JP3982990B2 - 光制御型共役系高分子 - Google Patents
光制御型共役系高分子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3982990B2 JP3982990B2 JP2000340472A JP2000340472A JP3982990B2 JP 3982990 B2 JP3982990 B2 JP 3982990B2 JP 2000340472 A JP2000340472 A JP 2000340472A JP 2000340472 A JP2000340472 A JP 2000340472A JP 3982990 B2 JP3982990 B2 JP 3982990B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compound
- ring
- light
- polymer
- conjugated polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 0 Cc1c(CC2CC2)cc(*)[s]1 Chemical compound Cc1c(CC2CC2)cc(*)[s]1 0.000 description 3
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N Cc(cc1)ccc1S(O)(=O)=O Chemical compound Cc(cc1)ccc1S(O)(=O)=O JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAUMDUIUEPIGHM-UHFFFAOYSA-N Cc1ccc(C=O)[s]1 Chemical compound Cc1ccc(C=O)[s]1 VAUMDUIUEPIGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heterocyclic Compounds Containing Sulfur Atoms (AREA)
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、光制御型共役系高分子に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、ジチエニルエテン部位を有する誘導体を重合して得られる光制御型共役系高分子に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】
近年、インターネットや携帯電話の普及に伴い、エレクトロニクスの分野においては、情報のさらなる高速転送や高密度記録、軽量化を可能とする材料が求められている。金属に比べて軽量で、分子設計により様々な性質を与えることが可能な導電性高分子材料は、このような材料として注目されている。現在では、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレンなどの様々な導電性高分子材料が実用化されている。
【0003】
一方、デバイス科学の分野においては所謂エレクトロニクスから光エレクトロニクス材料へと要求が移行しており、最近では、次世代超高速高密度記録分子素子の実現を可能とするフォトニクス関連の研究が盛んに行われている。
【0004】
中でも、特定波長光の照射により変色し、変色後には別波長の光照射や加熱によりもとの色に戻るフォトクロミック材料への期待は大きく、スピロラン類、スピロオキサジン類、フルギド類、メタシクロファンなど、数多くの材料が検討されている。このようなフォトクロミック材料を画像記録材料や光記憶材料として応用するためには、高速応答性、高感度性、熱安定性や繰り返し耐久性などの性質の他に、読み出しでの構造破壊がないことなどが要求される。しかし、これまでに報告されているフォトクロミズムを示す有機化合物、とくに高分子材料では、熱安定性が悪い、ON/OFF間のエネルギーバンドが大きすぎ、応答性が悪い、繰り返し耐久性がないなどの問題があり、未だに満足な成果が得られていないのが実情である。
【0005】
一方、フォトクロミズムを示す無機化合物の中には、実用化されている材料もあるが、そのような無機化合物はそれ自体が成形性を有さないため、それらを光デバイスとして用いるためにはマトリックス材料に担持する必要がある。つまり、無機フォトクロミック材料を光デバイスとして利用するためには、担持するマトリックスの選定が必要なのである。しかし、成形性の高い高分子マトリックスは、フォトクロミック反応性を低下させたり、光照射により副反応を生じさせたりする傾向があり、好ましいものを選択することは困難であった。また、結晶は、固体マトリックスとしては好ましいものの、結晶中で光応答性を示すフォトクロミック材料がほとんどなく、マトリックスの成形性もよくないという問題があった。
【0006】
したがって、成形が容易で、高い応答性や繰り返し耐久性を示すフォトクロミック材料は知られていなかったのが実情である。
【0007】
そこで、この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、成形が容易で、高い応答性、感度、熱安定性、繰り返し耐久性等の性質を示す有機フォトクロミック材料を提供することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、従来技術の問題点を解消するものとして、以下のとおりの発明を提供する。
【0009】
