JP2750335B2 - ポリシラン化合物及びその用途 - Google Patents

ポリシラン化合物及びその用途

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JP2750335B2 JP1049146A JP4914689A JP2750335B2 JP 2750335 B2 JP2750335 B2 JP 2750335B2 JP 1049146 A JP1049146 A JP 1049146A JP 4914689 A JP4914689 A JP 4914689A JP 2750335 B2 JP2750335 B2 JP 2750335B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、新規なポリシラン化合物及びその用途に関
し、詳しくは、ケイ素−ケイ素結合とエンイン結合とを
繰返し単位として含む新規なポリシラン化合物、及びか
かるポリシラン化合物からなる新規な導電性材料に関す
る。
従来の技術 従来、導電性を必要とする材料には、専ら金属が用い
られており、有機高分子化合物には、一般には、絶縁材
料として取扱われている。
しかし、近年、絶縁材料として認識されていた有機高
分子化合物のうち、ケイ素原子を含む高分子化合物が導
電性を有していることが見出され、このようなケイ素含
有高分子化合物を導電性材料として用いる試みがなされ
ている。
例えば、1981年には、ポリシランの一種であるメチル
フエニルポリシランに光照射し、架橋構造を有する化合
物を得、これにドーパント(ドーピングエージエント)
を添加することによつて、高い導電率を有する化合物を
得ることができることが見出されている。ドーパントと
しては、AsF5のような化合物が用いられており、かかる
ドーパントを用いることにより、上記のケイ素が有化合
物は、0.5S/cmという導電率を示すことが開示されてい
る(J.Amer.Chem.Soc.,103,7352−7354(1981))。
しかしながら、上記のように、従来、ケイ素含有化合
物を導電性材料として用いるには、ドーパントとして、
毒性の高いAaF5を用いなければならない。また、上記の
ようなケイ素含有化合物は、その製造において、光照射
の制御が難しく、良好な特性を有する化合物を再現性よ
く製造することが容易ではない。
そこで、特開昭62−059632号公報には、AaF5を用いる
ことなく、すぐれた導電性を示すマトリツク状のポリア
ルキルシランが開示されている。即ち、上記公報には、
ポリアルキルシラン中にドーパントとして硫酸イオンを
含有させることによつて、ポリアルキルシランは、10-5
〜10S/cm程度の導電率を有することが示されている。し
かし、かかるポリアルキルシランからなる導電性材料に
おいても、導電率等の特性ほか、製造条件等の点にも、
尚、改善の余地がある。
他方、上記のようなポリシラン化合物とは別に、既
に、ポリアセチレン化合物が良好な導電性を有すること
が知られている。そこで、かかる技術的な背景の下に、
Chemistry Letters,119−1152(1988)には、次式で示
すように、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−テトラメチルジ
シランのようなケイ素化合物と炭素−炭素間二重結合を
有する化合物をWCl6又はMoCl5のような触媒を用いて重
合させて、ケイ素原子を含む環を有する化合物を製造
し、次いで、この化合物にドーパントを含有させて導電
性材料を得ることが報告されている。
ここに、Xは、結合手、アルキレン基、−0−、 等を示す。
しかしながら、上記の反応式から明らかなように、上
記の反応においては、ケイ素原子が取り込まれた環状物
が形成されるため、導電性に関して、ポリシラン化合物
とポリアセチレン化合物とが有しているすぐれた特性が
十分に表存化しない場合がある。
発明が解決しようとする課題 本発明は、新規なポリシラン化合物を提供することを
目的とし、更に、本発明は、かかるポリシラン化合物か
らなる新規な導電性材料を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明によるポリシラン化合物は、一般式(I) (式中、R1及びR2は、それぞれ独立にアルキル基、アリ
ール基及びアラルキル基よりなる群から選ばれる基を示
し、nは、2以上の整数を示す。) で表わされることを特徴とする。
また、本発明による導電性材料は、かかるポリシラン
化合物からなることを特徴とする。
本発明によるポリシラン化合物は、上記一般式(I)
で表わされ、ジシラン構造部分とエンイン構造部分とを
有する新規な繰返し単位からなるポリシラン化合物であ
る。
本発明によるかかるポリシラン化合物は、上記のよう
な構造を有するために、すぐれた導電性を有している。
従つて、このような性質を利用して、導電性材料として
用いることができる。
次に、本発明によるポリシラン化合物及びその用途に
ついて詳細に説明する。
本発明によるポリシラン化合物は、次式(I)で表わ
