JPS63125513A - 電気活性ポリマーおよびその製造方法 - Google Patents
電気活性ポリマーおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、全体として電気活性および共役ポリマーに関
するものでアう、とくに芳香族セグメン) (segm
ent)とキノン式セグメントがとくにポリマー・バッ
クボーンに組込まれる電気活性ポリマーに関するもので
ある。
するものでアう、とくに芳香族セグメン) (segm
ent)とキノン式セグメントがとくにポリマー・バッ
クボーンに組込まれる電気活性ポリマーに関するもので
ある。
半導電性、導tt性、電気化学的%性、電気光学的特性
または非直線光学的特性を示す電気活性ポリマーは電子
工学、電気光学、電池、センサ非直線光学または将来の
分子装置における応用にとって有用である。多くの電気
活性ポリマーが現在知られているが、それら種々の技術
的用途のための改良された特性または新しい特性の新し
い電気活性ポリマーに対する需要および研究が残ってい
る。
または非直線光学的特性を示す電気活性ポリマーは電子
工学、電気光学、電池、センサ非直線光学または将来の
分子装置における応用にとって有用である。多くの電気
活性ポリマーが現在知られているが、それら種々の技術
的用途のための改良された特性または新しい特性の新し
い電気活性ポリマーに対する需要および研究が残ってい
る。
重合して膜にでき、ドープしてp形またはn形の高導電
状態にできる電気活性ポリアセチレン(−0M=CH−
)mが米国特許第4,204,216号および第4,2
22.903号明細書に詳しく記載されている。
状態にできる電気活性ポリアセチレン(−0M=CH−
)mが米国特許第4,204,216号および第4,2
22.903号明細書に詳しく記載されている。
芳香族ポリマーポリ(p−)ユニレン)[:poly
(p−phenylene))も電気活性であ)、高導
電性物質を得るために種々の電子アクセプタ分子または
電子ドナー分子で処理できる。形 のポリ(p−フェニレン)の無数の誘導体も電気活性で
あること、および導電性物質にドープできることが知ら
れている。それらのポリ(p−7エニレン)誘導体のう
ち最も重要なものはポリ(p−フェニレン憂ビニレン(
pony (p−phenylenevlnyl*ne
)) (X=CM=CHの場合)、およびポリ()z=
レン・スルフィド(poly (phenyleneδ
ulfid・)) (X=Sの場合)を含む。フェニレ
ンをベースとする種々の電気活性ポリマーの製法およヒ
性質カ、チー・ニー・スコツトハイA (T、A。
(p−phenylene))も電気活性であ)、高導
電性物質を得るために種々の電子アクセプタ分子または
電子ドナー分子で処理できる。形 のポリ(p−フェニレン)の無数の誘導体も電気活性で
あること、および導電性物質にドープできることが知ら
れている。それらのポリ(p−7エニレン)誘導体のう
ち最も重要なものはポリ(p−フェニレン憂ビニレン(
pony (p−phenylenevlnyl*ne
)) (X=CM=CHの場合)、およびポリ()z=
レン・スルフィド(poly (phenyleneδ
ulfid・)) (X=Sの場合)を含む。フェニレ
ンをベースとする種々の電気活性ポリマーの製法およヒ
性質カ、チー・ニー・スコツトハイA (T、A。
Scothelm)編、1986年、マーセル・デツカ
−(Mareell Dekker) 発行の[ハン
ドブック・オプ・コンダクテイング・ボリマース(Ha
ndbook ofConductlng Polym
ers)J 1巻、213〜263ページ所載のアール
・エル・アイセンバウマ−(R,L。
−(Mareell Dekker) 発行の[ハン
ドブック・オプ・コンダクテイング・ボリマース(Ha
ndbook ofConductlng Polym
ers)J 1巻、213〜263ページ所載のアール
・エル・アイセンバウマ−(R,L。
Eljenbaurnar) およびエル−ダブリュー
−シャックレット(L、W、5haeklette)
による「フェニレン・ベースド・コンダクテイング・ボ
リマース(phenylane−Based Cond
ucting Polymers)J と題するレビ
ュー論文に記載されている。
−シャックレット(L、W、5haeklette)
による「フェニレン・ベースド・コンダクテイング・ボ
リマース(phenylane−Based Cond
ucting Polymers)J と題するレビ
ュー論文に記載されている。
五員環
をベースとする電気活性ポリマーがニー・エフ・ディア
ズ(A、F、Dlaz) (ケミ力・スフリプタ(C
hemise 5crlpta) 17巻、145〜1
48ページ、1981) と、ジー・ツーリロン(G
、Tourlllon)、エフ拳ガーニエ(F、Gar
n、1sr) (ジ!−−!1/クトロアナル・ケミ(
J、Eleetroanal、Chem、) 135
。
ズ(A、F、Dlaz) (ケミ力・スフリプタ(C
hemise 5crlpta) 17巻、145〜1
48ページ、1981) と、ジー・ツーリロン(G
、Tourlllon)、エフ拳ガーニエ(F、Gar
n、1sr) (ジ!−−!1/クトロアナル・ケミ(
J、Eleetroanal、Chem、) 135
。
173〜178ページ、1982) 、米国特許第4,
548,696号・および第4,487.667号明細
書に記載されている。
548,696号・および第4,487.667号明細
書に記載されている。
ここに、R□、R2は水素またはアルキル、ポリビロル
ス(polypyrollss(X=N−H) 、ポ
リチオフエネス(polythloph@nes)(X
=S ) 、ポリフラン(po’1yfurans)(
X=O)を含む基である。それらの電気活性五員環ポリ
マーはピロール(pyrolle)、チオフェン(th
iophene)、7ランおよびそれらの物質の誘導体
のような種々のヘテロアロマチック・モノマーの電解に
より一般に製造される(前記ディアズの論文)。式 の五員環および六員環のコポリマーが米国特許第4.5
08,639号明細書に記載されている。ここに、Ar
はフェニレン基である。式 を有する縮合した六員環および五員環系がウッドウル(
Wu d 1 )他(ジエー・オーガニック・ケム(J
、Organlc Chem、) Vol、49.33
82〜3384 ページ、1984年)によシ記載さ
れている。
ス(polypyrollss(X=N−H) 、ポ
リチオフエネス(polythloph@nes)(X
=S ) 、ポリフラン(po’1yfurans)(
X=O)を含む基である。それらの電気活性五員環ポリ
マーはピロール(pyrolle)、チオフェン(th
iophene)、7ランおよびそれらの物質の誘導体
のような種々のヘテロアロマチック・モノマーの電解に
より一般に製造される(前記ディアズの論文)。式 の五員環および六員環のコポリマーが米国特許第4.5
08,639号明細書に記載されている。ここに、Ar
はフェニレン基である。式 を有する縮合した六員環および五員環系がウッドウル(
Wu d 1 )他(ジエー・オーガニック・ケム(J
、Organlc Chem、) Vol、49.33
82〜3384 ページ、1984年)によシ記載さ
れている。
式
を有する電気活性ポリカルバゾール(po 1ycar
bazoles)が米国特許第4 、452 、725
号明細書に記載されている。式 を有するポリカルバゾールの誘導体が米国特許第4.5
48,738号明細書に記載されている。ここに、Rカ
は低級アルケン基(alken@group) である
。
bazoles)が米国特許第4 、452 、725
号明細書に記載されている。式 を有するポリカルバゾールの誘導体が米国特許第4.5
48,738号明細書に記載されている。ここに、Rカ
は低級アルケン基(alken@group) である
。
従来の電気活性ポリマーの全てはある望ましい半導電性
、電気化学的特性または光学的特性を種々の程度に示す
。同様に、それらの物質は膜およびその他の希望の形へ
の処理性と、温度、空気、湿度および圧力等の周囲条件
における安定度とを種々の程度に示す。たとえば、ポリ
アセチレンおよびポリ(p−フェニレン)は、高導電状
態にドープされた時には周囲の空気中で一般に不安定で
あるが、現在知られている電気活性ポリマーのうちでは
最高の導電度(約100〜1000/オームc!n)を
示す。ポリカルバゾールは環境に対する安定性に処理性
を組合わせたものであるが、達成できる導電度はポリア
セチレンよ#)1桁程度低い。
、電気化学的特性または光学的特性を種々の程度に示す
。同様に、それらの物質は膜およびその他の希望の形へ
の処理性と、温度、空気、湿度および圧力等の周囲条件
における安定度とを種々の程度に示す。たとえば、ポリ
アセチレンおよびポリ(p−フェニレン)は、高導電状
態にドープされた時には周囲の空気中で一般に不安定で
あるが、現在知られている電気活性ポリマーのうちでは
最高の導電度(約100〜1000/オームc!n)を
示す。ポリカルバゾールは環境に対する安定性に処理性
を組合わせたものであるが、達成できる導電度はポリア
セチレンよ#)1桁程度低い。
ポリマーの電気活性度と、それの電子的特性、電気化学
的特性、光学的特性を支配する最も重要なパラメータの
1つは半導体の禁止帯の幅(Eg)である。その禁止帯
の幅は、固体の電子帯理論に従って、固体物質の価電子
帯←)と伝導帯(π*)を分離する禁止帯の幅である。
的特性、光学的特性を支配する最も重要なパラメータの
1つは半導体の禁止帯の幅(Eg)である。その禁止帯
の幅は、固体の電子帯理論に従って、固体物質の価電子
帯←)と伝導帯(π*)を分離する禁止帯の幅である。
金属固体物質の禁止帯の幅は零または零に近い。真性的
(intrlnsieally)半導体物質の禁止帯の
幅は約0.2〜2.OeVである。禁止帯の幅が約2.
