JP2023014604A - Block copolymer and method for producing the same - Google Patents

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寿計 田中
Hisakazu Tanaka
知哉 東原
Tomoya Higashihara
伸 稲垣
Shin Inagaki
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Abstract

To provide a novel block copolymer or the like that can improve the mechanical properties of polythiophene.SOLUTION: A block copolymer comprises a polythiophene block comprising polythiophene, and a polymer block that comprises a polymer of a radical polymerizable monomer comprising a methacrylic acid compound.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、ブロック共重合体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to block copolymers and methods for producing the same.

フレキシブル有機エレクトロニクス材料として、導体特性を示す又は半導体特性を示すポリチオフェン類をはじめとするπ共役系高分子材料が注目されている。
しかし、π共役系高分子材料は、電子特性と機械特性のトレードオフが問題であった。特に結晶性の高いπ共役系高分子薄膜は、僅か数%~数10%の応力変形によりクラックが入りやすく電子特性の劣化や膜の脆弱性が顕著であった。力学強度を改善するために、応力緩和ユニットをナノレベルでπ共役系高分子薄膜に導入する方法が求められていた。
As flexible organic electronic materials, π-conjugated polymer materials such as polythiophenes exhibiting conductor properties or semiconducting properties have attracted attention.
However, π-conjugated polymer materials have a problem of trade-off between electronic properties and mechanical properties. In particular, π-conjugated polymer thin films with high crystallinity are prone to cracking due to stress deformation of only a few percent to several tens of percent, resulting in significant degradation of electronic properties and brittleness of the film. In order to improve the mechanical strength, there has been a demand for a method of introducing nano-level stress relaxation units into π-conjugated polymer thin films.

例えば、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)とシンジオタクチックポリスチレンとのブレンド体が提案されている(非特許文献1参照)。
また、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)-block-ポリ(δ-デカノラクトン)(P3HT-b-PDL)のAB、BAB、BAB、及びBAB(A:P3HT,B:PDL)分子構造が検討されている(非特許文献2参照)。
For example, a blend of poly(3-hexylthiophene) and syndiotactic polystyrene has been proposed (see Non-Patent Document 1).
Also AB, BAB, B 2 AB 2 and B 3 AB 3 (A: P3HT, B: PDL) molecules of poly(3-hexylthiophene)-block-poly(δ-decanolactone) (P3HT-b-PDL) The structure has been investigated (see Non-Patent Document 2).

Intermingled Network of Syndiotactic Polystyrene/Poly(3-hexylthiophene), Macromolecules 2019, 52, 8569-8576Intermingled Network of Syndiotactic Polystyrene/Poly(3-hexylthiophene), Macromolecules 2019, 52, 8569-8576 Highly Stretchable Semiconducting Polymers for Field-Effect Transistors through Branched Soft-Hard-Soft Type Triblock Copolymers, Macromolecules 2020, 53, 7496-7510Highly Stretchable Semiconductor Polymers for Field-Effect Transistors through Branched Soft-Hard-Soft Type Triblock Copolymers, Macromolecules 2020, 53-7, 71496

本発明は、ポリチオフェンの力学特性を改良しうる新規のブロック共重合体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a novel block copolymer capable of improving the mechanical properties of polythiophene.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ポリチオフェンを、(メタ)アクリル酸化合物を含有するラジカル重合性モノマーのポリマーとブロック共重合体化することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, polythiophene is block-copolymerized with a polymer of a radically polymerizable monomer containing a (meth)acrylic acid compound to solve the above problems. can be solved, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、以下の態様を包含するものである。
[1] ポリチオフェンを含むポリチオフェンブロックと、
(メタ)アクリル酸化合物を含有するラジカル重合性モノマーのポリマーを含むポリマーブロックと、
を有することを特徴とするブロック共重合体。
[2] 前記ポリチオフェンが、アルキル基を有する、[1]に記載のブロック共重合体。
[3] 前記ポリマーが、リビングラジカル重合により得られる、[1]又は[2]に記載のブロック共重合体。
[4] 前記ラジカル重合性モノマーが、2種類以上の(メタ)アクリル酸化合物を含有する、[1]から[3]のいずれかに記載のブロック共重合体。
[5] 前記ポリチオフェンブロックと、前記ポリマーブロックとが、トリアゾール環を有する連結基により連結されている、[1]から[4]のいずれかに記載のブロック共重合体。
[6] 前記ポリマーが、星形ポリマーである、[1]から[5]のいずれかに記載のブロック共重合体。
[7] [5]に記載のブロック共重合体を製造する、ブロック共重合体の製造方法であって、
以下の(I)又は(II)の反応により、前記ポリチオフェンブロックと前記ポリマーブロックとを連結する工程を含む、ことを特徴とするブロック共重合体の製造方法。
(I)アジド基を有する前記ポリチオフェンブロックの前記アジド基と、アルキニル基を有する前記ポリマーブロックの前記アルキニル基とによる、前記トリアゾール環を形成する反応。
(II)アルキニル基を有する前記ポリチオフェンブロックの前記アルキニル基と、アジド基を有する前記ポリマーブロックの前記アジド基とによる、前記トリアゾール環を形成する反応。
[8] 前記ポリマーが、可逆的付加-開裂連鎖移動重合(RAFT重合)によって製造され、
前記(I)の反応の際、前記アルキニル基が、連鎖移動剤の開裂残基に結合しており、
前記(II)の反応の際、前記アジド基が、連鎖移動剤の開裂残基に結合している、
[7]に記載のブロック共重合体の製造方法。
That is, the present invention includes the following aspects.
[1] a polythiophene block containing polythiophene;
a polymer block containing a polymer of radically polymerizable monomers containing a (meth)acrylic acid compound;
A block copolymer characterized by having
[2] The block copolymer according to [1], wherein the polythiophene has an alkyl group.
[3] The block copolymer according to [1] or [2], wherein the polymer is obtained by living radical polymerization.
[4] The block copolymer according to any one of [1] to [3], wherein the radically polymerizable monomer contains two or more (meth)acrylic acid compounds.
[5] The block copolymer according to any one of [1] to [4], wherein the polythiophene block and the polymer block are linked by a linking group having a triazole ring.
[6] The block copolymer according to any one of [1] to [5], wherein the polymer is a star polymer.
[7] A method for producing a block copolymer for producing the block copolymer according to [5],
A method for producing a block copolymer, comprising the step of linking the polythiophene block and the polymer block by the following reaction (I) or (II).
(I) a reaction of forming the triazole ring between the azide group of the polythiophene block having an azide group and the alkynyl group of the polymer block having an alkynyl group;
(II) Reaction of the alkynyl group of the polythiophene block having an alkynyl group and the azide group of the polymer block having an azide group to form the triazole ring.
[8] the polymer is produced by reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT polymerization);
During the reaction (I), the alkynyl group is bound to the cleavage residue of the chain transfer agent,
During the reaction of (II), the azide group is bound to the cleavage residue of the chain transfer agent.
A method for producing a block copolymer according to [7].

本発明によれば、ポリチオフェンの力学特性を改良しうる新規のブロック共重合体を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a novel block copolymer capable of improving the mechanical properties of polythiophene can be provided.

実施例4で得られたブロック共重合体4を用い、150℃×5分熱処理して得られた膜のAFM画像(高さ像)である(その1)。1 is an AFM image (height image) of a film obtained by heat-treating at 150° C. for 5 minutes using block copolymer 4 obtained in Example 4 (No. 1). 実施例4で得られたブロック共重合体4を用い、150℃×5分熱処理して得られた膜のAFM画像(高さ像)である(その2)。2 is an AFM image (height image) of a film obtained by heat-treating 150° C. for 5 minutes using block copolymer 4 obtained in Example 4 (No. 2). 実施例4で得られたブロック共重合体4を用い、150℃×5分熱処理して得られた膜のAFM画像(位相差像)である(その1)。1 is an AFM image (phase contrast image) of a film obtained by heat-treating at 150° C. for 5 minutes using block copolymer 4 obtained in Example 4 (No. 1). 実施例4で得られたブロック共重合体4を用い、150℃×5分熱処理して得られた膜のAFM画像(位相差像)である(その2)。FIG. 2 is an AFM image (phase contrast image) of a film obtained by heat-treating 150° C. for 5 minutes using block copolymer 4 obtained in Example 4 (No. 2). 実施例4で得られたブロック共重合体4を用い、200℃×5分熱処理して得られた膜のAFM画像(高さ像)である(その1)。1 is an AFM image (height image) of a film obtained by heat-treating at 200° C. for 5 minutes using block copolymer 4 obtained in Example 4 (No. 1). 実施例4で得られたブロック共重合体4を用い、200℃×5分熱処理して得られた膜のAFM画像(高さ像)である(その2)。2 is an AFM image (height image) of a film obtained by heat-treating at 200° C. for 5 minutes using block copolymer 4 obtained in Example 4 (No. 2). 実施例4で得られたブロック共重合体4を用い、200℃×5分熱処理して得られた膜のAFM画像(位相差像)である(その1)。1 is an AFM image (phase contrast image) of a film obtained by heat-treating at 200° C. for 5 minutes using block copolymer 4 obtained in Example 4 (No. 1). 実施例4で得られたブロック共重合体4を用い、200℃×5分熱処理して得られた膜のAFM画像(位相差像)である(その2)。2 is an AFM image (phase contrast image) of a film obtained by heat-treating at 200° C. for 5 minutes using block copolymer 4 obtained in Example 4 (No. 2).

以下、本発明のブロック共重合体、及びブロック共重合体の製造方法について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の一実施態様としての一例であり、これらの内容に特定されるものではない。 Hereinafter, the block copolymer and the method for producing the block copolymer of the present invention will be described in detail. is not specified.

(ブロック共重合体)
本発明のブロック共重合体は、ポリチオフェンブロックと、ポリマーブロックとを有する。
(Block copolymer)
The block copolymer of the present invention has a polythiophene block and a polymer block.

<ポリチオフェンブロック>
ポリチオフェンブロックは、ポリチオフェンを含む。
<Polythiophene block>
A polythiophene block includes polythiophene.

ポリチオフェンは、例えば、アルキル基を有する。
アルキル基としては、例えば、炭素数1~20のアルキル基が挙げられる。
アルキル基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよいし、環状であってもよい。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、2-メチルプロピル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等が挙げられる。
アルキル基としては、導体特性及び半導体特性の点から、炭素数5~20のアルキル基が好ましい。
Polythiophenes, for example, have alkyl groups.
Examples of alkyl groups include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms.
Alkyl groups may be linear, branched, or cyclic.
Examples of alkyl groups include methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, 2-methylpropyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, octyl and decyl groups.
As the alkyl group, an alkyl group having 5 to 20 carbon atoms is preferable from the viewpoint of conductor properties and semiconductor properties.

ポリチオフェンブロックは、例えば、下記式(Pt1)又は(Pt2)で表される。

Figure 2023014604000002
(式(Pt1)中、Arは、置換基を有していてもよい1価の芳香族環基を表し、
は、水素原子、又は炭素数1~20のアルキル基を表し、
Arは、単結合、又は置換基を有していてもよい2価の芳香族複素環基を表し、
は、単結合、又は2価の連結基を表し、
nは、正の整数を表し、
*は、結合手を表す。
式(Pt2)中、R11は、水素原子、又は炭素数1~20のアルキル基を表し、
Ar11は、単結合、又は置換基を有していてもよい2価の芳香族環基を表し、
11は、単結合、又は2価の連結基を表し、
nは、正の整数を表し、
*は、結合手を表す。) A polythiophene block is represented, for example, by the following formula (Pt1) or (Pt2).
Figure 2023014604000002
(In formula (Pt1), Ar 1 represents a monovalent aromatic ring group which may have a substituent,
R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
Ar 2 represents a single bond or a divalent aromatic heterocyclic group optionally having a substituent,
L 1 represents a single bond or a divalent linking group,
n represents a positive integer,
* represents a bond.
In formula (Pt2), R 11 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
Ar 11 represents a single bond or a divalent aromatic ring group optionally having a substituent,
L 11 represents a single bond or a divalent linking group,
n represents a positive integer,
* represents a bond. )

及びR11における炭素数1~20のアルキル基の具体例、及び好ましい炭素数としては、前述のアルキル基の具体例、及び好ましい炭素数が挙げられる。 Specific examples and preferred carbon numbers of the alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms in R 1 and R 11 include the aforementioned specific examples and preferred carbon numbers of the alkyl groups.

Ar及びAr11における芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
Arの芳香族環としては、具体的には、前記芳香族炭化水素環又は芳香族複素環から水素原子を1つ除いた1価の基(アリール基またはヘテロアリール基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(たとえばビフェニル、フルオレン等)から水素原子を1つ除いた1価の基が挙げられる。
Ar11の芳香族環としては、具体的には、前記芳香族炭化水素環又は芳香族複素環から水素原子を2つ除いた2価の基(アリーレン基またはヘテロアリーレン基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(たとえばビフェニル、フルオレン等)から水素原子を2つ除いた2価の基が挙げられる。
Ar及びAr11が有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基等が挙げられる。
置換基としてのアルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基であることがより好ましい。
置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1~5のアルコキシ基が挙げられ、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、iso-プロポキシ基、n-ブトキシ基、tert-ブトキシ基が挙げられる。
置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
Arが置換基を有する場合、置換基の数としては、特に限定されない。
Ar11が置換基を有する場合、置換基の数としては、特に限定されない。
Aromatic rings for Ar 1 and Ar 11 include, for example, aromatic hydrocarbon rings such as benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, and phenanthrene ring; Aromatic heterocycles substituted with and the like can be mentioned. The heteroatom in the aromatic heterocycle includes, for example, oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom and the like. Specific examples of aromatic heterocycles include pyridine rings and thiophene rings.
Specific examples of the aromatic ring for Ar 1 include a monovalent group (aryl group or heteroaryl group) obtained by removing one hydrogen atom from the above aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring; A monovalent group obtained by removing one hydrogen atom from a ring-containing aromatic compound (eg, biphenyl, fluorene, etc.) can be mentioned.
Specific examples of the aromatic ring for Ar 11 include a divalent group (arylene group or heteroarylene group) obtained by removing two hydrogen atoms from the above aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring; A divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from an aromatic compound containing a ring (eg, biphenyl, fluorene, etc.) can be mentioned.
Examples of substituents that Ar 1 and Ar 11 may have include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, and a carbonyl group.
The alkyl group as a substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group or a tert-butyl group.
The alkoxy group as a substituent includes an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and includes a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group and a tert-butoxy group.
A halogen atom as a substituent includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like.
Examples of halogenated alkyl groups as substituents include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the above alkyl groups are substituted with halogen atoms.
When Ar 1 has a substituent, the number of substituents is not particularly limited.
When Ar 11 has a substituent, the number of substituents is not particularly limited.

及びL11の2価の連結基としては、例えば、アルキレン基が挙げられる。
アルキレン基の炭素数としては、特に限定されないが、1~6が好ましい。
アルキレン基としては、例えば、直鎖状のアルキレン基、分岐状のアルキレン基が挙げられる。
直鎖状のアルキレン基としては、例えば、メチレン基[-CH-]、エチレン基[-(CH-]、トリメチレン基[-(CH-]、テトラメチレン基[-(CH-]、ペンタメチレン基[-(CH-]等が挙げられる。
分岐状のアルキレン基としては、例えば、-CH(CH)-、-CH(CHCH)-、-C(CH-、-C(CH)(CHCH)-、-C(CH)(CHCHCH)-、-C(CHCH-等のアルキルメチレン基;-CH(CH)CH-、-CH(CH)CH(CH)-、-C(CHCH-、-CH(CHCH)CH-、-C(CHCH-CH-等のアルキルエチレン基;-CH(CH)CHCH-、-CHCH(CH)CH-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH)CHCHCH-、-CHCH(CH)CHCH-等のアルキルテトラメチレン基などが挙げられる。
及びL11の2価の連結基におけるアルキレン基は、メチレン基が酸素原子で置換されていてもよい。
Examples of the divalent linking group for L 1 and L 11 include an alkylene group.
Although the number of carbon atoms in the alkylene group is not particularly limited, 1 to 6 are preferable.
The alkylene group includes, for example, a linear alkylene group and a branched alkylene group.
Linear alkylene groups include, for example, a methylene group [--CH.sub.2--], an ethylene group [-- ( CH.sub.2) .sub.2-- ], a trimethylene group [-- ( CH.sub.2) .sub.3-- ] , a tetramethylene group [--( CH 2 ) 4 -], pentamethylene group [-(CH 2 ) 5 -] and the like.
Examples of branched alkylene groups include -CH(CH 3 )-, -CH(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 -, -C(CH 3 )(CH 2 CH 3 )- , -C(CH 3 )(CH 2 CH 2 CH 3 )-, -C(CH 2 CH 3 ) 2 - and other alkylmethylene groups; -CH(CH 3 )CH 2 -, -CH(CH 3 )CH Alkylethylene groups such as (CH 3 )—, —C(CH 3 ) 2 CH 2 —, —CH(CH 2 CH 3 )CH 2 —, —C(CH 2 CH 3 ) 2 —CH 2 —; —CH Alkyltrimethylene groups such as (CH 3 )CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH(CH 3 )CH 2 —; —CH(CH 3 )CH 2 CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH(CH 3 ) and alkyltetramethylene groups such as CH 2 CH 2 —.
The methylene group of the alkylene group in the divalent linking group of L 1 and L 11 may be substituted with an oxygen atom.

Arにおける2価の芳香族複素環基としては、ピリジン環、チオフェン環から水素原子を2個除いた2価の基が挙げられる。
Arが有していてもよい置換基の具体例としては、例えば、Ar及びAr11が有していてもよい置換基の具体例が挙げられる。
Arが置換基を有する場合、置換基の数としては、特に限定されない。
The divalent aromatic heterocyclic group for Ar 2 includes a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from a pyridine ring or a thiophene ring.
Specific examples of the substituent that Ar 2 may have include specific examples of the substituent that Ar 1 and Ar 11 may have.
When Ar 2 has a substituent, the number of substituents is not particularly limited.

ポリチオフェンブロックは分子量によって電荷移動度が異なる。ブロック共重合体を光・電子機能材料として用いる場合、良好な電荷移動度が得られることから、ポリチオフェンブロックの数平均分子量は2,500以上が好ましく、5,000以上がより好ましく、9,000以上が更により好ましく、10,000以上が特に好ましい。ポリチオフェンブロックの数平均分子量の上限値としては、特に限定されないが、例えば、ポリチオフェンブロックの数平均分子量は、100,000以下が好ましい。 Polythiophene blocks have different charge mobilities depending on their molecular weight. When the block copolymer is used as an opto-electronic functional material, the number average molecular weight of the polythiophene block is preferably 2,500 or more, more preferably 5,000 or more, more preferably 9,000, because good charge mobility can be obtained. More preferably, 10,000 or more is particularly preferable. Although the upper limit of the number average molecular weight of the polythiophene block is not particularly limited, for example, the number average molecular weight of the polythiophene block is preferably 100,000 or less.