される。
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立にアルキル基、アリ
ール基及びアラルキル基よりなる群から選ばれる基を示
し、nは、2以上の整数を示す。) 上記アルキル基は、通常、炭素数が1〜6のアルキル
基であり、かかるアルキル基の具体例としては、例え
ば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル
基等の直鎖状アルキル基、イソプロピル基、sec−ブチ
ル基、sec−アミル基等の2級アルキル基、及びtert−
ブチル基、tert−アミル基等の3級アルキル基等を挙げ
ることができる。
特に、本発明によるポリシラン化合物を導電性材料と
して用いる場合には、アルキル基は、炭素数1〜3のア
ルキル基が好ましく、特に、メチル基又はエチル基であ
ることが好ましい。
アリール基は、少なくとも一つの芳香族環を有する一
価の基であり、この芳香族環は置換基を有していてもよ
い。このようなアリール基の具体例としては、例えば、
フエニル基、ナフチル基、トリル基およびキシリル基を
挙げることができる。
特に、本発明によるポリシラン化合物を導電性物質と
して用いる場合には、このアリール基は、フエニル基が
好ましい。
また、アラルキル基は、脂肪族炭化水素基の水素原子
の少なくとも一つが芳香族環を有する基で置換された基
であり、この場合における芳香族環は、更に、置換基を
有してもよい。このようなアラルキル基の具体例として
は、例えば、ベンジル基、フエネチル基、α−メチルベ
ンジル基及びトリル基を挙げることができる。
特に、本発明によるポリシラン化合物を導電性材料と
して用いる場合には、アラルキル基は、ベンジル基が好
ましい。
更に、前記一般式(I)において、nは、2以上の整
数である。特に、本発明によるポリシラン化合物を導電
性材料として用いる場合には、このnは、10以上の整数
であることが好ましい。
従つて、本発明によるポリシラン化合物としては、具
体例としては、例えば、ポリ〔(1,1,2,2−テトラメチ
ルジシラニレン)ブトエンイン〕、ポリ〔(1,2−ジエ
チル1,2−ジメチルジシラニレン)ブトエンイン〕、ポ
リ〔((1,2−ジメチル−1,2−ジフエニルジシラニレ
ン)ブトエンイン〕等を挙げることができる。
本発明によるポリシラン化合物は、例えば、下記に示
すように、一般式(II)で表わされる化合物を塩化トリ
ス(トリフエニルホスフイン)ロジウムのような周期表
第8族遷移金属の存在下に重合させることによつて得る
ことができる。
(式中、R1、R2及びnは、前記と同じである。) 従つて、本発明によるポリシラン化合物を製造するた
めに用いられる上記一般式(II)で表わされる化合物の
具体例としては、例えば、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−
テトラメチルジシラン、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−テ
トラエチルジシラン、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−テト
ラ〔イソプロピル〕ジシラン、1,2−ジエチニル−1,1,
2,2−テトラ〔sec−ブチル〕ジシラン、1,2−ジエチニ
ル−1,1,2,2−テトラ〔3−メチルペンチル〕ジシラ
ン、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−テトラ〔tert−ブチ
ル〕ジシラン、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−テトラ〔te
rt−アミル〕ジシラン、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−テ
トラフエニルジシラン、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−テ
トラナフチルジシラン、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−テ
トラトリルジシラン、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−テト
ラベンジルジシラン、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−テト
ラフエネチルジシラン、1,2−ジエチニル−1,1,2,2−テ
トラ〔α−メチルベンジル〕ジシラン、1,2−ジエチニ
ル−1,2−ジメチル−1,2−ジフエニルジシラン、1,2−
ジエチニル−1,2−ジエチル−1,2−ジメチルジシラン等
を挙げることができる。
これらの化合物は、通常、単独で用いられるが、例え
ば、得られるポリシラン化合物の導電性の調整等のため
に、2種類以上を組み合わせて用いることもできる。
本発明によるポリシラン化合物は、上記式(II)で表
わさせる化合物を所定の触媒の存在下に重合させること
