렌을 포함한다.
일부 구체예에서 (예를 들어, (ii)의), 제2 구조는 다음을 포함하고:
Figure pct00011
(X),
Figure pct00012
(XI),
Figure pct00013
(XII),
Figure pct00014
(XIII),
Figure pct00015
(XIV),
Figure pct00016
(XV),
Figure pct00017
(XVI),
Figure pct00018
(XVII),
Figure pct00019
(XVIII),
Figure pct00020
(XIX),
Figure pct00021
(XX),
Figure pct00022
(XXI),
Figure pct00023
(XXII),
Figure pct00024
(XXIII),
Figure pct00025
(XXVI),
Figure pct00026
(XXV),
Figure pct00027
(XXVI),
Figure pct00028
(XXVII),
Figure pct00029
(XXVIII),
Figure pct00030
(XXIX),
Figure pct00031
(XXX),
Figure pct00032
(XXXI),
Figure pct00033
(XXXII),
또는 이의 염, 여기서:
각각의 R1, R2, R3, R7, R8, R9, 및 R10는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴옥시, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 여기서 R7 및 R8는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기 (예를 들어, 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 임의로 치환될 수 있는)를 형성할 수 있고 또는 여기서 R9 및 R10는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기 (예를 들어, 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 임의로 치환될 수 있는)를 형성할 수 있고;
각각의 Ak는 임의로 치환된 알킬렌이거나 이를 포함하고;
각각의 L, L1, L2, L3, 및 L4는, 독립적으로, 연결 모이어티;
각각의 m, m1, m2, m3, 및 m4는, 독립적으로, 1 이상의 정수;
q는 0, 1, 2, 이상;
각각의 고리 a-i는 임의로 치환될 수 있고; 및
여기서 고리 a-i, R7, R8, R9, 및 R10 중 하나 이상은 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다.
본명세서에서의 임의의 구체예에서, 제1 구조는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함한다. 특정 구체예에서, R7는 전자-끌기 모이어티이고, R8는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함한다.
본원에서의 임의의 구체예에서, R7 및 R8는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고, 또는 R9 및 R10는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있다. 특정 구체예에서, 임의로 치환된 사이클릭 기는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 임의로 치환될 수 있다.
본명세서에서의 임의의 구체예에서, 제2 구조는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함한다. 역시 다른 구체예에서 제1 구조 및 제2 구조는 둘 다, 독립적으로, 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함한다.
본원에서의 임의의 구체예에서, a-i 중 적어도 하나의 고리는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함한다.
본명세서에서의 임의의 구체예에서, R8는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함한다.
본명세서에서의 임의의 구체예에서, 연결 모이어티는 공유 결합, -O-, -SO2-, -NRN1-, -C(O)-, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 할로알킬렌, 임의로 치환된 하이드록시알킬렌, 임의로 치환된 알킬렌옥시, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴렌, 임의로 치환된 아릴렌옥시, 임의로 치환된 헤테로사이클, 또는 임의로 치환된 헤테로사이클릴디일이거나 또는 이들을 포함한다.
본명세서에서의 임의의 구체예에서, 전자-끌기 모이어티는 임의로 치환된 할로알킬, 시아노 (CN), 포스페이트 (예를 들어, -O(P=O)(ORP1)(ORP2) 또는 -O-[P(=O)(ORP1)-O]P3-RP2), 설페이트 (예를 들어, -O-S(=O)2(ORS1)), 설폰산 (-SO3H), 설포닐 (예를 들어, -SO2-CF3), 디플루오로보라닐 (-BF2), 보로노 (-B(OH)2), 티오시아네이토 (-SCN), 또는 피페리디늄이다.
본원에서의 임의의 구체예에서, 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티는 -LA-XA 또는 -LA-(LA'-XA)L2 또는 -LA-(XA-LA'-XA')L2 또는 -LA-XA-LA'-XA' 또는 -LA-XA-LA'-XA'-LA"-XA"을 포함하고, 여기서 각각의 LA, LA', 및 LA"는, 독립적으로, 연결 모이어티; 각각의 XA, XA', 및 XA"는, 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 또는 다가-이온성 모이어티를 포함하고; 그리고 L2는 1 이상의 정수이다. 일부 구체예에서, 각각의 LA, LA', 및 LA"는, 독립적으로, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 알킬렌옥시, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 아릴렌, 및/또는 임의로 치환된 아릴렌옥시를 포함한다. 다른 구체예에서, 각각의 XA, XA', 및 XA"는, 독립적으로, 설포 (-SO2OH), 설포네이트 음이온 (-SO2O-), 설포늄 양이온 (예를 들어, -SRS1RS2), 카복시 (-CO2H), 카복실레이트 음이온 (-CO2 -), 포스포노 (예를 들어, -P(=O)(OH)2), 포스포네이트 음이온 (예를 들어, -P(=O)(O-)2 또는 -P(=O)(OH)(O-)), 포스포늄 양이온 (예를 들어, -P+RP1RP2RP3), 포스파제늄 양이온 (예를 들어, -P+(=NRN1RN2)RP1RP2), 아미노 (예를 들어, -NRN1RN2), 암모늄 양이온 (예를 들어, -N+RN1RN2RN3 또는 -N+RN1RN2-), 헤테로사이클릭 양이온, 피페리디늄 양이온, 아제파늄 양이온, 또는 이의 염 형태를 포함한다.
본원에서의 임의의 구체예에서, 임의로 치환된 아릴렌 또는 임의로 치환된 고리 a-i는 하나 이상의 치환체로 치환되고, 그리고 여기서 치환체는 알킬, 알콕시, 알콕시알킬, 아미노, 아미노알킬, 아릴, 아릴알킬렌, 아릴로일, 아릴옥시, 아릴알콕시, 시아노, 하이드록시, 하이드록시알킬, 니트로, 할로, 및 할로알킬로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본원에서의 임의의 구체예에서, 조성물은 중합체 또는 공중합체를 포함한다.
본원에서의 임의의 구체예에서, 조성물은 필름, 막, 또는 가교결합된 중합체 매트릭스를 포함한다.
제3 양상에서, 본개시물은 애노드; 캐소드; 및 애노드 및 캐소드 사이에 배치된 중합체 전해질 막를 포함하는 전기화학 전지를 특징으로 한다. 일부 구체예에서, 중합체 전해질 막은 본원에서 기술된 임의의 조성물을 포함한다.
제4 양상에서, 본개시물은 다음을 포함하는 중합체 제조 방법을 특징으로 한다: 프리델-크래프츠 알킬화제의 존재 하에서 제1 중합체 단위 및 임의적 제2 중합체 단위를 제공하는 것, 여기서 프리델-크래프츠 알킬화제는 임의적 할로알킬 기 및 반응성 기를 포함하고, 이에 의해 반응성 기를 갖는 초기 중합체를 형성하는 것; 및 반응성 기를 이온성 모이어티로 치환하고, 이에 의해 이온성 중합체를 제공하는 것. 일부 구체예에서, 이온성 중합체는 본원에서 기술된 임의의 조성물을 포함한다.
제5 양상에서, 본개시물은 다음을 포함하는 공중합체 제조 방법을 특징으로 한다: 프리델-크래프츠 알킬화제의 존재 하에서 제1 중합체 단위 및 임의적 제2 중합체 단위를 제공하는 것, 여기서 프리델-크래프츠 알킬화제는 임의적 할로알킬 기 및 반응성 기를 포함하고, 이에 의해 반응성 기를 갖는 초기 공중합체를 형성하는 것; 및 반응성 기를 이온성 모이어티로 치환하고, 이에 의해 이온성 공중합체를 제공하는 것. 일부 구체예에서, 이온성 공중합체는 본원에서 기술된 임의의 조성물을 포함한다.
제6 양상에서, 본개시물은 다음을 포함하는 공중합체 제조 방법을 특징으로 한다: 적어도 하나의 방향족 기 또는 아릴 기를 갖는 초기 공중합체를 제공하는 것; 아릴 기를 할로알킬화제 또는 프리델-크래프츠 알킬화제와 반응시키고, 여기서 프리델-크래프츠 알킬화제는 반응성 기를 포함함, 이에 의해 할로 또는 반응성 기를 갖는 초기 공중합체를 형성하는 것; 및 반응성 기를 이온성 모이어티로 치환하고, 이에 의해 이온성 공중합체를 제공하는 것. 일부 구체예에서, 이온성 중합체는 본원에서 기술된 임의의 조성물을 포함한다. 추가 세부 사항은 다음과 같다.
정의
본원에서 사용되는 용어 "약"은 임의의 인용된 값의 +/- 10%를 의미한다. 본원에서 사용되는 이 용어는 임의의 인용된 값, 값의 범위 또는 하나 이상의 범위의 끝점을 수정한다.
본원에서 사용되는 용어 "상부", "하부", "상부", "하부", "위" 및 "아래"는 구조들 간의 상대적인 관계를 제공하기 위해 사용된다. 이러한 용어의 사용은 특정 구조가 장치의 특정 위치에 있어야 함을 나타내거나 요구하지 않는다.
"지방족"은 적어도 하나의 탄소 원자 내지 50개의 탄소 원자(C1-50), 예컨대 1 내지 25개의 탄소 원자(C1-25) 또는 1 내지 10개의 탄소 원자(C1-10)를 갖는 탄화수소 기를 의미한다.), 알칸(또는 알킬), 알켄(또는 알케닐), 알킨(또는 알키닐)을 포함하며, 이들의 사이클릭 버전을 포함하고, 추가로 직쇄 및 분지쇄 배열, 및 모든 입체 및 위치 이성질체를 포함한다. 이러한 지방족은 비치환되거나 하나 이상의 기, 가령 알킬 기에 대해 본원에서 기술된 기로 치환될 수 있다.
본원에서 상호교환적으로 사용되는 용어 "아실" 또는 "알카노일"은 본원에서 정의된 바와 같은 알킬기, 또는 본원에서 정의된 바와 같이 카르보닐기를 통해 모 분자기에 결합된 수소를 나타낸다. 이 기는 포르밀, 아세틸, 프로피오닐, 부타노일 등으로 예시된다. 알카노일 기는 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 예를 들어, 알카노일 기는, 알킬에 대해 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 치환 기로 치환될 수 있다. 일부 구체예에서, 비치환된 아실 기는 C2-7 아실 또는 알카노일 기이다. 특정 구체예에서, 알카노일 기는 -C(O)-Ak이고, 여기서 Ak는 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기이다.
"알콕시"는 -OR을 의미하고, 여기서 R는 본원에서 기술된 바와 같은 임의로 치환된 알킬 기이다. 예시적 알콕시 기는 메톡시, 에톡시, 부톡시, 트리할로알콕시, 가령 트리플루오로메톡시, 등을 포함한다. 알콕시 기는 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 예를 들어, 알콕시 기는 알킬에 대해 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 치환 기로 치환될 수 있다. 예시적 비치환된 알콕시 기는 C1-3, C1-6, C1-12, C1-16, C1-18, C1-20, 또는 C1-24 알콕시 기를 포함한다.
"알콕시알킬"은, 본원에서 정의된 바와 같은 알콕시 기로 치환된, 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기를 의미한다. 예시적 비치환된 알콕시알킬 기는 2 내지 12 탄소를 포함하고 (C2-12 알콕시알킬), 그리고 1 내지 6 탄소 알킬 기 및 1 내지 6 탄소 알콕시 기를 갖는 것 (즉, C1-6 알콕시-C1-6 알킬)을 포함한다.
"알킬" 및 접두사 "알크"는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, s-펜틸, 네오펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 테트라데실, 헥사데실, 에이코실, 테트라코실 등과 같은 1 내지 24개의 탄소 원자의 분지형 또는 비분지형 포화 탄화수소 기를 의미한다. 알킬 기는 사이클릭(예를 들어, C3-24 사이클로알킬) 또는 비사이클릭일 수 있다. 알킬기는 분지형 또는 비분지형일 수 있다. 알킬 기는 또한 치환되거나 비치환될 수 있다. 예를 들어, 알킬기는 다음으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된 1개, 2개, 3개, 또는 2개 이상의 탄소를 갖는 알킬기의 경우 4개의 치환기로 치환될 수 있다: (1) C1-6 알콕시 (예를 들어, -O-Ak, 여기서 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (2) C1-6 알킬설피닐 (예를 들어, -S(O)-Ak, 여기서 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (3) C1-6 알킬설포닐 (예를 들어, -SO2-Ak, 여기서 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (4) 아미노 (예를 들어, -NRN1RN2, 여기서 각각의 RN1 및 RN2는, 독립적으로, H 또는 임의로 치환된 알킬, 또는 RN1 및 RN2는 각각이 부착된 질소 원자와 함께 결합하여 헤테로사이클릴 기를 형성함); (5) 아릴; (6) 아릴알콕시 (예를 들어, -O-L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴); (7) 아릴로일 (예를 들어, -C(O)-Ar, 여기서 Ar는 임의로 치환된 아릴); (8) 아지도 (예를 들어, -N3); (9) 시아노 (예를 들어, -CN); (10) 카복시알데히드 (예를 들어, -C(O)H); (11) C3-8 사이클로알킬 (예를 들어, 1가 포화 또는 불포화 비-방향족 사이클릭 C3-8 탄화수소 기); (12) 할로 (예를 들어, F, Cl, Br, 또는 I); (13) 헤테로사이클릴 (예를 들어, 5-, 6- 또는 7-원 고리, 달리 명시되지 않는 한, 1, 2, 3, 또는 4개의 비-탄소 헤테로원자, 가령 질소, 산소, 인, 황, 또는 할로를 함유); (14) 헤테로사이클릴옥시 (예를 들어, -O-Het, 여기서 Het는 본원에서 기술된 바와 같은 헤테로사이클릴); (15) 헤테로사이클릴로일 (예를 들어, -C(O)-Het, 여기서 Het는 본원에서 기술된 바와 같은 헤테로사이클릴); (16) 하이드록실 (예를 들어, -OH); (17) N-보호된 아미노; (18) 니트로 (예를 들어, -NO2); (19) 옥소 (예를 들어, =O) 또는 하이드록시이미노 (예를 들어, =N-OH); (20) C3-8 스피로사이클릴 (예를 들어, 양 말단이 모 기의 동일한 탄소 원자에 결합된 알킬렌 또는 헤테로알킬렌 디라디칼); (21) C1-6 티오알콕시 (예를 들어, -S-Ak, 여기서 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (22) 티올 (예를 들어, -SH); (23) -CO2RA, 여기서 RA은 다음으로 이루어진 군으로부터 선택됨: (a) 수소, (b) C1-6 알킬, (c) C4-18 아릴, 및 (d) (C4-18 아릴) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬 기의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴); (24) -C(O)NRBRC, 여기서 각각의 RB 및 RC는, 독립적으로, 다음으로 이루어진 군으로부터 선택됨: (a) 수소, (b) C1-6 알킬, (c) C4-18 아릴, 및 (d) (C4-18 아릴) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬 기의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴); (25) -SO2RD, 여기서 RD은 다음으로 이루어진 군으로부터 선택됨: (a) C1-6 알킬, (b) C4-18 아릴, 및 (c) (C4-18 아릴) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬 기의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴); (26) -SO2NRERF, 여기서 각각의 RE 및 RF는, 독립적으로, 다음으로 이루어진 군으로부터 선택됨: (a) 수소, (b) C1-6 알킬, (c) C4-18 아릴, 및 (d) (C4-18 아릴) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬 기의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴); 및 (27) -NRGRH, 여기서 각각의 RG 및 RH는, 독립적으로, 다음으로 이루어진 군으로부터 선택됨: (a) 수소, (b) N-보호 기, (c) C1-6 알킬, (d) C2-6 알케닐 (예를 들어, 임의로 치환된 알킬을 갖는 하나 이상의 이중 결합), (e) C2-6 알키닐 (예를 들어, 임의로 치환된 알킬을 갖는 하나 이상의 삼중 결합), (f) C4-18 아릴, (g) (C4-18 아릴) C1-6 알킬 (예를 들어, L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬 기의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴), (h) C3-8 사이클로알킬, 및 (i) (C3-8 사이클로알킬) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Cy, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬 기의 2가 형태이고 Cy는 본원에서 기술된 바와 같은 임의로 치환된 사이클로알킬), 여기서 하나의 구체예에서 카르보닐기 또는 설포닐기를 통해 질소 원자에 2개의 기가 결합되지 않는다. 알킬기는 하나 이상의 치환기(예를 들어, 하나 이상의 할로 또는 알콕시)로 치환된 1차, 2차 또는 3차 알킬기일 수 있다. 일부 구체예에서, 비치환된 알킬 기는 C1-3, C1-6, C1-12, C1-16, C1-18, C1-20, 또는 C1-24 알킬 기이다.
"알킬렌"은 본원에서 기술된 바와 같은 알킬 기의 다가 (예를 들어, 2가, 3가, 4가, 등) 형태를 의미한다. 예시적 알킬렌 기는 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 등을 포함한다. 일부 구체예에서, 알킬렌 기는 C1-3, C1-6, C1-12, C1-16, C1-18, C1-20, C1-24, C2-3, C2-6, C2-12, C2-16, C2-18, C2-20, 또는 C2-24 알킬렌 기이다. 알킬렌 기는 분지 또는 비분지일 수 있다. 알킬렌 기는 포화 또는 불포화 (예를 들어, 하나 이상의 이중 결합 또는 삼중 결합을 갖는)일 수 있다. 알킬렌 기는 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 예를 들어, 알킬렌 기는 알킬에 대해 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 치환 기로 치환될 수 있다. 한 예에서, 치환된 알킬렌 기는 임의로 치환된 할로알킬렌 (예를 들어, 본원에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 하이드록실 기로 치환된 임의로 치환된 알킬렌), 임의로 치환된 할로알킬렌 (예를 들어, 본원에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 할로 기로 치환된 임의로 치환된 알킬렌), 등을 포함할 수 있다.
"알킬렌옥시"는 산소 원자를 통해 모 분자 기에 부착된, 여기서 정의된 바와 같은 헤테로사이클릴 기를 지칭한다.
"아미노"는 -NRN1RN2을 의미하고, 여기서 각각의 RN1 및 RN2는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 사이클로알킬, 또는 임의로 치환된 아릴; 또는 RN1 및 RN2는 각각이 부착된 질소 원자와 함께 결합하여를 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 헤테로사이클릴 기 또는 헤테로사이클 형성하고; 또는 RN1 및 RN2는, 함께 결합하여 임의로 치환된 알킬렌 또는 헤테로알킬렌 (예를 들어 본원에서 기술된 바와 같은)를 형성한다.
"아미노알킬"은 본원에서 정의된 바와 같은 아미노 기에 의해 치환된, 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기를 의미한다. 비제한적 아미노알킬 기는 -L-NRN1RN2을 포함하고, 여기서 L는 다가 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기이고; 각각의 RN1 및 RN2는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 알킬, 또는 임의로 치환된 아릴; 또는 RN1 및 RN2는 각각이 부착된 질소 원자와 함께 결합하여 본원에서 정의된 바와 같은 헤테로사이클릴 기를 형성한다.
"암모늄"은 양성자화된 질소 원자 N+을 포함하는 기를 의미한다. 예시적 암모늄 기는 -N+RN1RN2RN3을 포함하고 여기서 각각의 RN1, RN2, 및 RN3는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 사이클로알킬, 또는 임의로 치환된 아릴; 또는 RN1 및 RN2는 각각이 부착된 질소 원자와 함께 결합하여 임의로 치환된 헤테로사이클릴 기 또는 헤테로사이클을 형성하고; 또는 RN1 및 RN2는 함께 결합하여 임의로 치환된 알킬렌 또는 헤테로알킬렌 (예를 들어 본원에서 기술된 바와 같은)를 형성하고; 또는 RN1 및 RN2 및 RN3는 각각이 부착된 질소 원자와 함께 결합하여 임의로 치환된 헤테로사이클릴 기 또는 헤테로사이클, 가령 헤테로사이클릭 양이온을 형성한다.
"방향족"은 달리 명시되지 않는 한, 단일 고리(예를 들어, 페닐) 또는 적어도 하나의 고리가 방향족(예를 들어, 나프틸, 인돌릴, 또는 피라졸로피리디닐); 즉, 적어도 하나의 고리 및 선택적으로 다중 축합 고리는 연속적이고 비편재화된 π-전자 시스템을 갖는다. 일반적으로 평면을 벗어난 π 전자의 수는 Huckel 규칙(4n+2)에 해당한다. 모 구조에 대한 부착 지점은 일반적으로 축합 고리 시스템의 방향족 부분을 통해 이루어진다. 그러한 방향족는 비치환된 또는 하나 이상의 기, 가령 알킬 또는 아릴 기에 대해 본원에서 기술된 기로 치환될 수 있다. 역시 다른 치환 기는 지방족, 할로지방족, 할로, 니트레이트, 시아노, 설포네이트, 설포닐, 또는 기타를 포함할 수 있다.