すなわち、まず第1には、この出願の発明は、次の一般式[3]
【0010】
【化5】
【0011】
(R’は、以下の化学式[5]
【0012】
【化6】
【0013】
で示される(a)〜(d)のいずれかの共役系置換基であり、nは重合度を示す10〜1000の整数である)で表わされる光制御型共役系高分子を提供する。
【0014】
第2には、この出願の発明は、前記光制御型共役系高分子の閉環体として、次の一般式[4]
【化7】
【0015】
(R’は、以下の化学式[5]
【化8】
【0016】
で示される(a)〜(d)のいずれかの共役系置換基であり、nは重合度を示す10〜1000の整数である)で表わされる光制御型共役系高分子を提供する。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、この出願の発明の実施の形態について詳しく説明する。
【0026】
この出願の発明の光制御型共役系高分子の原料であるジチエニルエテン誘導体は、まず、以下の一般式[1]
【0027】
【化11】
【0028】
で表わされる化合物である。この化合物において、Rは置換基を有していてもよい炭化水素基であり、脂肪族、芳香族、飽和、不飽和、鎖状、環状いずれであってもよい。具体的には、アルキル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、カルボニル基、ホルミル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホン酸基等が例示されるが、Wittig反応により重合させ、高分子を得るには、ホルミル基(−CHO)とすることが好ましい。
【0029】
また、上記一般式[1]で示されるジチエニルエテン誘導体は、二つのチオフェニル基が3−位でエテンに結合しているものである。この出願の発明のジチエニルエテン誘導体は、2−位でエテンに結合してフォトクロミズムを示すものに比べ、閉環体や重合体となった際にπ共役の広がりが得られ、導電性や光特性が高くなるため好ましい。
【0030】
一般式[1]で示される化合物は、紫外線を照射することにより閉環反応を起こし、閉環体として以下の一般式[2]
【0031】
【化12】
【0032】
の化合物を与えるものである。このような閉環体では、π共役がより広がることから導電性が向上する。一般式[2]の化合物において、Rは、前記のとおりである。
【0033】
以上のとおりの紫外線照射による化合物[1]から化合物[2]への閉環反応は、溶液において無色から青色への色調の変化を伴うものである。また化合物[2]に可視光を照射することにより、退色し、再び化合物[1]の開環体が得られる。したがって、化合物[1]および[2]のジチエニルエテン誘導体は、いずれもフォトクロミック有機材料であるといえる。
【0034】
以上のとおりの化合物[1]および[2]のジチエニルエテン誘導体は、どのような方法で合成されるものであってもよい。種々の公知の化学的手法を用いて得られるものである。もちろん、化合物[2]は、化合物[1]の紫外線照射により得られるものに限定されない。
【0035】
この出願の発明では、前記一般式[1]の化合物をモノマーとして重合することにより得られる、次の一般式[3]
【0036】
【化13】
【0037】
の化合物を提供する。このようなジチエニルエテン誘導体の重合体は、どのような方法で重合されるものであってもよいが、例えば、トリアリールホスフィンとハロゲン化アルキルから得られるホスホニウム塩を用いて、一般式[1]のジチエニルエテン誘導体をWittig反応によって重合する方法が挙げられる。もちろん、一般式[3]の化合物は、他の触媒系等を用いた重合反応や共重合反応によって得られるものであってもよい。
【0038】
また、一般式[3]において、R’は、次の化学式[5]
【0039】
【化14】
【0040】
で表される(a)〜(d)のいずれかの共役系置換基であり、このような置換基を用いることで、π共役の広がりを実現できる。
【0041】
前記の化合物[3]は、さらに、紫外線照射によって次の一般式[4]
【0042】
【化15】
【0043】
に示される前記チエニルエテン誘導体の重合体の閉環体となる。この化合物[3]から化合物[4]への紫外線照射による変化は、溶液や薄膜で無色から緑色への色調の変化を伴うものである。このとき、化合物[4]においても、R’は、前記のとおりのものである。
【0044】
もちろん、化合物[4]は、化合物[3]の紫外線照射によって得られるものに限定されず、前記化合物[2]のジチエニルエテン誘導体をモノマーとして種々の触媒系を用いて重合する方法など、これ以外の方法で得られるものであってもよい。
【0045】
さらに、化合物[4]に可視光を照射することにより、前記の緑色は退色し、開環体である化合物[3]が得られる。このような可逆的な光反応から、この出願の発明の化合物[3]および[4]は、いずれもフォトクロミック高分子材料、すなわち光制御型共役系高分子であるといえる。
【0046】
これらの光制御型共役系高分子は、高い導電性を有し、明確なフォトクロミズムを示す点で有用なだけでなく、溶媒に可溶であり、キャスト法等により薄膜としたり、種々の成形方法によりあらゆる形状のものとすることが可能である点で従来のフォトクロミック材料よりも有利なものであるといえる。
【0047】
以下、添付した図面に沿って実施例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【0048】
【実施例】
