JP2017160449A - 溶解性を向上させたネットワーク共役ポリマー - Google Patents
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Abstract
【課題】溶解性が向上した共役ポリマーネットワークの提供。
【解決手段】向上した溶解性と、向上した電気的および/または光学的特性とを一つのパッケージに組み合わせた、架橋された共役有機半導体ポリマーネットワークを開発するものである。優れた電荷−キャリア移動度の有機物質および共役ポリマーネットワークのみならず、一般的な有機溶媒での非常に優れた溶解性の利点をも、一つのパッケージに組み合わせた新しい物質を提供し、したがって多くの用途で使用するのに適した一般的で強力なプラットフォームを提供する。
【選択図】なし
【解決手段】向上した溶解性と、向上した電気的および/または光学的特性とを一つのパッケージに組み合わせた、架橋された共役有機半導体ポリマーネットワークを開発するものである。優れた電荷−キャリア移動度の有機物質および共役ポリマーネットワークのみならず、一般的な有機溶媒での非常に優れた溶解性の利点をも、一つのパッケージに組み合わせた新しい物質を提供し、したがって多くの用途で使用するのに適した一般的で強力なプラットフォームを提供する。
【選択図】なし
Description
本開示は、ポリマー組成物、使用および関連する方法に関する。
本明細書において、文書、行為又は知見が参照又は議論されているが、これら参照又は
議論は、文書、行為若しくは知見又はその任意の組合せが、優先日において公開されてい
た、一般に公知であった、一般的知見の一部であった若しくは適用可能な法律条項の下で
先行技術を構成するもの、又は、この明細書にかかわる任意の問題を解決する試みに関連
することが既知であることを承認するものではない。
議論は、文書、行為若しくは知見又はその任意の組合せが、優先日において公開されてい
た、一般に公知であった、一般的知見の一部であった若しくは適用可能な法律条項の下で
先行技術を構成するもの、又は、この明細書にかかわる任意の問題を解決する試みに関連
することが既知であることを承認するものではない。
半導性有機物質としての共役ポリマーは、多くの領域、例えば、光電子セル、有機発光
ダイオード、電界効果トランジスター、有機半導体、電子光学センサーおよび他の光電子
装置などに応用するために、強い関心の対象であった。
ダイオード、電界効果トランジスター、有機半導体、電子光学センサーおよび他の光電子
装置などに応用するために、強い関心の対象であった。
これらの共役ポリマーの一つの欠点は、例えば無機半導体材料より低い電荷キャリア移
動度を、それらが一般的に示すことである。この種のポリマーでの電荷キャリア移動度は
、障害効果によって通常制限され、斯かる障害効果は、効率的な鎖間コミュニケーション
を阻止し、1次元の電子的性質、したがってより低い電荷キャリア移動度を有するポリマ
ーをもたらすことである。
動度を、それらが一般的に示すことである。この種のポリマーでの電荷キャリア移動度は
、障害効果によって通常制限され、斯かる障害効果は、効率的な鎖間コミュニケーション
を阻止し、1次元の電子的性質、したがってより低い電荷キャリア移動度を有するポリマ
ーをもたらすことである。
他方、共役ポリマーネットワークは、有意に向上された電荷−キャリア移動度を示すこ
とが証明されてきた。共役ポリマーネットワークは、比較的高いレベルの鎖間コミュニケ
ーションを含むポリマー系である。しかし、そのような共役ポリマーネットワークの使用
は、有機または水性の媒体におけるそれらの一般に劣る溶解性のために制限されており、
これらの物質の作製、処理および加工における問題点につながる。鎖間コミュニケーショ
ンの効率が増加したそのような共役ポリマーネットワークの工業的応用を最大にするため
に、溶解性が向上した共役ポリマーネットワークを作製することが望ましい。
とが証明されてきた。共役ポリマーネットワークは、比較的高いレベルの鎖間コミュニケ
ーションを含むポリマー系である。しかし、そのような共役ポリマーネットワークの使用
は、有機または水性の媒体におけるそれらの一般に劣る溶解性のために制限されており、
これらの物質の作製、処理および加工における問題点につながる。鎖間コミュニケーショ
ンの効率が増加したそのような共役ポリマーネットワークの工業的応用を最大にするため
に、溶解性が向上した共役ポリマーネットワークを作製することが望ましい。
したがって、容易に作製、処理および加工することができる向上した溶解性を有する架
橋した共役ポリマーネットワークが必要とされている。
橋した共役ポリマーネットワークが必要とされている。
本発明の開示を分かりやすくするために、従来技術の具体的な態様について言及してき
たが、出願人はこれらの技術的態様を決して放棄するものではなく、特許請求される発明
が、本明細書で言及する従来の技術的態様の1つ又は複数を包含し又は含んでもよいこと
を企図するものである。
たが、出願人はこれらの技術的態様を決して放棄するものではなく、特許請求される発明
が、本明細書で言及する従来の技術的態様の1つ又は複数を包含し又は含んでもよいこと
を企図するものである。
本発明の一態様によれば、向上した溶解性と、向上した電気的および/または光学的特
性とを一つのパッケージに組み合わせた、架橋された共役有機半導体ポリマーネットワー
クを開発するものである。
性とを一つのパッケージに組み合わせた、架橋された共役有機半導体ポリマーネットワー
クを開発するものである。
本発明は、その一態様によれば、優れた電荷−キャリア移動度の有機物質および共役ポ
リマーネットワークのみならず、一般的な有機溶媒での非常に優れた溶解性の利点をも、
一つのパッケージに組み合わせた新しい物質を提供するものであり、したがって多くの用
途で使用するのに適した一般的で強力なプラットフォームを提供するものである。本発明
の物質は、近赤外線(NIR)光学的特性を特徴とすることもできる。
リマーネットワークのみならず、一般的な有機溶媒での非常に優れた溶解性の利点をも、
一つのパッケージに組み合わせた新しい物質を提供するものであり、したがって多くの用
途で使用するのに適した一般的で強力なプラットフォームを提供するものである。本発明
の物質は、近赤外線(NIR)光学的特性を特徴とすることもできる。
本発明の一態様によれば、一連の共役ポリマーネットワークは、後架橋アプローチによ
って開発された。共役ポリマーネットワークは、適当な架橋剤を用いるか又は適当な反応
を用いて架橋させることができる、高度に官能基化されたポリマー前駆体出発物質から作
製される。ネットワークのサイズは、例えば、架橋剤対ポリマー前駆体出発物質の比を制
御することによって調整することもできる。一般式の架橋ポリマーネットワークを以下に
示す。
式中、R1は、任意の官能基、例えば、非限定的に、H、アルキル、アルケン、アルキ
ン、OH、Br、Cl、I、F、SH、COOH、NH2、NR3、アジド、SO3Na
、CHO、マレイミド、NHSエステル、および金属錯体を形成することができる複素環
式化合物、またはナノ粒子、または他の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク
質、DNA、抗体、抗原、酵素または細菌であってよい。
って開発された。共役ポリマーネットワークは、適当な架橋剤を用いるか又は適当な反応
を用いて架橋させることができる、高度に官能基化されたポリマー前駆体出発物質から作
製される。ネットワークのサイズは、例えば、架橋剤対ポリマー前駆体出発物質の比を制
御することによって調整することもできる。一般式の架橋ポリマーネットワークを以下に
示す。
ン、OH、Br、Cl、I、F、SH、COOH、NH2、NR3、アジド、SO3Na
、CHO、マレイミド、NHSエステル、および金属錯体を形成することができる複素環
式化合物、またはナノ粒子、または他の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク
質、DNA、抗体、抗原、酵素または細菌であってよい。
本発明は、その一態様によれば、以下に示す一般式のポリマー前駆体出発物質から作製
される架橋ポリマーネットワークを提供する。
式中、
M1は、置換されたか又は非置換の共役モノマー、共役ブロックオリゴマー、アルケン
またはアルキンであり、
M2は、置換されたか又は非置換のモノマー、共役ブロックオリゴマー、アルケンまた
はアルキンであり、各々、側鎖が有るか又は無く、
は、オリゴ若しくはポリエチレングリコール、枝分かれが有るか若しくは無いアルキル
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
は、単結合、二重結合または三重結合であり、
nは、1を超える整数であり、
R1およびR2は、任意の官能基、例えば、非限定的に、H、アルキル、アルケン、ア
ルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、COOH、NH2、NR3、アジド、SO3
Na、CHO、マレイミド、NHSエステル、および金属錯体を形成することができる複
素環式化合物、またはナノ粒子、または他の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タン
パク質、DNA、抗体、抗原、酵素または細菌であってよく、
モノマーM1およびM2は、限定されずに、ゼロ、1つ又は複数の側鎖
を有することができ、
モノマーM1およびM2中の側鎖
