JP5416517B2 - スピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテル及びその製造方法 - Google Patents
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で表される構造単位を有している。前記式(1)において、Zは、式(1a):
で表される基であってもよい。前記式(1a)において、環Z1〜Z4はC6−10芳香族炭化水素環であり、DはC6−10芳香族炭化水素環、芳香族複素環、エーテル基、チオエーテル基又は直接結合であり、Y1及びY2は直接結合、カルボニル基、オキシカルボニル基、アミド基、エーテル基、チオエーテル基、置換基を有していてもよいアルケニレン基、置換基を有していてもよいアルキニレン基、又は置換基を有していてもよいアリーレン基であってもよい。
で表されるジチオール類又はその誘導体と、式(3):
X1−Z−X2 (3)
(式中、X1及びX2は同一又は異なってハロゲン原子を示し、Zは前記に同じ)
で表されるジハライド化合物とを重合させて、前記スピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルを製造する方法も含まれる。
式(2)において、A1及びA2で表されるアルキレン基は、特に限定されないが、例えば、C2−6アルキレン基(エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、ブタン−1,2−ジイル基など)、通常、C2−4アルキレン基などが例示でき、特に、C2−3アルキレン基(特に、エチレン基、プロピレン基)が好ましい。なお、A1及びA2は互いに同一の又は異なるアルキレン基であってもよいが、通常、同一のアルキレン基である。
前記式(3)において、X1及びX2で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。これらの原子のうち、フッ素原子、塩素原子などが好ましく、特にフッ素原子が好ましい。前記X1及びX2で表されるハロゲン原子は、異なっていてもよいが、同一であってもよい。
前記式(3a)で表される代表的なジハライドには、下記(i)〜(iv)に記載の化合物などが含まれる。
本発明のスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルは、前記ジチオール類又はその誘導体と、1種の前記ジハライドとを重合成分とするホモポリマーであってもよく、少なくとも1種の前記ジチオール類又はその誘導体と、2種以上(例えば2〜3種、特に2種)の前記ジハライドとを重合成分とするコポリマーであってもよい。例えば、ジハライドを2種使用する場合の割合は、第1のジハライド/第2のジハライド(モル比)=5/95〜95/5、好ましくは10/90〜90/10、さらに好ましくは20/80〜80/20(例えば、30/70〜70/30)程度であってもよい。また、スピロビフルオレン骨格含有コポリマーは、二成分で構成されたコポリマー、三成分で構成されたターポリマーなどであってもよい。前記スピロビフルオレン骨格含有コポリマーは、ランダムコポリマー、ブロックコポリマーなどであってもよい。
本発明のスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルは、通常、式(2)で表されるジチオール類又はその誘導体と、式(3)で表される芳香族炭化水素環を少なくとも含むジハライドとを重合させることにより製造できる。前記ジハライドの割合は、前記ジチオール類又はその誘導体1当量に対して、0.5〜1.5当量、好ましくは0.8〜1.3当量、さらに好ましくは0.9〜1.1当量、通常1当量程度である場合が多い。
スピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルの分子量(数平均分子量Mn)及びその分布(Mw/Mn)は、溶出液としてクロロホルムを用い、30℃の条件で、連結カラム(東ソー(株)製、TSK−gel G2000HXL、TSK−gel GMHXL、TSKガードカラムHXL−H)を備えたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレン基準によって見積もった。
示差走査熱量計(島津製作所(株)製、「DSC−60」)を用い、50ml/分の窒素流下、10℃/分の昇温条件で測定した。
熱重量分析(TG)は、島津製作所(株)製、「TGA−50」装置を用いて、窒素雰囲気下及び空気雰囲気(流量50ml/分)中、昇温速度10℃/分で行い、熱分解温度を測定した。
FT/IRスペクトルは、JASCO製、FT/IR−230を用いてKBr法により測定した。
1H−NMRスペクトル及び13C−NMRスペクトルは、内標準としてテトラメチルシラン(TMS)を用い、溶媒としてCDCl3を用いて、JEOL AL−400によって測定した。
スピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテル3mgを表1に示す溶媒1mLに混合し、溶媒溶解性を以下の基準で評価した。