"아릴"은 예를 들어 인다닐, 테트라하이드로나프틸, 플루오레닐 등과 같은 융합된 벤조-C4-8 사이클로알킬 라디칼(예를 들어, 본원에서 정의된 바와 같음)을 포함하는, 비제한적으로 페닐, 벤질, 안트라세닐, 안트릴, 벤조사이클로부테닐, 벤조사이클로옥테닐, 바이페닐릴, 크리세닐, 디하이드로인데닐, 플루오란테닐, 인다세닐, 인데닐, 나프틸, 페난트릴, 페녹시벤질, 피세닐, 피레닐, 터페닐 등을 포함하는 임의의 탄소-계 방향족 기를 포함하는 기를 의미한다. 아릴이라는 용어는 또한 "헤테로아릴"을 포함하며, 이는 방향족 기의 고리 내에 포함된 적어도 하나의 헤테로원자를 갖는 방향족 기를 함유하는 기로 정의된다. 헤테로원자의 예시는, 비제한적으로, 질소, 산소, 황, 및 인을 포함한다. 마찬가지로, 용어 아릴에도 포함되는 용어 비헤테로아릴은 헤테로원자를 포함하지 않는 방향족 기를 포함하는 기를 정의한다. 아릴 기는 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 아릴 기는 독립적으로 다음으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1, 2, 3, 4개, 또는 5개 치환체로 치환될 수 있다: (1) C1-6 알카노일 (예를 들어, -C(O)-Ak, 여기서 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (2) C1-6 알킬; (3) C1-6 알콕시 (예를 들어, -O-Ak, 여기서 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (4) C1-6 알콕시-C1-6 알킬 (예를 들어, -L-O-Ak, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬 기의 2가 형태이고 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (5) C1-6 알킬설피닐 (예를 들어, -S(O)-Ak, 여기서 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (6) C1-6 알킬설피닐-C1-6 알킬 (예를 들어, -L-S(O)-Ak, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬 기의 2가 형태이고 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (7) C1-6 알킬설포닐 (예를 들어, -SO2-Ak, 여기서 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (8) C1-6 알킬설포닐-C1-6 알킬 (예를 들어, -L-SO2-Ak, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬 기의 2가 형태이고 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (9) 아릴; (10) 아미노 (예를 들어, -NRN1RN2, 여기서 각각의 RN1 및 RN2는, 독립적으로, H 또는 임의로 치환된 알킬, 또는 RN1 및 RN2는 각각이 부착된 질소 원자와 함께 결합하여 헤테로사이클릴 기를 형성함); (11) C1-6 아미노알킬 (예를 들어, 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 -NRN1RN2 기에 의해 치환된 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기); (12) 헤테로아릴 (예를 들어, 헤테로사이클릴 기의 서브세트 (예를 들어, 5-, 6- 또는 7-원 고리, 달리 명시되지 않는 한, 1, 2, 3, 또는 4개의 비-탄소 헤테로원자를 함유), 방향족임); (13) (C4-18 아릴) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴); (14) 아릴로일 (예를 들어, -C(O)-Ar, 여기서 Ar는 임의로 치환된 아릴); (15) 아지도 (예를 들어, -N3); (16) 시아노 (예를 들어, -CN); (17) C1-6 아지도알킬 (예를 들어, 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 아지도 기에 의해 치환된 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기); (18) 카복시알데히드 (예를 들어, -C(O)H); (19) 카복시알데히드-C1-6 알킬 (예를 들어, 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 카복시알데히드 기에 의해 치환된 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기); (20) C3-8 사이클로알킬 (예를 들어, 1가 포화 또는 불포화 비-방향족 사이클릭 C3-8 탄화수소 기); (21) (C3-8 사이클로알킬) C1-6 알킬 (예를 들어, 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 사이클로알킬 기에 의해 치환된 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기); (22) 할로 (예를 들어, F, Cl, Br, 또는 I); (23) C1-6 할로알킬 (예를 들어, 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 할로 기에 의해 치환된 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기); (24) 헤테로사이클릴 (예를 들어, 5-, 6- 또는 7-원 고리, 달리 명시되지 않는 한, 1, 2, 3, 또는 4개의 비-탄소 헤테로원자, 가령 질소, 산소, 인, 황, 또는 할로를 함유); (25) 헤테로사이클릴옥시 (예를 들어, -O-Het, 여기서 Het는 본원에서 기술된 바와 같은 헤테로사이클릴); (26) 헤테로사이클릴로일 (예를 들어, -C(O)-Het, 여기서 Het는 본원에서 기술된 바와 같은 헤테로사이클릴); (27) 하이드록실 (예를 들어, -OH); (28) C1-6 하이드록시알킬 (예를 들어, 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 하이드록실에 의해 치환된 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기); (29) 니트로 (예를 들어, -NO2); (30) C1-6 니트로알킬 (예를 들어, 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 니트로에 의해 치환된 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기); (31) N-보호된 아미노; (32) N-보호된 아미노-C1-6 알킬 (예를 들어, 하나 이상의 N-보호된 아미노 기에 의해 치환된 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기); (33) 옥소 (예를 들어, =O) 또는 하이드록시이미노 (예를 들어, =N-OH); (34) C1-6 티오알콕시 (예를 들어, -S-Ak, 여기서 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (35) 티오-C1-6 알콕시-C1-6 알킬 (예를 들어, -L-S-Ak, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬의 2가 형태이고 Ak는 임의로 치환된 C1-6 알킬); (36) -(CH2)rCO2RA, 여기서 r는 0 내지 4의 정수이고, RA은 다음으로 이루어진 군으로부터 선택됨: (a) 수소, (b) C1-6 알킬, (c) C4-18 아릴, 및 (d) (C4-18 아릴) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴); (37) -(CH2)rCONRBRC, 여기서 r는 0 내지 4의 정수이고 여기서 각각의 RB 및 RC는 독립적으로 다음으로 이루어진 군으로부터 선택됨: (a) 수소, (b) C1-6 알킬, (c) C4-18 아릴, 및 (d) (C4-18 아릴) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴); (38) -(CH2)rSO2RD, 여기서 r는 0 내지 4의 정수이고 여기서 RD은 다음으로 이루어진 군으로부터 선택됨: (a) C1-6 알킬, (b) C4-18 아릴, 및 (c) (C4-18 아릴) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴); (39) -(CH2)rSO2NRERF, 여기서 r는 0 내지 4의 정수이고 여기서 각각의 RE 및 RF는, 독립적으로, 다음으로 이루어진 군으로부터 선택됨: (a) 수소, (b) C1-6 알킬, (c) C4-18 아릴, 및 (d) (C4-18 아릴) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴); (40) -(CH2)rNRGRH, 여기서 r는 0 내지 4의 정수이고 여기서 각각의 RG 및 RH는, 독립적으로, 다음으로 이루어진 군으로부터 선택됨: (a) 수소, (b) N-보호 기, (c) C1-6 알킬, (d) C2-6 알케닐 (예를 들어, 하나 이상의 이중 결합을 갖는 임의로 치환된 알킬), (e) C2-6 알키닐 (예를 들어, 하나 이상의 삼중 결합을 갖는 임의로 치환된 알킬), (f) C4-18 아릴, (g) (C4-18 아릴) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴), (h) C3-8 사이클로알킬, 및 (i) (C3-8 사이클로알킬) C1-6 알킬 (예를 들어, -L-Cy, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬의 2가 형태이고 Cy는 본원에서 기술된 바와 같은 임의로 치환된 사이클로알킬), 여기서 하나의 구체예에서 카르보닐기 또는 설포닐기를 통해 질소 원자에 2개의 기가 결합되지 않는다; (41) 티올 (예를 들어, -SH); (42) 퍼플루오로알킬 (예를 들어, 불소 원자로 치환된 각각의 수소 원자를 갖는 알킬 기); (43) 퍼플루오로알콕시 (예를 들어, -ORf, 여기서 Rf는 이고 불소 원자로 치환된 각각의 수소 원자를 갖는 알킬 기); (44) 아릴옥시 (예를 들어, -OAr, 여기서 Ar는 임의로 치환된 아릴); (45) 사이클로알콕시 (예를 들어, -O-Cy, 여기서 Cy는 본원에서 기술된 바와 같은 임의로 치환된 사이클로알킬); (46) 사이클로알킬알콕시 (예를 들어, -O-L-Cy, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬의 2가 형태이고 Cy는 본원에서 기술된 바와 같은 임의로 치환된 사이클로알킬); 및 (47) 아릴알콕시 (예를 들어, -O-L-Ar, 여기서 L는 임의로 치환된 알킬의 2가 형태이고 Ar는 임의로 치환된 아릴). 특정 구체예에서, 비치환된 아릴 기는 C4-18, C4-14, C4-12, C4-10, C6-18, C6-14, C6-12, 또는 C6-10 아릴 기이다.
"아릴알콕시"는 산소 원자를 통해 모 분자 기에 부착된, 여기서 정의된 바와 같은 아릴알킬렌 기를 지칭한다. 일부 구체예에서, 아릴알콕시 기는 -O-Ak-Ar이고, 여기서 Ak는 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 알킬렌이고, Ar는 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 아릴이다.
"(아릴)(알킬)렌"은 본원에서 기술된 바와 같은 알킬렌 또는 헤테로알킬렌 기에 부착된, 본원에서 기술된 바와 같은 아릴렌 기를 포함하는 2가 형태를 의미한다. 일부 구체예에서, (아릴)(알킬)렌 기는 -L-Ar- 또는 -L-Ar-L- 또는 -Ar-L-이고, 여기서 Ar는 아릴렌 기이고 각각의 L는, 독립적으로, 임의로 치환된 알킬렌 기 또는 임의로 치환된 헤테로알킬렌 기이다.
"아릴알킬렌"은 본원에서 정의된 바와 같은 알킬렌 기를 통해 모 분자 기에 부착된, 본원에서 정의된 바와 같은 아릴 기를 의미한다. 일부 구체예에서, 아릴알킬렌 기는 -Ak-Ar이고, 여기서 Ak는 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 알킬렌이고, Ar는 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 아릴이다. 아릴알킬렌 기는 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 예를 들어, 아릴알킬렌 기는 아릴 및/또는 알킬에 대해 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 치환 기로 치환될 수 있다. 예시적 비치환된 아릴알킬렌 기는 7 내지 16 탄소 (C7-16 아릴알킬렌)이고, 그리고 4 내지 18 탄소 아릴 기 및 1 내지 6 탄소 알킬렌 기를 갖는 것 (즉, (C4-18 아릴)C1-6 알킬렌)이다.
"아릴렌"은 본원에서 기술된 바와 같은 아릴 기의 다가 (예를 들어, 2가, 3가, 4가, 등) 형태를 의미한다. 예시적 아릴렌 기는 페닐렌, 나프틸렌, 바이페닐렌, 트리페닐렌, 디페닐 에테르, 아세나프테닐렌, 안트릴렌 또는 페난트릴렌을 포함한다. 일부 구체예에서, 아릴렌 기는 C4-18, C4-14, C4-12, C4-10, C6-18, C6-14, C6-12, 또는 C6-10 아릴렌 기이다. 아릴렌 기는 분지 또는 비분지일 수 있다. 아릴렌 기는 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 예를 들어, 아릴렌 기는 아릴에 대해 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 치환 기로 치환될 수 있다.
"아릴렌옥시"는 산소 원자를 통해 모 분자 기에 부착된, 본원에서 정의된 바와 같은 아릴렌 기를 의미한다.
"아릴옥시"는 산소 원자를 통해 모 분자 기에 부착된, 본원에서 정의된 바와 같은 아릴 기를 의미한다.
"아릴로일"은 카르보닐 기를 통해 모 분자 기에 부착된 아릴 기를 의미한다. 일부 구체예에서, 비치환된 아릴로일 기는 C7-11 아릴로일 또는 C5-19 아릴로일 기이다. 특정 구체예에서, 아릴로일 기는 -C(O)-Ar이고, 여기서 Ar는 본원에서 정의된 바와 같은 아릴 기이다.
"보라닐"은 -BR2 기를 의미하고, 여기서 각각의 R는, 독립적으로 H, 할로, 또는 임의로 치환된 알킬일 수 있다.
"보로노"는 -BOH2 기를 의미한다.
"카복실"은 -CO2H 기를 의미한다.
"카복실레이트 음이온"은 -CO2 - 기를 의미한다.
"공유 결합"은 2개의 구성요소 사이의 공유 결합 상호작용을 의미한다. 비제한적인 공유 결합은 단일 결합, 이중 결합, 삼중 결합 또는 적어도 2개의 분자 기이 동일한 탄소 원자에 결합된 스피로사이클릭 결합을 포함한다.
"시아노"는 -CN 기를 의미한다.
"사이클릭 기"는 아릴 기, 비-아릴 기 (예를 들어, 사이클로알킬 또는 헤테로사이클로알킬 기), 또는 둘 다를 지칭하는 데 사용된다. 사이클릭 기는 치환되거나 비치환될 수 있는 하나 이상의 고리 시스템을 가지고 있다. 사이클릭 기는 하나 이상의 아릴 기, 하나 이상의 비-아릴 기, 또는 하나 이상의 아릴 기 및 하나 이상의 비-아릴 기를 함유할 수 있다.
"사이클로알킬"은 3 내지 10 탄소 (예를 들어, C3-8 또는 C3-10)의 1가 포화 또는 불포화 비-방향족 사이클릭 탄화수소 기를 의미하고, 달리 명시되지 않는 한, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸, 비사이클로[2.2.1.]헵틸, 등으로 예시된다. 사이클로알킬이라는 용어는 또한 3 내지 10개의 탄소 원자로 구성되고 적어도 하나의 이중 결합, 즉 C=C를 포함하는 비방향족 탄소계 고리로 정의되는 "사이클로알케닐"을 포함한다. 사이클로알케닐기의 예는 사이클로프로페닐, 사이클로부테닐, 사이클로펜테닐, 사이클로펜타디에닐, 사이클로헥세닐, 사이클로헥사디에닐 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 사이클로알킬 기는 또한 치환되거나 비치환될 수 있다. 예를 들어, 사이클로알킬 기는 본원에서 알킬에 대해 기술된 것을 포함하는 하나 이상의 기로 치환될 수 있다.
"할로"는 F, Cl, Br, 또는 I을 의미한다.
"할로알킬"은, 하나 이상의 할로로 치환된 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기를 의미한다.
"할로알킬렌"은 하나 이상의 할로로 치환된 본원에 정의된 바와 같은 알킬렌기를 의미한다.
"헤테로지방족"은 기 내에 산소, 질소, 황, 규소, 붕소, 셀레늄, 인, 및 이의 산화 형태로부터 선택될 수 있지만 이에 제한되지 않는 적어도 하나의 헤테로원자 내지 20개의 헤테로원자, 예를 들어 1 내지 15개의 헤테로원자 또는 1 내지 5개의 헤테로원자를 포함하는 본원에 정의된 바와 같은 지방족 기를 의미한다.
"헤테로알킬"은, 1, 2, 3, 또는 4개의 비-탄소 헤테로원자 (예를 들어, 독립적으로 질소, 산소, 인, 황, 셀레늄, 또는 할로로 이루어진 군으로부터 선택되는)를 함유하는 본원에서 정의된 바와 같은 알킬 기를 의미한다.
"헤테로알킬렌"은, 1, 2, 3, 또는 4개의 비-탄소 헤테로원자 (예를 들어, 독립적으로 질소, 산소, 인, 황, 셀레늄, 또는 할로로 이루어진 군으로부터 선택되는)를 함유하는 본원에서 정의된 바와 같은 알킬렌 기를 의미한다. 헤테로알킬렌 기는 포화 또는 불포화 (예를 들어, 하나 이상의 이중 결합 또는 삼중 결합을 갖는)일 수 있다. 헤테로알킬렌 기는 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 예를 들어, 헤테로알킬렌 기는 알킬에 대해 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 치환 기로 치환될 수 있다.
"헤테로아릴"은 본원에 정의된 바와 같은 방향족인 헤테로사이클릴 기의 서브세트를 의미하며, 즉 이들은 모노- 또는 멀티사이클 고리 시스템 내에 4n+2 파이 전자를 함유한다.
용어 "헤테로사이클로알킬"은 탄소 원자 및 그의 부착된 수소 원자 중 적어도 하나가 존재하는 경우 O, S, N 또는 NH로 대체된 위에서 정의된 바와 같은 사이클로알킬 기의 유형이다. 헤테로사이클로알킬 기 및 헤테로사이클로알케닐 기는 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 사이클로알케닐 기 및 헤테로사이클로알케닐 기는 알킬, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 알데히드, 아미노, 카르복실산, 설폰산, 설핀산, 플루오로산, 포스폰산, 에스테르, 에테르, 할라이드, 히드록시, 케톤, 니트로, 시아노, 아지도, 실릴, 술포닐, 술피닐 또는 티올을 포함하나 이에 제한되지 않는 하나 이상의 기로 치환될 수 있다.
"헤테로사이클"은 하나 이상의 헤테로사이클릴 모이어티를 갖는 화합물을 의미한다. 비제한적 헤테로사이클은 임의로 치환된 이미다졸, 임의로 치환된 트리아졸, 임의로 치환된 테트라졸, 임의로 치환된 피라졸, 임의로 치환된 이미다졸린, 임의로 치환된 피라졸린, 임의로 치환된 이미다졸리딘, 임의로 치환된 피라졸리딘, 임의로 치환된 피롤, 임의로 치환된 피롤린, 임의로 치환된 피롤리딘, 임의로 치환된 테트라하이드로푸란, 임의로 치환된 푸란, 임의로 치환된 티오펜, 임의로 치환된 옥사졸, 임의로 치환된 이속사졸, 임의로 치환된 이소티아졸, 임의로 치환된 티아졸, 임의로 치환된 옥사티올란, 임의로 치환된 옥사디아졸, 임의로 치환된 티아디아졸, 임의로 치환된 설폴란, 임의로 치환된 숙신이미드, 임의로 치환된 티아졸리딘디온, 임의로 치환된 옥사졸리돈, 임의로 치환된 히단토인, 임의로 치환된 피리딘, 임의로 치환된 피페리딘, 임의로 치환된 피리다진, 임의로 치환된 피페라진, 임의로 치환된 피리미딘, 임의로 치환된 피리진, 임의로 치환된 트리아진, 임의로 치환된 피란, 임의로 치환된 피릴리움, 임의로 치환된 테트라하이드로피란, 임의로 치환된 디옥신, 임의로 치환된 디옥산, 임의로 치환된 디티안, 임의로 치환된 트리티안, 임의로 치환된 티오피란, 임의로 치환된 티안, 임의로 치환된 옥사진, 임의로 치환된 모르폴린, 임의로 치환된 티아진, 임의로 치환된 티오모르폴린, 임의로 치환된 시토신, 임의로 치환된 티민, 임의로 치환된 우라실, 임의로 치환된 티오모르폴린 디옥사이드, 임의로 치환된 인덴, 임의로 치환된 인돌린, 임의로 치환된 인돌, 임의로 치환된 이소인돌, 임의로 치환된 인돌리진, 임의로 치환된 인다졸, 임의로 치환된 벤즈이미다졸, 임의로 치환된 아자인돌, 임의로 치환된 아자인다졸, 임의로 치환된 피라졸로피리미딘, 임의로 치환된 퓨린, 임의로 치환된 벤조푸란, 임의로 치환된 이소벤조푸란, 임의로 치환된 벤조티오펜, 임의로 치환된 벤즈이속사졸, 임의로 치환된 안트라닐, 임의로 치환된 벤즈이소티아졸, 임의로 치환된 벤족사졸, 임의로 치환된 벤즈티아졸, 임의로 치환된 벤즈티아디아졸, 임의로 치환된 아데닌, 임의로 치환된 구아닌, 임의로 치환된 테트라하이드로퀴놀린, 임의로 치환된 디하이드로퀴놀린, 임의로 치환된 디하이드로이소퀴놀린, 임의로 치환된 퀴놀린, 임의로 치환된 이소퀴놀린, 임의로 치환된 퀴놀리진, 임의로 치환된 퀴녹살린, 임의로 치환된 프탈라진, 임의로 치환된 퀴나졸린, 임의로 치환된 신놀린, 임의로 치환된 나프티리딘, 임의로 치환된 피리도피리미딘, 임의로 치환된 피리도피라진, 임의로 치환된 프테리딘, 임의로 치환된 크로멘, 임의로 치환된 이소크로멘, 임의로 치환된 크로메논, 임의로 치환된 벤족사진, 임의로 치환된 퀴놀리논, 임의로 치환된 이소퀴놀리논, 임의로 치환된 카르바졸, 임의로 치환된 디벤조푸란, 임의로 치환된 아크리딘, 임의로 치환된 페나진, 임의로 치환된 페녹사진, 임의로 치환된 페노티아진, 임의로 치환된 페녹사티인, 임의로 치환된 퀴누클리딘, 임의로 치환된 아자아다만탄, 임의로 치환된 디히드로아제핀, 임의로 치환된 아제핀, 임의로 치환된 디아제핀, 임의로 치환된 옥세판, 임의로 치환된 티에핀, 임의로 치환된 티아제핀, 임의로 치환된 아조칸, 임의로 치환된 아조신, 임의로 치환된 티오칸, 임의로 치환된 아조난, 임의로 치환된 아제신 등을 포함한다. 임의적 치환은 아릴에 대해 본원에서 기술된 것을 포함한다. 헤테로사이클은 또한 이들 중 어느 하나 (예를 들어, 본원에 기술된 것, 가령 임의로 치환된 피페리디늄, 임의로 치환된 피롤리디늄, 임의로 치환된 피라졸륨, 임의로 치환된 이미다졸륨, 임의로 치환된 피리디늄, 임의로 치환된 퀴놀리늄, 임의로 치환된 이소퀴놀리늄, 임의로 치환된 아크리디늄, 임의로 치환된 페난트리디늄, 임의로 치환된 피리다지늄, 임의로 치환된 피리미디늄, 임의로 치환된 피리지늄, 임의로 치환된 페나지늄, 또는 임의로 치환된 모르폴리늄)의 양이온 및/또는 염을 포함할 수 있다.
