JPH0362175B2 - - Google Patents

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JPH0362175B2
JPH0362175B2 JP59260811A JP26081184A JPH0362175B2 JP H0362175 B2 JPH0362175 B2 JP H0362175B2 JP 59260811 A JP59260811 A JP 59260811A JP 26081184 A JP26081184 A JP 26081184A JP H0362175 B2 JPH0362175 B2 JP H0362175B2
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JP
Japan
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carbazole
parts
polymer
acetonitrile
conductivity
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JP59260811A
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Japanese (ja)
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JPS61141725A (en
Inventor
Tsuneo Hagiwara
Kaoru Iwata
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は導電性ないし半導電性を有するカルバ
ゾール類重合体の製造方法に関する。更に詳しく
は、導電性ないし、半導電性を有し、化学的に安
定なカルバゾール類重合体を簡単なプロセスで得
る方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a method for producing a carbazole polymer having conductivity or semiconductivity. More specifically, the present invention relates to a method for obtaining conductive or semiconductive and chemically stable carbazole polymers through a simple process.

<従来技術> 従来たとえば、ジエー.バーゴン・等、アイ・
ビー・エム、ジヤーナル・オブ・リサーチ・デイ
ベロツプメント・第27巻(第4号)〔J.Bargon
et.al.,IBM J.Res.Develop.vol 27(No.4)〕、330
(1983)などに過塩素酸テトラ−n−ブチルアン
モニウムなどの電解質の存在下で、カルバゾール
を電解酸化重合して電極板上にポリカルバゾール
ポリマーを析出させる方法が記載されており、得
られたものの電導度は10-4〜10-3S/cmと報告さ
れている。
<Prior Art> Conventionally, for example, J. Burgon et al., I.
B.M., Journal of Research Development, Volume 27 (No. 4) [J.Bargon
et.al., IBM J.Res.Develop.vol 27 (No. 4)], 330
(1983) and others describe a method in which carbazole is electrolytically oxidized and polymerized in the presence of an electrolyte such as tetra-n-butylammonium perchlorate to deposit a polycarbazole polymer on an electrode plate. The electrical conductivity is reported to be 10 -4 to 10 -3 S/cm.

このような電解酸化重合は反応を電極板上で行
なわせるために反応の形態が大きな制約を受け
る。このような観点から、カルバゾール重合体を
得るために、化学酸化重合法を用いることができ
れば望ましい。しかしながら、ピー・メイツトラ
ンド等、ジヤーナル・オブ・ケミカル・ソサイエ
テイー、1388(1927)〔P.Maitland et.al.,J.
Chem.Soc.,1388(1927)〕等の報告によると、例
えば、硫酸イオンの存在下、重クロム酸イオンを
用いて化学酸化を行うと二量体である3,3′−ジ
カルバジルが得られ、また条件により、9,9′二
重体が得られるとされているが、カルバゾールの
重合体は生成しないと記載されている。
Since such electrolytic oxidative polymerization is carried out on an electrode plate, the form of the reaction is subject to significant restrictions. From this point of view, it would be desirable if a chemical oxidative polymerization method could be used to obtain a carbazole polymer. However, P. Maitland et.al., Journal of the Chemical Society, 1388 (1927) [P. Maitland et.al., J.
Chem.Soc., 1388 (1927)] et al., for example, when chemical oxidation is carried out using dichromate ions in the presence of sulfate ions, a dimer of 3,3'-dicarbasyl can be obtained. , it is said that a 9,9' duplex can be obtained depending on the conditions, but it is stated that a carbazole polymer is not produced.

また、エス・テイー・ウエリングホツフ等、
“アブストラクト・コンフエランス・アンテルバ
ル・シユル・ラ・フイジーク・エ・ラ・ヒミー・
デ・ポリメール・コンジユクテール・レ・ザル
ク・フランス”1982、26B〔S.T.Wellinghoff et
al.,“Abstr.Conf Interval sur La Physique et
La Chimiedes Polymers Conducteurs Les
Arcs.Fr.”1982、26B〕は、N−メチル−3,6
−ジブロモカルバゾールのグリニア反応によりポ
リ(N−メチル−3,6−カルバゾールジイル)
を化学的重合法で得ている。この方法はグリニア
法という特殊な反応を用いるため工業的見地から
すると難点を有している。また得られたものの導
電性を高めるためには五フツ化ヒ素やヨウ素等電
子受容性化合物をドーピングしなくてはならな
い。
Also, S.T. Wellinghoff et al.
“Abstract Conférence Intervals La Fizique et la Himie”
De Polimère Consultaires Les Arcs France” 1982, 26B [STWellinghoff et
al., “Abstr.Conf Interval sur La Physique et
La Chimiedes Polymers Conducteurs Les
Arcs.Fr.”1982, 26B] is N-methyl-3,6
- Poly(N-methyl-3,6-carbazolediyl) by Grignard reaction of dibromocarbazole
is obtained by chemical polymerization. This method has difficulties from an industrial standpoint because it uses a special reaction called the Grignard process. Furthermore, in order to increase the conductivity of the obtained material, it is necessary to dope it with an electron-accepting compound such as arsenic pentafluoride or iodine.

