JP3141221B2 - 線状ポリ(フェニレン−エチニレン−キシリレン−エチニレン)重合体 - Google Patents
線状ポリ(フェニレン−エチニレン−キシリレン−エチニレン)重合体Info
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- phenylene
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- 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
Landscapes
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は光・電気応答性の耐熱
性機能材料として用いられる線状ポリ(フェニレン−エ
チニレン−キシリレン−エチニレン)重合体およびその
製造方法並びに前記重合体を用いた発光材料に関する。
性機能材料として用いられる線状ポリ(フェニレン−エ
チニレン−キシリレン−エチニレン)重合体およびその
製造方法並びに前記重合体を用いた発光材料に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、主鎖にπ共役結合を有する高分
子の例として、ポリアセチレンを始めとし、ポリ(p−
フェニレン)、ポリ(2,5−チェニレン)もしくはポ
リ(1,4−ナフタレンジイル)などのポリアリーレ
ン、またはポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはポ
リ(2,5−チェニレンビニレン)などのポリアリーレ
ンビニレンなどが挙げられるが、これらはいずれも単結
合−二重結合の繰り返しを基本骨格としたものである。
そして、芳香環が連続して結合し、π共役結合を有する
前記したポリアリーレンは、化学的に安定で優れた耐熱
性を有するものである。
子の例として、ポリアセチレンを始めとし、ポリ(p−
フェニレン)、ポリ(2,5−チェニレン)もしくはポ
リ(1,4−ナフタレンジイル)などのポリアリーレ
ン、またはポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはポ
リ(2,5−チェニレンビニレン)などのポリアリーレ
ンビニレンなどが挙げられるが、これらはいずれも単結
合−二重結合の繰り返しを基本骨格としたものである。
そして、芳香環が連続して結合し、π共役結合を有する
前記したポリアリーレンは、化学的に安定で優れた耐熱
性を有するものである。
【0003】これらの電気応答性については、最も簡単
な構造のポリアセチレンについて、特殊な条件下でドー
ピングにより金属並みの導電性を示すことが知られてい
る。
な構造のポリアセチレンについて、特殊な条件下でドー
ピングにより金属並みの導電性を示すことが知られてい
る。
【0004】また、主鎖に三重結合を有するπ共役系高
分子は、結晶性が高く、種々のポリジアセチレンについ
て非線形光学材料としての研究がされているものの、そ
の他の化合物についての研究報告は極めて少ない。主鎖
にアリーレン−アセチレン結合を有するπ共役系高分子
の合成例としては、ポリ(1,4−フェニレン−エチニ
レン)またはポリ(1,4−フェニレン−エチニレン−
2,5−チェニレン−エチニレン)などがある。
分子は、結晶性が高く、種々のポリジアセチレンについ
て非線形光学材料としての研究がされているものの、そ
の他の化合物についての研究報告は極めて少ない。主鎖
にアリーレン−アセチレン結合を有するπ共役系高分子
の合成例としては、ポリ(1,4−フェニレン−エチニ
レン)またはポリ(1,4−フェニレン−エチニレン−
2,5−チェニレン−エチニレン)などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した従来
の導電性のポリアセチレンは、成形加工性に乏しく、化
学的に不安定であるという問題点がある。また、同様に
導電性が期待されるその他のポリアリーレンの殆どの化
合物も、有機溶媒に対する溶解性が低く、かつ不融であ
るので、それぞれの特徴を生かした機能性材料としての
利用が充分に図れなかった。特に、ポリアセチレンとポ
リアリーレンの中間的な構造を有するポリアリーレンビ
ニレンは、その合成法において溶媒に可溶な前駆体を経
由するので、所期の材料として有用と考えられるが、前
駆体からの変換を完全に行なうことが困難であるため、
共役鎖に欠陥が生じる欠点を有するものであった。
の導電性のポリアセチレンは、成形加工性に乏しく、化
学的に不安定であるという問題点がある。また、同様に
導電性が期待されるその他のポリアリーレンの殆どの化
合物も、有機溶媒に対する溶解性が低く、かつ不融であ
るので、それぞれの特徴を生かした機能性材料としての
利用が充分に図れなかった。特に、ポリアセチレンとポ
リアリーレンの中間的な構造を有するポリアリーレンビ