B…ゆっくり溶解した
C…加熱により溶解した
D…加熱により一部溶解した
E…溶解しなかった。
カルニュー精密屈折計 KPR−30((株)島津デバイス製造製)を用い、587.6nmでの屈折率を測定した。なお、サンプルは、得られたスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルをNMP(N−メチルピロリドン)に溶解し、キャスト後、150℃にてアニールして作成したものを用いた。
複屈折は、カルニュー精密屈折計 KPR−30((株)島津デバイス製造製)を用いて、厚み約50μmのフィルムを用い測定した。
ジチオール類の誘導体2cを以下の反応工程に従って製造した。
1H−NMR(400MHz,CDCl3,298K)δ7.81(d,2H),7.77(d,2H),7.34(dd,J2H),7.12−7.07(m,4H),6.77(d,2H),6.47(d,2H),3.34(s,6H),3.18(s,6H);
13C−NMR(100MHz,CDCl3,298K)δ187.5(2C),153.7(2C),149.3(2C),148.4(2C),140.9(2C),139.4(2C),127.9(2C),127.8(2C),124.1(2C),122.7(2C),120.0(2C),119.8(2C),118.7(2C),65.8,43.1(2C),38.6(2C)ppm;
Anal.Calcd for C31H26N2O2S2:C,71.24:H,5.01:N,5.36:S,12.27.Found:C,7152:H,4.76:N,5.31:S,12.29。
1H−NMR(400MHz,CDCl3,298K)δ7.84(d,2H),7.82(d,2H),7.54(dd,2H),7.36(dd,2H),7.18(dd,2H),6.83(d,2H),6.28(d,2H),2.97(s,12H)ppm;
13C−NMR(100MHz,CDCl3,298K)δ166.6(C=O)(2C),148.5(2C),148.4(2C),142.7(2C),140.8(2C),135.8(2C),130.6(2C),128.4(2C),127.9(2C),127.8(2C),124.2(2C),120.3(2C),120.3(2C),65.7(cardo C),36.8(CH3)(4C)ppm;
HRMS−FAB(m/z):[M+Na]+calcd for C31H26N2O2S2Na,545.1333;found,545.1338。
(実施例1)
S,S′−9,9′−スピロビ(フルオレン)−2,2′−ジイル−ビス(ジメチルカルバモチオエート)(2c)0.1568g(0.300mmol)、ビス(4−フルオロフェニル)ケトン0.300mmol、ジフェニルスルホン0.900g、炭酸セシウム0.048g(0.150mmol)、炭酸カルシウム0.09g(0.900mmol)をアルゴン流通下で30mlの二口ナスフラスコに仕込んだ。この混合液を200℃で2時間加熱を続けた。その後、昇温して210℃、220℃、230℃で15分ずつ加熱した後、240℃に昇温し、この温度で2.5時間保ち重合反応を行った。得られた混合液に、酢酸(0.5mL)を添加して反応を停止さえた後、メタノールを注入し、ポリマーの沈殿物を得た。沈殿物を濾過により収集し、メタノールで洗浄した。得られた粗ポリマーを、クロロホルムに溶解し、セライトろ過により塩を除去した後、クロロホルム及びメタノールの溶液中で再沈殿により精製し、下記式で表される構造単位を有するスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルを得た(収率91%)。得られたスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルの数平均分子量Mnは7,300、分子量分布Mw/Mnは1.6であった。
1H−NMR(400MHz,CDCl3,298K)δ7.79−7,77(m,4H),7.46(d,4H),7.42(d,2H),7.33(dd,2H),7.12(dd,2H),7.03(d,2H),6.89(s,2H),6.74(d,2H)ppm。
ビス(4−フルオロフェニル)ケトンの代わりに、1,4−ビス(4−フルオロベンゾイル)ベンゼン0.300mmolを用い、240℃で3時間重合反応させる以外は実施例1と同様にして、下記式で表される構造単位を有するスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルを得た(収率96%)。得られたスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルの数平均分子量Mnは12,000、分子量分布Mw/Mnは3.8であった。
1H−NMR(400MHz,CDCl3,298K)δ7.84(d,2H),7.82(d,2H),7.72(s,4H),7.57(d,4H),7.48(d,2H),7.37(dd,2H),7.14(dd,2H),7.05(d,4H),6.93(s,2H),6.76(d,2H)ppm。