は、限定されずに、同一であるか又は異なっていてもよく、または1つの側鎖は少なく
とも1つの反応性の基を有し、別の側鎖は反応性の基を有さず、
R1およびR2は、限定されずに、同一であるか又は異なっていてもよく、または1つ
は官能基でもう1つは非官能基であり、非官能基はポリマーの別の分子と反応を起こさな
いことを特徴とする。
される架橋ポリマーネットワークを提供する。
M1は、置換されたか又は非置換の共役モノマー、共役ブロックオリゴマー、アルケン
またはアルキンであり、
M2は、置換されたか又は非置換のモノマー、共役ブロックオリゴマー、アルケンまた
はアルキンであり、各々、側鎖が有るか又は無く、
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
nは、1を超える整数であり、
R1およびR2は、任意の官能基、例えば、非限定的に、H、アルキル、アルケン、ア
ルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、COOH、NH2、NR3、アジド、SO3
Na、CHO、マレイミド、NHSエステル、および金属錯体を形成することができる複
素環式化合物、またはナノ粒子、または他の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タン
パク質、DNA、抗体、抗原、酵素または細菌であってよく、
モノマーM1およびM2は、限定されずに、ゼロ、1つ又は複数の側鎖
モノマーM1およびM2中の側鎖
とも1つの反応性の基を有し、別の側鎖は反応性の基を有さず、
R1およびR2は、限定されずに、同一であるか又は異なっていてもよく、または1つ
は官能基でもう1つは非官能基であり、非官能基はポリマーの別の分子と反応を起こさな
いことを特徴とする。
本発明は、その一態様によれば、
第1のモノマー(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、
(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)または(15)と、
第2のモノマー(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)、(2
2)、(23)、(24)、(25)、(26)または(27)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質であって、
式中、
Xは、H、C、O、N、S、P、SiまたはBであり、
は、H、オリゴ若しくはポリエチレングリコール、枝分かれが有るか若しくは無いアル
キル鎖、場合により置換された共役鎖であり、
R2およびR3は、Hまたは
であり、
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド、NHSエステル、ま
たは金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他の適用
できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または細菌で
あり、
式中、
Xは、C、O、CO、N、S、P、SiまたはBであり、
は、オリゴ若しくはポリエチレングリコール、枝分かれが有るか若しくは無いアルキル
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R4およびR5は、Hまたは
であり、
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌である、ポリマー前駆体物質を提供する。
第1のモノマー(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、
(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)または(15)と、
第2のモノマー(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)、(2
2)、(23)、(24)、(25)、(26)または(27)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質であって、
Xは、H、C、O、N、S、P、SiまたはBであり、
キル鎖、場合により置換された共役鎖であり、
R2およびR3は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド、NHSエステル、ま
たは金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他の適用
できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または細菌で
あり、
Xは、C、O、CO、N、S、P、SiまたはBであり、
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R4およびR5は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌である、ポリマー前駆体物質を提供する。
別の態様によれば、本発明は、
第1のモノマー(28)、(29)、(30)、(31)、(32)、(33)、(3
4)、(35)、(36)、(37)または(38)と、
第2のモノマー(39)、(40)、(41)、(42)、(43)、(44)、(4
5)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)、(5
3)または(54)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質であって、
式中、
Xは、H、C、O、N、S、P、Si、Bであり、
は、H、オリゴ若しくはポリエチレングリコール、枝分かれが有るか若しくは無いアル
キル鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R2およびR3は、Hまたは
であり、
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌であり、
式中、
Xは、C、O、CO、N、S、P、SiまたはBであり、
は、オリゴ若しくはポリエチレングリコール、枝分かれが有るか若しくは無いアルキル
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R4およびR5は、Hまたは
であり、
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌である、ポリマー前駆体物質を提供する。
第1のモノマー(28)、(29)、(30)、(31)、(32)、(33)、(3
4)、(35)、(36)、(37)または(38)と、
第2のモノマー(39)、(40)、(41)、(42)、(43)、(44)、(4
5)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)、(5
3)または(54)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質であって、
Xは、H、C、O、N、S、P、Si、Bであり、
キル鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R2およびR3は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌であり、
Xは、C、O、CO、N、S、P、SiまたはBであり、
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R4およびR5は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌である、ポリマー前駆体物質を提供する。
さらに別の態様によれば、本発明は、
前記の第1のモノマー(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(
8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)または(15)と、
前記の第2のモノマー(39)、(40)、(41)、(42)、(43)、(44)
、(45)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)
、(53)または(54)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質を提供する。
前記の第1のモノマー(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(
8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)または(15)と、
前記の第2のモノマー(39)、(40)、(41)、(42)、(43)、(44)
、(45)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)
、(53)または(54)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質を提供する。
さらに別の態様によれば、本発明は、
前記の第1のモノマー(28)、(29)、(30)、(31)、(32)、(33)