ニレンは、その合成法において溶媒に可溶な前駆体を経
由するので、所期の材料として有用と考えられるが、前
駆体からの変換を完全に行なうことが困難であるため、
共役鎖に欠陥が生じる欠点を有するものであった。
【0006】また、主鎖にアリーレン−アセチレン結合
を有するπ共役系高分子においても、これらは有機溶媒
に溶け難い(Bull.Chem.Soc.Jpn.,
57巻,752頁,(1984))ので、薄膜状や糸状
に形成して導電性などの機能を生かし得る形状に成形加
工することが困難であった。
を有するπ共役系高分子においても、これらは有機溶媒
に溶け難い(Bull.Chem.Soc.Jpn.,
57巻,752頁,(1984))ので、薄膜状や糸状
に形成して導電性などの機能を生かし得る形状に成形加
工することが困難であった。
【0007】そこで、この発明は上記した問題点を解決
し、主鎖にπ共役結合を有する高分子の分子の構造を工
夫することにより、このものの優れた耐熱性および化学
的安定性を保持すると共に、導電性、光応答性を示すも
のとし、しかも可及的に多くの有機溶媒への溶解性を高
めて、機能性材料として成形加工などの利用性を充分に
高めたものとすることを課題としている。
し、主鎖にπ共役結合を有する高分子の分子の構造を工
夫することにより、このものの優れた耐熱性および化学
的安定性を保持すると共に、導電性、光応答性を示すも
のとし、しかも可及的に多くの有機溶媒への溶解性を高
めて、機能性材料として成形加工などの利用性を充分に
高めたものとすることを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、下記化4の式で示される線状
ポリ(フェニレン−エチニレン−キシリレン−エチニレ
ン)重合体としたのである。
め、この発明においては、下記化4の式で示される線状
ポリ(フェニレン−エチニレン−キシリレン−エチニレ
ン)重合体としたのである。
【0009】
【化4】
【0010】この重合体は、下記化5の式で示される化
合物と、下記化6の式で示される化合物とを(ただし、
両式中のArまたはAr’の一方が2,5−キシレンジ
イル基、他方はp−フェニレンである)、パラジウム−
銅触媒、アミン存在下で、脱ハロゲン化水素カップリン
グ反応させることによって製造できる。
合物と、下記化6の式で示される化合物とを(ただし、
両式中のArまたはAr’の一方が2,5−キシレンジ
イル基、他方はp−フェニレンである)、パラジウム−
銅触媒、アミン存在下で、脱ハロゲン化水素カップリン
グ反応させることによって製造できる。
【0011】
【化5】
【0012】
【化6】
【0013】また、前記した線状ポリ(フェニレン−エ
チニレン−キシリレン−エチニレン)重合体からなる発
光材料とすることもできる。以下に、その詳細を述べ
る。
チニレン−キシリレン−エチニレン)重合体からなる発
光材料とすることもできる。以下に、その詳細を述べ
る。
【0014】前記化4に示す線状ポリ(フェニレン−エ
チニレン−キシリレン−エチニレン)重合体の製造法の
原理について以下に説明する。
チニレン−キシリレン−エチニレン)重合体の製造法の
原理について以下に説明する。
【0015】まず、下記化7の反応式で示すように、ハ
ロゲン化アリール(Ar−X)と末端アセチレンをパラ
ジウムホスフィン錯体触媒(Pd(PPh3 ) 4)、ア
ミン(NR3 )存在下で反応させると、アセチレン水素
がアリール基で置換される(たとえば、J.Organ
omet.Chem.,93巻,253頁,(197
5))。この場合、前記パラジウム触媒Pd(PP
h3 ) 4に代えて、PdCl2 (PPh3 )2 、PdC
l2 (DPPE)2 (式中、DPPEはジフェホスフィ
ノエタンを示す)、Pd(0Ac)2 +2PPh3 など
のパラジウム化合物から成る触媒を用いることもでき
る。また、前記アミンとしては、トリエチルアミンの
他、ジエチルアミン、ピペリジンなどの塩基性の強いア
ルキルアミンであってよく、その配合量は特に制限がな
く、反応基質に対してやや過剰にあればよい。
ロゲン化アリール(Ar−X)と末端アセチレンをパラ
ジウムホスフィン錯体触媒(Pd(PPh3 ) 4)、ア
ミン(NR3 )存在下で反応させると、アセチレン水素
がアリール基で置換される(たとえば、J.Organ
omet.Chem.,93巻,253頁,(197
5))。この場合、前記パラジウム触媒Pd(PP
h3 ) 4に代えて、PdCl2 (PPh3 )2 、PdC
l2 (DPPE)2 (式中、DPPEはジフェホスフィ
ノエタンを示す)、Pd(0Ac)2 +2PPh3 など
のパラジウム化合物から成る触媒を用いることもでき
る。また、前記アミンとしては、トリエチルアミンの
他、ジエチルアミン、ピペリジンなどの塩基性の強いア
ルキルアミンであってよく、その配合量は特に制限がな
く、反応基質に対してやや過剰にあればよい。
