JP3275233B2 - Poly (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrylene) compounds and methods for their synthesis - Google Patents

Poly (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrylene) compounds and methods for their synthesis

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JP3275233B2
JP3275233B2 JP24875699A JP24875699A JP3275233B2 JP 3275233 B2 JP3275233 B2 JP 3275233B2 JP 24875699 A JP24875699 A JP 24875699A JP 24875699 A JP24875699 A JP 24875699A JP 3275233 B2 JP3275233 B2 JP 3275233B2
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリ(5,15−
ジアリール置換Zn(II)−ポルフィリニレン)化合
物、メタルフリーの前記ポルフィリニレン化合物および
ZnをMg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、C
e、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、H
o、Er、Tm、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、V、
Nb、Ta、Th、U、Cr、Mo、W、Mn、Tc、
Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、P
d、Pt、Cu、Ab、Au、Cd、Hg、Al、G
a、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、S
b、Biで置換した前記ポルフィリニレン化合物(本明
細書において、これら全体を含めて、ポリ(5,15−
ジアリール置換Zn(II)−ポルフィリニレン)化合物
類という場合がある。)および前記ポリ(5,15−ジ
アリール置換Zn(II)−ポルフィリニレン)化合物の
製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a poly (5,15-
Diaryl-substituted Zn (II) -porphyrylene) compound, metal-free porphyrylene compound and Zn by Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, C
e, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, H
o, Er, Tm, Yb, Lu, Ti, Zr, Hf, V,
Nb, Ta, Th, U, Cr, Mo, W, Mn, Tc,
Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, P
d, Pt, Cu, Ab, Au, Cd, Hg, Al, G
a, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, S
b, the porphyrinylene compound substituted with Bi (in the present specification, the poly (5,15-
Diaryl-substituted Zn (II) -porphyrylene) compounds. ) And a method for producing the poly (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrinylene) compound.

【0002】[0002]

【従来技術】直鎖状のπ共役系ポリマーおよびオリゴマ
ーは、電子材料、光学デバイス、センサーおよび太陽光
エネルギー変換材料などの分野において、有望な材料と
して注目を集めいている。就中、ポリパラフェニレン
(PPP)類、ポリピロール類、およびポリチオフェン
類で代表されるポリアレン類は、ドーピングよって導電
性を増加させることから、かなりの注目を集めている。
また、前記高分子導電材料は、酸化・還元によって分子
内におのおの正電荷・負電荷を持つキャリヤーを生じ導
電性を有するようになり、かつそのときの生成物は酸化
・還元能を持つので電池の良い活性物質となるため、電
池用活性物質としての有用性も注目されている。
2. Description of the Related Art Linear π-conjugated polymers and oligomers have attracted attention as promising materials in the fields of electronic materials, optical devices, sensors, and solar energy conversion materials. Above all, polyallenes represented by polyparaphenylenes (PPPs), polypyrroles, and polythiophenes have received considerable attention because of their increased conductivity due to doping.
In addition, the polymer conductive material becomes conductive by generating carriers having positive and negative charges in the molecule by oxidation and reduction, and the product at that time has oxidation and reduction ability. Therefore, its usefulness as an active material for batteries has been attracting attention.

【0003】ポルフィリン分子は、小さな分子内HOM
O−LUMOギャップを持ち、中央の空孔にほとんどす
べての金属元素を取り込むため、多くの有機化合物の中
で、特異的な分子であると言える。この特徴を反映し、
ポルフィリン分子は生体系においても重要な働きをする
化合物を構成している。また、外部からのエネルギーを
吸収して他のエネルギーに変換する物質として用いら
れ、その機能特性は非常に広い。また、前記ポルフィリ
ン分子はπ共役系構造を、組み立て構築するためのブロ
ック単位として注目されている、というのは、それら
は、剛直性、高安定性、強力な電子吸収特性、小さなエ
ネルギーギャップ、強力な蛍光の放出、および適当な金
属化による、光学的およびレドックス特性の作出の可能
性など多くの特徴を持つからである。
[0003] Porphyrin molecules are small intramolecular HOMs.
Since it has an O-LUMO gap and incorporates almost all metal elements into the central hole, it can be said that it is a specific molecule among many organic compounds. Reflecting this feature,
Porphyrin molecules constitute compounds that play important roles in biological systems. Further, it is used as a substance that absorbs external energy and converts it into other energy, and has a very wide functional characteristic. In addition, the porphyrin molecules have attracted attention as a block unit for assembling and constructing a π-conjugated structure because they have rigidity, high stability, strong electron absorption properties, a small energy gap, and a strong energy gap. It has many features, such as the ability to produce optical and redox properties through the emission of a variety of fluorescent light and appropriate metallization.