"헤테로사이클릴"은, 달리 명시되지 않는 한, 1, 2, 3, 또는 4개의 비-탄소 헤테로원자 (예를 들어, 독립적으로 질소, 산소, 인, 황, 셀레늄, 또는 할로로 이루어진 군으로부터 선택되는)를 함유하는 3-, 4-, 5-, 6- 또는 7-원 고리 (예를 들어, 5-, 6- 또는 7-원 고리)을 의미한다. 3원 고리는 이중 결합이 0개에서 1개, 4원 및 5원 고리는 이중 결합이 0개에서 2개, 6원 및 7원 고리는 이중 결합이 0개에서 3개이다. 용어 "헤테로사이클릴" 은 또한 바이사이클릭, 트리사이클릭 및 테트라사이클릭 기를 포함하고 여기서 상기 헤테로사이클릭 고리 중 어느 하나는 아릴 고리, 시클로헥산 고리, 시클로헥센 고리, 시클로펜탄 고리, 시클로펜텐 고리, 및 인돌릴, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 테트라히드로퀴놀릴, 벤조푸릴, 벤조티에닐 등과 같은 다른 모노사이클릭 헤테로사이클릭 고리로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된 하나, 두 개, 또는 세 개의 고리에 융합된다. 헤테로사이클릭은 아크리디닐, 아데닐, 알록사지닐, 아자아다만타닐, 아자벤즈이미다졸릴, 아자바이사이클로노닐, 아자사이클로헵틸, 아자사이클로옥틸, 아자사이클로노닐, 아자하이폭산티닐, 아자인다졸릴, 아자인돌릴, 아제시닐, 아제파닐, 아제피닐, 아제티디닐, 아제틸, 아지리디닐, 아지리닐, 아조카닐, 아조시닐, 아조나닐, 벤즈이미다졸릴, 벤즈이소티아졸릴, 벤즈이속사졸릴, 벤조디아제피닐, 벤조디아조시닐, 벤조디하이드로푸릴, 벤조디옥세피닐, 벤조디옥시닐, 벤조디옥사닐, 벤조디옥소시닐, 벤조디옥솔릴, 벤조디티에피닐, 벤조디티이닐, 벤조디옥소시닐, 벤조푸라닐, 벤조페나지닐, 벤조피라노닐, 벤조피라닐, 벤조피레닐, 벤조파이로닐, 벤조퀴놀리닐, 벤조퀴놀리지닐, 벤조티아디아제피닐, 벤조티아디아졸릴, 벤조티아제피닐, 벤조티아조시닐, 벤조티아졸릴, 벤조티에닐, 벤조티오페닐, 벤조티아지노닐, 벤조티아지닐, 벤조티오피라닐, 벤조티오파이로닐, 벤조트리아제피닐, 벤조트리아지노닐, 벤조트리아지닐, 벤조트리아졸릴, 벤족사티이닐, 벤조트리옥세피닐, 벤족사디아제피닐, 벤족사티아제피닐, 벤족사티에피닐, 벤족사티오시닐, 벤족사제피닐, 벤족사지닐, 벤족사조시닐, 벤족사졸리노닐, 벤족사졸리닐, 벤족사졸릴, 벤질설타밀 벤질설티밀, 비피리지닐, 비피리디닐, 카바졸릴 (예를 들어, 4H-카바졸릴), 카볼리닐 (예를 들어, β-카볼리닐), 크로마노닐, 크로마닐, 크로메닐, 신놀리닐, 쿠마리닐, 시트디닐, 시토시닐, 데카하이드로이소퀴놀리닐, 데카하이드로퀴놀리닐, 디아자바이사이클로옥틸, 디아제틸, 디아지리딘티오닐, 디아지리디노닐, 디아지리디닐, 디아지리닐, 디벤즈이소퀴놀리닐, 디벤조아크리디닐, 디벤조카바졸릴, 디벤조푸라닐, 디벤조페나지닐, 디벤조피라노닐, 디벤조파이로닐 (산토닐), 디벤조퀴놀살리닐, 디벤조티아제피닐, 디벤조티에피닐, 디벤조티오페닐, 디벤족스에피닐, 디하이드로아제피닐, 디하이드로아제틸, 디하이드로푸라닐, 디하이드로푸릴, 디하이드로이소퀴놀리닐, 디하이드로피라닐, 디하이드로피리디닐, 디하이드로피리딜, 디하이드로퀴놀리닐, 디하이드로티에닐, 디하이드로인돌릴, 디옥사닐, 디옥사지닐, 디옥스인돌릴, 디옥시라닐, 디옥세닐, 디옥시닐, 디옥소벤조푸라닐, 디옥솔릴, 디옥소테트라히드로푸라닐, 디옥소티오모르폴리닐, 디티아닐, 디티아졸릴, 디티에닐, 디티이닐, 푸라닐, 푸라자닐, 푸로일, 푸릴, 구아닐, 호모피페라지닐, 호모피페리디닐, 히포크산티닐, 히단토이닐, 이미다졸리디닐, 이미다졸리닐, 이미다졸릴, 인다졸릴(예를 들어, 1H-인다졸릴), 인돌레닐, 인돌리닐, 인돌리지닐, 인돌릴(예를 들어, 1H-인돌릴 또는 3H-인돌릴), 이사티닐, 이사틸, 이소벤조푸라닐, 이소크로마닐, 이소크로메닐, 이소인다조일, 이소인돌리닐, 이소인돌릴, 이소피라졸로닐, 이소피라졸릴, 이속사졸리디니일, 이속사졸릴, 이소퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 이소티아졸리디닐, 이소티아졸릴, 모르폴리닐, 나프틴다졸릴, 나프틴돌릴, 나프티리디닐, 나프토피라닐, 나프토티아졸릴, 나프토티오옥솔릴, 나프토트리아졸릴, 나프토톡신돌릴, 나프티리디닐, 옥타히드로이소퀴놀리닐, 옥사비사이클로헵틸, 옥사우라실, 옥사디아졸릴, 옥사지닐, 옥사지리디닐, 옥사졸리디닐, 옥사졸리도닐, 옥사졸리닐, 옥사졸로닐, 옥사졸릴, 옥세파닐, 옥세타노닐, 옥세타닐, 옥세틸, 옥스테나일, 옥신돌릴, 옥시라닐, 옥소벤조이소티아졸릴, 옥소크로메닐, 옥소이소퀴놀리닐, 옥소퀴놀리닐, 옥소티올라닐, 페난트리디닐, 페난트롤리닐, 페나지닐, 페노티아지닐, 페노티에닐(벤조티오푸라닐), 페녹사티이닐, 페녹사진일, 프탈라지닐, 프탈라조닐, 프탈리딜, 프탈이미디닐, 피페라지닐, 피페리디닐, 피페리도닐(예를 들어, 4-피페리도닐), 프테리디닐, 푸리닐, py 라닐, 피라지닐, 피라졸리디닐, 피라졸리닐, 피라졸로피리미디닐, 피라졸릴, 피리다지닐, 피리디닐, 피리도피라지닐, 피리도피리미디닐, 피리딜, 피리미디닐, 피리미딜, 피로닐, 피롤리디닐, 피롤리도닐(예를 들어, 2-피롤리도닐), 피롤리닐, 피롤리지디닐, 피롤릴(예를 들어, 2H -피롤릴), 피릴륨, 퀴나졸리닐, 퀴놀리닐, 퀴놀리진일(예를 들어, 4H-퀴놀리진일), 퀴녹살리닐, 퀴누클리디닐, 셀레나지닐, 셀레나졸릴, 셀레노페닐, 석신이미딜, 술포라닐, 테트라히드로푸라닐, 테트라히드로푸릴, 테트라히드로이소퀴놀리닐, 테트라히드로이소퀴놀릴, 테트라히드로피리디닐, 테트라히드로피리딜(피페리딜), 테트라히드로피란 일, 테트라히드로피로닐, 테트라히드로퀴놀리닐, 테트라히드로퀴놀릴, 테트라히드로티에닐, 테트라히드로티오페닐, 테트라지닐, 테트라졸릴, 티아디아지닐(예를 들어, 6H-1,2,5-티아디아지닐 또는 2H,6H-1,5,2-디티아지닐), 티아디아졸릴, 티안트레닐, 티아닐, 티아나프테닐, 티아제피닐, 티아지닐, 티아졸리딘디오닐, 티아졸리디닐, 티아졸릴, 티에닐, 티에파닐, 티에피닐, 티에타닐, 티에틸, 티이라닐, 티오카닐, 티오크로마노닐, 티오크로마닐, 티오크로메닐, 티오디아지닐, 티오디아졸릴, 티오인독실, 티오모르폴리닐, 티오페닐, 티오피라닐, 티오피로닐, 티오트리아졸릴, 티오우라졸릴, 티오크사닐, 티옥솔릴, 티미디닐, 티미닐, 트리아지닐, 트리 아졸릴, 트리티아닐, 우라지닐, 우라졸릴, 우레티디닐, 우레티닐, 유리실, 우리디닐, 크산테닐, 크산티닐, 크산티오닐 등, 뿐만 아니라 이들의 변형된 형태(예를 들어, 하나 이상의 옥소 및/또는 아미노) 및 그의 염을 포함한다. 헤테로사이클릴 기는 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 예를 들어, 헤테로사이클릴 기는 아릴에 대해 본원에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 치환 기로 치환될 수 있다.
"헤테로사이클릴디일"은 본원에서 기술된 바와 같은 헤테로사이클릴 기의 2가 형태를 의미한다. 한 예에서, 한 예에서, 헤테로사이클릴디일은 헤테로사이클릴 기로부터 수소를 제거함으로써 형성된다. 예시적인 헤테로사이클릴디일 기는 피페르딜리덴, 퀴놀린디일 등을 포함한다. 헤테로사이클릴디일 기는 또한 치환되거나 비치환될 수 있다. 예를 들어, 헤테로사이클릴디일 기는 헤테로사이클릴에 대해 본원에 기술된 바와 같은 하나 이상의 치환 기로 치환될 수 있다.
"하이드록실"은 -OH 기를 의미한다.
"하이드록시알킬"은 하나 이상의 하이드록실로 치환된 본원에 정의된 바와 같은 알킬 기를 의미한다.
"하이드록시알킬렌"은 하나 이상의 하이드록시로 치환된 본원에 정의된 바와 같은 알킬렌기를 의미한다.
"니트로"는 -NO2 기를 의미한다.
"포스페이트"는 인산으로부터 유도된 기를 의미한다. 포스페이트의 한 예는 -O-P(=O)(ORP1)(ORP2) 또는 -O-[P(=O)(ORP1)-O]P3-RP2 기를 포함하고, 여기서 각각의 RP1 및 RP2는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌이고, 그리고 여기서 P3는 정수1 내지 5이다. 포스페이트의 역시 다른 예시는 오르토인산, 파이로인산, 트리폴리인산, 테트라폴리인산, 트리메타인산, 및/또는 인산 무수물, 또는 이의 조합을 포함한다.
"포스포노" 또는 "포스폰산"은 -P(O)(OH)2 기를 의미한다.
"스피로사이클릴"은 이의 양 말단이 모 기의 동일한 탄소 원자에 결합되어 스피로사이클릭 기를 형성하는 알킬렌 디라디칼 및 또한 이의 양 말단이 모 기의 동일한 탄소 원자에 결합되는 헤테로알킬렌 디라디칼을 의미한다. 스피로사이클릴 기 내에서 사용하기 위한 비제한적 알킬렌 및 헤테로알킬렌 기는 C2-12, C2-11, C2-10, C2-9, C2-8, C2-7, C2-6, C2-5, C2-4, 또는 C2-3 알킬렌 기, 그리고 하나 이상의 헤테로원자를 갖는 C1-12, C1-11, C1-10, C1-9, C1-8, C1-7, C1-6, C1-5, C1-4, C1-3, 또는 C1-2 헤테로알킬렌 기를 포함한다.
"설페이트"는 황산에서 유도된 기를 의미한다. 설페이트의 한 예는 -O-S(=O)2(ORS1) 기를 포함하고, 여기서 RS1는 H, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌이다.
"설포" 또는 "설폰산"은 -S(O)2OH 기를 의미한다.
"설포닐"은 -S(O)2- 또는 -S(O)2R 기를 의미하고, 여기서 R는 H, 임의로 치환된 알킬, 또는 임의로 치환된 아릴일 수 있다. 비제한적 설포닐 기는 트리플루오로메틸설포닐 기 (-SO2-CF3 또는 Tf)을 포함할 수 있다.
"티오시아네이토"는 -SCN 기를 의미한다.
"염"은 전기적으로 중성인 화합물 또는 구조를 형성하기 위한 양이온 또는 음이온 화합물을 포함하는 화합물 또는 구조(예를 들어, 본원에 기술된 임의의 화학식, 화합물 또는 조성물)의 이온 형태를 의미한다. 염은 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 무독성 염은 Berge S M 등, "Pharmaceutical salts," J. Pharm. Sci. 1977 January; 66(1):1-19; and in "Handbook of Pharmaceutical Salts: Properties, Selection, and Use," Wiley-VCH, April 2011 (2nd rev. ed., eds. P. H. Stahl and C. G. Wermuth에 기술되어 있다. 염은 최종 분리 및 정제 동안 현장에서 제조되거나 또는 유리 염기 기를 적합한 유기산과 반응시켜(음이온성 염을 생성함) 또는 산기를 적합한 금속 또는 유기 염과 반응시켜(양이온성 염을 생성함) 제조할 수 있다. 대표적인 음이온성 염은 아세테이트, 아디페이트, 알지네이트, 아스코르베이트, 아스파르테이트, 벤젠술포네이트, 벤조에이트, 중탄산염, 중황산염, 중주석산염, 붕산염, 브롬화물, 부티레이트, 장뇌산염, 캄포술포네이트, 클로라이드, 구연산염, 사이클로펜탄프로피오네이트, 디글루코네이트, 디히드로클로라이드, 디포스페이트, 도데실술페이트, 에데테이트, 에탄술포네이트, 푸마레이트, 글루코헵토네이트, 글루코네이트, 글루타메이트, 글리세로포스페이트, 헤미설페이트, 헵토네이트, 헥사노에이트, 하이드로브로마이드, 하이드로클로라이드, 하이드로아이오다이드, 하이드록시에탄설포네이트, 하이드록시나프토에이트, 아이오다이드, 락테이트, 락토비오네이트, 라우레이트, 라우릴 설페이트, 말레이트, 말레이트, 말로네이트, 만델레이트, 메실레이트, 메탄설포네이트, 메틸브로마이드, 메틸나이트레이트, 메틸설페이트, 뮤케이트, 2-나프탈렌설포네이트, 니코티네이트, 니트레이트, 올레이트, 옥살레이트, 팔미테이트, 파모에이트, 펙티네이트, 퍼설페이트, 3-페닐프로피오네이트, 포스페이트, 피크레이트, 피발레이트, 폴리갈락투로네이트, 프로피오네이트, 살리실레이트, 스테아레이트, 서브아세테이트, 숙시네이트, 설페이트, 탄네이트, 타르트레이트, 테오필리네이트, 티오시아네이트, 트리에티오다이드, 톨루엔설포네이트, 운데카노에이트, 발레레이트 염 등을 포함한다. 대표적인 양이온성 염은 금속 염, 가령 알칼리 또는 알칼리 토금속 염, 예를 들어, 바륨, 칼슘(예를 들어, 칼슘 에데테이트), 리튬, 마그네슘, 칼륨, 나트륨; 다른 금속 염, 가령 알루미늄, 비스무트, 철, 아연; 암모늄, 테트라메틸암모늄, 테트라에틸암모늄, 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 에틸아민, 피리디늄 등을 포함하나 이에 제한되지 않는 비독성 암모늄, 4급 암모늄 및 아민 양이온을 포함한다. 다른 양이온성 염은 클로로프로카인, 콜린, 디벤질에틸렌디아민, 디에탄올아민, 에틸렌디아민, 메틸글루카민 및 프로카인과 같은 유기 염을 포함한다. 역시 다른 염은 암모늄, 설포늄, 설폭소늄, 포스포늄, 이미늄, 이미다졸륨, 벤즈이미다졸륨, 아미디늄, 구아니디늄, 포스파지늄, 포스파제늄, 피리디늄, 등, 그리고본원에서 기술된 다른 양이온성 기 (예를 들어, 임의로 치환된 이속사졸륨, 임의로 치환된 옥사졸륨, 임의로 치환된 티아졸륨, 임의로 치환된 피롤리움, 임의로 치환된 푸라늄, 임의로 치환된 티오페늄, 임의로 치환된 이미다졸륨, 임의로 치환된 피라졸륨, 임의로 치환된 이소티아졸륨, 임의로 치환된 트리아졸륨, 임의로 치환된 테트라졸륨, 임의로 치환된 푸라자늄, 임의로 치환된 피리디늄, 임의로 치환된 피리미디늄, 임의로 치환된 피리지늄, 임의로 치환된 트리아지늄, 임의로 치환된 테트라지늄, 임의로 치환된 피리다지늄, 임의로 치환된 옥사지늄, 임의로 치환된 피롤리디늄, 임의로 치환된 피라졸리디늄, 임의로 치환된 이미다졸리늄, 임의로 치환된 이속사졸리디늄, 임의로 치환된 옥사졸리디늄, 임의로 치환된 피페라지늄, 임의로 치환된 피페리디늄, 임의로 치환된 모르폴리늄, 임의로 치환된 아제파늄, 임의로 치환된 아제피늄, 임의로 치환된 인돌리움, 임의로 치환된 이소인돌리움, 임의로 치환된 인돌리지늄, 임의로 치환된 인다졸륨, 임의로 치환된 벤즈이미다졸륨, 임의로 치환된 이소퀴놀리눔, 임의로 치환된 퀴놀리지늄, 임의로 치환된 데하이드로퀴놀리지늄, 임의로 치환된 퀴놀리늄, 임의로 치환된 이소인돌리늄, 임의로 치환된 벤즈이미다졸리늄, 및 임의로 치환된 퓨리늄)을 포함한다. 역시 다른 염은 음이온, 가령 할리이드 (예를 들어, F-, Cl-, Br-, 또는 I-), 하이드록사이드 (예를 들어, OH-), 보레이트 (예를 들어, 테트라플루오로보레이트 (BF4 -), 카보네이트 (예를 들어, CO3 2- 또는 HCO3 -), 또는 설페이트 (예를 들어, SO4 2-)을 포함할 수 있다.
"이탈기"는 안정한 종으로서 치환될 수 있는 전자 끌기 능력을 갖는 원자(또는 원자 기)를 의미하며, 치환 반응으로 대체할 수 있는 결합 전자 또는 원자(또는 원자 기)으로 취한다. 적합한 이탈기의 예는 트리플레이트(-OTf), 메실레이트(-OMs), 토실레이트(-OTs), 브로실레이트(-OBs), 아세테이트, Cl, Br 및 I을 포함한다.
"부착", "부착" 또는 관련 단어 형태는 2개의 구성요소 사이의 임의의 공유 또는 비공유 결합 상호작용을 의미한다. 비공유 결합 상호작용은 제한 없이 수소 결합, 이온 상호작용, 할로겐 결합, 정전기적 상호작용, π 결합 상호작용, 소수성 상호작용, 포접 착물, 포접, 반데르발스 상호작용 및 이들의 조합을 포함한다.
본개시물은 제1 중합체 구조 및 제2 중합체 구조, 여기서 이들 중 적어도 하나는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함함, 을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 제1 및 제2 구조는 둘 다 이온화가능한 또는 이온성 모이어티를 포함한다. 사용 시, 제1 및 제2 구조는 상이하므로 공중합체, 중합체 블렌드 또는 기타 이종 중합체 조성물을 형성하고, 재료를 통한 전하 전도는 이온화/이온성 모이어티에 의해 제공되는 전하의 유형 및 양(예를 들어, 음이온 및/또는 양이온 전하)에 의해 제어될 수 있다.
조성물은 본명세서에서 기술된 바와 같은 제1 구조 (예를 들어, 식 (I-V)중 하나 이상) 및 제2 구조 (예를 들어, 식 (X)-(XXXIV) 중 하나 이상)의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 두 개의 서로 다른 구조를 사용함으로써 제1 및 제2 구조의 선택에 따라 조성물의 특성을 조정할 수 있다. 각각의 제1 및 제2 구조 은, 독립적으로는 중합체 단위를 포함할 수 있다. 중합체 단위는 단독중합체, 공중합체, 블록 공중합체 또는 반복 단량체 단위의 다른 유용한 조합일 수 있다.
조성물은 제1 구조 (예를 들어, 여기서 기술된 것, 가령 식 (I-V) 중 하나 이상)로부터 선택된 중합체 단위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 다수의 제1 구조를 포함할 수 있고, 여기서 각각의 제1 구조는 동일하다 (예를 들어, 각각의 Ar, R7-R10, 및 존재한다면, 고리 a-c는, 각각의 단량체 단위 내에서 동일하다). 다른 예에서, 조성물은 다수의 제1 구조를 포함할 수 있고, 여기서 제1 구조 중 적어도 두 개는 상이하다 (예를 들어, Ar, R7-R10, 및 존재한다면 고리 a-c 중 적어도 하나는, 두 개의 단량체 단위 사이에서 상이하다). 따라서, 조성물이 제1 구조로 특징지어지는 고분자 단위만을 포함하더라도, 조성물은 단독중합체, 공중합체, 블록 공중합체 또는 반복 단량체 단위의 다른 유용한 조합일 수 있다.
따라서, 하나의 구체예에서, 조성물은 다수의 제1 구조를 포함하고, 여기서:
(i) 제1 구조는 하기 군으로부터 선택되고:
Figure pct00034
(I),
Figure pct00035
(II),
Figure pct00036
(III),
Figure pct00037
(IV),
Figure pct00038
(V),
또는 이의 염, 여기서:
각각의 R7 및 R8는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌이고, 여기서 R7 또는 R8 중 적어도 하나는 전자-끌기 모이어티를 포함하거나 또는 여기서 R7 및 R8는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고;
각각의 R9 및 R10는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 또는 여기서 R9 및 R10는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고;
Ar는 임의로 치환된 아릴렌이거나 이를 포함하고;
n는 1 이상의 정수이고;
각각의 고리 a, 고리 b, 및/또는 고리 c는 임의로 치환될 수 있고; 및
여기서 고리 a-c, R7, R8, R9, 및 R10 중 하나 이상은 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 각각의 제1 구조는 동일하다. 다른 구체예에서, 제1 구조 중 적어도 두 개는 상이하다 (예를 들어, 여기서 조성물은 공중합체를 포함한다).
본조성물은 반복 단량체 단위의 임의의 유용한 조합을 포함할 수 있다. 한 예에서, 조성물은 -A-A-A- 또는 -[A]-를 포함할 수 있으며, 여기서 A는 단량체 단위를 나타내고 [A]는 A 단량체 단위만을 포함하는 블록을 나타낸다. A는 제1 또는 제2 구조로서 제공된 것들로부터 선택될 수 있다.
다른 예에서, 조성물은 -[A]-[A-조합-B]-[B]-를 포함하며, 여기서 A 및 B는 상이한 단량체 단위를 나타낸다. [A] 및 [B]는 각각 A 단량체 단위 및 B 단량체 단위만으로 구성된 중합체 블록을 나타낸다. [A-조합-B] 블록은 A와 B 단량체 단위의 조합을 포함하는 블록을 의미한다. 각각의 A 및 B는 제1 및/또는 제2 구조로서 제공된 것들로부터 선택될 수 있다. 일부 구체예에서, A 및 B는 둘 다 제1 구조 (예를 들어, 식 (I-V)로부터 선택된)이다. 다른 구체예에서, A는제1 구조 (예를 들어, 식 (I-V)로부터 선택된)이고, B는 제2 구조 (예를 들어, 식 (X)-(XXXIV)로부터 선택된)이다.
다른 예에서, 조성물은 적어도 하나의 교대/주기적 블록을 포함하며, 여기에서 상이한 단량체는 예를 들어 -[A-B-A-B-.. ]-, -[A-B-C-A-B-C-.. ]-, -[A-A-B-B-A-A-B-B-.. ]-, -[A-A-B-A-A-B-.. ]-, -[A-B-A-B-B-A-A-A-A-B-B-B-.. ]-, 등과 같은 순서를 갖는다. A, B, 및 C는 서로 다른 단량체 단위를 나타낸다. 대괄호로 묶인 예는 중합체 블록을 나타내며, 여기서 단량체 배열은 블록 전체에서 반복된다. A, B 및 C 각각은 중합체 단위 및/또는 코어 모이어티로서 제공된 것들로부터 선택될 수 있다. 각각의 A, B, 및 C는 제1 및/또는 제2 구조로서 제공된 것들 (예를 들어, 각각의 A, B, 및 C는, 독립적으로, 식 (I)-(V) 또는 (X)-(XXXIV)의 구조이거나 이를 포함한다)로부터 선택될 수 있다. 일부 구체예에서, 각각의 A, B, 및 C는 제1 구조이다 (예를 들어, 식 (I-V)로부터 선택된). 다른 구체예에서, A는 제1 구조 (예를 들어, 식 (I-V)로부터 선택된)이고, B는 제2 구조 (예를 들어, 식 (X)-(XXXIV)로부터 선택된), 및 C는 제1 또는 제2 구조 (예를 들어, 로부터 선택된 식 (I-V) 또는 (X)-(XXXIV))이다.
또 다른 예에서, 조성물은 적어도 한 쌍의 블록 사이에 공유 결합된 특정 단위, 예를 들어 [A]-D-[B] 또는 [A]-D-[B]-[C]를 포함하고, 여기서 D는 단량체 단위 또는 연결 모이어티 (예를 들어, 본원에 기술된 것)일 수 있다. [A]-D-D-[B] 또는 [A]-D-D-D-[B]에서와 같이 하나 이상의 D가 존재할 수 있으며, 각 C는 동일하거나 다를 수 있다. [A]는 A 단량체 단위만을 포함하는 블록을 나타내고; [B]는 B 단량체 단위만을 포함하는 블록을 나타내고; [C]는 C 단량체 단위만을 포함하는 블록을 나타내고; D는 개별 단량체 단위 (예를 들어, 본원에 기술된 것) 또는 연결 모이어티 (본원에 기술된 것)를 나타낼 수 있다. 각각의 A, B, 및 C는 제1 및/또는 제2 구조로서 제공된 것들 (예를 들어, 각각의 A, B, 및 C는, 독립적으로, 식 (I)-(V) 또는 (X)-(XXXIV)의 구조이거나 이를 포함한다)로부터 선택될 수 있다. D는 제1 및/또는 제2 구조로서 제공된 것들 (예를 들어, 식 (I)-(V) 또는 (X)-(XXXIV)로부터 선택된) 또는 연결 모이어티 (예를 들어, L)로서 제공된 것들로부터 선택될 수 있다.
분지형 배열, 이블록 공중합체, 삼블록 공중합체, 랜덤 또는 통계적 공중합체, 입체블록 공중합체, 구배 공중합체, 그라프트 공중합체, 및 본원에 기술된 임의의 블록 또는 영역의 조합과 같은 다른 대체 구성도 본원의 조성물에 포함된다.
본조성물은 제1 구조 (예를 들어, 중합체 단위로서)의 제1 분자 중량 (MW), 제2 구조 (예를 들어, 중합체 단위로서)의 제2 MW, 또는 조성물의 총 MW을 특징으로 할 수 있다. 하나의 구체예에서, 제1 MW, 제2 MW, 또는 총 M는 적어도 10,000 g/mol, 적어도 20,000 g/mol, 또는 적어도 50,000 g/mol; 또는 약 5,000 내지 2,500,000 g/mol, 가령 10,000 내지 2,500,000 g/mol, 50,000 내지 2,500,000 g/mol, 10,000 내지 250,000 g/mol, 20,000 내지 250,000 g/mol, 또는 from 20,000 내지 200,000 g/mol의 중량-평균 분자 중량 (Mw)이다. 다른 구체예에서, 제1 MW, 제2 MW, 또는 총 MW는 적어도 20,000 g/mol 또는 적어도 40,000 g/mol; 또는 약 2,000 내지 2,500,000 g/mol, 가령 5,000 내지 750,000 g/mol 또는 10,000 내지 400,000 g/mol의 수 평균 분자 중량 (Mn)이다.