【0016】
【化7】
【0017】特に、ヨウ化銅を加えると、反応は円滑に
進行する。下記化8の反応式で示すように、銅アセチリ
ドが生成し、パラジウム(Pd)とのトランスメタル化
と還元脱離で反応が進行すると考えられるからである。
(TetrahedronLett.,4407頁,1
975年)。この場合、前記ヨウ化銅は、取り扱い易さ
の点で特に好ましいものであるが、これに代えて塩化
銅、臭化銅でも同様の効果が期待できるのは勿論であ
る。
進行する。下記化8の反応式で示すように、銅アセチリ
ドが生成し、パラジウム(Pd)とのトランスメタル化
と還元脱離で反応が進行すると考えられるからである。
(TetrahedronLett.,4407頁,1
975年)。この場合、前記ヨウ化銅は、取り扱い易さ
の点で特に好ましいものであるが、これに代えて塩化
銅、臭化銅でも同様の効果が期待できるのは勿論であ
る。
【0018】
【化8】
【0019】したがって、下記化9の反応式で示すよう
に、分子内に2個のハロゲン(X)を有する芳香族化合
物であるジハロゲン化アリールと、同じく2個のエチニ
ル基を有する芳香族化合物であるジエチニルアリールと
を、溶媒と共にパラジウム−銅触媒およびアミン存在下
で反応させると、脱ハロゲン化水素カップリングにより
重合体が得られる。
に、分子内に2個のハロゲン(X)を有する芳香族化合
物であるジハロゲン化アリールと、同じく2個のエチニ
ル基を有する芳香族化合物であるジエチニルアリールと
を、溶媒と共にパラジウム−銅触媒およびアミン存在下
で反応させると、脱ハロゲン化水素カップリングにより
重合体が得られる。
【0020】
【化9】
【0021】なお、上記製造法で用いるパラジウム触媒
の配合割合は、反応基質に対して0.1〜10mol%
が好ましく、1〜4mol%が特に好ましい。ヨウ化銅
の配合割合は、0.1〜10mol%程度が適当であ
る。また、反応溶媒は,トルエンを代表例として、ベン
ゼン,ジメチルホルムアミド(以下,DHFと略記す
る)、テトラヒドロフラン(以下、THFと略記す
る)、ピリジンなどを特に限定することなく採用でき
る。反応溶媒中における反応基質の濃度についても特に
限定するものでなく、好ましくは、0.01〜1mol
/リットル、特に好ましくは0.05〜0.2mol/
リットルであってよい。さらにまた、反応温度は、室温
から溶媒還流温度(例えば40〜100℃)であってよ
く、反応時間は5分〜100時間程度であり、特に1〜
24時間程度であれば、製造効率的にも好ましい。
の配合割合は、反応基質に対して0.1〜10mol%
が好ましく、1〜4mol%が特に好ましい。ヨウ化銅
の配合割合は、0.1〜10mol%程度が適当であ
る。また、反応溶媒は,トルエンを代表例として、ベン
ゼン,ジメチルホルムアミド(以下,DHFと略記す
る)、テトラヒドロフラン(以下、THFと略記す
る)、ピリジンなどを特に限定することなく採用でき
る。反応溶媒中における反応基質の濃度についても特に
限定するものでなく、好ましくは、0.01〜1mol
/リットル、特に好ましくは0.05〜0.2mol/
リットルであってよい。さらにまた、反応温度は、室温
から溶媒還流温度(例えば40〜100℃)であってよ
く、反応時間は5分〜100時間程度であり、特に1〜
24時間程度であれば、製造効率的にも好ましい。
【0022】
【実施例】2,5−ジブロモ−p−キシレン1mmo
l、p−ジエチニルベンゼン1mmol、ゼロ価パラジ
ウム化合物としてテトラキストリフェニルホスフィンパ
ラジウム:Pd(PPh3 )4 0.01mmol、ヨ
ウ化銅0.02mmolにピペリジン2ミリリットルを
加え、トルエン8ミリリットル中で100℃、1時間攪
拌し反応させた。この反応系中に粉状重合物が得られた
ところで、多量のメタノールで充分洗浄した後,濾過
し、真空ラインを用いて乾燥した。得られた重合体の収
率は76%であった。
l、p−ジエチニルベンゼン1mmol、ゼロ価パラジ
ウム化合物としてテトラキストリフェニルホスフィンパ
ラジウム:Pd(PPh3 )4 0.01mmol、ヨ
ウ化銅0.02mmolにピペリジン2ミリリットルを
加え、トルエン8ミリリットル中で100℃、1時間攪
拌し反応させた。この反応系中に粉状重合物が得られた
ところで、多量のメタノールで充分洗浄した後,濾過
し、真空ラインを用いて乾燥した。得られた重合体の収
率は76%であった。
【0023】得られた重合物について、常法に従い加熱
分解による成分元素の分析を行なったところ、炭素、水
素を構成成分元素とする百分率は、炭素92.32%、
水素7.68%であった。
分解による成分元素の分析を行なったところ、炭素、水
素を構成成分元素とする百分率は、炭素92.32%、
水素7.68%であった。
【0024】一方、前記化4の式で示す化合物を繰り返
し単位とする重合体の元素組成C18H12の計算値は、炭
