JP2743180B2 - 複核錯体 - Google Patents

複核錯体

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JP2743180B2 JP63182395A JP18239588A JP2743180B2 JP 2743180 B2 JP2743180 B2 JP 2743180B2 JP 63182395 A JP63182395 A JP 63182395A JP 18239588 A JP18239588 A JP 18239588A JP 2743180 B2 JP2743180 B2 JP 2743180B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、各種機能材料としての用途が期待される新
規な複核錯体に関する。
<従来の技術> 電子デバイスとしての金属錯体の応用が最近盛んに研
究されており、さらに分子素子としての可能性も注目さ
れている。
しかし、一般の金属錯体は、その酸化還元反応に際
し、外部からの電子と対イオンとの出入が必要で、これ
による諸問題も多い。特に酸化状態の変化速度が遅いこ
とは問題である。
ところが、金属錯体のうちでも混合原子価錯体の場合
には、金属原子間に電子移動を起こすので、外部からの
電子や対イオンの出入を伴わずに、しかも速い速度で酸
化状態の変化を生じさせることができると考えられる。
このような錯体としては、H.Okawa et.al,Bull.Chem.
Soc.Jpn.,43,3019(1970)やP.Sharma et.al.,Inorg.Ch
im.Acta,88,29(1984)等に記載のものが挙げられる。
一方、ジアセチレン化合物は、その高い結晶性と光重
合性を有することから、最近、ラングミュア・ブロジェ
ット膜内での重合や高弾性ポリマーの合成(Y.V.Korsha
k et.al.,Nature,1987,326,370)、さらにはジアセチレ
ンセグメントの両端に常磁性化合物を導入した高分子磁
性体などに応用されている。
このようなことから、ラングミュア・ブロジェット
(LB)法を適用して混合原子価錯体である複核錯体への
ジアセチレンセグメントの導入を行い、酸化還元に伴う
膜外部からの電子やイオンの出入を必要としない膜を作
成することにより、分子レベルでの配向に由来する機能
発現が期待されている。
<発明が解決しようとする課題> しかし、上記のようなLB法を用いて複核金属錯体へジ
アセチレンセグメントの導入を行ったもので、電子移動
反応を行うためには、アルキル鎖の存在が問題となって
くる。
従って、混合原子価錯体の特性をいかしたままで高分
子化による単分子膜の安定化が期待でき、LB膜化が可能
であり、かつLB膜化後分子の配向を保持したまま重合、
特に光重合可能な錯体を得ることができれば、優れた機
能性材料が実現することになる。
本発明は、高機能材料としての用途が期待される新規
な複核錯体を提供することを目的としている。
<課題を解決するための手段> 上記目的を達成するために、本発明の複核錯体は、下
記式(I)で示されるジアセチレンセグメントの両端に
メタロセンを有することを特徴とする複核錯体である。
{上記式(I)において、R1およびR2は、それぞれ、非
置換のアルキレン基を表わし、同一でも異なっていても
よい。} なお、本発明者らは、先に「少なくとも一方のシクロ
ペンタジエニル環にジアセチレン基を有するメタロセン
錯体」を提案している(特願昭62−115595号)。
これらの錯体に比べて本発明は、分子内での混合原子
価状態を得ることができること、異種のメタロセンを導
入することも可能で新規な特性が期待できること、電気
的特性の向上が期待できること、等の点で優れている。
以下、本発明の構成について説明する。
本発明の複核錯体は、ジアセチレンセグメントの両端
にメタロセンを有するものである。
ジアセチレンセグメントは、一分子内にアセチレン結
合を二つ有する二価基である。この場合アセチレン結合
は共役している。
本発明におけるジアセチレンセグメントとしては下記
式(I)で示されるものである。
上記式(I)において、R1およびR2は、それぞれ、置
換もしくは非置換のアルキレン基もしくはアリーレン基