조성물은 단량체 단위의 임의의 유용한 값 n, m, m1, m2, m3, 또는 m4을 포함할 수 있다. 각각의 n, m, m1, m2, m3, 및 m4에 대한 비제한적 예시는, 독립적으로, 1 이상, 20 이상, 50 이상, 100 또는 그 이상; 그리고 1 내지 1,000,000, 가령 10 내지 1,000,000, 100 내지 1,000,000, 200 내지 1,000,000, 500 내지 1,000,000, 또는 1,000 내지 1,000,000이다.
제1 구조
조성물 내에서, 제1 구조는 중합체 단위를 포함할 수 있고, 이는 다시 하나 이상의 이온화가능한 또는 이온성 모이어티를 포함할 수 있다. 비제한적 구체예에서, 중합체 단위는 아릴렌-함유 백본을 가질 수 있으며, 이는 이온화가능한/이온성 모이어티가 부가될 수 있는 유기 스캐폴드를 제공한다.
아릴렌-함유 백본은 또한 (예를 들어, Friedel-Crafts 알킬화 시약과 반응함으로써) 반응성 탄소 양이온의 첨가를 용이하게 하는 방향족 기를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 방향족기를 갖는 단량체 단위는 함께 반응하여 중합체 단위를 형성할 수 있다. 이러한 부가/중합 반응은 임의의 유용한 방식으로, 예를 들어 탄소양이온에 근접한 전자-끌기 기를 포함함으로써 촉진될 수 있다. 일부 비제한적 예에서, 제1 구조는 임의로 치환된 방향족 그룹 및 전자-끌기 기를 모두 포함할 수 있다.
반응성 탄소양이온은 또한 추가로 변형될 수 있는 작용기를 제공할 수 있다. 예를 들어, 반응성 탄소양이온은 -LA-RG 기에 부착될 수 있고, 여기서 LA는 연결 모이어티 (예를 들어, 본원에서의 임의의 것)이고 RG는 반응성 기 (예를 들어, 할로)이다. 탄소양이온 및 -LA-RG 기를 중합체 단위에 부가 후, RG 기는 이온화가능한 시약 (예를 들어, 가령 아민, NRN1RN2RN3)과 추가로 반응하여 이온성 모이어티 (예를 들어, 가령 암모늄, -N+RN1RN2RN3)를 제공할 수 있다.
따라서, 일부 비제한적 구체예에서, 제1 구조는 이온화가능한/이온성 모이어티 및 전자-끌기 기를 갖는 중합체 단위 (예를 들어, 여기서 기술된 것)를 포함한다. 일부 예에서, 중합체 단위는 하나 이상의 단량체 단위를 사용하여 형성된다. 비제한적 단량체 단위는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있고:
Figure pct00039
또는
Figure pct00040
, 여기서 Ar는 임의로 치환된 아릴렌 또는 임의로 치환된 방향족이고; Ak는 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 할로알킬렌, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 지방족, 또는 임의로 치환된 헤테로지방족이고; 및 L는 연결 모이어티이고 (예를 들어, 여기서 기술된 것) 또는 -C(R7)(R8)- (예를 들어, 본명세서에서 기술된 임의의 R7 및 R8 기에 대해)일 수 있다. 특정 예에서, Ar, L, 및/또는 Ak는 하나 이상의 이온화가능한 또는 이온성 모이어티 및/또는 하나 이상의 전자-끌기 기로 임의로 치환될 수 있다.
일부 구체예에서, 제1 구조는 다음으로부터 선택된 중합체 단위:
Figure pct00041
(I),
Figure pct00042
(II),
Figure pct00043
(III),
Figure pct00044
(IV),
및 이의 염을 포함하고, 여기서:
각각의 R7 및 R8는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 여기서 R7 또는 R8 중 적어도 하나는 전자-끌기 모이어티를 포함하고, 또는 여기서 R7 및 R8는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고;
Ar는 임의로 치환된 방향족 또는 임의로 치환된 아릴렌 (예를 들어, 여기서 기술된 것)이거나 이를 포함하고;
각각의 n는, 독립적으로, 1 이상의 정수;
각각의 고리 a, 고리 b, 및/또는 고리 c는 임의로 치환될 수 있고; 및
여기서 고리 a-c, R7, 및 R8 중 하나 이상은 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다.
고리 a, 고리 b, 고리 c, R7, 및 R8에 대한 추가의 치환은 하나 이상의 임의로 치환된 아릴렌, 그리고 알킬 또는 아릴에 대해 본원에서 기술된 것을 포함할 수 있다. Ar의 비제한적 예시는, 예를 들어, 페닐렌 (예를 들어, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 등), 바이페닐렌 (예를 들어, 4,4'-바이페닐렌, 3,3'-바이페닐렌, 3,4'-바이페닐렌, 등), 터페닐렌 (예를 들어, 4,4'-터페닐렌), 트리페닐렌, 디페닐 에테르, 안트라센 (예를 들어, 9,10-안트라센), 나프탈렌 (예를 들어, 1,5-나프탈렌, 1,4-나프탈렌, 2,6-나프탈렌, 2,7-나프탈렌, 등), 테트라플루오로페닐렌 (예를 들어, 1,4-테트라플루오로페닐렌, 1,3-테트라플루오로페닐렌), 등, 그리고 본명세서에서 기술된 기타를 포함한다.
제1 구조는 전자-끌기 모이어티 및 플루오레닐-계 골격를 갖는 중합체 단위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 구조는 다음과 같은 중합체 단위:
Figure pct00045
(V),
또는 이의 염을 포함할 수 있고, 여기서:
각각의 R7 및 R8는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 여기서 R7 또는 R8 중 적어도 하나는 전자-끌기 모이어티를 포함하고, 또는 여기서 R7 및 R8는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고;
각각의 R9 및 R10는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 또는 여기서 R9 및 R10는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고;
n는, 독립적으로, 1 이상의 정수;
각각의 고리 a, 고리 b, 및/또는 고리 c는 임의로 치환될 수 있고; 및
여기서 고리 a-b, R7, R8, R9, 및 R10 중 하나 이상은 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다.
특정 구체예에서, 각각의 R9 및 R10는, 독립적으로, 이온화가능한/이온성 모이어티를 포함한다.
일부 구체예에서 (예를 들어, 식 (I)-(V)의), 고리 a, 고리 b, 및/또는 고리 c는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함한다. 다른 구체예에서, R8는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함한다. 특정 구체예에서, 이온성 모이어티는 -LA-XA을 포함하거나 또는 이것이고, 여기서 LA는 연결 모이어티 (예를 들어, 임의로 치환된 지방족, 알킬렌, 헤테로지방족, 헤테로알킬렌, 방향족, 또는 아릴렌)이고; 그리고 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 다가-이온성 모이어티, 양이온성 모이어티, 또는 음이온성 모이어티 (예를 들어, 헤테로사이클릭 양이온, 포스포늄 양이온, 포스파제늄 양이온, 또는 본명세서에서의 기타)이다. XA의 비제한적 예시는 아미노, 암모늄 양이온, 헤테로사이클릭 양이온, 피페리디늄 양이온, 아제파늄 양이온, 포스포늄 양이온, 포스파제늄 양이온, 또는 본원에서의 기타를 포함한다.
다른 구체예에서 (예를 들어, 식 (I)-(V)의), R7는 전자-끌기 모이어티를 포함하고. 비제한적 전자-끌기 모이어티는 임의로 치환된 할로알킬, 시아노 (CN), 포스페이트 (예를 들어, -O(P=O)(ORP1)(ORP2) 또는 -O-[P(=O)(ORP1)-O]P3-RP2), 설페이트 (예를 들어, -O-S(=O)2(ORS1)), 설폰산 (-SO3H), 설포닐 (예를 들어, -SO2-CF3), 디플루오로보라닐 (-BF2), 보로노 (-B(OH)2), 티오시아네이토 (-SCN), 또는 피페리디늄이거나 이들을 포함할 수 있다. 추가의 구체예에서, R7는 전자-끌기 모이어티를 포함하고, R8는 이온화가능한/이온성 모이어티를 포함한다. 역시 다른 비제한적 포스페이트 기는 인산, 가령 오르토인산, 파이로인산, 트리폴리인산, 테트라폴리인산, 트리메타인산, 및/또는 인산 무수물, 또는 이의 조합의 유도체를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서 (예를 들어, 가령 식 (I)-(V)에서와 같이 본원에서의 임의의 구조에 대해), R7는 임의로 치환된 지방족 기를 포함한다. 하나의 구체예에서, R7는 임의로 알킬 기를 포함한다.
다른 구체예에서 (예를 들어, 식 (I)-(V)에서와 같이 본원에서의 임의의 구조에 대해), R8는 임의로 치환된 지방족 기 또는 임의로 치환된 헤테로지방족 기를 포함한다. 특정 구체예에서, 지방족 또는 헤테로지방족 기는 옥소 기 (=O) 또는 하이드록시이미노 기 (=N-OH)로 치환된다. 하나의 구체예에서, R8는 -C(=X)-R8'이고, 여기서 X는 O 또는 N-OH이고; 그리고 R8'는 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알콕시, 임의로 치환된 할로알킬, 또는 임의로 치환된 알카노일이다.
역시 다른 구체예에서 (예를 들어, 가령 식 (I)-(V)에서와 같이 본원에서의 임의의 구조에 대해), R7 및 R8는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성한다. 예를 들어, R7 및 R8는 함께 결합하여 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 스피로사이클릴 기를 형성할 수 있다. 특정 구체예에서, 스피로사이클릴 기는 하나 이상의 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 독립적으로 치환된다 (예를 들어, 본원에 기술된 것). 일부 구체예에서, (I)-(V) 의 식은 다음과 같이 나타낼 수 있고:
Figure pct00046
(Ia),
Figure pct00047
(IIa),
Figure pct00048
(IIIa),
Figure pct00049
(IVa),
Figure pct00050
(Va),
또는 이의 염, 여기서 R7' 및 R8'는 함께 결합하여 임의로 치환된 알킬렌 기 또는 임의로 치환된 헤테로알킬렌 기를 형성한다. 특정 구체예에서, 임의로 치환된 알킬렌 기 또는 임의로 치환된 헤테로알킬렌 기는 하나 이상의 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 독립적으로 치환된다.
역시 추가의 비제한적 중합체 단위는 다음 중 어느 하나 이상의 구조:
Figure pct00051
,
Figure pct00052
,
Figure pct00053
,
Figure pct00054
,
Figure pct00055
,
Figure pct00056
,
또는 이의 염을 포함할 수 있고, 여기서:
n는 1 또는 그 이상이고;
각각의 L8A, LB', 및 LB"는, 독립적으로, 연결 모이어티; 및
각각의 X8A, X8A', X8A", XB', 및 XB"는, 독립적으로, 산성 모이어티 또는 염기성 모이어티이다.
본명세서에서의 임의의 구체예에서, 고리 a, 고리 b, 고리 c, Ak, R7, R8, R9, 및 R10는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다. 고리 a, 고리 b, 고리 c, R7, R8, R9, 및 R10에 대한 추가의 치환은 하나 이상의 임의로 치환된 아릴렌을 포함할 수 있다.
본원에서의 임의의 구체예에서, 전자-끌기 모이어티는 임의로 치환된 할로알킬 (예를 들어, 할로메틸, 퍼할로메틸, 할로에틸, 퍼할로에틸, 등을 포함하는 C1-6 할로알킬), 시아노 (CN), 포스페이트 (예를 들어, -O(P=O)(ORP1)(ORP2) 또는 -O-[P(=O)(ORP1)-O]P3-RP2), 설페이트 (예를 들어, -O-S(=O)2(ORS1)), 설폰산 (-SO3H), 설포닐 (예를 들어, -SO2-CF3), 디플루오로보라닐 (-BF2), 보로노 (B(OH)2), 티오시아네이토 (-SCN), 또는 피페리디늄일 수 있다. 역시 다른 비제한적 포스페이트 기는 인산, 가령 오르토인산, 파이로인산, 트리폴리인산, 테트라폴리인산, 트리메타인산, 및/또는 인산 무수물, 또는 이의 조합의 유도체를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서 (예를 들어, 식 (I)-(V)에서와 같이 본원에서의 임의의 구조에 대해), 비제한적 할로알킬 기는 플루오로알킬 (예를 들어, -CxFyHz), 퍼플루오로알킬 (예를 들어, -CxFy), 클로로알킬 (예를 들어, -CxClyHz), 퍼클로로알킬 (예를 들어, -CxCly), 브로모알킬 (예를 들어, -CxBryHz), 퍼브로모알킬 (예를 들어, -CxBry), 아이오도알킬 (예를 들어, -CxIyHz), 또는 퍼아이오도알킬 (예를 들어, -CxIy)을 포함한다. 일부 구체예에서, x는 1 내지 6이고, y는 1 내지 13이고, z는 0 내지 12이다. 특정 구체예에서, z = 2x + 1 - y이다. 다른 구체예에서, x는 1 내지 6이고, y는 3 내지 13이고, z는 0이다 (예를 들어, 및 y = 2x + 1).
중합체 단위는 단위의 고리 부분(예를 들어, 방향족 또는 아릴렌기에 의해 제공됨) 또는 선형 부분(예를 들어, 지방족 또는 알킬렌기에 의해 제공됨)에 대한 하나 이상의 치환을 포함할 수 있다. 비제한적 치환은 저급 비치환된 알킬 (예를 들어, C1-6 알킬), 저급 치환된 알킬 (예를 들어, 임의로 치환된 C1-6 알킬), 저급 할로알킬 (예를 들어, C1-6 할로알킬), 할로 (예를 들어, F, Cl, Br, 또는 I), 비치환된 아릴 (예를 들어, 페닐), 할로-치환된 아릴 (예를 들어, 4-플루오로-페닐), 치환된 아릴 (예를 들어, 치환된 페닐), 및 기타를 포함할 수 있다.
제2 구조
제2 구조는 전형적으로 제1 구조과 다르지만 중합체 단위를 포함할 수도 있다. 사용시, 제1 및 제2 구조는 함께 유익한 화학적 및 물리적 특성(예를 들어, 유익한 이온 교환 용량(IEC), 이온 전도성, 수분 흡수, 팽윤도, 비전도성, 기계적 안정성 등)을 갖는 조성물을 제공할 수 있다.
특정 중합체 성분(예를 들어, 제1 구조, 제2 구조, 중합체 단위, 이온 부분, 가교제 등)의 선택은 조성물에 유용한 특성을 제공할 수 있다. 일례로, 수분 흡수를 최소화하도록 중합체 성분을 선택할 수 있는데, 이때 과도한 물은 전기화학 전지의 범람을 초래할 수 있다. 한 예에서, 수분 흡수를 최소화하도록 중합체 성분을 선택할 수 있는데, 이때 과도한 물은 전기화학 전지의 범람을 초래할 수 있다. 다른 예에서, 중합체 성분은 연화 또는 가소화에 대한 저항성을 제공하도록 선택될 수 있다. 다른 구체예에서, 조성물은 음이온 및/또는 양이온에 대해 약 1 mS/cm보다 큰 비전도도를 갖는 이온 전도성 중합체일 수 있다.
하나의 구체예에서, 제2 구조는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴렌, 임의로 치환된 할로알킬렌, 임의로 치환된 알킬렌옥시, 임의로 치환된 아릴렌옥시, 임의로 치환된 포스파젠 (예를 들어, -P(RP1RP2)=N-), 및 이의 조합.
제2 구조는 다음 단량체 단위 중 하나 이상을 사용하여 형성된 중합체 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00057
,
Figure pct00058
,
Figure pct00059
, 또는
Figure pct00060
, 여기서 Ar는 임의로 치환된 아릴렌 또는 임의로 치환된 방향족이고; Ak는 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 할로알킬렌, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 또는 임의로 치환된 헤테로지방족이고; L는 연결 모이어티 (예를 들어, 본원에 기술된 것)이고; 그리고 Ar, L, 또는 Ak는 하나 이상의 이온화가능한 또는 이온성 모이어티로 임의로 치환될 수 있다. Ar의 비제한적 예시는, 예를 들어, 페닐렌 (예를 들어, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 등), 바이페닐렌 (예를 들어, 4,4'-바이페닐렌, 3,3'-바이페닐렌, 3,4'-바이페닐렌, 등), 터페닐렌 (예를 들어, 4,4'-터페닐렌), 트리페닐렌, 디페닐 에테르, 안트라센 (예를 들어, 9,10-안트라센), 나프탈렌 (예를 들어, 1,5-나프탈렌, 1,4-나프탈렌, 2,6-나프탈렌, 2,7-나프탈렌, 등), 테트라플루오로페닐렌 (예를 들어, 1,4-테트라플루오로페닐렌, 1,3-테트라플루오로페닐렌), 등, 그리고 본명세서에서 기술된 기타를 포함한다.
제2 구조의 임의의 부분는 임의로 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함할 수 있다. 특정 구체예에서, 이온성 모이어티는 -LA-XA을 포함하거나 또는 이것이고, 여기서 LA는 연결 모이어티 (예를 들어, 임의로 치환된 지방족, 알킬렌, 헤테로지방족, 헤테로알킬렌, 방향족, 또는 아릴렌)이고; 그리고 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 다가-이온성 모이어티, 양이온성 모이어티, 또는 음이온성 모이어티 (예를 들어, 헤테로사이클릭 양이온, 포스포늄 양이온, 포스파제늄 양이온, 또는 본명세서에서의 기타)이다. XA 의 비제한적 예시는 아미노, 암모늄 양이온, 헤테로사이클릭 양이온, 포스포늄 양이온, 포스파제늄 양이온, 또는 본원에서의 기타를 포함한다.
제2 구조는 사이클릭 양이온 기를 갖는 다른 중합체 단위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 구조는 다음으로부터 선택된 중합체 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00061
(X),
Figure pct00062
(XI),
또는 이의 염, 여기서:
각각의 R9 및 R10는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 또는 여기서 R9 및 R10는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고;
n는 1 이상의 정수이고;
q는 0, 1, 2, 이상;
각각의 고리 a-c는 임의로 치환될 수 있고; 및
여기서 고리 a-c, R9, 및 R10 중 하나 이상은 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다.
다른 구체예에서 (예를 들어, 가령 식 (X)-(XI)에서 본원에서의 임의의 구조에 대해), R9 및 R10는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성한다. 예를 들어, R9 및 R10는 함께 결합하여 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 스피로사이클릴 기를 형성할 수 있다. 특정 구체예에서, 스피로사이클릴 기는 하나 이상의 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 독립적으로 치환된다 (예를 들어, 본원에 기술된 것). 일부 구체예에서, (X)-(XI) 의 식은 다음과 같이 나타낼 수 있고:
Figure pct00063
(Xa),
Figure pct00064
(XIa), 또는 이의 염, 여기서 R9' 및 R10'는 함께 결합하여 임의로 치환된 알킬렌 기 또는 임의로 치환된 헤테로알킬렌 기를 형성한다. 특정 구체예에서, 임의로 치환된 알킬렌 기 또는 임의로 치환된 헤테로알킬렌 기는 하나 이상의 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 독립적으로 치환된다. 다른 구체예에서, 임의로 치환된 알킬렌 기 또는 임의로 치환된 헤테로알킬렌 기는 하나 이상의 지방족 기 또는 알킬 기로 독립적으로 치환된다. 메카니즘에 제한되지 않고, 부피가 큰 치환체를 제공하기 위한 알킬렌 또는 헤테로알킬렌 기의 치환은 양이온성 질소 모이어티가 분해되는 것을 차단할 수 있다.
제2 구조는 소프트 세그먼트와 하드 세그먼트의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 구조는 다음과 같은 중합체 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00065
(XII)
또는 이의 염, 여기서:
각각의 R7 및 R8는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 여기서 R7 또는 R8 중 적어도 하나는 전자-끌기 모이어티를 포함하고;
각각의 Ak는 임의로 치환된 알킬렌이고;
각각의 n1, n2, n3, 및 n4는, 독립적으로, 1 이상의 정수;
각각의 고리 a 또는 고리 b는 임의로 치환될 수 있고; 및
여기서 고리 a-b, R7, 및 R8 중 하나 이상은 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서 (예를 들어, 가령 식 (XII)에서와 같이 본원에서의 임의의 구조에 대해), R7는 임의로 치환된 지방족 기를 포함한다. 하나의 구체예에서, R7는 임의로 알킬 기를 포함한다.
일부 구체예에서 (예를 들어, 식 (XII)에서와 같이 본원에서의 임의의 구조에 대해), 전자-끌기 모이어티는 할로알킬 기이다. 비제한적 할로알킬 기는 플루오로알킬 (예를 들어, -CxFyHz), 퍼플루오로알킬 (예를 들어, -CxFy), 클로로알킬 (예를 들어, -CxClyHz), 퍼클로로알킬 (예를 들어, -CxCly), 브로모알킬 (예를 들어, -CxBryHz), 퍼브로모알킬 (예를 들어, -CxBry), 아이오도알킬 (예를 들어, -CxIyHz), 또는 퍼아이오도알킬 (예를 들어, -CxIy)을 포함한다. 일부 구체예에서, x는 1 내지 6이고, y는 1 내지 13이고, z는 0 내지 12이다. 특정 구체예에서, z = 2x + 1 - y이다. 다른 구체예에서, x는 1 내지 6이고, y는 3 내지 13이고, z는 0이다 (예를 들어, 및 y = 2x + 1).
제2 구조는 폴리페닐렌을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 구조는 다음과 같은 중합체 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00066
(XIII),
또는 이의 염, 여기서:
m는 1 이상의 정수이고; 및
각각의 고리 a-i는 임의로 치환될 수 있고 및/또는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다.
특정 구체예에서, 이온화가능한/이온성 모이어티는 고리 a, b, f, g, h, 또는 i 중 하나 이상 상에 존재한다. 일부 구체예에서, 이온성 모이어티는 -LA-XA을 포함하거나 또는 이것이고, 여기서 LA는 연결 모이어티 (예를 들어, 임의로 치환된 지방족, 알킬렌, 헤테로지방족, 또는 헤테로알킬렌)이고; 그리고 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 다가-이온성 모이어티, 양이온성 모이어티, 또는 음이온성 모이어티 (예를 들어, 아미노, 암모늄 양이온, 헤테로사이클릭 양이온, 또는 본원에서의 기타를 포함한다)이다.
제2 구조는 다른 아릴렌-함유 단량체 단위와 임의로 조합된 폴리벤즈이미다졸을 포함할 수 있다. 한 예에서, 제2 구조는 다음으로부터 선택된 중합체 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00067
(XIV),
Figure pct00068
(XV), 또는 이의 염, 여기서:
각각의 L는, 독립적으로, 연결 모이어티;
m는 1 이상의 정수이고; 및
각각의 고리 a-f는 임의로 치환될 수 있고 및/또는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다.
특정 구체예에서, 고리 a 및/또는 b 상의 각각의 질소 원자는 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 이온화가능한 모이어티, 또는 이온성 모이어티로 치환된다. 다른 구체예에서, 각각의 고리 a 및/또는 b 내 하나의 질소 원자는 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 이온화가능한 모이어티, 또는 이온성 모이어티로 치환된다. 특정 구체예에서, 이온성 모이어티는 -LA-XA을 포함하거나 또는 이것이고, 여기서 LA는 연결 모이어티 (예를 들어, 임의로 치환된 지방족, 알킬렌, 또는 헤테로지방족, 가령 이의 C1-12, C3-12, C4-12, 또는 C6-12 형태)이고; 그리고 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 다가-이온성 모이어티, 양이온성 모이어티, 또는 음이온성 모이어티 (예를 들어, 아미노, 암모늄 양이온, 헤테로사이클릭 양이온, 또는 본원에서의 기타)이다.
