JP2003113227A - ベンゾジオキシノチオフェン、その製造法および使用 - Google Patents
ベンゾジオキシノチオフェン、その製造法および使用Info
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Abstract
1〜C20−アルキル、C6〜C10−アリール、C7〜C12
−アラルキル、C1〜C18−アルコキシ、C2〜C18−ヒ
ドロキシアルキレンオキシ、C2〜C36−アルコキシア
ルキレンオキシ、ヒドロキシエチル、フォルミル、C2
〜C18−アシル、ニトロ、ハロゲン、スルフォ(−SO
3H)、シアノ(−CN)、カルボキシ(−COO
H)、C1〜C18−アルコキシカルボニルまたはトリフ
ルオロメチルであるか、或いはそれらが結合している芳
香環と一緒になって芳香族融合環系を生成し、XはNま
たはC−Hである、の化合物。
Description
ベンゾジオキシ)チオフェンと呼ぶ置換基をもったまた
はもたないベンゾジオキシノチオフェン、その製造法、
および電気伝導性を有するオリゴマーおよびポリマーを
製造するためのその使用に関する。さらに本発明はこれ
らの化合物を反復単位として含むオリゴマーおよびポリ
マーに関する。
ている。一例としてはポリマー電池、ダイオードまたは
トランジスター、或いは太陽電池の製造への使用を挙げ
ることができる。有機伝導性ポリマーとしては、例えば
ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレン)、ポリチオフ
ェンまたはポリピロールをベースにした系が使用され
る。
の電気伝導性オリゴマーおよびポリマーが存在してい
る。チオフェン誘導体から製造された従来公知の電気伝
導性オリゴマーおよびポリマーは脂肪族の置換基を有し
ている。特定の例は2,3−ジヒドロチエノ[3,4−
b][1,4]ジオキシンをベースとするポリマーによ
って与えられる。この化合物はまた文献によっては3,
4−エチレンジオキシチオフェンとも呼ばれ、BAYE
R AGからBAYTRON(R)の商品名で市販されて
いる。
に合わせるためには、多くの適切な単量体構造ブロック
を得る必要がある。従って本発明の目的は新規なチオフ
ェン誘導体を提供し、その製造法を見出すことである。
独立にH、C1〜C20−アルキル、C6〜C10−アリー
ル、C7〜C12−アラルキル、C1〜C18−アルコキシ、
C2〜C18−ヒドロキシアルキレンオキシ、C2〜C36−
アルコキシアルキレンオキシ、ヒドロキシエチル、フォ
ルミル、C2〜C18−アシル、ニトロ、ハロゲン、スル
フォ(−SO3H)、シアノ(−CN)、カルボキシ
(−COOH)、C1〜C18−アルコキシカルボニルま
たはトリフルオロメチルであるか、或いはそれらが結合
している芳香環と一緒になって芳香族融合環系を生成
し、XはNまたはC−Hである、の化合物に関する。
ェンを置換基をもったまたはもたない1,2−ジヒドロ
キシベンゼンと反応させて式(I)の化合物を生成させ
る式(I)の化合物の製造法に関する。
せる電気伝導性ポリマーの製造法に関する。
も1個の反復単位を含む電気伝導性ポリマーに関する。
らに説明するが、これらの実施例においては特記しない
限りすべての部及びパーセントは重量によるものとす
る。
ェン誘導体を製造することができた。これらの誘導体は
置換基をもちまたはもたない3,4−(1’,2’−ベ
ンゾジオキシ)チオフェンである。この用語にはジアザ
ベンゾ基を含む化合物が含まれる。これらの化合物は目
標とする方法において電子構造に影響を与える広い範囲