を表わし、同一でも異なっていてもよい。
アルキレン基としては、非置換であることが好まし
く、直鎖でも分枝を有するものであってもよい。炭素数
は1〜8、特に1であることが好ましい。
具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン
基、ブチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン
基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基等が挙げら
れ、これらのうち、特にメチレン基が好ましい。
また、アリーレン基としても、非置換であることが好
ましく、炭素数は6〜12、特に6であることが好まし
い。
具体的には、p−フェニレン基等が挙げられる。
上記式(I)において、両末端は、Cがメタロセンと
結合する である。このような基とすることにより本発明の複核錯
体のリニアリティーが保持でき、ラングミュア・ブロジ
ェット(LB)膜の作成等に好都合となる。
このような上記式(I)で示されるジアセチレンセグ
メントの両端にはメタロセンが存在し、このジアセチレ
ンセグメントはメタロセンを構成するシクロペンタジエ
ニル環に直接結合する。
本発明の複核錯体は、中心金属原子を挾んで平行に対
向する1対のシクロペンタジエニル環のうちいずれか一
方に上記のジアセチレンセグメントが結合したものであ
る。この場合、ジアセチレンセグメントの両端に存在す
るメタロセンは、1対のシクロペンタジエニル環のうち
の上か下かいずれか同じ方向の環にジアセチレンセグメ
ントが結合することが好ましいが、必ずしも同じ方向で
なくともよい。
本発明の複核錯体は、例えば、下記式(II)で示され
るものが好ましい。
上記式(II)においてMtは遷移金属、例えばCo、Ni、
Cu、Fe、Zn、Cr、Ru、Os等を表わす。
また、上記において、シクロペンタジエニル環は、置
換体であってもよい。
置換基としては、Cl等のハロゲン、OCH3等のアルコキ
シ基、ニトロ基等が挙げられる。
次に、本発明の複核錯体の好適例として式(II)で示
されるものの合成法について示す。
まず、合成法のスキームを模式的に示すと、以下のよ
うになる。
上記スキームにおいて、ジオール(化合物[2])お
よびメタロセンモノカルボン酸(化合物[3])は、文
献(J.B.Armitage et.al.,J.Chem.Soc.,1952,1988)記
載の方法により合成する。
次に、メタロセンモノカルボン酸(化合物[3])を
室温でベンゼン溶液中にて5塩化リンを用いて酸クロラ
イド化する。
この反応混合物からメタロセンモノカルボン酸(化合
物[4])を単離し、これを精製テトラハイドロフラン
(THF)等の溶媒を用いて溶解し、ジオール(化合物
[2])成分を仕込み40〜50℃にて12〜24時間程度放置
する。
このようにして得た目的物(化合物[5])の精製は
シリカゲルカラムによる分離、再結晶等によればよい。
上記においては、Lが である場合を例示したが、Lが他の2価の官能基である
場合も上記に準ずればよい。
また、このようにして得た化合物の同定は、IRスペク
トル、1H−NMRスペクトル、マススペクトル、元素分析
等によればよい。
IRスペクトルは薄膜法等を適用して測定する。IRスペ
クトルには、CHの変角振動に起因する吸収 C=Oの伸縮振動に起因する吸収ν O1728cm-1、C
−Oの伸縮振動に起因する吸収 νC-O1140cm-1、シクロペンタジエニル環(CP)の振動
に起因する吸収νRing Tilt1038cm-1、506cm-1、Mt−CP
の振動に起因する吸収νMR486cm-1等(式(2)におい
てR1=R2=CH2の場合)が出現する。
また、1H−NMRスペクトルは、クロロホルム、ベンゼ
ン等の溶媒中で測定する。
1H−NMRスペクトルには、アセチレン基に隣接するH
の吸収4.8〜4.9ppm、メタロセンにおけるHの吸収4.7〜
4.75ppm、4.35〜4.45ppm、4.20〜4.30ppm等が出現す
る。
本発明の複核錯体をクロロホルム等の溶媒を用いて溶
解し、サイクリックボルタモメトリーを測定し、電気化
学的挙動を調べたところ、酸化ピークが0.90〜1.03Vvs.