역시 다른 구체예에서, 연결 모이어티 (예를 들어, L)는 공유 결합, -O-, -SO2-, -C(O)-, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬렌 (예를 들어, -CR2-, 여기서 R는 H, 알킬, 또는 할로알킬), 임의로 치환된 할로알킬렌, 또는 본원에서 기술된 임의의 다른 연결 모이어티이다.
다른 제2 구조는 다수의 아릴렌 기를 갖는 것을 포함한다. 일부 구체예에서, 제2 구조는 다음으로부터 선택된 중합체 단위를 포함하고:
Figure pct00069
(XVI),
Figure pct00070
(XVII),
또는 이의 염, 여기서:
각각의 L1, L2, L3, 및 L4는, 독립적으로, 연결 모이어티;
m는 1 이상의 정수이고; 및
각각의 고리 a-e는 임의로 치환될 수 있고 및/또는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다.
특정 구체예에서, 고리 a-e 중 적어도 하나는 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 이온화가능한 모이어티, 또는 이온성 모이어티로 치환된다. 일부 구체예에서, 적어도 고리 a는 치환된 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티이다. 특정 구체예에서, 이온성 모이어티는 -LA-XA을 포함하거나 또는 이것이고, 여기서 LA는 연결 모이어티 (예를 들어, 임의로 치환된 지방족, 알킬렌, 헤테로지방족, 또는 헤테로알킬렌, 가령 이의 C1-12, C1-6, C4-12, 또는 C6-12 형태)이고; 그리고 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 다가-이온성 모이어티, 양이온성 모이어티, 또는 음이온성 모이어티 (예를 들어, 아미노, 암모늄 양이온, 헤테로사이클릭 양이온, 또는 본원에서의 기타)이다.
일부 구체예에서, 연결 모이어티 (예를 들어, L1, L2, L3, 또는 L4)는 공유 결합, -O-, -SO2-, -C(O)-, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬렌 (예를 들어, -CR2-, 여기서 R는 H, 알킬, 또는 할로알킬), 임의로 치환된 할로알킬렌, 임의로 치환된 알킬렌옥시, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 또는 본원에서 기술된 임의의 다른 연결 모이어티이다.
아릴렌-함유 기의 세그먼트도 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 구조는 다음과 같은 중합체 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00071
(XVIII),
또는 이의 염, 여기서:
각각의 L1, L2, 및 L3는, 독립적으로, 연결 모이어티;
각각의 m1, m2, 및 m3는, 독립적으로, 1 이상의 정수; 및
각각의 고리 a-c는 임의로 치환될 수 있고 및/또는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다.
특정 구체예에서, 고리 a-c 중 적어도 하나는 할로, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 이온화가능한 모이어티, 또는 이온성 모이어티로 치환된다. 일부 구체예에서, 고리 a-c 중 적어도 하나는 할로 및 임의로 치환된 알킬 둘 다로 치환된다. 다른 구체예에서, 고리 a-c 중 적어도 하나는 둘 다로 치환되고 임의로 치환된 알킬 및 이온화가능한/이온성 모이어티. 특정 구체예에서, 이온성 모이어티는 -LA-XA을 포함하거나 또는 이것이고, 여기서 LA는 연결 모이어티 (예를 들어, 임의로 치환된 지방족, 알킬렌, 헤테로지방족, 또는 헤테로알킬렌, 가령 이의 C1-12, C1-6, C4-12, 또는 C6-12 형태)이고; 그리고 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 다가-이온성 모이어티, 양이온성 모이어티, 또는 음이온성 모이어티 (예를 들어, 아미노, 암모늄 양이온, 헤테로사이클릭 양이온, 또는 본원에서의 기타)이다.
다른 구체예에서, 연결 모이어티 (예를 들어, L1, L2, 또는 L3)는 공유 결합, -O-, -SO2-, -C(O)-, 임의로 치환된 알킬렌 (예를 들어, -CR2-, 여기서 R는 H, 알킬, 또는 할로알킬), 또는 본명세서에서 기술된 임의의 다른 연결 모이어티이다. 역시 다른 구체예에서, 각각의 연결 모이어티 (예를 들어, L1, L2, 및 L3)는 -O-이다.
제2 구조는 할로겐화 중합체 단위를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 제2 구조는 다음과 같은 중합체 단위를 포함하고:
Figure pct00072
(XIX), 여기서 m는 1 이상의 정수이다. 일부 구체예에서, 하나 이상의 수소 또는 불소 원자는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함하도록 치환될 수 있다. 특정 구체예에서, 이온성 모이어티는 -LA-XA 또는 -LA-CH(-LA'-XA)-을 포함하거나 또는 이것이고, 여기서 각각의 LA 및 LA'는, 독립적으로, 연결 모이어티 (예를 들어, 임의로 치환된 지방족, 알킬렌, 헤테로지방족, 헤테로알킬렌, 방향족, 아릴렌, 또는 -Ar-L-, 여기서 Ar는 임의로 치환된 아릴렌 및 Ak는 이고 임의로 치환된 알킬렌)이고; 그리고 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 다가-이온성 모이어티, 양이온성 모이어티, 또는 음이온성 모이어티 (예를 들어, 아미노, 암모늄 양이온, 헤테로사이클릭 양이온, 또는 본원에서의 기타)이다.
다른 구체예에서, 제2 구조는 다음으로부터 선택된 중합체 단위를 포함하고:
Figure pct00073
(XX),
Figure pct00074
(XXI),
Figure pct00075
(XXII),
또는 이의 염, 여기서:
각각의 R1 및 R2는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌;
각각의 L1, L2, L3, 및 L4는, 독립적으로, 연결 모이어티;
각각의 m1 및 m2는, 독립적으로, 1 이상의 정수; 및
링 a는 임의로 치환될 수 있고 및/또는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다.
특정 구체예에서, 고리 a는 할로, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 이온화가능한 모이어티, 또는 이온성 모이어티로 치환된다. 일부 구체예에서, 고리 a 중 적어도 하나는 임의로 치환된 알킬 및 이온화가능한/이온성 모이어티 둘 다로 치환된다. 특정 구체예에서, 이온성 모이어티는 -LA-XA을 포함하거나 또는 이것이고, 여기서 LA는 연결 모이어티 (예를 들어, 임의로 치환된 지방족, 알킬렌, 헤테로지방족, 또는 헤테로알킬렌)이고; 그리고 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 다가-이온성 모이어티, 양이온성 모이어티, 또는 음이온성 모이어티 (예를 들어, 아미노, 암모늄 양이온, 헤테로사이클릭 양이온, 또는 본원에서의 기타)이다.
다른 구체예에서, 연결 모이어티 (예를 들어, L1, L2, L3, 또는 L4)는 공유 결합, -O-, -SO2-, -C(O)-, 임의로 치환된 알킬렌 (예를 들어, -CR2-, 여기서 R는 H, 알킬, 또는 할로알킬), 임의로 치환된 할로알킬렌, 또는 본원에서 기술된 임의의 다른 연결 모이어티이다. 특정 구체예에서, R2는 H; 및 각각의 L2 및 L3는, 독립적으로, 공유 결합, 임의로 치환된 알킬렌, 또는 임의로 치환된 알킬렌옥시이다. L1는 임의로 치환된 알킬렌 또는 임의로 치환된 할로알킬렌일 수 있다. L4는, 존재한다면, 공유 결합, -O-, 임의로 치환된 알킬렌, 또는 임의로 치환된 알킬렌옥시일 수 있다.
제2 구조는 에폭시-유래 또는 비닐 알콜-유래 중합체 단위를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 제2 구조는 다음으로부터 선택된 중합체 단위를 포함하고:
Figure pct00076
(XXIII),
Figure pct00077
(XXIV),
Figure pct00078
(XXV),
Figure pct00079
(XXVI),
Figure pct00080
(XXVII),
또는 이의 염, 여기서:
각각의 R1 및 R8는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌;
각각의 L1, L2, 및 L3는, 독립적으로, 연결 모이어티; 및
각각의 m는, 독립적으로, 1 이상의 정수;
여기서 R8는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함할 수 있다.
특정 구체예에서, R8 및/또는 이온성 모이어티는 -LA-XA을 포함하거나 또는 이것이고, 여기서 각각의 LA 및 LA'는, 독립적으로, 연결 모이어티 (예를 들어, 임의로 치환된 지방족, 알킬렌, 헤테로지방족, 헤테로알킬렌, 방향족, 또는 아릴렌); 및 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 다가-이온성 모이어티, 양이온성 모이어티, 또는 음이온성 모이어티 (예를 들어, 아미노, 암모늄 양이온, 헤테로사이클릭 양이온, 또는 본원에서의 기타)이다.
일부 구체예에서, R1는 H; 및 L1는 공유 결합, -O-, -C(O)-, 임의로 치환된 알킬렌, 또는 임의로 치환된 헤테로알킬렌을 포함한다. 일부 구체예에서, R8는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함한다. 다른 구체예에서, 각각의 L2 및 L3는, 독립적으로, 공유 결합, -O-, 임의로 치환된 알킬렌, 또는 임의로 치환된 헤테로알킬렌이다.
일부 구체예에서, 제2 구조는 다음과 같은 중합체 단위를 포함하고:
Figure pct00081
(XXVIII),
또는 이의 염, 여기서:
각각의 R1 및 R2는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌;
각각의 L1, L2, L3, 및 L4는, 독립적으로, 연결 모이어티; 및
각각의 m1, m2, 및 m3는, 독립적으로, 1 이상의 정수이다.
특정 구체예에서, 제2 구조 내에 존재하는 산소 원자는 알칼리 도펀트 (예를 들어, K+)와 회합될 수 있다. 다른 구체예에서, 연결 모이어티 (예를 들어, L1, L2, L3, 또는 L4)는 임의로 치환된 알킬렌 (예를 들어, -CR2-, 여기서 R는 H, 알킬, 또는 할로알킬), 임의로 치환된 하이드록시알킬렌, 또는 본원에서 기술된 임의의 다른 연결 모이어티이다.
제2 구조는 포스파젠-계 중합체를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 제2 구조는 다음과 같은 중합체 단위를 포함하고:
Figure pct00082
(XXIX),
또는 이의 염, 여기서:
각각의 R1, R2, R3, 및 R8는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴옥시, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌;
각각의 L1, L2, L3, 및 L4는, 독립적으로, 연결 모이어티; 및
각각의 m1 및 m2는, 독립적으로, 1 이상의 정수;
여기서 R8는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함할 수 있다.
특정 구체예에서, R8 및/또는 이온성 모이어티는 -LA-XA을 포함하거나 또는 이것이고, 여기서 LA는 연결 모이어티 (예를 들어, 임의로 치환된 지방족, 알킬렌, 헤테로지방족, 헤테로알킬렌, 방향족, 또는 아릴렌)이고; 그리고 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 다가-이온성 모이어티, 양이온성 모이어티, 또는 음이온성 모이어티 (예를 들어, 헤테로사이클릭 양이온, 포스포늄 양이온, 포스파제늄 양이온, 또는 본원에서의 기타)이다.
일부 구체예에서, 각각의 R1, R2, 및 R3는 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴옥시, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌이다. 다른 구체예에서, 연결 모이어티 (예를 들어, L1, L2, L3, 또는 L4)는 공유 결합, -O-, -SO2-, -C(O)-, 임의로 치환된 알킬렌 (예를 들어, -CR2-, 여기서 R는 H, 알킬, 또는 할로알킬), 임의로 치환된 할로알킬렌, 또는 본원에서 기술된 임의의 다른 연결 모이어티이다.
제2 구조는 폴리이미드-계 중합체를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 제2 구조는 다음으로부터 선택된 중합체 단위를 포함하고:
Figure pct00083
(XXX),
Figure pct00084
(XXXI),
Figure pct00085
(XXXII),
및 이의 염, 여기서:
각각의 L1, L2, 및 L3는, 독립적으로, 연결 모이어티;
m는 1 이상의 정수이고; 및
각각의 고리 a-e는 임의로 치환될 수 있고 및/또는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다.
특정 구체예에서, 고리 a-e 중 적어도 하나는 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 이온화가능한 모이어티, 또는 이온성 모이어티로 치환된다. 일부 구체예에서, 적어도 고리 b 또는 c는 치환된 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티이다. 특정 구체예에서, 이온성 모이어티는 -LA-XA을 포함하거나 또는 이것이고, 여기서 LA는 연결 모이어티 (예를 들어, 임의로 치환된 지방족, 알킬렌, 헤테로지방족, 또는 헤테로알킬렌, 가령 이의 C1-12, C1-6, C4-12, 또는 C6-12 형태)이고; 그리고 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 다가-이온성 모이어티, 양이온성 모이어티, 또는 음이온성 모이어티 (예를 들어, 아미노, 암모늄 양이온, 헤테로사이클릭 양이온, 또는 본원에서의 기타)이다.
다른 구체예에서, 연결 모이어티 (예를 들어, L1, L2, 또는 L3)는 공유 결합, -O-, -SO2-, -C(O)-, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬렌 (예를 들어, -CR2-, 여기서 R는 H, 알킬, 또는 할로알킬), 임의로 치환된 할로알킬렌, 임의로 치환된 알킬렌옥시, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 또는 본명세서에서 기술된 임의의 다른 연결 모이어티이다.
제2 구조는 폴리에테르를 포함할 수 있다. 비제한적 제2 구조는 다음과 같은 중합체 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00086
(XXXIII), 여기서:
n는 1 이상의 정수이고; 그리고
링 a는 임의로 치환될 수 있고 및/또는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 임의로 포함할 수 있다. 고리 a에 대한 비제한적 치환체는 아릴, 가령 알킬, 알콕시, 알콕시알킬, 아미노, 아미노알킬, 아릴, 아릴알킬렌, 아릴로일, 아릴옥시, 아릴알콕시, 시아노, 하이드록시, 하이드록시알킬, 니트로, 할로, 및 할로알킬에 대해 본원에서 기술된 하나 이상을 포함한다.
제2 구조는 방향족일 수 있다. 비제한적 제2 구조는 다음과 같은 중합체 단위를 포함할 수 있고:
Figure pct00087
(XXXIV), 여기서 Ar는 임의로 치환된 아릴렌 또는 임의로 치환된 방향족이고; Ak는 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 할로알킬렌, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 또는 임의로 치환된 헤테로지방족이고; L는 연결 모이어티이고 (예를 들어, 여기서 기술된 것); 및 Ar, L, 또는 Ak는 하나 이상의 이온화가능한 또는 이온성 모이어티로 임의로 치환될 수 있다. Ar의 비제한적 예시는, 예를 들어, 페닐렌 (예를 들어, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 등), 바이페닐렌 (예를 들어, 4,4'-바이페닐렌, 3,3'-바이페닐렌, 3,4'-바이페닐렌, 등), 터페닐렌 (예를 들어, 4,4'-터페닐렌), 트리페닐렌, 디페닐 에테르, 안트라센 (예를 들어, 9,10-안트라센), 나프탈렌 (예를 들어, 1,5-나프탈렌, 1,4-나프탈렌, 2,6-나프탈렌, 2,7-나프탈렌, 등), 테트라플루오로페닐렌 (예를 들어, 1,4-테트라플루오로페닐렌, 1,3-테트라플루오로페닐렌), 등, 그리고 본명세서에서 기술된 기타를 포함한다. Ar에 대한 비제한적 치환체는 아릴, 가령 알킬, 알콕시, 알콕시알킬, 아미노, 아미노알킬, 아릴, 아릴알킬렌, 아릴로일, 아릴옥시, 아릴알콕시, 시아노, 하이드록시, 하이드록시알킬, 니트로, 할로, 및 할로알킬에 대해 본원에서 기술된 하나 이상을 포함한다.
본원에서 기술된 임의의 제2 구조에 대해, 각각의 m, m1, m2, 및 m3는, 독립적으로, 1 이상의 정수이다. 본원에서의 임의의 구체예에서 (예를 들어, 제2 구조에 대한), 연결 모이어티 (예를 들어, L, L1, L2, L3, 및 L4)는 공유 결합, -O-, -SO2-, -NRN1-, -C(O)-, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬렌 (예를 들어, -CR2-, 여기서 R는 H, 알킬, 또는 할로알킬), 임의로 치환된 할로알킬렌, 임의로 치환된 하이드록시알킬렌, 임의로 치환된 알킬렌옥시, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴렌, 임의로 치환된 아릴렌옥시, 임의로 치환된 헤테로사이클, 또는 임의로 치환된 헤테로사이클릴디일이거나 또는 이를 포함한다.
본원에서 기술된 임의의 제2 구조에 대해, 하나 이상의 할로알킬 기가 존재할 수 있다 (예를 들어, 구조의 백본 기, 아릴 기, 또는 다른 부분에 부착). 비제한적 할로알킬 기는 플루오로알킬 (예를 들어, -CxFyHz), 퍼플루오로알킬 (예를 들어, -CxFy), 클로로알킬 (예를 들어, -CxClyHz), 퍼클로로알킬 (예를 들어, -CxCly), 브로모알킬 (예를 들어, -CxBryHz), 퍼브로모알킬 (예를 들어, -CxBry), 아이오도알킬 (예를 들어, -CxIyHz), 또는 퍼아이오도알킬 (예를 들어, -CxIy)을 포함한다. 일부 구체예에서, x는 1 내지 6이고, y는 1 내지 13이고, z는 0 내지 12이다. 특정 구체예에서, z = 2x + 1 - y이다. 다른 구체예에서, x는 1 내지 6이고, y는 3 내지 13이고, z는 0이다 (예를 들어, 및 y = 2x + 1).
추가의 중합체 단위
본 명세서에서 조성물, 제1 구조체(들) 및 제2 구조체(들)는 서로에 대해 직접적으로 또는 간접적으로(예를 들어, 연결 부분을 통해) 부착되는 2개 이상의 중합체 단위를 포함할 수 있다. 중합체 단위는 단독중합체, 공중합체, 블록 공중합체 중합체 블렌드, 또는 반복 단량체 단위의 다른 유용한 조합일 수 있다. 다음은 제1 및/또는 제2 구조 내에서 사용될 수 있는 추가의 단량체 및 중합체 단위를 제공한다.
단량체 단위는 임의로 치환된 지방족 기, 임의로 치환된 방향족 기, 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 비제한적 단량체 단위는 임의로 치환된 아릴렌, 임의로 치환된 아릴렌옥시, 임의로 치환된 알킬렌, 또는 이의 조합, 가령 임의로 치환된 (아릴)(알킬)렌 (예를 들어, -Ak-Ar- 또는 -Ak-Ar-Ak- 또는 -Ar-Ak-, 여기서 Ar는 임의로 치환된 아릴렌이고 Ak는 임의로 치환된 알킬렌이고)을 포함할 수 있다.
역시 다른 단량체 단위는 다음을 포함할 수 있고:
Figure pct00088
,
Figure pct00089
,
Figure pct00090
, 또는
Figure pct00091
, 여기서 Ar는 임의로 치환된 아릴렌 또는 임의로 치환된 방향족이고; Ak는 임의로 치환된 알킬렌 또는 임의로 치환된 할로알킬렌, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 지방족, 또는 임의로 치환된 헤테로지방족이고; 및 L는 연결 모이어티이고 (예를 들어, 여기서 기술된 것) 또는 -C(R7)(R8)-일 수 있다. 하나 이상의 단량체 단위는 하나 이상의 이온화가능한 또는 이온성 모이어티로 임의로 치환될 수 있다 (예를 들어 본원에서 기술된 바와 같은). 특정 구체예에서, 적어도 하나의 단량체 단위는 하나 이상의 이온화가능한 또는 이온성 모이어티로 치환된다.
하나 이상의 단량체 단위는 결합되어 중합체 단위를 형성할 수 있다. 비제한적 중합체 단위는 다음 중 어느 하나를 포함하고:
Figure pct00092
,
Figure pct00093
,
Figure pct00094
,
Figure pct00095
Figure pct00096
,
Figure pct00097
,
Figure pct00098
, 또는
Figure pct00099
, 여기서 Ar는 임의로 치환된 아릴렌 또는 임의로 치환된 방향족이고, Ak는 임의로 치환된 알킬렌 또는 임의로 치환된 지방족이고, L는 연결 모이어티이고 (예를 들어, 여기서 기술된 것), 각각의 n 은 독립적으로 1 이상의 정수, 및 각각의 m는 독립적으로 0 또는 1 이상의 정수이다. 임의의 개수 및 유형의 단량체 단위가 결합되어 중합체 단위를 형성할 수 있다.
특정 구체예에서, 중합체 단위는 하나 초과의 아릴렌 기를 포함한다. 예를 들어, 이 구조를 갖는 중합체 단위에서:
Figure pct00100
, n는 1 초과일 수 있고, 및/또는 Ar는 두 개 이상의 방향족 또는 아릴렌 기를 포함할 수 있다. 이러한 방향족 기의 존재는 조성물 내에서 선형 사슬을 만드는 데 사용될 수 있다.
다른 구체예에서, L는 임의로 치환된 C1-6 지방족, 임의로 치환된 C1-6 알킬렌, 임의로 치환된 C1-6 헤테로알킬렌이다. 짧은 링커를 사용하면 더 짧은 링커가 자가 고리화 반응을 최소화할 수 있으므로 더 광범위한 중합체 네트워크를 제공할 수 있다.
중합체 단위는 단위의 고리 부분(예를 들어, 방향족 또는 아릴렌기에 의해 제공됨) 또는 선형 부분(예를 들어, 지방족 또는 알킬렌기에 의해 제공됨)에 대한 하나 이상의 치환을 포함할 수 있다. 비제한적 치환은 저급 비치환된 알킬 (예를 들어, C1-6 알킬), 저급 치환된 알킬 (예를 들어, 임의로 치환된 C1-6 알킬), 저급 할로알킬 (예를 들어, C1-6 할로알킬), 할로 (예를 들어, F, Cl, Br, 또는 I), 비치환된 아릴 (예를 들어, 페닐), 할로-치환된 아릴 (예를 들어, 4-플루오로-페닐), 치환된 아릴 (예를 들어, 치환된 페닐), 및 기타를 포함할 수 있다.
중합체 단위의 일부 구체예에서, L는 공유 결합, -O-, -NRN1-, -C(O)-, -SO2-, 임의로 치환된 알킬렌 (예를 들어, -CH2- 또는 -C(CH3)2-), 임의로 치환된 알킬렌옥시, 임의로 치환된 할로알킬렌 (예를 들어, -CF2- 또는 -C(CF3)2-), 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 아릴렌, 임의로 치환된 아릴렌옥시, 임의로 치환된 헤테로사이클릴디일, -SO2-NRN1-Ak-, -(O-Ak)L1-SO2-NRN1-Ak-, -Ak-, -Ak-(O-Ak)L1-, -(O-Ak)L1-, -(Ak-O)L1-, -C(O)O-Ak-, -Ar-, 또는 -Ar-O-, 그리고 이의 조합이다. 특정 구체예에서, Ak는 임의로 치환된 알킬렌 또는 임의로 치환된 할로알킬렌이고; RN1는 H 또는 임의로 치환된 알킬 또는 임의로 치환된 아릴이고; Ar는 임의로 치환된 아릴렌이고; 그리고 L1는 정수 1 내지 3이다.
한 예에서, 중합체 하위단위는 이온성 모이어티이 결여될 수 있다. 대안적으로, 중합체 하위단위는 Ar 기, L 기, Ar 및 L 기 둘 다 상에 이온성 모이어티를 포함하거나 L 기의 일부로서 통합될 수 있다. 본원에서 기술된 바와 같은 양이온성, 음이온성, 및 다가-이온성 기를 포함하는 이온화가능한 및 이온성 모이어티의 비제한적 예시.