の異なった置換基をもつことができ、従って伝導性ポリ
マーを製造する単量体として特に興味がもたれ、また融
通性をもっている。
独立にH、C1〜C20−アルキル、C6〜C10−アリー
ル、C7〜C12−アラルキル、C1〜C18−アルコキシ、
C2〜C18−ヒドロキシアルキレンオキシ、C2〜C36−
アルコキシアルキレンオキシ、ヒドロキシエチル、フォ
ルミル、C2〜C18−アシル、ニトロ、ハロゲン、スル
フォ(−SO3H)、シアノ(−CN)、カルボキシ
(−COOH)、C1〜C18−アルコキシカルボニルま
たはトリフルオロメチルであるか、或いはそれが結合し
ている芳香環と一緒になって芳香族融合環系を生成し、
XはNまたはC−Hである、の化合物が提供される。
C1〜C16−アルキル、C6〜C10−アリール、C1〜C
18−アルコキシ、C2〜C4−アシル、ニトロ、ハロゲ
ン、例えばフッ素、塩素または臭素、またはC2〜C36
−アルコキシアルキレンオキシであることが好ましく、
H、メチル、ブチル、フェニル、アセチル(−CO−C
H3)、メトキシ、メトキシエトキシ(H3C−O−CH
2−CH2−O−)、ニトロまたは塩素であることが特に
好適である。さらに基R1およびR2の少なくとも一つが
水素であることが極めて好ましい。
(I)の化合物は脂肪族の置換基をもった公知のチオフ
ェン誘導体に対する価値のある補足材料となっている。
何故ならばこれらの化合物は特に有利な特性、特に高い
伝導性を有する伝導性重合体を製造するのに適している
からである。このようなポリマーは例えば電極として使
用することができる。
えば3,4−ジアルコキシチオフェン、好ましくは公知
の3,4−ジメトキシチオフェンを置換基をもったまた
はもたない1,2−ジヒドロキシベンゼンと反応させる
ことによって製造することができる。
またはトルエンのような芳香族溶媒の中で約100〜約
160℃の温度において、好ましくは還添温度におい
て、酸触媒、例えば硫酸またはp−トルエンスルフォン
酸の存在下に行うことができる。
公知の3,4−ジヒドロキシチオフェンジカルボン酸エ
ステルを置換基をもったまたはもたない2,3−ジハロ
−1,4−ジアザベンゼンと反応させ、次いでこの反応
生成物を鹸化し脱カルボキシル化することによって製造
することができる。
製造に使用することができる。この場合式(I)の1種
の化合物を単量体として使用するか、或いは式(I)の
定義の中に入る種々の化合物の混合物として使用するこ
とができる。また1種またはそれ以上の式(I)の化合
物の他に、他のチオフェン誘導体、特に公知の3,4−
エチレンジオキシチオフェンを単量体として加えること
もできる。
合法に従って行われる。この方法は例えば酸化剤、例え
ば塩化鉄(III)、他の鉄(III)塩、H2O2、パ
ーオキソ二硫酸のナトリウムまたはカリウム塩、重クロ
ム酸カリウム、過マンガン酸カリウムを用いて酸化的
に、或いは電気化学的に行うことができる。
の製造のための式(I)の化合物の使用が提供され、ま
た式(I)の化合物を重合させることによって製造され
る、従って反復単位として式(I)の化合物を少なくと
も1個含んだ電気伝導性ポリマーが提供される。
らの実施例において特記しない限りすべての部及びパー
セントは重量による。
ル)、33gのカテコール(0.3モル)、60mlの
キシレン、1.5gのp−トルエンスルフォン酸および
0.6gのトリフェニルフォスフィンを保護ガスの下で
24時間加熱して沸騰(145℃)させる。この間に生
成したメタノールを留去した。
試料を取り出し、HPLCで分析した。使用したすべて
の3,4−ジメトキシチオフェンが反応したら直ちに反
