JP2527737B2 - パラ置換フェニルアセチレン類重合体の製造方法 - Google Patents

パラ置換フェニルアセチレン類重合体の製造方法

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JP2527737B2 JP62111543A JP11154387A JP2527737B2 JP 2527737 B2 JP2527737 B2 JP 2527737B2 JP 62111543 A JP62111543 A JP 62111543A JP 11154387 A JP11154387 A JP 11154387A JP 2527737 B2 JP2527737 B2 JP 2527737B2
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、導電性材料、光導電性材料あるいは各種光
学的用途に有用な、高重合度の置換基を有する新規なポ
リアセチレンの製造方法に関する。
〔従来の技術とその問題点〕 従来、ポリフェニルアセチレンとしては無置換および
オルト位に電子供与性の基を有する重合体は知られてい
る。しかしながらパラ位に置換基を有する重合体は、ニ
トロ基のような電子吸引基で置換した重合体がラジカル
重合により、しかもオリゴマー程度から分子量数千程度
以下の低重合体が得られているに過ぎない。
パラ位に置換基を有するポリフェニルアセチレンは、
ポリフェニルアセチレンの機能を付与するために是非と
も必要なポリマーとして考えられている。上記の機能と
しては、ドーパントを添加した場合の電導性は勿論のこ
と、ドーパントを添加しないでも電導性が高まること、
またドーパントではなく電荷移動錯体を形成させて電導
性を高めること、即ち電子供与性の置換基をパラ位、又
はパラ位とオルト位に有するポリフェニルアセチレンに
電子吸引性化合物あるいはポリマーを電荷移動錯体化す
ることにより電導性を高めること(これはピリジン環を
有するポリアセチレンを四級化した場合および光を照射
した場合でも期待される。)が挙げられる。これらの機
能を利用するとプラスチックバッテリー、電導性フィル
ム、センサー、ソリントスイッチ、エレクトロクロミッ
クディスプレイ等種々の用途が期待される。一方、光学
用の用途としては第2次および第3次高調波を利用した
非線形光学材料として期待され、その他気体および液体
の分離材料としても期待される。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等はパラ位に置換基を有するポリフェニルア
セチレンの有効な製造法につき鋭意検討を行なった結果
本発明に到達した。
すなわち本発明の要旨は、 下記一般式(I) (式中、Xは炭素原子を表し、Yは電子吸引基又は電子
供与基を示し、Z1〜Z4は水素原子、電子吸引基又は電子
供与基を示し、Rは水素原子、アルキル基又はシクロア
ルキル基を示す。)で表されるモノマーを、溶媒中、下
記一般式(II) 〔ML1L′nqQp・・・(II) (式中、Lは多重結合を有する化合物に由来する配位
子、L′は孤立電子対を有する化合物に由来する配位
子、Qは陰イオン、MはVIIa族又はVIII族の金属を示
し、1=0〜5、n=0〜1、p=1〜2、q=1〜2
を示す。)で表される触媒の存在下で重合することを特
徴とするパラ置換フェニルアセチレン類重合体の製造方
法、に存する。
以下、本発明を詳細に説明する。
前記一般式(I)において、 Yは電子吸引基又は電子供与基、Z1〜Z4は水素原子、
電子吸引基又は電子供与基を示す。電子供与基の代表的
な例としては、アルコキシ基、アリオールオキシ基、ア
ルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール
基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ
基、1−ピペリジノ基、1−ピペラジノ基、1−ピロリ
ジノ基、アシルアミノ基、ハロゲン、ヒドロキシル基、
メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、トリ
アルキルシリル基、トリアルキルシロキシ基などの置換
基が挙げられるがこれらに限定されず、電子供与性の置
換基ならばいずれでもよい。
また、電子吸引基としてはニトロ基、シアノ基、アシ
ル基、アシルオキシ基、カルボキサミド基、アルコキシ
スルホニル基、フェニルスルホニル等の基が挙げられる
がこれらに限定されず電子吸引性の置換基ならばいずれ
でもよい。これらのうち特に好ましい基はアルコキシ
基、ハロゲン、およびニトロ基である。
本発明により得られる重合体は重量平均分子量が50,0
00以上であるか又は溶媒に不溶である。分子量の測定は
テトラヒドロフランを溶媒とするGPC法にて決定される
が、テトラヒドロフラン溶媒に温度25℃で不溶なものも
前記重合体に含まれる。
溶媒に不溶で分子量が測定不可能な場合でも水添して
可溶化して測定した分子量が上記と同等の分子量である
もの、及び不溶なものでも強靱なフィルムを形成可能な
ものが本発明の内に含まれる。
また、本発明により得られる重合体はモノマー種、重
合条件、又は重合後の加熱により、下記一般式(A)、
(B)、(C)及び(D)で示される構造単位が形成さ
れ、これらの構造単位を有するものも前記重合体に含ま
