JPS63280086A - 複核錯体またはその塩体およびラングミュア・ブロジェット膜 - Google Patents

複核錯体またはその塩体およびラングミュア・ブロジェット膜

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JPS63280086A
JPS63280086A JP11559687A JP11559687A JPS63280086A JP S63280086 A JPS63280086 A JP S63280086A JP 11559687 A JP11559687 A JP 11559687A JP 11559687 A JP11559687 A JP 11559687A JP S63280086 A JPS63280086 A JP S63280086A
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Toshiki Koyama
俊樹 小山
Koji Ito
弘次 伊東
Kazuchika Ota
和親 太田
Iwao Yamamoto
巌 山本
Hiroshi Matsuzaki
松崎 啓
Hiroyoshi Shirai
汪芳 白井
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 工 発明の背景 技術分野 本発明は、複核錯体およびそれを含むラングミュア・ブ
ロジェット膜に関する。
先行技術とその問題点 電子デバイスとしての金属錯体の応用が最近盛んに研究
されており、さらに分子素子としての可能性も注目され
ている。
しかし、一般の金属錯体は、その酸化還元反応に際し、
外部からの電子と対イオンとの出入が必要で、これによ
る諸問題も多い。 特に酸化状態の変化速度が遅いこと
は問題である。
ところが、金属錯体のうちでも複核錯体など混合原子価
錯体の場合には、金属原子間に電子移動を起こすので、
外部からの電子や対イオンの出入を伴わずに、しかも速
い速度で酸化状態の変化を生じさせることができると考
えられる。
そして、これらを薄膜化し規則的な分子配向を実現する
ことによって、さらに高度な機能の発現が期待される。
 そのため、実際、薄膜形成の試みがなされている。 
このような薄膜の製造方法には、真空蒸着、懸濁吹き付
け、ポリマー中への分散、機械的ラビングなどがあるが
、いずれも膜厚の均一性、微結晶分布の形態の再現性に
問題がある。
そこで、これらの問題を解消するものとしてラングミュ
ア・ブロジェット(LB)法や水平付着法による再現性
のある安定した分子配向性膜の形成が近年注目されてい
る。
LB法は、両親媒性(親水性と親油性)のバランスが適
度に保たれた物質を揮発性の溶媒に溶かして水面上に滴
下し、単分子膜を形成し、膜に表面圧を十分かけて固体
状態に保ちながら、水面を横切る方法に基板を上下して
単分子膜を累積する方法である。
また水平付着法は、水面と平行な方向に配置した基板に
単分子膜を形成するものである。
これらLB法や水平付着法により形成された膜をラング
ミュア・ブロジェット(LB)膜という。
このようなことがらLB膜の形成には、有機溶媒に対す
る溶解性が要求される。 またLB膜は累積後の処理に
より成膜分子の分子配向を変化させることなく重合させ
て重合LB膜を形成すると、膜の機械的強度や堅牢性が
向上し、すぐれた機能性膜が実現する。 従って、この
ような点での処理性、機械的強度、耐熱性、耐食性の特
質も必要である。
従って、LB膜化が可能であって、しかもLB膜化後、
分子の規則的な配向を保持したまま重合、特に光重合可
能な混合原子価錯体が実現すれば、すぐれた機能性膜が
実現することになる。  − ■ 発明の目的 本発明の目的は、高機能材料としての用途が期待され、
ラングミュア・ブロジェット膜の形成が可能で、成膜後