素94.70%、水素5.30%であり、前記測定値の
百分率にほぼ一致した。なお、前記得られた重合物は、
高い熱安定性を有しており、元素分析に際して完全燃焼
させることが容易でないことから、観測値と計算値に僅
かな誤差が生じていると推定された。
し単位とする重合体の元素組成C18H12の計算値は、炭
素94.70%、水素5.30%であり、前記測定値の
百分率にほぼ一致した。なお、前記得られた重合物は、
高い熱安定性を有しており、元素分析に際して完全燃焼
させることが容易でないことから、観測値と計算値に僅
かな誤差が生じていると推定された。
【0025】〔実験例1〕実施例の赤外吸収スペクトル
はそれぞれ下記の吸収(cm-1)を示した。
はそれぞれ下記の吸収(cm-1)を示した。
【0026】3026,2930,2852,220
0,1578,1505,1447,1385,125
2,1205,1114,1017,958,883,
836このように、実施例の赤外吸収スペクトルは、2
200cm-1付近にアセチレン結合に伸縮振動に特徴的な
吸収を示し、また840cm-1の吸収は、芳香族環のC−
H面外変角振動に特徴的な吸収を示した。
0,1578,1505,1447,1385,125
2,1205,1114,1017,958,883,
836このように、実施例の赤外吸収スペクトルは、2
200cm-1付近にアセチレン結合に伸縮振動に特徴的な
吸収を示し、また840cm-1の吸収は、芳香族環のC−
H面外変角振動に特徴的な吸収を示した。
【0027】〔実験例2〕実施例の核磁気共鳴法による
吸収スぺクトル(H’−NMR)を、標準物質としてテ
トラメチルシランを用いて調べたところ、その化学シフ
トσ値(ppm)は、2.35、2.46、7.41、
7.50にあった。
吸収スぺクトル(H’−NMR)を、標準物質としてテ
トラメチルシランを用いて調べたところ、その化学シフ
トσ値(ppm)は、2.35、2.46、7.41、
7.50にあった。
【0028】この場合、σ値の2.35と2.46はC
H3 基のプロトン、7.41はキシリレンのベンゼン環
のプロトン、7.50はフェニル基のプロトンに帰属す
ると認められ、積分比も1:1となる。したがって、実
施例の化合物は、前記化4の式で示される化合物である
と同定された。
H3 基のプロトン、7.41はキシリレンのベンゼン環
のプロトン、7.50はフェニル基のプロトンに帰属す
ると認められ、積分比も1:1となる。したがって、実
施例の化合物は、前記化4の式で示される化合物である
と同定された。
【0029】〔実験例3〕実施例の重合体について、熱
重量分析を行なったところ、熱分解温度は約300℃で
あり、高い熱安定性を示した。
重量分析を行なったところ、熱分解温度は約300℃で
あり、高い熱安定性を示した。
【0030】〔実験例4〕実施例について、クロロホル
ム溶液における紫外可視スペクトルを測定したところ、
360nmに比較的先鋭かつ明瞭な山形を示す吸収極大
を示した。
ム溶液における紫外可視スペクトルを測定したところ、
360nmに比較的先鋭かつ明瞭な山形を示す吸収極大
を示した。
【0031】〔実験例5〕実施例の重合体について、
G.P.C法(テトラヒドロフラン使用)にしたがって
数平均分子量(Mn)を求めたところ、2.24×10
3 であった。また、重量平均分子量(Mw)は、3.9
5×104 であった。
G.P.C法(テトラヒドロフラン使用)にしたがって
数平均分子量(Mn)を求めたところ、2.24×10
3 であった。また、重量平均分子量(Mw)は、3.9
5×104 であった。
【0032】〔実験例6〕実施例の重合体について、約
25℃で1mg/ ミリリットルの濃度で蟻酸またはクロロ
ホルム、N-メチルピロリドン(NMP)、テトラヒドロ
フラン(THF)、トルエン、ベンゼン、ジメチルスル
ホキシド(DMSO)の溶液を調製し、シャーレに拡
げ、その後、溶媒を蒸発法によって除くことにより、フ
ィルム状の物質を得た。この物質の赤外吸収スペクトル
を調べたところ、溶媒を加える前の重合体の赤外吸収ス
ペクトルと一致しており、実施例の重合体がフィルム状
または周知の射出法などによって糸状などにも簡単に成
形できることが判明した。
25℃で1mg/ ミリリットルの濃度で蟻酸またはクロロ
ホルム、N-メチルピロリドン(NMP)、テトラヒドロ
フラン(THF)、トルエン、ベンゼン、ジメチルスル
ホキシド(DMSO)の溶液を調製し、シャーレに拡
げ、その後、溶媒を蒸発法によって除くことにより、フ
ィルム状の物質を得た。この物質の赤外吸収スペクトル
を調べたところ、溶媒を加える前の重合体の赤外吸収ス
ペクトルと一致しており、実施例の重合体がフィルム状
または周知の射出法などによって糸状などにも簡単に成
形できることが判明した。
【0033】また、実施例の重合体を25℃のクロロホ
ルム(99%濃度)に攪拌条件にて溶解したところ、2
