JPH1081754A - 金属錯体ポリマー - Google Patents

金属錯体ポリマー

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JPH1081754A
JPH1081754A JP23668596A JP23668596A JPH1081754A JP H1081754 A JPH1081754 A JP H1081754A JP 23668596 A JP23668596 A JP 23668596A JP 23668596 A JP23668596 A JP 23668596A JP H1081754 A JPH1081754 A JP H1081754A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 可視光にも光導電性を示し、製膜性に優れ、
且つ耐光性の高い光導電性材料を提供すること。 【解決手段】 下記式(I)で表される金属錯体ポリマ
ー。 【化1】 (式中、Eは、Si、Ge、またはSnを表し、Mは、
遷移金属原子を表し、Lは、配位子を表し、Rは有機基
を表し、mは0〜3の整数を表し、nは1〜4の整数を
表し、xは1〜6の整数を表し、yは10〜100の整
数を表し、zは10以上の整数であって、y:zが0.
1:0.9〜0.5:0.5の範囲である。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な金属錯体ポ
リマーに関し、より詳しくは光導電性材料として使用さ
れる金属錯体ポリマーに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光導電性材料としては、下記式
【0003】
【化2】 (式中、pは数十〜数万の整数を表す)で表されるよう
なπ共役高分子系の材料や、下記式
【0004】
【化3】 (式中、Eは、Si、Ge、またはSnを表し、qは数
百〜数万の整数を表す)で表されるσ共役高分子系の材
料が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記π共役高分子系の
材料は、可視光により光導電性を示すが、効率が低いた
め、通常はフラーレンなどの電子受容性の化合物を添加
して使用せざるを得ない。また、π共役高分子系の材料
は有機溶媒に対する溶解性が悪いため、製膜法が限られ
ているという問題があった。一方、σ共役高分子系の材
料は、ホール移動度は大きいが、可視領域に吸収がな
く、紫外光にしか光導電性を示さないという問題があっ
た。また、光に対する耐久性が低いため、実用性に乏し
かった。従って、本発明は可視光にも光導電性を示し、
製膜性に優れ、且つ耐光性の高い光導電性材料を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、
【0007】
【化4】
【0008】(式中、Eは、Si、Ge、またはSnを
表し、Mは、遷移金属原子を表し、Lは、配位子を表
し、Rは有機基を表し、mは0〜3の整数を表し、nは
1〜4の整数を表し、xは1〜6の整数を表し、yは1
0〜100の整数を表し、zは10以上の整数であっ
て、y:zが0.1:0.9〜0.5:0.5の範囲で
ある金属錯体ポリマーに関する。
【0009】
【発明の実施の形態】Mで表される遷移金属原子の例と
しては、Ru、Os、Pt、Rh、Cr、W、Mo、F
e、Cu等が挙げられる。但し、合成の簡便さ、熱及び
光耐久性、並びに耐酸化性などの観点から、Ruが好ま
しい。Lで表される配位子の例としては、ビピリジン、
ホスフィン、フェナントレンカルボニル等が挙げられ
る。Rで表される有機基の例としては、未置換または置
換された脂肪族アルキル基、未置換または置換された脂
環式基、未置換または置換された芳香族基が挙げられ
る。未置換または置換された脂肪族アルキル基は、例え
ば、炭素原子数1〜10個、好ましくは1〜6個の低級
アルキル基、特に好ましくは3〜4個の炭素原子を有す
るアルキル基ものである。その例として、メチル基、エ
チル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチ
ル、n−ヘキシルが挙げられる。芳香族基は、好ましく
は6〜12個、特に6個の炭素原子を有するものであ
る。その例として、フェニル基、ナフチル、トルイル、
ペンタフルオロフェニルが挙げられる。
【0010】mは遷移金属イオンのイオン価であり、遷
移金属の種類に応じて0〜3の整数を表す。nは遷移金
属イオンに配位する配位子の数であり、遷移金属のイオ
ン価と配位子の種類に応じて1〜4の整数である。xは
1〜6、好ましくは2〜6、特に2〜4の整数を表す。
yは10〜100の整数を表す。zは10以上の整数で
あって、y:zの比に応じて変化する。また、y:zの
比は、0.1:0.9〜0.5:0.5の範囲であり、
好ましくは0.3:0.7〜0.4:0.6の範囲であ
る。x及びy:zの比によりポリマー中に含まれる遷移
金属イオンの割合が変化する。本発明の金属錯体ポリマ
ーの数平均分子量(Mn)は、約1,000 〜100,000 の範
囲であり、各種溶媒に対する溶解性という観点から、好
ましくは1〜2万の範囲である。本発明の金属錯体ポリ
マーの重量平均分子量(Mw)は、約1,000 〜100,000
の範囲であり、溶解性、製膜性という観点から、好まし
くは1〜2万である。
【0011】金属錯体ポリマーの製法 本発明の金属錯体ポリマーは、下記の方法により合成さ
れ得る。 (A) 出発物質の製造 下記の反応式に従い、出発物質(II)を製造する。
【0012】
【化5】 (式中、Xはハロゲン原子を表し、E,R,及びxは上
記式(I)で定義した意味を表す) (B) 出発物質(II)を用い、触媒の存在下、脱ハロゲ
ン化カップリング反応を行うことにより、下記式で表さ
れるポリマーを製造する。
【0013】
【化6】 (式中、E,R,及びxは上記式(I)で定義した意味
を表し、wは10〜100の整数を表す)
【0014】触媒としては、ニッケル、パラジウムを使
用し得る。溶媒としては、THF、DMF等を使用し得
る。反応温度は、通常50〜100℃の範囲であり、溶
媒としてTHFを用いる場合60〜66℃の範囲、特に
66℃であり、溶媒としてDMFを用いる場合70〜9
0℃の範囲、特に80℃である。反応時間は、通常2〜
6時間、好ましくは2〜3時間時間である。 (C) (B)で得られたポリマーを、適当な溶媒中、
還流下で遷移金属錯体と反応させることにより、式
(I)の金属錯体ポリマーが得られる。
【0015】
【化7】 (式中、E,M,L,R,m,n,w,x,y,zは、
上記で定義した意味を表す) 溶媒としては、1,2-ジクロロエタン、塩化メチレン、エ
タノール、トルエン等を使用し得る。反応温度は、通常
20〜110℃、好ましくは70〜110℃の範囲であ
る。反応時間は、通常1〜24時間、好ましくは5〜1
0時間の範囲である。
【0016】この反応において、反応に用いる遷移金属
錯体を変えることにより、異なる遷移金属が配位された
金属錯体ポリマーを得ることができ、これにより、可視
光領域、近赤外領域の波長にも対応させることが可能に
なる。例えばルテニウム、白金を配位させた場合には、
400 〜500 nm付近、オスミウムを配位させた場合には50
0 〜700nm 付近の波長の光に対応し得る光導電性材料を
得ることができる。また、各種レーザー (半導体レーザ
ー等) に対応し得る光導電性材料を得ることもできる。
種々の遷移金属を配位した金属錯体ポリマーの合成例を
下記の反応式にまとめて示す。
【0017】
【化8】
【0018】本発明の金属錯体ポリマーは、有機溶媒に
対する溶解性に優れており、キャスティング、スピンコ
ーティング、ディッピング等の方法により容易に製膜し
得る。従って、光導電素子、フォトダイオード、フォト
トランジスタ、太陽電池、電子写真用感光材料等の光電
変換素子等として、幅広く利用され得る。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに説明
する。製造実施例:ポリ(テトラプロピルジシラニレン−2,
2’−ビピリジン−5,5’−ジイル)のルテニウム錯
体の製造 A) 1,2-ビス (2-ブロモ-5- ピリジル) テトラプロピル
ジシランの合成
【0020】
【化9】
【0021】2,5-ジブロモピリジン (12.1g)と1.7mol/l
のn-ブチルリチウム溶液(30ml)を、ジエチルエーテル(1
50ml) 中、−78℃で反応させて、2-ブロモ-5- リチオ
ピリジンを得た。これに、ジエチルエーテル10mlに溶解
させた1,2-ジクロロ-1,1,2,2- テトラプロピルジシラン
(7.24g) を加え、−78℃で反応させて、1,2-ビス (2-
ブロモ-5- ピリジル) テトラプロピルジシラン(7.59g)
を得た (収率58%)。B) ポリ(テトラプロピルジシラニレン−2,2’−ビ
ピリジン−5,5’−ジイル)の合成
【0022】
【化10】
【0023】Ni(PPh3)2Br(0.87g, 1.17mmol), 亜鉛粉末
(1.50g, 22.9mmol) 及びEt4NI (1.53g, 5.95mmol) を二
首フラスコに入れた。アルゴン下、5 mlの乾燥THF を、
シリンジを介してゴム製セプタム(隔壁)を通して添加
した。得られた混合物を室温で10分間攪拌した後、THF
(10ml)中のA)で得られた1,2-ビス(2- ブロモ-5- ピリジ
ル) テトラプロピルジシラン (6.40g, 11.8 mmol) の溶
液をシリンジを介して添加した。得られた反応混合物
を、還流下で2時間加熱し、その後濾過した。濾液をア
ンモニア水溶液に注いだ。有機層を抽出し、溶媒を留去
した後、反応混合物を再沈殿により、純粋な標記ポリマ
ー2.92 g (収率65%)が得られた。GPC によるMw=11000,
Mn=7000, ポリスチレン標準。該ポリマーは、一般的な
溶媒、例えばジクロロメタン、クロロホルム、ベンゼ
ン、及びTHF に非常に良く溶けた。
【0024】該ポリマーのNMRの結果を下記に示す。1 H NMR (CDCl3): δ0.94-1.02 (m, 20H), 1.30-1.40
(m,8H), 7.73-7.76(m,2H), 8.27-8.32(m,2H), 8.53-8.6
5(m,2H); 13 C NMR (CDCl3): δ14.4 (m), 18.1(m), 1
8.7, 123.3(m), 132.9(m), 142.5(m), 154.2(m), 155.9
(m); 29Si NMR :(CDCl3) δ-20.0C)ポリ(テトラプロピルジシラニレン−2,2’−ビ
ピリジン−5,5’−ジイル)のルテニウム錯体の製造
【0025】
【化11】 B)で製造されたポリ(テトラプロピルジシラニレン-
2,2'-ビピリジン-5,5'-ジイル) 1gと、次式:
【0026】
【化12】 で表されるビス(ビピリジン)ルテニウム錯体1gを10
mlの1,2-ジクロロエタンに溶解し、終夜加熱環流した。
未反応物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで除去
し、標記のルテニウム錯体ポリマー (1.26g)を得た(収
率63%)。
【0027】NMRの結果を下記に示す。1 H NMR (CD2Cl2): δ0.80-1.43 (m, 28H), 7.30-8.68
(m,11.6H); 13 C NMR(CD2Cl2):δ14.3 (m), 18.1(m), 1
20.1(m), 124.1(m), 128.1(m), 138.0(m), 143.1(m), 1
51.3(m), 153.8(m), 156.2(m); 29Si NMR (CD2Cl2): δ
-19.9(m), -19.4 (m) 。 NMRの結果より、y:zの比が0.35:0.65で
あることが明らかである。
【0028】試験例1:製造実施例のB)で製造された
ポリ(テトラプロピルジシラニレン-2,2'-ビピリジン-
5,5'-ジイル) (ポリマー1)と、C)で製造されたル
テニウム錯体ポリマー(ポリマー2)の吸収スペクトル
(ジクロロメタン中)を調べた。結果を図1に示す。
図中、ポリマー1のスペクトルを1で示し、ポリマー2
のスペクトルを2で示した。ポリマー1及びポリマー2
のいずれも、ビピリジンのπ−π*遷移帯の吸収が300nm
付近に認められた。また、ポリマー2の460nm 付近の
広い吸収は、金属から配位子への電荷移動に由来する。
【0029】試験例2:製造実施例1で得られた本発明
の金属錯体ポリマーの耐光性を調べるために、空気中、
キセノンランプで400nm以上の波長の光を24時間
照射したところ、吸収スペクトルに変化は認められなか
った。これより、本発明の金属錯体ポリマーが光により
分解されておらず、高い耐光性を有することが明らかで
ある。試験例3: 製造実施例で製造されたルテニウム錯体ポリ
マーの光導電性を、図2に示すサンドイッチ型セルによ
り下記の方法により測定した。上記で得られたルテニウ
ム錯体ポリマーを1,2-ジクロロエタンに溶解し、透明電
極としてITO膜3をコートした石英ガラス基板4上に
スピンコートしてルテニウム錯体ポリマーの薄膜5を形
成した。さらに、その上に上部電極6としてアルミニウ
ムを蒸着して素子を作製した。作製した素子に直流電源
を接続して、光導電性を調べた。光を照射しない場合、
ルテニウム錯体ポリマーは絶縁体であった。この素子に
ルテニウム錯体ポリマーの吸収のある460nm付近の
光を透明電極側から照射したところ、光電流が観測され
た。タングステンランプを分光し、光電流強度の波長依
存性を測定した。このスペクトルと、ルテニウム錯体ポ
リマーの吸収スペクトルとを図3のグラフに示した。こ
のグラフより、光電流強度のスペクトルがルテニウム錯
体ポリマーの吸収スペクトルと同様の形状を持ち、光電
流強度が波長依存性であることが明らかである。
【0030】
【発明の効果】本発明の金属錯体ポリマーは、可視領
域、近赤外領域にも対応できる。また、有機溶媒に対す
る溶解性に優れており、容易に製膜され得る。さらに、
本発明の金属錯体ポリマーは耐光性にも優れている。従
って、光導電性材料としての性能及び適用性に優れてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 製造実施例で製造されたポリ(テトラプロピ
ルジシラニレン-2,2'-ビピリジン-5,5'-ジイル) とルテ
ニウム錯体ポリマーの吸収スペクトルを示すグラフ。
【図2】 製造実施例で製造された金属錯体ポリマーの
試験方法を示す説明図。
【図3】 製造実施例で製造されたルテニウム錯体ポリ
マーの吸収スペクトルと光電流波長依存性スペクトルを
示すグラフ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(I)で表される金属錯体ポリマ
    ー。 【化1】 (式中、Eは、Si、Ge、またはSnを表し、 Mは、遷移金属原子を表し、 Lは、配位子を表し、 Rは有機基を表し、 mは0〜3の整数を表し、 nは1〜4の整数を表し、 xは1〜6の整数を表し、 yは10〜100の整数を表し、 zは10以上の整数であって、y:zが0.1:0.9
    〜0.5:0.5の範囲である。)
  2. 【請求項2】 式(I)中、EがSiである請求項1記
    載の金属錯体ポリマー。
  3. 【請求項3】 式(I)中、MがRuである請求項1ま
    たは2記載の金属錯体ポリマー。
  4. 【請求項4】 式(I)中、Lが2,2'- ビピリジンであ
    る請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属錯体ポリマ
    ー。
  5. 【請求項5】 式(I)中、Rが低級アルキル基である
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の金属錯体ポリマ
    ー。
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