によつて得ることができる。
ここに、触媒としては、例えば、周期表第8族遷移金
属錯体を用いることができる。かかる錯体の具体例とし
ては、例えば、塩化トリス(トリフエニルホスフイン)
ロジウム、テトラキス(トリフエニルホスフイン)パラ
ジウム、テトラキス(トリフエニルホスフイン)ニツケ
ル、クロロカルボニルビス(トリフエニルホスフイン)
イリジウム等を挙げることができ、特に、塩化トリス
(トリフエニルホスフイン)ロジウムが好ましい。
かかる遷移金属錯体は、単独で用いてもよく、或いは
2種以上を組み合わせて用いることもできる。また、か
かる金属錯体は、原料である前記式(II)で表わされる
化合物に対して、通常、0.1〜10モル%、好ましくは、
1〜5モル%の範囲で用いられる。
かかる金属錯体の存在下での前記式(II)で表わされ
る化合物の重合は、溶剤の不存在下、又は存在下のいず
れにても行なうことができるが、通常、溶剤を用いて、
液相に行なわれる。このように、重合を液相にて行なう
場合、溶剤としては、原料等に対して反応性をもたない
不活性な溶剤であれば、特に限定されるものではない。
かかる溶剤の具体例としては、例えば、芳香族炭化水素
系溶剤、飽和炭化水素系溶剤、不飽和炭化水素系溶剤、
エーテル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤等を
挙げることができる。特に、トルエン、ベンゼン、キシ
レン等の芳香族炭化水素が好ましく用いられる。これら
の溶剤は、単独にて、又は2種以上の混合物として用い
られる。
重合反応は、通常、−50℃から100℃の範囲の温度に
て行なわれ、好ましくは、0〜50℃の範囲で行なわれ
る。また、重合反応は、減圧下にても、加圧下にても行
なわれ、反応圧力は、限定されるものではないが、減圧
から60kg/cm2にわたつてもよい。しかし、通常は、0〜
30kg/cm2、好ましくは、0〜5kg/cm2の範囲である。反
応時間は、反応温度及び圧力等を考慮して、適宜に設定
されるが、通常、5分乃至1週間であり、好ましくは、
5〜80時間である。
本発明によるポリシラン化合物は、通常、導電率σ
は、10-8S/cm以下である。そして、かかるシラン化合物
にドーパントを添加することによつて、導電率σは、通
常、0.01〜1S/cmの範囲となる。従つて、かかるポリシ
ラン化合物は、導電性材料として用いることができる。
上記ドーパントとしては、特に限定されるものではな
く、従来から知られているものを用いることができる。
具体例として、例えば、I2、SO3、AaF5等を挙げること
ができる。また、SbF5、SbCl5等も用いることができ
る。これらのドーパントは、単独で、或いは2種以上を
組み合わせて用いることができる。本発明においては、
ドーパントとしては、特に、SbF5が好ましい。
本発明によるポリシラン化合物にドーパントを添加す
る方法は、特に、限定されるものではなく、例えば、ポ
リシラン化合物からなる膜を形成し、この膜にドーパン
トを塗布する等の方法を採用することができる。
このようにドーパントを使用することにより、本発明
によるポリシラン化合物は良好な導電性を示すようにな
る。従つて、このポリシラン化合物を導電性材料として
好適に用いることができる。
また、本発明によるポリシラン化合物は、上記したよ
うな導電性材料以外にも、例えば、ケイ素−ケイ素結合
の有する光機能性を利用して、感光材料等としても用い
ることができる。
発明の効果 本発明によつて、新規なポリシラン化合物、即ち、新
規なポリ〔(ジシラニレン)ブトエンイン〕が提供され
る。
このポリシラン化合物は、主鎖中にケイ素−ケイ素結
合及びエンイン結合の両者を有するために、導電材料と
して好適に用いることができる。特に、本発明によるポ
リシラン化合物は、ドーパントとして、SbF5等を用いる
ことによつて、すぐれた導電性を有する。
実施例 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は
これら実施例により何ら限定されるものではない。
実施例1 ポリ〔(1,2−ジメチル−1,2−ジフエニルジシラニレ
ン)ブトエンイン〕の合成 1,2−ジエチニル−1,2−ジメチル−1,2−ジフエニル
ジシラン1.0gをトルエン10mlに溶解した。この溶液に触
媒として塩化トリス(トリフエニルホスフイン)ロジウ
ムを、原料に対して2モル%の量で添加した後、アルゴ
ン雰囲気下、室温にて40時間撹拌した。
次に、減圧下にてトルエンを留去し、残渣をエタノー
ル及びイソプロパノールを用いて、この順序で各々1回
ずつ再沈殿させて精製し、この沈殿物を濾取した。得ら
れた濾過物は、暗褐色固体であつた。収量0.69gであつ
た。収率69%。
得られた濾過物GPCを用いて分析した結果、この化合
物の分子量(Mw)は、18000程度であつた。また、この
化合物の融点は136℃であつた。
得られた化合物の機器分析の結果は、以下のとおりで
ある。1 H核磁気共鳴スペクトル(CDCl3溶液中で測定、δppm) 0.47(6H,brs,SiMe),5.93(1H,d,J=19Hz),6.66(1