このような数平均分子量は、ゲルパーミエションクロマトグラフィー(Gelpermeationchromatography(GPC))により測定した数平均分子量(ポリスチレン換算)である。測定にはテトラヒドロフラン(THF)を溶媒として用いることが好ましい。 Such a number average molecular weight is a number average molecular weight (polystyrene equivalent) measured by gel permeation chromatography (GPC). Tetrahydrofuran (THF) is preferably used as a solvent for the measurement.

ポリチオフェンブロックの分子量分布が大きいと、所望の範囲より分子量の小さいものが含まれ、所望の電荷移動度が得られなくなる恐れがある。
このため、ポリチオフェンブロックの分子量分散度(Mw/Mn)は、1.0~4.0程度が好ましく、1.0~3.0程度がより好ましく、1.0~2.0程度が特に好ましい。なお、Mwは重量平均分子量を示す。Mnは数平均分子量を示す。
本発明においてポリチオフェンブロックは、分子量分散度が小さく、かつ、数平均分子量10,000以上のポリチオフェンブロックが好ましい。
If the molecular weight distribution of the polythiophene block is wide, it may contain particles with molecular weights smaller than the desired range, making it impossible to obtain the desired charge mobility.
Therefore, the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polythiophene block is preferably about 1.0 to 4.0, more preferably about 1.0 to 3.0, and particularly preferably about 1.0 to 2.0. . In addition, Mw shows a weight average molecular weight. Mn indicates number average molecular weight.
In the present invention, the polythiophene block preferably has a small molecular weight dispersity and a number average molecular weight of 10,000 or more.

ブロック共重合体におけるポリチオフェンブロックの含有量は、ポリチオフェンブロック及びポリマーブロックの合計質量に対して、5~70質量%が好ましく、10~65質量%がより好ましく、20~60質量%がさらに好ましく、25~55質量%が特に好ましい。
ポリチオフェンブロックの含有量が上記下限値以上であれば、ブロック共重合体の導電特性が良好となる。
ポリチオフェンブロックの含有量が上記上限値以下であれば、ブロック共重合体の力学特性が良好となる。
The content of the polythiophene block in the block copolymer is preferably 5 to 70% by mass, more preferably 10 to 65% by mass, and even more preferably 20 to 60% by mass, based on the total mass of the polythiophene block and the polymer block. 25 to 55% by weight is particularly preferred.
If the polythiophene block content is at least the above lower limit, the block copolymer will have good conductive properties.
If the content of the polythiophene block is equal to or less than the above upper limit, the mechanical properties of the block copolymer will be good.

<ポリマーブロック>
ポリマーブロックは、(メタ)アクリル酸化合物を含有するラジカル重合性モノマーのポリマーを含む。
<Polymer block>
The polymer block contains a polymer of radically polymerizable monomers containing (meth)acrylic acid compounds.

<<ポリマー>>
ポリマーは、(メタ)アクリル酸化合物を含有するラジカル重合性モノマーのポリマーである。
<<Polymer>>
The polymer is a polymer of radically polymerizable monomers containing (meth)acrylic acid compounds.

<<<ラジカル重合性モノマー>>>
ラジカル重合性モノマーは、(メタ)アクリル酸化合物を含有し、更に必要に応じて、その他のラジカル重合性モノマーを含有する。
<<<radical polymerizable monomer>>>
The radically polymerizable monomer contains a (meth)acrylic acid compound and, if necessary, other radically polymerizable monomers.

ラジカル重合性モノマーは、好ましくは、2種類以上の(メタ)アクリル酸化合物を含有する。(メタ)アクリル酸化合物は、種類が多く、また、その種類により、ホモポリマーのガラス転移温度なども広範囲で異なる。そのため、ラジカル重合性モノマーが2種類以上の(メタ)アクリル酸化合物を含有すると、力学特性を調節しやすくなる。 The radically polymerizable monomer preferably contains two or more (meth)acrylic acid compounds. There are many types of (meth)acrylic acid compounds, and the glass transition temperatures of homopolymers vary widely depending on the types. Therefore, if the radically polymerizable monomer contains two or more (meth)acrylic acid compounds, it becomes easier to adjust the mechanical properties.

-(メタ)アクリル酸化合物-
(メタ)アクリル酸化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸n-ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸n-ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸n-デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸n-オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソオクタデシル等の脂肪族(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル等の脂環式(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸フェニル等の芳香族(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。
また、アミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステルとして、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N-tert-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
-(Meth)acrylic acid compound-
Examples of (meth)acrylic acid compounds include (meth)acrylic acid and (meth)acrylic acid esters.
Examples of (meth)acrylic esters include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, Isobutyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, n-pentyl (meth)acrylate, isopentyl (meth)acrylate, neopentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, (meth)acrylic heptyl acid, n-octyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, n-nonyl (meth)acrylate, isononyl (meth)acrylate, n-(meth)acrylate -decyl, isodecyl (meth)acrylate, undecyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, tetradecyl (meth)acrylate, n-octadecyl (meth)acrylate, (meth)acrylate Aliphatic (meth)acrylic acid esters such as isooctadecyl acrylate; cyclohexyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, (meth) ) Alicyclic (meth)acrylates such as dicyclopentenyloxyethyl acrylate; Aromatic (meth)acrylic acids such as benzyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, and phenyl (meth)acrylate and esters.
Further, as (meth)acrylic acid esters having an amino group, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, N-tert-butylaminoethyl (meth)acrylate, (meth)acryloxyethyltrimethylammonium chloride etc.

(メタ)アクリル酸化合物は、1つのラジカル重合性ビニル基を有する単官能ビニル化合物である。 A (meth)acrylic acid compound is a monofunctional vinyl compound having one radically polymerizable vinyl group.

-その他のラジカル重合性モノマー-
その他のラジカル重合性モノマーは、ラジカル重合性ビニル基を有する化合物である。
本明細書において、ラジカル重合性ビニル基としては、例えば、ビニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アリル基などが挙げられる。
その他のラジカル重合性モノマーとしては、(メタ)アクリル酸化合物以外のラジカル重合性モノマーであれば、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリルアミド化合物、スチレン類、アリルエステル類、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、クロトン酸エステル類などが挙げられる。
ここで例示する(メタ)アクリルアミド化合物、スチレン類、アリルエステル類、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、及びクロトン酸エステル類は、1つのラジカル重合性ビニル基を有する単官能ビニル化合物である。
-Other radically polymerizable monomers-
Other radically polymerizable monomers are compounds having a radically polymerizable vinyl group.
As used herein, the radically polymerizable vinyl group includes, for example, a vinyl group, an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an allyl group, and the like.
Other radically polymerizable monomers are not particularly limited as long as they are radically polymerizable monomers other than (meth)acrylic acid compounds. Examples include (meth)acrylamide compounds, styrenes, allyl esters, vinyl ethers, and vinyl esters. and crotonate esters.
The (meth)acrylamide compounds, styrenes, allyl esters, vinyl ethers, vinyl esters, and crotonic acid esters exemplified here are monofunctional vinyl compounds having one radically polymerizable vinyl group.

(メタ)アクリルアミド化合物としては、例えば、(メタ)アクリルアミド;(メタ)アクリロニトリル;N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のN-一置換(メタ)アクリルアミド単量体;N-(メタ)アクリロイルモルホリン、N-(メタ)アクリロイルピロリドン、N-(メタ)アクリロイルピペリジン、N-(メタ)アクリロイルピロリジン、N-(メタ)アクリロイル-4-ピペリドン、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド等のN、N-二置換(メタ)アクリルアミド単量体などが挙げられる。 (Meth)acrylamide compounds include, for example, (meth)acrylamide; (meth)acrylonitrile; N-methylol (meth)acrylamide, N-methoxymethyl (meth)acrylamide, N-butoxymethyl (meth)acrylamide, N-isopropyl ( N-monosubstituted (meth)acrylamide monomers such as meth)acrylamide and dimethylaminopropyl (meth)acrylamide; N-(meth)acryloylmorpholine, N-(meth)acryloylpyrrolidone, N-(meth)acryloylpiperidine, N -N,N-disubstituted (meth)acrylamide units such as (meth)acryloylpyrrolidine, N-(meth)acryloyl-4-piperidone, N,N-dimethyl(meth)acrylamide, and N,N-diethyl(meth)acrylamide and the like.

スチレン類としては、例えば、スチレン、tert-ブトキシスチレン、α-メチル-tert-ブトキシスチレン、4-(1-メトキシエトキ)シスチレン、4-(1-エトキシエトキ)シスチレン、テトラヒドロピラニルオキシスチレン、アダマンチルオキシスチレン、4-(2-メチル-2-アダマンチルオキシ)スチレン、4-(1-メチルシクロヘキシルオキシ)スチレン、トリメチルシリルオキシスチレン、ジメチル-tert-ブチルシリルオキシスチレン、テトラヒドロピラニルオキシスチレン、ベンジルスチレン、トリフルオルメチルスチレン、アセトキシスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、トリクロルスチレン、テトラクロルスチレン、ペンタクロルスチレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ヨードスチレン、フルオルスチレン、トリフルオルスチレン、2-ブロム-4-トリフルオルメチルスチレン、4-フルオル-3-トリフルオルメチルスチレン、ビニルナフタレンなどが挙げられる。 Examples of styrenes include styrene, tert-butoxystyrene, α-methyl-tert-butoxystyrene, 4-(1-methoxyethoxy)distyrene, 4-(1-ethoxyethoxy)distyrene, tetrahydropyranyloxystyrene, adamantyloxy Styrene, 4-(2-methyl-2-adamantyloxy)styrene, 4-(1-methylcyclohexyloxy)styrene, trimethylsilyloxystyrene, dimethyl-tert-butylsilyloxystyrene, tetrahydropyranyloxystyrene, benzylstyrene, trifluoro methylstyrene, acetoxystyrene, chlorostyrene, dichlorostyrene, trichlorostyrene, tetrachlorostyrene, pentachlorostyrene, bromostyrene, dibromostyrene, iodostyrene, fluorostyrene, trifluorostyrene, 2-bromo-4-trifluoro methylstyrene, 4-fluoro-3-trifluoromethylstyrene, vinylnaphthalene and the like.

アリルエステル類としては、例えば、酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリル、アリルオキシエタノールなどが挙げられる。 Examples of allyl esters include allyl acetate, allyl caproate, allyl caprylate, allyl laurate, allyl palmitate, allyl stearate, allyl benzoate, allyl acetoacetate, allyl lactate, and allyloxyethanol.

ビニルエーテル類としては、例えば、ヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、1-メチル-2,2-ジメチルプロピルビニルエーテル、2-エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニルトリルエーテル、ビニルクロルフェニルエーテル、ビニル-2,4-ジクロルフェニルエーテル、ビニルナフチルエーテル、ビニルアントラニルエーテルなどが挙げられる。 Examples of vinyl ethers include hexyl vinyl ether, octyl vinyl ether, decyl vinyl ether, ethylhexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, chloroethyl vinyl ether, 1-methyl-2,2-dimethylpropyl vinyl ether, 2-ethylbutyl vinyl ether, hydroxy Ethyl vinyl ether, diethylene glycol vinyl ether, dimethylaminoethyl vinyl ether, diethylaminoethyl vinyl ether, butylaminoethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, tetrahydrofurfuryl vinyl ether, vinylphenyl ether, vinyltolyl ether, vinyl chlorophenyl ether, vinyl-2,4-dichlorophenyl ether, vinyl naphthyl ether, vinyl anthranyl ether, and the like.

ビニルエステル類としては、例えば、ビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルフェニルアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル-β-フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシレートなどが挙げられる。 Examples of vinyl esters include vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl trimethyl acetate, vinyl diethyl acetate, vinyl barate, vinyl caproate, vinyl chloroacetate, vinyl dichloroacetate, vinyl methoxy acetate, vinyl butoxy acetate, Vinyl phenyl acetate, vinyl acetoacetate, vinyl lactate, vinyl-β-phenyl butyrate, vinyl cyclohexyl carboxylate and the like.

クロトン酸エステル類としては、例えば、クロトン酸ブチル、クロトン酸ヘキシル、グリセリンモノクロトネート、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル、ジメチルマレレート、ジブチルフマレート、無水マレイン酸、マレイミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイロニトリルなどが挙げられる。 Examples of crotonates include butyl crotonate, hexyl crotonate, glycerin monocrotonate, dimethyl itaconate, diethyl itaconate, dibutyl itaconate, dimethyl maleate, dibutyl fumarate, maleic anhydride, maleimide, acrylonitrile, methacrylonitrile, maleironitrile and the like.

また、その他のラジカル重合性モノマーは、2以上のラジカル重合性ビニル基を有する多官能ビニル化合物を含有していてもよい。 Further, other radically polymerizable monomers may contain polyfunctional vinyl compounds having two or more radically polymerizable vinyl groups.

多官能ビニル化合物としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
(1)芳香族ビニル系炭化水素
(2)ビニル系炭化水素
(3)エステル基含有ビニル系単量体
(4)スルホン基含有ビニル系単量体、ビニル系硫酸モノエステル化物及びこれらの塩
(5)燐酸基含有ビニル系単量体
(6)ヒドロキシル基含有ビニル系単量体
(7)含窒素ビニル系単量体
(8)ハロゲン元素含有ビニル系単量体
(9)カルボキシル基含有ビニル系単量体及びその塩
(10)珪素含有ビニル系単量体
Examples of polyfunctional vinyl compounds include the following compounds.
(1) Aromatic vinyl hydrocarbons (2) Vinyl hydrocarbons (3) Ester group-containing vinyl monomers (4) Sulfone group-containing vinyl monomers, vinyl sulfate monoesters and their salts ( 5) Phosphate group-containing vinyl monomers (6) Hydroxyl group-containing vinyl monomers (7) Nitrogen-containing vinyl monomers (8) Halogen element-containing vinyl monomers (9) Carboxyl group-containing vinyl monomers Monomers and their salts (10) Silicon-containing vinyl monomers

(1)における芳香族ビニル系炭化水素としては、例えば、o-ジビニルベンゼン、m-ジビニルベンゼン、p-ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、1,4-ジイソプロペニルベンゼン、トリビニルベンゼンなどが挙げられる。 Examples of aromatic vinyl hydrocarbons in (1) include o-divinylbenzene, m-divinylbenzene, p-divinylbenzene, divinyltoluene, 1,4-diisopropenylbenzene and trivinylbenzene.

(2)におけるビニル系炭化水素としては、例えば、イソプレン、ブタジエン、3-メチル-1,2-ブタジエン、2,3-ジメチル1,3-ブタジエン、ペンタジエン、ヘキサジエン、オクタジエン、1,3,5-ヘキサトリエン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、トリビニルシクロヘキサンなどが挙げられる。 Vinyl hydrocarbons in (2) include, for example, isoprene, butadiene, 3-methyl-1,2-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, pentadiene, hexadiene, octadiene, 1,3,5- hexatriene, cyclopentadiene, cyclohexadiene, trivinylcyclohexane and the like.

(3)におけるエステル基含有ビニル系単量体としては、例えば、マレイン酸ジアリル、フタル酸ジアリル、アジピン酸ジビニル、アジピン酸ジアリル、フマル酸ジビニル、マレイン酸ジビニル、イタコン酸ジビニル、ビニルシンナメート、クロトン酸ビニル、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、1,2-シクロヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3-シクロヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4-シクロヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ビニル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(分子量300)ジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(分子量500)ジアクリレートなどが挙げられる。 Examples of the ester group-containing vinyl monomer in (3) include diallyl maleate, diallyl phthalate, divinyl adipate, diallyl adipate, divinyl fumarate, divinyl maleate, divinyl itaconate, vinyl cinnamate, and croton. Vinyl acid, ethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, glycerol tri(meth)acrylate ) acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, 1,2-cyclohexanediol di(meth)acrylate, 1,3-cyclohexanediol di(meth)acrylate, 1,4-cyclohexanediol di(meth)acrylate, vinyl (meth)acrylate ) acrylate, polyethylene glycol (molecular weight 300) di(meth)acrylate, polypropylene glycol (molecular weight 500) diacrylate, and the like.

(4)におけるスルホン基含有ビニル系単量体、ビニル系硫酸モノエステル化物及びこれらの塩としては、例えば、ジビニルサルファイド、ジビニルスルホン、ジビニルスルフォキサイド、ジアリルジサルファイドなどが挙げられる。 Examples of the sulfone group-containing vinyl monomers, vinyl sulfate monoesters, and salts thereof in (4) include divinyl sulfide, divinyl sulfone, divinyl sulfoxide, and diallyl disulfide.

(5)における燐酸基含有ビニル系単量体としては、例えば、トリアリル燐酸エステル、トリ(4-ビニルフェニル)燐酸エステル、トリ(4-ビニルベンジル)燐酸エステル、ジアリルメチル燐酸エステル、ジ(4-ビニルフェニル)メチル燐酸エステル、ジ(4-ビニルベンジル)メチル燐酸エステル、ジアリルフェニルホスフェイトなどが挙げられる。 Examples of the phosphoric acid group-containing vinyl monomer in (5) include triallyl phosphate, tri(4-vinylphenyl) phosphate, tri(4-vinylbenzyl) phosphate, diallylmethyl phosphate, di(4- vinylphenyl)methyl phosphate, di(4-vinylbenzyl)methyl phosphate, diallylphenyl phosphate and the like.

(6)におけるヒドロキシル基含有ビニル系単量体としては、例えば、ジビニルグリコール(1,5-ヘキサジエン-3,4-ジオール)、1,2-ジビニルオキシ-3-プロパノール、1,3-ジビニルオキシ-2-プロパノールなどが挙げられる。 Examples of hydroxyl group-containing vinyl monomers in (6) include divinyl glycol (1,5-hexadiene-3,4-diol), 1,2-divinyloxy-3-propanol, 1,3-divinyloxy -2-propanol and the like.

(7)における含窒素ビニル系単量体としては、例えば、ジアリルアミン、トリアリルアミン、ジアリルイソシアヌレート、ジアリルシアヌレート、1-シアノブタジエン、メチレンビスアクリルアミド、ビスマレイミドなどが挙げられる。 Examples of nitrogen-containing vinyl monomers in (7) include diallylamine, triallylamine, diallyl isocyanurate, diallyl cyanurate, 1-cyanobutadiene, methylenebisacrylamide and bismaleimide.

(8)におけるハロゲン元素含有ビニル系単量体としては、例えば、1,4-ジビニルパーフルオロブタン、クロロプレン、ジアリルアミンハイドロクロライドなどが挙げられる。 Examples of halogen-containing vinyl monomers in (8) include 1,4-divinylperfluorobutane, chloroprene, and diallylamine hydrochloride.