SCEに、再還元ピークが0.45〜0.55Vvs、SCEに観測され
る。ピーク電位の差から不可逆な反応が起こっていると
考えられる。また、0.0Vと上記の酸化ピークに相当する
電位のところでのクロロホルム中での電子スペクトルを
測定したところ、630nm付近にメタロシニウムに起因す
る吸収が観測される。従って、酸化ピークに相当する電
位での反応はMtの酸化反応であると帰属される。
この場合観測される酸化および還元ピークはともに見
かけ上1つのピークであり、かなりブロードなものであ
る。
このことは、1分子内の2つのMtが同時に酸化、還元
されているのか、非常に近い電位で別々に酸化、還元さ
れているかのいずれかであることを示している。
従って、本発明の複核錯体は、それ自身でエネルギー
変換材料、電気化学的触媒等の高機能材料としての用途
が可能である。
また、本発明の複核錯体は、紫外線等の光重合性を有
する。
紫外線重合後のポリマーは、上記式(II)で示される
ものを用いた場合以下のようになる。
このポリマーの形式は、IRスペクトル等によって確認
される。
すなわち、紫外線照射後のポリマーでは、ジアセチレ
ン基が重合したときに生じるC=C結合の伸縮振動に帰
属される吸収ν C1560cm-1、1670〜1680cm-1が新た
に観測される。
またCHの変角に起因する吸収δCH1462cm-1が重合によ
り高エネルギー側のδCH1480cm-1にシフトする。
X線回折の想定からはピークの位置にほとんど変化が
観測されず、一般にポリジアセチレンの結晶構造は、モ
ノマーの構造を保持するという報告(C.Galiotis et.a
l.,J.Polym.Sic.Polym.Phys.Ed.,1984,22,1589)と一致
することが確認される。
従って、本発明の複核錯体は、水平付着法あるいは垂
直浸漬法の公知の方法でラングミュア・ブロジェット膜
を形成させて光重合することができ、このようなことを
利用して膜外部からの電子やイオンの出入を必要としな
い膜を作成することが可能となる。
<実施例> 以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
実施例1. 文献(J.B.Armitage et.al.,J.Chem.Soc.,1952,198
8)記載の方法によりヘキサ−2,4−ジイン−1,6−ジオ
ール(前記化合物[2]においてR1=R2=CH2)および
フェロセンモノカルボン酸(前記化合物[3]において
Mt=Fe)を合成した。
次に、フェロセンモノカルボン酸を室温でベンゼン溶
液中にて5塩化リンを用いて酸クロライド化した。単離
したフェロセンモノカルボン酸クロライドを精製したTH
Fに溶解し、上記のヘキサ−2,4−ジイン−1,6−ジオー
ルを仕込み50℃にて一晩撹拌した。
その後、シリカゲルカラムにて精製して再結晶し、目
的物であるヘキサ−2,4−ジイニル−1,6−ジフェロセン
カルボキシレート(前記化合物[5]においてR1=R2
CH2、Mt=Fe)を得た。
この化合物の同定は元素分析とIRスペクトル、1HNMR
スペクトルおよびマススペクトルの測定により行った。
これらのうち、元素分析、IRスペクトル、1HNMRスペ
クトルの結果について示す。
元素分析 C H Fe 実測値(%) 62.04 4.16 20.58 計算値(%) 62.96 4.15 20.91 IRスペクトル なお、IRスペクトルは薄膜法により、1H−NMRスペク
トルはクロロホルム中において測定したものである。
また、クロロホルム中で過塩素酸テトラブチルアンモ
ニウム(TBAP)を支持電解質として用い、作用電極とし
てグラッシーカーボン(GC)電極、対極として白金ワイ
ヤー、参照電極としてSCE電極を用いてサイクリックボ
ルタンメトリーを測定した。電解電子スペクトルは、1m
mの光学石英セル中で白金メッシュを用いて測定した。
この結果を、第1図に示す。
第1図から、1.03V vs.SCEには酸化ピークが、0.45V
vs.SCEには再還元ピークがそれぞれ観測された。この場
合、その差は0.58Vであり、不可逆な反応が起こってい
ることが確認される。
また、0.0Vおよび酸化ピーク電位である1.0V vs.SEC
における電子スペクトルを測定したところ、630nm付近
に吸収帯が現れた(第2図)。
このピークは、フェリシニウムによると帰属され、従
って、1.03Vvs.SCEの反応はFcからFc+への酸化反応であ
ると帰属された。しかしながら、酸化および還元ピーク
とも見かけ上1つのピークではあるが、かなりブロード