分子配向構造の変化なしに光重合可能な新規な化合物お
よびそれにより形成される高い耐久性を有するラングミ
ュア・ブロジェット膜を提供することにある。
■ 発明の開示 このような目的は、下記の本発明によって達成される。
すなわち、第1の発明は、下記式(I)で示されること
を特徴とする複核錯体またはその塩体である。
(上記式(I)において、Mtは遷移金属を、R1はア
ルキレン基を、R2、R3およびR4はアルキル基を表
わす。) また、第2の発明は、下記式(I)で示される複核錯体
またはその塩体を含むことを特徴とするラングミュア・
ブロジェット膜である。
式(I) (上記式(I)において、Mtは遷移金属を、R1はア
ルキレン基を、R2、R3およびR4はアルキル基を表
わす。) さらに、第3の発明は、下記式(I)で示される複核錯
体またはその塩体を含むラングミュア・ブロジェット膜
を光重合させたことを特徴とするラングミュア・ブロジ
ェット膜である。
式(I) (上記式(I)において、Mtは遷移金属を、R1はア
ルキレン基を、R2、R3およびR4はアルキル基を表
わす。) ■ 発明の具体的構成 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
本発明の複核錯体を表わす上記式(I)において、R1
はアルキレン基を表わす。
R1としては、非置換のアルキレン基が好ましく、また
、直鎖で炭素数1〜8、特に炭素数1のものが好ましい
。
このようなアルキレン基としては、メチレン、エチレン
、プロピレン、ブテン、ペンタメチレン、ヘキサメチレ
ン、ヘプタメチレン、オクタメチレン等が挙げられ、こ
れらのうち特に、メチレンが好ましい。
R2、R3およびR4は、アルキル基を表わす。
R2としては、非置換のアルキル基で炭素数8〜20、
特に炭素数12〜20のものが好ましく、また、直鎖の
ものが好ましい。
このようなアルキル基としては、n−オクチル、n−デ
シル、n−ドデシル、n−ブタデシル、n−ヘキサデシ
ル、n−オクタデシル、n−エイコシル等が挙げられ、
これらのうち特に、n−ドデシル、n−ブタデシル、n
−ヘキサデシル、n−オクタデシル、n−エイコシルが
好ましい。
R3およびR4としては、非置換のアルキル基が好まし
く、また、直鎖で炭素数1〜4、特に炭素数1のものが
好ましい。
このようなアルキル基としては、メチル、エチル、プロ
ピル、ブチル等が挙げられ、これらのうち特にメチルが
好ましい。
なお、R3とR4とは、通常、同一のものであることが
好ましい。
上記式(I)において、Mtは遷移金属を表わす。
遷移金属としては、Cu、Ni、Fe、Zn、Cr等が
用いられる。
なお、2つのMtは通常同一であるが、異なるものであ
ってもよい。
本発明の複核錯体には、前記式(I)で示される化合物
に加え、下記式(II)で示されるその塩体も含まれる
。
式(II) 上記式(n)において、XはCIL−1Br’″、■−
等のハロゲンあるいは C見Q4− 、BF4−1BPh4−(Ph=フェニル
)等の酸アニオンなどである。
nは、複核錯体の価数により、適当に選定される整数で
あって、0〜4である。
例えば、MtがCu2+、Cu2÷の組み合わせである
場合、n=2となる。 また、Cu’ゝ、Cu2+の組
み合わせである場合には、n==1である。
なお、式(II)で示される塩体には、結合水が結合し
ていることもあり得る。
例えば、MtがCu2+、Cu2+の組み合わせでXが
CILである場合、この塩体にはlH2Oが結合水とし
て含まれる。
このような複核錯体は、参考文献(R,Longand
 D、Hendrickson、J、Am、Chem、
Soc、。
1983、 105. 1513. B、Tieke、
G。
Lieser、and G、Wegner、J、Pol
ym、Sci、、Polym。
Chem、Ed、、 1979. 17. 1631.