(9)におけるカルボキシル基含有ビニル系単量体及びその塩としては、例えば、マレイン酸モノアリル、フタル酸モノアリル、フマル酸モノビニル、マレイン酸モノビニル、イタコン酸モノビニル等のカルボキシル基含有ビニル系単量体、並びにこれらのアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩などが挙げられる。アルカリ金属塩としては、たとえば、ナトリウム塩、カリウム塩などが挙げられる。アルカリ土類金属塩としては、たとえば、カルシウム塩、マグネシウム塩などが挙げられる。 Examples of the carboxyl group-containing vinyl monomer and its salt in (9) include carboxyl group-containing vinyl monomers such as monoallyl maleate, monoallyl phthalate, monovinyl fumarate, monovinyl maleate, and monovinyl itaconate; and alkali metal salts and alkaline earth metal salts thereof. Alkali metal salts include, for example, sodium salts, potassium salts and the like. Alkaline earth metal salts include, for example, calcium salts and magnesium salts.

(10)における珪素含有ビニル系単量体としては、具体的には、たとえば、ジビニルジメチルシラン、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジビニルジシロキサンなどが挙げられる。 Specific examples of the silicon-containing vinyl monomer in (10) include divinyldimethylsilane, 1,3-divinyltetramethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetramethyl-1,3- and divinyldisiloxane.

ポリマーブロックを構成するポリマーが2種類以上のラジカル重合性モノマーのポリマーである場合、当該ポリマーは、ランダムコポリマーであってもよいし、ブロックコポリマーであってもよい。
また、ポリマーブロックを構成するポリマーは、いわゆる星形ポリマーであってもよい。当該ポリマーが星形ポリマーであることにより、電気特性を有するπ共役系高分子ブロック(ポリチオフェンブロック)を星形ポリマーの外側部分に、高分子特性を期待するポリマーブロックを内側部分に配座することができる。そうすることにより、フィルムを形成した際、隣同士の星形ポリマーで外側に位置するπ共役系高分子ブロックが接触しやすくなることになり、少ない量でも大きな電気特性が得られることが期待できる。
When the polymer constituting the polymer block is a polymer of two or more radically polymerizable monomers, the polymer may be a random copolymer or a block copolymer.
Also, the polymer constituting the polymer block may be a so-called star polymer. Since the polymer is a star-shaped polymer, a π-conjugated polymer block (polythiophene block) having electrical properties is arranged in the outer part of the star-shaped polymer, and a polymer block expected to have high polymer properties is arranged in the inner part. can be done. By doing so, when a film is formed, the outer π-conjugated polymer blocks of adjacent star-shaped polymers are more likely to come into contact with each other, and it can be expected that even a small amount of star-shaped polymer will provide excellent electrical properties. .

<<<星形ポリマー>>>
星形ポリマーは、コア部とアーム部とを有する。
アーム部は、コア部に結合している。
通常、星形ポリマーにおいては、複数のアーム部がコア部に結合している。複数のアーム部は、例えば、コア部から放射状に伸びている。
<<<star polymer>>>
A star polymer has a core and arms.
The arm portion is coupled to the core portion.
Typically, in a star polymer, multiple arms are attached to the core. The plurality of arm portions, for example, radially extend from the core portion.

コア部は、例えば、多官能ビニル化合物を構成成分として有する。コア部は、例えば、多官能ビニル化合物を有するビニル化合物の反応生成物である。言い換えれば、コア部は、多官能ビニル化合物に由来する構造単位を有する。
多官能ビニル化合物としては、前述の多官能ビニル化合物などが挙げられる。
The core part has, for example, a polyfunctional vinyl compound as a constituent. The core portion is, for example, a reaction product of a vinyl compound with a polyfunctional vinyl compound. In other words, the core portion has structural units derived from a polyfunctional vinyl compound.
Examples of polyfunctional vinyl compounds include the aforementioned polyfunctional vinyl compounds.

コア部は、構成成分として、多官能ビニル化合物に加え、他のビニル化合物を含むことができる。他のビニル化合物としては、例えば、例えば、前述の(メタ)アクリル酸化合物、(メタ)アクリルアミド化合物、スチレン類、アリルエステル類、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、クロトン酸エステル類などが挙げられる。 The core portion can contain other vinyl compounds as constituents in addition to the polyfunctional vinyl compound. Other vinyl compounds include, for example, the aforementioned (meth)acrylic acid compounds, (meth)acrylamide compounds, styrenes, allyl esters, vinyl ethers, vinyl esters, and crotonate esters.

コア部を構成する、ラジカル重合性ビニル基を有するビニル化合物に対する多官能ビニル化合物の割合としては、特に限定されないが、5~100モル%が好ましく、20~100モル%がより好ましく、50~100モル%が特に好ましい。このような範囲であると、星形ポリマーのコア部は、星形ポリマーのコア部を構成する分子間における絡まり抑制に有利な球状形態をとるため、好ましい。 The ratio of the polyfunctional vinyl compound to the vinyl compound having a radically polymerizable vinyl group, which constitutes the core portion, is not particularly limited, but is preferably 5 to 100 mol%, more preferably 20 to 100 mol%, and more preferably 50 to 100. Mole % is particularly preferred. Within such a range, the core portion of the star-shaped polymer takes a spherical shape that is advantageous in suppressing entanglement between molecules constituting the core portion of the star-shaped polymer, which is preferable.

星形ポリマーにおけるコア部を構成するモノマーの割合としては、特に限定されないが、星形ポリマーを構成する全モノマーに対して、10~99mol%が好ましい。 The ratio of the monomers constituting the core portion in the star polymer is not particularly limited, but is preferably 10 to 99 mol % with respect to the total monomers constituting the star polymer.

アーム部は、ポリマー鎖である。ポリマー鎖は、通常、直鎖状である。
アーム部は、例えば、1つのラジカル重合性ビニル基を有する単官能ビニル化合物を構成成分として有し、好ましくは、(メタ)アクリル酸化合物を構成成分として有する。言い換えれば、アーム部は、単官能ビニル化合物に由来する構造単位を有する。
アーム部は、1種類の単官能ビニル化合物を構成成分として有してもよいし、2種類以上の単官能ビニル化合物を構成成分として有してもよい。
The arms are polymer chains. Polymer chains are generally linear.
The arm portion has, for example, a monofunctional vinyl compound having one radically polymerizable vinyl group as a constituent component, preferably a (meth)acrylic acid compound as a constituent component. In other words, the arm portion has a structural unit derived from a monofunctional vinyl compound.
The arm portion may have one type of monofunctional vinyl compound as a constituent, or may have two or more types of monofunctional vinyl compounds as constituents.

単官能ビニル化合物としては、例えば、前述の(メタ)アクリル酸化合物、(メタ)アクリルアミド化合物、スチレン類、アリルエステル類、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、クロトン酸エステル類などが挙げられる。 Examples of monofunctional vinyl compounds include the aforementioned (meth)acrylic acid compounds, (meth)acrylamide compounds, styrenes, allyl esters, vinyl ethers, vinyl esters, and crotonate esters.

ゲル透過クロマトグラフィー(GPC(RI))により測定したアーム部の数平均分子量(Mn)としては、特に制限されないが、優れた機械的性質を有する膜を得る観点から、10,000以上が好ましく、15,000以上がより好ましく、20,000以上が更により好ましく、25,000以上が特に好ましい。
数平均分子量(Mn)の上限値としては、特に限定されないが、数平均分子量(Mn)は、100,000以下であってもよいし、60,000以下であってもよいし、50,000以下であってもよい。
The number average molecular weight (Mn) of the arm portion measured by gel permeation chromatography (GPC (RI)) is not particularly limited, but is preferably 10,000 or more from the viewpoint of obtaining a membrane having excellent mechanical properties. 15,000 or more is more preferred, 20,000 or more is even more preferred, and 25,000 or more is particularly preferred.
The upper limit of the number average molecular weight (Mn) is not particularly limited, but the number average molecular weight (Mn) may be 100,000 or less, may be 60,000 or less, or may be It may be below.

[GPC(RI)測定]
GPC(RI)測定方法による数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、以下のGPC(RI)測定方法によって求めることができる。
測定装置:高速GPC装置(東ソー(株)製「HLC-8220GPC」)
カラム ; 東ソー(株)製 ガードカラムHXL-H
+東ソー(株)製 TSKgel G5000HXL
+東ソー(株)製 TSKgel G4000HXL
+東ソー(株)製 TSKgel G3000HXL
+東ソー(株)製 TSKgel G2000HXL
検出器 ; RI(示差屈折計)
データ処理:東ソー株式会社製 SC-8010
測定条件: カラム温度 40℃
溶媒 テトラヒドロフラン
流速 1.0ml/分
標準 ;ポリスチレン
試料 ;樹脂固形分換算で0.5質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(100μl)
[GPC (RI) measurement]
The number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) by the GPC (RI) measurement method can be obtained by the following GPC (RI) measurement method.
Measuring device: High-speed GPC device (“HLC-8220GPC” manufactured by Tosoh Corporation)
Column; guard column HXL-H manufactured by Tosoh Corporation
+ TSKgel G5000HXL manufactured by Tosoh Corporation
+ TSKgel G4000HXL manufactured by Tosoh Corporation
+ TSKgel G3000HXL manufactured by Tosoh Corporation
+ TSKgel G2000HXL manufactured by Tosoh Corporation
Detector; RI (differential refractometer)
Data processing: SC-8010 manufactured by Tosoh Corporation
Measurement conditions: Column temperature 40°C
Solvent Tetrahydrofuran
Flow rate 1.0 ml/min Standard; Polystyrene Sample; A tetrahydrofuran solution of 0.5% by mass in terms of resin solid content filtered through a microfilter (100 μl)

星形ポリマーにおいてアーム部の分子量のみを測定することは困難である。そこで、アーム部の数平均分子量は、例えば、アーム部をリビングラジカル重合によって合成した際に、アーム部単独で前述の方法に供することによって求めることができる。 It is difficult to measure only the molecular weight of the arms in a star polymer. Therefore, the number average molecular weight of the arm portion can be determined, for example, by subjecting the arm portion alone to the above-described method when the arm portion is synthesized by living radical polymerization.

コア部とアーム部との質量割合(コア部:アーム部)としては、特に制限されないが、1:99~99:1が好ましく、1:99~50:50がより好ましく、3:97~40:60が更により好ましく、5:95~20:80が特に好ましい。 The mass ratio between the core portion and the arm portion (core portion:arm portion) is not particularly limited, but is preferably 1:99 to 99:1, more preferably 1:99 to 50:50, and 3:97 to 40. :60 is even more preferred, and 5:95 to 20:80 is particularly preferred.

ゲル透過クロマトグラフィー(GPC(RI))により測定した星形ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、例えば、10,000以上であり、より優れた機械的性質を有する塗膜を得る観点から、40,000以上が好ましく、100,000以上がより好ましく、200,000以上が特に好ましい。
優れた機械的性質を有する塗膜を得るために、星形ポリマーの重量平均分子量(Mw)は10,000以上である。星形ポリマーの重量平均分子量(Mw)が10,000未満であると、優れた機械的性質を有する塗膜を得ることができない。
重量平均分子量(Mw)の上限値としては、特に限定されないが、重量平均分子量(Mw)は、5,000,000以下であってもよいし、4,500,000以下であってもよいし、4,000,000以下であってもよい。
The weight average molecular weight (Mw) of the star polymer measured by gel permeation chromatography (GPC (RI)) is, for example, 10,000 or more, and from the viewpoint of obtaining a coating film having better mechanical properties, 40 ,000 or more is preferable, 100,000 or more is more preferable, and 200,000 or more is particularly preferable.
In order to obtain coatings with good mechanical properties, the weight average molecular weight (Mw) of the star polymer is 10,000 or more. If the weight average molecular weight (Mw) of the star polymer is less than 10,000, it is not possible to obtain a coating film with excellent mechanical properties.
The upper limit of the weight average molecular weight (Mw) is not particularly limited, but the weight average molecular weight (Mw) may be 5,000,000 or less, or 4,500,000 or less. , 4,000,000 or less.

ゲル透過クロマトグラフィー(GPC(RI))により測定した星形ポリマーの数平均分子量(Mn)は、例えば、5,000以上であり、より優れた機械的性質を有する塗膜を得る観点から、20,000以上が好ましく、50,000以上がより好ましく、100,000以上が特に好ましい。
優れた機械的性質を有する塗膜を得るために、星形ポリマーの数平均分子量(Mn)は5,000以上である。星形ポリマーの数平均分子量(Mn)が5,000未満であると、優れた機械的性質を有する塗膜を得ることができない。
数平均分子量(Mn)の上限値としては、特に限定されないが、数平均分子量(Mn)は、3,000,000以下であってもよいし、2,500,000以下であってもよいし、2,000,000以下であってもよい。
The number average molecular weight (Mn) of the star polymer measured by gel permeation chromatography (GPC (RI)) is, for example, 5,000 or more, and from the viewpoint of obtaining a coating film having better mechanical properties, it is 20 ,000 or more is preferable, 50,000 or more is more preferable, and 100,000 or more is particularly preferable.
In order to obtain coatings with good mechanical properties, the number average molecular weight (Mn) of the star polymer is 5,000 or more. If the number average molecular weight (Mn) of the star polymer is less than 5,000, it is not possible to obtain a coating film with excellent mechanical properties.
The upper limit of the number average molecular weight (Mn) is not particularly limited, but the number average molecular weight (Mn) may be 3,000,000 or less, or 2,500,000 or less. , 2,000,000 or less.

星形ポリマーのアーム部の数としては、特に制限されないが、下記式で求められるアーム部の数として、3本以上が好ましく、5本以上がより好ましく、10本以上が更により好ましく、20本以上が特に好ましい。また、150本以下が好ましく、100本以下がより好ましく、50本以下が特に好ましい。

Figure 2023014604000003
The number of arm portions of the star polymer is not particularly limited, but the number of arm portions determined by the following formula is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, even more preferably 10 or more, and 20. The above are particularly preferred. Also, the number is preferably 150 or less, more preferably 100 or less, and particularly preferably 50 or less.
Figure 2023014604000003

ポリマーブロックを構成するポリマー、及び星形ポリマーの製造方法としては、特に制限されないが、ポリマーブロックを構成するポリマー、及び星形ポリマーは、制御ラジカル(リビングラジカル)重合によって製造されることが好ましい。特に、ATRP(原子移動ラジカル重合;Atom Transfer Radical Polymerization)、又はRAFT重合(可逆的付加-開裂連鎖移動重合:Reversible Addition/Fragmentation Chain Transfer Polymerization)によって製造されることが好ましい。ATRPやRAFT重合などの制御ラジカル(リビングラジカル)重合によって、成長ラジカルの再結合や不均化を防ぎつつ直線的に重合が進むことで、狭い分子量分布のポリマーを精密に合成することができる。 The method for producing the polymer constituting the polymer block and the star polymer is not particularly limited, but the polymer constituting the polymer block and the star polymer are preferably produced by controlled radical (living radical) polymerization. In particular, it is preferably produced by ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) or RAFT polymerization (Reversible Addition/Fragmentation Chain Transfer Polymerization). Controlled radical (living radical) polymerization such as ATRP and RAFT polymerization allows the polymerization to proceed linearly while preventing recombination and disproportionation of growing radicals, thereby enabling the precise synthesis of polymers with a narrow molecular weight distribution.

星形ポリマーのアーム部の先端は、例えば、リビングラジカル重合における重合開始末端を有する。ここで、「先端」とは、アーム部の両末端のうち、コア部側の末端と反対側の末端を指す。
例えば、星形ポリマーがATRPによって製造された場合、アーム部の先端は、有機ハロゲン化合物がラジカル的開裂した際の残基を有する。
また、例えば、星形ポリマーがRAFT重合によって製造された場合、アーム部の先端は、ラジカル重合開始剤が熱開裂した際の残基、及び連鎖移動剤が開裂した際の残基のいずれかを有する。なお、「リビングラジカル重合における重合開始末端」には、ラジカル重合開始剤が熱開裂して生じたラジカルによって起こる成長反応で得られるポリマー鎖の開始末端のみならず、連鎖移動剤の開裂によって生じたラジカルによって起こる成長反応で得られるポリマー鎖の開始末端も含まれる。
The tip of the arm portion of the star polymer has, for example, a polymerization initiation end in living radical polymerization. Here, the “tip” refers to the end opposite to the end on the core portion side among both ends of the arm portion.
For example, when a star polymer is produced by ATRP, the ends of the arms have residues upon radical cleavage of the organohalogen compound.
Further, for example, when a star polymer is produced by RAFT polymerization, the tip of the arm part is either a residue when the radical polymerization initiator is thermally cleaved or a residue when the chain transfer agent is cleaved. have. In addition, the "polymerization initiation terminal in living radical polymerization" includes not only the initiation terminal of the polymer chain obtained by the growth reaction caused by the radical generated by thermal cleavage of the radical polymerization initiator, but also the polymerization initiation terminal generated by the cleavage of the chain transfer agent. Also included are starting ends of polymer chains resulting from radical-induced propagation reactions.

ポリマーブロックの分子量としては、特に限定されないが、ポリマーブロックが星形ポリマー以外のポリマーを含有する場合のポリマーブロックの数平均分子量は10,000以上が好ましく、20,000以上がより好ましい。当該ポリマーブロックの数平均分子量の上限値としては、特に限定されないが、当該ポリマーブロックの数平均分子量は、100,000以下が好ましい。
ポリマーブロックが星形ポリマーを含有する場合のポリマーブロックの数平均分子量は20,000以上が好ましく、50,000以上がより好ましく、100,000以上が特に好ましい。当該ポリマーブロックの数平均分子量の上限値としては、特に限定されないが、当該ポリマーブロックの数平均分子量は、3,000,000以下であってもよいし、2,500,000以下であってもよいし、2,000,000以下であってもよい。
The molecular weight of the polymer block is not particularly limited, but when the polymer block contains a polymer other than the star polymer, the number average molecular weight of the polymer block is preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 or more. Although the upper limit of the number average molecular weight of the polymer block is not particularly limited, the number average molecular weight of the polymer block is preferably 100,000 or less.
When the polymer block contains a star polymer, the number average molecular weight of the polymer block is preferably 20,000 or more, more preferably 50,000 or more, and particularly preferably 100,000 or more. The upper limit of the number average molecular weight of the polymer block is not particularly limited, but the number average molecular weight of the polymer block may be 3,000,000 or less, or 2,500,000 or less. It may be 2,000,000 or less.

このような数平均分子量は、ゲルパーミエションクロマトグラフィー(Gelpermeationchromatography(GPC))により測定した数平均分子量(ポリスチレン換算)である。測定にはテトラヒドロフラン(THF)を溶媒として用いることが好ましい。 Such a number average molecular weight is a number average molecular weight (polystyrene equivalent) measured by gel permeation chromatography (GPC). Tetrahydrofuran (THF) is preferably used as a solvent for the measurement.

ポリマーブロックの分子量分布が大きいと、所望の範囲より分子量の小さいものが含まれ、ブロック共重合体の力学特性を改良する程度が小さくなくなる恐れがある。
このため、ポリマーブロックの分子量分散度(Mw/Mn)は、1.0~4.0程度が好ましく、1.0~3.0程度がより好ましく、1.0~2.0程度が特に好ましい。
本発明においてポリマーブロックは、分子量分散度が小さく、かつ、数平均分子量10,000以上のポリマーブロックが好ましい。
If the molecular weight distribution of the polymer blocks is wide, it may include those with molecular weights lower than the desired range, and the extent to which the mechanical properties of the block copolymer are improved may not be small.
Therefore, the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polymer block is preferably about 1.0 to 4.0, more preferably about 1.0 to 3.0, and particularly preferably about 1.0 to 2.0. .
In the present invention, the polymer block preferably has a small molecular weight distribution and a number average molecular weight of 10,000 or more.

ブロック共重合体におけるポリマーブロックの含有量は、ポリチオフェンブロック及びポリマーブロックの合計質量に対して、30~95質量%が好ましく、35~90質量%がより好ましく、40~80質量%がさらに好ましく、45~75質量%が特に好ましい。
ポリマーブロックの含有量が上記上限値以下であれば、ブロック共重合体の導電特性が良好となる。
ポリマーブロックの含有量が上記下限値以上であれば、ブロック共重合体の力学特性が良好となる。
The content of the polymer block in the block copolymer is preferably 30 to 95% by mass, more preferably 35 to 90% by mass, and even more preferably 40 to 80% by mass, based on the total mass of the polythiophene block and the polymer block. 45 to 75% by weight is particularly preferred.
If the polymer block content is equal to or less than the above upper limit, the block copolymer will have good conductive properties.
If the polymer block content is at least the above lower limit, the block copolymer will have good mechanical properties.

<ブロック共重合体の結合様式>
ブロック共重合体におけるポリチオフェンブロックとポリマーブロックとの結合様式は、線状、分岐状、放射状、またはこれらの任意の組み合わせのいずれであってもよいが、中でも、線状、分岐状、またはこれらの組み合わせであることが好ましい。
例えば、ポリチオフェンブロックをAで、ポリマーブロックをBで表したとき、A-B型ジブロック共重合体、A-B-A型トリブロック共重合体、A-B-A-B型テトラブロック共重合体、スター〔(A)m-B〕型ブロック共重合体(mは、3以上の整数)などが挙げられる。
ポリマーブロックを構成するポリマーが星形ポリマーであり、当該星形ポリマーのアーム部の先端にポリチオフェンブロックが結合している場合、ブロック共重合自体が星形ポリマーであるといえる。
<Binding Mode of Block Copolymer>
The bonding mode of the polythiophene block and the polymer block in the block copolymer may be linear, branched, radial, or any combination thereof. A combination is preferred.
For example, when the polythiophene block is represented by A and the polymer block is represented by B, AB type diblock copolymer, ABA type triblock copolymer, and ABAB type tetrablock copolymer polymers, star [(A)mB] type block copolymers (m is an integer of 3 or more), and the like.
When the polymer constituting the polymer block is a star-shaped polymer and the polythiophene block is bonded to the tip of the arm of the star-shaped polymer, the block copolymer itself can be said to be a star-shaped polymer.

ブロック共重合体において、ポリチオフェンブロックとポリマーブロックとは、ブロック共重合体の製造方法が容易である点から、トリアゾール環を有する連結基により連結されていることが好ましい。 In the block copolymer, the polythiophene block and the polymer block are preferably linked by a linking group having a triazole ring from the viewpoint of facilitating the production of the block copolymer.

ブロック共重合体は、例えば、下記式(X)で表されるブロック共重合体であることが好ましい。 The block copolymer is preferably, for example, a block copolymer represented by the following formula (X).

Figure 2023014604000004
(式(X)中、PtBは、ポリチオフェンブロックを表し、
PBは、ポリマーブロックを表し、
は、連結基を表し、
mは、正の整数を表す。)
Figure 2023014604000004
(In formula (X), PtB represents a polythiophene block,
PB represents a polymer block,
L x represents a linking group,
m represents a positive integer. )

の連結基としては、トリアゾール環が好ましい。
mとしては、正の整数であれば、特に限定されないが、1~150が好ましい。
ポリマーブロックを構成するポリマーが星形ポリマーである場合、mは、通常、2以上である。
A triazole ring is preferable as the linking group of Lx .
Although m is not particularly limited as long as it is a positive integer, 1 to 150 is preferable.
When the polymer constituting the polymer block is a star polymer, m is usually 2 or more.

(ブロック共重合体の製造方法)
本発明のブロック共重合体の製造方法は、以下の(I)又は(II)の反応により、ポリチオフェンブロックとポリマーブロックとを連結する工程を含む。
(I)アジド基を有するポリチオフェンブロックのアジド基と、アルキニル基を有するポリマーブロックのアルキニル基とによる、トリアゾール環を形成する反応。
(II)アルキニル基を有するポリチオフェンブロックのアルキニル基と、アジド基を有するポリマーブロックのアジド基とによる、トリアゾール環を形成する反応。
(Method for producing block copolymer)
The method for producing a block copolymer of the present invention includes a step of linking a polythiophene block and a polymer block by the following reaction (I) or (II).
(I) A reaction of forming a triazole ring between an azide group of a polythiophene block having an azide group and an alkynyl group of a polymer block having an alkynyl group.
(II) A reaction to form a triazole ring between an alkynyl group of a polythiophene block having an alkynyl group and an azide group of a polymer block having an azide group.

上記(I)又は(II)の反応は、アジドとアルキンとのクリック反応を利用したものである。クリック反応は、アジド(N)化合物がアルキニル基と反応して1,2,3-トリアゾール環を形成する反応である。クリック反応は、当業者に一般的に公知の任意のHuisgen実験手順を適用又は採用して実施することができる。一般的に、クリック反応は、有機溶媒存在下又は水溶媒存在下のいずれかでHuisgen反応に従って実施される。有機溶媒存在下において、クリック反応は、典型的に、臭化銅(I)(CuBr)及びN,N,N’,N’,N’’-ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)の存在下で実施される。この反応は、特に、有機溶媒(例えば、ジメチルホルムアミド(DMF)、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、ジメチルスルホキシド(DMSO))中で、室温と反応混合物の還流温度の間を含む温度で、好ましくは無水条件下で行うとよい。 The above reaction (I) or (II) utilizes a click reaction between an azide and an alkyne. A click reaction is a reaction in which an azide (N 3 ) compound reacts with an alkynyl group to form a 1,2,3-triazole ring. The click reaction can be performed applying or employing any Huisgen experimental procedure commonly known to those skilled in the art. Generally, the click reaction is carried out according to the Huisgen reaction either in the presence of an organic solvent or in the presence of an aqueous solvent. In the presence of an organic solvent, the click reaction is typically carried out in the presence of copper(I) bromide (CuBr) and N,N,N',N',N''-pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA). be. This reaction is preferably carried out in an organic solvent (e.g., dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran (THF), toluene, dimethylsulfoxide (DMSO)) at temperatures including between room temperature and the reflux temperature of the reaction mixture, preferably anhydrous. It should be done under certain conditions.

ポリマーは、可逆的付加-開裂連鎖移動重合(RAFT重合)によって製造されることが好ましい。その場合において、(I)の反応の際には、アルキニル基は、連鎖移動剤(RAFT剤)の開裂残基に結合していることが好ましい。また、(II)の反応の際、アジド基は、連鎖移動剤の開裂残基に結合していることが好ましい。開裂残基は、通常、ポリマーの末端に存在している。
連鎖移動剤としては、例えば、ジチオエステル、ジチオカルバメート、トリチオカルボナート、キサンタートなどのチオカルボニルチオ化合物、クロロ(Cl)基、ブロモ(Br)基、ヨード(I)基を有するハロゲン化合物を用いることが好ましい。
Preferably the polymer is made by reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT polymerization). In that case, during the reaction of (I), the alkynyl group is preferably bound to the cleavage residue of the chain transfer agent (RAFT agent). Also, in the reaction of (II), the azide group is preferably bound to the cleavage residue of the chain transfer agent. Cleavage residues are usually at the ends of the polymer.
Examples of chain transfer agents include thiocarbonylthio compounds such as dithioesters, dithiocarbamates, trithiocarbonates, and xanthates, and halogen compounds having chloro (Cl), bromo (Br), and iodo (I) groups. is preferred.

<アジド基を有するポリチオフェンブロック、アルキニル基を有するポリチオフェンブロック>
アジド基を有するポリチオフェンブロックは、例えば、下記式(Pt11)又は(Pt12)で表される。
アルキニル基を有するポリチオフェンブロックは、例えば、下記式(Pt13)又は(Pt14)で表される。

Figure 2023014604000005
(式(Pt11)及び(Pt13)中、Ar、R、Ar、L、及びnは、式(Pt1)中の、Ar、R、Ar、L、及びnとそれぞれ同じである。
式(Pt12)及び(Pt14)中、R11、Ar11、L11、及びnは、式(Pt2)中の、R11、Ar11、L11、及びnとそれぞれ同じである。) <Polythiophene Block Having Azide Group, Polythiophene Block Having Alkynyl Group>
A polythiophene block having an azide group is represented, for example, by the following formula (Pt11) or (Pt12).
A polythiophene block having an alkynyl group is represented, for example, by the following formula (Pt13) or (Pt14).
Figure 2023014604000005
(In formulas (Pt11) and (Pt13), Ar 1 , R 1 , Ar 2 , L 1 , and n correspond to Ar 1 , R 1 , Ar 2 , L 1 , and n in formula (Pt1), respectively. are the same.
R 11 , Ar 11 , L 11 and n in formulas (Pt12) and (Pt14) are the same as R 11 , Ar 11 , L 11 and n in formula (Pt2), respectively. )

アジド基を有するポリチオフェンブロックは、例えば、末端に水酸基を有するポリチオフェンの水酸基をアジド基に変換することにより得ることができる。具体例は、後述の合成例1に挙げる。
末端に水酸基を有するポリチオフェンは、例えば、マグネシウムと、水酸基を有する金属錯体とを用いたジハロゲン化チオフェンの重合により得ることができる。重合の際、水酸基は保護基により保護されていてもよい。金属錯体としては、例えば、ニッケル錯体が挙げられる。
A polythiophene block having an azide group can be obtained, for example, by converting a hydroxyl group of polythiophene having a terminal hydroxyl group into an azide group. A specific example is given in Synthesis Example 1 described later.
A polythiophene having a terminal hydroxyl group can be obtained, for example, by polymerization of a dihalogenated thiophene using magnesium and a metal complex having a hydroxyl group. A hydroxyl group may be protected by a protective group during polymerization. Examples of metal complexes include nickel complexes.

また、アジド基を有するポリチオフェンブロックは、例えば、マグネシウムと、金属錯体とを用いたジハロゲン化チオフェンの重合によりポリチオフェンを得た後に、ポリチオフェンの成長末端にアジド基を付与することにより、得ることができる。具体例は、後述の合成例8に挙げる。 A polythiophene block having an azide group can be obtained, for example, by polymerizing a dihalogenated thiophene using magnesium and a metal complex to obtain a polythiophene, and then adding an azide group to the growing end of the polythiophene. . A specific example is given in Synthesis Example 8 described later.

アルキニル基を有するポリチオフェンブロックは、例えば、マグネシウムと、金属錯体とを用いたジハロゲン化チオフェンの重合によりポリチオフェンを得た後に、ポリチオフェンの成長末端にアルキニル基を付与することにより、得ることができる。具体例は、後述の合成例2に挙げる。
ポリチオフェンの成長末端へのアルキニル基の付与は、例えば、成長末端とハロゲン化アルキニルマグネシウムとを反応させることで行うことができる。
ハロゲン化アルキニルマグネシウムとしては、例えば、臭化エチニルマグネシウムが挙げられる。
A polythiophene block having an alkynyl group can be obtained, for example, by polymerizing a dihalogenated thiophene using magnesium and a metal complex to obtain a polythiophene, and then adding an alkynyl group to the growing end of the polythiophene. A specific example is given in Synthesis Example 2 described later.
An alkynyl group can be attached to the growing terminal of polythiophene by, for example, reacting the growing terminal with alkynylmagnesium halide.
Alkynylmagnesium halides include, for example, ethynylmagnesium bromide.

<アジド基を有するポリマーブロック、アルキニル基を有するポリマーブロック>
アジド基を有するポリマーブロックは、例えば、下記式(PB1)で表される。
アルキニル基を有するポリマーブロックは、例えば、下記式(PB2)で表される。

Figure 2023014604000006
(式(PB1)及び式(PB2)中、BPは、ポリマーブロックを表す。mは、正の整数を表す。)
mとしては、正の整数であれば、特に限定されないが、1~150が好ましい。 <Polymer Block Having Azide Group, Polymer Block Having Alkynyl Group>
A polymer block having an azide group is represented, for example, by the following formula (PB1).
A polymer block having an alkynyl group is represented, for example, by the following formula (PB2).
Figure 2023014604000006
(In formulas (PB1) and (PB2), BP represents a polymer block. m represents a positive integer.)
Although m is not particularly limited as long as it is a positive integer, 1 to 150 is preferable.

アジド基を有するポリマーブロックは、例えば、アジド基を有する重合開始成分を用い、(メタ)アクリル酸化合物を含有するラジカル重合性モノマーを重合することにより得ることができる。アジド基を有する重合開始成分としては、アジド基を有する連鎖移動剤が挙げられる。
ポリマーブロックを構成するポリマーが星形ポリマーである場合、アジド基を有するポリマーブロックのアジド基は、例えば、星形ポリマーのアーム部の先端に配されている。
アルキニル基を有するポリマーブロックは、例えば、アルキニル基を有する重合開始成分を用い、(メタ)アクリル酸化合物を含有するラジカル重合性モノマーを重合することにより得ることができる。アルキニル基を有する重合開始成分としては、アルキニル基を有する連鎖移動剤が挙げられる。
ポリマーブロックを構成するポリマーが星形ポリマーである場合、アルキニル基を有するポリマーブロックのアルキニル基は、例えば、星形ポリマーのアーム部の先端に配されている。
A polymer block having an azide group can be obtained, for example, by polymerizing a radically polymerizable monomer containing a (meth)acrylic acid compound using a polymerization initiation component having an azide group. Polymerization initiation components having an azide group include chain transfer agents having an azide group.
When the polymer constituting the polymer block is a star-shaped polymer, the azide group of the polymer block having an azide group is arranged, for example, at the tip of the arm portion of the star-shaped polymer.
A polymer block having an alkynyl group can be obtained, for example, by polymerizing a radically polymerizable monomer containing a (meth)acrylic acid compound using a polymerization initiation component having an alkynyl group. A chain transfer agent having an alkynyl group is exemplified as the polymerization initiation component having an alkynyl group.
When the polymer constituting the polymer block is a star-shaped polymer, the alkynyl group of the polymer block having an alkynyl group is arranged, for example, at the tip of the arm portion of the star-shaped polymer.

<<星形ポリマーの製造方法>>
星形ポリマーの製造方法は、リビングポリマーが合成される工程と、反応される工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
星形ポリマーの製造方法は、リビングラジカル重合によって星形ポリマーを製造する方法である。
<<Method for producing star polymer>>
A method for producing a star polymer includes steps in which a living polymer is synthesized, reacted, and optionally other steps.
The method for producing a star polymer is a method for producing a star polymer by living radical polymerization.

<<<リビングポリマーが合成される工程>>>
リビングポリマーが合成される工程では、アーム部となるリビングポリマーが合成される。
リビングポリマーの合成は、例えば、リビングラジカル重合であるATRP又はRAFT重合によって行われる。
<<<Process of Synthesizing Living Polymer>>>
In the step of synthesizing the living polymer, the living polymer to be the arm portion is synthesized.
Synthesis of living polymers is carried out, for example, by ATRP or RAFT polymerization, which are living radical polymerizations.

ATRPでは、重合開始剤として有機ハロゲン化合物を使用し、触媒として銅(I)錯体などの遷移金属錯体を使用する。また、必要に応じて、配位子を使用する。
ATRPでは、有機ハロゲン化合物の炭素-ハロゲン結合がラジカル的に開裂し、ハロゲン原子が触媒の金属原子上に移動し、生じた重合開始剤のラジカルがビニルモノマーの二重結合に付加する。付加によって新たに生じたラジカル活性種は、触媒の金属原子上のハロゲン原子を引き抜くことでドーマント種となる。ラジカル活性種とドーマント種は平衡状態にあるが、平衡はドーマント種に大きく偏っており、低濃度で存在するラジカル活性種の末端がビニルモノマーヘ付加しポリマーが成長する。
触媒としては、例えば、塩化銅(I)、塩化銅(II)、臭化銅(I)、臭化銅(II)、クロロ(インデニル)ビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)(ジクロロメタン付加物)、クロロ(インデニル)ビス(η5-ペンタメチルシクロペンタジエン)[ビス(トリフェニルホスフィン)]ルテニウム(II)などが挙げられる。
配位子は、例えば、銅化合物の触媒活性を高めるために用いられる。配位子としては、例えば、2,2’-ビピリジル及びその誘導体;1,10-フェナントロリン及びその誘導体;テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、トリス[2-(ジメチルアミノ)エチル]アミン等のポリアミンなどが挙げられる。
これらの有機ハロゲン化合物や触媒としては、シグマ・アルドリッチ社製、東京化成工業社製、富士フィルム和光純薬社製などの市販試薬を使用することができる。
ATRP uses an organic halogen compound as a polymerization initiator and a transition metal complex such as a copper (I) complex as a catalyst. Moreover, a ligand is used as needed.
In ATRP, the carbon-halogen bond of the organohalogen compound is radically cleaved, the halogen atom moves onto the metal atom of the catalyst, and the resulting polymerization initiator radical adds to the double bond of the vinyl monomer. Radical active species newly generated by the addition become dormant species by abstracting halogen atoms on the metal atoms of the catalyst. The radical active species and the dormant species are in an equilibrium state, but the equilibrium is largely biased toward the dormant species, and the terminal of the radical active species present at a low concentration adds to the vinyl monomer to grow the polymer.
Examples of catalysts include copper(I) chloride, copper(II) chloride, copper(I) bromide, copper(II) bromide, chloro(indenyl)bis(triphenylphosphine)ruthenium(II) (dichloromethane adduct ), chloro(indenyl)bis(η5-pentamethylcyclopentadiene)[bis(triphenylphosphine)]ruthenium (II), and the like.
Ligands are used, for example, to enhance the catalytic activity of copper compounds. Ligands include, for example, 2,2'-bipyridyl and derivatives thereof; 1,10-phenanthroline and derivatives thereof; polyamines such as tetramethylethylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, tris[2-(dimethylamino)ethyl]amine, etc. is mentioned.
Commercially available reagents such as those manufactured by Sigma-Aldrich, Tokyo Chemical Industry Co., and Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. can be used as these organic halogen compounds and catalysts.

RAFT重合では、置換モノマーの一般的なフリーラジカル重合にRAFT平衡に関する反応が加わり、連鎖移動剤(RAFT剤)を介して可逆的な連鎖移動反応によって重合反応が進む。
RAFT重合に用いられる連鎖移動剤(RAFT剤)としては、例えば、ジチオエステル、ジチオカルバメート、トリチオカルボナート、キサンタートなどのチオカルボニルチオ化合物、クロロ(Cl)基、ブロモ(Br)基、ヨード(I)基を有するハロゲン化合物を用いることが好ましい。
RAFT重合に用いられるラジカル重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)、4,4’-アゾビス(4-シアノプロピオン酸)、(2RS,2’RS)-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物の重合開始剤、過酸化ベンゾイル等の過酸化物の重合開始剤などが挙げられる。
In RAFT polymerization, a reaction related to RAFT equilibrium is added to the general free radical polymerization of substituted monomers, and the polymerization reaction proceeds by a reversible chain transfer reaction via a chain transfer agent (RAFT agent).
Chain transfer agents (RAFT agents) used in RAFT polymerization include, for example, dithioesters, dithiocarbamates, trithiocarbonates, thiocarbonylthio compounds such as xanthates, chloro (Cl) groups, bromo (Br) groups, iodine ( It is preferred to use halogen compounds having the group I).
Radical polymerization initiators used in RAFT polymerization include, for example, azobisisobutyronitrile (AIBN), 1,1'-azobis(cyclohexanecarbonitrile), 2,2'-azobis(2-methylpropionitrile). , 4,4′-azobis(4-cyanopropionic acid), (2RS,2′RS)-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) and other azo compound polymerization initiators, benzoyl peroxide, etc. and polymerization initiators for peroxides.

ATRP重合に使用される開始剤成分である重合開始剤は、例えば、重合した際に重合開始末端となる部位にアジド基又はアルキニル基を有する。
RAFT重合に使用される開始剤成分である連鎖移動剤は、例えば、重合した際に重合開始末端となる部位にアジド基又はアルキニル基を有する。
そのような重合開始剤、連鎖移動剤を用いたリビングラジカル重合によって、アーム部となるリビングポリマーを合成することで、星形ポリマーのアーム部の先端にアジド基又はアルキニル基を導入することができる。
使用される開始剤成分である重合開始剤、連鎖移動剤は、合成した物であってもよいし、市販品であってもよい。
アジド基を有する連鎖移動剤の具体例は、後述の合成例3Bに挙げる。
アルキニル基を有する連鎖移動剤の具体例は、後述の合成例4に挙げる。
A polymerization initiator, which is an initiator component used in ATRP polymerization, has, for example, an azide group or an alkynyl group at a site that becomes a polymerization initiation terminal when polymerized.
A chain transfer agent, which is an initiator component used in RAFT polymerization, has, for example, an azide group or an alkynyl group at a site that becomes a polymerization initiation terminal when polymerized.
Azide groups or alkynyl groups can be introduced at the tips of the arm portions of the star polymer by synthesizing the living polymer that will be the arm portion by living radical polymerization using such a polymerization initiator and chain transfer agent. .
The polymerization initiator and chain transfer agent, which are the initiator components used, may be synthesized or commercially available.
A specific example of the chain transfer agent having an azide group is given in Synthesis Example 3B below.
Specific examples of the chain transfer agent having an alkynyl group are given in Synthesis Example 4 below.

リビングポリマーが合成される工程では、例えば、上述のATRP、RAFT重合などの精密ラジカル重合によって、単官能ビニル化合物を溶剤の存在下で加熱して重合させ、アーム部となるリビングポリマーを得ることができる。
当該重合は、例えば、室温で窒素を導入して脱酸素を行った後、撹拌しながら系内温度が50~100℃になるまで昇温し、50~100℃で3~24時間維持することによって行うことができる。
In the step of synthesizing the living polymer, for example, a monofunctional vinyl compound is polymerized by heating in the presence of a solvent by precision radical polymerization such as ATRP or RAFT polymerization described above to obtain the living polymer that will form the arm portion. can.
In the polymerization, for example, nitrogen is introduced at room temperature to deoxygenate, then the temperature in the system is raised to 50 to 100° C. with stirring, and maintained at 50 to 100° C. for 3 to 24 hours. can be done by

リビングポリマーが合成される工程がATRPで行われる場合、リビングポリマーが合成される工程は、例えば、以下のようにして行うことができる。まず、反応装置内に、有機ハロゲン化合物と、触媒と、配位子と、単官能ビニル化合物と、溶剤とを添加し、混合する。続いて、系内に窒素を吹き込むことによって系内の溶存酸素を除去した後に、系内を加熱して、単官能ビニル化合物の重合を行い、リビングポリマーを得る。
リビングポリマーが合成される工程がRAFT重合で行われる場合、リビングポリマーが合成される工程は、例えば、以下のようにして行うことができる。まず、反応装置内に、RAFT剤と、ラジカル重合開始剤(例えば、アゾ系重合開始剤)と、単官能ビニル化合物と、溶剤とを添加し、混合する。続いて、系内に窒素を吹き込むことによって系内の溶存酸素を除去した後に、系内を加熱して、単官能ビニル化合物の重合を行い、リビングポリマーを得る。
When the step of synthesizing the living polymer is performed by ATRP, the step of synthesizing the living polymer can be performed, for example, as follows. First, an organic halogen compound, a catalyst, a ligand, a monofunctional vinyl compound, and a solvent are added and mixed in a reactor. Subsequently, nitrogen is blown into the system to remove dissolved oxygen in the system, and then the system is heated to polymerize the monofunctional vinyl compound to obtain a living polymer.
When the step of synthesizing the living polymer is performed by RAFT polymerization, the step of synthesizing the living polymer can be performed, for example, as follows. First, a RAFT agent, a radical polymerization initiator (for example, an azo polymerization initiator), a monofunctional vinyl compound, and a solvent are added and mixed in a reactor. Subsequently, nitrogen is blown into the system to remove dissolved oxygen in the system, and then the system is heated to polymerize the monofunctional vinyl compound to obtain a living polymer.

リビングポリマーを構成する単官能ビニル化合物は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。 The monofunctional vinyl compound that constitutes the living polymer may be of one kind, or may be of two or more kinds.

単官能ビニル化合物としては、例えば、ポリマーブロックの説明において例示した単官能ビニル化合物が挙げられる。 The monofunctional vinyl compound includes, for example, the monofunctional vinyl compounds exemplified in the explanation of the polymer block.

<反応される工程>
反応される工程では、多官能ビニル化合物とリビングポリマーとが反応される。
反応される工程は、例えば、以下のようにして行われる。リビングポリマーの成長末端が失活していない状態で、反応装置内に多官能ビニル化合物を添加しリビングポリマーと多官能ビニル化合物とを反応させる。リビングポリマー存在下で多官能ビニル化合物が重合することで、コア部が形成されるとともに、リビングポリマーが成長末端においてコア部と結合し、星形ポリマーが得られる。
多官能ビニル化合物としては、例えば、ポリマーブロックの説明において例示した単官能ビニル化合物が挙げられる。
<Reacted step>
In the reacted step, the polyfunctional vinyl compound and the living polymer are reacted.
The reacted step is performed, for example, as follows. A polyfunctional vinyl compound is added into the reactor in a state in which the growing terminal of the living polymer is not deactivated, and the living polymer and the polyfunctional vinyl compound are reacted. By polymerizing the polyfunctional vinyl compound in the presence of the living polymer, a core portion is formed, and the living polymer is bonded to the core portion at the growth terminal to obtain a star-shaped polymer.
Examples of polyfunctional vinyl compounds include the monofunctional vinyl compounds exemplified in the explanation of the polymer block.

ATRP重合においては、アーム部の先端は、通常、有機ハロゲン化合物がラジカル的開裂した際の残基を有する。当該残基がアジド基を有する場合、得られる星形ポリマーのアーム部の先端にアジド基が導入される。当該残基がアルキニル基を有する場合、得られる星形ポリマーのアーム部の先端にアルキニル基が導入される。
RAFT重合においては、アーム部の先端は、通常、ラジカル重合開始剤又は連鎖移動剤(RAFT剤)に由来する基を有する。当該基がアジド基を有する場合、得られる星形ポリマーのアーム部の先端にアジド基が導入される。当該基がアルキニル基を有する場合、得られる星形ポリマーのアーム部の先端にアルキニル基が導入される。
In ATRP polymerization, the tip of the arm usually has a residue from the radical cleavage of the organohalogen compound. When the residue has an azide group, the azide group is introduced at the tip of the arm portion of the resulting star polymer. When the residue has an alkynyl group, the alkynyl group is introduced at the tip of the arm portion of the resulting star polymer.
In RAFT polymerization, the tip of the arm usually has a group derived from a radical polymerization initiator or a chain transfer agent (RAFT agent). When the group has an azide group, the azide group is introduced at the tip of the arm portion of the resulting star polymer. When the group has an alkynyl group, the alkynyl group is introduced at the tip of the arm portion of the resulting star polymer.

(ブロック共重合体組成物)
本発明のブロック共重合体は、他の成分と混合したブロック共重合体組成物としてもよい。
ブロック共重合体組成物の製造方法には特に制限はなく、従来からの各種製造法が挙げられる。
例えば、ブロック共重合体、軟化剤及び必要に応じて使用されるその他の成分をブレンドした後、単軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ロールなどの混練機を用いて溶融混練することにより、好適にブロック共重合体組成物を製造することができる。
また、ブロック共重合体組成物は、ブロック共重合体と、有機溶剤とを含有する組成物であってもよい。有機溶剤としては、特に限定されず、例えば、芳香族炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、グリコール系溶剤、ケトン系溶剤、アミン系溶剤、ハロゲン系溶剤などが挙げられる。
(Block copolymer composition)
The block copolymer of the present invention may be mixed with other components to form a block copolymer composition.
There are no particular restrictions on the method for producing the block copolymer composition, and various conventional production methods can be used.
For example, after blending a block copolymer, a softening agent and other components used as necessary, melt-kneading using a kneader such as a single-screw extruder, a twin-screw extruder, a kneader, a Banbury mixer, or a roll. By doing so, a block copolymer composition can be suitably produced.
Moreover, the block copolymer composition may be a composition containing a block copolymer and an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include aromatic hydrocarbon solvents, ester solvents, glycol solvents, ketone solvents, amine solvents, and halogen solvents.

(成形体)
本発明のブロック共重合体又はブロック共重合体組成物からなる成形体としては、本発明のブロック共重合体又はブロック共重合体組成物を用いて製造できる成形体であれば特に限定されず、フィルム、アクチュエータ、コネクター等の有機エレクトロニクスデバイスの各部材が挙げられる。
(Molded body)
The molded article made of the block copolymer or block copolymer composition of the present invention is not particularly limited as long as it can be produced using the block copolymer or block copolymer composition of the present invention. Each member of organic electronic devices such as films, actuators and connectors can be mentioned.

本発明のブロック共重合体は、導電性にすぐれ、かつ力学特性を調整し得るポリマーブロックを有するため、フレキシブル化や変形、折りたたみ、ストレッチャブル化が求められる有機エレクトロニクスデバイスに幅広く適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The block copolymer of the present invention has excellent electrical conductivity and a polymer block capable of adjusting mechanical properties, so it can be widely applied to organic electronic devices that require flexibility, deformation, folding, and stretchability. .

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.

(合成例1:アジド基修飾を行ったP3HTの調製)
アジド基修飾を行ったP3HTの調製は、以下の非特許文献を参照して行った。
・Van Den Eede, M.-P.; De Winter, J.; Gerbaux, P.; Teyssandier, J.; De Feyter, S.; Van Goethem, C.; Vankelecom, I. F. J.; Koeckelberghs, G., Controlled Synthesis and Supramolecular Organization of Conjugated Star-Shaped Polymers., Macromolecules 2018, 51, 8689-8697,, DOI: 10.1021/acs.macromol.8b01777.
(Synthesis Example 1: Preparation of P3HT modified with an azide group)
P3HT modified with an azide group was prepared with reference to the following non-patent literature.
- Van Den Eede, M.; -P. De Winter, J.; Gerbaux, P.; Teyssandier, J.; De Feyter, S.; Van Goethem, C.; Vankelecom, I.; F. J. Koeckelberghs, G.; , Controlled Synthesis and Supramolecular Organization of Conjugated Star-Shaped Polymers. , Macromolecules 2018, 51, 8689-8697,, DOI: 10.1021/acs. macromol. 8b01777.

<合成例1A:4-Bromo-3-methylbenzyloxy-tert-butyldimethylsilaneの合成>

Figure 2023014604000007
<Synthesis Example 1A: Synthesis of 4-Bromo-3-methylbenzyloxy-tert-butyldimethylsilane>
Figure 2023014604000007

100ml二口フラスコに4-bromo-3-methylbenzylalcohol 1.04g(5.2mmol)及びimidazole 0.75g(11mmol)を量り取り、窒素置換を行った後、DMF50mlに溶解させた。続いてtert-butyldimethylsilyl chloride 0.92g(6.1mmol)を添加し、終夜反応させた。続いて水とdichloromethaneを用いた分液洗浄を行い、有機層を硫酸マグネシウムで脱水した後、濾過により硫酸マグネシウムを除去した。次に濾液をエバポレーターで濃縮し、真空ポンプで減圧乾燥した。最後に、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製を行うことで目的物を得た。
Yield:1.3g,80%
H NMR(400MHz,CDCl) δ7.47(d,J=8.2Hz,1H), 7.18(s,1H), 7.00(d,J=10.0Hz,1H), 4.65(s,2H), 2.39(s,3H), 0.94(s,9H), 0.09(s,6H)
1.04 g (5.2 mmol) of 4-bromo-3-methylbenzoylalcohol and 0.75 g (11 mmol) of imidazole were weighed into a 100 ml two-necked flask, purged with nitrogen, and dissolved in 50 ml of DMF. Subsequently, 0.92 g (6.1 mmol) of tert-butyldimethylsilyl chloride was added and reacted overnight. Subsequently, liquid separation and washing using water and dichloromethane were performed, and after dehydrating the organic layer with magnesium sulfate, magnesium sulfate was removed by filtration. The filtrate was then concentrated by an evaporator and dried under reduced pressure by a vacuum pump. Finally, the desired product was obtained by purification by silica gel column chromatography.
Yield: 1.3g, 80%
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.47 (d, J=8.2 Hz, 1 H), 7.18 (s, 1 H), 7.00 (d, J=10.0 Hz, 1 H), 4. 65 (s, 2H), 2.39 (s, 3H), 0.94 (s, 9H), 0.09 (s, 6H)

<合成例1B:Bromo-(2-methyl-2-(tert-butyldimethylsilyloxymethylphenyl)-bis(triphenylphosphine)nickel(II)の合成>

Figure 2023014604000008
<Synthesis Example 1B: Synthesis of Bromo-(2-methyl-2-(tert-butyldimethylsilyloxymethylphenyl)-bis(triphenylphosphine) nickel (II)>
Figure 2023014604000008

窒素置換したグローブボックス内で50mlのサンプル管にtriphenylphosphine 1.13g(4.0mmol)と合成例1Aで得られた4-Bromo-3-methylbenzyloxy-tert-butyldimethylsilane 0.50g(1.6mmol)を量り取り、トルエンを25ml添加した後、室温で10分間攪拌した。続いて、Ni(COD)〔Bis(1,5-cyclooctadiene)nickel(0)〕 0.3g(1.1mmol)を添加し、室温で60分攪拌した。その後グローブボックスからサンプル菅取り出し、トルエン100mlを加え、不溶分をろ過した。濾液の溶媒をエバポレーターで濃縮し、これをヘキサンに沈殿させると固体が析出した。ろ過により固体を回収した後、ヘキサンで洗浄し、凍結乾燥を行うことで黄色の粉末を得た。
Yield:0.17g,12%
H NMR(400MHz,CDCl) δ7.55(d,J=65.9Hz,13H), 7.19-6.84(m,13H), 6.22(s,1H), 5.87(s,1H), 4.25(s,2H), 2.03(s,2H), 0.87(s,9H), 0.02(s,6H)
In a nitrogen-purged glove box, 1.13 g (4.0 mmol) of triphenylphosphine and 0.50 g (1.6 mmol) of 4-bromo-3-methylbenzyloxy-tert-butyldimethylsilane obtained in Synthesis Example 1A were weighed into a 50 ml sample tube. After adding 25 ml of toluene, the mixture was stirred at room temperature for 10 minutes. Subsequently, 0.3 g (1.1 mmol) of Ni(COD) 2 [Bis(1,5-cyclooctadiene)nickel(0)] was added and stirred at room temperature for 60 minutes. After that, the sample tube was taken out from the glove box, 100 ml of toluene was added, and the insoluble matter was filtered. The solvent of the filtrate was concentrated by an evaporator and precipitated in hexane to precipitate a solid. A solid was collected by filtration, washed with hexane, and freeze-dried to obtain a yellow powder.
Yield: 0.17g, 12%
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.55 (d, J=65.9 Hz, 13 H), 7.19-6.84 (m, 13 H), 6.22 (s, 1 H), 5.87 ( s, 1H), 4.25 (s, 2H), 2.03 (s, 2H), 0.87 (s, 9H), 0.02 (s, 6H)

<合成例1C:鎖末端にベンジルアルコール基を有するP3HT(ポリ(3-ヘキシルチオフェン-2,5-ジイル))の合成>

Figure 2023014604000009
<Synthesis Example 1C: Synthesis of P3HT (poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)) having a benzyl alcohol group at the chain end>
Figure 2023014604000009