れる。
(一般式(A)、(B)、(C)及び(D)中、X、
Y、Z1〜Z4およびRは前記一般式(I)と同義であ
る。) 特に、一般式(B)、(C)及び(D)で示される構
造単位が形成されると電導性が著しく向上する。
前記一般式(I)で表されるモノマーとしては、具体
的にはp−メトキシフェニルアセチレン、p−クロロフ
ェニルアセチレン、2,4,6−トリメトキシフェニルアセ
チレン、2,4,6−トリクロロフェニルアセチレン、4−
メチル−2,6−ジメトキシフェニルアセチレン、4−ジ
メチルアミノフェニルアセチレン、p−ニトロフェニル
アセチレン、p−シアノフェニルアセチレン、2,4,6−
トリシアノフエニルアセチレン、4−アセチレニルピリ
ジン、4−アセチレニル−3,5−ジメチルピリジン、1
−メチル−2−p−フルオロフェニルアセチレン、4−
ニトロ−2メチルフェニルアセチレン、2,6−ジメチル
−4−ニトロアセチレン、2,6−ジメトキシ4−ニトロ
フェニルアセチレン、4−メトキシ−2−ニトロアセチ
レン等があげられる。
反応触媒としては、下記一般式(II) 〔ML1L′nqQp・・・(III) (式中、Lは多重結合を有する化合物に由来する配位
子、 L′は孤立電子対を有する化合物に由来する配位子、 Qは陰イオン、 MはVIIa族又はVIII族の金属を示し、 1=0〜5、n=0〜1、p=1〜2、q=1〜2であ
る。) で表わされる化合物が使用される。
上記一般式(II)中、Lとしては例えばオレフィン、
アセチレン、ジエン、シクロジエン、一酸化炭素等が挙
げられ、L′としては例えば窒素、リン、ヒ素、酸素、
イオウ等の原子を有する化合物、Qとしては例えばハロ
ゲン-、PF6 -、BF4 -、Cl4 -等、Mとしては周期律表VIIa
及びVIII族の金属が挙げられる。
これらの中でLの具体例としてはアリル、ブタジエニ
ル、シクロオクタジエニル、一酸化炭素、フェニルアセ
チレニルなどが挙げられるがシクロオクタジエニルが特
に好ましい。
また、L′の具体例としてはピリジン、ビピリジル、
エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジフェニル
エーテル、ジフエニルチオエーテル、ジエチルエーテ
ル、トリフェニルホスフィン、トリオクチルホスフィ
ン、トリフェニルアルシン、フェナンスロリン等が挙げ
られるがトリフェニルホスフィンが特に好ましい。
またQとしてはPF6 -が特に好ましい。
また、Mの具体例としてはロジウム、ルテニウム、レ
ニウム、ニッケル、白金等が載げられがロジウムが特に
好ましい。
次に一般式(II)で表わされる触媒の具体例としては
以下に列記するものが挙げられる。
〔Rh(COD)bipy〕PF6、 〔Rh(COD)bipyam〕PF6、 〔Rh(COD)(PPh32〕PF6、 〔Rh(NBD)bipy〕PF6、 〔Rh(COD)EDA〕Cl、 〔Rh(COD)TEDA〕Cl、 〔Rh(COD)Cl〕2、 Re(Co)5X、 〔Re(CO)2Cl〕2、 Re(CO)4(PPh3)Cl、 Re(CO)3(bipy)Cl、 Re(CO)5(C≡CPh)、 Re(CO)3(PPh33Cl、 〔Re(CO)4Cl〕2、 Re(CO)3(Ph2PCH2CH2PPh2)Cl、 Ni(CO)2(PPh32、 Rh(PPh32Cl、 Ni(PPh322、 Pt(PPh)3(C≡CPh)2、 Pt(PPh)3HCl、 Pt(PPh)3Cl2、 但し、COD:シクロオクタジエニル NBD:ノルボナジエニル EDA:エチレンジアミン TEDA:トリエチレンジアミン bipy:ビピリジル bipyam:ビピラン Ph:フェニル X:ハロゲン を示す。
これらのうち、〔Rh(COD)(PPh)2〕PF2を用いると
高重合度の重合物が得られ易いので好ましい。
また、使用する溶媒としては触媒または基質と反応し
ないものであれば使用可能であり、エタノール、メタノ
ール、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキ
サン、アニソール等が具体的に挙げられるが、エタノー
ルが最も好ましい。溶媒に溶解するモノマーの濃度は0.
01〜10モル%、好ましくは0.1〜5モル%である。触媒
濃度は1×10-5〜1×10-1モル%、好ましくは1×10-4
〜1×10-2モル%である。重合時間としては10分〜64時
間、好ましくは5〜48時間、温度は−30℃〜120℃、好
ましくは0〜100℃、特に好ましくは30〜80℃である。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例1 重合アンプルに0.05mmolのRh(シクロオクタジエニ
ル)(PPh32PF6を採り、エタノール10mlを添加した。
次に系内を脱気後、6.5mmolのP−ニトロフェニルアセ
チレンを加え40℃で24時間反応させた。ポリマーはエタ
ノールに不溶であるため、重合反応が進行すると次第に
沈澱した。重合反応終了後これを過し、一旦メタノー
ルに分散させ洗浄した。生成ポリマーは減圧下で一日乾
燥させた。その結果、テトラヒドロフラン(25℃)に不
溶な重合物が得られた。
このもののIRスペクトルを第1図に示す。また、この
もののESRスペクトルを第2図に示す。
このもののESRスペクトルはSinglet(g=2.0032±0.