1mg/mlの溶解性を示した。
ルム(99%濃度)に攪拌条件にて溶解したところ、2
1mg/mlの溶解性を示した。
【0034】〔実験例7〕また、実施例の重合体につい
て、真空蒸着法によって金属基板状に薄膜を形成したも
のは、印加電圧に伴う半導体性と微弱ながら発光が観察
され、半導体材料または電子光学材料として使用に耐え
得るものが得られた。
て、真空蒸着法によって金属基板状に薄膜を形成したも
のは、印加電圧に伴う半導体性と微弱ながら発光が観察
され、半導体材料または電子光学材料として使用に耐え
得るものが得られた。
【0035】
【効果】この発明は、以上説明したように、所定の式で
示される線状ポリ(フェニレン−エチニレン−キシリレ
ン−エチニレン)重合体としたので、2,5−キシレン
ジイル基が高分子の主鎖に沿った連続するπ共役系を形
成して高度に配向が制御された化合物となって、優れた
耐熱性および化学的安定性を保持すると共に、導電性、
光応答性を示すものとなり、しかも多くの有機溶媒への
溶解性が高いので成形加工が容易であり、汎用の機能性
材料として利用性がきわめて高いものを提供できる利点
がある。
示される線状ポリ(フェニレン−エチニレン−キシリレ
ン−エチニレン)重合体としたので、2,5−キシレン
ジイル基が高分子の主鎖に沿った連続するπ共役系を形
成して高度に配向が制御された化合物となって、優れた
耐熱性および化学的安定性を保持すると共に、導電性、
光応答性を示すものとなり、しかも多くの有機溶媒への
溶解性が高いので成形加工が容易であり、汎用の機能性
材料として利用性がきわめて高いものを提供できる利点
がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−143321(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 61/00 - 61/10 CA(STN) REGISTRY(STN)
Claims (3)
- 【請求項1】 下記の式で示される線状ポリ(フェニレ
ン−エチニレン−キシリレン−エチニレン)重合体。 【化1】 - 【請求項2】 下記化2の式で示される化合物と、下記
化3の式で示される化合物とを(ただし、両式中のAr
またはAr’の一方が2,5−キシレンジイル基、他方
はp−フェニレンである)、パラジウム−銅触媒、アミ
ン存在下で、脱ハロゲン化水素カップリング反応させる
ことからなる請求項1記載の線状ポリ(フェニレン−エ
チニレン−キシリレン−エチニレン)重合体の製造方
法。 【化2】 【化3】 - 【請求項3】 請求項1記載の線状ポリ(フェニレン−
エチニレン−キシリレン−エチニレン)重合体からなる
発光材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05113279A JP3141221B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 線状ポリ(フェニレン−エチニレン−キシリレン−エチニレン)重合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05113279A JP3141221B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 線状ポリ(フェニレン−エチニレン−キシリレン−エチニレン)重合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06322077A JPH06322077A (ja) | 1994-11-22 |
| JP3141221B2 true JP3141221B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=14608155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05113279A Expired - Fee Related JP3141221B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 線状ポリ(フェニレン−エチニレン−キシリレン−エチニレン)重合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3141221B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5212677B2 (ja) * | 2006-03-10 | 2013-06-19 | 株式会社リコー | π共役ポリマー |
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1993
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