 J。
Skarzewski and E、Daniluk、
Monatsch、Chem、。
1983.114,1077、等)に準じ、例えば下記
に示すスキームに従い合成すればよい。
なお、下記のスキームにおいて、Tsはトシル基を、M
sはメシル基を表わす。
C00Et 〈 tXn このようにして得られる複核錯体は、IRスペクトル、
電子スペクトル、I(−NMR,マススペクトル、元素
分析等により容易に同定することができる。
なお、IRスペクトルはKBrti:刑法を用い、電子
スペクトルは、クロロホルム、ベンゼン等の溶媒中で測
定する。
IRスペクトルには、2930cm−’と2860cm
’のVC−H,1635cm−’のν。、1560cm
’のνc、cを有する。
電子スペクトルには、いずれの溶媒においても350〜
370nra、220〜230nmに吸収極大を有する
。
本発明の複核錯体は、それ自身エネルギー変換材料、電
気化学的触媒、酸素運搬担体などの高機能材料としての
用途が期待されるばかりでなく、次に述べるラングミュ
ア・ブロジェット膜を形成させる際の材料とすることも
できる。
本発明の複核錯体は、ラングミュア・ブロジェット膜を
形成する際要求される有機溶媒(クロロホルム、エタノ
ール等)に対する溶解性も十分である(10−3M以上
溶解可能)。
また、熱水にも可溶である。
上述の式(I)または(n)で示される錯体または塩体
な用いたラングミュア・ブロジェット(LB)膜の形成
法について述べる。
化合物を展開溶媒(例えばクロロホルム)に溶解し、水
相に蒸留水を用い気液界面に単分子膜を展開する。 水
相の温度は3℃程度とし、単分子膜が均一になるまで放
置する。 その時間は、通常10分程度である。 そし
て表面圧が、例えば25 mN/mとなるように圧縮す
る。
その後、以下の2つの方法により累積膜を作製する。
(1)LB法 基板(ガラス、石英、アルミナ、シリコン等)を例えば
20 mad/winの速度で下降させ、一定圧を保つ
ように界面を圧縮しなから水相の中に垂直に浸漬させ、
続けて上昇させて基板上に単分子膜を移し取る。 基板
上に移し取った後、付着した水が乾燥するまで放置し、
同じ操作を繰り返して累積膜を得る。
このようにして基板上に移し取った累積膜は、基板を浸
漬させる時の界面との接触角(下降時鈍角、上昇時直角
)、下降時のみの表面積減少より、下降時に疎水性部位
が吸着する典型的なX膜の形態であると考えられる。
(2)水平付着法 疎水性基板(例えばジクロロジフェニルシランで疎水処
理を行なったガラス、石英、アルミナ、シリコン等)を
、水平に支え、膜を展開させた水面にできるだけ接近さ
せ、その一端から静かに単分子膜面に触れることにより
膜を基板に付着させる。 次に、基板に隣接して仕切り
板を水槽上に置き、基板の周囲に残っている単分子膜を
掃き去った後、基板を水面からひきはなせば、単分子膜
はそのままもち上げられて、基板表面に移し取られる。
 基板が乾燥するまで放置し、同じ操作を繰り返して累
積膜を作製する。
この方法では、常に疎水性部位が吸着することから、得
られる累積膜の構造は、理想的なX膜となる。 この場
合、累積比は常に1であり、また累積時に膜の流動がな
いため、単分子膜中の分子の凝集状態がそのまま基板表
面に移行できる。 さらにまた、垂直浸漬法(LB法)
では累積不可能な比較的低圧領域の膜にも適用できるた
め、本発明の複核錯体の場合は、水平付着法を用いるほ
うが好ましい。
これらにより累積した層数と吸光度との間には直線関係
が成立し、このことから再現性のある安定した単分子膜
が一回毎の累積操作で基板上に移し取られていると考え
られる。
なお、本発明のLB膜は上記式(I)または(II)で
示される複核錯体または塩体のみから形成されるに限ら
ず、上記式(I)または(II)で示される複核錯体ま
たは塩体と、いわゆるマトリックスとから形成されても
よい。
この場合、上記錯体または塩体とマトリックスとの量比
は、分子比で1=2〜1:15、特に1:5〜1:10
程度が、得られるLB膜の安定性の点で好ましい。