、(34)、(35)、(36)、(37)または(38)と、
前記の第2のモノマー(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)
、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)または(27)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質を提供する。
前記の第1のモノマー(28)、(29)、(30)、(31)、(32)、(33)
、(34)、(35)、(36)、(37)または(38)と、
前記の第2のモノマー(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)
、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)または(27)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質を提供する。
さらなる態様によれば、本発明は、
前記の第1のモノマー(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(
8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)または(15)と、
前記の第2のモノマー(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)
、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)または(27)と
のコポリマーに、さらに
前記の第3のモノマー(39)、(40)、(41)、(42)、(43)、(44)
、(45)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)
、(53)または(54)
を含むポリマー前駆体物質を提供する。
前記の第1のモノマー(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(
8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)または(15)と、
前記の第2のモノマー(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)
、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)または(27)と
のコポリマーに、さらに
前記の第3のモノマー(39)、(40)、(41)、(42)、(43)、(44)
、(45)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)
、(53)または(54)
を含むポリマー前駆体物質を提供する。
さらなる態様によれば、本発明は、
前記の第1のモノマー(28)、(29)、(30)、(31)、(32)、(33)
、(34)、(35)、(36)、(37)または(38)と、
前記の第2のモノマー(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)
、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)または(27)と
のコポリマーに、さらに
前記の第3のモノマー(39)、(40)、(41)、(42)、(43)、(44)
、(45)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)
、(53)または(54)
を含むポリマー前駆体物質を提供する。
前記の第1のモノマー(28)、(29)、(30)、(31)、(32)、(33)
、(34)、(35)、(36)、(37)または(38)と、
前記の第2のモノマー(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)
、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)または(27)と
のコポリマーに、さらに
前記の第3のモノマー(39)、(40)、(41)、(42)、(43)、(44)
、(45)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)
、(53)または(54)
を含むポリマー前駆体物質を提供する。
さらなる態様によれば、本発明は、前記のモノマー(1)〜(54)の1つを含むポリ
マー前駆体物質を提供する。言い換えると、本発明は、モノマー(1)〜(54)の1つ
の自己重合生成物を含むポリマー前駆体物質を提供する。
マー前駆体物質を提供する。言い換えると、本発明は、モノマー(1)〜(54)の1つ
の自己重合生成物を含むポリマー前駆体物質を提供する。
本発明は、上記で論じた先行技術の問題および欠陥の1つ又は複数に対処することがで
きる。しかし、本発明は、いくつもの技術領域で、他の問題および欠陥の対処に有益であ
ることが判明する、または恩恵および利点を提供する可能性があると考えられる。したが
って、特許請求される発明は、本明細書で議論される特定の問題または欠陥のいずれかに
対処することに限定されると必ずしも解釈されるべきではない。
きる。しかし、本発明は、いくつもの技術領域で、他の問題および欠陥の対処に有益であ
ることが判明する、または恩恵および利点を提供する可能性があると考えられる。したが
って、特許請求される発明は、本明細書で議論される特定の問題または欠陥のいずれかに
対処することに限定されると必ずしも解釈されるべきではない。
本発明のこれらの特徴および他の特徴について、本発明の例示を意図し、限定を意図す
るものではない各実施形態の図面を参照して、以下に説明する。
るものではない各実施形態の図面を参照して、以下に説明する。
本発明のさらなる態様、特徴および利点は、以下の詳細な記載からより明確になる。
本発明のポリマーまたはポリマー前駆体は、いくつかの選択肢によって構成されるか又
は合成されてもよい。例えば、ポリマーは、表1からのモノマーの1つおよび表2からの
モノマーの1つを共重合することによって形成することができる。同様に、ポリマーは、
表1からのモノマーの1つ、表2からのモノマーの1つおよび表4からのモノマーの1つ
を共重合することによって形成することができる。同様に、ポリマー前駆体は、表3から
のモノマーの1つ、表2からのモノマーの1つおよび/または表4からのモノマーの1つ
を共重合することによって合成することができる。あるいは、ポリマー前駆体は、表1、
表2、表3または表4からのモノマーを自己重合させることによって合成することができ
る。
は合成されてもよい。例えば、ポリマーは、表1からのモノマーの1つおよび表2からの
モノマーの1つを共重合することによって形成することができる。同様に、ポリマーは、
表1からのモノマーの1つ、表2からのモノマーの1つおよび表4からのモノマーの1つ
を共重合することによって形成することができる。同様に、ポリマー前駆体は、表3から
のモノマーの1つ、表2からのモノマーの1つおよび/または表4からのモノマーの1つ
を共重合することによって合成することができる。あるいは、ポリマー前駆体は、表1、
表2、表3または表4からのモノマーを自己重合させることによって合成することができ
る。
本発明に係る代表的ポリマー前駆体を、表5に示す。表5に示すポリマー前駆体は、上
記のモノマー(1)、(16)、(28)および/または(43)の共重合または自己重
合によって作製される。ポリマー前駆体は、一般的な有機溶媒のいくつかおよび/または
水で優れた溶解性を有する。そのような溶媒は、限定されずに、塩化メチレン(CH2C
l2)、クロロホルム(CHCl3)、テトラヒドロフラン(THF)、ベンゼン、トル
エンおよびクロロベンゼンである。ポリマー前駆体が適切に修飾されるならば、ポリマー
前駆体は水溶性を有することができる。例えば、上記のポリマー前駆体は、生体分子など
の任意の適する官能基をその反応性部位に結合することによって官能基化することができ
る。
記のモノマー(1)、(16)、(28)および/または(43)の共重合または自己重
合によって作製される。ポリマー前駆体は、一般的な有機溶媒のいくつかおよび/または
水で優れた溶解性を有する。そのような溶媒は、限定されずに、塩化メチレン(CH2C
l2)、クロロホルム(CHCl3)、テトラヒドロフラン(THF)、ベンゼン、トル
エンおよびクロロベンゼンである。ポリマー前駆体が適切に修飾されるならば、ポリマー
前駆体は水溶性を有することができる。例えば、上記のポリマー前駆体は、生体分子など
の任意の適する官能基をその反応性部位に結合することによって官能基化することができ
る。
したがって、本明細書に記載されるポリマー前駆体物質から合成される共役ポリマーネ
ットワークの利点は、それらの前駆体状態で、またはそれらが官能基化された後に、それ
らを水溶性にすることができることである。官能基化のために適する分子の例としては、
炭水化物、タンパク質、ペプチド、DNA、抗体、抗原、酵素および/または細菌がある
が、これらに限定されない。生じる共役ポリマーネットワークは、高い親水性または水溶
性を必要とする用途、例えば、医学上の検出、画像化、ターゲティング、創薬および/ま
たは薬物送達で用いることができる。R1および/またはR2は、光電子セル、有機発光