【0004】最近本発明者等は、Ag(I)塩による処
理または陽極での電気化学的酸化による5,15−ジア
リル置換Zn(II)−ポルフィリン類のmeso-mesoカップ
リング反応を見出した(前者については、Osuka,A.;Shi
midzu,H. Angew.Chem.,Int.Ed.Engl.1997,36,135.,後者
については、Ogawa,T.;Nishimoto,Y.;Yoshida,N.;Ono,
N.;Osuka,A. J.Chem.Soc.,Chem.Commun.1998,337.参
照)。なお、ポルフィリンにおいて、meso位置とは、
5,10、15および20の位置をいう。ちなみに、al
pha位置とは、1,4,6,9,11,14,16,1
9位置を、beta位置とは、2,3,7,8,12,1
3,17,18位置をいう(図7参照)。興味深いこと
は、meso-mesoカップリングの位置選択性は極めて高
く、後者の方法(電気化学的酸化)により、直線状およ
びポルフィリン構成炭素が直接結合したポルフィリン配
列が8固までのもの(8量体)が形成できることを発見
した。しかしながら、前記提案の方法ではポルフィリン
配列をそれ以上にすることはできなかった。
Recently, we have found a meso-meso coupling reaction of 5,15-diallyl-substituted Zn (II) -porphyrins by treatment with Ag (I) salts or electrochemical oxidation at the anode ( For the former, Osuka, A .; Shi
midzu, H. Angew.Chem., Int.Ed.Engl. 1997, 36, 135., for the latter, Ogawa, T .; Nishimoto, Y .; Yoshida, N .; Ono,
N .; Osuka, AJ Chem. Soc., Chem. Commun. 1998, 337.). In porphyrin, the meso position is
Positions 5, 10, 15 and 20. By the way, al
The pha position is 1,4,6,9,11,14,16,1
9 positions and beta positions are 2,3,7,8,12,1
Positions 3, 17, and 18 (see FIG. 7). Interestingly, the regioselectivity of the meso-meso coupling is extremely high, and the latter method (electrochemical oxidation) allows linear and porphyrin-constituting carbon to directly bind porphyrin sequences up to 8 solids (octamer). ) Can be formed. However, the porphyrin sequence could not be further increased by the proposed method.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、ポルフィリン配列が8を越えて5,15−ジアリル
置換Zn(II)−ポルフィリン類がmeso-mesoカップリン
グした化合物を得る方法を確立し、ポルフィリン配列が
8を越えた前記化合物を提供することである。本発明者
は、前記課題を解決すべく、前記文献記載のmeso-meso
カップリング反応を基本にして、前記反応をより加速
(進行)させる条件を見出すべく、反応系に共存させる
化合物やその他の反応条件を色々試みた。その中で、本
発明者は、N,N−ジメチルアセトアミド(N,N-dime
thylacetamide:DMA)の添加および/または僅かな加
熱をするだけで、前記文献記載のAgPF6やAg
(I)−促進meso-mesoカップリング反応は、ポルフィ
リン配列が8を越えた長鎖のポリ(ポルフィリニレン)
を生成するまで拡張されることを見い出した。前記とD
MAと類似の高分子化の加速の効果は、DMF(N,N-
ジメチルフォルムアミド)、HMPA(ヘキサメチルフ
ォスフォアミド)およびDMSO(ジメチルスルフォキ
シド)においても得られ、その加速の効果は、DMA>
DMF〜HMPA>DMSOの順であることも見出し
た。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for obtaining a meso-meso-coupled compound having a porphyrin sequence of more than 8 and a 5,15-diallyl-substituted Zn (II) -porphyrin. And a compound having a porphyrin sequence of more than 8. The present inventor has proposed a meso-meso described in the above-mentioned document to solve the above-mentioned problem.
Based on the coupling reaction, in order to find conditions for accelerating (promoting) the reaction, various attempts were made on compounds to be coexisted in the reaction system and other reaction conditions. Among them, the present inventors have proposed N, N-dimethylacetamide (N, N-dime
With the addition of thylacetamide (DMA) and / or slight heating, AgPF 6 and Ag
(I) -Promoted meso-meso coupling reaction is a long-chain poly (porphyrinylene) having a porphyrin sequence of more than 8
Is found to be extended until it is generated. Above and D
Similar to MA, the effect of accelerating the polymerization is that DMF (N, N-
Dimethylformamide), HMPA (hexamethylphosphoamide) and DMSO (dimethylsulfoxide), and the effect of the acceleration is DMA>
It was also found that DMF-HMPA> DMSO.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の第1は、一般式
Means for Solving the Problems A first aspect of the present invention is that of the general formula 1

【0007】[0007]