<発明の目的> 本発明は、このような実情に鑑みてなされたも
のであつて、その主たる目的は、安定性に優れ、
ドーピングという手段をとらずして導電性を有す
るポリカルバゾールを簡単なプロセスで得る方法
を提供するものである。
<Object of the invention> The present invention has been made in view of the above circumstances, and its main purpose is to provide a highly stable and
The present invention provides a method for obtaining conductive polycarbazole through a simple process without resorting to doping.

<発明の構成> すなわち、本発明は、窒素原子に一価の炭化水
素置換基を有するか、又は有しないカルバゾール
類の少なくとも一種を、三価の鉄化合物を存在
下、化学酸化重合させることを特徴とするカルバ
ゾール類重合体の製造方法である。
<Structure of the Invention> That is, the present invention involves chemically oxidatively polymerizing at least one carbazole with or without a monovalent hydrocarbon substituent on the nitrogen atom in the presence of a trivalent iron compound. This is a characteristic method for producing carbazole polymers.

以下、本発明の具体的構成について詳細に説明
する。
Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be explained in detail.

本発明のカルバゾール類重合体は、三価の鉄化
合物を化学酸化剤として含有する適当な溶液とカ
ルバゾール類とを混合撹拌することにより簡単に
得られる。しかも、この方法によると反応系に共
存する陰イオンが生成ポリマー中に同時にドーパ
ントとして取り込まれるために、新たに電子受容
性化合物をドーピングしなくとも高い導電性を発
現する。
The carbazole polymer of the present invention can be easily obtained by mixing and stirring carbazole with a suitable solution containing a trivalent iron compound as a chemical oxidizing agent. Moreover, according to this method, anions coexisting in the reaction system are simultaneously incorporated into the resulting polymer as a dopant, so that high conductivity can be achieved without the need for additional doping with an electron-accepting compound.

本発明に用いるカルバゾール類としては、カル
バゾール以外にも窒素原子に一価炭素水素の置換
基を有するものが用いられる。
In addition to carbazole, carbazoles used in the present invention include those having a monovalent carbon hydrogen substituent on the nitrogen atom.

例えば、カルバゾール、N−メチルカルバゾー
ル、N−エチルカルバゾール、N−ブチルカルバ
ゾール、N−フエニルカルバゾール等が挙げられ
る。
Examples include carbazole, N-methylcarbazole, N-ethylcarbazole, N-butylcarbazole, N-phenylcarbazole, and the like.

化学酸化剤としては、例えば、塩化第二鉄、過
塩素酸第二鉄、硝酸第二鉄、硫酸第二鉄、クエン
酸第二鉄、リン酸第二鉄等の三価の鉄化合物が用
いられる。
As the chemical oxidizing agent, trivalent iron compounds such as ferric chloride, ferric perchlorate, ferric nitrate, ferric sulfate, ferric citrate, and ferric phosphate are used. It will be done.

これらの結晶水を有するものも好適に用いられ
る。有機溶剤に溶解性の優れる塩化第二鉄、過塩
素第二鉄及びこれらの結晶水を有するものが更に
好適に用いられる。
Those having crystal water are also preferably used. Ferric chloride and ferric perchloride, which have excellent solubility in organic solvents, and those containing water of crystallization thereof are more preferably used.

これらの酸化剤を用いた場合、酸化剤中に含ま
れる陰イオンが生成ポリマー中にドーパントとし
て取り込まれるが、このドーピング効果を更に効
果的にするために、反応系に塩酸、硫酸、硝酸、
過塩素酸等の無機酸や酢酸、メタンスルホン酸、
p−トルエンスルホン酸、シユウ酸等の有機酸を
共存させることも出来る。
When these oxidizing agents are used, the anions contained in the oxidizing agent are incorporated into the produced polymer as dopants, but in order to make this doping effect even more effective, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid,
Inorganic acids such as perchloric acid, acetic acid, methanesulfonic acid,
Organic acids such as p-toluenesulfonic acid and oxalic acid can also be present.