また、用いるマトリックスとしては、 ヘプタデカ−2,4−ジイン−1−オール等のR2+C
=C+2−RI OH(RI 、R2は前記のとおり)
、脂肪酸、脂肪酸エステル、アルカン等が挙げられ、こ
れらのうち、用いる錯体またはその塩体とR2が同じも
のが好ましい。
上記複核錯体または塩体とマトリックスとから形成され
るこのようなLB膜は、複核錯体または塩体とマトリッ
クスとの組み合わせを適当に選定することにより、膜の
安定性、分子の配向性等を向上させることができ、その
結果、光重合性を向上させることができ、しかも上記錯
体のみで形成されたLB膜と同様な機能性を有するもの
である。
このような本発明のLB膜は、本発明の複核錯体がLB
膜を形成する際に規則的に配向するため、光学的に異方
性を示す。
具体的には、平面環状配位子が膜面にほぼ垂直に配向し
、各分子の平面環状配位子が、各々はぼ平行に規則的に
配向するものである。
本発明のLB膜がこのような構造をとることは、極限分
子占有面積測定、偏光IRスペクトルにおけるνcNの
吸収の異方性等により推定できる。
また、後述する光重合により、このような規則的な配向
を、強固に保持することが可能となる。
そして、このような規則的な配向をすることにより、以
下に述べる特性が生じ、下記の用途等に用いることがで
きる。
例えば錯体がCu”とCu+のMtを有する混合原子価
錯体の場合には、それら金属の原子価が平均化して+1
.5価を2つの金属が示すような平均原子価状態と、原
子価が平均化してない+2価と+1価の混在原子価状態
が、温度変化により可逆的に得られることが知られてぃ
る(R,long and D、Hendrickso
n J、Am、Chem。
Soc、1983. 105. 1513)  。
この場合は、溶液状態であれば、分子の配向は等方向で
あるので、分子1個が示す電子の局在、非局在状態によ
る電子的微環境の変化が、打ち消されてしまっている。
  しかしながら分子を規則的にある一定方向に配向さ
せれば、その特性が初めて機能として取り出せるもので
ある。 このような例として非線形光学素子が挙げれる
。
さらに、この錯体はジアセチレン基を有している。 ジ
アセチレン化合物の重合体の中にはドーピングにより1
0−’S/cmの電導性を示すものも報告されている(
内藤勝之、岡本正義第35回高分子学会予稿集p598
 (1986))。
したがって、本発明の錯体の配向膜を後述のように重合
した場合には、その膜の膜面に対して平行な方向の電導
性が膜面に対して垂直な方向から与える電場、磁場ある
いは熱的刺激(例えば赤外線レーザー)によって変化す
ることが考えられ、スイッチ素子、情報変換素子、メモ
リー素子、分子トランジスター素子等、いわゆる分子素
子への応用が期待される。
また、本発明のLB膜は、いわゆるエレクトロクロミズ
ム(EC)機−等を有し1機能性材料として使用可能で
ある。
しかし、累積しただけの膜では堅牢性が不十分であるた
め、光重合を行なうことが好ましい。
光重合には紫外線を用いることが好ましく、光源として
は水銀ランプ、Xeランプ等を用いればよい。
紫外線照射により、例えば上記式(n)で示される塩体
は、下記のように光重合する。
このような重合は、電子スペクトル、IRスペクトル等
によって確認できる。
また、このような光重合を行なっても、LB膜の規則的
な分子配向は保持される。
本発明のLB膜は、このような光重合を行なうことによ
り堅牢性が高いものとなり、上記のEC機能を利用した
エレクトロクロミックディスプレイ デバイス等の耐久
性の高い機能性材料として用いることができる。
また、本発明のLB膜は、磁気デバイス、酸素キャリヤ
ー、電子デバイス、修飾電極、メモリー材料、分子素子
などの各種高機能材料としての用途が期待される。
■ 発明の具体的作用効果 本発明の複核錯体は、新規な化合物であり、エレクトロ
クロミズム機能を有するためエレクトロクロミック デ
ィスプレイ デバイス等の機能性材料とすることができ
る。 また、エネルギー変換材料、電気化学的触媒、酸
素運搬担体等の高機能材料あるいは酸化還元を利用した
機能材料とすることができる。 そして、これらの錯体
