JP2005509068A - 芳香族ポリマーを調製する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)下記から選択されるモノマー混合物と:
(i)複数の少なくとも1つの第1の芳香族モノマーと、複数の少なくとも1つの第2の芳香族モノマーとを含む第1のモノマー混合物であって、第1の芳香族モノマーが、少なくとも2つの第1の反応性基を有し、かつ、下記式(I)を有し:
X−Ar1−X (I)
式中:
Xは、ブロモ、ヨード、クロロ、p−トルエンスルホネート、メチルスルホネート、およびトリフルオロメチルスルホネートから選択される第1の反応性基であり、
Ar1は、芳香族部分であり;
第2の芳香族モノマーが、少なくとも2つの第2の反応性基を有し、かつ、下記式(II)を有し:
Y−Ar2−Y (II)
式中:
Yは、ボロン酸、ボロン酸エステル、およびボランから選択される第2の反応性基であり、
Ar2は、式(I)中のAr1と同じかまたは異なった芳香族部分である、第1のモノマー混合物;ならびに
(ii)複数の少なくとも1つの第3の芳香族モノマーおよび少なくとも1つの第4の芳香族モノマーを含む第2のモノマー混合物であって、少なくとも1つの第3の芳香族モノマーが、少なくとも1つの第1の反応性基と、少なくとも1つの第2の反応性基とを有し、かつ、下記式(III)を有し:
X−Ar3−Y (III)
式中:
XおよびYは、それぞれ、式(I)および(II)中で定義されたとおりであり、
Ar3は、式(I)中のAr1および式(II)中のAr2と同じかまたは異なった芳香族部分であり;
少なくとも1つの第4の芳香族モノマーが、少なくとも1つの第1の反応性基と、少なくとも1つの第2の反応性基とを有し、かつ、下記式(IV)を有し:
X−Ar4−Y (IV)
式中:
XおよびYは、それぞれ、式(I)および(II)中で定義されたとおりであり、
Ar4は、式(I)中のAr1、式(II)中のAr2、および式(III)中のAr3と同じかまたは異なった芳香族部分である、第2のモノマー混合物;
(b)各々少なくとも1つのホスフィンオキシド配位子に結合した2つの遷移金属原子を含むホスフィンオキシド遷移金属錯体ダイマーを含む、触媒量の触媒であって、各遷移金属が、金属−リン結合を介して配位子に結合され、2つの遷移金属原子が、2つのハロゲン原子を介して架橋される触媒と、
(c)塩基と、
(d)有機溶媒と
を含む反応混合物を提供する工程を含むことを特徴とする方法に関する。
(A.モノマー混合物)
ポリマーは、芳香族モノマーの混合物の反応から形成される。集合的に、本発明の反応混合物に有用な芳香族モノマーは、2タイプの反応性基、すなわち、ブロモ、ヨード、クロロ、p−トルエンスルホネート、メチルスルホネート、およびトリフルオロメチルスルホネートから選択される第1の反応性基(「X」);ならびにボロン酸、ボロン酸エステル、およびボランから選択される第2の反応性基(「Y」)を有する。反応混合物の組成によって、結果として生じるポリマーは、ホモポリマー、交互コポリマー、または統計的コポリマーであってもよい。(**良好なアップグレード**)
各式III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、およびXからXIII中:
Rは、各場合において同じかまたは異なってもよい炭素原子上の置換基であり、水素、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、F、−CN、−OR9、−CO2R9、CψHθFλ、
−OCψHθFλ、−SR9、−N(R9)2、−P(R9)2、−SOR9、−SO2R9、−NO2、および図13に示された式XIVを有し、「式XIV」で以下にさらに説明されるようなベータ−ジカルボニルから選択されるか;隣接したR基は、ともに、五員もしくは六員シクロアルキル環、アリール環、またはヘテロアリール環を形成することができ:
R9は、各場合において同じかまたは異なってもよいヘテロ原子上の置換基であり、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択され;
ψは、1から20の整数であり、θおよびλは、下記等式A1を満たす整数であり:
θ+λ=2ψ+1; (等式A1);
各式IV、V、VI、VII、VIII、IX、X、およびXI中:
Eは、各場合において同じかまたは異なってもよく、単結合、またはアリーレンおよびヘテロアリーレンから選択される結合基であり;
式VI中:
Aは、各場合において独立してCまたはNであり、γは、0、または1もしくは2から選択される整数であり、Aが両方ともNである場合、γは0であり;または、Aの一方がNであり、Aの一方がCである場合、γは1であり;または、Aが両方ともCである場合、γは2であり;
Qは、O、S、SO2、またはNR9であり、ここで:
R9は、各場合において同じかまたは異なってもよいヘテロ原子上の置換基であり、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択され;
式VII中:
Q1は、カルボニル基、O、S、SO2、またはNR9であり、ここで:
R9は、各場合において同じかまたは異なってもよいヘテロ原子上の置換基であり、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択され;
Wは、H、アルキル、またはヘテロアルキルであるか;Wの両方が、ともに、1つの単結合を表すことができ;
式VIII中:
2つのEは、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−、1,8−、1,7−、1,3−、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、または2,7−位にあり;
式IX中:
2つのEは、1,2−、1,4−、1,10−、1,5−、1,6−、1,6−、1,8−、2,3−、2,10−、2,5−、2,6−、2,7−、または9,10−位にあり;
式X中:
第1のEは、1、2、または3位にあり、第2のEは、6、7、または8位にあり;
式XI中:
第1のEは、2、3、または4位にあり;第2のEは、7、8、または9位にあり;
式XIV中:
R10は、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択され;
δは、0、または1から12の整数である。
1つの好ましい芳香族部分は、図2に示された式IIIを有するフルオレンベース単位である。好ましいR基は、1から30の炭素原子を有するアルキル基、1〜30の炭素原子と、S、N、またはOの1以上のヘテロ原子とを有するヘテロアルキル基、6から18の炭素原子を有するアリール基、および2から18の炭素原子と、S、N、またはOの1以上のヘテロ原子とを有するヘテロアリール基である。適切なR基の例としては、オレフィン不飽和のあるおよびない、n−およびイソ−ブチル、ペンチル、直鎖状および分枝状、ヘキシル、2−エチルヘキシルを含むオクチルからヘキサデシル以上;フェニル基、チオフェン基、カルバゾール基、アルコキシ基、フェノキシ基、およびシアノ基が挙げられる。フルオレン芳香族部分の9位の炭素原子上のより好ましいR基は、直鎖状および分枝状C6からC10アルキルである。フルオレン芳香族部分のフェニル環上のより好ましいR基は、H、C1〜C4アルコキシ、フェノキシ、C1〜C4アルキル、フェニル、またはシアノである。
各式IV、V、VI、VII、VIII、IX、X、およびXI中、E結合基のいずれか1つ以上が、ヘテロアリーレンから選択される場合、ヘテロアリーレンは、図13に示された式XVおよびXVIを有する基から選択することができ、ここで:
式XV中:
Rは、各III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、XからXIIIについて上述されたとおりであり;
E1は、単結合であり;
式XVI中:
RおよびQは、各III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、XからXIIIについて上述されたとおりであり;
E1は、単結合である。
あるいは、芳香族部分は、図3に示された構造、式IVを有する芳香族であってもよい。R基は、好ましくは、1から12の炭素原子を有する、部分的にまたは完全にフッ素化されたアルキル基、特にCF3、1から12の炭素原子を有するアルコキシ基、3から15の炭素原子を有するエステル、−NO2、−SR9、−N(R9)2、−P(R9)2、−SOR9、−SO2R9(R9は好ましくは1から12の炭素原子を有するアルキル基である)、および図13に示された式XIVを有するベータ−ジカルボニル(R10は好ましくは1から12の炭素原子を有するアルキル基であり、δは好ましくは0、1、または2である)から選択される。
式IV(v)からIV(y)中:
Rは、各式III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、XからXIIIについて上述されたとおりである。