ここで、カルバゾール類に対して用いる化学酸
化剤の量は、カルバゾール類1当量当り、化学酸
化剤を0.1〜10当量が適当であり、1〜5当量が
好適である。0.1当量以下の場合得られる重合体
の収量が極めて悪いばかりか、電導度も極めて低
い。また10当量以上用いてもその効果は小さく不
経済でもある。重合体の収量及び得られたものの
電導度の関点から1〜5当量が用いられる。
Here, the amount of the chemical oxidizing agent used for the carbazole is suitably 0.1 to 10 equivalents, preferably 1 to 5 equivalents, per equivalent of the carbazole. When the amount is less than 0.1 equivalent, not only the yield of the obtained polymer is extremely poor, but also the electrical conductivity is extremely low. Moreover, even if 10 equivalents or more are used, the effect is small and it is also uneconomical. From the standpoint of polymer yield and electrical conductivity of the obtained product, 1 to 5 equivalents are used.

反応は一般に溶媒を用いて行う。用いる溶媒と
してはアルコール、アセトン、メチルエチルケト
ン等のケトン系溶剤、アセトニトリル、ベンゾニ
トリル等のニトリル系溶剤、テトラヒドロフラ
ン、ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化
合物、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族
炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル
系溶剤、N,N′−ジメチルアセトアミド等のア
ミド系溶剤、N−メチルピロリドン等のピロリド
ン系溶剤、ジメチルスルフオキシド等が挙げられ
る。
The reaction is generally carried out using a solvent. Solvents used include alcohol, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, nitrile solvents such as acetonitrile and benzonitrile, nitro compounds such as tetrahydrofuran, nitromethane and nitrobenzene, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, ethyl acetate, Examples include ester solvents such as butyl acetate, amide solvents such as N,N'-dimethylacetamide, pyrrolidone solvents such as N-methylpyrrolidone, and dimethyl sulfoxide.

反応温度は−50℃から100℃が採用される。好
適には−30℃から50℃が採用される。反応時間は
30分から1週間が採用されるが、反応温度との関
係から適宜選ばれる。
The reaction temperature is -50°C to 100°C. A temperature of -30°C to 50°C is preferably used. The reaction time is
The time period ranges from 30 minutes to one week, and is selected appropriately depending on the reaction temperature.

<発明の効果及び用途> 本発明によれば、導電性を有するカルバゾール
類重合体が簡単なプロセスにより得られる。
<Effects and Applications of the Invention> According to the present invention, a carbazole polymer having conductivity can be obtained through a simple process.

得られたカルバゾール重合体は、電子材料、有
機半導体材料、更には光導電性材料として広く利
用できる。
The obtained carbazole polymer can be widely used as an electronic material, an organic semiconductor material, and a photoconductive material.

次に本発明を以下に述べる実施例により更に明
確にする。以下、部とあるのはすべて重量部であ
る。
Next, the present invention will be further clarified by the following examples. Hereinafter, all parts are by weight.

電導度の測定法は四端子法を用いた。 The four-terminal method was used to measure the conductivity.

実施例 1 カルバゾール16.7部をアセトニトリル1000部に
溶解し、それに過塩素酸第二鉄・6水塩46.2部を
アセトニトリル100部に溶解したものを室温にて
加えた。室温で8時間撹拌して生成した固体を濾
過して集め、アセトニトリル、水、アセトニトリ
ルの順にこれらを用いて洗浄し、乾燥したとこ
ろ、過塩素酸イオンを含有するポリ(3,6カル
バゾールジイル)を9.5部得た。このものの電導
度は3.2×10-3S/cmであり、赤外線吸収スペクト
ルより1087cm-1にClO4 -の強い吸収が確認された
(図1参照)。
Example 1 16.7 parts of carbazole was dissolved in 1000 parts of acetonitrile, and 46.2 parts of ferric perchlorate hexahydrate dissolved in 100 parts of acetonitrile was added thereto at room temperature. The solid produced by stirring at room temperature for 8 hours was collected by filtration, washed with acetonitrile, water, and acetonitrile in this order, and dried. Poly(3,6 carbazole diyl) containing perchlorate ions was obtained. I got 9.5 copies. The conductivity of this material was 3.2×10 -3 S/cm, and strong absorption of ClO 4 - was confirmed at 1087 cm -1 from the infrared absorption spectrum (see Figure 1).