0005、線巾;ΔHmsl=4〜9G)を示した。g値が自由電
子のg値2.0024より大きくなっているので、これは分子
中のヘテロ原子と不対電子とが相互作用し、すなわち不
対電子の一部がニトロ基まで流れてきていることを示
す。言い換えると分子中のポーラロン生成による電荷分
離を引き控こしていることになる。
実施例2 p−ニトロフェニルアセチレンの代りにp−メトキシ
フェニルアセチレンを使用した以外は実施例1と同様に
して重合を行った。
重合物をテトラヒドロフランに溶解し、GPC(東洋曹
逹社製G−4000、TSK Gel カラム使用)で分子量を測
定したところ、重量平均分子量105,000のポリ−P−メ
トキフェニルアセチレンが得られていることがわかっ
た。またこのポリマーのテトラヒドロフラン溶液よりキ
ャストフィルムを作ることができた。
このポリマーのIRスペクトルを第3図に示す。またこ
れのESRスペクトルは室温ではSimgletを示した(g=2.
0032±0.0005、ΔHmsl=9〜12G)。この試料を昇温す
ると第4図に示すESRスペクトルとなる。このスペクト
ルは下記式(A′)、(B′)の2種の基より構成され
ている。
式(A′)で示される基は主鎖の方に不対電子の大半
がある場合で、Hα水素でDoubletに分裂し、それが磁
気的に等価な2個のHβでそれぞれがtripletに分裂し
ている。これが、更に磁気的に等価な2つのHγでtrip
letに分裂し、これもHδで再びそれぞれがtripletに分
裂しているものと解釈される。一方式(B)で示される
基は不対電子が置換ベンゼン付近の炭素上にあるため、
Hβでtripletに分裂し、それがHγにそれぞれtriplet
に分裂し、その後オルト位の2個のHでtripletに分裂
したものと推定される。両者のスペクトルのg値はg=
2.0032である(観測温度300℃)。この場合も、g値
が自由電子のそれより大きくなっているので、やはり、
ニトロ基の時と同じように、不対電子の一部がメトキシ
基の方まで流れ、電荷分離が生じポーラロンが生成して
いるものと考えられる。
実施例2により製造したポリマーのテトラヒドロフラ
ン溶液は非常に高い電導度を示した(第5図)。第5図
より電導度∧(Ω-1cm2mol-1)は溶液が希薄なほど上昇
することが判る。このことは即ちポリマーが電解質とな
りポーラロンが生成していることを示唆している。
実施例3 p−ニトロフェニルアセチレンの代りにp−クロロフ
ェニルアセチレンを使用した以外実施例1の同様の方法
で行ないポリ−p−クロロフィルムアセチレンを得た。
このIRスペクトルを第6図に示す。
〔発明の効果〕
本発明の重合物はフィルムとして生膜可能であり、熱
をかけるとポリマー中のラジカル濃度を増加させること
ができる。またドーパントを添加して、あるいはCT錯体
を形成させて電導性ポリマーとして、また光電導性ポリ
マーとして各種用途に使用できる。例えばプラスチック
バッテリー、電導性フィルム、センサー、エレクトロク
ロミックディスプレー、ソリントスイッチ、非線形光学
材料、気体または液体の分離として利用可能であり、本
発明の工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ実施例1で得られた重合
体のIRスペクトルおよびESRスペクトルのチャート図で
ある。第3図は実施例2で得られた重合体のIRスペクト
ルチャート図である。第4図は実施例3の重合体を昇温
したもののESR図、第5図は実施例3の重合体のテトラ
ヒドロフラン中、20℃における電導度を示す図、第6図
は実施例4で得られた重合体のIRスペクトル図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−168907(JP,A) 特開 昭60−187304(JP,A) 特開 昭56−145905(JP,A) 特開 昭63−273610(JP,A) 特開 昭62−262725(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式(I) (式中、Xは炭素原子を表し、Yは電子吸引基又は電子
    供与基を示し、Z1〜Z4は水素原子、電子吸引基又は電子
    供与基を示し、Rは水素原子、アルキル基又はシクロア
    ルキル基を示す。)で表されるモノマーを、溶媒中、下
    記一般式(II) 〔MLlL′nqQp・・・(II) (式中、Lは多重結合を有する化合物に由来する配位
    子、L′は孤立電子対を有する化合物に由来する配位
    子、Qは陰イオン、MはVIIa族又はVIII族の金属を示
    し、l=0〜5、n=0〜1、p=1〜2、q=1〜2
    を示す。)で表される触媒の存在下で重合することを特
    徴とするパラ置換フェニルアセチレン類重合体の製造方
    法。
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