あるいは、芳香族部分は、図7に示された構造、式Vを有する二価六員環複素環式芳香族基であってもよい。好ましいR基は、水素、C1〜C5アルキル基、C6〜C20アリール基、およびC4〜C20ヘテロアリール基である。適切なE結合基の例としては、ピリジンジイル(−C5H4N−)およびビピリジンジイル(−C5H4N−C5H4N−)が挙げられる。
あるいは、芳香族部分は、図8に示された構造、式VIを有する五員環複素環式芳香族基であってもよい。好ましいR基は、H、C1〜C5アルキル基、およびC6〜C20アリール基であり、より好ましくは、C6〜C12アリール基である。適切なE結合基の例としては、ピロールジイル(−C4H3N−)およびチオフェンジイル(−C4H3S−)が挙げられる。
式VI(a)中:
Rは、各式III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、XからXIIIについて上述されたとおりであり;
式VI(h)中:
R9は、各場合において同じかまたは異なってもよいヘテロ原子上の置換基であり、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択される。
あるいは、芳香族部分は、図9に示された構造、式VIIを有することができる。R基は、好ましくは、H、C1〜C12アルキル、C6〜C10アリールまたはアルキル置換アリールである。さらに好ましくは、R基は、H、C1〜C4アルキル、またはフェニルである。好ましくは、2つのWは、1つの単結合を表す。
式VII(a)、VII(b)中:
Rは、各式III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、XからXIIIについて上述されたとおりであり;
式VII(e)中:
R9は、各場合において同じかまたは異なってもよいヘテロ原子上の置換基であり、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択される。
あるいは、芳香族部分は、図10に示された構造、式VIII、図11に示された構造、式IX、および図12に示された構造、式XからXIIIを有する二価縮合環芳香族基であってもよい。R基は、好ましくは、H、C1〜C20アルキル、またはC6〜C20アリールである。
本発明の方法における触媒は、各々少なくとも1つのホスフィンオキシド配位子に結合した2つの遷移金属原子を含むホスフィンオキシド遷移金属錯体ダイマーを含み、各遷移金属が、金属−リン結合を介して前記配位子に結合され、2つの遷移金属原子が、2つのハロゲン原子を介して架橋されている。好ましくは、ホスフィンオキシド遷移金属錯体ダイマーは、図1に示された式Iまたは式IIを有し、
無機塩基および有機塩基を本発明の方法で使用してもよい。「有機塩基」という用語は、ヒドロキシルイオン源、および水と組合されてヒドロキシルイオン源を生成するルイス(Lewis)塩基を含む。塩基の機能は、第2の反応性基、Yを、反応性種、−B(OH)3に変えることである。最も適切な塩基は、モノマーおよび溶媒系の性質による。
溶媒は、反応のためのビヒクルまたは媒体として役立つ。本発明の方法に使用するのに適した溶媒としては、少なくとも1パーセント、より好ましくは、少なくとも2パーセントの溶液濃度に、モノマーを溶解できるものが挙げられる。一般に、有機溶媒を使用する。好ましくは、溶媒は、C6〜C20芳香族基含有化合物であり、より好ましくは、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレン、アニソール、またはそれらのフッ素化類似体であり、トルエンが最も好ましい。より好ましい実施形態において、上記芳香族溶媒を、金属を錯体化できる第2の極性溶媒のより少ない量と混合する。そのような極性溶媒の例としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、およびジメチルホルムアミドが挙げられる。一般に、第2の極性溶媒は、第1の芳香族溶媒の体積に基いて、約10から40体積%の量で存在する。1を超える各タイプの溶媒の混合物も使用することができる。
本発明の方法において、成分を加える順序は、特に重要でない。最も好都合に、モノマー混合物を、最初に溶媒と組合せ、触媒および塩基を、この組合せに加える。
本発明は、また、2つの電気接触層間に配置された、少なくとも1つの光活性層を含む電子デバイスであって、電子デバイスの光活性層の少なくとも1つが、本発明の方法によって製造されたポリマーを含む、電子デバイスに関する。図14に示されているように、典型的なデバイス100は、アノード層110、カソード層150、ならびにアノード110とカソード150との間の電気活性層120、130、および任意に140を有する。アノードに隣接して、正孔注入/輸送層120がある。カソードに隣接して、電子輸送材料を含む任意の層140がある。正孔注入/輸送層120とカソード(または任意の電子輸送層)との間に、光活性層130がある。本発明のコポリマーは、正孔注入/輸送層120および/または光活性層130および/または任意の電子注入/輸送層140に有用であることができる。