역시 다른 중합체 단위는 폴리(벤즈이미다졸) (PBI), 폴리페닐렌 (PP), 폴리이미드 (PI), 폴리(에틸렌이민) (PEI), 설포네이트화 폴리이미드 (SPI), 폴리설폰 (PSF), 설포네이트화 폴리설폰 (SPSF), 폴리(에테르 에테르 케톤) (PEEK), 카르도 기를 갖는 PEEK (PEEK-WC), 폴리에테르설폰 (PES), 설포네이트화 폴리에테르설폰 (SPES), 설포네이트화 폴리(에테르 에테르 케톤) (SPEEK), 카르도 기를 갖는 SPEEK (SPEEK-WC), 폴리(p-페닐렌 옥사이드) (PPO), 설포네이트화 폴리페닐렌 옥사이드 (SPPO), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (ETFE), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리(에피클로로히드린) (PECH), 폴리(스티렌) (PS), 설포네이트화 폴리(스티렌) (SPS), 수소화 폴리(부타디엔-스티렌) (HPBS), 스티렌 디비닐 벤젠 공중합체 (SDVB), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (SEBS), 설포네이트화 비스페놀-A-폴리설폰 (SPSU), 폴리(4-페녹시 벤조일-1,4-페닐렌) (PPBP), 설포네이트화 폴리(4-페녹시 벤조일-1,4-페닐렌) (SPPBP), 폴리(비닐 알콜) (PVA), 폴리(포스파젠), 폴리(아릴옥시포스파젠), 폴리에테르이미드, 그리고 이의 조합을 포함할 수 있다.
가교결합제
재료 내의 추가 가교는 가교제의 사용에 의해 촉진될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 중합체 단위를 포함할 수 있고, 가교제를 사용하여 중합체 단위 사이에 가교를 제공할 수 있다. 예를 들어, 중합체 단위(P1 및 P2)가 이탈기를 포함하는 경우, 디아민 가교제 (예를 들어, H2N-Ak-NH2)를 사용하여 이탈기를 대체하고 조성물 내에서 아미노-가교결합을 형성(예를 들어, 이에 의해 P1-NH-Ak-NH-P2를 형성함)함으로써 중합체 단위와 반응할 수 있다. 그러한 가교결합제는 제1 구조와 제2 구조의 조합 사이(예를 들어, 2개의 제1 구조 사이, 2개의 제2 구조 사이, 제1 구조와 제2 구조 사이 등)에 형성될 수 있다. 가교결합제는 중합체 조성물을 형성한 다음 조성물을 가교결합제에 노출시켜 가교결합제를 형성함으로써 도입될 수 있다.
일부 예에서, 가교제는 디아민, 트리아민, 테트라아민, 펜타아민 등과 같은 다가 아민이다. 비제한적 아민-함유 가교제는 다음을 포함할 수 있다:
Figure pct00101
또는
Figure pct00102
또는
Figure pct00103
, 여기서 Ak는 임의로 치환된 지방족 또는 임의로 치환된 알킬렌이고, Ar는 임의로 치환된 방향족 또는 임의로 치환된 아릴렌이고, L는 연결 모이어티이고 (예를 들어, 본원에서의 임의의 것, 가령 공유 결합, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 지방족, 등), L3는 2 이상 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 이상)인 정수이고, 각각의 RN1 및 RN2는, 독립적으로, H 또는 임의로 치환된 알킬이다. 아민 함유 링커의 또 다른 예는 1,6-디아미노헥산(헥산디아민), 1,4-디아미노부탄, 1,8-디아미노옥탄, 프로판-1,2,3-트리아민, [1,1':3',1 ''-터페닐]-4,4'',5'-트리아민 등을 포함한다.
물질에 존재하는 작용기에 따라, 가교제는 친핵성 기(예를 들어, 아민 또는 하이드록실) 또는 친전자성 기(예를 들어, 카르보닐)를 포함할 수 있다. 따라서, 비제한적 가교제는 아민 함유 시약, 히드록실 함유 시약, 카르복실산 함유 시약, 아실 할라이드 함유 시약 등을 포함할 수 있다. 추가의 가교제는 다음을 포함할 수 있고:
Figure pct00104
또는
Figure pct00105
또는
Figure pct00106
, 여기서 Ak는 임의로 치환된 지방족 또는 임의로 치환된 알킬렌이고, Ar는 임의로 치환된 방향족 또는 임의로 치환된 아릴렌이고, L는 연결 모이어티이고 (예를 들어, 본원에서의 임의의 것, 가령 공유 결합, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 지방족, 등), L3는 2 이상 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 이상)인 정수이고, X는 할로, 하이드록실, 임의로 치환된 아미노, 하이드록실, 카복실, 아실 할리이드 (예를 들어, -C(O)-R, 여기서 R는 할로), 카복시알데히드 (예를 들어, -C(O)H), 또는 임의로 치환된 알킬이다. 비제한적 가교제는 테레프탈알데히드, 글루타르알데히드, 오르토-자일렌, 파라-자일렌 또는 메타-자일렌을 포함할 수 있다.
가교제를 반응시킨 후, 조성물은 조성물 내에 하나 이상의 가교결합제를 포함할 수 있다. 가교제가 2가인 경우, 가교결합제는 제1 구조, 제2 구조, 중합체 단위, 및 이온화가능한/이온성 모이어티의 두 임의의 조합 사이에 존재할 수 있다(예를 들어, 두 개의 중합체 단위 사이에, 두 개의 이온화가능한/이온성 모이어티 사이에, 등). 가교제가 3가이거나 더 높은 n 원자가인 경우, 가교제는 임의의 n개의 중합체 단위, 연결 모이어티, 이온화가능한 모이어티 및/또는 이온성 모이어티 사이에 존재할 수 있다. 조성물에 존재하는 비제한적 가교결합제는 가교결합 시약을 반응시킨 후에 형성된 것들을 포함한다. 따라서, 가교제의 예는 다음을 포함할 수 있다:
Figure pct00107
또는
Figure pct00108
또는
Figure pct00109
, 여기서 Ak는 임의로 치환된 지방족 또는 임의로 치환된 알킬렌이고, Ar는 임의로 치환된 방향족 또는 임의로 치환된 아릴렌이고, L는 연결 모이어티이고 (예를 들어, 본원에서의 임의의 것, 가령 공유 결합, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 지방족, 등), L3는 2 이상 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 이상)인 정수이고, X'는 X의 반응된 형태이다. 일부 구체예에서, X'는 부재, -O-, -NRN1-, -C(O)-, 또는 -Ak-, 여기서 RN1는 H 또는 임의로 치환된 알킬, 및 Ak는 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 지방족, 또는 임의로 치환된 헤테로지방족이다.
이온화가능한 및 이온성 모이어티
본조성물은 하나 이상의 이온화가능한 또는 이온성 모이어티를 포함할 수 있다. 그러한 모이어티는 가령 이온성 모이어티 내에 음이온성 또는 양이온성 전하를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이온화 가능한 부분은 쉽게 탈양성자화되어 카르복실레이트 음이온(-CO2-)을 형성할 수 있는 카르복시기(-CO2H)의 이온화 가능한 부분과 같이 이온성 부분으로 쉽게 전환될 수 있는 작용기를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "이온화가능한" 및 "이온성"은 상호교환적으로 사용된다.
이온화가능한 또는 이온성 모이어티는 임의의 유용한 방식으로 조성물에 제공될 수 있다. 하나의 구체예에서, 제1 및 제2 구조 중 적어도 하나는, 독립적으로 하나 이상의 이온화가능한/이온성 모이어티를 포함한다. 다른 구체예에서, 제1 및 제2 구조는 둘 다, 독립적으로 하나 이상의 이온화가능한/이온성 모이어티를 포함한다.
모이어티는 산성 모이어티(예를 들어, 모이어티는 탈양성자화될 수 있거나 음전하를 가질 수 있음) 또는 염기성 모이어티(예를 들어, 양성자화될 수 있거나 양전하를 가질 수 있는 모이어티)를 특징으로 할 수 있다. 특정 구체예에서, 모이어티는 다수의 산성 모이어티, 다수의 염기성 모이어티 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 다중이온성 모이어티일 수 있다(예를 들어, 양쪽이온성 모이어티에서와 같이). 추가 모이어티는 음이온성 모이어티(예를 들어, 하이드록실 또는 탈양성자화된 하이드록실) 및 양이온성 모이어티(예를 들어, 암모늄)를 포함하는 것과 같은 양쪽이온성 모이어티를 포함할 수 있다.
여기에서의 이온성 모이어티는 하나 이상의 연결 모이어티에 의해 모 구조에 연결될 수 있다. 또한, 단일 이온 부분은 단일 연결 부분으로부터 확장될 수 있거나, 복수의 이온 부분은 그들 사이에 하나 이상의 연결 부분을 가질 수 있다.
예를 들어, 이온성 모이어티는 다음 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다: -LA-XA 또는 -LA-(LA'-XA)L2 또는 -LA-(XA-LA'-XA')L2 또는 -LA-XA-LA'-XA'-LA"-XA", 여기서 각각의 LA, LA', 및 LA"는 연결 모이어티이고; 각각의 XA, XA', 및 XA"는, 독립적으로, 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 또는 다가-이온성 모이어티를 포함하고; 그리고 L2는 1, 2, 3, 이상의 정수 (예를 들어, 1 내지 20)이다.
비제한적 연결 모이어티 (예를 들어, LA, LA', 및 LA"에 대한)는 공유 결합, 스피로사이클릭 결합, -O-, -NRN1-, -SO2-NRN1-Ak-, -(O-Ak)L1-SO2-NRN1-Ak-, -Ak-, -Ak-(O-Ak)L1-, -(O-Ak)L1-, -(Ak-O)L1-, -C(O)O-Ak-, -Ar-, 또는 -Ar-O-을 포함하고, 여기서 Ak는 임의로 치환된 알킬렌 또는 임의로 치환된 할로알킬렌이고, RN1는 H 또는 임의로 치환된 알킬, Ar는 임의로 치환된 아릴렌이고, L1는 정수 1 내지 3이다. 특정 구체예에서, LA는 -(CH2)L1-, -O(CH2)L1-, -(CF2)L1-, -O(CF2)L1-, 또는 -S(CF2)L1-이고, 여기서 L1는 정수 1 내지 3이다.
일부 예에서, 링커는 두 개 이상의 이온성 모이어티에 부착된다. 일부 구체예에서, 이온성 모이어티는 -LA-(LA'-XA)L2일 수 있고, 여기서 LA 및 LA'는 연결 모이어티이고 XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 또는 다가-이온성 모이어티이다. 한 예에서, LA는 1개, 2개, 또는 세 개의 결합을 제공한다. 비제한적 LA는 -CX2(CX2-), -CX(CX2-)2, 또는 -C(CX2-)3이고, 여기서 X는 H, 알킬, 또는 할로일 수 있다. LA'는 이후 이온성 모이어티에 대한 부착점을 제공할 수 있다. 예를 들어, LA1'는 -(CH2)L1-, -O(CH2)L1-, -(CF2)L1-, -O(CF2)L1-, 또는 -S(CF2)L1-일 수 있고, 여기서 L1는 1 내지 3 정수이고; 그리고 XA는 본원에서 기술된 임의의 이온화가능한 또는 이온성 모이어티이다.
비제한적 이온성 모이어티는 카복시 (-CO2H), 카복실레이트 음이온 (-CO2 -), 구아니디늄 양이온 (예를 들어, -NRN1-C(=NRN2RN3)(NRN4RN5) 또는 >N=C(NRN2RN3)(NRN4RN5)), 또는 이의 염 형태를 포함한다. 각각의 RN1, RN2, RN3, RN4, 및 RN5의 비제한적 예시는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아미노; 또는 RN1 및 RN2, RN2 및 RN3, RN3 및 RN4, RN1 및 RN2, 또는 RN1 및 RN4는 각각이 부착된 질소 원자와 함께 결합하여 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 헤테로사이클릴, 헤테로사이클, 또는 헤테로사이클릭 양이온을 형성한다.
일부 이온성 모이어티는 하나 이상의 황 원자를 포함할 수 있다. 비제한적 황-함유 모이어티는 설포 (-SO2OH), 설포네이트 음이온 (-SO2O-), 설포늄 양이온 (예를 들어, -SRS1RS2), 설페이트 (예를 들어, -O-S(=O)2(ORS1)), 설페이트 음이온 (-O-S(=O)2O-), 또는 이의 염 형태를 포함한다. 각각의 RS1 및 RS2의 비제한적 예시는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아미노; 또는 RS1 및 RS2는 각각이 부착된 황 원자와 함께 결합하여 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 헤테로사이클릴, 헤테로사이클, 또는 헤테로사이클릭 양이온을 형성하고; 또는 RS1 및 RS2, 함께 결합하여, 임의로 치환된 알킬렌 또는 헤테로알킬렌 (예를 들어 본원에서 기술된 바와 같은)를 형성한다.
다른 이온성 모이어티는 하나 이상의 인 원자를 포함할 수 있다. 비제한적 인-함유 모이어티는 포스포노 (예를 들어, -P(=O)(OH)2), 포스포네이트 음이온 (예를 들어, -P(=O)(O-)2 또는 -P(=O)(OH)(O-)), 포스페이트 (예를 들어, -O-P(=O)(ORP1)(ORP2) 또는 -O-[P(=O)(ORP1)-O]P3-RP2), 포스페이트 음이온 (예를 들어, -O-P(=O)(ORP1)(O-) 또는 -O-P(=O)(O-)2), 포스포늄 양이온 (예를 들어, -P+RP1RP2RP3), 포스파제늄 양이온 (예를 들어, -P+(=NRN1RN2)RP1RP2을 포함하고, 여기서 각각의 RN1 및 RN2는, 독립적으로, 임의로 치환된 알킬 또는 임의로 치환된 아릴), 또는 이의 염 형태이다. 각각의 RP1, RP2, 및 RP3의 비제한적 예시는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아미노; 또는 RP1 및 RP2는 각각이 부착된 인 원자와 함께 결합하여 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 헤테로사이클릴, 헤테로사이클, 또는 헤테로사이클릭 양이온을 형성하고; 또는 RP1 및 RP2 및 RP3는 각각이 부착된 인 원자와 함께 결합하여 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 헤테로사이클릴, 헤테로사이클, 또는 헤테로사이클릭 양이온; 또는 결합의 조합이 4가 인을 생성하는 단일, 이중 또는 비편재화 파이 결합을 형성하고; 또는 여기서 RP1, RP2, 및 RP3 중 두 개는, 함께 결합하여, 임의로 치환된 알킬렌 또는 헤테로알킬렌 (예를 들어 본원에서 기술된 바와 같은)를 형성한다.
역시 다른 이온성 모이어티는 하나 이상의 질소 원자를 포함할 수 있다. 비제한적 질소-함유 모이어티는 아미노 (예를 들어, -NRN1RN2), 암모늄 양이온 (예를 들어, -N+RN1RN2RN3 또는 -N+RN1RN2-), 헤테로사이클릭 양이온 (예를 들어, 피페리디늄, 1,1-디알킬-피페리디늄, 피롤리디늄, 1,1-디알킬-피롤리디늄, 피리디늄, 1-알킬피리디늄, (1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄-1-일) (DABCO), 4-알킬-(1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄-1-일), 등), 또는 이의 염 형태를 포함한다. 각각의 RN1, RN2, 및 RN3의 비제한적 예시는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 사이클로알킬, 또는 임의로 치환된 아릴; 또는 RN1 및 RN2는 각각이 부착된 질소 원자와 함께 결합하여, 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 헤테로사이클릴, 헤테로사이클, 또는 헤테로사이클릭 양이온을 형성하고; 또는 RN1 및 RN2 및 RN3는 각각이 부착된 질소 원자와 함께 결합하여 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 헤테로사이클릴, 헤테로사이클, 또는 헤테로사이클릭 양이온을 형성한다 본원에서 정의된 바와 같은 임의로 치환된 헤테로사이클릴, 헤테로사이클, 또는 헤테로사이클릭 양이온을 형성하고; 또는 여기서 RN1, RN2, 및 RN3 중 두 개는, 함께 결합하여, 임의로 치환된 알킬렌 또는 헤테로알킬렌 (예를 들어 본원에서 기술된 바와 같은); 또는 결합의 조합이 4가 인을 생성하는 단일, 이중 또는 비편재화 파이 결합을 형성한다.
역시 다른 헤테로사이클릭 양이온은 피페리디늄 양이온, 가령 디메틸 피페리디늄, 메틸 피페리디늄 (예를 들어, 1-메틸-피페리디늄-1-일), 에틸메틸 피페리디늄, 에틸 피페리디늄 (예를 들어, 1-에틸-피페리디늄-1-일), 프로필메틸 피페리디늄, 프로필 피페리디늄 (예를 들어, 1-프로필-피페리디늄-1-일), 부틸메틸 피페리디늄, 부틸 피페리디늄 (예를 들어, 1-부틸-피페리디늄-1-일), 디에틸 피페리디늄, 프로필에틸 피페리디늄, 부틸에틸 피페리디늄, 부틸프로필 피페리디늄, 또는 스피로-1,1'-비피페리디늄; 피롤리디늄 양이온, 가령 디메틸 피롤리디늄, 에틸메틸 피롤리디늄, 프로필메틸 피롤리디늄, 부틸메틸 피롤리디늄, 디에틸 피롤리디늄, 프로필에틸 피롤리디늄, 부틸에틸 피롤리디늄, 부틸프로필 피롤리디늄, 스피로-1,1'-비피롤리디늄, 스피로-1-피롤리디늄-1'-피페리디늄, 또는 스피로-1-피롤리디늄-1'-모르폴리늄; 피라졸륨 양이온, 가령 디메틸 피라졸륨, 에틸메틸 피라졸륨, 또는 부틸메틸 피라졸륨; 이미다졸륨 양이온, 가령 3-알킬 이미다졸륨, 1,2-디알킬이미다졸륨, 가령 1,2-디메틸-1H-이미다졸-3-이움; 하나의 질소 및 5개 또는 6개 탄소 고리 구성원을 갖는 것, 가령 피리디늄, 2-메틸피리디늄, 3-메틸피리디늄, 4-메틸피리디늄, 2,6-디메틸피리디늄, 퀴놀리늄, 이소퀴놀리늄, 아크리디늄, 또는 페난트리디늄; 두 개의 질소 및 4개 탄소 고리 구성원을 갖는 것, 가령 피리다지늄, 피리미디늄, 피리지늄 또는 페나지늄; 또는 하나의 질소 및 하나의 산소 고리 구성원을 갖는 것, 가령 모르폴리늄, 2-메틸 모르폴리늄, 또는 3-메틸 모르폴리늄을 포함한다.
임의의 헤테로사이클릭 양이온은 중합체에 직접적으로 또는 간접적으로(예를 들어, 링커 또는 연결 모이어티를 통해) 부착될 수 있다. 또한, 헤테로사이클릭 양이온 내의(예를 들어, 헤테로사이클릭 양이온의 고리 내의) 임의의 원자가 중합체에 부착될 수 있다. 예를 들어, 피페리디늄을 비제한적 헤테로사이클릭 양이온으로 취하면, 이러한 양이온은 양이온 중심을 통해 또는 고리 내의 원자를 통해 중합체에 부착될 수 있으며, 이러한 부착은 공유 결합을 통해 직접적 또는 LA(본원에 기술된 것과 같은 연결 모이어티)를 통해 간접적으로일 수 있다:
Figure pct00110
(피페리딘-1-이움-1-일),
Figure pct00111
(LA에 의해 부착된 피페리딘-1-이움-1-일),
Figure pct00112
(피페리딘-1-이움-4-일), 또는
Figure pct00113
(LA에 의해 부착된 피페리딘-1-이움-4-일). 피페리딘-1-이움의 1- 또는 4-위치에서의 부착 외에, 다른 부착 부위는 고리 상 임의의 점에서 구현될 수 있다.
일부 구체예에서, 헤테로사이클릭 양이온은 피페리디늄 양이온 또는 아제파늄 양이온이거나 또는 이를 포함한다. 하나의 구체예에서, 헤테로사이클릭 양이온은 다음 구조를 포함하고:
Figure pct00114
,
Figure pct00115
,
Figure pct00116
,
Figure pct00117
,
Figure pct00118
,
Figure pct00119
,
Figure pct00120
, 또는
Figure pct00121
, 여기서:
RN1는 H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 또는 임의로 치환된 아릴;
n는 1, 2, 3, 4, 또는 5이고; 그리고
각각의 Ra는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 이온화가능한 모이어티, 또는 이온성 모이어티;
여기서 RN1 및 적어도 하나의 Ra는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기 또는 임의로 치환된 헤테로사이클릭 기를 형성할 수 있고, 및/또는
여기서 적어도 두 개의 Ra 기는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기 또는 임의로 치환된 헤테로사이클릭 기를 형성할 수 있다.
한 예에서, RN1 및 Ra는 함께 결합하여 임의로 치환된 알킬렌 기 또는 임의로 치환된 헤테로알킬렌 기를 형성할 수 있다. 특정 구체예에서, 알킬렌 또는 헤테로알킬렌 기는 하나 이상의 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티로 독립적으로 치환된다 (예를 들어, 본원에 기술된 것).
다른 예에서, 적어도 하나의 Ra는 임의로 치환된 지방족 또는 임의로 치환된 알킬이다. Ra의 비제한적 예시는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, 이소부틸, tert-부틸, n-펜틸, sec-펜틸, 이소펜틸, tert-펜틸, 네오펜틸, 3-펜틸, sec-이소펜틸, 등을 포함한다. 다른 구체예에서, 헤테로사이클릭 양이온은 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 또는 6개의 H가 아닌 Ra 기를 갖는 고리를 가진다. 역시 다른 구체예에서, 헤테로사이클릭 양이온은 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 또는 6개의, 독립적으로, 임의로 치환된 지방족 또는 임의로 치환된 알킬인 Ra 기를 갖는 고리를 가진다. 메카니즘에 제한되지 않고 부피가 큰 치환체의 존재는 보다 안정한 양이온을 제공할 수 있다. 다른 구체예에서, 본원에서의 임의의 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티는 하나 이상의 Ra 기로 치환될 수 있다.
역시 다른 비제한적 피페리디늄 양이온 또는 아제파늄 양이온은 다음 중 어느 하나를 포함한다:
Figure pct00122
,
Figure pct00123
,
Figure pct00124
,
Figure pct00125
,
Figure pct00126
,
Figure pct00127
,
Figure pct00128
,
Figure pct00129
,
Figure pct00130
,
Figure pct00131
,
Figure pct00132
, 등.