ダイオード、電界効果トランジスター、有機半導体、電子光学センサーおよび他の光電子
装置などで特定の用途を達成するために、他の化学的または生体分子によってさらに修飾
されてもよい。同様に、ネットワーク中のポリマー側鎖に沿った残りの官能基は、所望の
特定の用途を達成するために、他の化学的または生体分子によってさらに修飾されてもよ
い。
ットワークの利点は、それらの前駆体状態で、またはそれらが官能基化された後に、それ
らを水溶性にすることができることである。官能基化のために適する分子の例としては、
炭水化物、タンパク質、ペプチド、DNA、抗体、抗原、酵素および/または細菌がある
が、これらに限定されない。生じる共役ポリマーネットワークは、高い親水性または水溶
性を必要とする用途、例えば、医学上の検出、画像化、ターゲティング、創薬および/ま
たは薬物送達で用いることができる。R1および/またはR2は、光電子セル、有機発光
ダイオード、電界効果トランジスター、有機半導体、電子光学センサーおよび他の光電子
装置などで特定の用途を達成するために、他の化学的または生体分子によってさらに修飾
されてもよい。同様に、ネットワーク中のポリマー側鎖に沿った残りの官能基は、所望の
特定の用途を達成するために、他の化学的または生体分子によってさらに修飾されてもよ
い。
ポリマー前駆体物質は、本発明の共役ポリマーネットワークを形成するために架橋させ
ることができる。例えば、本発明の代表的共役ポリマーネットワークを、表6に示す。本
発明の共役ポリマーネットワークは、二官能性架橋剤などの任意の適する架橋剤によって
架橋させることができる。二官能性架橋剤は、ポリマー前駆体の側鎖の反応性基R1およ
び/またはR2と反応する任意の二官能性試薬であってよい。架橋剤の例としては、1,
3−ジチオプロパンなどのジチオ含有C1〜15アルキル鎖;エチレンジアミンなどのジ
アミン含有C1〜15アルキル鎖;ジカルボン酸およびその誘導体;ジブロモ含有C1〜
15アルキル鎖;ジアジド、ジアルキン含有C1〜15アルキル鎖があるが、これらに限
定されない。架橋剤のアルキル鎖および/または二官能性部分は、他の分枝側鎖、例えば
置換されたおよび/または非置換のアリールおよび複素環が有っても無くてもよい。架橋
剤は、ポリマー前駆体の側鎖の反応性基R1および/またはR2と反応する任意の多官能
性化学試薬であってもよい。そのような多官能性化学試薬としては、ナノ粒子および金属
錯体があるが、これらに限定されない。本発明のポリマーネットワークは、ポリマー前駆
体物質と異なる官能基との間の直接の任意の適する化学反応によって、本発明のポリマー
前駆体物質のいずれかを架橋させることによって形成することもできる。そのような反応
には、クリック反応、縮合反応および置換反応が含まれるが、これらに限定されない。架
橋は、所望のネットワークに従い、多くの一般的な有機溶媒で、例えば、これらに限定さ
れるものではないが、CH2Cl2、CHCl3、THF、ベンゼン、トルエンおよびク
ロロベンゼンで、または水で実行することができる。ネットワークのサイズは、架橋剤の
比率、または側鎖に沿った反応性基の数を調整することによって制御することができる。
ることができる。例えば、本発明の代表的共役ポリマーネットワークを、表6に示す。本
発明の共役ポリマーネットワークは、二官能性架橋剤などの任意の適する架橋剤によって
架橋させることができる。二官能性架橋剤は、ポリマー前駆体の側鎖の反応性基R1およ
び/またはR2と反応する任意の二官能性試薬であってよい。架橋剤の例としては、1,
3−ジチオプロパンなどのジチオ含有C1〜15アルキル鎖;エチレンジアミンなどのジ
アミン含有C1〜15アルキル鎖;ジカルボン酸およびその誘導体;ジブロモ含有C1〜
15アルキル鎖;ジアジド、ジアルキン含有C1〜15アルキル鎖があるが、これらに限
定されない。架橋剤のアルキル鎖および/または二官能性部分は、他の分枝側鎖、例えば
置換されたおよび/または非置換のアリールおよび複素環が有っても無くてもよい。架橋
剤は、ポリマー前駆体の側鎖の反応性基R1および/またはR2と反応する任意の多官能
性化学試薬であってもよい。そのような多官能性化学試薬としては、ナノ粒子および金属
錯体があるが、これらに限定されない。本発明のポリマーネットワークは、ポリマー前駆
体物質と異なる官能基との間の直接の任意の適する化学反応によって、本発明のポリマー
前駆体物質のいずれかを架橋させることによって形成することもできる。そのような反応
には、クリック反応、縮合反応および置換反応が含まれるが、これらに限定されない。架
橋は、所望のネットワークに従い、多くの一般的な有機溶媒で、例えば、これらに限定さ
れるものではないが、CH2Cl2、CHCl3、THF、ベンゼン、トルエンおよびク
ロロベンゼンで、または水で実行することができる。ネットワークのサイズは、架橋剤の
比率、または側鎖に沿った反応性基の数を調整することによって制御することができる。
ポリマーによって吸収されるエネルギーの波長は、およそ700〜1100nmである
かまたは1100nmを超え、吸収は重合度を調整することによって調整することができ
る。
かまたは1100nmを超え、吸収は重合度を調整することによって調整することができ
る。
本発明の具体的なポリマー前駆体のポリマーネットワークに関する以下の非限定的な実
施例およびそれらを形成する例示的な技術を参照しながら、本発明の概念について、以下
にさらに説明する。追加されるポリマーおよび追加される形成技術も、本発明に包含され
るものであることを理解されたい。
施例およびそれらを形成する例示的な技術を参照しながら、本発明の概念について、以下
にさらに説明する。追加されるポリマーおよび追加される形成技術も、本発明に包含され
るものであることを理解されたい。
(実施例1)
ポリマー1の合成
ポリマー1の合成
下のスキーム1は、ベンゾ[1,2,5]チアジアゾールから出発する4,7−ジブロ
モ−5,6−ジアミン−ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール4の合成を例示する。
モ−5,6−ジアミン−ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール4の合成を例示する。
500mLの三つ口丸底フラスコに、ベンゾチアジアゾール(10.0g、73.4ミ
リモル)およびHBr(150mL、48%)を加えた。HBr(100mL)にBr2
(35.2g、220.3ミリモル)を含有する溶液を、非常にゆっくりと滴下した。B
r2を全て添加した後、還流下、溶液を一晩加熱した。暗いオレンジ色の固体の沈殿が認
められた。混合物を室温まで冷却させ、いかなる過剰なBr2も完全に消費するために十
分量のNaHSO3の飽和溶液を加えた。混合物を真空下で濾過し、水で徹底的に洗浄し
、真空下で乾燥させて、二臭素化生成物(2)を得た。得られた分子中の水素分子につい
て構造情報を得るために、1H核磁気共鳴(NMR)分光法を用いることができる。1H
NMRは、生成物2について以下の結果を与えた。(500MHz、重水素化クロロホ
ルム−CDCl3):δ7.75(s、2H)ppm。
リモル)およびHBr(150mL、48%)を加えた。HBr(100mL)にBr2
(35.2g、220.3ミリモル)を含有する溶液を、非常にゆっくりと滴下した。B
r2を全て添加した後、還流下、溶液を一晩加熱した。暗いオレンジ色の固体の沈殿が認
められた。混合物を室温まで冷却させ、いかなる過剰なBr2も完全に消費するために十
分量のNaHSO3の飽和溶液を加えた。混合物を真空下で濾過し、水で徹底的に洗浄し
、真空下で乾燥させて、二臭素化生成物(2)を得た。得られた分子中の水素分子につい
て構造情報を得るために、1H核磁気共鳴(NMR)分光法を用いることができる。1H
NMRは、生成物2について以下の結果を与えた。(500MHz、重水素化クロロホ
ルム−CDCl3):δ7.75(s、2H)ppm。
発煙硫酸(200ml)および発煙硝酸(200ml)の混合物に4,7−ジブロモベ
ンゾ[1,2,5]チアジアゾール2(40g、137ミリモル)を0℃で少量ずつ加え
、次に、反応混合液を室温で72時間撹拌した。72時間後に、混合液を氷水に注ぎ、固
体を濾過して数回水で洗浄し、次にエタノール中で再結晶させて淡黄色固体の化合物(3
)を得た。
ンゾ[1,2,5]チアジアゾール2(40g、137ミリモル)を0℃で少量ずつ加え
、次に、反応混合液を室温で72時間撹拌した。72時間後に、混合液を氷水に注ぎ、固
体を濾過して数回水で洗浄し、次にエタノール中で再結晶させて淡黄色固体の化合物(3
)を得た。
4,7−ジブロモ−5,6−ジニトロ−ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール3(10
g、26ミリモル)および微細鉄粉(10g、178ミリモル)の酢酸中の混合物を、薄
層クロマトグラフィー(TLC)によって化合物(3)が完全に消えるのが観察されるま
で80℃で撹拌した。反応混合液を室温まで冷却させ、次にNaOHの5%溶液で沈殿さ
せた。固体を濾過し、水で数回洗浄した。得られた濾過ケーキを熱いEtOAcに溶解し
、次に濾過して未反応の鉄を除去し、回転蒸発装置で濾液を蒸発させて溶媒を除去し、黄
色固体の4,7−ジブロモ−5,6−ジアミン−ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール(
4)を得た。1H NMR(500MHz, ジメチルスルホキシド-DMSO): δ 3.31(s, 4H) ppm.