実施例 2 カルバゾール16.7部をアセトニトリル2000部に
溶解し、これに無水塩化第二鉄32.4部をアセトニ
トリル1000部に溶解したものを室温で加えた。室
温で24時間反応して生成した固体を濾過した。こ
れをアセトニトリル、水、アセトニトリルで洗浄
し、乾燥したところ、3部の塩素イオンを含有す
るポリ(3,6カルバゾールジイル)を得た。こ
のものの電導度は4.4×10-1S/cmであつた。
Example 2 16.7 parts of carbazole was dissolved in 2000 parts of acetonitrile, and to this was added a solution of 32.4 parts of anhydrous ferric chloride in 1000 parts of acetonitrile at room temperature. The solid produced after reacting at room temperature for 24 hours was filtered. This was washed with acetonitrile, water, and acetonitrile, and dried to obtain poly(3,6 carbazolediyl) containing 3 parts of chlorine ions. The conductivity of this material was 4.4×10 -1 S/cm.

実施例 3 200部のニトロメタンにカルバゾール0.7部を溶
解し、100部のニトロメタンに2.0部のFe
(ClO43・6H2Oを溶解して室温で加えた。反応
液は直ちに紺色に変化した。室温で一晩撹拌した
後、生成した黒緑色の過塩素酸イオンを含有した
ポリ(3,6−カルバゾールジイル)を濾過し
て、ニトロメタン、水、ニトロメタンで洗浄し
た。乾燥後の収量は1.1部であつた。このものを
IR錠剤成型器でデイスクに成型後電導度を測定
したところ、3.9×10-4S/cmであつた。
Example 3 0.7 parts of carbazole was dissolved in 200 parts of nitromethane, and 2.0 parts of Fe was dissolved in 100 parts of nitromethane.
(ClO 4 ) 3 ·6H 2 O was dissolved and added at room temperature. The reaction solution immediately turned dark blue. After stirring overnight at room temperature, the produced black-green poly(3,6-carbazolediyl) containing perchlorate ions was filtered and washed with nitromethane, water, and nitromethane. The yield after drying was 1.1 parts. this thing
After molding into a disk using an IR tablet molding machine, the electrical conductivity was measured to be 3.9×10 −4 S/cm.

実施例 4 N−エチルカルバゾール9.75部を700部のアセ
トニトリルに溶解し、23.1部のFe(ClO43・6H2O
を加えた。室温で2昼夜撹拌した後、生じた濃緑
色のポリマーを濾過してとり、アセトニトリル及
び水で洗浄した。乾燥したところ6.0部の過塩素
酸イオンを含有するポリ(N−エチル−3.6−カ
ルバゾールジイル)を得た。このものをIR錠剤
成型器でデイスク成型した後電導度を測定したと
ころ3.2×10-3S/cmであつた。
Example 4 9.75 parts of N-ethylcarbazole was dissolved in 700 parts of acetonitrile, and 23.1 parts of Fe(ClO 4 ) 3 ·6H 2 O
added. After stirring for two days and nights at room temperature, the resulting dark green polymer was filtered off and washed with acetonitrile and water. Upon drying, poly(N-ethyl-3.6-carbazolediyl) containing 6.0 parts of perchlorate ion was obtained. This material was molded into a disk using an IR tablet molding machine, and its electrical conductivity was measured to be 3.2×10 -3 S/cm.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図1は、実施例1で得られたカルバゾール類重
合体の赤外吸収スペクトルである。
FIG. 1 is an infrared absorption spectrum of the carbazole polymer obtained in Example 1.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 窒素原子に一価の炭化水素置換基を有する
か、又は有しないカルバゾール類の少くとも一種
を、三価の鉄化合物の存在下、化学酸化重合させ
ることを特徴とするカルバゾール類重合体の製造
方法。
1. Production of a carbazole polymer, which comprises chemically oxidizing and polymerizing at least one carbazole with or without a monovalent hydrocarbon substituent on the nitrogen atom in the presence of a trivalent iron compound. Method.
JP26081184A 1984-12-12 1984-12-12 Production of carbazole polymer Granted JPS61141725A (en)

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JPS61141725A JPS61141725A (en) 1986-06-28
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