30mlの二口フラスコに2-bromo-5-iodo-3-hexylthiophene 1.8g(4.9mmol)を加え、真空ポンプで減圧した後、容器内を窒素置換した。THF(テトラヒドロフラン) 100mlを加えた後、0℃に冷却し1.3MのPrMgCl・LiClのTHF溶液3.7ml(4.9mmol)を加え、30分攪拌することでモノマー溶液を調製した。
一方、10mlの二口フラスコに、合成例1Bで得られたbromo-(2-methyl-2-(tert-butyldimethylsilyloxymethylphenyl)-bis(triphenylphosphine)nickel(II) 0.14g(0.16mmol)と1,2-bis(diphenylphosphino)ethane 0.15g(0.37mmol)を量り取り、真空ポンプで減圧した後、窒素置換を行った。続いてTHFを5.8ml加え、15分攪拌することで開始剤溶液を調製した。
この開始剤溶液5mlをモノマー溶液に添加することにより重合を開始し、1時間後に5MのHCl水溶液を添加することで反応停止させた。得られた溶液を水/メタノール(100ml/200ml)の混合溶媒に注ぐと固体が沈殿した。これをろ過した後、真空乾燥させることで、紫色のポリマーを得た。
続いて、ポリマーを100mlのクロロホルムに溶解させた後にtetrabutylammonium fluoride(TBAF)のTHF溶液1M×2ml=2mmolを用いて脱保護を行った。得られた溶液を水/メタノール(100ml/200ml)の混合溶媒に注ぐとポリマーが沈殿した。これをろ過した後、真空乾燥させ、紫色の、鎖末端にベンジルアルコール基を有するP3HTを得た。
Yield:0.72g,88%,Mn(H NMR)=5,500
Mn(GPC;ポリスチレン換算)=8,500,D(多分散度)=1.10。
H NMR(400MHz,CDCl) δ7.44(d,J=8.2Hz), 7.29-7.22(m), 6.98(s), 6.91(m), 4.71(s), 2.81(t,J=7.7Hz), 2.51(s), 1.75-1.67(m), 1.49-1.41(m), 1.35(q,J=3.3Hz), 0.92(t,J=6.8Hz)
1.8 g (4.9 mmol) of 2-bromo-5-iodo-3-hexylthiophene was added to a 30 ml two-necked flask, the pressure was reduced with a vacuum pump, and the inside of the container was replaced with nitrogen. After adding 100 ml of THF (tetrahydrofuran), the mixture was cooled to 0° C., 3.7 ml (4.9 mmol) of a 1.3 M i PrMgCl.LiCl THF solution was added, and the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a monomer solution.
On the other hand, 0.14 g (0.16 mmol) of bromo-(2-methyl-2-(tert-butyldimethylsilyloxymethylphenyl)-bis(triphenylphosphine)nickel (II) obtained in Synthesis Example 1B and 1, 0.15 g (0.37 mmol) of 2-bis(diphenylphosphino)ethane was weighed out, depressurized with a vacuum pump, and then replaced with nitrogen, then 5.8 ml of THF was added, and the initiator solution was stirred for 15 minutes. was prepared.
Polymerization was initiated by adding 5 ml of this initiator solution to the monomer solution and quenched after 1 hour by adding 5M aqueous HCl. Solid precipitated when the resulting solution was poured into a mixed solvent of water/methanol (100 ml/200 ml). After filtering this, it was vacuum-dried to obtain a purple polymer.
Subsequently, after dissolving the polymer in 100 ml of chloroform, deprotection was performed using 1 M×2 ml=2 mmol of THF solution of tetrabutylammonium fluoride (TBAF). The resulting solution was poured into a mixed solvent of water/methanol (100 ml/200 ml) to precipitate the polymer. After filtering it, it was dried in vacuum to obtain P3HT with a benzyl alcohol group at the chain end in purple color.
Yield: 0.72 g, 88%, Mn ( 1 H NMR) = 5,500
Mn (GPC; polystyrene equivalent) = 8,500, D M (polydispersity) = 1.10.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.44 (d, J=8.2 Hz), 7.29-7.22 (m), 6.98 (s), 6.91 (m), 4.71 (s), 2.81 (t, J = 7.7 Hz), 2.51 (s), 1.75-1.67 (m), 1.49-1.41 (m), 1.35 ( q, J = 3.3 Hz), 0.92 (t, J = 6.8 Hz)

<合成例1D:鎖末端にアジド基を有するP3HT(P3HT-N)の合成>

Figure 2023014604000010
<Synthesis Example 1D: Synthesis of P3HT (P3HT-N 3 ) having an azide group at the chain end>
Figure 2023014604000010

100mlの二口フラスコに、合成例1Cで得られた、鎖末端にベンジルアルコール基を有するP3HT(Mn=5,500、D=1.10) 0.523g(95μmol)とジフェニルリン酸アジド0.41ml(1.9mmol)を測り取り、真空ポンプで減圧した後、容器内を窒素置換した。THF60mlを加えた後に0℃に冷却し、ジアザビシクロウンデセン(DBU)0.28ml(1.9mmol)を滴下し、終夜反応させた。得られた溶液を水/メタノール(100ml/200ml)の混合溶媒に注ぐと固体が沈殿した。これをろ過した後、真空乾燥させることで、紫色の、鎖末端にアジド基を有するP3HT(P3HT-N)を得た。
Yield:0.42g,81%,Mn(H NMR)=5,500。
Mn(GPC;ポリスチレン換算)=8,000,D=1.13。
H NMR(400MHz,CDCl) δ7.45(d,J=7.8Hz), 7.24-7.13(m), 6.98(s), 6.91(d,J=8.2Hz), 4.34(s), 2.80(t,J=7.5Hz), 2.51(s), 1.72(q,J=7.3Hz), 1.44(s), 1.35(d,J=6.4Hz), 0.91(t,J=6.6Hz)
In a 100 ml two-necked flask, 0.523 g (95 μmol) of P3HT (Mn=5,500, D M =1.10) having a benzyl alcohol group at the chain end obtained in Synthesis Example 1C and 0 diphenyl phosphate azide were added. 0.41 ml (1.9 mmol) was measured and decompressed with a vacuum pump, and then the inside of the container was replaced with nitrogen. After adding 60 ml of THF, the mixture was cooled to 0° C., 0.28 ml (1.9 mmol) of diazabicycloundecene (DBU) was added dropwise, and the mixture was allowed to react overnight. Solid precipitated when the resulting solution was poured into a mixed solvent of water/methanol (100 ml/200 ml). After filtering this, it was vacuum-dried to obtain purple P3HT (P3HT-N 3 ) having an azide group at the chain end.
Yield: 0.42 g, 81%, Mn ( 1H NMR) = 5,500.
Mn (GPC; polystyrene equivalent) = 8,000, D M = 1.13.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.45 (d, J=7.8 Hz), 7.24-7.13 (m), 6.98 (s), 6.91 (d, J=8. 2 Hz), 4.34 (s), 2.80 (t, J = 7.5 Hz), 2.51 (s), 1.72 (q, J = 7.3 Hz), 1.44 (s), 1.35 (d, J = 6.4 Hz), 0.91 (t, J = 6.6 Hz)

(合成例2:アルキン修飾を行ったP3HTの調製)

Figure 2023014604000011
(Synthesis Example 2: Preparation of alkyne-modified P3HT)
Figure 2023014604000011

200mlの二口フラスコに、2-bromo-5-iodo-3-hexylthiophene 3.0g(8.2mmol)を加え、真空ポンプで減圧した後、容器内を窒素置換した。THF 15mlを加えた後、0℃に冷却し1.3MのPrMgCl・LiClのTHF溶液6.0ml(7.8mmol)を加え、30分攪拌することでモノマー溶液を調製した。
一方、20mlの二口フラスコにbromo(o-tolyl)bis(triphenylphosphine)nickel(II) 0.12g(0.16mmol)と1,2-bis(diphenylphosphino)methane 0.18g(0.43mmol)を量り取り、真空ポンプで減圧した後、窒素置換を行った。続いてTHFを5.8ml加え、15分攪拌することで開始剤溶液を調製した。
この開始剤溶液5mlをモノマー溶液に添加することにより重合を開始し、10分攪拌後、ethynyl magnesium bromideを1ml(0.5mmol)添加した。0℃で10分間反応させた後、得られた溶液を冷メタノール500mlに注ぎ、精製を行った。これをろ過した後、真空乾燥させることで、紫色の、鎖末端にアルキン基を有するP3HT(P3HT-Alkyne)を得た。
Yield:1.1g,91%,Mn(H NMR)=10,000。
Mn(GPC;ポリスチレン換算)=15,000,D=1.09。
H NMR(400MHz,CDCl) δ7.44-7.42(m), 6.98(s,), 3.52(s), 2.80(t,J=7.5Hz), 2.49(s,), 1.74-1.66(m), 1.43(d,J=6.8Hz), 1.34(t,J=3.4Hz), 0.91(t,J=6.8Hz)
3.0 g (8.2 mmol) of 2-bromo-5-iodo-3-hexylthiophene was added to a 200 ml two-necked flask, the pressure was reduced with a vacuum pump, and the inside of the container was replaced with nitrogen. After adding 15 ml of THF, the mixture was cooled to 0° C., 6.0 ml (7.8 mmol) of a 1.3 M i PrMgCl.LiCl THF solution was added, and the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a monomer solution.
Separately, 0.12 g (0.16 mmol) of bromo(o-tolyl)bis(triphenylphosphine) nickel (II) and 0.18 g (0.43 mmol) of 1,2-bis(diphenylphosphino)methane were weighed into a 20 ml two-necked flask. It was taken out, decompressed with a vacuum pump, and then replaced with nitrogen. Subsequently, 5.8 ml of THF was added and stirred for 15 minutes to prepare an initiator solution.
Polymerization was initiated by adding 5 ml of this initiator solution to the monomer solution, and after stirring for 10 minutes, 1 ml (0.5 mmol) of ethyl magnesium bromide was added. After reacting at 0° C. for 10 minutes, the resulting solution was poured into 500 ml of cold methanol for purification. After filtering this, it was vacuum-dried to obtain purple P3HT (P3HT-Alkyne) having an alkyne group at the chain end.
Yield: 1.1 g, 91%, Mn (1H NMR) = 10,000 .
Mn (GPC; polystyrene equivalent) = 15,000, D M = 1.09.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.44-7.42 (m), 6.98 (s, ), 3.52 (s), 2.80 (t, J=7.5 Hz); 49 (s,), 1.74-1.66 (m), 1.43 (d, J = 6.8 Hz), 1.34 (t, J = 3.4 Hz), 0.91 (t, J = 6.8Hz)

(合成例3:アジド基修飾を行ったRAFT剤の調製)
<合成例3A:8-Azido-1-octanolの合成>

Figure 2023014604000012
(Synthesis Example 3: Preparation of RAFT agent modified with azide group)
<Synthesis Example 3A: Synthesis of 8-Azido-1-octanol>
Figure 2023014604000012

50mlの二口フラスコにsodium azide 1.2g(18.2mmol)、8-chloro-1-octanol 2.01g(6.1mmol)、及び水30mlを量り取り、還流条件下で終夜反応させた。続いて水とdichloromethaneを用いた分液洗浄を行い、有機層を硫酸マグネシウムにより脱水した後、濾過により硫酸マグネシウムを除去した。次に濾液をエバポレーターで濃縮し、真空ポンプで減圧乾燥させ、目的物の8-azido-1-octanolを得た。
Yield:1.8g,67%。
H NMR(400MHz,CDCl) δ3.64(t,J=6.6Hz,2H), 3.25(t,J=6.8Hz,2H), 1.63-1.53(m,4H), 1.34(s,8H)
1.2 g (18.2 mmol) of sodium azide, 2.01 g (6.1 mmol) of 8-chloro-1-octanol, and 30 ml of water were weighed into a 50 ml two-necked flask and reacted overnight under reflux conditions. Subsequently, liquid separation and washing using water and dichloromethane were performed, the organic layer was dehydrated with magnesium sulfate, and then magnesium sulfate was removed by filtration. Next, the filtrate was concentrated with an evaporator and dried under reduced pressure with a vacuum pump to obtain the desired product, 8-azido-1-octanol.
Yield: 1.8g, 67%.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 3.64 (t, J = 6.6 Hz, 2H), 3.25 (t, J = 6.8 Hz, 2H), 1.63-1.53 (m, 4H ), 1.34 (s, 8H)

<合成例3B:アジド基修飾を行ったRAFT剤(2-(Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid 8-azidooctyl ester)の合成>

Figure 2023014604000013
<Synthesis Example 3B: Synthesis of RAFT agent (2-(Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl) propionic acid 8-azidooctyl ester) modified with an azide group>
Figure 2023014604000013

30mlの二口フラスコに、8-azido-1-octanol 2g(12mmol)、2-((dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propanoic acid 5.03g(14mmol)、及び4-dimethylaminopyridine 89.3mg(0.073mmol)を量り取り、窒素置換を行った。続いてdichloromethane 20ml、1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride 2.30g(12mmol)を添加し、終夜反応させた。続いて水とdichloromethaneを用いた分液洗浄を行い、有機層を硫酸マグネシウムにより脱水した後、濾過により硫酸マグネシウムを除去した。次に濾液をエバポレーターで濃縮し、真空ポンプで減圧乾燥させた。最後に、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製を行い、目的物の2-((dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid 8-azidooctyl esterを得た。
Yield:1.9g,32%。
H NMR(400MHz,CDCl) δ4.80(q,J=7.4Hz,1H), 4.17-4.07(m,2H), 3.34(t,J=7.5Hz,2H), 3.25(t,J=6.8Hz,2H), 1.67(td,J=14.7,7.4Hz,3H), 1.58(dd,J=7.5,2.5Hz,4H), 1.28(d,J=28.1Hz,24H), 0.87(t,J=6.8Hz,3H)
8-azido-1-octanol 2 g (12 mmol), 2-((dodecylsulfanylthiocarbonyl) sulfanyl) propanoic acid 5.03 g (14 mmol), and 4-dimethylaminopyridine 89.3 mg (0.073 mmol) were weighed into a 30 ml two-necked flask. It was taken out and replaced with nitrogen. Subsequently, 20 ml of dichloromethane and 2.30 g (12 mmol) of 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride were added and allowed to react overnight. Subsequently, liquid separation and washing using water and dichloromethane were performed, the organic layer was dehydrated with magnesium sulfate, and then magnesium sulfate was removed by filtration. The filtrate was then concentrated by an evaporator and dried under reduced pressure by a vacuum pump. Finally, purification by silica gel column chromatography was performed to obtain the desired product, 2-((dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid 8-azidooctyl ester.
Yield: 1.9g, 32%.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 4.80 (q, J = 7.4 Hz, 1 H), 4.17-4.07 (m, 2 H), 3.34 (t, J = 7.5 Hz, 2 H ), 3.25 (t, J=6.8 Hz, 2H), 1.67 (td, J=14.7, 7.4 Hz, 3H), 1.58 (dd, J=7.5, 2. 5Hz, 4H), 1.28 (d, J = 28.1Hz, 24H), 0.87 (t, J = 6.8Hz, 3H)

(合成例4:アルキン修飾を行ったRAFT剤の調製)
<2-((Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid propagyl esterの合成>

Figure 2023014604000014
(Synthesis Example 4: Preparation of alkyne-modified RAFT agent)
<2-Synthesis of ((Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid propagyl ester>
Figure 2023014604000014

50mlの二口フラスコに2-(dodecylthiocarbonothioylthio)propionic acid 2.02g(5.8mmol), propargyl alcohol 0.41g(7.3mmol), 及び4-dimethylaminopyridine 0.035g(0.29mmol)を加え、真空ポンプで減圧した後、容器内を窒素置換した。dichloromethaneを50ml加え、0℃に冷却した後に1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide 1.2ml(8.8mmol)を滴下し、室温に戻して終夜反応させた。続いて水とdichloromethaneを用いた分液洗浄を行い、有機層を硫酸マグネシウムで脱水した後、濾過により硫酸マグネシウムを除去した。次に濾液をエバポレーターで濃縮し、真空ポンプで減圧乾燥した。最後に、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製を行うことで目的物の2-((Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid propagyl esterを得た。
Yield: 1.06 g, 47%
H NMR(400MHz,CDCl) δ4.82(q,J=7.4Hz), 4.71(t,J=2.5Hz), 3.33(t,J=7.5Hz), 2.48(t,J=2.5Hz), 1.71-1.63(m), 1.59(d,J=7.7Hz), 1.36(q,J=6.8Hz), 1.24(s),0.86(t,J=6.8Hz)
2-(dodecylthiocarbonothioylthio) propionic acid 2.02 g (5.8 mmol), propargyl alcohol 0.41 g (7.3 mmol), and 4-dimethylaminopyridine 0.035 g (0.29 mmol) were added to a 50 ml two-necked flask, and a vacuum pump was added. After the pressure was reduced by , the inside of the container was replaced with nitrogen. After adding 50 ml of dichloromethane and cooling to 0° C., 1.2 ml (8.8 mmol) of 1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide was added dropwise, and the mixture was allowed to react overnight after returning to room temperature. Subsequently, liquid separation and washing using water and dichloromethane were performed, and after dehydrating the organic layer with magnesium sulfate, magnesium sulfate was removed by filtration. The filtrate was then concentrated by an evaporator and dried under reduced pressure by a vacuum pump. Finally, the desired product, 2-((Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid propagyl ester, was obtained by purification by silica gel column chromatography.
Yield: 1.06g, 47%
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 4.82 (q, J=7.4 Hz), 4.71 (t, J=2.5 Hz), 3.33 (t, J=7.5 Hz), 2. 48 (t, J=2.5 Hz), 1.71-1.63 (m), 1.59 (d, J=7.7 Hz), 1.36 (q, J=6.8 Hz), 1. 24 (s), 0.86 (t, J = 6.8 Hz)

(合成例5:アジド基修飾を行ったRAFT剤を用いたランダム共重合体の調製)
合成例3で得られた2-((Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid 8-azidooctyl ester 0.105g(0.21mmol)、nBA(n-ブチルアクリレート) 6.65g(52mmol)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN) 4.2mg(0.026mmol)、及びtBA(t-ブチルアクリレート) 1.64g(13mmol)を50mlフラスコに入れ、15分間窒素バブリングを行った。続いて65℃に昇温させ重合を開始した。終夜反応した後、液体窒素で冷却し反応停止した。続いてアセトンを用いた半透膜(スペクトラポア6透析膜(分画分子量=1,000))による透析によりポリマーを精製した。アセトンを減圧留去することで、目的物の、アジド基修飾を行ったRAFT剤を用いたランダム共重合体(N-PnBA-r-PBA)を得た。
Yield:5.56g,67%
Mn(GPC;ポリスチレン換算)=33,000,D=1.08。
H-NMR(400MHz,CDCl) δ4.97-4.90(m), 4.82(d,J=11.3Hz), 4.23(t,J=6.6Hz), 3.72-3.64(m), 3.55-3.48(m), 3.38-3.35(m), 3.32(d,J=7.2Hz), 2.28(s), 1.89(s), 1.59(s), 1.42(s), 1.37(t,J=6.8Hz), 1.26(s,0.93(t,J=7.0Hz)
(Synthesis Example 5: Preparation of random copolymer using RAFT agent modified with azide group)
2-((Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid obtained in Synthesis Example 3 0.105 g (0.21 mmol), nBA (n-butyl acrylate) 6.65 g (52 mmol), azobisisobutyronitrile 4.2 mg (0.026 mmol) of (AIBN) and 1.64 g (13 mmol) of tBA (t-butyl acrylate) were placed in a 50 ml flask and nitrogen bubbling was performed for 15 minutes. Subsequently, the temperature was raised to 65° C. to initiate polymerization. After reacting overnight, the reaction was terminated by cooling with liquid nitrogen. Subsequently, the polymer was purified by dialysis through a semipermeable membrane (Spectrapore 6 dialysis membrane (fractional molecular weight = 1,000)) using acetone. Acetone was distilled off under reduced pressure to obtain the target random copolymer (N 3 -PnBA-r-P t BA) using the RAFT agent modified with an azide group.
Yield: 5.56g, 67%
Mn (GPC; polystyrene equivalent) = 33,000, D M = 1.08.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 4.97-4.90 (m), 4.82 (d, J = 11.3 Hz), 4.23 (t, J = 6.6 Hz), 3.72 -3.64 (m), 3.55-3.48 (m), 3.38-3.35 (m), 3.32 (d, J = 7.2 Hz), 2.28 (s), 1.89 (s), 1.59 (s), 1.42 (s), 1.37 (t, J=6.8 Hz), 1.26 (s, 0.93 (t, J=7. 0 Hz)