g、26ミリモル)および微細鉄粉(10g、178ミリモル)の酢酸中の混合物を、薄
層クロマトグラフィー(TLC)によって化合物(3)が完全に消えるのが観察されるま
で80℃で撹拌した。反応混合液を室温まで冷却させ、次にNaOHの5%溶液で沈殿さ
せた。固体を濾過し、水で数回洗浄した。得られた濾過ケーキを熱いEtOAcに溶解し
、次に濾過して未反応の鉄を除去し、回転蒸発装置で濾液を蒸発させて溶媒を除去し、黄
色固体の4,7−ジブロモ−5,6−ジアミン−ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール(
4)を得た。1H NMR(500MHz, ジメチルスルホキシド-DMSO): δ 3.31(s, 4H) ppm.
スキーム2は、化合物6、1,2−ビス(4−(2−(2−(2−(2−ブロモエトキ
シ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)フェニル)エタン−1,2−ジオンの合成を示す。
シ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)フェニル)エタン−1,2−ジオンの合成を示す。
4,4’−ジメトキシ−ベンジル(5g、18.33ミリモル)および塩酸ピリジニウ
ム(12.8g、111ミリモル)を、固体混合物の融解が完了するまで220℃で加熱
した。加熱は、1.5時間維持した。80℃まで冷却した後、水(50mL)を滴下して
懸濁液を得て、それを熱い間に濾過した。収集した固体を酢酸エチルに溶解し、溶液をM
gSO4で乾燥させた。
ム(12.8g、111ミリモル)を、固体混合物の融解が完了するまで220℃で加熱
した。加熱は、1.5時間維持した。80℃まで冷却した後、水(50mL)を滴下して
懸濁液を得て、それを熱い間に濾過した。収集した固体を酢酸エチルに溶解し、溶液をM
gSO4で乾燥させた。
溶媒の除去の後、得られた固体を単に再結晶させて、淡黄色固体の化合物5、1,2−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1,2−ジオンを得た(4.4g、ほぼ定量的
)。1H NMR(500MHz, DMSO): δ 10.8(s, 2H), 7.71(d, J=8.8MHz, 4H), 6.90(d, J=8.8MH
z, 4H) ppm.
ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1,2−ジオンを得た(4.4g、ほぼ定量的
)。1H NMR(500MHz, DMSO): δ 10.8(s, 2H), 7.71(d, J=8.8MHz, 4H), 6.90(d, J=8.8MH
z, 4H) ppm.
1,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1,2−ジオン(2.6g、10.
74ミリモル)をアセトンに溶解し、K2CO3(5.9g、42.7ミリモル)を加え
、次に80ミリモルの1−ブロモ−2−(2−(2−(2−ブロモエトキシ)エトキシ)
エトキシ)エタンを加えた。混合液を80℃まで加熱し、24時間撹拌した。TLC検査
により、1,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1,2−ジオンが消失したこ
とが示された。アセトンを除去し、水を加え、EtOAcによって抽出し、塩水で洗浄し
、MgSO4で乾燥させた。溶媒を除去し、残留物をカラムクロマトグラフィーによって
精製して、淡黄色油の1,2−ビス(4−(2−(2−(2−(2−ブロモエトキシ)エ
トキシ)エトキシ)エトキシ)フェニル)エタン−1,2−ジオン(6)を得た。1H NMR
(500MHz, CDCl3): δ 7.94(d, J=8.8MHz, 4H), 6.99(d, J=8.8MHz, 4H), 4.21(t, J=4.8M
Hz, 4H), 3.88(t, J=4.8MHz, 4H), 3.80(t, J= 6.3MHz, 4H), 3.78-3.66(m, 16H), 3.46(
t, J=6.3MHz, 4H) ppm.
74ミリモル)をアセトンに溶解し、K2CO3(5.9g、42.7ミリモル)を加え
、次に80ミリモルの1−ブロモ−2−(2−(2−(2−ブロモエトキシ)エトキシ)
エトキシ)エタンを加えた。混合液を80℃まで加熱し、24時間撹拌した。TLC検査
により、1,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン−1,2−ジオンが消失したこ
とが示された。アセトンを除去し、水を加え、EtOAcによって抽出し、塩水で洗浄し
、MgSO4で乾燥させた。溶媒を除去し、残留物をカラムクロマトグラフィーによって
精製して、淡黄色油の1,2−ビス(4−(2−(2−(2−(2−ブロモエトキシ)エ
トキシ)エトキシ)エトキシ)フェニル)エタン−1,2−ジオン(6)を得た。1H NMR
(500MHz, CDCl3): δ 7.94(d, J=8.8MHz, 4H), 6.99(d, J=8.8MHz, 4H), 4.21(t, J=4.8M
Hz, 4H), 3.88(t, J=4.8MHz, 4H), 3.80(t, J= 6.3MHz, 4H), 3.78-3.66(m, 16H), 3.46(
t, J=6.3MHz, 4H) ppm.
下のスキーム3は、モノマー1、4,9−ジブロモ−6,7−ビス(4−(2−(2−
(2−(2−ブロモエトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)フェニル)−[1,2,
5]チアジアゾロ[3,4−g]キノキサリンの合成を示す。
(2−(2−ブロモエトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)フェニル)−[1,2,
5]チアジアゾロ[3,4−g]キノキサリンの合成を示す。
4,7−ジブロモ−5,6−ジアミン−ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール4(0.
6g、1.23ミリモル)および1,2−ビス(4−(2−(2−(2−(2−ブロモエ
トキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)フェニル)エタン−1,2−ジオン(6)(0
.89g、1.23ミリモル)を反応フラスコに入れ、AcOHを加えた。反応混合液を
125℃まで加熱し、3.5時間撹拌した。TLC検査よりに、化合物4および6の両方
が消失したことが示された。混合液を室温まで冷却させ、水に注ぎ、次にEtOAcによ
って抽出し、塩水で洗浄し、MgSO4で乾燥させた。残留物をカラムクロマトグラフィ
ーによって精製して、オレンジ色の粘着性の油のモノマー1、4,9−ジブロモ−6,7
−ビス(4−(2−(2−(2−(2−ブロモエトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ
)−フェニル)−[1,2,5]チアジアゾロ[3,4−g]キノキサリンを得た。1H N
MR(500MHz, CDCl3): δ 7.75(d, J=8.8MHz, 4H), 6.94(d, J=8.8MHz, 4H), 4.20(t, J=4.
8MHz, 4H), 3.90(t, J=4.8MHz, 4H), 3.82(t, J= 6.3MHz, 4H), 3.76-3.69(m, 16H), 3.4
7(t, J=6.3MHz, 4H) ppm.
6g、1.23ミリモル)および1,2−ビス(4−(2−(2−(2−(2−ブロモエ
トキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)フェニル)エタン−1,2−ジオン(6)(0
.89g、1.23ミリモル)を反応フラスコに入れ、AcOHを加えた。反応混合液を
125℃まで加熱し、3.5時間撹拌した。TLC検査よりに、化合物4および6の両方
が消失したことが示された。混合液を室温まで冷却させ、水に注ぎ、次にEtOAcによ
って抽出し、塩水で洗浄し、MgSO4で乾燥させた。残留物をカラムクロマトグラフィ
ーによって精製して、オレンジ色の粘着性の油のモノマー1、4,9−ジブロモ−6,7
−ビス(4−(2−(2−(2−(2−ブロモエトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ
)−フェニル)−[1,2,5]チアジアゾロ[3,4−g]キノキサリンを得た。1H N
MR(500MHz, CDCl3): δ 7.75(d, J=8.8MHz, 4H), 6.94(d, J=8.8MHz, 4H), 4.20(t, J=4.
8MHz, 4H), 3.90(t, J=4.8MHz, 4H), 3.82(t, J= 6.3MHz, 4H), 3.76-3.69(m, 16H), 3.4
7(t, J=6.3MHz, 4H) ppm.
下のスキーム4は、ポリマー1を生成する、モノマー1と2,5−ビス(トリブチルス
タンニル)チオフェンとの共重合を示す。
タンニル)チオフェンとの共重合を示す。
0.2ミリモルのモノマー1および8%の触媒Pd(PPh3)2Cl2を二つ口丸底
フラスコに入れ、脱気およびN2充填を3回行い、次に無水テトラヒドロフラン(THF
)を加え、続いて0.22ミリモルの2,5−ビス(トリブチルスタンニル)チオフェン
を加えた。混合液を加熱して還流させ、80〜85℃で24時間反応させ、次に5%のブ
ロモベンゼンを加え、混合液を80℃でさらに24時間反応させた。室温まで冷却した後
、反応混合液をCH3OHに注ぎ、得られた固体を濾過し、CH2Cl2/CH3OHか
ら数回再結晶させ、CH3OH洗浄溶液が無色になるまでCH3OHで洗浄し、暗色固体
を濾過し、真空下で乾燥させて黒色固体のポリマー1を得た。ポリマー1の吸収をCH2
Cl2で測定した。スペクトルを図1に示す。
フラスコに入れ、脱気およびN2充填を3回行い、次に無水テトラヒドロフラン(THF
)を加え、続いて0.22ミリモルの2,5−ビス(トリブチルスタンニル)チオフェン
を加えた。混合液を加熱して還流させ、80〜85℃で24時間反応させ、次に5%のブ
ロモベンゼンを加え、混合液を80℃でさらに24時間反応させた。室温まで冷却した後
、反応混合液をCH3OHに注ぎ、得られた固体を濾過し、CH2Cl2/CH3OHか
ら数回再結晶させ、CH3OH洗浄溶液が無色になるまでCH3OHで洗浄し、暗色固体
を濾過し、真空下で乾燥させて黒色固体のポリマー1を得た。ポリマー1の吸収をCH2
Cl2で測定した。スペクトルを図1に示す。
(実施例2)
ポリマー2の合成
ポリマー2の合成
下のスキーム5は、ポリマー2を生成する、モノマー1と2,5−ジエチニルチオフェ
ンとの共重合を示す。
ンとの共重合を示す。
0.2ミリモルのモノマー1および5%の触媒Pd(PPh3)2Cl2、8%のCu
および15%のPPh3を二つ口丸底フラスコに入れ、脱気およびN2充填をで3回行い
、次に無水THFおよびジイソプロピルアルコール(DIA)を加え、続いて0.22ミ
リモルの2,5−ジエチニルチオフェンのTHF溶液を加えた。混合液を80〜85℃で
24時間反応させ、次に5%のブロモベンゼンを加え、混合液をさらに20時間反応させ
た。室温まで冷却した後、反応混合液をCH3OHに注ぎ、得られた固体を濾過し、CH
2Cl2/CH3OHから再結晶させ、CH3OHで数回洗浄し、暗色固体を濾過し、真
空下で乾燥させて黒色粉末のポリマー2を得た。
および15%のPPh3を二つ口丸底フラスコに入れ、脱気およびN2充填をで3回行い
、次に無水THFおよびジイソプロピルアルコール(DIA)を加え、続いて0.22ミ
リモルの2,5−ジエチニルチオフェンのTHF溶液を加えた。混合液を80〜85℃で
24時間反応させ、次に5%のブロモベンゼンを加え、混合液をさらに20時間反応させ
た。室温まで冷却した後、反応混合液をCH3OHに注ぎ、得られた固体を濾過し、CH
2Cl2/CH3OHから再結晶させ、CH3OHで数回洗浄し、暗色固体を濾過し、真
空下で乾燥させて黒色粉末のポリマー2を得た。
同様に、より低い波長の吸収を有するポリマー1を、モノマー1と2,5−ビス(トリ
ブチルスタンニル)チオフェンの異なる比(モノマー1:2,5−ビス(トリブチルスタ
ンニル)チオフェンがおよそ1:1.2)で合成した。スペクトルを図2に示す。
ブチルスタンニル)チオフェンの異なる比(モノマー1:2,5−ビス(トリブチルスタ
ンニル)チオフェンがおよそ1:1.2)で合成した。スペクトルを図2に示す。
(実施例3)
ネットワークポリマー1の合成
ネットワークポリマー1の合成
ネットワークポリマー1を作製するために、ポリマー前駆体である、より低い波長の吸
収を有する上のポリマー1を用いた。下のスキーム6は、架橋剤1,3−ジチオプロパン
および後架橋アプローチを用いるネットワークポリマー1の調製を例示する。
収を有する上のポリマー1を用いた。下のスキーム6は、架橋剤1,3−ジチオプロパン
および後架橋アプローチを用いるネットワークポリマー1の調製を例示する。
1ミリモルのポリマー1をTHFに溶解し、4ミリモルのK2CO3および0.5ミリ
モルの1,3−ジチオプロパンを加え、混合液を室温で24時間撹拌し、その後水に注い
だ。沈殿物を濾過し、水およびCH3OHで洗浄し、次にCH2Cl2/CH3OHから
再結晶させた。得られた暗色固体を風乾させた。
モルの1,3−ジチオプロパンを加え、混合液を室温で24時間撹拌し、その後水に注い
だ。沈殿物を濾過し、水およびCH3OHで洗浄し、次にCH2Cl2/CH3OHから
再結晶させた。得られた暗色固体を風乾させた。
前駆体ポリマー1は、有機溶媒のほとんどで非常に優れた溶解性を有する。ポリマー前
駆体と比較して、得られた暗色固体の溶解性は低下したが、有機溶媒のほとんどでなお溶
解可能であった。図3は、CH2Cl2溶液での前駆体ポリマー1およびネットワークポ
リマー1の吸収スペクトルを示す。ポリマー前駆体と比較して、ネットワークポリマーの
吸収は赤シフトを有するが、その赤シフトは大きくない。いかなる理論によっても縛られ
ることを望むものではないが、このシフトは、共役されていないポリマーおよび架橋剤の
側鎖によるものである。図4は、前駆体ポリマー1およびネットワークポリマー1のSE
M画像を示す。図4Aは、前駆体ポリマー1のSEM画像を示す。図4Bは、ネットワー
クポリマー1のSEM画像を示す。
駆体と比較して、得られた暗色固体の溶解性は低下したが、有機溶媒のほとんどでなお溶
解可能であった。図3は、CH2Cl2溶液での前駆体ポリマー1およびネットワークポ
リマー1の吸収スペクトルを示す。ポリマー前駆体と比較して、ネットワークポリマーの
吸収は赤シフトを有するが、その赤シフトは大きくない。いかなる理論によっても縛られ
ることを望むものではないが、このシフトは、共役されていないポリマーおよび架橋剤の
側鎖によるものである。図4は、前駆体ポリマー1およびネットワークポリマー1のSE
M画像を示す。図4Aは、前駆体ポリマー1のSEM画像を示す。図4Bは、ネットワー
クポリマー1のSEM画像を示す。
(実施例4)
COOH官能基化ネットワークポリマー2の合成
COOH官能基化ネットワークポリマー2の合成
ポリマー前駆体である下のポリマー1が、COOH官能基化ネットワークポリマー2を
作製するために用いられた。下のスキーム7は、ポリマー1からの、ネットワーク前駆体
COOH官能基化ポリマー1の調製を示す。
作製するために用いられた。下のスキーム7は、ポリマー1からの、ネットワーク前駆体
COOH官能基化ポリマー1の調製を示す。
4ミリモルのK2CO3の存在下で、室温で24時間、THF中で1ミリモルのポリマ