H,d,J=19Hz),6.87−7.91(10H,m).13 C核磁気共鳴スペクトル(CDCl3溶液中で測定、δpp
m) −5.7,−5.4,−3.8,−3.7(MeSiとして);91.5,94.9
(C≡Cとして);110.0(オレフイン系炭素原子);12
7.9,129.2,133.5,134.5,134.6(芳香族環の炭素原子);
134.6(オレフイン系の炭素原子). IRスペクトル(KBr法により測定) νC≡C2150cm-1 上記の機器分析の結果、得られた暗褐色固体は、ポリ
〔(1,2−ジメチル−1,2−ジフエニルジシラニレン)ブ
トエンイン〕であり、前記式(I)において、nが60程
度であることが確認された。
実施例2 ポリ〔(1,2ジエチル−1,2−メジメチルジシラニレン)
ブトエンイン〕の合成 1,2−ジエチニル−1,2−ジエチル−1,2−ジメチルジ
シラン1.011g(6.08×10-3モル)と触媒としての塩化ト
リス(トリフエニルホスフイン)ロジウム0.1005g(2
モル%)をトルエン10mlに溶解させ、アルゴン気流下、
室温で2日間撹拌した。
反応終了後、減圧下にて反応混合物からトルエンを留
去して、下記式で示されるポリ〔(1,2−ジエチル−1,2
−ジメチルジシラニレン)ブトエンイン〕を固体として
得た。この固体をクロロホルムに溶解させ、エタノール
から再沈澱させ、次いで、イソプロピルアルコールから
再沈澱させることによつて精製した。収量は0.4717g
(収率47%)であつた。融点300℃以上。
1H核磁気共鳴スペグトル(CDCl3溶液中で測定、δppm) 0.37,0.44,0.51(MeSi);0.63−1.53(EtSi);5.77−
6.74(m,9H,−C=C′).13 C核磁気共鳴スペクトル(CDCl3溶液中で測定、δpp
m) −6.59,−4.69(MeSi);−5.38,6.47,8.04(EtSi);
99.28,103.98(−C≡C−),124.29,124.57,143.74,14
3.96(−C=C−). IRスペクトル(KBr法により測定) νC≡C2146cm-1 実施例3 ポリ〔(1,1,2,2−テトラメチルジシラニレン)ブトエ
ンイン〕の合成 1,2−ジエチニル−1,1,2,2,−テトラメチルジシラン
1.01g(6.08×10-3モル)と溶剤トルエン10mlとをアル
ゴン置換した二口フラスコ中にて、触媒である塩化トリ
ス(トリフエニルホスフイン)ロジウム0.100g(2モル
%)と共に、室温にて2日間撹拌した。
この後、溶剤を濃縮し、得られた残渣をエタノールに
て2回、イソプロピルアルコールにて1回再沈し、得ら
た沈澱を濾過し、乾燥した。収量0.472g(収率47%)。
融点300℃以上。 核磁気共鳴スペクトル(CDCl3溶液中で測定、δppm) 0.13,0.20,0.22,0.29(12H,4本の一重線,SiMe);5.9
0,5.96,6.50,6.53(2H,4本の二重線,J=19Hz,オレフイ
ンの水素). 13C核磁気共鳴スペクトル(CDCl3溶液中で測定、δpp
m) −4.58,−4.47,−2.96,−2.85(MeSi);123.92,124.1
3,144.72,145.04(−C=C−);92.80.93.04,107.99
(−C≡C−). IRスペクトル(KBr法により測定) νC≡C2148cm-1 実施例4 実施例1にて得たポリ〔(1,2−ジメチル−1,2−ジフ
エニルシラニレン〕ブトエンイン〕1.0gをジクロロエタ
ン7.2mlに溶解させた。この溶液をスピンコート法にて
絶縁基板上に塗布して、厚さ13600Åの膜を形成した。
この膜にSbF5をドーピングした後、この膜に電圧を印
加し、流れる電流及び電圧を四深針法にて測定して、導
電性を評価したところ、この膜の導電率σは0.23S/cmで
あつた。
実施例5 実施例3にて得たポリ〔(1,1,2,2−テトラメチルジ
シラニレン)ブトエンイン〕を用いて、実施例4と同様
にして、絶縁基板上に厚さ4600Åの膜を形成した。
この膜にSbF5をドーピングした後、導電性を測定した
結果、導電率σは0.022S/cmであつた。
フロントページの続き (56)参考文献 CHEMISTRY LETTERS No.7 pp.1149−1152(1988)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) (式中、R1及びR2は、それぞれ独立にアルキル基、アリ
    ール基及びアラルキル基よりなる群から選ばれる基を示
    し、nは、2以上の整数を示す。) で表わされることを特徴とするポリシラン化合物。
  2. 【請求項2】一般式(I) (式中、R1及びR2は、それぞれ独立にアルキル基、アリ
    ール基及びアラルキル基よりなる群から選ばれる基を示
    し、nは、2以上の整数を示す。) で表わされるポリシラン化合物からなることを特徴とす
    る導電性材料。
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