【化3】 Embedded image

【0008】で表されるポリ(5,15−ジアリール置
換Zn(II)−ポルフィリニレン)化合物(一般式1
中、nは9以上の整数。アリール置換基におけるRは、
溶媒に対する可溶性を高める、かさ高のアルキル基、高
級アルコキシ基であり、Rはそれぞれ、同一でも、異な
っていてもよい。)、メタルフリーの前記ポルフィリニ
レン化合物およびZnをMg、Ca、Sr、Ba、S
c、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、
Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ti、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Th、U、Cr、Mo、
W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、R
h、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ab、Au、C
d、Hg、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、S
n、Pb、As、Sb、Biで置換した前記ポルフィリ
ニレン化合物である。好ましくは、前記アリール置換基
における全てのRがtert−ブチル基または炭素数が8以
上のアルコキシ基であることを特徴とする前記ポリ
(5,15−ジアリール置換Zn(II)−ポルフィリニ
レン)化合物類である。本発明の第2は、一般式2
A poly (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrinylene) compound represented by the general formula (1)
Where n is an integer of 9 or more. R in the aryl substituent is
R is a bulky alkyl group or a higher alkoxy group which enhances solubility in a solvent, and R may be the same or different. ), The metal-free porphyrylene compound and Zn are represented by Mg, Ca, Sr, Ba, S
c, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd,
Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ti, Z
r, Hf, V, Nb, Ta, Th, U, Cr, Mo,
W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, R
h, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ab, Au, C
d, Hg, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, S
The porphyrinylene compound substituted with n, Pb, As, Sb, and Bi. Preferably, all R in the aryl substituent is a tert-butyl group or an alkoxy group having 8 or more carbon atoms, wherein the poly (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrinylene) is used. Compounds. A second aspect of the present invention is to use the general formula

【0009】[0009]

【化4】 Embedded image

【0010】(式中、Rは、一般式1と同じである。)
で表される5,15−ジアリール置換Zn(II)−ポル
フィリン化合物を位置選択的meso-mesoカップリングを
進行させる銀塩が存在する溶媒中で、該溶媒に少なくと
もDMA、DMF、HMPAおよびDMSOの1つを少
量加え、または/および該溶媒を加熱して前記一般式1
のポリ(5,15−ジアリール置換Zn(II)−ポルフ
ィリニレン)化合物を製造する方法である。好ましく
は、溶媒がハロゲン化溶剤、例えばCHCl3(クロロ
ホルム)であることを特徴とする前記ポリ(5,15−
ジアリール置換Zn(II)−ポルフィリニレン)化合物
を製造する方法である。
(In the formula, R is the same as in the general formula 1.)
A 5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrin compound represented by the following formula, in a solvent in which a silver salt that promotes regioselective meso-meso coupling is present, contains at least DMA, DMF, HMPA and DMSO in the solvent. Adding a small amount of one, and / or heating the solvent to obtain
Is a method for producing a poly (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrinylene) compound of the formula (1). Preferably, the solvent is a halogenated solvent, for example CHCl 3 (chloroform), wherein the poly (5,15-
This is a method for producing a diaryl-substituted Zn (II) -porphyrinylene) compound.

【0011】[0011]

【本発明の実施の態様】本発明を詳細に説明する。 A.本発明のポリ(5,15−ジアリール置換Zn(I
I)−ポルフィリニレン)化合物を生成する反応は、次
の反応式1で表すことができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail. A. The poly (5,15-diaryl-substituted Zn (I
The reaction for producing the I) -porphyrinylene) compound can be represented by the following reaction formula 1.

【0012】[0012]

【化5】 Embedded image

【0013】(反応式1中、nおよびRは、一般式1で
定義したのと同じである。) 前記反応を、DMAを含まず、かつ加熱しない反応条件
の20℃において、CHCl3中で、Rがtert−ブチル
基である5,15−ジアリール置換Zn(II)−ポルフ
ィリン(1a)(原料)を1.5当量のAgPF6と4
時間反応させたところ、1a(40−50%)(原
料)、2a(2量体:25−30%)、3a(3量体:
5−7%)および4a(4量体:1−2%)が得られる
とともに、少量のこれより大きなオリゴマーを得ること
ができただけである〔図1の(a)〕(従来技術に相当
する。)。反応式1におけるAgPF6に替えて、位置
選択的meso-mesoカップリングを進行させるには,Ag
ClO4、AgBF4など求核性のないアニオンをもつ一
価の銀塩を使用することができる。原料モノマーに取り
込まれている金属がZnであることも、位置選択的meso
-mesoカップリング反応に寄与している。
(In the reaction formula 1, n and R are the same as defined in the general formula 1.) The reaction was carried out in CHCl 3 at 20 ° C. under the reaction conditions without DMA and without heating. , R is a tert-butyl group, and 5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrin (1a) (raw material) is mixed with 1.5 equivalents of AgPF6 and 4
After reacting for 1 hour, 1a (40-50%) (raw material), 2a (dimer: 25-30%), 3a (trimer:
5-7%) and 4a (tetramer: 1-2%) and only small amounts of larger oligomers were obtained [FIG. 1 (a)] (corresponding to the prior art). I do.) To promote regioselective meso-meso coupling instead of AgPF 6 in Reaction Scheme 1, Ag
A monovalent silver salt having a non-nucleophilic anion such as ClO 4 and AgBF 4 can be used. The fact that the metal incorporated in the raw material monomer is Zn also indicates that the regioselective meso
-Contributes to the meso coupling reaction.