<合成例1> モノマー[1,2−ビス(5’−ホルミル−2’−メチルチエン−3’−イル)パーフルオロシクロペンテン]の合成とフォトクロミズム
S. H. Kawai and J. M. Lehn, Chem. Eur. J., 5, 275 (1995) に基づき、以下の反応式(I)に従って化合物(A)を合成した。
【0049】
【化16】
【0050】
化合物(A)の同定は、図1(A)に示したIRスペクトルにより行った。
【0051】
次に、この化合物の紫外可視吸収スペクトルを測定したところ、262および293nmに最大吸収波長(λmax)を有することが確認された。
【0052】
また、化合物(A)のTHF溶液に254nmの紫外光を照射したところ閉環して、化合物(A’)が得られた。
【0053】
この化合物(A’)は、λmax283および638nmを有し、青色を呈した。さらに、化合物(A’)のTHF溶液に可視光を照射したところ、退色した。紫外可視吸収スペクトルから化合物(A)の生成が確認された。
【0054】
化合物(A)および(A’)の紫外可視吸収スペクトルを図2に示した。
【0055】
これより、以下の反応式(II)に示される可逆的なフォロクロミズムが確認された。
【0056】
【化17】
【0057】
<実施例1> 光制御型共役系高分子の合成
(1)フェニレンビニレン型ポリマー:化合物(B)
1,4−ジオキサン(10ml)に炭酸カリウム(0.66g、0.48mmol)、ホルムアミド(0.4g、4.4mmol)、およびp−キシリレン−ビス−(トリフェニルホスホニイムブロミド)(0.73g、0.93mmol)を加え、30分後に合成例1で得られたモノマー(0.33g、0.77mmol)を加えた。24時間、70℃で還流し、反応させた後、得られた生成物をメタノール洗浄によって精製した。
【0058】
化合物(B)の生成は、図1(B)のIRスペクトルにおけるアルデヒドピークの消滅により確認した。
【0059】
【化18】
【0060】
(2)ビニレン型ポリマー:化合物(C)
THF(5ml)にZn(0.20g、3.1mmol)を入れ、0℃に保ち攪拌した。TiCl4(1ml、0.17mmol)をゆっくり添加し、30分後に合成例1で得られたモノマー(0.20g、0.47mmol)をTHF(10ml)に溶解し、ゆっくり滴下した。24時間、60℃で還流し、反応させた後、生成物をメタノール洗浄により精製した。
【0061】
化合物(C)の生成は、図1(C)のIRスペクトルにおけるアルデヒドピークの消滅により確認した。
【0062】
【化19】
【0063】
(3)パラ−アゾメチン型ポリマー:化合物(D)
トルエン(5ml)にLiCl(0.01g、cat.)とp−フェニレンジアミン(0.05g、0.47mmol)を加え、攪拌した。合成例1で得られたモノマー(0.20g、0.47mmol)をトルエン(5ml)に溶解し、ゆっくり滴下した。24時間、60℃で還流し、反応させた後、生成物をメタノール洗浄により精製した。
【0064】
化合物(D)の生成は、図1(D)のIRスペクトルにおけるアルデヒドピークの減少により確認した。
【0065】
【化20】
【0066】
(4)メタ−アゾメチン型ポリマー:化合物(E)
トルエン(10ml)にLiCl(0.01g、cat.)とm−フェニレンジアミン(0.10g、0.94mmol)を加え、攪拌した。合成例1で得られたモノマー(0.40g、0.94mmol)をトルエン(5ml)に溶解し、ゆっくり滴下した。24時間、60℃で還流し、反応させた後、生成物をメタノール洗浄により精製した。
【0067】
化合物(E)の生成は、図1(E)のIRスペクトルにおけるアルデヒドピークの減少により確認した。
【0068】
【化21】
【0069】
(1)〜(4)により得られた化合物(B)〜(E)について、重合度を測定した。各高分子の収率および重合度を表1に示した。
【0070】
【表1】
【0071】
<実施例2> 光制御型共役系高分子のフォトクロミズム
実施例1で得られた化合物(B)〜(E)に紫外線を照射し、各ポリマーの紫外可視吸収スペクトルの変化を測定した。それぞれ図2〜5に紫外可視吸収スペクトルを示した。
【0072】
化合物(B)〜(E)は、紫外線の照射により閉環し、化合物(B’)〜(E’)となった。
【0073】
これら(B’)〜(E’)の化合物は、可視光の照射により開環して再び(B)〜(E)に戻ることが確認された。したがって、これらの化合物のフォトクロミズムが示された。
【0074】
【化22】
【0075】
また、いずれの高分子においても異性化に伴う等吸収点が見られ、一対一の異性化が起こることが確認された。とくに化合物(E)では、開環反応が100%進行することが示され、可逆的な光反応が確認された。
<実施例3> 共役系高分子の電気伝導度
さらに、化合物(B)〜(D)および(B’)〜(D’)について、電気伝導度の測定を行った。各高分子の電気伝導度を表2に示した。
【0076】
【表2】
【0077】
いずれの高分子においても、10-10〜10-5S/cmという高い電気伝導度が得られた。また、開環体よりも閉環体で高い電気伝導度が得られることが確認された。
【0078】
これより、閉環体でのπ共役系の広がりが示唆された。
<実施例4> 光制御型共役系高分子の蛍光スペクトル
化合物(B)、(B’)、(C)、(C’)の蛍光スペクトルを測定し、図6および図7に示した。
【0079】
いずれの化合物においても、開環体と閉環体では蛍光強度の差が見られた。また、いずれも閉環体の方が開環体に比べて3倍程度蛍光強度が大きいことが示された。