(合成例6:アルキン修飾を行ったRAFT剤を用いたランダム共重合体の調製)
合成例4で得られた2-((Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid propagyl ester 0.66g(1.7mmol)、nBA 7.2g(52mmol)、AIBN 2.8mg(0.017mmol)、及びtBA 1.8g(13mmol)を50mlフラスコに入れ、15分間窒素バブリングを行った。続いて65℃に昇温させ重合を開始した。12時間反応させた後、液体窒素で冷却し重合停止した。続いてアセトンを用いた半透膜(スペクトラポア6透析膜(分画分子量=1,000))を用いた透析により精製を行うことで目的の、鎖末端にアルキン基を有するランダム共重合体Alkyne-PBA-r-PBAを得た。
Yield:5.8g,65%。
Mn(GPC;ポリスチレン換算)=56,000,D=1.22。
H NMR(400MHz,CDCl) δ3.97(s), 2.22(s), 1.84(s), 1.53(s), 1.36(s), 1.31(t,J=6.6Hz), 0.87(t,J=7.0Hz)
(Synthesis Example 6: Preparation of random copolymer using alkyne-modified RAFT agent)
2-((Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid propagyl ester 0.66 g (1.7 mmol), nBA 7.2 g (52 mmol), AIBN 2.8 mg (0.017 mmol), and tBA obtained in Synthesis Example 4. 8 g (13 mmol) was put into a 50 ml flask and nitrogen bubbling was performed for 15 minutes. Subsequently, the temperature was raised to 65° C. to initiate polymerization. After reacting for 12 hours, the mixture was cooled with liquid nitrogen to terminate the polymerization. Subsequently, purification was performed by dialysis using a semipermeable membrane (Spectrapore 6 dialysis membrane (fractional molecular weight = 1,000)) using acetone. -P n BA-r-P t BA.
Yield: 5.8g, 65%.
Mn (GPC; polystyrene equivalent) = 56,000, D M = 1.22.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 3.97 (s), 2.22 (s), 1.84 (s), 1.53 (s), 1.36 (s), 1.31 (t, J = 6.6 Hz), 0.87 (t, J = 7.0 Hz)

(合成例7:鎖末端にエチニル基を有するStar-PBAの調製)
撹拌機、還流コンデンサー、温度センサー、滴下ロート及び窒素導入管を取り付けた反応装置に、nBA 44.0g(0.34mol)、合成例4で得られた2-((Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid propagyl ester 0.47g(1.21mmol)、ラジカル重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル 0.0702g(0.43mmol)、及び溶剤であるトルエン44.0gを添加し、系中に窒素を吹き込むことにより系内から溶存酸素の除去を行った。系中の酸素濃度が充分低くなったことが確認できた後、60℃で3時間重合を行った。GPCにて得られたアームポリマの分子量を測定した結果、Mn=26,008であった。
次にトルエン84gを滴下ロートに添加し、窒素でバブリングを行うことにより溶存酸素を除去した後、反応装置内に添加した。その後、窒素を吹かし反応装置内に空気が入り込まないように注意しながらポリビニルモノマーとしてのトリメチロールプロパントリアクリレート(ビスコート295、大阪有機化学工業株式会社製)4.4gを反応装置内に添加した。反応温度を70℃に上げ、24時間反応を継続した。
重合後、重合液の一部にトルエンを添加することにより固形分濃度15質量%の溶液50gを調製した。1Lフラスコ内において、スターラーピースで攪拌しながら、本溶液にシクロヘキサン420g、及びイソプロパノール80gの混合溶液を添加し液が均一になった後、シクロヘキサン100gを添加することにより白色の沈殿物を得た。本溶液をろ過後、沈殿物を乾燥させた後、沈殿物をトルエン40g、及びイソプロピルアルコール5gからなる液に溶解させることにより星形ポリマー溶液を得た。
GPC(RI)にて得られた星形ポリマーの分子量を測定した結果、Mw=511,579、Mn=316,501であった。本結果より得られた星形ポリマーの枝アーム数を次式により算出した結果、11.1本であった。

Figure 2023014604000015
(Synthesis Example 7: Preparation of Star-P n BA having an ethynyl group at the chain end)
44.0 g (0.34 mol) of nBA and 2-((Dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl)propionic acid propagyl obtained in Synthesis Example 4 were placed in a reaction apparatus equipped with a stirrer, a reflux condenser, a temperature sensor, a dropping funnel and a nitrogen inlet tube. Add 0.47 g (1.21 mmol) of ester, 0.0702 g (0.43 mmol) of azobisisobutyronitrile as a radical polymerization initiator, and 44.0 g of toluene as a solvent, and blow nitrogen into the system. Dissolved oxygen was removed from the system by After confirming that the oxygen concentration in the system had become sufficiently low, polymerization was carried out at 60° C. for 3 hours. As a result of measuring the molecular weight of the obtained arm polymer by GPC, it was found to be Mn=26,008.
Next, 84 g of toluene was added to the dropping funnel, and after removing dissolved oxygen by bubbling with nitrogen, it was added into the reactor. Thereafter, 4.4 g of trimethylolpropane triacrylate (Viscoat 295, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.) as a polyvinyl monomer was added into the reactor while blowing nitrogen and taking care not to introduce air into the reactor. The reaction temperature was raised to 70° C. and the reaction was continued for 24 hours.
After the polymerization, 50 g of a solution having a solid concentration of 15% by mass was prepared by adding toluene to a portion of the polymerization liquid. In a 1 L flask, while stirring with a stirrer piece, a mixed solution of 420 g of cyclohexane and 80 g of isopropanol was added to the solution, and after the liquid became uniform, 100 g of cyclohexane was added to obtain a white precipitate. After filtering this solution and drying the precipitate, the precipitate was dissolved in a liquid consisting of 40 g of toluene and 5 g of isopropyl alcohol to obtain a star polymer solution.
As a result of measuring the molecular weight of the resulting star polymer by GPC (RI), it was found to be Mw=511,579 and Mn=316,501. The number of branch arms of the star-shaped polymer obtained from this result was 11.1 as a result of calculation by the following formula.
Figure 2023014604000015

(合成例8:アジド基修飾を行ったP3HT(P3HT-Th-C-N)の調製)
アジド基修飾を行ったP3HTの調製は、以下の非特許文献を参照して行った。
・Tomoya Higashihara, Shotaro Ito, Seijiro Fukuta, Satoshi Miyane, Yuto Ochiai, Takashi Ishizone, Mitsuru Ueda, and Akira Hirao, Synthesis and Characterization of Multicomponent ABC- and ABCD-Type Miktoarm Star-Branched Polymers Containing a Poly(3-hexylthiophene) Segment, ACS Macro Lett. 2016, 5, 631-635., DOI: 10.1021/acsmacrolett.6b00207

Figure 2023014604000016
(Synthesis Example 8: Preparation of P3HT (P3HT-Th-C 4 -N 3 ) modified with an azide group)
P3HT modified with an azide group was prepared with reference to the following non-patent literature.
・Tomoya Higashihara, Shotaro Ito, Seijiro Fukuta, Satoshi Miyane, Yuto Ochiai, Takashi Ishizone, Mitsuru Ueda, and Akira Hirao, Synthesis and Characterization of Multicomponent ABC- and ABCD-Type Miktoarm Star-Branched Polymers Containing a Poly(3-hexylthiophene) Segment, ACS Macro Lett. 2016, 5, 631-635. , DOI: 10.1021/acsmacrolett. 6b00207
Figure 2023014604000016

200mlの二口フラスコに、2-ブロモ-5-ヨード-3-ヘキシルチオフェン 2.1g(5.6mmol)を量りとり、真空ポンプで減圧乾燥した後、容器内を窒素置換した。THF 150mlを加えて溶解させた後、0℃に冷却し1.3MのPrMgCl・LiClのTHF溶液4.4ml(5.7mmol)を加え、30分攪拌することによりモノマー溶液を調製した。
一方、20mlの二口フラスコにbromo(tolyl)bis(triphenylphosphine)nickel(II) 0.090g(0.12mmol)と1,2-bis(diphenylphosphino)methane 0.098g(0.2mmol)を量り取り、真空ポンプで減圧乾燥した後、窒素置換を行った。続いてTHFを12.4ml加え、15分攪拌することで開始剤溶液を調製した。
この開始剤溶液10mlを先のモノマー溶液に添加することにより重合を開始した(重合溶液)。
一方、20ml二口フラスコに2-ブロモ-5-(4-ブロモブチル)チオフェン0.300g(1.0mmol)を量り取り、真空ポンプで減圧乾燥した後、窒素置換を行った。THF15mlを加えて溶解させた後、0℃に冷却し1.3MのiPrMgCl・LiClのTHF溶液7.4ml(9.6mmol)を加え、30分攪拌することで停止剤溶液を調製した。
この停止剤溶液を、得られた停止剤が開始剤に対して10当量になるように、重合開始後10分経過した重合溶液に添加し、1時間攪拌させた。最後に、5M塩酸水溶液1mlを添加することで、反応を停止した。得られた溶液を水/メタノール(100ml/200ml)の混合溶媒に注ぐと固体が沈殿した。これをろ過した後、真空乾燥させることで、鎖末端にブロモブチル基を有するP3HT(P3HT-Th-C-Br)を紫色の固体として得た。
Yield:0.87g,91%,Mn(H NMR)=11,000。
Mn(GPC;ポリスチレン換算)=16,000,D=1.07。
H-NMR(400MHz,CDCl) δ7.52(s), 7.44(t,J=4.3Hz), 7.23-7.21(m), 6.98(s), 6.91(s), 6.76(t,J=3.2Hz), 3.45(t,J=6.3Hz), 2.80(t,J=7.5Hz), 2.49(s), 1.96(dd,J=13.1,7.7Hz), 1.91-1.83(m), 1.44-1.34(m), 0.92(t,J=6.8Hz)

Figure 2023014604000017
2.1 g (5.6 mmol) of 2-bromo-5-iodo-3-hexylthiophene was weighed into a 200 ml two-necked flask, dried under reduced pressure with a vacuum pump, and then the inside of the container was replaced with nitrogen. After 150 ml of THF was added and dissolved, the solution was cooled to 0° C., 4.4 ml (5.7 mmol) of a 1.3 M i PrMgCl.LiCl THF solution was added, and the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a monomer solution.
On the other hand, 0.090 g (0.12 mmol) of bromo (tolyl) bis (triphenylphosphine) nickel (II) and 0.098 g (0.2 mmol) of 1,2-bis (diphenylphosphino) methane were weighed into a 20 ml two-necked flask, After drying under reduced pressure with a vacuum pump, it was replaced with nitrogen. Subsequently, 12.4 ml of THF was added and stirred for 15 minutes to prepare an initiator solution.
Polymerization was initiated by adding 10 ml of this initiator solution to the previous monomer solution (polymerization solution).
On the other hand, 0.300 g (1.0 mmol) of 2-bromo-5-(4-bromobutyl)thiophene was weighed into a 20 ml two-necked flask, dried under reduced pressure with a vacuum pump, and then replaced with nitrogen. After 15 ml of THF was added and dissolved, the solution was cooled to 0° C., 7.4 ml (9.6 mmol) of a 1.3 M iPrMgCl·LiCl solution in THF was added, and stirred for 30 minutes to prepare a terminator solution.
This terminator solution was added to the polymerization solution after 10 minutes had passed since the initiation of polymerization so that the obtained terminator was 10 equivalents to the initiator, and the mixture was stirred for 1 hour. Finally, the reaction was stopped by adding 1 ml of 5M hydrochloric acid aqueous solution. Solid precipitated when the resulting solution was poured into a mixed solvent of water/methanol (100 ml/200 ml). After filtering this, it was vacuum-dried to obtain P3HT (P3HT-Th-C 4 -Br) having a bromobutyl group at the chain end (P3HT-Th-C 4 -Br) as a purple solid.
Yield: 0.87 g, 91%, Mn (1H NMR) = 11,000 .
Mn (GPC; polystyrene equivalent) = 16,000, D M = 1.07.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.52 (s), 7.44 (t, J = 4.3 Hz), 7.23-7.21 (m), 6.98 (s), 6. 91 (s), 6.76 (t, J = 3.2 Hz), 3.45 (t, J = 6.3 Hz), 2.80 (t, J = 7.5 Hz), 2.49 (s) , 1.96 (dd, J=13.1, 7.7 Hz), 1.91-1.83 (m), 1.44-1.34 (m), 0.92 (t, J=6. 8Hz)
Figure 2023014604000017

次に、30mlの二口フラスコにP3HT-Th-C-Br 0.2g(0.0013mmol)を量り取り、真空ポンプで減圧乾燥した後、容器内を窒素置換した。続いてトリメチルシリルアジド0.07ml(0.78mmol)及びTHF 10mlを加えて溶解させた後、1.0MのTBAFのTHF溶液 0.6ml(0.60mmol)を加え、一晩攪拌した。得られた溶液を水/メタノール(100ml/200ml)の混合溶媒に注ぐと固体が沈殿した。これをろ過した後、真空乾燥させることで、鎖末端にアジド基を有するP3HT(P3HT-Th-C-N)を紫色の固体として得た。
Yield:0.173g,87%,Mn(H NMR)=10,000。
Mn(GPC;ポリスチレン換算)=15,000,D=1.09。
H-NMR(400MHz,CDCl) δ7.52(s), 7.43(dd,J=8.9,5.7Hz), 7.23(d,J=2.7Hz), 6.98(s), 6.91(s), 6.77-6.75(m), 3.33(t,J=6.6Hz), 2.81(t,J=7.5Hz), 2.49(s), 2.49(s), 1.75-1.67(m), 1.46-1.35(m), 0.92(t,J=6.4Hz), 0.92(t,J=6.4Hz,)
Next, 0.2 g (0.0013 mmol) of P3HT-Th-C 4 -Br was weighed into a 30 ml two-necked flask, dried under reduced pressure with a vacuum pump, and then the inside of the container was replaced with nitrogen. Subsequently, 0.07 ml (0.78 mmol) of trimethylsilyl azide and 10 ml of THF were added and dissolved, then 0.6 ml (0.60 mmol) of 1.0 M TBAF solution in THF was added and stirred overnight. Solid precipitated when the resulting solution was poured into a mixed solvent of water/methanol (100 ml/200 ml). After filtering this, it was vacuum-dried to obtain P3HT (P3HT-Th-C 4 -N 3 ) having an azide group at the chain end (P3HT-Th-C 4 -N 3 ) as a purple solid.
Yield: 0.173 g, 87%, Mn (1H NMR) = 10,000 .
Mn (GPC; polystyrene equivalent) = 15,000, D M = 1.09.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.52 (s), 7.43 (dd, J = 8.9, 5.7 Hz), 7.23 (d, J = 2.7 Hz), 6.98 (s), 6.91 (s), 6.77-6.75 (m), 3.33 (t, J=6.6 Hz), 2.81 (t, J=7.5 Hz), 2. 49 (s), 2.49 (s), 1.75-1.67 (m), 1.46-1.35 (m), 0.92 (t, J = 6.4 Hz), 0.92 (t, J = 6.4 Hz,)

(実施例1:P3HT-b-(PBA-r-PAA)(ブロック共重合体1)の合成)
10mlフラスコに、合成例5で得られたN-PBA-r-PBA(Mn=33,000、D=1.08)1.05g(0.032mmol)、合成例2で得られたP3HT-Alkyne(Mn(H NMR)=10,000)0.10g(0.010mmol)、PMDETA(N,N,N’,N’’,N’’-Pentamethyldiethylenetriamin)61mg(0.35mmol)、及びTHF5mlを測り取り、凍結脱気を3度行った。続いてCuBrを65mg(0.45mmol)加え、60℃で終夜反応させた。得られた溶液を水/メタノール(100ml/200ml)の混合溶媒に注ぐとポリマーが沈殿した。これをろ過した後、アセトン、ヘキサン、及びクロロホルムを用いたソックスレー抽出により精製を行った。続いて、クロロホルムを減圧留去し、得られた固体をベンゼンに溶解させ、凍結乾燥を行うことで紫色のポリマーP3HT-b-(PBA-r-PBA)を得た。
CrudeYield:0.13g,30%。
Mn(GPC;ポリスチレン換算)=43,000,D=1.13。
H NMR(400MHz,CDCl) δ6.98(s), 4.03(s), 2.80(t,J=7.5Hz), 2.49(s), 2.28(s), 1.93-1.89(m,), 1.74-1.67(m), 1.58(d,J=10.5Hz), 1.42(s), 1.35(t,J=6.9Hz), 0.92(q,J=7.3Hz)
(Example 1: Synthesis of P3HT-b-(P n BA-r-P t AA) (block copolymer 1))
1.05 g (0.032 mmol) of the N 3 —P n BA-r—P t BA (Mn=33,000, D M =1.08) obtained in Synthesis Example 5 was placed in a 10 ml flask. The obtained P3HT-Alkyne (Mn( 1 H NMR)=10,000) 0.10 g (0.010 mmol) and PMDETA (N,N,N′,N″,N″-Pentamethyldiethylenetriamine) 61 mg (0.010 mmol). 35 mmol), and 5 ml of THF were measured and freeze-degassed three times. Subsequently, 65 mg (0.45 mmol) of CuBr was added and reacted overnight at 60°C. The resulting solution was poured into a mixed solvent of water/methanol (100 ml/200 ml) to precipitate the polymer. After filtering this, it was purified by Soxhlet extraction using acetone, hexane, and chloroform. Subsequently, chloroform was distilled off under reduced pressure, and the obtained solid was dissolved in benzene and freeze-dried to obtain a purple polymer P3HT-b-(P n BA-r-P t BA).
Crude Yield: 0.13g, 30%.
Mn (GPC; polystyrene equivalent) = 43,000, D M = 1.13.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 6.98 (s), 4.03 (s), 2.80 (t, J = 7.5 Hz), 2.49 (s), 2.28 (s), 1.93-1.89 (m,), 1.74-1.67 (m), 1.58 (d, J=10.5Hz), 1.42 (s), 1.35 (t, J = 6.9 Hz), 0.92 (q, J = 7.3 Hz)

30mlの二口フラスコに、得られたP3HT-b-(PBA-r-PBA) 0.13g(Mn=43,000,D=1.13,3.0μmol)を量り取り、25mlのCHCl、及び1mlのトリフルオロ酢酸を添加し、室温で終夜反応させた。得られた溶液を水/メタノール(100ml/200ml)の混合溶媒に注ぐとポリマーが沈殿した。これをろ過した後、アセトン、ヘキサン、クロロホルムを用いてソックスレー抽出を行い、精製を行った。続いて、クロロホルムを減圧留去し、得られた固体をベンゼンに溶解させ、凍結乾燥を行うことで、紫色のポリマーP3HT-b-(PBA-r-PAA)(ブロック共重合体1)を得た。
Yield:97mg。
H NMR(400MHz,CDCl) δ6.98(s), 4.04(s,), 2.80(t,J=7.1Hz), 2.50(s), 1.70(d,J=6.9Hz), 1.43(d,J=5.9Hz), 1.35(d,J=2.7Hz), 1.25(s), 0.93-0.84(m)
0.13 g (Mn=43,000, D M =1.13, 3.0 μmol) of the obtained P3HT-b-(P n BA-r-P t BA) was weighed into a 30 ml two-necked flask, 25 ml of CHCl 3 and 1 ml of trifluoroacetic acid were added and allowed to react overnight at room temperature. The resulting solution was poured into a mixed solvent of water/methanol (100 ml/200 ml) to precipitate the polymer. After filtering this, Soxhlet extraction was performed using acetone, hexane, and chloroform, and purification was performed. Subsequently, chloroform was distilled off under reduced pressure, and the obtained solid was dissolved in benzene and freeze-dried to obtain a purple polymer P3HT-b-(P n BA-r-PAA) (block copolymer 1). got
Yield: 97 mg.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 6.98 (s), 4.04 (s,), 2.80 (t, J = 7.1 Hz), 2.50 (s), 1.70 (d, J = 6.9 Hz), 1.43 (d, J = 5.9 Hz), 1.35 (d, J = 2.7 Hz), 1.25 (s), 0.93-0.84 (m)

(実施例2:P3HT-b-(PBA-r-PBA)(ブロック共重合体2)の合成)
10mlフラスコに、合成例6で得られたAlkyne-PBA-r-PBA 0.84g(Mn=56,000,D=1.22,15μmol)、合成例1で得られたP3HT-N(Mn(H NMR)=5,500) 61mg(11μmol)、PMDETA 26mg(0.18mmol)、及びTHF 5mlを測り取り、凍結脱気を3度行った。続いてCuBrを31mg(0.18mmol)加え、60℃で終夜反応させた。得られた溶液を水/メタノール(100ml/200ml)の混合溶媒に注ぐとポリマーが沈殿した。これをろ過した後、アセトン、ヘキサン、クロロホルムを用いたソックスレー抽出により精製を行うことで、紫色のポリマーP3HT-b-(PBA-r-PBA)(ブロック共重合体2)を得た。
Crude Yield:0.49g,84%。
Mn(GPC;ポリスチレン換算)=66,000,D=1.15。
H NMR(400MHz,CDCl) δ6.98(s), 4.03(s), 2.80(m), 2.27(m), 2.17(m), 1.89(s), 1.60(s), 1.42(s), 1.35(m), 1.25(s), 0.93(t,J=7.1Hz)
(Example 2: Synthesis of P3HT-b-(P n BA-r-P t BA) (block copolymer 2))
Alkyne-P n BA-r-P t BA 0.84 g (Mn = 56,000, D M = 1.22, 15 µmol) obtained in Synthesis Example 6 and P3HT obtained in Synthesis Example 1 were placed in a 10 ml flask. —N 3 (Mn( 1 H NMR)=5,500) 61 mg (11 μmol), PMDETA 26 mg (0.18 mmol), and THF 5 ml were weighed and freeze degassed three times. Subsequently, 31 mg (0.18 mmol) of CuBr was added and reacted overnight at 60°C. The resulting solution was poured into a mixed solvent of water/methanol (100 ml/200 ml) to precipitate the polymer. After filtering this, it was purified by Soxhlet extraction using acetone, hexane and chloroform to obtain a purple polymer P3HT-b-(P n BA-r-P t BA) (block copolymer 2). rice field.
Crude Yield: 0.49g, 84%.
Mn (GPC; polystyrene equivalent) = 66,000, D M = 1.15.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 6.98 (s), 4.03 (s), 2.80 (m), 2.27 (m), 2.17 (m), 1.89 (s) , 1.60 (s), 1.42 (s), 1.35 (m), 1.25 (s), 0.93 (t, J = 7.1 Hz)

(実施例3:P3HT-b-(PBA-r-PAA)(ブロック共重合体3)の合成)
10mlフラスコに、実施例2で得られたP3HT-b-(PBA-r-PBA)(Mn=66,000,D=1.15) 0.2g(3μmol)、及びCHCl 2mlを加え溶解させた後、トリフルオロ酢酸 2mlを加え1時間攪拌した。得られた溶液をヘキサン300mlに注ぐとポリマーが沈殿した。沈殿物を回収し、凍結乾燥をすることで目的物P3HT-b-(PBA-r-PAA)(ブロック共重合体3)を得た。
Yield:0.17g, 92%。
H NMR(400MHz,THF-D) δ6.88(s), 4.01(t,J=6.4Hz), 2.82(t,J=7.5Hz), 2.32(m), 1.86(m), 1.58(t,J=6.9Hz), 1.58(t,J=6.9Hz), 1.41(s), 1.36(q,J=7.5Hz), 0.92(t,J=7.1Hz)
(Example 3: Synthesis of P3HT-b-(P n BA-r-PAA) (block copolymer 3))
In a 10 ml flask, 0.2 g (3 μmol) of P3HT-b-(P n BA-r-P t BA) (Mn=66,000, D M =1.15) obtained in Example 2 and CHCl 3 After 2 ml was added and dissolved, 2 ml of trifluoroacetic acid was added and stirred for 1 hour. The resulting solution was poured into 300 ml of hexane to precipitate the polymer. The precipitate was collected and freeze-dried to obtain the desired product P3HT-b-(P n BA-r-PAA) (block copolymer 3).
Yield: 0.17g, 92%.
1 H NMR (400 MHz, THF-D 8 ) δ 6.88 (s), 4.01 (t, J = 6.4 Hz), 2.82 (t, J = 7.5 Hz), 2.32 (m) , 1.86 (m), 1.58 (t, J=6.9 Hz), 1.58 (t, J=6.9 Hz), 1.41 (s), 1.36 (q, J=7 .5 Hz), 0.92 (t, J = 7.1 Hz)

(実施例4:Star-(P3HT-b-PBA)(ブロック共重合体4)の合成)
10mlフラスコに29.7wt%の、合成例7で得られた鎖末端にエチニル基を有するStar-PBA(11.1arm,Mn(H NMR)=320,000)のトルエン溶液0.47g(0.44μmol, 5.2μmol for alkyne groups)、合成例8で得られたP3HT-Th-C-N(Mn(GPC;ポリスチレン換算)=10,000,D=1.09,鎖末端官能基化率=60%)99mg(9.9μmol, 5.9μmol for N groups)、PMDETA 79mg(0.45mmol)、及びTHF 5mlを加え、凍結脱気を3回行った。続いて、CuBrを65mg(0.45mmol)加え、60℃で終夜反応させた。得られた溶液を水/メタノール(100ml/200ml)の混合溶媒に注ぐとポリマーが沈殿した。これをろ過した後、アセトン、ヘキサン、及びクロロホルムを用いたソックスレー抽出により精製を行い、ブロック共重合体4を得た。
Crude Yield:0.113g。
H NMR(400MHz,CDCl) δ7.44-7.41(m), δ6.98(s), 4.05-4.00(m), 2.80(t,J=7.8Hz), 2.50(s), 2.35-2.27(m), 1.97-1.84(m,), 1.74-1.67(m), 1.60(d,J=6.9Hz,4H), 1.44(t,J=6.9Hz), 1.37-1.34(m), 0.93(q,J=7.5Hz)
(Example 4: Synthesis of Star-(P3HT-bP n BA) (block copolymer 4))
0.47 g of a 29.7 wt% toluene solution of Star-P n BA (11.1 arm, Mn ( 1 H NMR) = 320,000) having an ethynyl group at the chain end obtained in Synthesis Example 7 was placed in a 10 ml flask. (0.44 μmol, 5.2 μmol for alkyne groups), P3HT-Th-C 4 -N 3 obtained in Synthesis Example 8 (Mn (GPC; polystyrene conversion) = 10,000, D M = 1.09, chain Terminal functionalization rate = 60%) 99 mg (9.9 μmol, 5.9 μmol for N 3 groups), PMDETA 79 mg (0.45 mmol), and THF 5 ml were added, and freeze degassing was performed three times. Subsequently, 65 mg (0.45 mmol) of CuBr was added and reacted overnight at 60°C. The resulting solution was poured into a mixed solvent of water/methanol (100 ml/200 ml) to precipitate the polymer. After filtering this, it was purified by Soxhlet extraction using acetone, hexane, and chloroform, and block copolymer 4 was obtained.
Crude Yield: 0.113 g.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.44-7.41 (m), δ 6.98 (s), 4.05-4.00 (m), 2.80 (t, J = 7.8 Hz) , 2.50 (s), 2.35-2.27 (m), 1.97-1.84 (m,), 1.74-1.67 (m), 1.60 (d, J= 6.9Hz, 4H), 1.44 (t, J = 6.9Hz), 1.37-1.34 (m), 0.93 (q, J = 7.5Hz)

(比較例1)
合成例1Dで得られた鎖末端にアジド基を有するP3HT(P3HT-N)を、比較重合体1として用いた。
(Comparative example 1)
P3HT (P3HT-N 3 ) having an azide group at the chain end obtained in Synthesis Example 1D was used as Comparative Polymer 1.

(キャストフィルムの作製)
実施例1~4で得られたブロック共重合体1~4、及び合成例1Dで得られた鎖末端にアジド基を有するP3HT(比較重合体1)を、テトラヒドロフランに溶解し、濃度5mg/mlのポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液をガラス基板にドロップキャストし、自然乾燥させた。次に、窒素雰囲気下、150℃、30分で熱処理を行った。最後にヨウ素蒸気で満たされた蓋つきシャーレ内で一晩静置させてヨウ素ドーピングを行い、キャストフィルム(2.5cm×2.5cm)を作製した。
(Preparation of cast film)
Block copolymers 1 to 4 obtained in Examples 1 to 4 and P3HT (comparative polymer 1) having an azide group at the chain end obtained in Synthesis Example 1D were dissolved in tetrahydrofuran to a concentration of 5 mg/ml. of the polymer solution was obtained. The resulting polymer solution was drop-cast onto a glass substrate and allowed to air dry. Next, heat treatment was performed at 150° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. Finally, the film was allowed to stand overnight in a petri dish with a lid filled with iodine vapor for iodine doping to prepare a cast film (2.5 cm×2.5 cm).

得られたフィルムについて、膜厚を測定した。結果を表1に示す。
また、得られたフィルムについて、膜に割れがあるかどうかを目視で確認した。結果を表1に示す。
また、得られたフィルムについて、4探針測定治具(共和理研製)及び半導体パラメータアナライザー(アジレント製4155C型)を用いて、シート抵抗(Ω)、及び抵抗率(Ωcm)を測定した。結果を表1に示す。
The thickness of the obtained film was measured. Table 1 shows the results.
In addition, whether or not the obtained film had cracks was visually confirmed. Table 1 shows the results.
Further, the obtained film was measured for sheet resistance (Ω) and resistivity (Ωcm) using a 4-probe measuring jig (manufactured by Kyowa Riken) and a semiconductor parameter analyzer (Model 4155C manufactured by Agilent). Table 1 shows the results.

Figure 2023014604000018
Figure 2023014604000018

実施例1~4のブロック共重合体は、膜の割れがない上に、シート抵抗及び抵抗率は良好であった。
実施例2~3のブロック共重合体は、ポリチオフェンの比率が、13~14質量%であるのも関わらず、シート抵抗及び抵抗率の増加割合は、比較例1と比べて2倍~3倍程度に収まっており、非常に良好な結果であった。
更に、実施例4の、ポリチオフェンと星形ポリマーとのブロック共重合体は、シート抵抗及び抵抗率が非常に優れていた。
比較例1の比較重合体1(ポリチオフェン)は、膜の割れが見られた。
The block copolymers of Examples 1 to 4 had good sheet resistance and resistivity in addition to no film cracks.
In the block copolymers of Examples 2 and 3, although the ratio of polythiophene was 13 to 14% by mass, the rate of increase in sheet resistance and resistivity was 2 to 3 times that of Comparative Example 1. It was within the range, and the result was very good.
Furthermore, the block copolymer of polythiophene and star polymer of Example 4 had excellent sheet resistance and resistivity.
Comparative polymer 1 (polythiophene) of Comparative Example 1 was found to have film cracks.

(相分離構造の確認)
実施例4で得られたブロック共重合体4をテトラヒドロフランに溶解し、濃度5mg/mlのポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液をガラス基板にドロップキャストし、自然乾燥させた。次に、窒素雰囲気下、150℃×5分、又は200℃×5分、熱処理を行った。得られた膜の表面状態を原子間力顕微鏡(AFM)で観察し、高さ像及び位相差像を得た。結果を、図1A~図1D及び図2A~図2Dに示す。
図1A及び図1Bは、150℃×5分熱処理した時の膜の高さ像である。
図1C及び図1Dは、150℃×5分熱処理した時の膜の位相差像である。
図2A及び図2Bは、200℃×5分熱処理した時の膜の高さ像である。
図2C及び図2Dは、200℃×5分熱処理した時の膜の位相差像である。
得られたすべての薄膜表面のAFM像から、薄膜が熱処理条件によらず、ナノクラックやボイドが確認されなかった。さらにナノレベルでの相分離構造体が形成されていることが明らかとなった。このようなナノレベルの秩序構造が導電パスとして働き、低いシート抵抗値及び抵抗率値の発現に寄与したものと推察される。

(Confirmation of phase separation structure)
Block copolymer 4 obtained in Example 4 was dissolved in tetrahydrofuran to obtain a polymer solution having a concentration of 5 mg/ml. The resulting polymer solution was drop-cast onto a glass substrate and allowed to air dry. Next, heat treatment was performed at 150° C.×5 minutes or 200° C.×5 minutes in a nitrogen atmosphere. The surface state of the obtained film was observed with an atomic force microscope (AFM) to obtain a height image and a phase contrast image. The results are shown in FIGS. 1A-1D and 2A-2D.
1A and 1B are height images of the film after heat treatment at 150° C. for 5 minutes.
1C and 1D are phase-contrast images of the film after heat treatment at 150° C. for 5 minutes.
2A and 2B are height images of the film after heat treatment at 200° C. for 5 minutes.
2C and 2D are phase contrast images of the film after heat treatment at 200° C. for 5 minutes.
No nanocracks or voids were confirmed from the AFM images of the surfaces of all the thin films obtained, regardless of the heat treatment conditions. Furthermore, it was clarified that a nano-level phase separation structure was formed. It is presumed that such a nano-level ordered structure acts as a conductive path and contributes to the development of low sheet resistance and resistivity.

Claims (8)

ポリチオフェンを含むポリチオフェンブロックと、
(メタ)アクリル酸化合物を含有するラジカル重合性モノマーのポリマーを含むポリマーブロックと、
を有することを特徴とするブロック共重合体。
a polythiophene block comprising polythiophene;
a polymer block containing a polymer of radically polymerizable monomers containing a (meth)acrylic acid compound;
A block copolymer characterized by having
前記ポリチオフェンが、アルキル基を有する、請求項1に記載のブロック共重合体。 2. The block copolymer according to claim 1, wherein said polythiophene has an alkyl group. 前記ポリマーが、リビングラジカル重合により得られる、請求項1又は2に記載のブロック共重合体。 3. The block copolymer according to claim 1 or 2, wherein the polymer is obtained by living radical polymerization. 前記ラジカル重合性モノマーが、2種類以上の(メタ)アクリル酸化合物を含有する、請求項1から3のいずれかに記載のブロック共重合体。 The block copolymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the radically polymerizable monomer contains two or more (meth)acrylic acid compounds. 前記ポリチオフェンブロックと、前記ポリマーブロックとが、トリアゾール環を有する連結基により連結されている、請求項1から4のいずれかに記載のブロック共重合体。 5. The block copolymer according to any one of claims 1 to 4, wherein the polythiophene block and the polymer block are linked by a linking group having a triazole ring. 前記ポリマーが、星形ポリマーである、請求項1から5のいずれかに記載のブロック共重合体。 6. A block copolymer according to any preceding claim, wherein the polymer is a star polymer. 請求項5に記載のブロック共重合体を製造する、ブロック共重合体の製造方法であって、
以下の(I)又は(II)の反応により、前記ポリチオフェンブロックと前記ポリマーブロックとを連結する工程を含む、ことを特徴とするブロック共重合体の製造方法。
(I)アジド基を有する前記ポリチオフェンブロックの前記アジド基と、アルキニル基を有する前記ポリマーブロックの前記アルキニル基とによる、前記トリアゾール環を形成する反応。
(II)アルキニル基を有する前記ポリチオフェンブロックの前記アルキニル基と、アジド基を有する前記ポリマーブロックの前記アジド基とによる、前記トリアゾール環を形成する反応。
A block copolymer production method for producing the block copolymer according to claim 5,
A method for producing a block copolymer, comprising the step of linking the polythiophene block and the polymer block by the following reaction (I) or (II).
(I) a reaction of forming the triazole ring between the azide group of the polythiophene block having an azide group and the alkynyl group of the polymer block having an alkynyl group;
(II) Reaction of the alkynyl group of the polythiophene block having an alkynyl group and the azide group of the polymer block having an azide group to form the triazole ring.
前記ポリマーが、可逆的付加-開裂連鎖移動重合(RAFT重合)によって製造され、
前記(I)の反応の際、前記アルキニル基が、連鎖移動剤の開裂残基に結合しており、
前記(II)の反応の際、前記アジド基が、連鎖移動剤の開裂残基に結合している、
請求項7に記載のブロック共重合体の製造方法。

the polymer is prepared by reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT polymerization);
During the reaction (I), the alkynyl group is bound to the cleavage residue of the chain transfer agent,
During the reaction of (II), the azide group is bound to the cleavage residue of the chain transfer agent.
A method for producing the block copolymer according to claim 7 .

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