다른 모이어티는 -LA-LA'-XA을 포함할 수 있고, 여기서 LA는 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴렌, 임의로 치환된 헤테로사이클, 또는 임의로 치환된 헤테로사이클릴 (예를 들어, 임의로 치환된 페닐렌 또는 임의로 치환된 아릴렌옥시); LA'는 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 헤테로지방족, 또는 임의로 치환된 헤테로알킬렌 (예를 들어, 임의로 치환된 C1-6 알킬렌 또는 임의로 치환된 C1-6 헤테로알킬렌)이거나 또는 이들을 포함하고; 그리고 XA는 하나 이상의 질소 원자를 포함하는 이온성 모이어티이거나 또는 이들을 포함한다. 비제한적 이온성 모이어티는 피리디늄 (예를 들어, 피리디늄-1-일, Pyrd; 알킬피리디늄, 가령 2-메틸피리디늄-1-일, 2MPyrd; 또는 방향족 피리디늄, 가령 1-벤질피리디늄-4-일), 이미다졸륨 (예를 들어, 1,2-디알킬이미다졸륨-3-일, 을 포함하는 1,2-디메틸이미다졸륨-3-일 (1,2-DMim)), 4-아자-1-아조니아비사이클로[2.2.2]옥탄-1-일 (또는 1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 (DABCO) 양이온), 4-알킬-1,4-디아조니아비사이클로[2.2.2]옥탄-1-일 (예를 들어, 4-메틸-1,4-디아조니아비사이클로[2.2.2]옥탄-1-일 (MAABCO) 양이온), 4-벤질-1,4-디아조니아비사이클로[2.2.2]옥탄-1-일 (또는 1-벤질-1,4-디아조니아비사이클로[2.2.2] 옥탄 (BABCO) 양이온), 지방족 암모늄 (예를 들어, 헥실디메틸암모늄-1-일 (DMHA), 디사이클로헥실메틸암모늄-1-일 (MCH), 메틸디-n-프로필암모늄-1-일 (MnPr), 트리메틸암모늄-1-일 (TMA), 또는 트리에틸암모늄-1-일 (TEA)), 방향족 암모늄 (예를 들어, 디알킬벤질암모늄, 가령 벤질디메틸암모늄-1-일, 벤질디에틸암모늄-1-일, 벤질헥실메틸암모늄-1-일, 벤질디-n-프로필암모늄-1-일, 벤질메틸-n-프로필암모늄-1-일, 벤질디사이클로헥실암모늄-1-일, 벤질사이클로헥실메틸암모늄-1-일, (3-니트로벤질)디메틸암모늄-1-일, 또는 (3-메톡시벤질)디메틸암모늄-1-일; 또는 디알킬(페닐알킬)암모늄, 가령 디메틸(페닐헥실)암모늄-1-일), 및 피페리디늄 (예를 들어, 지방족 피페리디늄, 가령 1-메틸-피페리디늄-1-일 (Mepip), 1,2-디알킬-피페리디늄, 또는 1,2-디메틸-피페리디늄-4-일 (DMP); 또는 방향족 피페리디늄, 가령 또는 1-벤질-1-메틸-피페리디늄-4-일 (BMP), 그리고 본원에서 기술된 임의의 피페리디늄 양이온)을 포함한다.
역시 다른 모이어티는 -LA-XA을 포함할 수 있고, 여기서 LA는 공유 결합 (스피로사이클릭 결합을 포함하는), 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴렌, 임의로 치환된 헤테로사이클, 또는 임의로 치환된 헤테로사이클릴 (예를 들어, 임의로 치환된 C1-6 알킬렌, 임의로 치환된 C1-6 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 페닐렌, 또는 임의로 치환된 아릴렌옥시)이고; 그리고 XA는 하나 이상의 질소 원자를 포함하는 이온성 모이어티이거나 또는 이들을 포함한다. 비제한적 이온성 모이어티는 피리디늄 (예를 들어, 피리디늄-1-일, Pyrd; 알킬피리디늄, 가령 2-메틸피리디늄-1-일, 2MPyrd; 또는 방향족 피리디늄, 가령 1-벤질피리디늄-4-일), 이미다졸륨 (예를 들어, 1,2-디알킬이미다졸륨-3-일, 을 포함하는 1,2-디메틸이미다졸륨-3-일 (1,2-DMim)), 4-아자-1-아조니아비사이클로[2.2.2]옥탄-1-일 (또는 1,4-디아자비사이클로[2.2.2]옥탄 (DABCO) 양이온), 4-알킬-1,4-디아조니아비사이클로[2.2.2]옥탄-1-일 (예를 들어, 4-메틸-1,4-디아조니아비사이클로[2.2.2]옥탄-1-일 (MAABCO) 양이온), 4-벤질-1,4-디아조니아비사이클로[2.2.2]옥탄-1-일 (또는 1-벤질-1,4-디아조니아비사이클로[2.2.2] 옥탄 (BABCO) 양이온), 지방족 암모늄 (예를 들어, 헥실디메틸암모늄-1-일 (DMHA), 디사이클로헥실메틸암모늄-1-일 (MCH), 메틸디-n-프로필암모늄-1-일 (MnPr), 트리메틸암모늄-1-일 (TMA), 또는 트리에틸암모늄-1-일 (TEA)), 방향족 암모늄 (예를 들어, 디알킬벤질암모늄, 가령 벤질디메틸암모늄-1-일, 벤질디에틸암모늄-1-일, 벤질헥실메틸암모늄-1-일, 벤질디-n-프로필암모늄-1-일, 벤질메틸-n-프로필암모늄-1-일, 벤질디사이클로헥실암모늄-1-일, 벤질사이클로헥실메틸암모늄-1-일, (3-니트로벤질)디메틸암모늄-1-일, 또는 (3-메톡시벤질)디메틸암모늄-1-일; 또는 디알킬(페닐알킬)암모늄, 가령 디메틸(페닐헥실)암모늄-1-일), 및 피페리디늄 (예를 들어, 지방족 피페리디늄, 가령 1-메틸-피페리디늄-1-일, 1,2-디알킬-피페리디늄, 또는 1,2-디메틸-피페리디늄-4-일 (DMP); 또는 방향족 피페리디늄, 가령 또는 1-벤질-1-메틸-피페리디늄-4-일 (BMP), 그리고 본원에서 기술된 임의의 피페리디늄 양이온)을 포함한다.
이러한 모이어티는 하나 이상의 반대이온과 회합될 수 있다. 예를 들어, 양이온성 모이어티는 하나 이상의 음이온성 반대이온과 회합될 수 있고, 음이온성 모이어티는 하나 이상의 양이온성 반대이온과 회합될 수 있다.
아릴렌 기
특정 모이어티 여기서 (예를 들어, 중합체 단위, 연결 모이어티, 및 기타)는 임의로 치환된 아릴렌을 포함할 수 있다. 그러한 아릴렌 기는 헤테로방향족 기를 포함할 수 있는 하나 이상의 방향족 기를 갖는 임의의 다가 (예를 들어, 2가, 3가, 4가, 등) 기를 포함한다. 비제한적 방향족 기는 다음 중 어느 하나를 포함할 수 있고:
Figure pct00133
,
Figure pct00134
,
Figure pct00135
,
Figure pct00136
,
Figure pct00137
,
Figure pct00138
,
Figure pct00139
,
Figure pct00140
,
Figure pct00141
,
여기서 각각의 고리 a-i는 임의로 치환될 수 있다 (예를 들어, 알킬 또는 아릴에 대해 본원에서 기술된 임의의 임의적 치환체로; 또는 본원에서 기술된 임의의 이온성 모이어티로); L'는 연결 모이어티 (예를 들어, 본원에 기술된 것)이고; 그리고 각각의 R' 및 R"는, 독립적으로, H 본원에서 기술된 바와 같은 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 아릴, 또는 이온성 모이어티이다. 고리 a-i에 대한 비제한적 치환체는 아릴, 가령 알킬, 알콕시, 알콕시알킬, 아미노, 아미노알킬, 아릴, 아릴알킬렌, 아릴로일, 아릴옥시, 아릴알콕시, 시아노, 하이드록시, 하이드록시알킬, 니트로, 할로, 및 할로알킬에 대해 본원에서 기술된 하나 이상을 포함한다. 일부 구체예에서, L'는 공유 결합, -O-, -NRN1-, -C(O)-, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 또는 임의로 치환된 아릴렌이다.
역시 다른 비제한적 아릴렌은 페닐렌 (예를 들어, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 등), 바이페닐렌 (예를 들어, 4,4'-바이페닐렌, 3,3'-바이페닐렌, 3,4'-바이페닐렌, 등), 터페닐렌 (예를 들어, 4,4'-터페닐렌), 9,10-안트라센, 나프탈렌 (예를 들어, 1,5-나프탈렌, 1,4-나프탈렌, 2,6-나프탈렌, 2,7-나프탈렌, 등), 테트라플루오로페닐렌 (예를 들어, 1,4-테트라플루오로페닐렌, 1,3-테트라플루오로페닐렌), 등을 포함할 수 있다.
아릴렌에 대한 연결 모이어티의 비제한적 예시는 본원에서의 임의의 것을 포함한다. 일부 구체예에서, L'는 본원에서 기술된 치환된 하나 이상의 이온화가능한 또는 이온성 모이어티이다. 특정 구체예에서, L'는 임의로 치환된 알킬렌이다. L'에 대한 비제한적 치환은 -LA-XA을 포함할 수 있고, 여기서 LA는 연결 모이어티 (예를 들어, 본원에 기술된 것, 가령, -Ak-, -O-Ak-, -Ak-O-, -Ar-, -O-Ar-, 또는 -Ar-O-, 여기서 Ak는 임의로 치환된 알킬렌이고 Ar는 임의로 치환된 아릴렌이다)이고, XA는 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 또는 다가-이온성 모이어티이다.
연결 모이어티
본 명세서에서 특정 화학적 작용기는 모 구조와 다른 모이어티(예를 들어, 이온성 모이어티) 사이 또는 2개(또는 그 이상)의 다른 모이어티 사이의 연결 모이어티를 포함할 수 있다. 연결 모이어티 (예를 들어, L, L1, L2, L3, L4, LA, LA', LA", LB', LB", L8A, 및 기타)는 임의의 유용한 다가 기, 가령 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 방향족, 또는 임의로 치환된 헤테로방향족의 다가 형태일 수 있다.
비제한적 연결 모이어티 (예를 들어, L)는 공유 결합, 스피로사이클릭 결합, -O-, -NRN1-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -SO2-, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 알킬렌옥시, 임의로 치환된 할로알킬렌, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 아릴렌, 임의로 치환된 아릴렌옥시, 임의로 치환된 헤테로사이클릴디일, -SO2-NRN1-Ak-, -(O-Ak)L1-SO2-NRN1-Ak-, -Ak-, -Ak-(O-Ak)L1-, -(O-Ak)L1-, -(Ak-O)L1-, -C(O)O-Ak-, -Ar-, 또는 -Ar-O-, 그리고 이의 조합을 포함한다. 특정 구체예에서, Ak는 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬렌, 또는 임의로 치환된 할로알킬렌이고; RN1는 H 또는 임의로 치환된 알킬 또는 임의로 치환된 아릴이고; Ar는 임의로 치환된 방향족 또는 임의로 치환된 아릴렌이고; 그리고 L1는 정수 1 내지 3이다.
일부 구체예에서, 연결 모이어티는 -(CH2)L1-, -O(CH2)L1-, -(CF2)L1-, -O(CF2)L1-, 또는 -S(CF2)L1-이고 여기서 L1는 정수 1 내지 3이다. 다른 구체예에서, 연결 모이어티는 -Ak-O-Ar-Ak-O-Ak- 또는 -Ak-O-Ar-이고, 여기서 Ak는 임의로 치환된 알킬렌 또는 임의로 치환된 할로알킬렌이고, Ar는 임의로 치환된 아릴렌이다. Ar에 대한 비제한적 치환은 -SO2-Ph을 포함하고, 여기서 Ph는 비치환된 또는 하나 이상의 할로로 치환될 수 있다.
중합체 제조 방법
본개시물은 또한 중합체 제조 방법을 포함한다. 하나의 비제한적인 방법은 반응성 기(예를 들어, 할로 또는 다른 이탈 기)를 갖는 초기 중합체를 형성하고 반응성 기를 이온성 모이어티로 치환함으로써 이온성 중합체를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 이온화 가능한/이온성 모이어티를 도입하기 위한 설폰화 또는 산화, 그러한 이온화 가능한/이온성 모이어티를 갖는 단량체와의 촉매 중합 등과 같은 방식으로, 그러한 이온화 가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 제공하기 위해 임의의 유용한 합성 계획이 사용될 수 있다.
추가 단계는 이온성 중합체에 존재하는 반대이온을 다른 반대이온으로 교환하는 것(예를 들어, 할라이드 반대이온을 수산화물 반대이온으로 교환하는 것)을 포함할 수 있다. 또 다른 단계는 이온성 중합체를 가교제에 노출시켜 중합체 단위, 이온화 가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티의 조합 사이에 하나 이상의 가교제를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
초기 중합체는 임의의 유용한 방식으로 형성된 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다. 하나의 구체예에서, 방법은 이상의 중합체 단위(또는 단량체 단위)를 제공함으로써 중합체를 형성하는 것을 포함한다. 특정 구체예에서, 프리델-크래프츠 알킬화제가 단량체 단위 (예를 들어, 동일 또는 상이 단량체 단위) 사이에서 반응하기 위해 사용된다. 예를 들어, 프리델-크래프츠 알킬화제는 전자-끌기 모이어티 및 반응성 기를 갖는 탄소양이온 중간체를 제공할 수 있으며, 여기서 탄소양이온 중심은 단량체 단위 의 아릴 기와 반응한다. 생성된 초기 중합체는 이어서 중합체에 부착된 전자-끌기 모이어티 (예를 들어, 식 (I)에서 R7) 및 반응성 기를 포함할 수 있다.
반응식 1
Figure pct00142
반응식 1은 중합체를 제조하기 위한 비제한적 반응식을 제공한다. 반응은 각각 임의로 치환된 아릴렌 (-Ar1- 또는 -Ar2-) 및 이탈 기 (LG, 예를 들어, H)를 갖는 제1 구조 물질 (1) 과 제2 구조 물질 (2)을 제공함으로써 진행될 수 있다. 또한 강산(예를 들어, 메탄술폰산)의 임의적 존재 하에 단량체 단위 (1 및 2에 의해 제공됨) 사이의 반응에 사용될 수 있는 비제한적 Friedel-Crafts 알킬화제(3)가 제공된다. 예를 들어, 프리델-크래프츠 알킬화제는 할로알킬 또는 다른 전자-끌기 모이어티(예를 들어, R7) 및 연결 모이어티 (LA)에 의해 카르보닐 탄소에 부착된 반응성 기(RG, 예를 들어, 할로)를 갖는 탄소양이온 중간체를 제공할 수 있다. 친전자성 부가 반응 후, 생성된 초기 중합체(4)는 연결 모이어티 LA를 통해 아릴렌 기 (-Ar1- 및 -Ar2-)에 인접한 탄소에 부착된 전자 끌기 모이어티(예를 들어, R7) 및 반응성 기 (RG)을 포함한다.
추가 반응은 반응성 기 RG를 예시적인 이온화 가능한 시약(5)으로 치환함으로써 이온성 모이어티(-XA+)를 갖는 이온성 중합체 (6)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 단계는 이온성 중합체(6)에 존재하는 반대이온(RG-)을 또 다른 반대이온(A-)(7)으로 교환함으로써 추가의 이온성 중합체(8)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 이온성 중합체(8)는 비제한적인 제1 구조(S1) 및 비제한적인 제2 구조(S2)를 포함한다.
다른 단계는 초기 중합체(4) 또는 이온성 중합체(6, 8)를 가교제에 노출시켜 중합체 단위, 이온화 가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티의 조합 사이에 하나 이상의 가교제를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
반응식 2
Figure pct00143
반응식 2은 중합체를 제조하기 위한 다른 비제한적 반응식을 제공한다. 반응은 임의로 치환된 아릴렌 (-Ar1-) 및 이탈 기 (LG, 예를 들어, H)를 갖는 제1 구조 물질 (9)과 카르보닐 탄소 및 S2' 모이어티 (예를 들어, 헤테로사이클 또는 사이클릭 지방족 기)를 갖는 제2 구조 물질 (10)을 제공함으로써 진행될 수 있다. 또한 강산(예를 들어, 메탄술폰산)의 임의적 존재 하에 단량체 단위 (9에 의해 제공됨) 사이의 반응에 사용될 수 있는 비제한적 Friedel-Crafts 알킬화제(3)가 제공된다. 예를 들어, 프리델-크래프츠 알킬화제는 전자-끌기 모이어티(예를 들어, R7) 및 연결 모이어티 (LA)에 의해 카르보닐 탄소에 부착된 반응성 기(RG, 예를 들어, 할로)를 갖는 탄소양이온 중간체를 제공할 수 있다. 여기서, (10) 및 (3) 의 카르보닐 탄소 둘 다는 물질 (9)에 의해 제공되는 아릴 기 Ar1에 대한 친전자성 첨가를 위한 탄소양이온 반응성 중간체를 제공할 수 있다. 친전자성 부가 반응 후, 생성된 초기 중합체(11)는 연결 모이어티 LA를 통해 아릴렌 기 (-Ar1-)에 인접한 탄소에 부착된 전자 끌기 모이어티(예를 들어, R7) 및 반응성 기 (RG), 그리고 아릴렌 기 (-Ar1-)에 인접한 S2' 모이어티를 포함한다. 이러한 방식으로 공중합체는 제1 및 제2 구조 모두에 동일한 아릴렌 모이어티(-Ar-)를 포함할 수 있다.
추가 반응은 반응성 기 RG를 예시적인 이온화 가능한 시약(5)으로 치환함으로써 이온성 모이어티(-XA+)를 갖는 이온성 중합체 (12)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 단계는 이온성 중합체(12)에 존재하는 반대이온(RG-)을 또 다른 반대이온(A-)(7)으로 교환함으로써 추가의 이온성 중합체(13)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 이온성 중합체(13)는 비제한적인 제1 구조(S1) 및 비제한적인 제2 구조(S2)를 포함한다. 다른 단계는 초기 중합체(11) 또는 이온성 중합체(12, 13)를 가교제에 노출시켜 중합체 단위, 이온화 가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티의 조합 사이에 하나 이상의 가교제를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
반응식 3
Figure pct00144
대안적으로, 공중합체는 먼저 형성된 후 이온화가능한 또는 이온성 모이어티를 제공하도록 관능화될 수 있다. 반응식 3은 중합체를 제조하기 위한 비제한적 반응식을 제공한다. 반응은 임의로 치환된 아릴렌 (-Ar1- 또는 -Ar2-), 전자-끌기 모이어티 (예를 들어, R7), 및 연결 모이어티 (LA)에 의해 탄소 에 부착된 반응성 기 (RG, 예를 들어, 할로)를 갖는 초기 중합체 (14)을 제공하는 것에 의해 진행할 수 있다. 또한 할로겐화수소산(예를 들어, HCl, HBr, HI 또는 HF와 같은 HZ(16)) 및 아릴기 Ar1 및 Ar2(14에 의해 제공됨)와 반응하기 위해 사용될 수 있는 촉매(예를 들어, 루이스 산, 예를 들어 ZnCl2 또는 AlCl3)의 존재 하에 비제한적 알킬화제(예를 들어, 포름알데히드 15)가 제공된다. 여기서, (15)의 카르보닐 탄소는 아릴 기 Ar1 및 Ar2에 대한 친전자성 첨가를 위한 카보양이온 반응성 중간체를 제공할 수 있다. 친전자성 첨가 반응 및 할라이드(Z) 첨가 후, 생성된 초기 중합체 (17)는 아릴 기 상에 할로메틸(-CH2X) 그룹을 포함한다.
추가 반응은 할로 기 Z 및 반응성 기 RG를 예시적인 이온화 가능한 시약(5)으로 치환함으로써 이온성 모이어티(-XA+)를 갖는 이온성 중합체 (18)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 단계는 이온성 중합체(18)에 존재하는 반대이온(RG-)을 또 다른 반대이온(A-)(7)으로 교환함으로써 추가의 이온성 중합체(19)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 이온성 중합체(19)는 비제한적인 제1 구조(S1) 및 비제한적인 제2 구조(S2)를 포함한다. 다른 단계는 초기 중합체(14, 17) 또는 이온성 중합체(18, 19)를 가교제에 노출시켜 중합체 단위, 이온화 가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티의 조합 사이에 하나 이상의 가교제를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
반응식 4
Figure pct00145
반응식 4은 중합체를 제조하기 위한 다른 비제한적 반응식을 제공한다. 반응은 임의로 치환된 아릴렌 (-Ar1- 또는 -Ar2-), 전자-끌기 모이어티 (예를 들어, R7), 및 연결 모이어티 (LA)에 의해 탄소 에 부착된 반응성 기 (RG, 예를 들어, 할로)를 갖는 초기 중합체 (14)을 제공하는 것에 의해 진행할 수 있다. 또한 강산(예를 들어, 메탄술폰산)의 임의적 존재 하에 아릴 기 Ar1 및 Ar2 (14에 의해 제공됨)와의 반응에 사용될 수 있는 비제한적 Friedel-Crafts 알킬화제(20)가 제공된다. 예를 들어, 프리델-크래프츠 알킬화제는 연결 모이어티 (LA)에 의해 함께 부착된 이탈 기 (LG, 예를 들어, 하이드록실) 및 반응성 기 (RG, 예를 들어, 할로)를 갖는 탄소양이온 중간체를 제공할 수 있다. 친전자성 부가 반응 후, 생성된 초기 중합체(21)는 아릴 기 Ar1 및 Ar2 상 연결 모이어티 LA를 통해 부착된 RG (예를 들어, 할로)을 포함한다.
추가 반응은 반응성 기 RG를 예시적인 이온화 가능한 시약(5)으로 치환함으로써 이온성 모이어티(-XA+)를 갖는 이온성 중합체 (22)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 단계는 이온성 중합체(22)에 존재하는 반대이온(RG-)을 또 다른 반대이온(A-)(7)으로 교환함으로써 추가의 이온성 중합체(23)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. As는 일 수 있다 seen, 이온성 중합체 (23)는을 포함한다 비제한적 제1 구조 (S1) 및 비제한적 제2 구조 (S2). 다른 단계는 초기 중합체(14, 21) 또는 이온성 중합체(22, 23)를 가교제에 노출시켜 중합체 단위, 이온화 가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티의 조합 사이에 하나 이상의 가교제를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
용도
본조성물은 필름, 막(예를 들어, 이온 교환 막) 또는 가교 중합체 매트릭스와 같은 물질을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 이의 조성물 및 재료는 전기화학 전지와 같은 장치 또는 장치 내에서 사용될 수 있다. 하나의 구체예에서, 전기화학 전지는 애노드, 캐소드, 및 애노드 및 캐소드 사이에 배치된 중합체 전해질 막 (PEM)을 포함한다. PEM(또는 그 구성요소)은 본 명세서에 기술된 임의의 구성 또는 재료를 포함할 수 있다.
본조성물은 막 전극 조립체(MEA)용 구성요소로 사용될 수 있다. 비제한적 MEA는 환원 촉매 및 제1 이온-전도성 중합체를 갖는 캐소드 층; 산화 촉매 및 제2 이온-전도성 중합체를 포함하는 애노드층; 애노드층과 캐소드층 사이에 제3의 이온-전도성 중합체를 갖는 막층; 및 캐소드 층과 막 층 사이에 제4 이온-전도성 중합체를 갖는 캐소드 버퍼 층을 포함한다. 막 층(예를 들어, PEM)은 캐소드 층과 애노드 층 사이에 이온 통신을 제공하거나 캐소드 층과 애노드 층을 전도적으로 연결할 수 있다. 캐소드 버퍼층은 캐소드층과 막층을 전도적으로 연결할 수 있다. MEA(예를 들어, 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 이온 전도성 중합체로서)의 임의의 중합체는 본원에 기술된 바와 같은 조성물을 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 캐소드 버퍼층은 약 0.01 내지 95 부피% 사이의 제1 다공도를 갖는다(예를 들어, 여기서 제1 다공도는 다이아몬드 입자, 붕소 도핑된 다이아몬드 입자, 폴리비닐리덴 이불화(PVDF) 입자 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 입자과 같은 불활성 필러 입자에 의해 형성된다).
다른 구체예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 이온 전도성 중합체 중 적어도 2개는 상이한 부류의 이온 전도성 중합체로부터 유래한다. 이온 전도성 중합체에는 음이온 전도체, 양이온 전도체, 양이온 및 음이온 전도체의 세 종류가 있다. 이온성 또는 이온화가능한 모이어티는 이들 부류 중 임의의 하나를 제공하도록 선택될 수 있다.