【0014】B.反応溶媒について。 反応溶媒としては、ハロゲン化溶剤、例えばクロロホル
ム(CHCl3)、塩化メチレンなどの低級ハロゲン化
アルキレン、クロロベンゼンなどのハロゲン化ベンゼン
などから選択され、高分子化したポリ(5,15−ジア
リール置換Zn(II)−ポルフィリニレン)化合物を溶
解するものが好ましい。 C.溶媒中に共存させる化合物の効果について。 前記反応とは対称的に、少量のDMA(CHCl3に対
して0.5%)を存在させただけで、0.5時間内にお
ける、オリゴマーの形成反応を著しく向上させることが
できることが分かった〔図1の(b)〕。また、この反
応によって得られた混合物を、MALDI−TOF(Ma
trix-assited Laser Desorption Ionization-Time of F
light)を用いたマススペクトル法(MS)により測定
した結果を図2の(a)に示す。この測定結果から、2
2量体まで(ポルフィリン配列が22までのもの)の種
々のポルフィリンオリゴマー類およびそれ以上の多量体
の存在が確認された。700付近(亜鉛がはずれたポル
フィリンの質量に相当する。)〜16500Da(単量
体〜22量体に相当する)にかけてポルフィリン環1個
に相当する分子量づつ増加した分子イオンピークが観察
されている。また、GPC−HPLCで溶出したフラク
ションをUV−吸収法で測定した結果を図2の(b)に
示す。亜鉛体のままでは溶解度が低いので、フリーベー
スとしてGPC−HPLCで分子量順に溶出したフラク
ションのUV−vis吸収スペクトルを測定した。GPC
−HPLC画分に対して得られた図2の(b)のスペク
トルは、励起子分裂ソーレー帯(Soret bands:400nm)に
おける波長域の広がり(ブローディング)およびQ-ban
nds(赤色領域)における漸次のレッドシフトを示し、
高い位置選択性をもったmeso-mesoカップリングによ
り、大きなポルフィリンが生成していることがわかっ
た。前記生成したポルフィリン多量体混合物は、既に合
成され、構造の分かっている8量体以下のメゾーメゾ結
合ポルフィリンの吸収スペクトルと同じ傾向を示すこと
から、同じ形式で結合したポルフィリン多量体が生成し
ていると結論できる。個々のオリゴ(ポルフィリニレ
ン)類の分子量とGPC−HPLCの保持時間との関係
から、約19分のところで溶出する主たるオリゴマーは
8,9量体に相当し、約14.5分のところで溶出する
検出可能な最大のオリゴマーは、約50量体に相当す
る。
B. About the reaction solvent. The reaction solvent is selected from halogenated solvents, for example, lower halogenated alkylenes such as chloroform (CHCl 3 ) and methylene chloride, halogenated benzenes such as chlorobenzene and the like, and polymerized poly (5,15-diaryl-substituted Zn ( Those which dissolve the (II) -porphyrinylene) compound are preferred. C. About the effect of the compound coexisting in the solvent. In contrast to the above reaction, it was found that the presence of only a small amount of DMA (0.5% based on CHCl 3 ) could significantly improve the oligomer formation reaction within 0.5 hours. [(B) of FIG. 1]. Further, the mixture obtained by this reaction was converted to MALDI-TOF (Ma
trix-assited Laser Desorption Ionization-Time of F
FIG. 2 (a) shows the results of measurement by mass spectrometry (MS) using light (light). From this measurement result, 2
The presence of various porphyrin oligomers up to dimer (porphyrin sequence up to 22) and higher multimers was confirmed. From around 700 (corresponding to the mass of the porphyrin with zinc removed) to 16500 Da (corresponding to the monomer to 22 mer), a molecular ion peak increasing by the molecular weight corresponding to one porphyrin ring is observed. FIG. 2B shows the results obtained by measuring the fraction eluted by GPC-HPLC by the UV-absorption method. Since the solubility is low when the zinc form is used, the UV-vis absorption spectrum of the fraction eluted in order of molecular weight was measured by GPC-HPLC as a free base. GPC
-The spectrum of Fig. 2 (b) obtained for the HPLC fraction shows the broadening of the wavelength range in the exciton fission Soret bands (Soret bands: 400 nm) and the Q-ban.
indicates a gradual red shift in the nds (red area),
It was found that large porphyrins were formed by meso-meso coupling with high regioselectivity. The porphyrin multimer mixture thus produced has already been synthesized and shows the same tendency as the absorption spectrum of meso-meso-bound porphyrins of less than or equal to the octamer having a known structure, so that porphyrin multimers bonded in the same manner are formed. Can be concluded. From the relationship between the molecular weight of each oligo (porphyrinylene) and the retention time of GPC-HPLC, the main oligomer eluted at about 19 minutes corresponds to the 8.9-mer, and eluted at about 14.5 minutes. The largest detectable oligomer that corresponds to about 50 mer.

【0015】ポリマーの形成は、DMAの量に依存し、
0.5〜3%のDMAを加えた場合に最も効果的である
ことが分かった。0.5%未満では加速効果はほんの少
しであり、3%を越えると、DMAの増加に対して加速
度は減少を示し、20%のDMAの添加で、加速の効果
は完全に抑えられた。DMAと同様に、DMF、HMP
AおよびDMSOにも高分子化を進める効果が見られた
が、その加速の効果は、DMA>DMF〜HMPA>D
MSOの順であった。
The formation of the polymer depends on the amount of DMA,
It was found to be most effective when 0.5 to 3% of DMA was added. At less than 0.5%, the acceleration effect was negligible. At more than 3%, the acceleration showed a decrease with increasing DMA, and the addition of 20% of DMA completely suppressed the acceleration effect. Like DMA, DMF, HMP
A and DMSO also had the effect of promoting the polymerization, but the effect of acceleration was DMA> DMF to HMPA> D
The order was MSO.