であることから、1分子内の2つのFcが同時に酸化・還
元されているのか、非常に近い電位で別々に酸化・還元
されているのか、どちらであるのかの判別は困難であっ
た。
さらに、上記のようにして合成したヘキサ−2,4−ジ
イニル−1,6−ジフェロセンカルボキシレートを用い
て、これをクロロホルム溶液とし、NaCl板およびガラス
板にそれぞれキャストして成膜した。
紫外線照射前後について、IRスペクトルおよびX線回
折の測定を行った。
紫外線照射は、15Wの紫外線ランプ(253.7nm)を用い
てN2ガスで置換した石英管中で24時間行った。
なお、IRスペクトルはNaCl板上に、X線回折はガラス
板上にキャストしたものについて測定した。
IRスペクトルについては、紫外線照射前後についてそ
の結果を第3図に示す。
第3図の結果から、照射後の(b)には、1560と1675
cm-1に新しい吸収帯が表れており、また、(a)の1462
cm-1の吸収帯が(b)では1480cm-1にシフトしているの
が認められた。1560と1675cm-1に現れた吸収帯は、ジア
セチレン基が重合したときに生じるC=C結合の伸縮振
動に帰属され、1462cm-1から1480cm-1へのシフトはCHの
変角に起因する吸収帯が重合により高エネルギー側にシ
フトしたもと考えられる。
一方、X線回折のパターン測定の結果、ピークの位置
にはほとんど変化は認められなかった。これは、一般
に、ポリジアセチレン結晶構造は、モノマーの構造を保
持するという報告(C.Galiotis et al.,J.Polym.Sic.Po
lym.Phys.Ed.,1984,22,1589)と一致する結果であると
考えられる。
実施例2 目的物としてR1=−CH2−、R2=−CH2−、L=−O
−、Mt=Feである複核錯体を実施例1と同様に合成した
ところ、実施例1と同等の膜が得られた。
実施例3 実施例1で合成したヘキサ−2,4−ジイニル−1,6−ジ
フェロセンカルボキシレートを用いてクロロホルムを展
開溶媒として、水相に展開し、公知の水平付着法により
LB膜を形成したところ、良好な膜が得られた。
また、LB膜に紫外線照射したところ、良好な光重合膜
が得られた。
<発明の効果> 本発明によれば、ジアセチレンセグメントの両端にメ
タロセンを有する新規な複核錯体が得られる。
従って、本発明の複核核体は、それ自身でエネルギー
変換材料、電気化学的触媒、非線形光学材料、導電性ポ
リマー等の高機能材料としての用途が可能となる。
また、ラングミュア・ブロジェット(LB)膜化が可能
であり、かつ光重合性があることから酸化還元に伴う膜
外からの電子やイオンの出入りを必要としない高機能膜
化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の複核錯体のサイクリックポルタモグ
ラムの結果を示すグラフである。 第2図は、本発明の複核錯体の電位0Vと酸化ピーク電位
における電子スペクトルの変化を示すグラフである。 第3図は、本発明の複核錯体の紫外線照射前後における
IRスペクトルの結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 英 謙二 長野県上田市踏入2―16―25 (72)発明者 白井 汪芳 長野県小県郡丸子町長瀬2496 (72)発明者 北條 舒正 長野県松本市清水2―5―3 信州大学 清水宿舎 (56)参考文献 社団法人高分子学会発行 「高分子学 会予稿集」 第37巻、第3号 (昭和63 年5月9月発行)、第623頁 J.Orgauomet.Chem. (1983年) 第253巻、第3号、C43〜 C46 J.Orgauomet.Chem. (1970年) 第24巻、第2号、第469〜 477頁

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記式(I)で示されるジアセチレンセグ
    メントの両端にメタロセンを有することを特徴とする複
    核錯体。 {上記式(I)において、R1およびR2は、それぞれ、非
    置換のアルキレン基を表わし、同一でも異なっていても
    よい。}
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J.Orgauomet.Chem.(1983年) 第253巻、第3号、C43〜C46
社団法人高分子学会発行 「高分子学会予稿集」 第37巻、第3号 (昭和63年5月9月発行)、第623頁

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