ー1を3.5ミリモルのエチル2−メルカプトアセテートと反応させた。24時間後に、
反応混合液を水に注ぎ、その後濾過した。得られた暗色固体を水で洗浄し、次にCH3O
Hで数回洗浄して過剰なエチル2−メルカプトアセテートを除去した。CH3OHによる
洗浄の後、得られた暗色固体をTHFに溶解し、2MのNaOH水溶液を加えた。NaO
H溶液の添加から数秒後に、大量の沈殿物が生じた。沈殿物を集めて透析管に移した。水
に対して透析を実行して、NaOH、THFおよび他の水溶性不純物を除去した。約30
分後に、全ての沈殿物は透析管中の水に完全に溶解した。水による透析(水を8回交換)
の後、溶液を単口丸底フラスコに移し、凍結乾燥によって乾燥させて暗色固体のCOOH
官能基化ポリマー1を得た。このCOOH官能基化ポリマー1は、非常に優れた水溶性を
有する。図5は、COOH官能基化ポリマー1の原子力鏡検像を示す。
ー1を3.5ミリモルのエチル2−メルカプトアセテートと反応させた。24時間後に、
反応混合液を水に注ぎ、その後濾過した。得られた暗色固体を水で洗浄し、次にCH3O
Hで数回洗浄して過剰なエチル2−メルカプトアセテートを除去した。CH3OHによる
洗浄の後、得られた暗色固体をTHFに溶解し、2MのNaOH水溶液を加えた。NaO
H溶液の添加から数秒後に、大量の沈殿物が生じた。沈殿物を集めて透析管に移した。水
に対して透析を実行して、NaOH、THFおよび他の水溶性不純物を除去した。約30
分後に、全ての沈殿物は透析管中の水に完全に溶解した。水による透析(水を8回交換)
の後、溶液を単口丸底フラスコに移し、凍結乾燥によって乾燥させて暗色固体のCOOH
官能基化ポリマー1を得た。このCOOH官能基化ポリマー1は、非常に優れた水溶性を
有する。図5は、COOH官能基化ポリマー1の原子力鏡検像を示す。
下のスキーム8は、COOH官能基化ポリマー1からのCOOH官能基化ネットワーク
ポリマー2の調製を例示する。20mgのCOOH官能基化ポリマー1を3mLの0.1
M MES緩衝液に溶解し、0.2mLのH2O中の3.8mgのEDCを加え、続いて
0.2mLのH2O中の8mgのスルホ−NHSを加えた。混合液を室温で30分の間撹
拌し、0.5mgのエチレンジアミンを加えた。全混合液を12時間撹拌させ、次に透析
管に移した。水による透析(水を4回交換)を実行した。透析の後、混合液を単口丸底フ
ラスコに移し、凍結乾燥によって乾燥させて暗色固体のCOOH官能基化ネットワークポ
リマー2を得た。乾燥させたCOOH官能基化ネットワークポリマー2は、DMSOで優
れた溶解性を有する。図6は、COOH官能基化ネットワークポリマー2の原子力鏡検像
を示す。図7は、COOH官能基化ポリマー1前駆体およびCOOH官能基化ネットワー
クポリマー2の重ね合わせた吸収スペクトルを示す。見て分かる通り、両方のポリマーは
、可視および近IR領域で類似した吸収を示す。
ポリマー2の調製を例示する。20mgのCOOH官能基化ポリマー1を3mLの0.1
M MES緩衝液に溶解し、0.2mLのH2O中の3.8mgのEDCを加え、続いて
0.2mLのH2O中の8mgのスルホ−NHSを加えた。混合液を室温で30分の間撹
拌し、0.5mgのエチレンジアミンを加えた。全混合液を12時間撹拌させ、次に透析
管に移した。水による透析(水を4回交換)を実行した。透析の後、混合液を単口丸底フ
ラスコに移し、凍結乾燥によって乾燥させて暗色固体のCOOH官能基化ネットワークポ
リマー2を得た。乾燥させたCOOH官能基化ネットワークポリマー2は、DMSOで優
れた溶解性を有する。図6は、COOH官能基化ネットワークポリマー2の原子力鏡検像
を示す。図7は、COOH官能基化ポリマー1前駆体およびCOOH官能基化ネットワー
クポリマー2の重ね合わせた吸収スペクトルを示す。見て分かる通り、両方のポリマーは
、可視および近IR領域で類似した吸収を示す。
後架橋アプローチによって、ほとんどの一般的な有機溶媒で優れた溶解性を保持する、
ポリマーネットワークを形成することができる。この溶解性は、ポリマーネットワークの
作製、処理および加工の容易性をもたらす。これらのポリマーは、ネットワークの利点で
ある、優れた溶解性による容易な加工性、高い電荷−キャリア移動度およびNIR光学的
性質を兼備し、有機光電子セル、有機発光ダイオード、電界効果トランジスター、有機半
導体、電子光学センサーおよび他の光電子装置などで半導体材料として用いることができ
る。さらに、ポリマー前駆体の各々は、それら自身が、有機光電子セルおよび関連用途で
半導体材料として用いることもできる。
ポリマーネットワークを形成することができる。この溶解性は、ポリマーネットワークの
作製、処理および加工の容易性をもたらす。これらのポリマーは、ネットワークの利点で
ある、優れた溶解性による容易な加工性、高い電荷−キャリア移動度およびNIR光学的
性質を兼備し、有機光電子セル、有機発光ダイオード、電界効果トランジスター、有機半
導体、電子光学センサーおよび他の光電子装置などで半導体材料として用いることができ
る。さらに、ポリマー前駆体の各々は、それら自身が、有機光電子セルおよび関連用途で
半導体材料として用いることもできる。
本明細書で使用される成分量、構成成分、反応条件等を表すいかなる数字も、全ての場
合に用語「約」により修飾されるものとして理解されるべきである。記載される数値範囲
及びパラメータ、本明細書において示される広範囲の対象は近似値であるが、記載されて
いる数値はできる限り正確に示されている。しかし、いかなる数値も、それらのそれぞれ
の測定技術で見られる標準偏差から明白であるように、ある程度の誤差又は不正確さを本
質的に含む可能性がある。本明細書において挙げられる特徴はいずれも、「手段(mea
ns)」という用語が明示的に使用されない限り、米国特許法第112条第6パラグラフ
が適用されると解釈されるべきではない。
合に用語「約」により修飾されるものとして理解されるべきである。記載される数値範囲
及びパラメータ、本明細書において示される広範囲の対象は近似値であるが、記載されて
いる数値はできる限り正確に示されている。しかし、いかなる数値も、それらのそれぞれ
の測定技術で見られる標準偏差から明白であるように、ある程度の誤差又は不正確さを本
質的に含む可能性がある。本明細書において挙げられる特徴はいずれも、「手段(mea
ns)」という用語が明示的に使用されない限り、米国特許法第112条第6パラグラフ
が適用されると解釈されるべきではない。
本発明を、その好ましい実施形態に関して記載してきたが、本発明の精神及び範囲から
逸脱することなく、具体的に記載されていない追加、削除、修正及び置換を行ってもよい
ことを当業者は理解するであろう。
逸脱することなく、具体的に記載されていない追加、削除、修正及び置換を行ってもよい
ことを当業者は理解するであろう。
Claims (16)
- 第1のモノマー(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、
(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)または(15)と、
第2のモノマー(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)、(2
2)、(23)、(24)、(25)、(26)または(27)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質であって、
Xは、H、C、O、N、S、P、SiまたはBであり、または
キル鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R2およびR3は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌であり、
Xは、C、O、CO、N、S、P、SiまたはBであり、
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R4およびR5は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌である、ポリマー前駆体物質。 - 第3のモノマー(39)、(40)、(41)、(42)、(43)、(44)、(4
5)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)、(5