【0016】D.反応における温度の効果について。 本発明者は、反応温度を45℃に加熱するだけでも、高
分子化を加速させることができることを発見した。24
時間の反応後において、多分散度1.37で、Mw=1
3000Daのポリマー(約17〜18量体に相当)の
形成が確認された。このことは注目すべきことであっ
た。しかしながら、前記モノマー1a(Rがtert-ブチ
ル基である5,15−ジアリール置換Zn(II)−ポル
フィリニレン)の加熱による高分子化の加速の効果は、
その後に鎖長のややゆっくりした進行はあるが、1〜2
時間後に約70%で飽和してしまうことが分かった。前
記加熱による高分子化の加速の効果は、最低30℃の加
熱で現れる。
D. On the effect of temperature on the reaction. The present inventors have discovered that the polymerization can be accelerated only by heating the reaction temperature to 45 ° C. 24
After a reaction of time, Mw = 1 with a polydispersity of 1.37.
Formation of a 3000 Da polymer (corresponding to about 17-18 mer) was confirmed. This was noteworthy. However, the effect of accelerating polymerization by heating the monomer 1a (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrinylene in which R is a tert-butyl group) is as follows.
After that, although the chain length progresses slightly slowly,
It was found that after about 70% it had saturated at about 70%. The effect of accelerating the polymerization by the heating appears at a temperature of at least 30 ° C.

【0017】E.溶媒中に共存させる化合物と反応にお
ける温度の組み合わせ効果について。 これらの組み合わせの、高分子化の加速の効果は、相乗
的である。
E. The effect of the combination of the compound coexisting in the solvent and the temperature on the reaction. The effect of accelerating the polymerization of these combinations is synergistic.

【0018】F.モノマー(5,15−ジアリール置換
Zn(II)−ポルフィリニレン)からの重合体の溶媒可
溶性の高分子化への効果について。 本発明者は、形成される長鎖のポルフィリン配列(重合
体)の貧可溶性が、ポリマーの進行を阻止しているかも
知れないと考え、それを克服するために、より可溶性の
原料1b〔Rをオクチルオキシ基(OC817)に換え
たもの〕をモノマーとして用いたところ、多分、かさ高
な3,5−ジオクチルオキシフェニル置換基のために1
aより反応性が低いことが分かった。20℃において、
CHCl3中で1.5当量のAgPF6と24時間反応さ
せた後においても1bのたった5%が消費されているに
すぎないことが分かった。
F. About the effect of a polymer from a monomer (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrinylene) on the polymerization of a solvent-soluble polymer. The present inventor believes that the poor solubility of the long-chain porphyrin sequence (polymer) formed may have prevented the progress of the polymer, and in order to overcome this, the more soluble raw material 1b [R Was replaced with an octyloxy group (OC 8 H 17 )], and it was argued that 1 was probably due to the bulky 3,5-dioctyloxyphenyl substituent.
It was found that the reactivity was lower than a. At 20 ° C.
After reacting with 1.5 equivalents of AgPF 6 in CHCl 3 for 24 hours, it was found that only 5% of 1b was consumed.

【0019】1.反応系に共存させる化合物の効果。 しかし、このモノマーの系(原料1bの系)において
も、0.5%のDMAを添加することによって、24時
間後に多分散度1.7でMw=45000Daのポリ
(ポルフィニリレン)が形成されるまでに向上すること
が分かった。図5に、GPC−HPLCの画分、a(2
0−23分)、b(18分)、c(17分)、d(16
分)、e(15分)、およびf(14分)と吸収スペク
トルの関係(点線)、および4,8および16量体オリ
ゴマーの吸収スペクトルを示す。吸収波長が長波長側に
シフトしている。反応系に共存させる成分を、DMF、
HMPAおよびDMSOに替えた場合の効果は、重合度
や反応時間の点でモノマー1aの場合に比べて若干劣る
けれども、定性的には変わらなかった。 2.反応系の加熱の効果。 モノマー1aの場合と同様に、45℃に加熱すると、多
分散度1.59で、Mw=21500Daの重合体を生
成させるが、重合を開始するまでに、かなりの誘導期間
(10時間)が必要であった。加熱の効果は、モノマー
1aの場合に比べて、室温における反応が小さいだけ、
大きく観察される。
1. Effects of compounds coexisting in the reaction system. However, even in this monomer system (raw material 1b system), the addition of 0.5% of DMA causes the formation of poly (porphyrylene) having a polydispersity of 1.7 and a Mw = 45000 Da after 24 hours. It was found to improve. FIG. 5 shows the GPC-HPLC fraction, a (2
0-23 minutes), b (18 minutes), c (17 minutes), d (16 minutes)
Min), e (15 minutes), and f (14 minutes) and the absorption spectrum (dotted line), and the absorption spectra of 4,8 and 16-mer oligomers. The absorption wavelength has shifted to the longer wavelength side. The components to coexist in the reaction system are DMF,
The effect of replacing with HMPA and DMSO was slightly inferior to that of monomer 1a in terms of the degree of polymerization and the reaction time, but qualitatively unchanged. 2. The effect of heating the reaction system. As in the case of monomer 1a, heating to 45 ° C. produces a polymer with a polydispersity of 1.59 and Mw = 21500 Da, but requires a considerable induction period (10 hours) before the polymerization can be started Met. The effect of the heating is that the reaction at room temperature is smaller than in the case of the monomer 1a,
Largely observed.

【0020】3.反応系に共存させる化合物と加熱の組
み合わせの効果。 1.5当量のAgPF6とモノマー1bの反応を、0.
5%のDMAの存在下で、45℃で行うと、重合はかな
り進み、11時間後に多分散度1.60でMw=750
00Daのポリ(ポルフィニリレン)が形成され、82
時間後に分散度2.78でMw=250000Daのポ
リ(ポルフィニリレン)が形成された。図1の(c)に
その点が現れている。これらの長鎖のポリ(ポルフィニ
リレン)類は、1bから調製されたそれぞれのサイズの
オリゴ(ポルフィニリレン)類、すなわち、64量体お
よび128量体と類似の吸収〔図1(c)〕および蛍光
スペクトルを示す(128量体に対しては図3参照) 図6にオリゴ(ポルフィリニレン)類の分子量(曲線上
の数値は何量体かを示す)とGPC−HPLCの保持時
間との関連を示す。従って、この反応条件を利用すれ
ば、可溶性の1bのモノマーから、200量体以上のポ
リ(ポルフィニリレン)類を容易に製造することができ
る。液体クロマトグラフィーのチャートからは,300
乃至400量体の生成も確認されている。
3. The effect of the combination of compound and heating to coexist in the reaction system. Reaction of 1.5 equivalents of AgPF 6 with monomer 1b
When carried out at 45 ° C. in the presence of 5% of DMA, the polymerization proceeds considerably and after 11 hours with a polydispersity of 1.60 and Mw = 750.
00Da poly (porphinirylene) is formed and 82
After a time, a poly (porfinirylene) having a Mw = 250,000 Da and a dispersity of 2.78 was formed. This point appears in FIG. 1C. These long-chain poly (porfinirylenes) have similar absorption [FIG. 1 (c)] and fluorescence spectra to oligo (porfinirylene) s of each size prepared from 1b, ie, 64-mer and 128-mer. FIG. 6 shows the relationship between the molecular weight of oligo (porphyrinylene) s (the number on the curve indicates the number of monomers) and the retention time of GPC-HPLC. Show. Therefore, if these reaction conditions are used, poly (porphinirylene) s of 200-mers or more can be easily produced from the soluble 1b monomer. From the liquid chromatography chart, 300
It has also been confirmed that 400400-mers are formed.

【0021】上記のことから、重合のメカニズムは完全
に理解されるわけではないが、ポリ(パラフェニレン)
(PPP)の酸化的鎖長の成長過程として提案されてい
る反応過程と同様に、Ag(I)などによるZn(II)ポ
ルフィリンの一電子酸化による重合の開始、および、酸
化によってポリ(5,15−ポルフィリニレン)類とな
る、ポリ(5,15−ジヒドロポルフィリニレン)中間
体の形成の過程を経て、鎖長の成長プロセスが進行する
ものと考えることができる。
From the above, although the mechanism of polymerization is not completely understood, poly (paraphenylene)
Similar to the reaction process proposed as the growth process of the oxidative chain length of (PPP), polymerization of Zn (II) porphyrin by one-electron oxidation by Ag (I) or the like and poly (5, It can be considered that the growth process of the chain length proceeds through the process of forming a poly (5,15-dihydroporphyrinylene) intermediate, which becomes 15-porphyrinylene).

【0022】共存させる化合物として、DMFに比べて
DMAが優れた加速効果を示すのは、カチオンラジカル
中間体をDMAが還元して、鎖長の成長に対してより活
性であると思われるラジカルに変える、DMAの還元剤
としての役割によることものであることを示唆してい
る。
As a coexisting compound, DMA exhibits an excellent accelerating effect as compared with DMF because DMA reduces a cation radical intermediate to a radical which is considered to be more active in growing the chain length. This suggests that the change is due to the role of DMA as a reducing agent.

【0023】以上を要するに、メゾ位周辺に置換基がな
く,立体障害のないメタロポルフィリン、例えば1aや
1bは、0.5〜3%のDMAの存在下および/または
加熱下で、AgPF6やAg(I)塩との反応により位
置選択的重合により、ポリ(5,15−ジアリール置換
Zn(II)−ポルフィリニレン)類を形成することがで
きることが理解される。すなわち、R基を持った5,1
5位のアリール置官基が、位置選択的重合反応に重大な
影響があることを示唆している。
In short, metalloporphyrins having no substituents around the meso-position and having no steric hindrance, such as 1a and 1b, can be used in the presence of 0.5 to 3% of DMA and / or under heating to obtain AgPF 6 or It is understood that poly (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrinylenes) can be formed by regioselective polymerization by reaction with Ag (I) salts. That is, 5,1 having an R group
The 5-position aryl substituent suggests that it has a significant effect on the regioselective polymerization reaction.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上述べたように、ポリ(5,15−ジ
アリール置換Zn(II)−ポルフィリニレン)類は、重
合反応の進行により、より高分子化することができ、こ
れにより、光吸収特性、発光特性、半導体乃至導電特
性、光電特性が改善され、ポルフィリンが持つ多機能性
をより向上させることができるという。優れた効果をも
たらす。また、π共役系の向上は、導電特性の向上をも
たらすことは明らかであり、本発明の化合物類を、分子
ワイヤーなどといった新たな分野への用途が考えらる。
更に、本発明の一般式1で表されるポリマーは、濃塩酸
などの酸で処理すると、亜鉛がはずれたフリーベースポ
ルフィリンのポリマーが得られ、これに通常のポルフィ
リンに金属イオンを取り込ませる方法を適用することに
より、以下の金属を取り込ませたポルフィリンーポリマ
ーを合成できる。すなわち、取り込み可能な金属とし
て、Mg, Ca, Sr, Ba,Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu,
Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu,Ti, Zr, Hf,V, N
b, Ta, Th, U,Cr, Mo, W,Mn, Tc, Re,Fe, Ru, Os,C
o, Rh, Ir,Ni, Pd, Pt,Cu, Ab, Au,Cd, Hg,Al, Ga,
In, Tl,Si, Ge, Sn,Pb、As, Sb, Biなどを挙げること
ができる。
As described above, poly (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrinylene) s can be made higher in molecular weight by the progress of the polymerization reaction. It is said that absorption characteristics, light-emitting characteristics, semiconductor or conductive characteristics, and photoelectric characteristics are improved, and the multifunctionality of porphyrin can be further improved. Brings excellent effects. Further, it is clear that the improvement of the π-conjugated system leads to the improvement of the conductive properties, and the compounds of the present invention are expected to be used in new fields such as molecular wires.
Further, when the polymer represented by the general formula 1 of the present invention is treated with an acid such as concentrated hydrochloric acid, a free base porphyrin polymer from which zinc has been removed is obtained, and a method of incorporating metal ions into ordinary porphyrin is described. By applying, a porphyrin-polymer incorporating the following metals can be synthesized. That is, as metals that can be incorporated, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu,
Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ti, Zr, Hf, V, N
b, Ta, Th, U, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, C
o, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ab, Au, Cd, Hg, Al, Ga,
In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi and the like can be mentioned.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】CHCl3中で、1aまたは1bに対して1.
5当量のAgPF6を加えた反応生成物のGPC-HPLCチャ
ート(413nm)、(a)DMAを含まず、かつ加熱しな
い反応条件で得られる反応混合物の、(b)1aを用い
て0.5%DMAを加え室温での反応生成物〔(a)単
量体〜(q)17量体〕)、(c)1bを用いて0.5
%のDMAの存在下、45℃で11時間(点線:64量
体)および82時間(128量体)反応の反応生成物の
吸収スペクトル
FIG. 1: 1.a for 1a or 1b in CHCl 3 .
GPC-HPLC chart (413 nm) of the reaction product to which 5 equivalents of AgPF 6 was added, (a) 0.5% using (b) 1a of the reaction mixture obtained under the reaction conditions without DMA and without heating % DMA and the reaction product at room temperature ((a) monomer to (q) 17-mer)) and (c) 0.5% using 1b.
% Absorption spectrum of the reaction product at 45 ° C. for 11 hours (dotted line: 64-mer) and for 82 hours (128-mer) in the presence of% DMA

【図2】CHCl3中で、1aに対して1.5当量のA
gPF6を加え、0.5%DMAを加えた室温での反応
生成物の、(a)MALDI−TOFを用いたマススペ
クトル(MS)、(b)酸処理によりフリーベースにし
て溶媒に可溶性にし、GPC−HPLCで分子量順に溶
出したフラクションの吸収スペクトル〔(a)〜(q)
は図1の(b)に対応する〕
FIG. 2: 1.5 equivalents of A to 1a in CHCl 3
GPF 6 was added, the reaction product at room temperature was added a 0.5% DMA, mass spectrum using (a) MALDI-TOF (MS ), and soluble in a solvent and the free base by (b) acid treatment Absorption spectra of fractions eluted in order of molecular weight by GPC-HPLC [(a) to (q)
Corresponds to FIG. 1 (b)]

【図3】1bを用いた、128量体の吸収スペクトル
(a)および発光スペクトル(b)を示す
FIG. 3 shows an absorption spectrum (a) and an emission spectrum (b) of a 128-mer using 1b.

【図4】1aを用いて得られた、オリゴ(ポルフィリニ
レン)類の分子量とGPC−HPLCの保持時間との関
FIG. 4 shows the relationship between the molecular weight of oligo (porphyrinylene) s obtained using 1a and the retention time of GPC-HPLC.

【図5】GPC−HPLCの画分、a(20−23
分)、b(18分)、c(17分)、d(16分)、e
(15分)、およびf(14分)と吸収スペクトルの関
係(点線)、および4,8および16量体オリゴマーの
吸収スペクトルを示す
FIG. 5. GPC-HPLC fraction, a (20-23)
Min), b (18 minutes), c (17 minutes), d (16 minutes), e
(15 minutes), and the relationship between f (14 minutes) and the absorption spectrum (dotted line), and the absorption spectra of 4,8 and 16-mer oligomers.

【図6】1bを用いて得られた、オリゴ(ポルフィリニ
レン)類の分子量(曲線状の数値は何量体かを示す)と
GPC−HPLCの保持時間との関係
FIG. 6 shows the relationship between the molecular weight of oligo (porphyrinylene) s obtained using 1b (the number on the curve indicates the number of the monomers) and the retention time of GPC-HPLC.

【図7】ポルフィリンの番号付けFIG. 7: Porphyrin numbering

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一般式1で表されるポリ(5,15−ジ
アリール置換Zn(II)−ポルフィリニレン)化合物、
メタルフリーの前記ポルフィリニレン化合物およびZn
をMg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、P
r、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、E
r、Tm、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、V、Nb、
Ta、Th、U、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、
Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、P
t、Cu、Ab、Au、Cd、Hg、Al、Ga、I
n、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi
で置換した前記ポルフィリニレン化合物。 【化1】 (一般式1中、nは21以上の整数、ジアリール置換基
におけるRは、反応溶媒に対する可溶性を高める、かさ
高のアルキル基、高級アルコキシ基であり、Rはそれぞ
れ、同一でも、異なっていてもよい。)
1. A poly (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrylene) compound represented by the general formula 1:
The metal-free porphyrinylene compound and Zn
With Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, Ce, P
r, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, E
r, Tm, Yb, Lu, Ti, Zr, Hf, V, Nb,
Ta, Th, U, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re,
Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, P
t, Cu, Ab, Au, Cd, Hg, Al, Ga, I
n, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi
The porphyrinylene compound substituted with Embedded image (In the general formula 1, n is an integer of 21 or more, R in the diaryl substituent is a bulky alkyl group or a higher alkoxy group that enhances the solubility in the reaction solvent, and Rs may be the same or different. Good.)
【請求項2】 ジアリール置換基における全てのRがte
rt−ブチル基または炭素数が8以上のアルコキシ基であ
ることを特徴とする請求項1に記載の、ポリ(5,15
−ジアリール置換Zn(II)−ポルフィリニレン)化合
物、メタルフリーの前記ポルフィリニレン化合物および
ZnをMg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、C
e、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、H
o、Er、Tm、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、V、
Nb、Ta、Th、U、Cr、Mo、W、Mn、Tc、
Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、P
d、Pt、Cu、Ab、Au、Cd、Hg、Al、G
a、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、S
b、Biで置換した前記ポルフィリニレン化合物。
2. All the R's in the diaryl substituent are te
The poly (5,15) according to claim 1, which is an rt-butyl group or an alkoxy group having 8 or more carbon atoms.
-Diaryl-substituted Zn (II) -porphyrylene) compound, the metal-free porphyrylene compound and Zn by Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, C
e, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, H
o, Er, Tm, Yb, Lu, Ti, Zr, Hf, V,
Nb, Ta, Th, U, Cr, Mo, W, Mn, Tc,
Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, P
d, Pt, Cu, Ab, Au, Cd, Hg, Al, G
a, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, S
b, the porphyrinylene compound substituted with Bi.
【請求項3】 一般式2 【化2】 で表される5,15−ジアリール置換Zn(II)−ポル
フィリン化合物(一般式2中、Rは、溶媒に対する可溶
性を高める、かさ高のアルキル基、高級アルコキシ基で
あり、Rはそれぞれ、同一でも、異なっていてもよ
い。)を位置選択的meso-mesoカップリングを進行させ
る銀塩が存在する溶媒中で、該溶媒に少なくともDM
A、DMF、HMPAおよびDMSOの1つを少量加
え、または/および該溶媒を加熱して一般式1のポリ
(5,15−ジアリール置換Zn(II)−ポルフィリニ
レン)化合物を製造する方法。
3. General formula 2 (In the general formula 2, R is a bulky alkyl group or a higher alkoxy group which enhances the solubility in a solvent. , May be different.) In a solvent in which a silver salt that promotes regioselective meso-meso coupling is present, and the solvent contains at least DM.
A method for producing a poly (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrinylene) compound of the general formula 1 by adding a small amount of one of A, DMF, HMPA and DMSO, and / or heating the solvent.
【請求項4】 溶媒がハロゲン化溶剤であることを特徴
とする請求項3に記載のポリ(5,15−ジアリール置
換Zn(II)−ポルフィリニレン)化合物を製造する方
法。
4. The method for producing a poly (5,15-diaryl-substituted Zn (II) -porphyrinylene) compound according to claim 3, wherein the solvent is a halogenated solvent.
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