はラングミュア・ブロジェット膜の形成が可能である。
また、これらの錯体により形成されるラングミュア・ブ
ロジェット膜は、さらに高度の機能の発現が可能となり
、EC機能を利用したエレクトロクロミンク ディスプ
レイ デバイス、メモリー素子等に使用でき、さらに、
磁気デバイス、酸素キャリヤー、電子デバイス、修飾電
極、光メモリー材料等の高機能材料となりつる。
さらに、本発明のLB脱膜中は、本発明の複核錯体が規
則的に配向しているため光学的に異方性を有し、非線形
光学素子として利用でき、その他、スイッチ素子、情報
変換素子、メモリー素子、分子トランジスター素子等と
しての利用の可能性を有する。
また、本発明のLB膜は光重合により堅牢性を高めるこ
とができ、また、その際に分子の規則的な配向が保持さ
れるので耐久性の高い高機能材料とすることができるも
のである。
■ 発明の具体的実施例 以下、本発明を、実施例を挙げて詳細に説明する。
[実施例1] の合成。
ci−i=ci−xをn−BuLi存在下でCl2H2
S−Brと反応させCl2H25C= CHを得た。 
収率は82%であった。
得られた(:+J2sC= CFIを、(:2■6Mg
Br存在下でI2と反応させCl2H2S(: ! C
1を得た。 収率は94%であった。
得うh タCl2)+25= CHヲ、CuCf1、c
2o、No。
およびNH2OH−H(:u (7)存在下テuc= 
に−CH2−OHと反応させ、Cl2H2s−CG−C
= C−CH2oHを得た。
収率は41%であった。
得うtL t= Cl2Hzs−CG−C= (ニーC
H20HをTsCIlと反応させ、Cl2H2s−C=
  C−C=C−CH2−0Tsを得た。 収率は60
%であった。
これをLi Brと反応させ、に+Jzs−C== (
ニーC! C−CH2Brを得た。 収率は89%であ
った。
これをNaH(7)存在下で、EtooCCH,(:0
0Etとを得た。 収率は59%であった。
これを、 LiAj!H4で還元し、 を得た。 収率は80%であった。
これをMsCJ!と反応させ、 を得た。 収率は62%であった。
これを、NaN3を用いてアジド化し、を得た。 収率
は88%であった。
これをLiA1)14で還元し、 を得た。 収率は51%であった。
これを およびCu(CIO4)  ・6H20と反応させ、目
的物を得た。 収率は45%であった。
このようにして得られた複核錯体の塩体の分子量につい
て、この塩体をグリセロールと混合して金属表面に塗布
した試料に、高速中性原子を照射して、 F A B (Fast Ato+i Bombard
ment )法によりマススペクトルを測定したところ
、質量数(m/z、m:質量、2:電荷数)が760に
イオンビークがみられ、この値は、複核錯体の塩体分子
より、結合力の弱いH2Oおよび2つのCIL−イオン
が脱離し、2つのHが付加した状態の分子イオンビーク
の値であることが確認された。
また、KBr錠剤法によりIRスペクトルを測定とした
ところ、2930 c m−1および2860cm−1
にνcHが、1635cm−’にνCmNが、1560
cm−’にシC−C(芳香環の骨格振動)がみられた。
次にクロロホルムを溶媒に用い電子スペクトルを測定し
たところ、667nmにiLogε=2.25の吸収が
、また、365nmに1oge=4.15の吸収がみら
れた。
上記のように得られた複核錯体の塩体は上記のものであ
ることが確認された。
[実施例2] 実施例1で得られた複核錯体の塩体と、マトリックスと
してヘプタデカ−2,4−ジイン−j −オー7L/ 
(C12H25−C=C−CIC−CH20H)とを用
い、混合LB膜を作製した。
上記の塩体とマトリックスとの混合比を塩体:マトリッ
クス=1:2.5(第1図中(b))、1:5(同(C
))および1:15(同(d))と変化させ協和界面科
学■製 表面膜圧力計により表面圧−面積(π−A)曲
線を作製した。
展開溶媒はクロロホルムとし、3℃の純水上に展開した
。 また、圧縮速度を20 mml園inとした。
結果を第1図に示す。
第1図に示されるように、マトリックスの混合比の増大
により極限分子占有面積は変化しなかったが、崩壊圧の
減少がみられた。
[実施例3] 実施例2で得られた塩体:マトリックス=1:5の混合
比のLB膜を用いて、累積膜を作製した。
ジフェニルジクロロシランで疎水処理したガラス基板を
水平に支え、その一端から静かに単分子膜面に触れるこ
とにより単分子膜を移し取った。 この操作をくり返し
、累積比0.8のXタイプの累積膜を得た。
[実施例4] 実施例2で得られたLB膜(塩体:マトリックス=1=
5、作製時の表面圧25 mN/m)に紫外線を照射し
、光重合を行なった。 光源は、10Wの水銀ランプを
用い、10分間照射した。
この膜の吸収スペクトルを測定したところ、第2図中(
a)に示すように共役主鎖由来の465nmの吸収ビー
クが現われ、光重合が確認された。 なお、第2図中(
a)は、紫外線未照射のものの吸収スペクトルである。
また、実施例2のその他のLB膜および実施例3で得ら
れた累積膜でも同様に光重合が可能であった。
[実施例5] 上記の各実施例に準じ、ネサ基板上に累積膜、光重合累
積膜を形成し、塩化テトラエチルアンモニウムを電解質
とした溶液中で、ネサ基板を対向電極としてサイクリッ
クポルタンメトリーを行なったところ、負側で黄色、正
側で緑色を示し、それぞれがエレクトロクロミズム機能
を有していることが確認された。
また、これらについて、分°子面の平均的な配向方向に
対して平行および垂直な方向の可視偏光をあてて吸収を
測定したところ異方性が確認され、本発明のLB膜、累
積膜は分子の規則的な配向を有し、かつ、これは光重合
を行なってもそのまま保持され、堅牢性の高い機能膜が
実現することが確認された。
【図面の簡単な説明】
第1図は表面圧−面積曲線を表わすグラフである。 第2図は波長と吸光度を表わすグラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記式( I )で示されることを特徴とする複核
    錯体またはその塩体。 ▲数式、化学式、表等があります▼ {上記式( I )において、Mtは遷移金属を、R_1
    はアルキレン基を、R_2、R_3およびR_4はアル
    キル基を表わす。}
  2. (2)下記式( I )で示される複核錯体またはその塩
    体を含むことを特徴とするラングミュア・ブロジェット
    膜。 式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼ {上記式( I )において、Mtは遷移金属を、R_1
    はアルキレン基を、R_2、R_3およびR_4はアル
    キル基を表わす。}
  3. (3)下記式( I )で示される複核錯体またはその塩
    体を含むラングミュア・ブロジェット膜を光重合させた
    ことを特徴とするラングミュア・ブロジェット膜。 式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼ {上記式( I )において、Mtは遷移金属を、R_1
    はアルキレン基を、R_2、R_3およびR_4はアル
    キル基を表わす。}
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011518911A (ja) * 2008-04-25 2011-06-30 インペリアル・イノベイションズ・リミテッド 二酸化炭素とエポキシドとの共重合のための二金属触媒錯体
JP2017524800A (ja) * 2014-07-22 2017-08-31 エコニック テクノロジーズ リミテッドEconic Technologies Ltd 触媒

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10556988B2 (en) 2014-07-22 2020-02-11 Econic Technologies Ltd Catalysts

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