0@V以上の物質は絶縁体である。はとんどの従来の電
気活性ポリマーの禁止帯の幅はたとえば2.0 * V
より広く、シたがってそれらの電気活性ポリマーは本来
は絶縁体である。
(intrlnsieally)半導体物質の禁止帯の
幅は約0.2〜2.OeVである。禁止帯の幅が約2.
0@V以上の物質は絶縁体である。はとんどの従来の電
気活性ポリマーの禁止帯の幅はたとえば2.0 * V
より広く、シたがってそれらの電気活性ポリマーは本来
は絶縁体である。
それの禁止帯の幅は光吸収から決定される。真性半導電
性である従来のポリマーは、ポリアセチレンでEgが1
.5・71式5のポリマー(ポリイソチアナフテン(p
olyisothianmphthene)でEgが1
.13@V、 R,s*R,mH,X−8である式3の
ポリマーであるポリ(2,5−チオフエネジル) (p
oly (2,5−thlophenediyl))で
Egが2s+Vである。一方、式1のポリ(p−フェニ
レン)およびR1−R2−鳳X−N−Hである式5のポ
リピロールの禁止帯は3eVより広い。それら従来の電
気活性ポリマーの全てがドープされると、ソリトン(ポ
リアセチレンのみの場合)、ポーラロン(イオン基)お
よびバイポーラロンジイオンたとえばシカチオン)に起
因する局限された電子レベルが禁止帯の幅の中で発生さ
れると一般に信ぜられている。それらの局限された電子
的状態が、真性帯の1m(E、)以下の光子エネルギー
レベルにおける、ドーピングにより誘起された新しい光
吸収帯によシ示されるように、禁止帯の幅を実効的に狭
くする。新しい電気活性ポリマーの研究における目標は
真性半導体またはドーピングのない金属を得ることでな
ければならない。このことは重合物質における狭す禁止
帯の幅を達成することを意味する。また、禁止帯の幅、
したがって、真性電子的特性、電気化学的特性を分子構
造および合成法により調整することである。
性である従来のポリマーは、ポリアセチレンでEgが1
.5・71式5のポリマー(ポリイソチアナフテン(p
olyisothianmphthene)でEgが1
.13@V、 R,s*R,mH,X−8である式3の
ポリマーであるポリ(2,5−チオフエネジル) (p
oly (2,5−thlophenediyl))で
Egが2s+Vである。一方、式1のポリ(p−フェニ
レン)およびR1−R2−鳳X−N−Hである式5のポ
リピロールの禁止帯は3eVより広い。それら従来の電
気活性ポリマーの全てがドープされると、ソリトン(ポ
リアセチレンのみの場合)、ポーラロン(イオン基)お
よびバイポーラロンジイオンたとえばシカチオン)に起
因する局限された電子レベルが禁止帯の幅の中で発生さ
れると一般に信ぜられている。それらの局限された電子
的状態が、真性帯の1m(E、)以下の光子エネルギー
レベルにおける、ドーピングにより誘起された新しい光
吸収帯によシ示されるように、禁止帯の幅を実効的に狭
くする。新しい電気活性ポリマーの研究における目標は
真性半導体またはドーピングのない金属を得ることでな
ければならない。このことは重合物質における狭す禁止
帯の幅を達成することを意味する。また、禁止帯の幅、
したがって、真性電子的特性、電気化学的特性を分子構
造および合成法により調整することである。
理論的研究によシ、宗すマー物質の禁止帯の幅は周期的
に繰返えされるユニット内の原子の数(および[r類)
と電子の数、および原子が繰返えしユニット内にどのよ
うにして幾何学的に配置されるかに依存することが確認
されている(たとえば、エム・エイチー7ングボー(M
、−H,Whangbo)、アール・ホフマン(R,H
offmann) およびアー/L/−ビー・ウッドワ
ード(R,B、Woodvard)、 ピーアールオー
シー・ロイヤル・ニスオーシー・(Proe・”)’l
Soc、) oンドン A366.23〜46ページ
、1979、参照)。ポリマーの繰返えしユニット中の
原子の数と種類の変化は禁止帯の幅の変化する仕方とし
てほぼ一定の幾何学的構造であるから、電子的特性およ
び光学的特性は周知であり、たとえば式2,3.4およ
び7のポリマーにより表されているように従来の技術に
おけるやり方である。
に繰返えされるユニット内の原子の数(および[r類)
と電子の数、および原子が繰返えしユニット内にどのよ
うにして幾何学的に配置されるかに依存することが確認
されている(たとえば、エム・エイチー7ングボー(M
、−H,Whangbo)、アール・ホフマン(R,H
offmann) およびアー/L/−ビー・ウッドワ
ード(R,B、Woodvard)、 ピーアールオー
シー・ロイヤル・ニスオーシー・(Proe・”)’l
Soc、) oンドン A366.23〜46ページ
、1979、参照)。ポリマーの繰返えしユニット中の
原子の数と種類の変化は禁止帯の幅の変化する仕方とし
てほぼ一定の幾何学的構造であるから、電子的特性およ
び光学的特性は周知であり、たとえば式2,3.4およ
び7のポリマーにより表されているように従来の技術に
おけるやり方である。
原子の一定の基(fix@d group of at
oms) の幾何学的構造の変化による禁止帯の幅の
調整および籾導電子的特性および光学的特性の調整は従
来は実験的に実現されておらず、または試みられてもい
なかった。上記参照文献において、ワングボー他は式8
の芳香族化合物の禁止帯の幅が1.89eV 1式9の
千ノン式化合物(quinonoid eompoun
d) の禁止帯の幅が0.47 e Vであって、両
方のポリマー化合物における原子の数と種類が同じであ
っても、両者の禁止帯の幅を比較するとその差が1.4
2eVとかなシ大きいことを理論的に計算している。
oms) の幾何学的構造の変化による禁止帯の幅の
調整および籾導電子的特性および光学的特性の調整は従
来は実験的に実現されておらず、または試みられてもい
なかった。上記参照文献において、ワングボー他は式8
の芳香族化合物の禁止帯の幅が1.89eV 1式9の
千ノン式化合物(quinonoid eompoun
d) の禁止帯の幅が0.47 e Vであって、両
方のポリマー化合物における原子の数と種類が同じであ
っても、両者の禁止帯の幅を比較するとその差が1.4
2eVとかなシ大きいことを理論的に計算している。
たとえば、式10と11のポリマー化合物の禁止帯の幅
において同様に大きいことが予測される。
において同様に大きいことが予測される。
式9と11に示されているような中ノン式形状の電気活
性ポリマーは従来は実験的には知られていない。一方、
式1〜8のような数多くの芳香族電気活性ポリマーは従
来技術において周知である。
性ポリマーは従来は実験的には知られていない。一方、
式1〜8のような数多くの芳香族電気活性ポリマーは従
来技術において周知である。
ポリマーの希望の化学的特性および物理的特性を達成す
る1つの一般的なやシ方は、ランダムな交互(alte
rnating)共重合体またはブロック共重合体を得
るために共重合化することである。混和すべ1!2つの
ホモポリマーの繰返えしユニットがAとBであるとする
と、可能な3種類の共重合体は下記の通シである。
る1つの一般的なやシ方は、ランダムな交互(alte
rnating)共重合体またはブロック共重合体を得
るために共重合化することである。混和すべ1!2つの
ホモポリマーの繰返えしユニットがAとBであるとする
と、可能な3種類の共重合体は下記の通シである。
、、、ABAAABBABAABBBBAB、、、
(ランダム) (12m)、、、ABABABABA
BABABAB、、、、 (交互) (12b)
、、、AAAABBBBAAAABBBB、、、、
(ブロック)(12c)X=CH=CHの時の式2のポ
リマーと、式4の全てのポリマーは電気活性交互共重合
体の例である。
(ランダム) (12m)、、、ABABABABA
BABABAB、、、、 (交互) (12b)
、、、AAAABBBBAAAABBBB、、、、
(ブロック)(12c)X=CH=CHの時の式2のポ
リマーと、式4の全てのポリマーは電気活性交互共重合
体の例である。
電気活性であるランダムな共重合体とブロック共重合体
も従来技術で知られている。しかし、禁止帯の幅したが