용어 "이온-전도성 중합체"는 음이온 및/또는 양이온에 대해 약 1 mS/cm 초과의 비전도성을 갖는 중합체 전해질을 설명하기 위해 본원에서 사용된다. 용어 "음이온 전도체" 및/또는 "음이온 전도성 중합체"는 주로 음이온을 전도하고 (아직 소량의 양이온 전도가 있을지라도) 약 100 마이크론 두께에서 약 0.85보다 큰 음이온에 대한 전달 수를 갖는 이온-전도성 중합체를 설명한다. 용어 "양이온 전도체" 및/또는 "양이온 전도 중합체"는 주로 양이온을 전도하고 (예를 들어, 여전히 부수적 인 양의 음이온 전도가 있을 수 있음) 약 100 마이크론 두께에서 0.85보다 큰 양이온에 대한 전달 수를 갖는 이온-전도성 중합체를 설명한다. 음이온과 양이온을 모두 전도하는 것으로 설명되는 이온-전도성 중합체 ("양이온-및-음이온 전도체")의 경우, 음이온이나 양이온은 약 100 마이크론 두께에서 약 0.85보다 크거나 약 0.15보다 작은 전달 수를 갖지 않다. 물질이 이온 (음이온 및/또는 양이온)을 전도한다고 말하는 것은 물질이 이온-전도성 물질이라고 말하는 것이다.
본조성물은 반응기에서 사용될 수 있다. 비제한적인 반응기는 전해조, 이산화탄소 환원 전해조, 전기화학 반응기, 기상 중합체-전해질 막 전해조를 포함하지만, 추가로 또는 대안적으로 임의의 다른 적합한 반응기를 포함할 수 있다. 반응기는 하나 이상을 포함할 수 있다: 전극(예를 들어, 애노드, 캐소드), 촉매(예를 들어, 캐소드 및/또는 애노드 내부 및/또는 인접), 가스 확산층(예를 들어, 캐소드 및/또는 애노드에 인접), 및 /또는 유동장(예를 들어, 기체 확산층을 가로질러 음극에 대향하여 정의된 하나 이상의 채널과 같은 전극 및/또는 기체 확산층 내에 및/또는 인접하여 정의됨). 일부 구체예에서, 반응기는 반응기의 애노드와 캐소드 사이에 이온 통신을 제공하는 하나 이상의 중합체 전해질 막(PEM)을 갖는 막 스택 또는 막 전극 조립체(MEA)를 포함한다. 특정 구체예에서, 반응기는 환원 촉매 및 이온-전도성 중합체를 포함하는 캐소드 층; PEM 막(예를 들어, 양극성 막, 단극성 막 등; 음이온 교환 막(AEM)과 같은 하나 이상의 음이온 전도체, 양성자 및/또는 양성자 교환 막과 같은 양이온 전도체 및/또는 임의의 다른 적합한 이온- 전도성 중합체를 포함하는 막; 하나 이상의 버퍼층을 포함하는 막 등); 및 산화 촉매 및 이온-전도성 중합체를 포함하는 애노드층을 포함한다. 각 층의 이온 전도성 중합체는 동일하거나 상이한 이온 전도성 중합체일 수 있다. 특정 구체예에서, 막, 막 스택, 막 전극 조립체(MEA), 중합체 전해질 막(PEM) 및/또는 이온 전도성 중합체는 본 명세서에 기술된 조성물을 포함한다.
하나의 구체예에서, 이산화탄소 환원 전해조는 MEA(Membrane Electrode Assembly)를 포함한다. MEA는 하나 이상의 이온-전도성 중합체 층(예를 들어, 본원에 기술된 임의의 조성물 포함) 및 이산화탄소의 일산화탄소로의 화학적 환원을 촉진하기 위한 캐소드 촉매를 포함할 수 있다.
일부 구성에서, 양극성 MEA는 다음과 같은 적층 배열을 갖는다: 캐소드 층/캐소드 버퍼 층(음이온-전도성 층)/양이온-전도성 층(PEM일 수 있음)/양극 층. 일부 구현에서, 양극성 MEA는 음이온-전도성 중합체를 포함하는 캐소드 층 및/또는 양이온-전도성 층을 포함하는 애노드 층을 갖는다. 일부 구현에서, 양극성 MEA는 양이온 전도층과 애노드 층 사이에 양이온 전도성 물질을 포함할 수 있는 양극 애노드 버퍼층을 갖는다. 캐소드 층, 캐소드 버퍼 층, 음이온-전도성 층, 양이온-전도성 층 및/또는 애노드 층은 본원에 기술된 임의의 조성물을 포함할 수 있다.
일부 구성에서, 양극성 MEA는 다음과 같은 적층 배열을 갖는다: 캐소드 층/양이온-전도성 층(PEM일 수 있음)/음이온-전도성 층/애노드 층. 일부 적용예에서, 이러한 배열을 갖는 양극성 MEA는 탄산염 및/또는 중탄산염의 수용액과 같은 탄산염 및/또는 중탄산염 공급원료를 환원시키기 위한 시스템으로 구성된다. 캐소드 층, 양이온-전도성 층, 음이온-전도성 층 및/또는 애노드 층은 본원에 기술된 임의의 조성물을 포함할 수 있다.
일부 구성에서, MEA는 다음과 같은 적층 배열을 갖는다: 캐소드 층/음이온-전도성 층/양극성 계면/양이온-전도성 층/애노드 층. 양극성 계면은 예를 들어, 양이온 및 음이온 전도성 중합체, 음이온 전도성 중합체 층 및 양이온 전도성 중합체 층의 중합체와 상이한 제3 중합체, 음이온 전도성 중합체 및 양이온- 전도성 중합체의 혼합물, 또는 양이온 전도성 중합체와 음이온 전도성 중합체의 가교를 포함할 수 있다. 캐소드 층, 음이온-전도성 층, 양극성 계면, 양이온-전도성 층, 및/또는 애노드 층은 본원에 기술된 임의의 조성물을 포함할 수 있다.
일부 구성에서, MEA은 다음 적층 배열을 가진다: 캐소드 층/음이온-전도성 층/애노드 층. 일부 구현에서, 이 MEA는 캐소드 층과 애노드 층 사이에 양이온-전도성 층이 없다. 일부 적용에서, 캐소드와 애노드 사이에 음이온-전도성 물질만을 포함하는 MEA는 일산화탄소 공급원료를 감소시키기 위한 시스템으로 구성된다. 캐소드 층, 음이온-전도성 층 및/또는 애노드 층은 본원에 기술된 임의의 조성물을 포함할 수 있다.
본조성물은 임의의 적합한 다공도(예를 들어, 다공성 없음 또는 0.01-95%, 0.1-95%, 0.01-75%, %, 1-95%, 1-90% 등)를 갖는 층 (예를 들어, 막 층 또는 본원에서의 기타) 내에 제공될 수 있다. 일부 구체예에서, 조성물은 80℃ 이상, 예컨대 90℃ 이상 또는 100℃ 이상의 온도에서 화학적 및 기계적으로 안정한 층(예를 들어, 막)을 제공할 수 있다. 다른 구체예에서, 조성물은 층의 제조 동안 사용되는 용매(예를 들어, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 테트라히드로푸란, 클로로포름, 톨루엔 또는 이들의 혼합물과 같은 유기 용매)에 가용성이다. 특정 구체예에서, 조성물, 이의 층, 또는 이의 막은 약 0.2 내지 3 밀리당량/g(meq./g), 예컨대 0.5 내지 3 meq./g, 1~3 meq./g, 또는 1.1~3 meq./g의 이온 교환 용량(IEC)을 특징으로 한다. 일부 구체예에서, 조성물, 이의 층, 또는 이의 막은 약 2 내지 180 wt.%, 예컨대 10 내지 180 wt.%, 20 내지 180 wt.%, 50 내지 180중량%, 10 내지 90중량%, 20 내지 90중량%, 또는 50 내지 90중량%의 수분 흡수(wt.%)를 특징으로 한다. 다른 구체예에서, 조성물, 그의 층, 또는 그의 막은 약 10 mS/cm 초과의 이온 전도도를 특징으로 한다. 본원에서의 임의의 구체예에서, 본원의 조성물을 포함하는 층, 막 또는 필름은 약 10 내지 300 μm, 예컨대 20 내지 300 μm, 20 내지 200 μm, 또는 20 내지 100 μm의 두께를 갖는다. 본원에서의 임의의 구체예에서, 조성물, 그의 층, 또는 그의 막은 약 350 nm 내지 900 nm, 약 400 nm 내지 800 nm, 또는 약 400 nm 내지 900 nm의 파장에서 흡광도가 최소이거나 없는 것을 특징으로 한다.
층 또는 막은 임의의 유용한 방식으로 형성될 수 있다. 하나의 구체예에서, 조성물(예를 들어, 초기 중합체 또는 이온성 중합체)은 용매(예를 들어, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 테트라히드로푸란, 클로로포름, 톨루엔, o-디클로로벤젠, m-디클로로벤젠, p-디클로로벤젠, 나프탈렌, α-나프톨, 또는 이들의 조합 등을 포함하는 유기 용매와 같은 본원에 기술된 임의의 것)에 용해되어 캐스팅 용액을 형성할 수 있다. 캐스팅 용액은 임의로 여과되고, 기판에 도포된 후, 필름을 형성하도록 건조될 수 있다. 기판에 대한 도포는 닥터 블레이드 코팅, 용액 주조, 분무, 딥 코팅, 스핀 코팅, 압출, 용융 주조 또는 임의 기술의 조합을 포함할 수 있다. 필름은 본원의 임의의 시약(예를 들어, 이온화 가능한 시약, 가교 시약, 반대이온, 물을 포함하는 용매 등, 및 이들의 조합)에 침지시키는 것과 같이 임의로 추가 처리될 수 있다.
추가 용도, 막, 조립체 및 구성은 Kuhl 등의 U.S. Appl. 2017년 5월 3일 출원된 미국 특허 출원 번호 15/586,182, 미국 특허 공개 번호 2017-0321334 (제목: "Reactor with advanced architecture for the electrochemical reaction of the CO2, CO and other chemical compounds"); Flanders 등의 2020년 8월 3일 출원된 미국 출원 63/060,583 및 2020년 8월 3일 출원된 International Appl. PCT/US2021/044378 (제목 "System and method for carbon dioxide reactor control"); 및 Huo 등의 U.S. Appl. 2019년 11월 25일에 출원된 미국 특허 번호 62/939,960 및 국제 공개 번호 WO 2021/108446((제목 "Membrane electrode assembly for COx reduction")에 기술되어 있고, 이들 각각은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
당업자는 이전의 상세한 설명과 도면 및 청구범위로부터 다음 청구범위에 정의된 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 본 개시내용의 개시된 실시예에 대해 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (18)

  1. 제1 구조 및 제2 구조를 포함하는 조성물, 여기서:
    (i) 제1 구조는 다음:
    (ii)
    Figure pct00146
    (I),
    Figure pct00147
    (II),
    Figure pct00148
    (III),
    Figure pct00149
    (IV),
    (iii)
    Figure pct00150
    (V),
    또는 이의 염을 포함하고, 여기서:
    각각의 R7 및 R8는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌이고, 여기서 R7 또는 R8 중 적어도 하나는 전자-끌기 모이어티를 포함하거나 또는 여기서 R7 및 R8는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고;
    각각의 R9 및 R10는, 독립적으로, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 또는 여기서 R9 및 R10는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고;
    Ar는 임의로 치환된 방향족 또는 임의로 치환된 아릴렌이거나 이를 포함하고;
    n는 1 이상의 정수이고;
    각각의 고리 a, 고리 b, 및/또는 고리 c는 임의로 치환될 수 있고; 및
    여기서 고리 a, 고리 b, 고리 c, R7, R8, R9, 및 R10 중 하나 이상은 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함할 수 있고; 및
    (iv) 제2 구조는 다음:
    (v)
    Figure pct00151
    (X),
    Figure pct00152
    (XI),
    Figure pct00153
    (XII),
    (vi)
    Figure pct00154
    (XIII),
    Figure pct00155
    (XIV),
    Figure pct00156
    (XV),
    Figure pct00157
    (XVI),
    (vii)
    Figure pct00158
    (XVII),
    (viii)
    Figure pct00159
    (XVIII),
    Figure pct00160
    (XIX),
    Figure pct00161
    (XX),
    Figure pct00162
    (XXI),
    (ix)
    Figure pct00163
    (XXII),
    Figure pct00164
    (XXIII),
    Figure pct00165
    (XXVI),
    Figure pct00166
    (XXV),
    Figure pct00167
    (XXVI),
    Figure pct00168
    (XXVII),
    Figure pct00169
    (XXVIII),
    Figure pct00170
    (XXIX),
    Figure pct00171
    (XXX),
    (x)
    Figure pct00172
    (XXXI),
    Figure pct00173
    (XXXII),
    또는 이의 염을 포함하고, 여기서:
    각각의 R1, R2, R3, R7, R8, R9, 및 R10는, 독립적으로, 전자-끌기 모이어티, H, 임의로 치환된 지방족, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로지방족, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 방향족, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴옥시, 또는 임의로 치환된 아릴알킬렌, 여기서 R7 및 R8는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고 또는 여기서 R9 및 R10는 함께 결합하여 임의로 치환된 사이클릭 기를 형성할 수 있고;
    각각의 Ak는 임의로 치환된 알킬렌이거나 이를 포함하고;
    각각의 L, L1, L2, L3, 및 L4는, 독립적으로, 연결 모이어티;
    각각의 m, m1, m2, m3, 및 m4는, 독립적으로, 1 이상의 정수;
    q는 0, 1, 2, 이상;
    각각의 고리 a-i는 임의로 치환될 수 있고; 및
    여기서 고리 a-i, R7, R8, R9, 및 R10 중 하나 이상은 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함할 수 있음.
  2. 제1항에 있어서, 여기서 연결 모이어티는 공유 결합, -O-, -SO2-, -NRN1-, -C(O)-, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 할로알킬렌, 임의로 치환된 하이드록시알킬렌, 임의로 치환된 알킬렌옥시, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 아릴렌, 임의로 치환된 아릴렌옥시, 또는 임의로 치환된 헤테로사이클릴디일이거나 또는 이를 포함하는 조성물.
  3. 제1 항에 있어서, 전자-끌기 모이어티는 임의로 치환된 할로알킬, 시아노, 포스페이트, 설페이트, 설폰산, 설포닐, 디플루오로보라닐, 보로노, 티오시아네이토, 또는 피페리디늄인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 여기서 제1 구조는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함하는 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 여기서 R7는 전자-끌기 모이어티이고 R8는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함하는 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 여기서 제2 구조는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함하는 조성물.
  7. 제6 항에 있어서, 여기서 고리 a-i 중 적어도 하나는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함하는 조성물.
  8. 제6 항에 있어서, 여기서 R8는 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티를 포함하는 조성물.
  9. 제 1항에 있어서, 이온화가능한 모이어티 또는 이온성 모이어티는 -LA-XA 또는 -LA-(LA'-XA)L2 또는 -LA-(XA-LA'-XA')L2 또는 -LA-XA-LA'-XA' 또는 -LA-XA-LA'-XA'-LA"-XA"를 포함하고, 여기서:
    각각의 LA, LA', 및 LA"는 연결 모이어티이고;
    각각의 XA, XA', 및 XA"는, 독립적으로, 산성 모이어티, 염기성 모이어티, 또는 다가-이온성 모이어티를 포함하고; 그리고
    L2는 1 이상의 정수인 조성물.
  10. 제 9항에 있어서, 각각의 LA, LA', 및 LA"는, 독립적으로, 임의로 치환된 알킬렌, 임의로 치환된 알킬렌옥시, 임의로 치환된 헤테로알킬렌, 임의로 치환된 아릴렌, 및/또는 임의로 치환된 아릴렌옥시를 포함하는 조성물.
  11. 제9 항에 있어서, 각각의 XA, XA', 및 XA"는, 독립적으로, 설포, 설포네이트 음이온, 설포늄 양이온, 카복시, 카복실레이트 음이온, 포스포노, 포스포네이트 음이온, 포스포늄 양이온, 포스파제늄 양이온, 아미노, 암모늄 양이온, 헤테로사이클릭 양이온, 피페리디늄 양이온, 아제파늄 양이온, 또는 이의 염 형태를 포함하는 조성물.
  12. 제1 항에 있어서, 임의로 치환된 아릴렌 또는 임의로 치환된 고리 a-i는 하나 이상의 치환체로 치환되고; 그리고 여기서 치환체는 알킬, 알콕시, 알콕시알킬, 아미노, 아미노알킬, 아릴, 아릴알킬렌, 아릴로일, 아릴옥시, 아릴알콕시, 시아노, 하이드록시, 하이드록시알킬, 니트로, 할로, 및 할로알킬로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
  13. 제 1항에 있어서, 조성물은 중합체 또는 공중합체를 포함하는 조성물.
  14. 제 1항에 있어서, 조성물은 필름, 막, 또는 가교결합된 중합체 매트릭스를 포함하는 조성물.
  15. 다음을 포함하는 전기화학 전지:
    애노드;
    캐소드; 및
    애노드 및 캐소드 사이에 배치된 중합체 전해질 막, 여기서 중합체 전해질 막은 제 1항의 조성물을 포함함.
  16. 다음을 포함하는 중합체 제조 방법:
    프리델-크래프츠 알킬화제의 존재 하에서 제1 중합체 단위 및 임의적 제2 중합체 단위를 제공하는 것, 여기서 프리델-크래프츠 알킬화제는 임의적 할로알킬 기 및 반응성 기를 포함하고, 이에 의해 반응성 기를 갖는 초기 중합체를 형성하는 것; 및
    반응성 기를 이온성 모이어티로 치환하는 것, 이에 의해 이온성 중합체를 제공하는 것, 여기서 이온성 중합체는 제 1항의 조성물을 포함함.
  17. 다음을 포함하는 공중합체 제조 방법:
    프리델-크래프츠 알킬화제의 존재 하에서 제1 중합체 단위 및 제2 중합체 단위를 제공하는 것, 여기서 프리델-크래프츠 알킬화제는 임의적 할로알킬 기 및 반응성 기를 포함하고, 이에 의해 반응성 기를 갖는 초기 공중합체를 형성하는 것; 및
    반응성 기를 이온성 모이어티로 치환하는 것, 이에 의해 이온성 공공합체를 제공하는 것, 여기서 이온성 공중합체는 제 1항의 조성물을 포함함.
  18. 다음을 포함하는 공중합체 제조 방법:
    적어도 하나의 아릴 기를 갖는 초기 공중합체를 제공하는 것;
    아릴 기를 할로알킬화제 또는 프리델-크래프츠 알킬화제, 여기서 프리델-크래프츠 알킬화제는 반응성 기를 포함함, 와 반응시키고 이에 의해 할로 또는 반응성 기를 갖는 초기 공중합체를 형성하는 것; 및
    할로 또는 반응성 기를 이온성 모이어티로 치환하는 것, 이에 의해 이온성 공공합체를 제공하는 것, 여기서 이온성 공중합체는 제 1항의 조성물을 포함함.
KR1020237016826A 2020-10-20 2021-10-20 이온성 중합체 및 공중합체 KR20230092977A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063093791P 2020-10-20 2020-10-20
US63/093,791 2020-10-20
PCT/US2021/055902 WO2022087169A1 (en) 2020-10-20 2021-10-20 Ionic polymers and copolymers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230092977A true KR20230092977A (ko) 2023-06-26

Family

ID=81185923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237016826A KR20230092977A (ko) 2020-10-20 2021-10-20 이온성 중합체 및 공중합체

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20220119641A1 (ko)
EP (1) EP4232197A1 (ko)
JP (1) JP2023547823A (ko)
KR (1) KR20230092977A (ko)
CN (1) CN116648765A (ko)
AU (1) AU2021364759A1 (ko)
CA (1) CA3196183A1 (ko)
WO (1) WO2022087169A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3159447A1 (en) 2019-11-25 2021-06-03 Ziyang HOU Membrane electrode assembly for cox reduction
WO2022087167A1 (en) 2020-10-20 2022-04-28 Opus 12 Incorporated Semi-interpenetrating and crosslinked polymers and membranes thereof
CA3239821A1 (en) 2021-12-07 2023-06-15 Enrique CINTRON Integrated systems employing carbon oxide electrolysis in steel production
WO2024063936A1 (en) * 2022-09-20 2024-03-28 Imbrogno Jennifer Functionalized ionic polymers and uses thereof
CN115521443B (zh) * 2022-10-09 2024-03-26 中国科学院长春应用化学研究所 一种具有微孔结构的哌啶型聚合物及其制备方法、阴离子交换膜和燃料电池
US20240254641A1 (en) 2022-12-22 2024-08-01 Twelve Benefit Corporation Surface modification of metal catalysts with hydrophobic ligands or ionomers

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10213540A1 (de) * 2002-03-06 2004-02-19 Celanese Ventures Gmbh Lösung aus Vinylphosphonsäure, Verfahren zur Herstellung einer Polymerelektrolytmembran aus Polyvinylphosphaonsäure und deren Anwendung in Brennstoffzellen
EP2366729B1 (en) * 2009-04-24 2015-01-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Cross-linked polyazole, method of preparing the polyazole, electrode for fuel cell including the cross-linked polyazole, electrolyte membrane for fuel cell including the cross-linked polyazole, method of manufacturing the electrolyte membrane, and fuel cell including the cross-linked polyazole
KR102380604B1 (ko) * 2016-03-28 2022-03-30 유니버시티 오브 델라웨어 수산화물 교환막 및 이오노머로서 사용하기 위한 폴리(아릴 피페리디늄) 폴리머
US20210395908A1 (en) * 2016-05-03 2021-12-23 Opus 12 Incorporated MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY FOR COx REDUCTION

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022087169A1 (en) 2022-04-28
EP4232197A1 (en) 2023-08-30
AU2021364759A1 (en) 2023-06-08
US20220119641A1 (en) 2022-04-21
CN116648765A (zh) 2023-08-25
CA3196183A1 (en) 2022-04-28
JP2023547823A (ja) 2023-11-14
AU2021364759A9 (en) 2024-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20230092977A (ko) 이온성 중합체 및 공중합체
US12060483B2 (en) Semi-interpenetrating and crosslinked polymers and membranes thereof
Olsson et al. Poly (N, N-diallylazacycloalkane) s for anion-exchange membranes functionalized with N-spirocyclic quaternary ammonium cations
US20230096778A1 (en) Anion-solvating polymer membranes
JP7001284B2 (ja) 水酸化物安定性のポリベンズイミダゾリウム及びポリイミダゾリウムの膜及びイオノマーの架橋
WO2020037246A1 (en) Diversity-oriented polymers of intrinsic microporosity and uses thereof
WO2017120249A1 (en) Poly (phenylene)-based anion exchange polymers and methods thereof
US20230415104A1 (en) Co2 purification with electroactive polymers
CN109923104B (zh) 稳定的聚(咪唑鎓)氢氧化物
EP3421517B1 (en) Block polymer and polymer electrolyte membrane comprising same
AU2018250971A1 (en) Polyphenylenes, methods, and uses thereof
US20240117104A1 (en) Functionalized ionic polymers and uses thereof
Chen et al. Multi-imidazolium cationic clusters cross-linked hydrogenated benzonorbornadiene diblock copolymer anion exchange membranes for improving conductivity and mitigating swelling
US20240254641A1 (en) Surface modification of metal catalysts with hydrophobic ligands or ionomers
KR102026509B1 (ko) 화합물, 이를 이용한 고분자 및 이를 이용한 전해질막
Li Poly (arylene imidazolium) s: Towards stable hydroxide ion exchange membranes
KR102074552B1 (ko) 할로겐화 화합물 및 이를 이용한 고분자 전해질막
Peng et al. Advanced rigid carbazole-based membranes assembled with flexible piperidine alkyl chains for Neutral Aqueous Organic Redox Flow Battery
KR20170112535A (ko) 화합물, 이를 이용한 고분자 및 이를 이용한 전해질막