ビス(4−フルオロフェニル)ケトンの代わりに、5−t−ブチル−1,3−ビス(4−フルオロベンゾイル)ベンゼン0.300mmolを用い、240℃で6時間重合反応させる以外は実施例1と同様にして、下記式で表される構造単位を有するスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルを得た(収率93%)。得られたスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルの数平均分子量Mnは5,400、分子量分布Mw/Mnは8.4であった。
1H−NMR(400MHz,CDCl3,298K)δ7.93(s,2H),7.84(d,2H),7.81(d,2H),7.77(s,1H),7.58(d,4H),7.47(dd,2H),7.36(dd,2H),7.14(dd,2H),7.06(d,4H),6.93(d,2H),6.76(d,2H)1.33(s,9H)ppm。
ビス(4−フルオロフェニル)ケトンの代わりに、2,5−ビス(4−フルオロフェニル)−1,3,4−オキサゾール0.300mmolを用い、240℃で6時間重合反応させる以外は実施例1と同様にして、下記式で表される構造単位を有するスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルを得た(収率91%)。得られたスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルの数平均分子量Mnは27,000、分子量分布Mw/Mnは6.5であった。
1H−NMR(400MHz,CDCl3,298K)δ7.79(d,4H),7.66(d,4H),7.40(d,2H),7.34(dd,2H),7.13(dd,2H),7.00(d,4H),6.93(s,2H),6.76(d,2H)ppm。
ビス(4−フルオロフェニル)ケトンの代わりに、1,5−ビス(4−フルオロベンゾイル)−2,6−ジメチルナフタレン0.300mmolを用い、240℃で4時間重合反応させる以外は実施例1と同様にして、下記式で表される構造単位を有するスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルを得た(収率43%)。得られたスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルの数平均分子量Mnは22,000、分子量分布Mw/Mnは2.65であった。
1H−NMR(400MHz,CDCl3,298K)δ7.81(d,2H),7.80(d,2H),7.55(d,4H),7.47(d,2H),7.39(d,4H),7.35(dd,2H),7.18(d,4H),7.12(dd,2H),6.98(d,4H),6.88(s,2H),6.73(d,2H)ppm。
ビス(4−フルオロフェニル)ケトンの代わりに、ビス[4−(4−フルオロベンゾイル)フェニル]ケトン0.300mmolを用い、240℃で6時間重合反応させる以外は実施例1と同様にして、下記式で表される構造単位を有するスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルを得た(収率82%)。得られたスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテルの数平均分子量Mnは14,000、分子量分布Mw/Mnは2.2であった。
1H−NMR(400MHz,CDCl3,298K)δ7.86−7.82(m,12H),7.78(d,4H),7.59(d,4H),7.50(d,2H),7.38(d,2H),7.16(d,2H),7.07(d,4H),6.94(s,2H),6.77(d,2H)ppm。
Claims (3)
- 式(1):
を示し、R1〜R4は同一又は異なって、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基又はハロゲン原子を示し、m1〜m4は0〜4の整数である。但し、スピロビフルオレン骨格に結合するチオエーテル基を含む2つの単位は、それぞれの単位が、スピロビフルオレン骨格を構成するベンゼン環のうち、異なるベンゼン環に結合している限り、いずれのベンゼン環に結合していてもよい]
で表される構造単位を有するスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテル。 - 式(1a)において、環Z1〜Z4がC6−10芳香族炭化水素環であり、DがC6−10芳香族炭化水素環、ピロール環、イミダゾール環、フラン環、チオフェン環、チアゾール環、オキサジアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、プリン環、プテリジン環、インドール環、キノリン環、エーテル基、チオエーテル基又は直接結合である請求項1記載のスピロビフルオレン骨格含有ポリチオエーテル。
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