って電子的特性および光学的特性は、従来の共重合体の
可溶性、機械的特性、ガラス転移温度、融点複屈折等の
ような他の緒特性とは対照的に改善されず、絶縁体の範
囲に留っていた。
も従来技術で知られている。しかし、禁止帯の幅したが
って電子的特性および光学的特性は、従来の共重合体の
可溶性、機械的特性、ガラス転移温度、融点複屈折等の
ような他の緒特性とは対照的に改善されず、絶縁体の範
囲に留っていた。
従来の共重合体において禁止帯の幅と電子的特性を改善
とした試みが成功しなかった理由はいくつかある。それ
らの理由には、対称性の欠除、AセグメントとBセグメ
ントの間の共面1(coplanarity)の欠除の
ような共重合体「繰返えしユニット」における幾何学的
バッキング(geom@tric packing)の
諸問題と、ホモポリマー(−A−)m、と(−B−)r
nの広い禁止帯の幅が含まれる。
とした試みが成功しなかった理由はいくつかある。それ
らの理由には、対称性の欠除、AセグメントとBセグメ
ントの間の共面1(coplanarity)の欠除の
ような共重合体「繰返えしユニット」における幾何学的
バッキング(geom@tric packing)の
諸問題と、ホモポリマー(−A−)m、と(−B−)r
nの広い禁止帯の幅が含まれる。
ランダムまたは空間的に順序づけられた有機化合物とポ
リマーにおける従来の組成混和により禁止帯の幅を狭く
するすなわち改善することがそのようにできなかったの
とは対照的に、無機半導体の合金の電子的%性が改善さ
れることは良く知られている。たとえば、半導体HgT
eとCdTeの禁止帯の幅はそれぞれ0および1,5e
V、ランダム合金Hg1−、CdxTe の禁止帯の
幅はO〜1.6eVであって、パラメータXにより正確
に定められる。同様に、AlxGa 1−xks の
禁止帯の幅はx=oの時に1.47 eVであって、X
が大きくなるにつれて大きくなる。
リマーにおける従来の組成混和により禁止帯の幅を狭く
するすなわち改善することがそのようにできなかったの
とは対照的に、無機半導体の合金の電子的%性が改善さ
れることは良く知られている。たとえば、半導体HgT
eとCdTeの禁止帯の幅はそれぞれ0および1,5e
V、ランダム合金Hg1−、CdxTe の禁止帯の
幅はO〜1.6eVであって、パラメータXにより正確
に定められる。同様に、AlxGa 1−xks の
禁止帯の幅はx=oの時に1.47 eVであって、X
が大きくなるにつれて大きくなる。
式12bまたは12cにおけるように2種類の無機半導
体が空間的に周期的な交互構造で成長するものとすると
、たとえば、それらの構造においてAがAI、、Gao
、6As 、 BがGaAsであると、組成超格子とし
て知られている新規な半導体材料が得られる(り、!:
、tij、シエー・エヌ・シュルマン(J、N。
体が空間的に周期的な交互構造で成長するものとすると
、たとえば、それらの構造においてAがAI、、Gao
、6As 、 BがGaAsであると、組成超格子とし
て知られている新規な半導体材料が得られる(り、!:
、tij、シエー・エヌ・シュルマン(J、N。
Schulman)およびティー・シー・マックギル(
T。
T。
C,McGill) )、「バンド・ストラフチャー・
オブ・AIAs−GaAs(Zoo)スーパーラチス(
Band 5tructureof AIAs−GaA
s(100)Sup@rlattie*)Jピーエイチ
ヮイエス・アールイーブイ・エルイーティーティー(P
hys、Rev、Lett、) 39.1680〜16
83ページ、1977、および「ザ・CdTe /Hg
T eスーパーラチス(The CdTe/HgTe
5uperlattiee)J ニブ[1ボーザル・
フォー・二ニー・インフラレッド・マテリアル(Pro
posal for a New Infrared
Material)Jエーヒーヒーエル・ビーエイチワ
イエス・エルイーティーティー(Phys、Lett、
) 34,663〜665ページ、1979、参照)。
オブ・AIAs−GaAs(Zoo)スーパーラチス(
Band 5tructureof AIAs−GaA
s(100)Sup@rlattie*)Jピーエイチ
ヮイエス・アールイーブイ・エルイーティーティー(P
hys、Rev、Lett、) 39.1680〜16
83ページ、1977、および「ザ・CdTe /Hg
T eスーパーラチス(The CdTe/HgTe
5uperlattiee)J ニブ[1ボーザル・
フォー・二ニー・インフラレッド・マテリアル(Pro
posal for a New Infrared
Material)Jエーヒーヒーエル・ビーエイチワ
イエス・エルイーティーティー(Phys、Lett、
) 34,663〜665ページ、1979、参照)。
そのような組成超格子の本質は禁止帯の幅が異なる2種
類の半導体物質の交互空間的周期的(1つの方向に)配
置である。
類の半導体物質の交互空間的周期的(1つの方向に)配
置である。
芳香族基とキノン式基の両方をポリマー鎖または式12
m 、 12bまたは12cの一般的なやシ方で、周期
的に繰返えすユニットに組込むことによp1結果として
得られた電気活性ポリマーの禁止帯の幅を、完全に芳香
族の形状を有する類似のポリマーと比較して、狭く、ま
たは調整できるという発見が本発明の基礎を成すもので
ある。
m 、 12bまたは12cの一般的なやシ方で、周期
的に繰返えすユニットに組込むことによp1結果として
得られた電気活性ポリマーの禁止帯の幅を、完全に芳香
族の形状を有する類似のポリマーと比較して、狭く、ま
たは調整できるという発見が本発明の基礎を成すもので
ある。
本発明は、中性の態様とイオン化した態様を含めて、構
造式13の新規な電気活性ポリマーを得ることに向けら
れる。
造式13の新規な電気活性ポリマーを得ることに向けら
れる。
R,R。
ここに、バックボーン基Rbは、ピロール、チオフェン
(thiophens)、フラン(furan)、セレ
ノフェン(selenophena)、チルoフェン(
tellurophens)、イミダゾ−、++/(i
ltdazole) ・チアゾール(thlazole
)・オキサゾール(oxazole)のような1,3−
アゾール(azole)、バラフェニレン(parap
henylene )、ピリジン(pyridine)
(アザベンゼン(azabnzene))の類におけ
る芳香族結合構造およびキノン式結合構造ができる六員
環および五員環から選択され、または五員環と六員環の
組合わせである。芳香族化合物の形およびそれのキノン
式の形を含むRbのいくつかの例は次の通シである。
(thiophens)、フラン(furan)、セレ
ノフェン(selenophena)、チルoフェン(
tellurophens)、イミダゾ−、++/(i
ltdazole) ・チアゾール(thlazole
)・オキサゾール(oxazole)のような1,3−
アゾール(azole)、バラフェニレン(parap
henylene )、ピリジン(pyridine)
(アザベンゼン(azabnzene))の類におけ
る芳香族結合構造およびキノン式結合構造ができる六員
環および五員環から選択され、または五員環と六員環の
組合わせである。芳香族化合物の形およびそれのキノン
式の形を含むRbのいくつかの例は次の通シである。
z=s、O,NHZ=S、O,NH
側鎖基R8は下記のような任意の脂肪族基、芳香族基ま
たはへテロ環基とすることができる。
たはへテロ環基とすることができる。
R,=)I
−〇
α■8→α;四人=
一@−R” 、R1−No8.OH,Cr2.F、へ〜
−C−α3゜CH8−(Hーこ CH3−8−■、− 変数Xとyは1〜5の値を有する正の整数、mは2〜約
10.000の値を有する正の整数である。
−C−α3゜CH8−(Hーこ CH3−8−■、− 変数Xとyは1〜5の値を有する正の整数、mは2〜約
10.000の値を有する正の整数である。
本発明の電気活性共役ポリマーを合成するための好適な
一般的方法は、化学的方法および電気化学的方法を用い
て、バックボーン中に交互sp 炭素原子と共役環を含
んでいる既存の非共役ポリマーを共役ポリマーに変換す