応を停止させる。
シクロヘキサンで4回抽出した。シクロヘキサンによる
最初の抽出物は濃い赤褐色をしており、次の抽出物は次
第に色が薄くなり、次第に純粋な生成物を含んでいた。
抽出物を一緒にして一晩放置し、暗赤褐色の油を沈殿さ
せ、これを分離した。
を分離し、200mlのシクロヘキサン中に採った。
の活性炭と混合し、70℃に加熱して濾過した。透明に
なった溶液を回転蒸発器上で蒸発、乾凅させた(75
℃、25ミリバール)。
びた生成物が得られ、これは融点が60℃であり、GC
−MS分析によれば99%のベンゾチエノジオキシン
(3,4−(1’,2’−ベンゾジオキシ)チオフェン
を含んでいた。MS:m/e=190(100%)。
精製した(溶出剤:シクロヘキサン、固定相としてシリ
カゲル使用)。これにより融点72℃の純白色の結晶生
成物が得られた。
てこの生成物は1509、1493、1281、766
および742cm-1において強い吸収を示した。
m(s,2H),6.88ppm(s,4H)。
させて電気伝導性フィルムにすることができるか、或い
は先ずエタノール中に鉄(III)トシレートを含む溶
液を用いて酸化することにより重合させ、次いでクロロ
フォルムから処理して電気伝導性のフィルムにすること
ができる。
g、4−t−ブチルカテコール20.7gおよびp−ト
ルエンスルフォン酸一水和物1.2gを保護ガス雰囲気
の下で3時間90mlのトルエン中で還流させた。次に
生成したトルエンとn−プロパノールの混合物を留去し
た。留去した溶媒の量を先ずトルエンで、次にキシレン
で一部置き換えた。蒸溜は全部で12時間続けた。薄層
クロマトグラフにより反応の過程を監視した。
れた暗色の溶液を水で3回洗滌した。回転蒸発器上で減
圧下において溶媒を留去し、分取用カラムクロマトグラ
フで黒色の残渣を精製した(溶出液としてトルエンを使
用し固定相としてSiO2(シリカゲル)を使用し
た)。これによって16.6gの暗赤色の油が得られた
が、これは1H−NMRによれば3,4−(4’−t−
ブチルベンゾ−1’,2’−ジオキシ)チオフェンを6
5%含んでいた。
m(9H,s),6.40ppm(2H,s),6.8
〜6.95ppm(2H,芳香環.AB系),6.94
ppm{1H,s)。
重合 5.0gのp−トルエンスルフォン酸鉄(III)を1
0.4gのエタノールに溶解した。0.58gの3,4
−(1’,2’−ベンゾジオキシ)チオフェンをこの溶
液に加えた。この混合物を室温で1時間撹拌し、次いで
この溶液をガラス板か他の基質の上に注ぎ、例えば回転
被覆法により層を広げて薄いフィルムを生成させた。次
いでこのフィルムを75℃で1時間乾燥した。
ィルムが得られた。このフィルムは、同じ条件下で3,
4−エチレンジオキシチオフェンから得られた同等なフ
ィルムに比べて幾分黒ずんでいた。
が、このような詳細な説明は単に例示の目的のためであ
り、当業界の専門家は特許請求の範囲により制限される
以外、本発明の精神および範囲を逸脱することなく多く
の変形をなし得ることを了解されたい。
ある。
独立にH、C1〜C20−アルキル、C6〜C10−アリー
ル、C7〜C12−アラルキル、C1〜C18−アルコキシ、
C2〜C18−ヒドロキシアルキレンオキシ、C2〜C36−
アルコキシアルキレンオキシ、ヒドロキシエチル、フォ
ルミル、C2〜C18−アシル、ニトロ、ハロゲン、スル
フォ(−SO3H)、シアノ(−CN)、カルボキシ
(−COOH)、C1〜C18−アルコキシカルボニルま
たはトリフルオロメチルであるか、或いはそれらが結合
している芳香環と一緒になって芳香族融合環系を生成