この実施例は、図1に示された式Iを有する触媒、[ビス−(ジ−t−ブチル亜ホスフィン酸(butylphosphinous acid))]パラジウムクロリドダイマー{[(t−Bu)2P(OH)]2PdCl]}2の調製を例示する。
この実施例は、図1に示された式IIを有する触媒、(ジ−t−ブチル亜ホスフィン酸)パラジウムジクロリドダイマーの調製を例示する。
[(t−Bu)2P(OH)PdCl2]2
この実施例は、本発明の方法を用いる、交互コポリマーであるポリフルオレンコポリマーの調製を例示する。
Claims (9)
- 芳香族ポリマーを製造する方法であって、該方法が:
(a)下記から選択されるモノマー混合物と:
(i)複数の少なくとも1つの第1の芳香族モノマーと、複数の少なくとも1つの第2の芳香族モノマーとを含む第1のモノマー混合物であって、前記第1の芳香族モノマーが、少なくとも2つの第1の反応性基を有し、かつ、下記式(I)を有し:
X−Ar1−X (I)
式中:
Xは、ブロモ、ヨード、クロロ、p−トルエンスルホネート、メチルスルホネート、およびトリフルオロメチルスルホネートから選択される前記第1の反応性基であり、
Ar1は、芳香族部分であり;
前記第2の芳香族モノマーが、少なくとも2つの第2の反応性基を有し、かつ、下記式(II)を有し:
Y−Ar2−Y (II)
式中:
Yは、ボロン酸、ボロン酸エステル、およびボランから選択される前記第2の反応性基であり、
Ar2は、式(I)中のAr1と同じかまたは異なった芳香族部分である、第1のモノマー混合物;ならびに
(ii)複数の少なくとも1つの第3の芳香族モノマーおよび少なくとも1つの第4の芳香族モノマーを含む第2のモノマー混合物であって、前記少なくとも1つの第3の芳香族モノマーが、少なくとも1つの第1の反応性基と、少なくとも1つの第2の反応性基とを有し、かつ、下記式(III)を有し:
X−Ar3−Y (III)
式中:
XおよびYは、それぞれ、式(I)および(II)中で定義されたとおりであり、
Ar3は、式(I)中のAr1および式(II)中のAr2と同じかまたは異なった芳香族部分であり;
前記少なくとも1つの第4の芳香族モノマーが、少なくとも1つの第1の反応性基と、少なくとも1つの第2の反応性基とを有し、かつ、下記式(IV)を有し:
X−Ar4−Y (IV)
式中:
XおよびYは、それぞれ、式(I)および(II)中で定義されたとおりであり、
Ar4は、式(I)中のAr1、式(II)中のAr2、および式(III)中のAr3と同じかまたは異なった芳香族部分である、第2のモノマー混合物;
(b)各々少なくとも1つのホスフィンオキシド配位子に結合した2つの遷移金属原子を含むホスフィンオキシド遷移金属錯体ダイマーを含む、触媒量の触媒であって、各遷移金属が、金属−リン結合を介して前記配位子に結合され、前記2つの遷移金属原子が、2つのハロゲン原子を介して架橋される触媒と、
(c)塩基と、
(d)有機溶媒と
を含む反応混合物を提供する工程を含むことを特徴とする方法。 - 前記混合物が、酸素のない環境を用いずに提供されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記混合物が、酸素のない雰囲気下で提供されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記塩基が無機材料であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記塩基が有機材料であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記混合物が単相系であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記混合物が多相系であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 請求項1から7のいずれか一項以上に記載の方法によって製造されることを特徴とする芳香族ポリマー組成物。
- 請求項1から7のいずれか一項以上に記載の方法によって製造された芳香族ポリマー組成物を含む少なくとも1つの活性層を含むことを特徴とする電子デバイス。
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