ることを含む。この変換は、電気化学的または化学的の
いずれであっても、主鎖内の共役された五員環と六員環
を分離する各架橋炭素原子(+p8)から水素原子また
は水素イオンを無くして、ポリマーのバックボーン中に
共役された炭素−炭素二重結合(gp”)を形成し2、
したがって交互の芳香族シーケンスおよび交互キノン式
シーケンスを有する共役されたポリマーを形成する結果
を得る。下記の案1を参照。
一般的方法は、化学的方法および電気化学的方法を用い
て、バックボーン中に交互sp 炭素原子と共役環を含
んでいる既存の非共役ポリマーを共役ポリマーに変換す
ることを含む。この変換は、電気化学的または化学的の
いずれであっても、主鎖内の共役された五員環と六員環
を分離する各架橋炭素原子(+p8)から水素原子また
は水素イオンを無くして、ポリマーのバックボーン中に
共役された炭素−炭素二重結合(gp”)を形成し2、
したがって交互の芳香族シーケンスおよび交互キノン式
シーケンスを有する共役されたポリマーを形成する結果
を得る。下記の案1を参照。
案1
b
ここに、−は水素原子または水素イオンを示し、によシ
表される。Aはポリマー主鎖の芳香族またはへテロ芳香
族π電子アクセプタ共役されたセグメントを表す。Dは
ポリマー主鎖の芳香族またはへテロ芳香族π電子ドナー
共役されたセグメントを表す。AとDの重要な特徴は、
それらが芳香族結合構造とキノン式結合構造の両方をで
きることである。案1における構造Ibの結果としての
ポリマーは式13のポリマーと同一でおる。
表される。Aはポリマー主鎖の芳香族またはへテロ芳香
族π電子アクセプタ共役されたセグメントを表す。Dは
ポリマー主鎖の芳香族またはへテロ芳香族π電子ドナー
共役されたセグメントを表す。AとDの重要な特徴は、
それらが芳香族結合構造とキノン式結合構造の両方をで
きることである。案1における構造Ibの結果としての
ポリマーは式13のポリマーと同一でおる。
本発明の電気活性共役ポリマーは、中性(ドープされて
いない)の態様において各種の半導体応用、電気化学応
用、光学的応用に有用であるが、本発明のポリマーはイ
オン化でき、それに続いてドーピング物質と、従来技術
(たとえば、前記米国特許第4,204.216号、第
4,222,903号、ディアズ、ツーリロンおよびガ
ーニエ、ウニリングオフ他、ジエネケの各論文参照)を
用いて化学的および電気化学的ドーピングによp適当な
カウンターオン(counterion) で補償す
る。そのよう表ドーピングは導電度を現在の値より更に
高くする。
いない)の態様において各種の半導体応用、電気化学応
用、光学的応用に有用であるが、本発明のポリマーはイ
オン化でき、それに続いてドーピング物質と、従来技術
(たとえば、前記米国特許第4,204.216号、第
4,222,903号、ディアズ、ツーリロンおよびガ
ーニエ、ウニリングオフ他、ジエネケの各論文参照)を
用いて化学的および電気化学的ドーピングによp適当な
カウンターオン(counterion) で補償す
る。そのよう表ドーピングは導電度を現在の値より更に
高くする。
以下、図面を実施例について本発明の詳細な説明する。
非共役の前駆物質から本発明のポリマーを合成すること
は案1の全体的な過程に従う。
は案1の全体的な過程に従う。
案1における式Iaの適当な前駆物質の全体的な構造の
特定の例は下記の式14に示すようなものである。
特定の例は下記の式14に示すようなものである。
分離されている5p3−炭素原子(−〇RH−) を
含む既存の非共役ポリマーを、還元−酸化(レドックス
)脱離によシ、交互の芳香族シーケンスおよびキノン式
シーケンスを有する共役ポリマーに変換するこの一般的
な方法は、いくつかの化学的プロセスおよび電気化学的
プロセスのいずれかによシ行うことができる。用いられ
ているそれらのプロセスのいずれにおいても、反応のた
めの基質(substrate)としてのポリマー前駆
物質は、溶液または固体である。適当な変換法には、酸
化蒸気または還元蒸気あるいは気体状の試薬にさらされ
る前駆物質の固体膜または粉末への化学反応、膜状また
は粉末状の固体前駆物質を非溶媒液体レドックス試薬中
に浸すこと、混和できる液体または混和できない液体め
るいは気体状レドックス試薬で前駆物質の溶液を処理す
ること、電気化学的セル内で前駆物質ポリマーの支持さ
れている膜、または支持されていない膜、あるいは溶液
を電気化学的にレドックス処理することが含まれる。案
1の全体的表刃法を実現するために用いられるそれらの
方法の特定の1つは、希望する目的、意図する用途、お
よび出発前駆物質に依存する。適当な化学的レドックス
試薬はBr、 、I2.CI、 、AsF、 、AsF
3゜BP、、SO2のような電子アクセプタまたは電子
ドナーガスまたは蒸気、それらの溶液、アルキル−リチ
ウム(たとえばメチル・リチウム、n−ブチル・リチウ
ム等)のような任意の強力な有機または有機金属および
アルカリ(K、t、t、Na)アントラサイド(ant
hraeidem)およびナツタリド(naphtal
id@s)を含む。
含む既存の非共役ポリマーを、還元−酸化(レドックス
)脱離によシ、交互の芳香族シーケンスおよびキノン式
シーケンスを有する共役ポリマーに変換するこの一般的
な方法は、いくつかの化学的プロセスおよび電気化学的
プロセスのいずれかによシ行うことができる。用いられ
ているそれらのプロセスのいずれにおいても、反応のた
めの基質(substrate)としてのポリマー前駆
物質は、溶液または固体である。適当な変換法には、酸
化蒸気または還元蒸気あるいは気体状の試薬にさらされ
る前駆物質の固体膜または粉末への化学反応、膜状また
は粉末状の固体前駆物質を非溶媒液体レドックス試薬中
に浸すこと、混和できる液体または混和できない液体め
るいは気体状レドックス試薬で前駆物質の溶液を処理す
ること、電気化学的セル内で前駆物質ポリマーの支持さ
れている膜、または支持されていない膜、あるいは溶液
を電気化学的にレドックス処理することが含まれる。案
1の全体的表刃法を実現するために用いられるそれらの
方法の特定の1つは、希望する目的、意図する用途、お
よび出発前駆物質に依存する。適当な化学的レドックス
試薬はBr、 、I2.CI、 、AsF、 、AsF
3゜BP、、SO2のような電子アクセプタまたは電子
ドナーガスまたは蒸気、それらの溶液、アルキル−リチ
ウム(たとえばメチル・リチウム、n−ブチル・リチウ
ム等)のような任意の強力な有機または有機金属および
アルカリ(K、t、t、Na)アントラサイド(ant
hraeidem)およびナツタリド(naphtal
id@s)を含む。
それらの化学的レドックス試薬は、p型(ポリマー陽イ
オン)またはn型(ポリマー陰イオン)物質を製造する
ために従来技術の共役ポリマーのドーピングにおいて通
常用いられている試薬に類似または関連することに注目
する価値がある(前記米国特許第4 、204 、21
6号、第4 、222.903号、第4 、452 、
725号、第4 、548 、738号参照)。しかし
、それらのレドックス試薬によp処理された時に(−C
R,H−)架橋により分離される芳香族結合構造とキノ
ン式結合構造を行うことができる共役環を含む非共役前
駆物質は、それらの性質のために式13の共役ポリマー
を生ずる。同様に、従来技術の電気化学的ドーピング技
術と、適当なイオン(Li” 、CIO,−、BP、−
、PF、−、AIIF、”、)fso 、−″等)を含
む電解質のような試薬(たとえば前記ディアズおよびツ
ーリロン他の論文参照)は、本発明の共役ポリマーを生
ずる。その結果得られた、交互芳香族シーケンスと交互
キノン式シーケンスを主鎖中に含んでいる共役ポリマー
は、続いて標準的な技術(たとえば、前記米r5特許第
4 、204.216号、第4.222,903号、第
4,452,725号、第4.548,738号および
ディアズの論文参照)を用いて化学的または電気化学的
にドーピングされて、希望すればそれらの物質の導電度
を一層高くできる。
オン)またはn型(ポリマー陰イオン)物質を製造する
ために従来技術の共役ポリマーのドーピングにおいて通