し、XはNまたはC−Hである、の化合物。
H、C1〜C16−アルキル、C6〜C10−アリール、C1
〜C18−アルコキシ、C2〜C4−アシル、ニトロ、ハロ
ゲンまたはC2〜C36−アルコキシアルキレンオキシで
ある上記第1項記載の化合物。
H、メチル、ブチル、フェニル、アセチル(−CO−C
H3)、メトキシ、メトキシエトキシ、ニトロまたは塩
素である上記第2項記載の化合物。
である上記第1項記載の化合物。
合物。
独立にH、C1〜C20−アルキル、C6〜C10−アリー
ル、C7〜C12−アラルキル、C1〜C18−アルコキシ、
C2〜C18−ヒドロキシアルキレンオキシ、C2〜C36−
アルコキシアルキレンオキシ、ヒドロキシエチル、フォ
ルミル、C2〜C18−アシル、ニトロ、ハロゲン、スル
フォ(−SO3H)、シアノ(−CN)、カルボキシ
(−COOH)、C1〜C18−アルコキシカルボニルま
たはトリフルオロメチルであるか、或いはそれらが結合
している芳香環と一緒になって芳香族融合環系を生成
し、XはNまたはC−Hである、の化合物の製造法であ
って、該方法は3,4−ジアルコキシチオフェンを置換
基をもったまたはもたない1,2−ジヒドロキシベンゼ
ンと反応させて式(I)の化合物を製造することを含ん
でなる方法。
H、C1〜C16−アルキル、C6〜C10−アリール、C1
〜C18−アルコキシ、C2〜C4−アシル、ニトロ、ハロ
ゲンまたはC2〜C36−アルコキシアルキレンオキシで
ある上記第6項記載の方法。
H、メチル、ブチル、フェニル、アセチル(−CO−C
H3)、メトキシ、メトキシエトキシ、ニトロまたは塩
素である上記第6項記載の方法。
である上記第6項記載の方法。
方法。
独立にH、C1〜C20−アルキル、C6〜C10−アリー
ル、C7〜C12−アラルキル、C1〜C18−アルコキシ、
C2〜C18−ヒドロキシアルキレンオキシ、C2〜C36−
アルコキシアルキレンオキシ、ヒドロキシエチル、フォ
ルミル、C2〜C18−アシル、ニトロ、ハロゲン、スル
フォ(−SO3H)、シアノ(−CN)、カルボキシ
(−COOH)、C1〜C18−アルコキシカルボニルま
たはトリフルオロメチルであるか、或いはそれらが結合
している芳香環と一緒になって芳香族融合環系を生成
し、XはNまたはC−Hである、の化合物を重合させ、
電気伝導性のポリマーを生成させる電気伝導性ポリマー
の製造法。
にH、C1〜C16−アルキル、C6〜C10−アリール、C
1〜C18−アルコキシ、C2〜C4−アシル、ニトロ、ハ
ロゲンまたはC2〜C36−アルコキシアルキレンオキシ
である上記第11項記載の方法。
にH、メチル、ブチル、フェニル、アセチル(−CO−
CH3)、メトキシ、メトキシエトキシ、ニトロまたは
塩素である上記第11項記載の方法。
Hである上記第11項記載の方法。
の方法。
独立にH、C1〜C20−アルキル、C6〜C10−アリー
ル、C7〜C12−アラルキル、C1〜C18−アルコキシ、
C2〜C18−ヒドロキシアルキレンオキシ、C2〜C36−
アルコキシアルキレンオキシ、ヒドロキシエチル、フォ
ルミル、C2〜C18−アシル、ニトロ、ハロゲン、スル
フォ(−SO3H)、シアノ(−CN)、カルボキシ
(−COOH)、C1〜C18−アルコキシカルボニルま
たはトリフルオロメチルであるか、或いはそれらが結合
している芳香環と一緒になって芳香族融合環系を生成
し、XはNまたはC−Hである、の少なくとも1種の化
合物を反復単位として含む電気伝導性ポリマー。
にH、C1〜C16−アルキル、C6〜C10−アリール、C
1〜C18−アルコキシ、C2〜C4−アシル、ニトロ、ハ
ロゲンまたはC2〜C36−アルコキシアルキレンオキシ
である上記第16項記載のポリマー。
にH、メチル、ブチル、フェニル、アセチル(−CO−
CH3)、メトキシ、メトキシエトキシ、ニトロまたは
塩素である上記第16項記載のポリマー。
Hである上記第16項記載のポリマー。
のポリマー。
Claims (4)
- 【請求項1】 式(I) 【化1】 但し式中、R1およびR2はそれぞれ互いに独立にH、C
1〜C20−アルキル、C6〜C10−アリール、C7〜C12
−アラルキル、C1〜C18−アルコキシ、C2〜C18−ヒ
ドロキシアルキレンオキシ、C2〜C36−アルコキシア
ルキレンオキシ、ヒドロキシエチル、フォルミル、C2
〜C18−アシル、ニトロ、ハロゲン、スルフォ(−SO
3H)、シアノ(−CN)、カルボキシ(−COO
H)、C1〜C18−アルコキシカルボニルまたはトリフ
ルオロメチルであるか、或いはそれらが結合している芳
香環と一緒になって芳香族融合環系を生成し、XはNま
たはC−Hである、の化合物。 - 【請求項2】 式(I) 【化2】 但し式中、R1およびR2はそれぞれ互いに独立にH、C
1〜C20−アルキル、C6〜C10−アリール、C7〜C12
−アラルキル、C1〜C18−アルコキシ、C2〜C18−ヒ
ドロキシアルキレンオキシ、C2〜C36−アルコキシア
ルキレンオキシ、ヒドロキシエチル、フォルミル、C2
〜C18−アシル、ニトロ、ハロゲン、スルフォ(−SO
3H)、シアノ(−CN)、カルボキシ(−COO
H)、C1〜C18−アルコキシカルボニルまたはトリフ
ルオロメチルであるか、或いはそれらが結合している芳
香環と一緒になって芳香族融合環系を生成し、 XはNまたはC−Hである、の化合物の製造法であっ
て、3,4−ジアルコキシチオフェンを置換基をもった
またはもたない1,2−ジヒドロキシベンゼンと反応さ
せて式(I)の化合物を製造することを特徴とする方
法。 - 【請求項3】 式(I) 【化3】 但し式中、R1およびR2はそれぞれ互いに独立にH、C
1〜C20−アルキル、C6〜C10−アリール、C7〜C12
−アラルキル、C1〜C18−アルコキシ、C2〜C18−ヒ
ドロキシアルキレンオキシ、C2〜C36−アルコキシア
ルキレンオキシ、ヒドロキシエチル、フォルミル、C2
〜C18−アシル、ニトロ、ハロゲン、スルフォ(−SO
3H)、シアノ(−CN)、カルボキシ(−COO
H)、C1〜C18−アルコキシカルボニルまたはトリフ
ルオロメチルであるか、或いはそれらが結合している芳
香環と一緒になって芳香族融合環系を生成し、 XはNまたはC−Hである、の化合物を重合させ、電気
伝導性のポリマーを生成させることを特徴とする電気伝
導性のポリマーの製造法。 - 【請求項4】 式(I) 【化4】 但し式中、R1およびR2はそれぞれ互いに独立にH、C
1〜C20−アルキル、C6〜C10−アリール、C7〜C12
−アラルキル、C1〜C18−アルコキシ、C2〜C18−ヒ
ドロキシアルキレンオキシ、C2〜C36−アルコキシア
ルキレンオキシ、ヒドロキシエチル、フォルミル、C2
〜C18−アシル、ニトロ、ハロゲン、スルフォ(−SO
3H)、シアノ(−CN)、カルボキシ(−COO
H)、C1〜C18−アルコキシカルボニルまたはトリフ
ルオロメチルであるか、或いはそれらが結合している芳
香環と一緒になって芳香族融合環系を生成し、 XはNまたはC−Hである、の少なくとも1個の化合物
を反復単位として含むことを特徴とする電気伝導性ポリ
マー。
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