3)または(54)をさらに含み、
Xは、C、O、CO、N、S、P、SiまたはBであり、
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R4およびR5は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌である、請求項1に記載のポリマー前駆体物質。 - 第1のモノマー(28)、(29)、(30)、(31)、(32)、(33)、(3
4)、(35)、(36)、(37)または(38)と、
第2のモノマー(39)、(40)、(41)、(42)、(43)、(44)、(4
5)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)、(5
3)または(54)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質であって、
Xは、H、C、O、N、S、P、Siであり、または、
キル鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R2およびR3は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる任意の複素環式化合物、またはナノ粒子、ま
たは他の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素
または細菌であり、
Xは、C、O、CO、N、S、P、SiまたはBであり、
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R4およびR5は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌である、ポリマー前駆体物質。 - 第3のモノマー(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)、(2
2)、(23)、(24)、(25)、(26)または(27)をさらに含み、
Xは、C、O、CO、N、S、P、SiまたはBであり、
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R4およびR5は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌である、請求項3に記載のポリマー前駆体物質。 - 第1のモノマー(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、
(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)または(15)と、
第2のモノマー(39)、(40)、(41)、(42)、(43)、(44)、(4
5)、(46)、(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)、(5
3)または(54)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質であって、
Xは、H、C、O、N、S、P、SiまたはBであり、
キル鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R2およびR3は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌であり、
Xは、C、O、CO、N、S、P、SiまたはBであり、
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R4およびR5は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌である、ポリマー前駆体物質。 - 第1のモノマー(28)、(29)、(30)、(31)、(32)、(33)、(3
4)、(35)、(36)、(37)または(38)と、
第2のモノマー(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)、(2
2)、(23)、(24)、(25)、(26)または(27)と
のコポリマーを含むポリマー前駆体物質であって、
Xは、H、C、O、N、S、P、SiまたはBであり、
キル鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R2およびR3は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌であり、
Xは、C、O、CO、N、S、P、SiまたはBであり、
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
R4およびR5は、Hまたは
R1は、H、アルキル、アルケン、アルキン、OH、Br、Cl、I、F、SH、CO
OH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO、マレイミド若しくはNHSエステ
ル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物、またはナノ粒子、または他
の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または
細菌である、ポリマー前駆体物質。 - モノマー(1)〜(54)のうちの1つの自己重合生成物を含むポリマー物質であって
、
- 少なくとも1つの官能基をさらに含む、請求項1から7のいずれか一項に記載のポリマ
ー物質。 - 前記少なくとも1つの官能基が、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素ま
たは細菌の1つ又は複数を含むものである請求項8に記載のポリマー物質。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載のポリマー前駆体物質を、架橋剤と組み合わせて
含むポリマー。 - 前記架橋剤が、少なくとも1つの官能基Rを含む置換されたおよび/若しくは非置換の
アリール基、少なくとも1つの官能基Rを含む置換されたおよび/若しくは非置換の複素
環基、少なくとも1つの官能基Rを含むC1〜15アルキル、アルケン若しくはアルキン
、金属錯体、ナノ粒子、またはそれらの誘導体、または生体分子の少なくとも1つを含む
ものである請求項10に記載のポリマー。 - 前記生体分子が、炭水化物、タンパク質、DNA、抗体、抗原、酵素または細菌を含む
ものである請求項11に記載のポリマー。 - Rが、SH、NH2、COOH、Br、Cl、I、F、OH、CHO、マレイミド、N
HSエステル、アジド、アルケン、アルキン、金属錯体またはナノ粒子を含むものである
請求項11に記載のポリマー。 - 前記アルキル、アルケン若しくはアルキン鎖が、少なくとも1つの分枝側鎖を場合によ
り含むものである請求項11に記載のポリマー。 - 1)請求項1から7のいずれか一項に記載のポリマー前駆体物質を含む溶液を調製する
ステップと、
2)前記溶液に少なくとも1つの架橋剤を加えるステップと
を含むポリマーの作製方法。 -
式中、
M1は、置換されたか又は非置換の共役モノマー、共役ブロックオリゴマー、アルケン
またはアルキンであり、
M2は、置換されたか又は非置換のモノマー、共役ブロックオリゴマー、アルケンまた
はアルキンであり、各々、側鎖が有るか又は無く、
鎖、または場合により置換された共役鎖であり、
nは、1を超える整数であり、
R1およびR2は、同一であるか又は異なり、H、CH3、アルケン、アルキン、OH
、Br、Cl、I、F、SH、COOH、NH2、NR3、アジド、SO3Na、CHO
、マレイミド、NHSエステル、または金属錯体を形成することができる複素環式化合物
、またはナノ粒子、または他の適用できる官能基、例えば、炭水化物、タンパク質、DN
A、抗体、抗原、酵素または細菌を含み、
M1およびM2は、ゼロ、1つ又は複数の側鎖
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201161468406P | 2011-03-28 | 2011-03-28 | |
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