常用いられている試薬に類似または関連することに注目
する価値がある(前記米国特許第4 、204 、21
6号、第4 、222.903号、第4 、452 、
725号、第4 、548 、738号参照)。しかし
、それらのレドックス試薬によp処理された時に(−C
R,H−)架橋により分離される芳香族結合構造とキノ
ン式結合構造を行うことができる共役環を含む非共役前
駆物質は、それらの性質のために式13の共役ポリマー
を生ずる。同様に、従来技術の電気化学的ドーピング技
術と、適当なイオン(Li” 、CIO,−、BP、−
、PF、−、AIIF、”、)fso 、−″等)を含
む電解質のような試薬(たとえば前記ディアズおよびツ
ーリロン他の論文参照)は、本発明の共役ポリマーを生
ずる。その結果得られた、交互芳香族シーケンスと交互
キノン式シーケンスを主鎖中に含んでいる共役ポリマー
は、続いて標準的な技術(たとえば、前記米r5特許第
4 、204.216号、第4.222,903号、第
4,452,725号、第4.548,738号および
ディアズの論文参照)を用いて化学的または電気化学的
にドーピングされて、希望すればそれらの物質の導電度
を一層高くできる。
式13の希望の共役ポリマーを合成するために適当な非
共役ポリマー前駆物質を用いることができなければ、2
工程方法を用いる必要がある。すなわち、最初に、案1
における式Iaの構造を有する前駆物質ポリマーが、任
意の適当な付加(additlon) または凝縮重
合法により得られる。
共役ポリマー前駆物質を用いることができなければ、2
工程方法を用いる必要がある。すなわち、最初に、案1
における式Iaの構造を有する前駆物質ポリマーが、任
意の適当な付加(additlon) または凝縮重
合法により得られる。
第2に、案1の方法を用いて式13の共役ポリマーへ変
換する。
換する。
チオフェン、フラン、ピロール、またはそれらの物質の
二量体または二量体もしくはそれらの物質の置換の少く
とも一方のへテロ環交互コポリマーが、濃硫酸のような
プロトン性酸触媒を含んでいるプロトン性溶液内のp−
ジオキサンのような適当な溶媒中の希望のアルデヒドで
それぞれの電子ドナーモノマーの処理により一般に合成
された。
二量体または二量体もしくはそれらの物質の置換の少く
とも一方のへテロ環交互コポリマーが、濃硫酸のような
プロトン性酸触媒を含んでいるプロトン性溶液内のp−
ジオキサンのような適当な溶媒中の希望のアルデヒドで
それぞれの電子ドナーモノマーの処理により一般に合成
された。
この8p8炭素原子(−CRH−)とへテロ原子共役ユ
ニットを含んでいるこの製造された非共役前駆物質ポリ
マーは次の通りである。
ニットを含んでいるこの製造された非共役前駆物質ポリ
マーは次の通りである。
賢
この2工程合成は、構造13に従って対称的、すなわち
、X=Yzポリマー、または非対称的、すなわち、!”
7.ポリマーを得るために用いることもできる。共役ポ
リマーの基本的直線構造が前駆物質の基本的直線構造と
同じであることに注目することは価値がある。前駆物質
の構造は赤外線スペクトルを含む分光技術により容易に
確定される。前駆物質ポリマーは、赤外線および電子的
スペクトル、元素分析、分子量研究および熱分析を含む
種々の分光技術により特徴づけられているある種の前駆
物質の製造が轡許願昭和62年第号(米国特許類905
.084号)明細書に詳しく記載されている。
、X=Yzポリマー、または非対称的、すなわち、!”
7.ポリマーを得るために用いることもできる。共役ポ
リマーの基本的直線構造が前駆物質の基本的直線構造と
同じであることに注目することは価値がある。前駆物質
の構造は赤外線スペクトルを含む分光技術により容易に
確定される。前駆物質ポリマーは、赤外線および電子的
スペクトル、元素分析、分子量研究および熱分析を含む
種々の分光技術により特徴づけられているある種の前駆
物質の製造が轡許願昭和62年第号(米国特許類905
.084号)明細書に詳しく記載されている。
案1により表されている変換はいくつかの方法によシモ
二りまたは確認できる。前駆物質ポリマ〜から架橋水素
が無くなった主な証拠として赤外線および電子的スペク
トルを用いた。レドックスが無くなったことの別の証明
として、ポリマー13の元素分析と相対的な不溶性をポ
リマー14と比較した。変換の速度論と範囲が、前の2
つの方法を用いて容易に研究された。案1の反応の進行
をモニタするために、視覚的に観察されるものとしての
色と、たとえば周期的ボルタメトリイによる、ポリマー
13と14のレドックス特性の電気化学的調査も用いら
れた。
二りまたは確認できる。前駆物質ポリマ〜から架橋水素
が無くなった主な証拠として赤外線および電子的スペク
トルを用いた。レドックスが無くなったことの別の証明
として、ポリマー13の元素分析と相対的な不溶性をポ
リマー14と比較した。変換の速度論と範囲が、前の2
つの方法を用いて容易に研究された。案1の反応の進行
をモニタするために、視覚的に観察されるものとしての
色と、たとえば周期的ボルタメトリイによる、ポリマー
13と14のレドックス特性の電気化学的調査も用いら
れた。
希望に応じてポリマー13は狭い禁止帯の幅を一般に有
する。一定のR1に対して禁止帯の幅は、Rbの性質が
、変るにつれて変り、かつ整数x、yか変るにつれて変
る。同様に、一定のRbおよび一定のx、yに対して禁
止帯の幅はR1のように変る。もつともその変化は禁止
帯の幅がRbの変化およびx、yの変化で変化するはど
大きなものではない。R1が2,5−チオフエネジル(
2゜5− thiopbenedi)’l) で1”
7の時に禁止帯の幅の最小値のいくつかが得られた。こ
の特定の場合には、禁止帯の幅は、1.1eV(z=y
=l )から0.75 eV(x−y=3 )へ狭くな
った。したがって、本発明の電気活性ポリマー13の電
子的特性および光学的特性を種々の用途に合わせて調整
するためにかなりの融通性が存在する。
する。一定のR1に対して禁止帯の幅は、Rbの性質が
、変るにつれて変り、かつ整数x、yか変るにつれて変
る。同様に、一定のRbおよび一定のx、yに対して禁
止帯の幅はR1のように変る。もつともその変化は禁止
帯の幅がRbの変化およびx、yの変化で変化するはど
大きなものではない。R1が2,5−チオフエネジル(
2゜5− thiopbenedi)’l) で1”
7の時に禁止帯の幅の最小値のいくつかが得られた。こ
の特定の場合には、禁止帯の幅は、1.1eV(z=y
=l )から0.75 eV(x−y=3 )へ狭くな
った。したがって、本発明の電気活性ポリマー13の電
子的特性および光学的特性を種々の用途に合わせて調整
するためにかなりの融通性が存在する。
一般式13.14の化合物の意図された均等物はそれに
対応し、同じ一般的な性質を有する化合物であって、1
つまたはそれ以上のRb −RQがその中で定められた
置換基の単純な変形物である、たとえばRbのいずれか
を置換された五員環とすることができ、R1を置換され
たアルキル基とすることができる。後で明らかとなるで
あろうように、置換基を水素原子にできる場合には、そ
の位置における水素以外の置換基の正確な化学的性質は
、その置換基がポリマーの活性の全体のスペクトルに悪
影響を及ぼさない限り、重要ではない。
対応し、同じ一般的な性質を有する化合物であって、1
つまたはそれ以上のRb −RQがその中で定められた
置換基の単純な変形物である、たとえばRbのいずれか
を置換された五員環とすることができ、R1を置換され
たアルキル基とすることができる。後で明らかとなるで
あろうように、置換基を水素原子にできる場合には、そ
の位置における水素以外の置換基の正確な化学的性質は
、その置換基がポリマーの活性の全体のスペクトルに悪
影響を及ぼさない限り、重要ではない。
これ以上説明しなくとも、これまでの説明を用いて当業
者は本発明を最大限に利用できると信ぜられる。したが
って、以下の好適な特定の実施例は単なる例示であシ、
本発明の開示の残シの部分を限定するものではない。本
発明のポリマー化合物およびそれの製造方法を以下の諸
実施例にょシ更に述べることにする。
者は本発明を最大限に利用できると信ぜられる。したが
って、以下の好適な特定の実施例は単なる例示であシ、
本発明の開示の残シの部分を限定するものではない。本
発明のポリマー化合物およびそれの製造方法を以下の諸
実施例にょシ更に述べることにする。
実施例 1〜4
実施例1〜4においては、一般式13の共役ポリマーを
、バックボーン基Rbが2,5−チオフエネジルで、x
=1=2である構造14の非共役前駆物質ポリマーから
装造した。4s類の前駆物質ポリマーの固体膜をテトラ
ヒドロフラン(tstrahydrofuran)(T
HF )溶液およびN、N−ジメチルホルムアミド(N
、N−dimethylformamlde) fg液
からガラス基体および基体およびサファイヤ基体の上に
鋳込む。
、バックボーン基Rbが2,5−チオフエネジルで、x
=1=2である構造14の非共役前駆物質ポリマーから
装造した。4s類の前駆物質ポリマーの固体膜をテトラ
ヒドロフラン(tstrahydrofuran)(T
HF )溶液およびN、N−ジメチルホルムアミド(N
、N−dimethylformamlde) fg液
からガラス基体および基体およびサファイヤ基体の上に
鋳込む。
圧力を低くするために排気された封じられているガラス
容器内の4種類の前駆物質の1組の膜を、1回に1枚ず
つ置いた。次に、室温の臭素蒸気を容器内に入れてポリ
マー膜に反応させた。種々の膜に対して同一の実験を何
回か制御しつつ行って、赤外線および光吸収分光のよう
な分光技術によシモニタした。それらの実験によれば、
24時間の期間にわたって臭化水素(HBr)としての
架橋水素の脱離の進行が示された。その24時間の後で
は電子的スペクトルまたは赤外線スペクトルの変化は観
察されなかった。したがって、前駆物質が式13の希望
の共役ポリマーへ完全に変換されたことを分光技術によ
り確認できる。それの電子的性質および光学的特性のた
めの希望されることがある中間変換度のポリマーが、2
3℃において完全変換に要する時間よシ短い時間で得ら
れた。希望の完全変換時間の後で、容器から臭素蒸気を
排出し、膜を取出した。
容器内の4種類の前駆物質の1組の膜を、1回に1枚ず
つ置いた。次に、室温の臭素蒸気を容器内に入れてポリ
マー膜に反応させた。種々の膜に対して同一の実験を何
回か制御しつつ行って、赤外線および光吸収分光のよう
な分光技術によシモニタした。それらの実験によれば、
24時間の期間にわたって臭化水素(HBr)としての
架橋水素の脱離の進行が示された。その24時間の後で
は電子的スペクトルまたは赤外線スペクトルの変化は観
察されなかった。したがって、前駆物質が式13の希望
の共役ポリマーへ完全に変換されたことを分光技術によ
り確認できる。それの電子的性質および光学的特性のた
めの希望されることがある中間変換度のポリマーが、2
3℃において完全変換に要する時間よシ短い時間で得ら
れた。希望の完全変換時間の後で、容器から臭素蒸気を
排出し、膜を取出した。
ヨウ素蒸気を用いて50℃において4種類の各出発前駆
物質に対して脱離反応を繰返えした。実施例1〜4の前
駆物質ポリマーの式13の共役ポリマーへのそれらの変
換は反応案2によシ示されている。
物質に対して脱離反応を繰返えした。実施例1〜4の前
駆物質ポリマーの式13の共役ポリマーへのそれらの変
換は反応案2によシ示されている。
案2
R,R。
1m
R,R。
1b
ここに、x’=sであ、9、R,は下で定める。この脱
離反応の詳細な機構、たとえば反応中間体はまだ十分に
は理解されていないが、それは基本的にはレドックスで
ある。処理剤としてのBr、の場合には、ある前駆物質
が2個の電子を臭素へ与える(Br、+2e” + 2
Br−)そうすると、(−CR,T))架橋のsp S
性のために前駆物質の不安定なイオン中間体が形成され
る。)IBrとしての架橋水素を除去することにより、
交互芳香族シーケンスおよびキノン式シーケンスを有す
る中性の安定な共役ポリマーが先に形成される。前駆物
質ポリマーおよび千れらの方法が下記の一般的な構造の
ポリマーを生じた。
離反応の詳細な機構、たとえば反応中間体はまだ十分に
は理解されていないが、それは基本的にはレドックスで
ある。処理剤としてのBr、の場合には、ある前駆物質
が2個の電子を臭素へ与える(Br、+2e” + 2
Br−)そうすると、(−CR,T))架橋のsp S
性のために前駆物質の不安定なイオン中間体が形成され
る。)IBrとしての架橋水素を除去することにより、
交互芳香族シーケンスおよびキノン式シーケンスを有す
る中性の安定な共役ポリマーが先に形成される。前駆物
質ポリマーおよび千れらの方法が下記の一般的な構造の
ポリマーを生じた。
1、R=H
実施例 5〜8
実施例5〜8においては、2.5−チオフエネジルを下
に示すようにRbおよびR,として用いて実施例1を繰
返えした。これらの実施例により下記のような一般的な
構造の共役ポリマーが生じた。
に示すようにRbおよびR,として用いて実施例1を繰
返えした。これらの実施例により下記のような一般的な
構造の共役ポリマーが生じた。
5 R,= −@
6、R,= +NO。
7・R3=1
実施例9〜12
実施例9〜12においては、以下に示すようにバックボ
ーン基として2,5−チオフェネジルを含み、R1とx
=y−3、副本(side group)R,を含む前
駆物質ポリマーを用いて実施例1を再び繰返えした。こ
れにより下記のような一般的な構造の共役ポリマーが生
じた。
ーン基として2,5−チオフェネジルを含み、R1とx
=y−3、副本(side group)R,を含む前
駆物質ポリマーを用いて実施例1を再び繰返えした。こ
れにより下記のような一般的な構造の共役ポリマーが生
じた。
R,H。
9、 RII= T(
10、R= −+◎
11、 R,= −(CT(、l)、CH。
実施例 13〜15
実施例13〜15においてはバックボーン基としての2
.5−ピロールジイル(2,5−pyrrolediy
l)と、下記のR5およびR8を用いて実施例1を繰返
えした。製造された共役ポリマーは一般的に下記のよう
に表すことができる。
.5−ピロールジイル(2,5−pyrrolediy
l)と、下記のR5およびR8を用いて実施例1を繰返
えした。製造された共役ポリマーは一般的に下記のよう
に表すことができる。
13、 R,= T(
14、R,= り
15、 R,= CH3−8−CI(、一実施例
1に の実施例においては、バックボーン基Rbが7ラン基で
あることを除き、実施例1の操作と同じ操作を用いた。
1に の実施例においては、バックボーン基Rbが7ラン基で
あることを除き、実施例1の操作と同じ操作を用いた。
とれによシ得られた共役ポリマーは下記のような構造を
有する。
有する。
R,R。
室温において種々の脱離反応度における光吸収スペクト
ルを図に示す。実施例3の前駆物質ポリマーPBTAB
(カーブ1)は背色ポリマーでちゃ、禁止帯の幅は(
IEg)は1.53eV(810nm)、λmax=6
92nm(1,79eV)である。第2のピークが58
0nm(2,14eV)にある。15分の反応時間の後
で電子的スペクトルは赤の方へずれ、いまはEg−は1
.13 e Vにある(xloonm)。カーブ3〜1
2が示すように、脱離が進行するにつれて禁止帯の幅が
更に狭くなる。24時間後には吸収スペクトルの観察で
きる変化は見られなかった。視覚的には、試料の色は背
から金属の灰色へ変化する。カーブ12から決定された
Egは約0.83eV(1500nm)である。これは
前駆物質PRTABの禁止帯の幅が46チ狭くなったこ
とを示し、π電子の非局在化の増加を表す。図は禁止帯
の幅を0.83〜1.53 e Vの範囲にわたって調
整できる物質の製造を示す。
ルを図に示す。実施例3の前駆物質ポリマーPBTAB
(カーブ1)は背色ポリマーでちゃ、禁止帯の幅は(
IEg)は1.53eV(810nm)、λmax=6
92nm(1,79eV)である。第2のピークが58
0nm(2,14eV)にある。15分の反応時間の後
で電子的スペクトルは赤の方へずれ、いまはEg−は1
.13 e Vにある(xloonm)。カーブ3〜1
2が示すように、脱離が進行するにつれて禁止帯の幅が
更に狭くなる。24時間後には吸収スペクトルの観察で
きる変化は見られなかった。視覚的には、試料の色は背
から金属の灰色へ変化する。カーブ12から決定された
Egは約0.83eV(1500nm)である。これは
前駆物質PRTABの禁止帯の幅が46チ狭くなったこ
とを示し、π電子の非局在化の増加を表す。図は禁止帯
の幅を0.83〜1.53 e Vの範囲にわたって調
整できる物質の製造を示す。
実施例 17
実施例1〜6の前駆物質ポリマーも3電極電気化学セル
を用いて2種類のやり方で電気化学的にも処理して、構
造13のポリマーを得た。それらのポリマーを白金(p
t)電極の上に膜の形(固体)で付着して処理し、ある
いはテトラヒドロフラン(t@trahydrofur
an)(TFrF) またはN、N−ジメチルホルム
アミド(N、N−dlmethylformamide
)(DMF)中の溶液の形で処理した。その固体膜をp
t電極とAg/AgC1基準電極を用いて電気分解した
。支持電解質は7セトニトリル中のテトラエチル/アン
モニウム/過塩素酸塩(TEAP )であった。溶液中
では、同一の電気化学的および支持電解質を用いてTお
よびDMF内の前駆物質の溶液を窒素雰囲気内で、電気
分解中に一定のセル電位を維持することにより電気化学
的に変換された。ここで用いているようなポリマー固溶
体の電気化学的レドックス処理の詳細が前記ディアズの
論文に詳しく述べられている。分光技術により確認でき
る限りは、電気化学的処理によシ得たポリマーは、実施
例1〜6において述べた化学的変換により得た式13の
共役ポリマーと同一であった。
を用いて2種類のやり方で電気化学的にも処理して、構
造13のポリマーを得た。それらのポリマーを白金(p
t)電極の上に膜の形(固体)で付着して処理し、ある
いはテトラヒドロフラン(t@trahydrofur
an)(TFrF) またはN、N−ジメチルホルム
アミド(N、N−dlmethylformamide
)(DMF)中の溶液の形で処理した。その固体膜をp
t電極とAg/AgC1基準電極を用いて電気分解した
。支持電解質は7セトニトリル中のテトラエチル/アン
モニウム/過塩素酸塩(TEAP )であった。溶液中
では、同一の電気化学的および支持電解質を用いてTお
よびDMF内の前駆物質の溶液を窒素雰囲気内で、電気
分解中に一定のセル電位を維持することにより電気化学
的に変換された。ここで用いているようなポリマー固溶
体の電気化学的レドックス処理の詳細が前記ディアズの
論文に詳しく述べられている。分光技術により確認でき
る限りは、電気化学的処理によシ得たポリマーは、実施
例1〜6において述べた化学的変換により得た式13の
共役ポリマーと同一であった。
実施例 18
レドックス試薬が溶液であシ、前駆物質が固体膜である
ことを除き、実施例1〜6.9.10.12を繰返えし
た。ヘキサンおよびメタノール中の臭素およびヨウ素溶
液が架橋水素の脱離に有効であったが、レドックス試薬
が蒸気である場合よシはるかに遅かった。しかし、これ
により得たポリマーは実施例1〜゛6.9.10.12
の共役ポリマーと同一であった。
ことを除き、実施例1〜6.9.10.12を繰返えし
た。ヘキサンおよびメタノール中の臭素およびヨウ素溶
液が架橋水素の脱離に有効であったが、レドックス試薬
が蒸気である場合よシはるかに遅かった。しかし、これ
により得たポリマーは実施例1〜゛6.9.10.12
の共役ポリマーと同一であった。
図は本発明のあるポリマーの光吸収スペクトルを示す。
特許出願人 ハネウェル・インコーボレ〜テッド復代
理人 山 川 政 樹(#912名)榮乳 閉口J 年 月 日 特許庁長官殿 62,12.−1
1、事件の表示 昭和6z年特 許願第ZZ31’f bv2、釜S日
の名称 脣l玖ジ呂・1・主ボ11マー許4プ゛牙のa改、オづ
乏3、補正をする者 事件との関係 特 許出願人6、補正の対象
理人 山 川 政 樹(#912名)榮乳 閉口J 年 月 日 特許庁長官殿 62,12.−1
1、事件の表示 昭和6z年特 許願第ZZ31’f bv2、釜S日
の名称 脣l玖ジ呂・1・主ボ11マー許4プ゛牙のa改、オづ
乏3、補正をする者 事件との関係 特 許出願人6、補正の対象
Claims (9)
- (1)下記の構造式を有する電気活性ポリマー。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここに、バックボーン基R_bは、 R_b=▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、
化学式、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) X又はY=S、O、NH、NCH_3、Se、Te、▲
数式、化学式、表等があります▼ Z=S、O、NH X又はY=S、O、NH、NCH_3、Se、Te、▲
数式、化学式、表等があります▼、 Z=S、O、NH より成る基から選択される、芳香族結合構造およびキノ
ン式結合構造を示す、五員環および六員環の芳香族およ
びヘテロ環、ならびにそれらの組合わせより成る類から
選択され、側鎖R_3は、式R_3CHOのアルデヒド
から誘導できる脂肪族基、芳香族基およびヘテロ環式基
より成る類から選択され、xとyは1と5の間の値を有
する正の整数; mは1から約10,000までの値を有する正の整数で
ある。 - (2)下記の構造式を有する電気活性ポリマー。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここに、バックボーン基R_bは、 R_b=▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、
化学式、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) X又はY=S、O、NH、NCH_3、Se、Te、▲
数式、化学式、表等があります▼ Z=S、O、NH X又はY=S、O、NH、NCH_3、Se、Te、▲
数式、化学式、表等があります▼ Z=S、O、NH より成る基から選択される、芳香族結合構造およびキノ
ン式結合構造を示す、五員環および六員環の芳香族およ
びヘテロ環、ならびにそれらの組合わせより成る類から
選択され、 側鎖R_bは、式R_3CHOのアルデヒドから誘導で
きる脂肪族基、芳香族基およびヘテロ環式基より成る類
から選択され、 xとyは1と3の間の値を有する正の整数; mは1から約10,000までの値を有する正の整数で
ある。 - (3)下記の構造式を有する電気活性ポリマー。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここに、バックボーン基、R_bはフラン、ピロールお
よびチオフェンより成る五員環ヘテロ環の類から選択さ
れ、 R_■は式R_■CHOのアルデヒドから誘導できる脂
肪族基、芳香族基およびヘテロ環式基より成る類から選
択され、 xとyは1から5までの値を有する正の整数、 mは1から約10,000までの値を有する正の整数で
ある。 - (4)水素(H)を架橋炭素(C)から除去することに
より、下記の構造式の非共役のポリマー前駆物質、 ▲数式、化学式、表等があります▼ を変換する過程を備える、下記の構造の電気活性ポリマ
ーを製造する方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここに、バックボーン基R_bは、芳香族結合構造およ
びキノン式結合構造を示す、五員環および六員環の芳香
族およびヘテロ環、ならびにそれらの組合わせより成る
類(class)から選択され、 側鎖R_3は脂肪族基、芳香族基およびヘテロ環式基よ
り成る類から選択され; xとyは1から5までの値を有する正の整数; mは1から10,000までの値を有する正の整数であ
る。 - (5)特許請求の範囲第4項記載の方法であつて、酸化
蒸気および環元蒸気と気体状の電子ドナーレドックス試
薬または電子アクセプタ・レドックス試薬から選択され
た反応物に固体状のポリマー前駆物質をさらすことによ
り前記水素を除去する方法。 - (6)式R_3CHOのアルデヒドのある量を、約0.
1〜1から2.0〜1であるモノマーとアルデヒドのモ
ル比を用いて、相容できる不活性有機溶媒の存在および
プロトン酸触媒の存在の中で、構造R_bのモノマーの
ある量と反応させて下記の構造 ▲数式、化学式、表等があります▼ の前駆ポリマーを形成する過程と、架橋炭素(C)から
水素(H)を除去することにより非共役のポリマー前駆
物質を変換する過程と、を備える、下記の構造式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ の電気活性ポリマーを製造する方法。 ここに、バックボーン基R_bは、芳香族結合構造およ
びキノン式結合構造を示す、五員環および六員環の芳香
族およびヘテロ環、ならびにそれらの組合わせより成る
類から選択され、 側鎖R_■は脂肪族基、芳香族基およびヘテロ環式基よ
り成る類から選択され; xは1から5までの値を有する正の整数; mは1から10,000までの値を有する正の整数であ
る。 - (7)特許請求の範囲第6項記載の方法であつて、酸化
蒸気および還元蒸気と気体状の電子ドナーレドックス試
薬または電子アクセプタ・レドックス試薬から選択され
た反応物に固体状のポリマー前駆物質をさらすことによ
り前記水素を除去する方法。 - (8)水素(H)を架橋炭素(C)から除去することに
より、下記の構造式の非共役の前駆物質、 ▲数式、化学式、表等があります▼ を変換する過程を備える、下記の構造の電気活性ポリマ
ーを製造する方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここに、バックボーン基R_bは、 R_b=▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、
化学式、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) X又はY=S、O、NH、NCH_3、Se、Te、▲
数式、化学式、表等があります▼ Z=S、O、NH X又はY=S、O、NH、NCH_3、Se、Te、▲
数式、化学式、表等があります▼ Z=S、O、NH より成る基から選択される、芳香族結合構造およびキノ
ン式結合構造を示す、五員環および六員環の芳香族およ
びヘテロ環、ならびにそれらの組合わせより成る類から
選択され、 R_3は式R_3CHOのアルデヒドから誘導できる脂
肪族基、芳香族基およびヘテロ環式基より成る類から選
択され、 xとyは1から5までの値を有する正の整数; mは1から10,000までの値を有する正の整数であ
る。 - (9)式R_3CHOのアルデヒドのある量を、約0.
1〜1から2.0〜1であるモノマーとアルデヒドのモ
ル比を用いて、相容できる不活性有機溶媒の存在および
プロトン酸触媒の存在の中で、構造R_bのモノマーの
ある量と反応させて下記の構造 ▲数式、化学式、表等があります▼ の前駆ポリマーを形成する過程と、架橋炭素(C)から
水素(H)を除去することにより非共役のポリマー前駆
物質を変換する過程と、を備える、下記の構造式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ の電気活性ポリマーを製造する方法。 ここに、バックボーン基R_bは、 R_b=▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、
化学式、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) =▲数式、化学式、表等があります▼(▲数式、化学式
、表等があります▼) X又はY=S、O、NH、NCH_3、Se、Te、▲
数式、化学式、表等があります▼ Z=S、O、NH X又はY=S、O、NH、NCH_3、Se、Te、▲
数式、化学式、表等があります▼ Z=S、O、NH より成る基から選択される、芳香族結合構造およびキノ
ン式結合構造を示す、五員環および六員環の芳香族およ
びヘテロ環、ならびにそれらの組合わせより成る類から
選択され、 R_3は式R_3CHOのアルデヒドから誘導できる脂
肪族基、芳香族基およびヘテロ環式基より成る類から選
択され、 xとyは1から5までの値を有する正の整数; mは1から10,000までの値を有する正の整数であ
る。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/904,746 US4717762A (en) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | Electroactive polymers having aromatic and quinonoid bonding structures |
| US904748 | 1986-09-08 | ||
| US904746 | 1992-06-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63125513A true JPS63125513A (ja) | 1988-05-28 |
Family
ID=25419699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62223193A Pending JPS63125513A (ja) | 1986-09-08 | 1987-09-08 | 電気活性ポリマーおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4717762A (ja) |
| JP (1) | JPS63125513A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013047293A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 住友化学株式会社 | 光電変換素子 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5011907A (en) * | 1989-10-10 | 1991-04-30 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Molecules with enhanced electronic polarizabilities based on "defect"-like states in conjugated polymers |
| US20030099420A1 (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-29 | Achintya Bhowmik | Electro-optic modulator |
| EP1635894B1 (en) * | 2003-06-25 | 2015-05-27 | Infusion Systems, LLC | Medication infusion device using negatively biased ambient pressure medication chamber |
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|---|---|---|---|---|
| US3914194A (en) * | 1973-04-02 | 1975-10-21 | Dow Chemical Co | Unsaturated formaldehyde copolymer resins derived from diaryl oxides, sulfides, dibenzofuran or dibenzothiophene |
| JPS54141896A (en) * | 1978-04-26 | 1979-11-05 | Fuji Photo Film Co Ltd | Photoconductive polymeric material |
| US4204216A (en) * | 1978-05-04 | 1980-05-20 | University Patents, Inc. | Electrically conducting doped polyacetylene film exhibiting n-type electrical conductivity and method of preparing same |
| US4222903A (en) * | 1978-05-04 | 1980-09-16 | University Patents, Inc. | P-Type electrically conducting doped polyacetylene film and method of preparing same |
| DE3119593A1 (de) * | 1981-05-16 | 1982-12-02 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Poly(2,5-thiophendiyl)-arsenpentafluorid-komplexe |
| US4579679A (en) * | 1981-05-18 | 1986-04-01 | Chevron Research Company | Electroactive polymers |
| FR2527618A1 (fr) * | 1982-05-25 | 1983-12-02 | Thomson Csf | Polymeres contenant des heterocycles et des noyaux aromatiques et materiaux organiques conducteurs formes a partir de ces polymeres |
| US4452725A (en) * | 1982-09-21 | 1984-06-05 | Honeywell Inc. | Stable electrically conducting polymers and method of making |
| US4487667A (en) * | 1983-05-16 | 1984-12-11 | The B. F. Goodrich Company | Polymethylene pyrroles and electrically conductive polymers thereof |
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| US4620943A (en) * | 1984-10-25 | 1986-11-04 | Chevron Research Company | Bicarbazole-oxadiazole electroactive polymers |
| US4548696A (en) * | 1984-11-15 | 1985-10-22 | Olin Corporation | 3,4-Disubstituted polypyrroles and articles of manufacture coated therewith |
| US4579896A (en) * | 1985-01-02 | 1986-04-01 | General Electric Company | Flame retardant polycarbonate compositions |
| US4624999A (en) * | 1985-07-29 | 1986-11-25 | Honeywell Inc. | Electrically conducting complexes of polymers of N-substituted carbazoles and substituted benzaldehydes |
-
1986
- 1986-09-08 US US06/904,746 patent/US4717762A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-09-08 JP JP62223193A patent/JPS63125513A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013047293A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 住友化学株式会社 | 光電変換素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4717762A (en) | 1988-01-05 |
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