【0080】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この発明によって、光応答性の共役系高分子が提供され、光スイッチングで導電性や発光特性を制御できる高分子材料が提供される。このような高分子材料は、成形性も高く、フォトエレクトロニクスの分野において極めて有用な材料である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例において合成された化合物(A)、(B)、(C)、(D)、および(E)の赤外吸収スペクトルを示した図である。(A)モノマー;(B)フェニレンビニレン型高分子;(C)ビニレン型高分子;(D)パラ−アゾメチン型高分子;(E)メタ−アゾメチン型高分子
【図2】 この発明の実施例において合成された化合物(B)の紫外線照射前後の紫外可視吸収スペクトルを示した図である。(a)開環体;(b)閉環体(UV照射後)
【図3】 この発明の実施例において合成された化合物(C)の紫外線照射前後の紫外可視吸収スペクトルを示した図である。(a)開環体;(b)閉環体(UV照射後)
【図4】 この発明の実施例において合成された化合物(D)の紫外線照射前後の紫外可視吸収スペクトルを示した図である。(a)開環体;(b)閉環体(UV照射後)
【図5】 この発明の実施例において合成された化合物(E)の紫外線照射前後の紫外可視吸収スペクトルを示した図である。(a)開環体;(b)閉環体(UV照射後)
【図6】 この発明の実施例において合成された化合物(B)の紫外線照射前後の蛍光スペクトルである。(a)開環体;(b)閉環体(UV照射後)
【図7】 この発明の実施例において合成された化合物(C)の紫外線照射前後の蛍光スペクトルである。(a)開環体;(b)閉環体(UV照射後)
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000340472A JP3982990B2 (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | 光制御型共役系高分子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000340472A JP3982990B2 (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | 光制御型共役系高分子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002145878A JP2002145878A (ja) | 2002-05-22 |
JP3982990B2 true JP3982990B2 (ja) | 2007-09-26 |
Family
ID=18815381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000340472A Expired - Fee Related JP3982990B2 (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | 光制御型共役系高分子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3982990B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10242435A1 (de) * | 2002-09-11 | 2004-03-25 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf | Photochrome Polymer-Zusammensetzung, ihre Herstellung, Weiterverarbeitung und Verwendung |
CN109503814A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-03-22 | 福建师范大学 | 一种具有光活性的电存储聚合物及其制备方法 |
-
2000
- 2000-11-08 JP JP2000340472A patent/JP3982990B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002145878A (ja) | 2002-05-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shao et al. | Structure property analysis of the solution and solid-state properties of bistable photochromic hydrazones | |
JP4643761B2 (ja) | 架橋型ヘキサアリールビスイミダゾール新規化合物およびその誘導体、該化合物の製造方法、ならびに該製造方法に用いられる前駆体化合物 | |
Wang et al. | Organoboron-based photochromic copolymers for erasable writing and patterning | |
JP4157227B2 (ja) | クロメン化合物 | |
KR101332809B1 (ko) | 광변색성 모노머, 이에 기초하는 광변색성 고분자, 이광변색성 고분자를 포함하는 광변색성 기록매체 및 이기록매체를 포함하는 3차원 리드/라이트 광학 메모리 | |
CA2494920A1 (en) | Photochromic and electrochromic compounds and methods of synthesizing and using same | |
WO2007105699A1 (ja) | ジチエニルシクロペンテン系化合物、ジチエニルシクロペンテンを有するスチレンポリマー、フォトクロミック材料および光機能素子 | |
Keum et al. | The synthesis and spectroscopic properties of novel, photochromic indolinobenzospiropyran-based homopolymers prepared via ring-opening metathesis polymerization | |
Li et al. | Synthesis, photophysical properties and NIR photochromism of photoresponsive difluoroboron β-diketonate complex based on dithienylethene unit | |
JP2010186106A (ja) | ホログラム記録媒体 | |
JPH08245579A (ja) | ジアリールエテン系フォトクロミック化合物および該化合物を用いた光学記録材料 | |
CA2416016C (en) | Novel photochromic polymers and methods of synthesizing same | |
Li et al. | Cyanostilbene-functionalized dithienylethenes with aggregation-induced emission for photoswitching behavior in multi-media | |
JP3982990B2 (ja) | 光制御型共役系高分子 | |
US20210070741A1 (en) | Mechanochemical Regulation of a Photochemical Reaction | |
JP4706025B2 (ja) | フォトクロミック化合物 | |
Zhang et al. | An Optic/Proton Dual‐Controlled Fluorescence Switch based on Novel Photochromic Bithienylethene Derivatives | |
KR102311861B1 (ko) | 함질소 헤테로방향족 포함 아조벤젠 화합물 및 이를 포함하는 청색 홀로그램 기록용 조성물 | |
Nguyen et al. | Synthesis and characterization of the photoswitchable poly (methyl methacrylate-random-methacrylate spirooxazine) | |
Jin et al. | Efficient One‐step Synthesis and Properties of Photochromic Diarylethenes Having an Indene Bridging Unit | |
US9834723B2 (en) | Pentaarylbiimidazole compound and production method for said compound | |
Zhang et al. | Well-controlled spiropyran functionalized polystyrenes via a combination of anionic polymerization and hydrosilylation for photoinduced solvatochromism | |
CN110896637A (zh) | 吡喃并喹唑啉衍生物及萘并吡喃衍生物 | |
Liang et al. | Photochromic cross-linked copolymer containing thermally stable fluorescing 2-indolylfulgimide | |
Dissanayake et al. | ATTACHMENT OF SPIROPYRAN AS A BACKBONE UNIT INTO THIOPHENE BASED POLYMERS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070206 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070208 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070406 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070612 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070703 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100713 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110713 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |