JP5770642B2 - トリメチレン構造を有する化合物、トリメチレン構造を有する単位を含む高分子化合物、及びトリメチレン構造を有する反応性化合物 - Google Patents

トリメチレン構造を有する化合物、トリメチレン構造を有する単位を含む高分子化合物、及びトリメチレン構造を有する反応性化合物 Download PDF

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Description

本発明は、分子内にトリメチレン構造を有する化合物、分子内にトリメチレン構造を有する単位を含む高分子化合物、分子内にトリメチレン構造を有する反応性化合物、該反応性化合物を用いた該化合物及び該高分子化合物の製造方法、並びに、該化合物又は該高分子化合物を含有する組成物及び有機素子に関する。
π−共役基あるいはπ−共役分子の空間的配列を制御することは有機材料開発分野で極めて重要な事柄である。すなわち、π−共役基間あるいはπ−共役分子間での空間的な相互作用は、有機材料の溶液中や固体状態におけるエキシマー発光や電荷移動等の光学特性、電気的特性、電気化学的特性等に影響を及ぼす。
π−共役基あるいはπ−共役分子を一定の整った配列に制御することで、電界効果トランジスタ(FET)、発光ダイオード(LED)、太陽電池(solar cell)、化学センサー、バイオセンサー、レーザー材料等に利用できる望ましい光学特性、電気的特性、電気化学特性等を有する有機材料を得ることが可能となる。この意味で、これまで、分子結晶、自己集合、超分子化学に関わる制御法によるπ−共役基あるいはπ−共役分子の配向・配列制御に向けた分子設計と合成が精力的に研究されてきた。しかしながら、いまだに自由に配列・配向を制御できるレベルには遠い。
一方、高分子材料における三次元的な空間制御は、π−共役基あるいはπ−共役分子の配向制御に有効な手段として注目される。これまでに、いくつかの例が報告されている。
主鎖にπ−共役基を有する直鎖型高分子において、π−共役基が重なる構造(π−スタック構造)をとり、直鎖型高分子が繰り返し折り畳み構造をとることについて、次の報告がある。
非特許文献1では、ペリレンテトラカルボン酸ジイミドをπ−共役基とし、これを比較的長い連結部で結んだオリゴマーが、溶液中で繰り返し折り畳み構造をとることが開示されている。このオリゴマーにおいては、π−共役基であるペリレンテトラカルボン酸ジイミドが、連続的に重なった構造(π−スタック構造)をとり安定化している。
また、非特許文献2及び非特許文献3は、三級のジアリールウレアオリゴマーが溶液中で繰り返し折り畳み型構造を優位にとることを報告している。
一方、これらの報告に関連し、π−スタック構造をとる高分子として、高分子主鎖に連続的に結合した置換基(ペンダント)の配向を制御した例が、非特許文献4、特許文献1によって報告されている。これら文献では、1,1−ジベンゾフルベン及びその誘導体を単量体とする重合において、適当な重合法を選択することで高分子主鎖に連続的に結合したフルオレン基が折り重なって配向することを見いだしている。この種の高分子については、フルオレン基の折り重なりによる紫外吸収の短波長化と蛍光発光の超波長化が観測されている。さらに、固体状態におけるレーザー励起による電荷移動測定によって、高速な電荷移動が確認されている。
国際公開第02/088202号
A. D. Q. Liら,J. Am. Chem. Soc., 2003, Vol. 125, pp.1120-1121 K. Yamaguchiら,J. Am. Chem. Soc. 1991, Vol. 113, pp.5474-5475 F. D. Lewisら,J. Phs. Chem., B 2005, Vol. 109, pp.4893-4899 中野ら,J. Am. Chem. Soc., 2003, Vo. 125, pp.15474-15484
本発明は、π−スタック構造をとることができる化合物を提供することを目的とする。
また、本発明は、π−スタック構造をとることができる高分子化合物を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記化合物及び上記高分子化合物の原料として使用することができる反応性化合物、また、反応性化合物を用いて上記化合物又は上記高分子化合物を製造する方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、上記化合物又は上記高分子化合物を含有する組成物及び有機素子を提供することを目的とする。
本発明者等は、トリメチレン型連結部を有する[(トリメチレン型連結部)−(π−共役基)]n型高分子化合物を研究した結果、トリメチレン型連結部を、トリメチレン構造の2位に置換基を有するトリメチレン誘導体とした場合に、高分子化合物が、π−共役基が互いに連続的に重なるスタック構造をとることを見出した。また、そのことにより高分子化合物が特異な特性を有することを見いだし、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、下記式1で表される化合物に関する。
本発明の化合物の実施態様として、例えば、以下の化合物が挙げられる。
下記式2で表される化合物。
但し、上記化合物中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素;並びに、C、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる置換基からなる群より選択される基であり、
Z1からZ4は、それぞれ独立に、C及びHからなる芳香族置換基;C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる芳香族置換基;芳香環とC及びHからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む基;並びに、芳香環とC、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む基からなる群より選択される基であり、
Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、C及びHからなる二価の芳香環;並びに、C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環からなる群から選択される基である。
本発明の化合物の実施態様として、例えば、以下の化合物がさらに挙げられる。
R1が水素原子である上記化合物。
R1が水素原子であり、R2が結合する水素原子数が2以下の炭素原子である上記化合物。
R1が水素原子であり、R2が結合する水素原子数が1以下の炭素原子である上記化合物。
前記化合物中の2つ以上の芳香環同士がスタック構造(互いに重なる構造)をとる上記化合物。
前記化合物の発光波長が、該化合物に含まれるZ1からZ4、Ar1又はAr2の単独の発光波長と異なる上記化合物。
また、他の本発明は、下記式11で表される単位を含む高分子化合物に関する。
また、他の本発明は、下記式12で表される単位を含む高分子化合物に関する。
本発明の高分子化合物の実施態様として、例えば、以下の高分子化合物が挙げられる。
下記式3で表される単位を含む高分子化合物。
下記式5で表される単位を含む高分子化合物。
但し、上記高分子化合物中、R1からR4は、それぞれ独立に、水素;並びに、C、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる置換基からなる群より選択される基であり、
Z5からZ7及びZ11からZ15は、それぞれ独立に、C及びHからなる二価の芳香環;C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環;芳香環とC及びHからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基;並びに、芳香環とC、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基からなる群より選択される基であり、
Ar1からAr4は、それぞれ独立に、C及びHからなる二価の芳香環;並びに、C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環からなる群から選択される基であり、
nは1以上の整数である。
本発明の高分子化合物の実施態様として、例えば、以下の化合物がさらに挙げられる。
数平均分子量が1,000〜500,000である上記高分子化合物。
数平均分子量が2,500〜100,000である上記高分子化合物。
R1及びR3が水素原子である上記高分子化合物。
R1及びR3が水素原子であり、R2及びR4が結合する水素原子数が2以下の炭素原子である上記高分子化合物。
R1及びR3が水素原子であり、R2及びR4が結合する水素原子数が1以下の炭素原子である上記高分子化合物。
前記高分子化合物中の2つ以上の芳香環同士がスタック構造(互いに重なる構造)をとる上記高分子化合物。
前記高分子化合物の発光波長が、該高分子化合物に含まれるZ5からZ7、Z11からZ15、又はAr1からAr4の単独の発光波長と異なる上記高分子化合物。
また、他の本発明は、下記式13で表される反応性化合物に関する。
また、他の本発明は、下記式14で表される反応性化合物に関する。
本発明の反応性化合物の実施態様として、例えば、以下の反応性化合物が挙げられる。
下記式4で表される反応性化合物。
下記式7で表される反応性化合物。
但し、上記反応性化合物中、R1からR4は、それぞれ独立に、水素;並びに、C、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる置換基からなる群より選択される基であり、
Z8、Z9、及びZ16からZ20は、それぞれ独立に、C及びHからなる二価の芳香環;C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環;芳香環とC及びHからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基;並びに、芳香環とC、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基からなる群より選択される基であり、
Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、C及びHからなる二価の芳香環;並びに、C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環からなる群から選択される基であり、
Y1及びY2は、それぞれ独立に、縮合反応によって結合生成に関与する官能性置換基を表す。
本発明の反応性化合物の実施態様として、例えば、以下の化合物がさらに挙げられる。
R1及びR3が水素原子である上記反応性化合物。
R1及びR3が水素原子であり、R2及びR4が結合する水素原子数が2以下の炭素原子である上記反応性化合物。
R1及びR3が水素原子であり、R2及びR4が結合する水素原子数が1以下の炭素原子である上記反応性化合物。
前記反応性化合物中の2つ以上の芳香環同士がスタック構造(互いに重なる構造)をとる上記反応性化合物。
前記反応性化合物の発光波長が、該反応性化合物に含まれるZ8、Z9、Z16からZ20、Ar1又はAr2の単独の発光波長と異なる上記反応性化合物。
また、他の本発明は、上記反応性化合物を、縮合反応に関与する1つの置換基を有する化合物と縮合反応させて、上記式1又は式2で表される化合物を生成させることを特徴とする化合物の製造方法に関する。
また、他の本発明は、上記反応性化合物を、上記反応性化合物及び/又は縮合反応に関与する2つの置換基を有する化合物と縮合反応させて、上記式11、式12、式3又は式5で表される単位の少なくともいずれか一つを含む高分子化合物を生成させることを特徴とする高分子化合物の製造方法に関する。
また、他の本発明は、上記化合物又は上記高分子化合物を含む組成物に関する。
また、他の本発明は、上記化合物又は上記高分子化合物を含む有機素子に関する。
本願の開示は、2010年1月29日に出願された特願2010−18744号に記載の主題と関連しており、それらの開示内容は引用によりここに援用される。
本発明によれば、π−共役基が互いに重なるπ−スタック構造をとる化合物を提供できる。また、他の本発明によれば、π−共役基が互いに重なるπ−スタック構造をとる高分子化合物を提供できる。また、他の本発明によれば、上記化合物及び上記高分子化合物の原料として使用可能な反応性化合物、また、反応性化合物を用いて目的とする化合物又は高分子化合物を効率よく製造する方法を提供することができる。さらに、他の本発明によれば、π−スタック構造を有する上記化合物又は上記高分子化合物を含有することにより、特異な特性を有する組成物及び有機素子を提供することができる。
図1は、実施例34において評価した化合物のUV吸収スペクトル(a)及び発光スペクトル(b)、(c)、(d)を示す。 図2は、実施例35において得られた高分子化合物の熱処理後のAFM(原子間力顕微鏡)イメージ(a)、(b)、(c)とXRD(X線回折)スペクトル(d)を示す。 図3は、フィルム状に形成した本発明の高分子化合物のイメージ図を示す。
<1>分子内にトリメチレン構造を有する化合物(2位に置換基を有するトリメチレン化合物)
本発明の化合物は、下記式1で表される。つまり、本発明の化合物は、トリメチレン構造(トリメチレン型連結部)を介して互いに結合した共役構造部位(π−共役基)を有する化合物であって、トリメチレン構造の2位の位置にR1、R2の置換基を有する化合物である。
さらには、上記式1における共役構造部位(π−共役基、Z1及びZ2)を優位にスタックさせ、π−共役基単独では得られがたい光学特性、電気的特性、電気化学的特性等を優位に得るためには、トリメチレン構造に、C及びHからなる二価の芳香環、並びにC、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環からなる群から選択される基であるAr1及びAr2が結合した、以下の式2で表される構造がより好ましい。なお、π−共役基単独とは、π−共役基部分に対応する化合物、具体的には、π−共役基に水素原子が付加されてなる化合物を意味する。
但し、式1及び式2において、
R1及びR2は、それぞれ独立に、水素;並びに、C、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる置換基からなる群より選択される基であり、
Z1からZ4は、それぞれ独立に、C及びHからなる芳香族置換基;C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる芳香族置換基;芳香環とC及びHからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む基;並びに、芳香環とC、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む基からなる群より選択される基であり、
Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、C及びHからなる二価の芳香環;並びに、C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環からなる群から選択される基である。
なお、Z1からZ4は非共役部位を有していてもよい。Z1からZ4は上記の基から選択される2種以上の基を含んでいてもよい。R1及びR2が同時に水素となることはない。
また、Cは炭素原子であり、Hは水素原子である。Xとしては、O(酸素原子)、N(窒素原子)、S(硫黄原子)、Si(珪素原子)、ハロゲン原子等が挙げられる。
ここで、R1及びR2について説明する。
R1及びR2は、水素;並びに、C、H及び/又はXからなる置換基から選択される。C、H及び/又はXからなる置換基としては、C及びHからなる脂肪族置換基、C及びHからなる芳香族置換基、C、H及びXからなる芳香族置換基、これら以外のC、H及び/又はXからなる置換基(脂肪族置換基を含む)等を挙げることができる。
C及びHからなる脂肪族置換基としては、直鎖状でも分岐状でもよい炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12のアルケニル基、炭素数1〜12のアルキニル基等が挙げられる。
C及びHからなる芳香族置換基としては、直鎖状でも分岐状でもよい炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のシクロアルキル基等を置換基として有していてもよいアリール基、アリールアルキル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、ビフェニル基等の多環アリール基、ナフチル基、アントラセニル基等の縮合環アリール基等が挙げられる。
C、H及びXからなる芳香族置換基としては、直鎖状でも分岐状でもよい炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のシクロアルキル基、又は炭素数1〜12のアルコキシ基等を置換基として有していてもよいアリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基等が挙げられる。
C、H及び/又はXからなる置換基(脂肪族置換基を含む)とは、具体的には、C、H及びXからなる置換基、C及びXからなる置換基、H及びXからなる置換基、Xからなる置換基等が挙げられる。
C、H及び/又はXからなる置換基としては、アルコキシ基、アルキルチオ基、ヒドロキシ基、ヒドロキシアルキル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミノ基、アミド基、イミド基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、シアノ基、これらの置換基を有するアルキル基等が挙げられる。
R1及びR2は置換基を有していてもよく、置換基の例として、C、H及び/又はXからなる置換基における例が挙げられる。
共役構造部位を優位にスタックさせ、π−共役基単独では得られがたい光学特性、電気的特性、電気化学的特性等を優位に得るためには、これらの中でも、R1が水素原子である化合物が好ましく、またR1が水素原子で、R2が結合する水素原子数が2以下の炭素原子である化合物がより好ましい。さらには、R1が水素原子で、R2が結合する水素原子数が1以下の炭素原子である化合物がより好ましく、R1が水素原子で、R2が結合する水素原子数が0の炭素原子である化合物が最も好ましい。
なお、本発明において、R2が結合する水素原子数が2以下(又は1以下、0)の炭素原子であるとは、R2が、遊離炭素を有する置換基であって、遊離炭素に結合している水素原子数が2以下の置換基であることを意味する。換言すると、R2が、炭素原子(トリメチル構造に結合している炭素原子)から遊離原子価が出ている一価の基であり、該炭素原子に結合している水素原子数が2以下の一価の基であることを意味する。
例えば、以下の式で表されるR2を比べた場合、(b)〜(d)が好ましく、(c)及び(d)がより好ましく、(d)が最も好ましい。
ここで、RHC−、R’RHC−、及びR”R’RC−は、それぞれ、C、H及び/又はXからなる置換基から選択することができる。また、RHC−、R’RHC−、及びR”R’RC−は、環状構造を形成していてもよい。
Z1からZ4(Zn(n=1〜4))について説明する。
C及びHからなる芳香族置換基としては、直鎖状でも分岐状でもよい炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のシクロアルキル基等を置換基として有していてもよいアリール基、アリールアルキル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、ビフェニル基等の多環アリール基、ナフチル基、アントラセニル基等の縮合環アリール基等が挙げられる。さらに、後述するAr1及びAr2におけるC及びHからなる二価の芳香環に水素原子を付加してなる一価の芳香環が挙げられる。
C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる芳香族置換基としては、直鎖状でも分岐状でもよい炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基等を置換基として有していてもよいアリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基等が挙げられる。さらに、後述するAr1及びAr2におけるC、H及びXからなる二価の芳香環に水素原子を付加してなる一価の芳香環が挙げられる。
芳香環と、C及びHからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む基としては、芳香環と炭素・炭素二重結合性及び/又は炭素・炭素三重結合性の共役構造を含む基が挙げられる。炭素・炭素二重結合性の共役構造としては、エテニル基、プロペニル基等が挙げられ、炭素・炭素三重結合性の共役構造としては、エチニル基、プロピニル基等が挙げられる。
芳香環と、C、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む基としては、具体的には、芳香環と、C、H及びXからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造、C及びXからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造、又は、H及びXからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む基が挙げられる。芳香環と、C、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む基としては、芳香環とイミノ基等の共役構造を含む基が挙げられる。
Znにおける芳香環としては、C及びHからなる芳香環、C、H及びX(Xはヘテロ原子)からなる芳香環が挙げられる。C及びHからなる芳香環、C、H及びX(Xはヘテロ原子)からなる芳香環としては、後述するAr1及びAr2におけるC及びHからなる二価の芳香環、並びに、C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環と同様の芳香環(但し、一価の芳香環となる場合もある。)が挙げられる。
Znは、これらの基1つにより構成されていても、また、これらの基から選択される同一又は異なる2つ以上により構成されていてもよい。つまり、Znは、例えば、上記において例示された基の中から選択される、同一又は異なる2〜20個、2〜10個、または2〜5個の基が連結してなる基でもよい。
Znは、広いπ平面を有する基が好ましく、この観点からは、縮合環を好ましく用いることができる。
Ar1及びAr2について説明する。
C及びHからなる二価の芳香環としては、二価の単環、または、2個以上、好ましくは2〜5個の環が縮合してなる縮合環等の芳香族炭化水素環が挙げられる。具体的には、それぞれ二価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、ペリレン環、テトラセン環、ペンタセン環、フルオレン環、インデノフルオレン環、アズレン環、ヘプタレン環、ビフェニレン環、インダセン環、アセナフチレン環、フェナレン環、フルオランテン環、アセフェナントリレン環、アセアントリレン環、トリフェニレン環、クリセン環、ナフタセン環、ピセン環、ペンタフェン環、テトラフェニレン環、ヘキサフェン環、ヘキサセン環、ルビセン環、コロネン環、トリナフチレン環、ヘプタフェン環、ヘプタセン環等の芳香族炭化水素環が挙げられる。
C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環としては、二価の複素単環、または、2個以上、好ましくは2〜5個の環が縮合してなる縮合環等の複素芳香環が挙げられる。具体的には、それぞれ二価のピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、チオフェンオキシド環、ベンゾチオフェンオキシド環、ジベンゾチオフェンオキシド環、チオフェンジオキシド環、ベンゾチオフェンジオキシド環、ジベンゾチオフェンジオキシド環、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、ピロール環、インドール環、ジベンゾピロール環、シロール環、ベンゾシロール環、ジベンゾシロール環、ボロール環、ベンゾボロール環、ジベンゾボロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアジン環、シンノリン環、フェナントリジン環、ペリミジン環、キナゾリノン環、イソベンゾフラン環、イソインドール環、インドリジン環、クロメン環、ベンゾピラン環、キサンテン環、キノリジン環、フェナントリジン環、ナフチリジン環、インダゾール環、フタラジン環、プリン環、プテリジン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、フェノキサジン環、フェノチアジン環、フェナジン環等の複素芳香環が挙げられる。
Ar1及びAr2としては、中でも、芳香族炭化水素環が好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環及びアントラセン環が、より好ましい。
または、Ar1及びAr2としては、広いπ平面を有する基が好ましく、この観点からは、縮合環を好ましく用いることができる。
Zn、並びにAr1及びAr2の基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミノ基、アミド基、イミド基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、シアノ基、1価の複素環基等が挙げられる。
本発明の化合物は、化合物中の2つ以上の芳香環同士が、スタック構造をとることができる。また、本発明の化合物の発光波長は、化合物中の芳香環単独の発光波長と異なる。例えば、上記式1で表される化合物の発光波長はZ1又はZ2の単独の発光波長と異なり、上記式2で表される化合物の発光波長はZ3、Z4、Ar1又はAr2の単独の発光波長と異なる。すなわち、本発明の化合物の芳香環に起因する吸光係数が、芳香環を導入するための置換基(上記式1で表される化合物のZ1又はZ2、上記式2で表される化合物のZ3、Z4、Ar1又はAr2)に対応する吸光係数より小さくなる。これにより、紫外線透過材料となり得るとともに耐光性材料としても有用である。
<2>分子内にトリメチレン構造を有する単位を含む高分子化合物(トリメチレン型連結部を有する高分子化合物)
本発明の高分子化合物は、トリメチレン構造(トリメチレン型連結部)を介して互いに結合した共役構造部位(π−共役基)を有する単位であって、トリメチレン構造の2位の位置にR1、R2の置換基を有する単位を含む高分子化合物である。本発明の高分子化合物を以下に示す。
本発明の高分子化合物は、下記式11で表される単位を含む高分子化合物である。
本発明の高分子化合物の例として、下記式3で表される単位を含む高分子化合物が挙げられる。
また、本発明の高分子化合物の例として、下記式9で表される単位の少なくともいずれか一つを含む高分子化合物が挙げられる。
さらに、本発明の高分子化合物の例として、下記式6で表される単位を含む高分子化合物が挙げられる。
また、本発明の高分子化合物は、下記式12で表される単位を含む高分子化合物である。
本発明の高分子化合物の例として、下記式5で表される単位を含む高分子化合物が挙げられる。
但し、式11、式3、式9、式6、式12及び式5において、
R1からR4は、それぞれ独立に、水素;並びに、C、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる置換基からなる群より選択される基であり、
Z5からZ7及びZ11からZ15は、それぞれ独立に、C及びHからなる二価の芳香環;C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環;芳香環とC及びHからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基;並びに、芳香環とC、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基からなる群より選択される基であり、
Ar1からAr4は、それぞれ独立に、C及びHからなる二価の芳香環;並びに、C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環からなる群から選択される基であり、
nは1以上の整数である。
なお、Z5からZ7及びZ11からZ15は、非共役部位を有していてもよい。Z5からZ7及びZ11からZ15は、上記の基から選択される2種以上の基を含んでいてもよい。R1及びR2が同時に水素となることはなく、R3及びR4が同時に水素となることはない。
また、Cは炭素原子であり、Hは水素原子である。Xとしては、O(酸素原子)、N(窒素原子)、S(硫黄原子)、Si(珪素原子)、ハロゲン原子等が挙げられる。
本発明の高分子化合物は、単独重合体(ホモポリマー)でも良いし、共重合体(コポリマー)でもでも良い。共重合体では交互、ランダム、ブロック又はグラフト共重合体であっても良い。本発明の高分子化合物は、それぞれ上記式で表される単位のみからなる高分子化合物でも良いし、それぞれ上記式で表される単位と、他の繰返し単位とを含む高分子化合物でも良い。
本発明の高分子化合物において、上記式で表される単位の含有割合は、それぞれ、モノマー仕込み比率で10〜100%が好ましく、効率的にスタック構造をとるためには、25〜100%がより好ましい。なお、モノマー仕込み比率とは、(上記式で表される単位を構成するためのモノマーのモル数/全モノマーのモル数)をいう。
本発明の高分子化合物が1種の繰り返し単位のみからなる場合、本発明の高分子化合物は上記式で表される高分子化合物(但し、式中のnは2以上)となる。nは、π−共役基を有する単量体では得られにくい光学特性、電気的特性、電気化学的特性を発現させる観点から、好ましくは3〜500、より好ましくは4〜100である。なお、π−共役基を有する単量体とは、本発明の高分子化合物を得るために用いられる単量体や、本発明の高分子化合物を構成する繰り返し単位に対応する化合物をいう。
R1からR4、Ar1からAr4としては、上記式1又は式2で表される化合物で挙げられた基と同様のものが挙げられる。また、好ましいR1からR4、Ar1からAr4としても、上記式1又は式2で表される化合物における好ましい基と同様のものが挙げられる。
スタック構造を優位にとり、π−共役基を有する単量体や、芳香環、又は芳香環と二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造部位単独では得られがたい光学特性、電気的特性、電気化学的特性等を優位に得るためには、R1及びR2としては、R1が水素原子である高分子化合物が好ましく、またR1が水素原子で、R2が結合する水素原子数が2以下の炭素原子である高分子化合物がより好ましい。さらには、R1が水素原子で、R2が結合する水素原子数が1以下の炭素原子である高分子化合物がより好ましく、R1が水素原子で、R2が結合する水素原子数が0の炭素原子である化合物が最も好ましい。R3及びR4としても、R3が水素原子である高分子化合物が好ましく、またR3が水素原子で、R4が結合する水素原子数が2以下の炭素原子である高分子化合物がより好ましい。さらには、R3が水素原子で、R4が結合する水素原子数が1以下の炭素原子である高分子化合物がより好ましく、R3が水素原子で、R4が結合する水素原子数が0の炭素原子である化合物が最も好ましい。
Z5からZ7及びZ11からZ15(Zn(n=5〜7及び11〜15)について説明する。
Znは、C及びHからなる二価の芳香環;C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環;芳香環とC及びHからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基;並びに、芳香環とC、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基からなる群より選択される基である。Znは、非共役部位を有していても良い。
芳香環と、C及びHからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基としては、芳香環と炭素・炭素二重結合性及び/又は炭素・炭素三重結合性の共役構造を含む二価の基が挙げられる。炭素・炭素二重結合性の共役構造としては、エテニレン基等が挙げられ、炭素・炭素三重結合性の共役構造としては、エチニレン基等が挙げられる。
芳香環と、C、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む基としては、具体的には、芳香環と、C、H及びXからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造、C及びXからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造、又は、H及びXからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む基が挙げられる。
芳香環とC及びHからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基、並びに、芳香環とC、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基における芳香環としては、C及びHからなる二価の芳香環、C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環が挙げられる。
Znにおける芳香環としては、上記式2で表される化合物のAr1、Ar2で用いられるものと同様の基が挙げられる。
Znは、これらの基1つにより構成されていても、また、これらの基から選択される同一又は異なる2つ以上により構成されていてもよい。例えば、Znは、上記において例示された基の中から選択される、同一又は異なる2〜20個、2〜10個、または2〜5個の基が連結してなる基でもよい。また、Znは、上記式1及び2で表される化合物におけるZnが有してもよい置換基と同様の置換基を有していてもよい。Znは、広いπ平面を有する基が好ましく、この観点からは、縮合環を好ましく用いることができる。
スタック構造を優位にとり、π−共役基を有する単量体や、芳香環、又は芳香環と二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造部位単独で得られがたい光学特性、電気的特性、電気化学的特性等を優位に得るためには、Znとして下記の構造が好ましく挙げられる。
ここでmは1以上の整数である。mは、π−共役基を有する単量体では得られにくい光学特性、電気的特性、電気化学的特性を発現させる観点から好ましくは1〜10、より好ましくは1〜3である。また、上記式中Ar1、Ar2は、上記式2で表される化合物で挙げられた基と同様のものが挙げられる。
本発明の高分子化合物の数平均分子量は1,000〜500,000であることが好ましい。高分子化合物の取り扱いの容易さや、高分子化合物の芳香環がスタック構造に起因する光学特性、電気的特性、電気化学的特性を優位に発現するためには2,500〜100,000であることがより好ましい。なお、数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定することができる。
本発明の高分子化合物は、高分子化合物中の2つ以上の芳香環同士がスタック構造をとることができる。また、本発明の高分子化合物の発光波長は、高分子化合物中の芳香環単独の発光波長や、π−共役基を有する単量体の発光波長と異なる。例えば、本発明の高分子化合物として上記式3で表される単位を含む化合物を例に説明すると、上記式3で表される単位を含む化合物の発光波長は、Z5、Ar1又はAr2の単独の発光波長と異なり、また、上記式3で表される単位からなる化合物単独の発光波長と異なる。すなわち、本発明の高分子化合物の芳香環に起因する吸光係数が、芳香環を導入するための置換基(例えば、上記式3で表される単位を含む化合物のZ5、Ar1又はAr2)に対応する吸光係数より小さくなる。これにより、紫外線透過材料となり得るとともに耐光性高分子材料としても有用である。
<3>分子内にトリメチレン構造を有する反応性化合物
本発明のトリメチレン構造を有する反応性化合物は、本発明の化合物及び高分子化合物の製造に用いることができる。
本発明の反応性化合物は、下記式13で表される反応性化合物である。
本発明の反応性化合物の例として、下記式4で表される反応性化合物が挙げられる。
また、本発明の反応性化合物の例として、下記式7で表される反応性化合物が挙げられる。
さらに、本発明の反応性化合物の例として、下記式8のいずれかで表される反応性化合物が挙げられる。
また、本発明の反応性化合物は、下記式14で表される反応性化合物である。
本発明の反応性化合物の例として、下記式10で表される反応性化合物が挙げられる。
但し、式13、式4、式7、式8、式14及び式10において、
R1からR4は、それぞれ独立に、水素;並びに、C、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる置換基からなる群より選択される基であり、
Z8からZ10及びZ16からZ20は、それぞれ独立に、C及びHからなる二価の芳香環;C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環;芳香環とC及びHからなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基;並びに、芳香環とC、H及び/又はX(Xはヘテロ原子である)からなる二重結合性及び/又は三重結合性の共役構造とを含む二価の基からなる群より選択される基であり、
Ar1からAr4は、それぞれ独立に、C及びHからなる二価の芳香環;並びに、C、H及びX(Xはヘテロ原子である)からなる二価の芳香環からなる群から選択される基であり、
Y1及びY2は、それぞれ独立に、縮合反応によって結合生成に関与する官能性置換基を表す。
なお、Z8からZ10及びZ16からZ20は、非共役部位を有していてもよい。Z8からZ10及びZ16からZ20は、上記の基から選択される2種以上の基を含んでいてもよい。R1及びR2が同時に水素となることはなく、R3及びR4が同時に水素となることはない。ここで縮合反応とは、カップリング反応も含む。
また、Cは炭素原子であり、Hは水素原子である。Xとしては、O(酸素原子)、N(窒素原子)、S(硫黄原子)、Si(珪素原子)、ハロゲン原子等が挙げられる。
上記式で表される反応性化合物において、R1からR4、Ar1からAr4、Zn(n=8〜10、16〜20)は上記化合物及び上記高分子化合物で挙げられたR1からR4、Ar1からAr4、Znと同様のものが挙げられる。また、好ましいR1からR4、Ar1からAr4、Zn(n=8〜10、16〜20)としては、上記化合物及び上記高分子化合物における好ましい基と同様のものが挙げられる。
Y1及びY2について説明する。
Y1及びY2(縮合反応によって結合生成に関与する官能性置換基)としては、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基、アリールアルキルスルホネート基、ホウ酸エステル基、スルホニウムメチル基、ホスホニウムメチル基、ホスホネートメチル基、モノハロゲン化メチル基、ホウ酸基、ホルミル基、シアノメチル基、ビニル基、エチニル基、カルボキシル基、エステル基、アミド基等が挙げられる。ここでアルキルスルホネート基としては、メタンスルホネート基、エタンスルホネート基、トリフルオロメタンスルホネート基等が例示され、アリールスルホネート基としては、ベンゼンスルホネート基、p−トルエンスルホネート基等が例示され、アリールアルキルスルホネート基としては、ベンジルスルホネート基等が例示される。
縮合反応によって結合生成に関与する官能性置換基として好ましい置換基は重合反応の種類によって異なるが、例えばKumada-Tamaoカップリング反応等のようにゼロ価ニッケル錯体を用いる場合には、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基又はアリールアルキルスルホネート基が挙げられる。またSuzukiカップリング反応等のようにニッケル触媒又はパラジウム触媒を用いる場合には、ハロゲン原子、ホウ酸エステル基、ホウ酸基等が挙げられる。
なお、本発明の反応性化合物は、例えば、下記の2つの方法(a)及び(b)により得ることができる。上記式4で表される反応性化合物を例に説明する。
(a)マロン酸ジエステルを原料とするルート
マロン酸ジエステルあるいはその誘導体を原料とする、アルキル化剤X−CH−Ar1−Y1及び/又はX−CH−Ar2−Y2(X=ハロゲン)によるアルキル化や、続く、脱炭酸反応によって、本発明の反応性化合物を得ることができる。さらに、マロン酸ジエステルのアルキル化によって得られるα,α−ジアルキル化されたマロン酸ジエステルや、脱炭酸反応によって得られるα,α−ジアルキル酢酸エステルを中間体とする合成法を用いて、本発明の反応性化合物を得ることができる。下記に、マロン酸ジエステルあるいはその誘導体から反応性化合物を得る反応、さらに、反応性化合物のR1、R2の置換基に関わる反応を記載する。
マロン酸ジエステルを原料とし、塩基性条件下でX−CH−Ar1−Y1(X=ハロゲン)を反応させモノアルキル化してモノアルキル体を、あるいは、ジアルキル化して(Ar1=Ar2、Y1=Y2のとき)ジアルキル体(反応性化合物)を得る。モノアルキル化した場合は、再び塩基性条件下でX−CH−Ar2−Y2(X=ハロゲン)を反応させアルキル化して、ジアルキル体(反応性化合物)を得る。
得られたジアルキル体(α,α−ジアルキル化されたマロン酸ジエステル体あるいはその誘導体)の1つのエステル基を分解・脱炭酸してモノエステル体(反応性化合物)とすることができる。また、得られたモノエステル体に過剰量のグリニャール反応剤やアルキルリチウム反応剤を用いて付加反応を行い、三級アルコール体(反応性化合物)とすることができる。さらに、得られた三級アルコール体(反応性化合物)を塩基性条件下で、アルキル化してアルコキシ体(反応性化合物)を、あるいはシリル化してシリルオキシ体(反応性化合物)を得る。
なお、式4で表される反応性化合物のAr1、Ar2、Y1、Y2は、マロン酸ジエステルと反応させるX−CH−Ar1−Y1やX−CH−Ar2−Y2を適宜変更することにより所望の基とすることができる。具体的には、X−CH−Ar1−Y1及びX−CH−Ar2−Y2のY1、Y2を誘導体化することにより所望の官能性置換基を反応性化合物に導入することができる。
(b)アセト酢酸エステルを原料とするルート
アセト酢酸エステルあるいはその誘導体を原料とする、アルキル化剤X−CH−Ar1−Y1及び/又はX−CH−Ar2−Y2(X=ハロゲン)によるアルキル化、続く、脱炭酸反応によって、本発明の反応性化合物を得ることができる。さらに、アルキル化によって得られるα,α−ジアルキル化されたアセト酢酸エステルや、脱炭酸反応によって得られるα,α−ジアルキルケトンを中間体とする合成法を用いて、本発明の反応性化合物を得ることができる。下記に、アセト酢酸エステルあるいはその誘導体から反応性化合物を得る反応、さらに、反応性化合物のR1、R2の置換基に関わる反応を記載する。
アセト酢酸エステルあるいはその誘導体を原料とし、塩基性条件下でX−CH−Ar1−Y1(X=ハロゲン)を反応させモノアルキル化してモノアルキル体を、あるいは、ジアルキル化して(Ar1=Ar2、Y1=Y2のとき)、ジアルキル体(反応性化合物)を得る。モノアルキル化した場合は、再び塩基性条件下でX−CH−Ar2−Y2(X=ハロゲン)を反応させアルキル化して、ジアルキル体(反応性化合物)を得る。
得られたジアルキル体(α,α−ジアルキル化されたアセト酢酸エステル体あるいはその誘導体)のエステル基を分解・脱炭酸してケトン体(反応性化合物)とすることができる。また、得られたケトン体にグリニャール反応剤やアルキルリチウム反応剤を用いて付加反応を行い、三級アルコール体(反応性化合物)とすることができる。さらに、得られた三級アルコール体を塩基性条件下で、アルキル化してアルコキシ体(反応性化合物)を、あるいはシリル化してシリルオキシ体(反応性化合物)を得る。
また、上記ケトン体に、ホーナーエモンズ・ビッティヒ反応を施して得られるα,β-不飽和エステル体(反応性化合物)に、当量あるいは触媒量の銅反応剤存在下、グリニャール反応剤やアルキルリチウム反応剤を反応させ共役付加体エステル(反応性化合物)を得る。また、得られた共役付加体エステルを還元して、一級アルコール体(反応性化合物)とすることができる。さらに、得られた一級アルコール体を塩基性条件下で、アルキル化してアルコキシ体(反応性化合物)を、エステル化してエステル体(反応性化合物)を、あるいはシリル化してシリルオキシ体(反応性化合物)を得る。
なお、式4で表される反応性化合物のAr1、Ar2、Y1、Y2は、アセト酢酸エステルあるいはその誘導体と反応させるX−CH−Ar1−Y1やX−CH−Ar2−Y2を適宜変更することにより所望の基とすることができる。また、X−CH−Ar1−Y1及びX−CH−Ar2−Y2のY1、Y2を誘導体化して所望の官能性置換基を反応性化合物に導入することができる。
<4>化合物及び高分子化合物の製造方法
本発明の化合物は、本発明の反応性化合物と同様に、マロン酸エステルあるいはその誘導体やアセト酢酸エステルあるいはその誘導体を原料として得ることができる。また、本発明の化合物及び高分子化合物は、例えば、本発明の反応性化合物や、縮合反応に関与する置換基を有する化合物などを原料として用いることで得ることができる。
本発明の化合物は、例えば、上記式13、式4、式7又は式8で表される反応性化合物と、縮合反応に関与する1つの置換基を有する化合物を共存させて反応することで得られる。
また、本発明の高分子化合物は、例えば、上記式13、式4、式7、式8、式14又は式10で表される反応性化合物と、縮合反応に関与する2つの置換基を有する化合物又は3つ以上の置換基を有する化合物とを共存させて縮合させる、あるいは、上記式13、式4、式7、式8、式14又は式10で表される反応性化合物同士を縮合させることにより得ることができる。
本発明の化合物又は高分子化合物の製造方法においては、既知の縮合反応を用いることができる。縮合反応に関与する置換基を有する化合物としては、重合反応の種類によって異なるが、例えばKumada-Tamaoカップリング反応等のようにゼロ価ニッケル錯体を用いる場合には、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基又はアリールアルキルスルホネート基を、縮合反応に関与する置換基として1つ有する化合物であれば特に制限はない。また、Suzukiカップリング反応等のようにニッケル触媒又はパラジウム触媒を用いる場合には、ハロゲン原子、ホウ酸エステル基、ホウ酸基を、縮合反応に関与する置換基として1つ有する化合物であれば特に制限はない。
縮合反応に関与する置換基を有する化合物としては、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基、アリールアルキルスルホネート基、ホウ酸エステル基、スルホニウムメチル基、ホスホニウムメチル基、ホスホネートメチル基、モノハロゲン化メチル基、ホウ酸基、ホルミル基、シアノメチル基、ビニル基、エチニル基、カルボキシル基、エステル基、アミド基等の縮合反応に関与する置換基を有する化合物が挙げられる。ここでアルキルスルホネート基としては、メタンスルホネート基、エタンスルホネート基、トリフルオロメタンスルホネート基等が例示され、アリールスルホネート基としては、ベンゼンスルホネート基、p−トルエンスルホネート基等が挙げられる。
縮合反応に関与する2つの置換基を有する化合物としては、例えば、以下の式で表される化合物が用いられる。
上記式中、Z、Y1及びY2は、上記反応性化合物のZn、Y1、Y2と同様である。
縮合反応に関与する2つの置換基を有する化合物として、好ましくは、以下の式で表される化合物が用いられる。
ここでlは1以上の整数である。lは、反応性化合物を用いて得られる化合物及び高分子化合物の光学特性、電気的特性、電気化学的特性の観点から、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜3である。
上記式中、Ar1及びAr2、並びにY1及びY2は、上記反応性化合物のAr1及びAr2、並びにY1、Y2と同様である。
具体的には、本発明の高分子化合物の製造方法としては、Suzukiカップリング反応等のニッケル触媒又はパラジウム触媒により重合する方法、Grignard反応により重合する方法、Kumada-Tamaoカップリング反応等のゼロ価ニッケル錯体により重合する方法、FeCl3等の酸化剤により重合する方法、電気化学的に酸化重合する方法、あるいは適当な脱離基を有する中間体高分子の分解による方法等が例示される。
本発明の高分子化合物が縮合重合によって、主鎖(例えば、上記式3で表される高分子化合物のZ5)に二重結合を生成する場合は、例えば特開平5−202355号公報に記載の方法が挙げられる。すなわち、ホルミル基を有する化合物とホスホニウムメチル基を有する化合物とのWittig反応による重合、ホルミル基とホスホニウムメチル基とを有する化合物同士のWittig反応による重合、ビニル基を有する化合物とハロゲン原子を有する化合物とのHeck反応による重合、モノハロゲン化メチル基を2つあるいは2つ以上有する化合物の脱ハロゲン化水素法による重縮合、スルホニウムメチル基を2つあるいは2つ以上有する化合物のスルホニウム塩分解法による重縮合、ホルミル基を有する化合物とシアノメチル基を有する化合物とのKnoevenagel反応による重合、ホルミル基を2つあるいは2つ以上有する化合物のMcMurry反応による重合等の方法が例示される。なお、上述の基は反応性化合物のY1及びY2、上記縮合反応に関与する2つの置換基を有する化合物や縮合反応に関与する3つ以上の置換基を有する化合物の該置換基として用いることが可能である。
本発明の高分子化合物が縮合重合によって主鎖(例えば、上記式3で表される高分子化合物のZ5)に三重結合を生成する場合には、例えば、Heck反応、Sonogashira反応が利用できる。
これらのうち、Suzukiカップリング反応等のニッケル触媒又はパラジウム触媒により重合する方法、Grignard反応により重合する方法、Kumada-Tamaoカップリング反応等のゼロ価ニッケル錯体により重合する方法、Wittig反応による重合、Heck反応による重合、Sonogashira反応による重合及びKnoevenagel反応による重合する方法が、構造制御がしやすいので好ましい。
<5>本発明の化合物及び高分子化合物の用途
本発明の化合物及び高分子化合物は、芳香環が容易にスタック構造を取るので淡色効果を生じ、前記芳香環に起因する吸光係数が、該芳香環を導入するための置換基(例えば、式1におけるZ1及びZ2、式2におけるZ3、Z4、Ar1及びAr2、式3におけるZ5、Ar1及びAr2)の、対応する吸光係数より小さくなる。したがって、本発明の化合物又は高分子化合物は、発光材料、耐光性材料、紫外線透過材料、熱伝導材料等の組成物に含有させる材料として有用である。また、本発明の化合物又は高分子化合物のエキシマー発光を利用して、レーザー材料や、電界発光材料としての応用の可能性もある。
本発明の高分子化合物は、フィルム状にして熱処理をすることで層状構造を形成することができる。本発明において、高分子化合物の層状構造とは、高分子鎖が折りたたまれ、層を形成した状態となることである。具体的にはイメージ図を図3に示す。層状構造を形成するための熱処理の条件としては、例えば、まず、高分子化合物をジクロロメタン等の溶媒に溶解した後、基板上にフィルム状に塗布し、40〜300℃で加熱することが挙げられる。
層状構造となることは、共役構造部位が集積し、π−共役基を有する単量体とは異なる光学特性、電気的特性、電気化学的特性を有するフィルムが得られるという点で好ましい。
本発明の化合物又は高分子化合物は、電荷輸送材料など有機素子に用いられる材料を形成するための組成物に含有させる材料としても使用することができる。特に高分子化合物は有機溶剤に可溶であり、成膜及び加工性に優れている。本発明の化合物又は高分子化合物を電荷輸送材料として用いる場合には、これらを単体で使用しても、その他の成分(既存の電荷輸送材料、その他の高分子やモノマー体、シランカップリング剤等各種の添加剤等)と混合して使用しても良い。
既存の電荷輸送材料とは、アリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体等が挙げられる。その他の高分子やモノマー体としては、電荷輸送材料に用いられるものでよく、例えば、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアリールアミン及びその誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)及びその誘導体等が例示される。
本発明の化合物及び高分子化合物は、これらの電荷輸送能を利用して、電界効果トランジスタ(FET)、薄膜トランジスタ(TFT)、有機発光デバイス(有機EL)、発光ダイオード(LED)、太陽電池(solar cell)に用いることができる。
本発明の化合物及び高分子化合物を、電界効果トランジスタ(FET)、薄膜トランジスタ(TFT)、有機発光デバイス(有機EL)、発光ダイオード(LED)、太陽電池(solar cell)、化学センサー、バイオセンサー、レーザー、電子複写機等の有機素子に用いる際には、化合物及び高分子化合物の純度が有機素子の性能に影響を与える場合がある。したがって、本発明の化合物、反応性化合物又は高分子化合物の原料は、蒸留、昇華精製、再結晶等、カラムクロマトグラフィーの方法で精製したのちに反応に用いることが好ましい。また反応後に得られた化合物、反応性化合物又は高分子化合物は、酸洗浄、アルカリ洗浄、中和、水洗浄、有機溶媒洗浄、再沈殿、遠心分離、抽出、カラムクロマトグラフィー、透析等の慣用の分離操作、精製操作、乾燥、金属捕捉剤による重金属の除去その他の操作による純化処理をすることが好ましい。
本発明の化合物の一実施態様によれば、π−共役基が互いに重なるπ−スタック構造をとる化合物を提供できる。また、本発明の高分子化合物の一実施態様によれば、π−共役基が互いに重なるπ−スタック構造をとる高分子化合物を提供できる。また、本発明の反応性化合物の一実施態様によれば、上記化合物及び上記高分子化合物の原料として使用可能な反応性化合物、また、反応性化合物を用いて目的とする化合物又は高分子化合物を効率よく製造する方法を提供することができる。さらに、本発明の組成物及び有機素子の一実施態様によれば、π−スタック構造を有する上記化合物又は上記高分子化合物を含有することにより、特異な特性を有する組成物及び有機素子を提供することができる。
さらに、本発明の一実施態様においては、化合物及び高分子化合物が、溶液中及び/又は固体状態においてπ−共役基が互いに重なるπ−スタック構造をとることができる。また、化合物は、化合物に含まれるπ−共役基部分単独の光学特性とは異なる光学特性を発揮することができ、高分子化合物は、π−共役基を有する単量体とは異なる光学特性を発揮することができる。また、好ましくは、化合物は、化合物に含まれるπ−共役基部分単独とは異なる電気的特性、電気化学的特性等を発揮することができ、高分子化合物は、π−共役基を有する単量体とは異なる電気的特性、電気化学的特性等を発揮することができる。
本発明の一実施態様においては、化合物及び高分子化合物は、効率的かつ選択的なエキシマー発光を示し、特に、青色〜紫外にかけてエキシマー発光させることも可能であるので、その産業上の利用可能性は大きい。また、本発明の化合物及び/又は高分子化合物を含有する組成物及び有機素子は、例えば、紫外線領域から可視領域で発光する電界発光材料やレーザー発光材料として応用可能な、特異な光特性を有する材料として用いることができる。
<化合物(π−スタック単分子)の合成>
(実施例1−1):<2,2−ジベンジルマロン酸ジエチル(1a−1)の合成>
水素化ナトリウム(55 wt% in oil, 2.95 g, 67.5 mmol)と無水N,N−ジメチルホルムアミド(60 mL)の混合液に0℃でマロン酸ジエチル(4.53 mL, 30.0 mmol)をゆっくり加えた。この温度で混合液を30分間撹拌した後、塩化ベンジル(7.25 mL, 63.0 mmol)を加えた。得られた混合液を室温で1時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、表題化合物(1a−1)を収率95%で得た。
(実施例1−2):<2−ベンジル−3−フェニルプロパン酸エチル(1a−2)の合成>
水素化ナトリウム(55 wt% in oil, 2.95 g, 67.5 mmol)と無水N,N−ジメチルホルムアミド(60 mL)の混合液に0℃でマロン酸ジエチル(4.53 mL, 30.0 mmol)をゆっくり加えた。この温度で混合液を30分間撹拌した後、塩化ベンジル(7.25 mL, 63.0 mmol)を加えた。
得られた混合液を室温で1時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。
有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣に塩化リチウム(5.09 g, 120 mmol)と水(1.08 mL)とN,N−ジメチルホルムアミド(100 mL)を加え混合液とし、混合液を24時間、160℃で加熱した。混合液を室温に冷却し、水(100 mL)を加えた後、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=30:1)で精製し、無色の液体として表題化合物(1a−2)(7.24 g, 27.0 mmol)を収率90%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.27(t, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 7.21-7.15(m, 6H, Ar), 3.95 (q, 2H, J = 7.3 Hz, CO2CH2CH3), 2.99-2.93(m, 3H, CH2Ar and CHCH2Ar), 2.83-2.77 (m, 2H, CH2Ar), 1.00(t, 3H, J = 7.3 Hz, CO2CH2CH3).
13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ 174.9, 139.1, 128.9, 128.3, 126.3, 60.2, 49.6, 38.2, 14.0.
IR (neat) 3062, 3028, 2980, 2953, 2927, 1731, 1604, 1496, 1454, 1376, 1256, 1217, 1173, 1162, 1032, 744.4, 700.0 cm-1.
(実施例2):<3−ベンジル−2−メチル−4−フェニルブタン−2−オール(1b)の合成>
反応容器内の2−ベンジル−3−フェニルプロパン酸エチル(805 mg, 3.0 mmol)とテトラヒドロフラン(3.0 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液を−40℃に冷却し、メチルリチウムのエーテル溶液(6.1 mL, 1.1 M, 6.7 mmol)を加え、30分間撹拌した後、室温で16時間撹拌した。混合液に飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した後、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。
ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=30:1)で精製し、無色の液体として表題化合物(1b)(670 mg, 2.6 mmol)を収率88%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.20 (t, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 7.12 (t, 2H, J = 7.5 Hz, Ar), 7.05 (d, 4H, J = 7.0 Hz, Ar), 2.88 (dd, 2H, J = 5.8, 14.0 Hz, CH2Ar), 2.50 (dd, 2H, J = 7.5, 14.0 Hz, CH2Ar), 2.21-2.16(m, 1H, CHCH2Ar), 1.26 (s, 6H, (CH3)2C).
13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ 142.0, 129.0, 128.3, 125.7, 74.3, 53.9, 36.8, 27.6.
IR (neat) 3415, 3025, 2971, 2931, 1603, 1494, 1453, 1372, 1156, 1129, 747.3, 699.1 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C18H22NaO [M+Na]+: 277.1568, found 277.1522.
(実施例3):<(2−(2−メトキシプロパン−2−イル)プロパン−1,3-ジイル)ジベンゼン(1c)の合成>
水素化ナトリウム(55 wt% in oil, 13 mg, 0.30 mmol)と無水ジメチルスルホキシド(1.0 mL)の混合液に、0℃で3−ベンジル−2−メチル−4−フェニルブタン−2-オール(51 mg, 0.20 mmol)をゆっくり加えた。この温度で混合液を30分間撹拌した後、硫酸ジメチル(37 mg, 0.30 mmol)を加えた。
得られた混合液を室温で24時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=30:1)で精製し、無色の液体として表題化合物(1c)(43 mg, 0.16 mmol)を収率81%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.16 (t, 4H, J = 7.3 Hz, Ar), 7.09 (t, 2H, J = 7.0 Hz, Ar), 7.00 (d, 4H, J = 7.0 Hz, Ar), 3.14 (s, 3H, OCH3), 2.87 (dd, 2H, J = 5.0, 14.0 Hz, CH2Ar), 2.46 (dd, 2H, J = 7.8, 14.3 Hz, CH2Ar), 2.31-2.26 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.15 (s, 6H, (CH3)2C).
13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ 142.3, 129.0, 128.0, 125.4, 77.7, 50.3, 48.8, 36.5, 23.2.
IR (neat) 3030, 2968, 2939, 2829, 1605, 1498, 1457, 1379, 1363, 1182, 1137, 1076, 744.4, 699.1 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C19H24NaO [M+Na]+: 291.1725, found 291.1748.
(実施例4):<(3−ベンジル−2−メチル−4-フェニルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(1d)の合成>
反応容器内の3−ベンジル−2−メチル−4-フェニルブタン−2−オール(1.53 g, 6.0 mmol)とピリジン(12 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液にトリエチルシリルクロリド(1.3 mL, 7.5 mmol)を加え、60℃で20時間撹拌した。混合液を室温に冷却した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層をヘキサンで抽出した。
得られた有機層を水洗した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、無色の液体として表題化合物(1d)(2.10 g, 5.7 mmol)を収率95%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.14 (t, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 7.07 (t, 2H, J = 7.5 Hz, Ar), 6.98 (d, 4H, J = 7.0 Hz, Ar), 2.95 (dd, 2H, J = 4.8, 14.3 Hz, CH2Ar), 2.43 (dd, 2H, J = 7.5, 14.0 Hz, CH2Ar), 2.13-2.08 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.21 (s, 6H, (CH3)2C), 0.98 (t, J = 8.0 Hz, 9H, (CH3CH2)3Si), 0.61 (q, 6H, J = 7.5 Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ 142.8, 129.0, 128.0, 125.3, 76.3, 54.8, 36.7, 28.3, 7.2, 6.9.
IR (neat) 3025, 2954, 2874, 1603, 1495, 1454, 1383, 1142, 1039, 738.6, 698.1cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C24H36KOSi [M+K]+: 407.2173, found 407.2178.
(実施例5):<2−ベンジル−3−エチル−1−フェニルペンタン−3−オール(1e)の合成>
反応容器内の2−ベンジル−3−フェニルプロパン酸エチル(403 mg, 1.5 mmol)とテトラヒドロフラン(2.0 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液を0℃に冷却し、エチルマグネシウムブロミドのテトラヒドロフラン溶液(3.5 mL, 1.2 M, 4.2 mmol)を加え、50℃で16時間撹拌した。混合液に飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した後、酢酸エチルで抽出した。
得られた有機層を水洗した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=30:1)で精製し、無色の液体として表題化合物(1e)(305 mg, 1.1 mmol)を収率72%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.18 (t, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 7.10 (t, 2H, J = 7.0 Hz, Ar), 7.02 (d, 4H, J = 6.5 Hz, Ar), 2.90 (dd, 2H, J = 5.0, 14.5 Hz, CH2Ar), 2.48 (dd, 2H, J = 7.5, 13.5 Hz, CH2Ar), 2.33-2.28 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.69-1.55 (m, 4H, (CH2CH3)2C), 0.87 (t, 6H, J = 7.3 Hz, (CH2CH3)2C).
13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ 142.2, 129.0, 128.2, 125.6, 77.3, 49.1, 35.9, 28.7, 7.6.
IR (neat) 3444, 3025, 2965, 2935, 2879, 1495, 1454, 1385, 1258, 746.3, 699.1 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C20H26NaO [M+Na]+: 305.1881, found 305.1852.
(実施例6):<(2−(3−メトキシペンタン−3−イル)プロパン−1,3-ジイル)ジベンゼン(1f)の合成>
水素化ナトリウム(60 wt% in oil, 11 mg, 0.28 mmol)とテトラヒドロフラン(2.0 mL)の混合液に、0℃で2−ベンジル−3−エチル−2−フェニルペンタン−3−オール(50 mg, 0.18 mmol)をゆっくり加えた。この温度で混合液を30分間撹拌した後、ヨードメタン(51 mg, 0.36 mmol)を加えた。
得られた混合液を40℃で2時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=30:1)で精製し、淡黄色の液体として表題化合物(1f)(48 mg, 0.16 mmol)を収率90%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.13 (t, 4H, J = 7.3 Hz, Ar), 7.06 (t, 2H, J = 7.0 Hz, Ar), 6.95 (d, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 3.17 (s, 3H, OCH3), 3.00 (dd, 2H, J = 4.3, 14.3 Hz, CH2Ar), 2.47 (dd, 2H, J = 7.8, 13.8 Hz, CH2Ar), 2.34-2.30 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.69-1.56 (m, 4H, (CH2CH3)2C), 0.89 (t, 6H, J = 7.5 Hz, (CH3CH2)2C).
13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ 142.7, 129.0. 128.0, 125.3, 80.7, 49.2, 48.6, 36.8, 26.4, 8.6.
IR (neat) 3025, 2973, 2928, 2819, 1602, 1495, 1454, 1384, 1087, 749.2, 699.1 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C21H28KO [M+K]+: 335.1777, found 335.1774.
(実施例7):<(2−(1−メトキシエチル)プロパン−1,3−ジイル)ジベンゼン(1g)の合成>
クロロクロム酸ピリジニウム(323 mg, 1.5 mmol)、セライト(323 mg)、ジクロロメタン(4.0 mL)の混合液に、0℃で2−ベンジル−3−フェニルプロパン−1−オール(226 mg, 1.0 mmol)をゆっくり加えた。
得られた混合液を室温で2時間撹拌した後、ヘキサンを加えて反応を停止し、ろ過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=30:1)で精製し、無色の液体を得た。得られた液体にテトラヒドロフラン(1.5 mL)を加え、得られた混合液を−40℃に冷却し、メチルリチウムのエーテル溶液(2.1 mL, 1.1 M, 2.3 mmol)を加えた。
この混合液を−40℃で30分間撹拌した後、室温で16時間撹拌した。混合液に飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した後、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を水素化ナトリウム(60 wt% in oil, 72 mg, 1.8 mmol)とテトラヒドロフラン(5.0 mL)の混合液に、0℃でゆっくり加えた。この温度で混合液を30分間撹拌した後、ヨードメタン(284 mg, 2.0 mmol)を加えた。
得られた混合液を40℃で2時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=30:1)で精製し、無色の液体として表題化合物(1g)(145 mg, 0.57 mmol)を収率57%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.26 (t, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 7.17 (t, 2H, J = 7.5 Hz, Ar), 7.12 (d, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 3.28 (s, 3H, OCH3), 3.21 (dq, 1H, J = 3.5, 6.3 Hz, CH3O(CH3)CHCH), 2.80 (dd, 1H, J = 6.8, 13.8 Hz, CH2Ar), 2.66 (dd, 1H, J = 7.0, 14.0 Hz, CH2Ar), 2.58 (dd, 1H, J = 7.8, 13.8 Hz, CH2Ar), 2.44 (dd, 1H, J = 7.0, 13.5 Hz, CH2Ar), 2.14-2.07 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.15 (d, 3H, J = 6.5 Hz, CHCH3).
13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ 141.5, 141.2, 129.2, 129.0, 128.3, 128.2, 128.1, 125.7, 76.1, 56.2, 47.1, 35.6, 35.3, 15.2.
IR (neat) 3021, 2977, 2932, 2817, 1596, 1495, 1454, 981.6, 744.4, 700.0 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C18H22NaO [M+Na]+: 277.1568, found 277.1563.
(実施例8):<2−ベンジル−3−フェニルプロパン−1−オール(1h)の合成>
水素化アルミニウムリチウム(76 mg, 2.0 mmol)とテトラヒドロフラン(4.0 mL)の混合液に、0℃で2−ベンジル−3−フェニルプロパン酸エチル(537 mg, 2.0 mmol)をゆっくり加えた。
得られた混合液を室温で2時間撹拌した後、水を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=30:1)で精製し、無色の液体として表題化合物(1h)(453 mg, 1.98 mmol)を収率99%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.28 (t, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 7.21-7.17 (m, 6H, Ar), 3.49 (t, 2H, J = 4.8 Hz, CH2OH), 2.74-2.63 (m, 4H, CH2Ar), 2.17-2.09 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.20 (t, 1H, J = 5.0 Hz, CH2OH).
13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ 140.5, 129.1, 128.4, 126.0, 64.0, 44.5, 37.4.
IR (neat) 3359, 3083, 3061, 3025, 2922, 2856, 1602, 1495, 1453, 1023, 751.1, 735.7, 699.1 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C16H18NaO [M+Na]+: 249.1255, found 249.1209.
(実施例9):<(2−(メトキシメチル)プロパン−1,3−ジイル)ジベンゼン(1i)の合成>
水素化ナトリウム(60 wt% in oil, 11 mg, 0.27 mmol)とテトラヒドロフラン(2.0 mL)の混合液に、0℃で2−ベンジル−3−フェニルプロパン−1−オール(41 mg, 0.18 mmol)をゆっくり加えた。この温度で混合液を30分間撹拌した後、ヨードメタン(50 mg, 0.36 mmol)を加えた。
得られた混合液を40℃で2時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=30:1)で精製し、無色の液体として表題化合物(1i)(38 mg, 0.16 mmol)を収率88%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.28 (t, 4H, J = 7.3 Hz, Ar), 7.19 (t, 2H, J = 7.5 Hz, Ar), 7.16 (d, 4H, J = 6.5 Hz, Ar), 3.29 (s, 3H, OCH3), 3.15 (d, 2H, J = 5.0 Hz, CH3OCH2), 2.70 (dd, 2H, J = 8.3, 13.8 Hz, CH2Ar), 2.62 (dd, 2H, J = 6.8, 13.3 Hz, CH2Ar), 2.19-2.12 (m, 1H, CHCH2Ar).
13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ 140.6, 129.2, 128.2, 125.8, 73.4, 58.7, 42.6, 37.5.
IR (neat) 3026, 2924, 1495, 1454 , 1385, 1252, 1120, 750.2 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C17H21O [M+H]+: 241.1592, found 241.1561.
(実施例10):<トリエチル(2−メチル−3−(4−(フェニルエチニル)ベンジル)−4−(4−(フェニルエチニル)フェニル)ブタン−2−イルオキシ)シラン(2a)の合成>
反応容器内の(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4-ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(526 mg, 1.0 mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(70 mg, 0.10mmol)、ヨウ化銅(19 mg, 0.10mmol)、トリフェニルホスフィン(53 mg, 0.20 mmol)、トリエチルアミン(1.4 mL)とテトラヒドロフラン(3.3 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。
得られた混合液に対し、エチニルベンゼン(306 mg, 3.0 mmol)を加え、80℃で12時間撹拌した。混合液を室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、淡黄色の粘性固体として表題化合物(2a)(68 mg, 0.12 mmol)を収率12%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.52-7.49 (m, 4H, Ar), 7.34-7.30 (m, 10H, Ar), 6.97 (d, 4H, J = 7.2 Hz, Ar), 2.99 (dd, 2H, J = 4.8, 14.4 Hz, CH2Ar), 2.43 (dd, 2H, J = 8.1, 14.1 Hz, CH2Ar), 2.12-2.08 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.22 (s, 6H, (CH3)2C), 0.98 (t, 9H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si), 0.62 (q, 6H, J = 8.0 Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 143.1, 131.5, 131.4, 129.0, 128.3, 128.0, 123.5, 120.2, 89.6, 88.7, 76.2, 54.8, 36.8, 28.3, 7.2, 6.9.
IR (neat) 2962, 2905, 1596, 1416, 1385, 1260, 1012, 798.4, 689.4 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C40H45OSi [M+H] +: 569.3240, found 569.3218.
(実施例11):<トリエチル(2−メチル−3−(4−スチリルベンジル)−4−(4−スチリルフェニル)ブタン−2−イルオキシ)シラン(2b)の合成>
反応容器内の(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4-ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(526 mg, 1.0 mmol)、(E)−4,4,5,5−テトラメチル−2−スチリル−1,3,2−ジオキサボロラン(690 mg, 3.0 mmol)、2Mの炭酸カリウム水溶液(1.0 mL)及びテトラヒドロフラン(2.5 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(46 mg, 0.04 mmol)のテトラヒドロフラン(2.5 mL)溶液を加えた。
得られた混合液を80℃で15時間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、白色の固体として表題化合物(2b)(195 mg, 0.34 mmol)を収率34%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) 1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.46 (d, 4H, J = 7.8 Hz, Ar), 7.32 (t, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 7.29 (d, 4H, J = 7.8 Hz, Ar), 7.23 (t, J = 7.2 Hz, 2H, Ar), 7.06-7.01 (m, 4H, Ar and CH=CH), 6.99-6.96 (m, 4H, Ar and CH=CH), 2.99 (dd, 2H, J = 4.5, 14.1 Hz, CH2Ar), 2.42 (dd, 2H, J = 8.1, 14.1 Hz, CH2Ar), 2.15-2.11 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.24 (s, 6H, (CH3)2C), 0.99 (t, 9H, J = 8.1 Hz, (CH3CH2)3Si), 0.63 (q, 6H, J = 8.0 Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 142.4, 137.5, 134.5, 129.3, 128.7, 128.6, 127.6, 127.3, 126.4, 126.2, 76.3, 54.9, 36.6, 28.3, 7.3, 6.9.
IR (neat) 3024, 2961, 2874, 1597, 1513, 1454, 1416, 1383, 1261, 1016, 810.9 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C40H48NaOSi [M+Na] +: 595.3372, found 595.3386.
(実施例12):<トリエチル(2−メチル−3−(4−(4−メチルスチリル)ベンジル−4−(4−(4−メチルスチリル)フェニル)ブタン−2−イルオキシ)シラン(2c)の合成>
反応容器内の(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4−ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(526 mg, 1.0 mmol)、(E)−4,4,5,5−テトラメチル−2−(4−メチルスチリル)−1,3,2−ジオキサボロラン(733 mg, 3.0 mmol)、2Mの炭酸カリウム水溶液(1.0 mL)及びテトラヒドロフラン(2.5 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(46 mg, 0.04 mmol)のテトラヒドロフラン(2.5 mL)溶液を加えた。
得られた混合液を80℃で15時間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、白色の固体として表題化合物(2c)(270 mg, 0.45 mmol)を収率45%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.36 (d, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 7.28 (d, 4H, J = 8.0 Hz, Ar), 7.13 (d, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 6.99 (s, 4H, CH=CH), 6.96 (d, 4H, J = 7.5 Hz, Ar), 2.97 (dd, 2H, J = 4.5, 14.0 Hz, CH2Ar), 2.42 (dd, 2H, J = 7.3, 13.8 Hz, CH2Ar), 2.35 (s, 6H, ArCH3), 2.11 (s br, 1H, CHCH2Ar), 1.23 (s, 6H, (CH3)2C), 0.99 (t, 9H, J = 7.5 Hz, (CH3CH2)3Si), 0.63 (q, 6H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 142.2, 137.1, 134.8, 134.7, 129.3, 128.4, 127.7, 127.5, 126.3, 126.1, 76.3, 54.9, 36.6, 28.3, 21.2, 7.2, 6.9.
IR (neat) 2961, 1606, 1516, 1456, 1416, 1384, 1261, 1016, 802.2 700.0 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C42H52NaOSi [M+Na] +:623.3685, found 623.3704.
(実施例13):<4,4’−(1E,1’E)−2,2’−(4,4’ −(2(2−(トリエチルシリルオキシ)プロパン−2−イル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(エテン−2,1−ジイル)ジピリジン(2d)の合成>
反応容器内の(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4-ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(526 mg, 1.0 mmol)、4−ビニルピリジン(631 mg, 6.0 mmol)、酢酸パラジウム(0)(4.5 mg, 0.02 mmol)、N,N−ジメチル−β−アラニン(3.1 mg, 0.02 mmol)、炭酸カリウム(553 mg, 4.0 mmol)とN−メチル−2−ピロリドン(4.0 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。
得られた混合液を130℃で2日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(アセトン)で精製し、黄褐色の粘性液体として表題化合物(2d)(201 mg, 0.35 mmol)を収率35%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 8.53 (d, 4H, J = 6.6 Hz, Ar), 7.31-7.29 (m, 8H, Ar), 7.22 (d, 2H, J = 16.8 Hz, CH=CH), 6.99 (d, 4H, J = 8.4 Hz, Ar), 6.90 (d, 2H, J = 16.2 Hz, CH=CH), 3.02 (dd, 2H, J = 4.8, 14.4 Hz, CH2Ar), 2.43 (dd, 2H, J = 8.1, 14.1 Hz, CH2Ar), 2.16-2.12 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.25 (s, 6H, (CH3)2C), 1.00 (t, 9H, J = 8.4 Hz, (CH3CH2)3Si), 0.64 (q, 6H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 150.1, 144.8, 143.7, 133.3, 133.1, 129.5, 126.7, 124.9, 120.7, 76.2, 54.9, 45.5, 36.7, 28.2, 7.2, 6.9.
IR (neat) 3023, 2954, 2873, 1704, 1593, 1415, 1143, 1016, 822.5, 741.5, 725.1, 558.3 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C38H47N2OSi [M+H] +: 575.3458, found 575.3457.
(実施例14):<トリエチル(2−メチル−3−(3−(フェニルエチニル)ベンジル)−4−(3−(フェニルエチニル)フェニル)ブタン−2−イルオキシ)シラン(2e)の合成>
反応容器内の(3−(3−ブロモベンジル)−4−(3−ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−オール(413 mg, 1.0 mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(70 mg, 0.10mmol)、ヨウ化銅(19 mg, 0.10mmol)、トリフェニルホスフィン(53 mg, 0.20 mmol)、トリエチルアミン(1.4 mL)とテトラヒドロフラン(3.3 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。
得られた混合液に対し、エチニルベンゼン(511 mg, 5.0 mmol)を加え、80℃で12時間撹拌した。混合液を室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=5:1)で精製し、無色の液体を得た。この液体に、イミダゾール(136 mg, 2.0 mmol)、トリエチルシリルクロリド(0.25 mL, 1.5 mmol)及びN,N−ジメチルホルムアミド(5.0 mL)を0℃で加えた。
得られた混合液を室温で4時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層をヘキサンで抽出した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、黄色の粘性固体として表題化合物(2e)(409 mg, 0.72 mmol)を収率72%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.52-7.50 (m, 4H, Ar), 7.31-7.30 (m, 6H, Ar), 7.25 (d, 2H, J = 7.8 Hz, Ar), 7.16 (s, 2H, Ar), 7.10 (t, 2H, J = 7.5 Hz, Ar), 6.92 (d, 2H, J = 7.8 Hz, Ar), 3.01 (dd, 2H, J = 4.2, 13.8 Hz, CH2Ar), 2.41 (dd, 2H, J = 8.4, 13.8 Hz, CH2Ar), 2.14-2.10 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.27 (s, 6H, (CH3)2C), 1.00 (t, 9H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si), 0.64 (q, 6H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 142.6, 132.3, 131.6, 129.1, 128.7, 128.3, 128.0 (128.03, 128.00), 123.5, 122.8, 89.8, 88.8, 66.0, 54.7, 36.7, 28.2, 7.2, 6.9.
IR (neat) 3056, 2955, 2874, 1730, 1602, 1493, 1456, 1443, 1384, 1365, 1262, 1143, 1017, 783.9, 754.0, 689.4 cm-1.
(実施例15):<トリエチル(2−メチル−3−(3−スチリルベンジル)−4−(3−スチリルフェニル)ブタン−2−イルオキシ)シラン(2f)の合成>
反応容器内の(3−(3−ブロモベンジル)−4−(3−ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−オール(410 mg, 1.0 mmol)、(E)−4,4,5,5−テトラメチル−2−スチリル−1,3,2−ジオキサボロラン(690 mg, 3.0 mmol)、2Mの炭酸カリウム水溶液(1.0 mL)及びテトラヒドロフラン(2.5 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(46 mg, 0.04 mmol)のテトラヒドロフラン(2.5 mL)溶液を加えた。
得られた混合液を80℃で15時間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=5:1)で精製し、無色の液体を得た。それに対し、イミダゾール(136 mg, 2.0 mmol)、トリエチルシリルクロリド(0.25 mL, 1.5 mmol)及びN,N−ジメチルホルムアミド(5.0 mL)を0℃で加えた。
得られた混合液を室温で4時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層をヘキサンで抽出した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、無色の液体として表題化合物(2f)(223 mg, 0.39 mmol)を収率39%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.44 (d, 4H, J = 7.8 Hz, Ar), 7.30 (t, 4H, J = 8.1 Hz, Ar), 7.23 (t, 2H, J = 7.2 Hz, Ar), 7.19 (d, 2H, J = 7.8 Hz, Ar), 7.11 (t, 2H, J = 7.8 Hz, Ar), 7.06 (s, 2H, Ar), 6.97 (s, 2H, CH=CH), 6.96 (s, 2H, CH=CH), 6.91 (d, 2H, J = 7.8 Hz, Ar), 3.04 (dd, 2H, J = 4.5, 14.1 Hz, CH2Ar), 2.37 (dd, 2H, J = 8.1, 13.5 Hz, CH2Ar), 2.18-2.14 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.30 (s, 6H, (CH3)2C), 1.01 (t, 9H, J = 8.1 Hz, (CH3CH2)3Si), 0.65 (q, 6H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 143.0, 137.5, 136.9, 128.9, 128.6, 128.5, 128.3, 128.2, 128.2, 127.4, 127.3, 126.5, 123.8, 65.1, 55.1, 36.9, 28.2, 7.3, 6.9.
IR (neat) 3025, 2956, 2873, 1601, 1496, 1449, 1416, 1383, 1260, 1017, 800.3, 744.4, 725.1, 694.3 cm-1.
<反応性化合物(高分子合成用単量体)の合成>
(実施例16):<2−(4−ブロモベンジル)−3−(4-ブロモフェニル)プロパン酸エチル(4a)の合成>
水素化ナトリウム(55 wt% in oil, 2.95 g, 67.5 mmol)と無水ジメチルホルムアミド(60 mL)の混合液に0℃でマロン酸ジエチル(4.53 mL, 30.0 mmol)を加えた。この温度で混合液を30分間撹拌した後、4−ブロモベンジルブロミド(15.7 g, 63.0 mmol)を加えた。得られた混合液を室温で2時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣に塩化リチウム(5.09 g, 120 mmol)と水(1.08 mL)とN,N−ジメチルホルムアミド(100 mL)を加え混合液を得て、7時間、160℃で加熱した。混合液を室温に冷却し、水(100 mL)を加えた後、酢酸エチルで抽出した。
得られた有機層を無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=30:1)で精製し、薄黄色の液体として表題化合物(4a)(11.5 g, 27.0 mmol)を収率90%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.39 (d, 4H, J = 8.4 Hz, Ar), 7.02 (d, 4H, J = 7.8 Hz, Ar), 3.96 (q, 2H, J = 7.4 Hz, CO2CH2CH3), 2.92-2.85 (m, 3H, CHCH2Ar and CHCH2Ar), 2.73 (dd, 2H, J = 4.8, 12.6 Hz, CH2Ar), 1.03 (t, 3H, J = 7.2 Hz, CO2CH2CH3).
13C NMR (150 MHz, CDCl3) δ 174.3, 137.8, 131.5, 130.6, 120.4, 60.5, 49.2, 37.6, 14.0.
IR (neat) 2962, 1731, 1592, 1488, 1445, 1405, 1375, 1259, 1214, 1160, 1103, 1072, 1012, 806.1 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C18H18 Br2NaO2 [M+Na]+: 446.9571, found 446.9586.
(実施例17):<(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4−ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(4b)の合成>
無水塩化セリウム(III)(4.44 g, 18.0 mmol)とテトラヒドロフラン(48 mL)の混合液を室温で12時間撹拌した。これを−78℃に冷却し、メチルリチウムのエーテル溶液(11.3 mL, 1.6 M, 18.0 mmol)を加え、1時間撹拌した。
得られた混合液に−78℃で2−(4−ブロモベンジル)−3−(4−ブロモフェニル)プロパン酸エチル(2.56 g, 6.00 mmol)のテトラヒドロフラン(6 mL)の溶液を加た後、2時間撹拌した。混合液に0.1Mの酢酸水溶液(10 mL)を加えて反応を停止した後、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣に、ピリジン(12 mL)及びトリエチルシリルクロリド(1.3 mL, 7.5 mmol)を室温で加え混合液を得た。
この混合液を60℃で20時間撹拌した。混合液を室温に冷却した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層をヘキサンで抽出した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、無色の液体として表題化合物(4b)(3.00 g, 5.7 mmol)を収率95%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.25 (d, 4H, J = 8.4 Hz, Ar), 6.81 (d, 4H, J = 8.4 Hz, Ar), 2.92 (dd, 2H, J = 4.8, 14.4 Hz, CH2Ar), 2.30 (dd, 2H, J = 8.1, 14.1 Hz, CH2Ar), 2.00 (tt, 1H, J = 4.3, 8.4 Hz, CHCH2Ar), 1.21 (s, 6H, (CH3)2C) , 0.97 (t, 9H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si) , 0.61 (q, 6H, J = 8.0 Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (150 MHz, CDCl3) δ 141.4, 131.1, 130.6, 119.1, 76.1, 54.9, 36.2, 28.2, 7.2, 6.9.
IR (neat) 2954, 2874, 1591, 1488, 1459, 1404, 1383, 1365, 1236, 1178, 1143, 1102, 1072, 1012, 798.4, 724.1 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C24H34 Br2KOSi [M+K] +: 563.0383, found 563.0352.
(実施例18):<2,2−ビス(3−ブロモベンジル)マロン酸ジエチル(4c)の合成>
水素化ナトリウム(55 wt% in oil, 2.95 g, 67.5 mmol)と無水ジメチルスルホキシド(60 mL)の混合液に、0℃でマロン酸ジエチル(4.53 mL, 30.0 mmol)をゆっくり加えた。この温度で混合液を30分間撹拌した後、3−ブロモベンジルブロミド(15.7 g, 63.0 mmol)を加えた。得られた混合液を室温で2時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=70:1)で精製し、白色固体として表題化合物(4c)(12.7 g, 25.5 mmol)を収率85%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.38 (d, 2H, J = 7.2 Hz, Ar), 7.30 (s, 2H, Ar), 7.15 (t, 2H, J = 7.8 Hz, Ar), 7.10 (d, 2H, J = 7.8 Hz, Ar), 4.13 (q, 4H, J = 7.0 Hz, CH3CH2), 3.16 (s, 4H, CH2Ar), 1.18 (t, 6H, J = 7.2 Hz, CH3CH2).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 170.4, 138.4, 133.2, 130.1, 129.8, 128.7, 122.3, 61.5, 60.0, 39.2, 13.9.
IR (neat) 3063, 2980, 2934, 2872, 1730, 1594, 1568, 1474, 1261, 1196, 1180, 1073, 1043, 785.9, 694.3 cm-1.
(実施例19):<(3−(3−ブロモベンジル)−4−(3-ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−オール(4d)の合成>
反応容器内の1,2−ビス(3−ブロモベンジル)マロン酸ジエチル(3.0 g, 6.0 mmol)塩化リチウム(1.0 g, 24 mmol)と水(0.22 mL)とN,N−ジメチルホルムアミド(20 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。
得られた混合液を7時間、160℃で加熱した。混合液を室温に冷却し、水(20 mL)を加えた後、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=70:1)で精製し、淡黄色の液体を得た。
一方、無水塩化セリウム(III)(4.44 g, 18.0 mmol)とテトラヒドロフラン(48 mL)の混合液を室温で12時間撹拌した後、−78℃に冷却し、メチルリチウムのエーテル溶液(11.3 mL, 1.6 M, 18.0 mmol)を加え、1時間撹拌した。この混合液に−78℃で、先に得られた淡黄色の液体のテトラヒドロフラン(6.0 mL)溶液を加えた後、2時間撹拌した。混合液に0.1Mの酢酸水溶液(10 mL)を加えて反応を停止した後、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=5:1)で精製し、無色の液体として表題化合物(4d)(1.33 g, 3.24 mmol)を収率54%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.22 (d, 2H, J = 7.8 Hz, Ar), 7.10 (s, 2H, Ar), 7.03 (t, 2H, J = 7.5 Hz, Ar), 6.92 (d, 2H, J = 7.2 Hz, Ar), 2.94 (dd, 2H, J = 4.2, 14.4 Hz, CH2Ar), 2.37 (dd, 2H, J = 8.4, 13.8 Hz, CH2Ar), 2.12-2.08 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.28 (s, 6H, (CH3)2C).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 144.0, 132.0, 129.7, 128.9, 127.5, 122.3, 73.7, 53.6, 36.6, 27.6.
IR (neat) 3427, 3059, 2970, 2932, 1593, 1567, 1473, 1424, 1384, 1070, 996.1, 776.2, 691.4 cm-1.
(実施例20):<4,4’−(2−(2−(トリエチルシリルオキシ)プロパン−2−イル)プロパン−1,3−ジイル)ジベンズアルデヒド(4e)の合成>
(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4−ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(1.58 g, 3.0 mmol)とジエチルエーテル(10 mL)の混合液に、−40℃でn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(4.4 mL, 1.57 M, 6.9 mmol)をゆっくり加えた。この温度で混合液を1時間撹拌した後、0℃で2時間撹拌した。
得られた混合液に0℃で、無水ジメチルホルムアミド(0.7 mL, 9.0 mmol)をゆっくり加え、12時間撹拌した。混合液に飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した後、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=10:1)で精製し、淡黄色の粘性液体として表題化合物(4e)(1.17 g, 2.8 mmol)を収率92%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 9.89 (s, 2H, CHO), 7.62 (d, 4H, J = 7.8 Hz, Ar), 7.11 (d, 4H, J = 7.8 Hz, Ar), 3.11 (dd, 2H, J = 4.5, 14.1 Hz, CH2Ar), 2.46 (dd, 2H, J = 8.4, 14.4 Hz, CH2Ar), 2.22-2.17 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.27 (s, 6H, (CH3)2C), 0.98 (t, 9H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si), 0.62 (q, 6H, J = 7.6 Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 191.8, 149.9, 134.2, 129.6, 129.5, 75.9, 54.6, 37.3, 28.0, 7.2, 6.8.
IR (neat) 2954, 2875, 2823, 2731, 1702, 1606, 1575, 1459, 1417, 1385, 1366, 1306, 1213, 1169, 1143, 1107, 1041, 1016, 822.5, 779.1, 742.5 cm-1.
HR-MS: m/z= calcd For C26H36KO3Si [M+K] +: 463.2071, found 463.2087.
(実施例21):<トリエチル(3−(4−エチニルベンジル)−4−(4-エチニルフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)シラン(4f)の合成>
反応容器内の(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4-ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(1.58 g, 3.0 mmol)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(168 mg, 0.24 mmol)、ヨウ化銅(46 mg, 0.24 mmol)、トリフェニルホスフィン(126 mg, 0.48 mmol)、テトラヒドロフラン(14 mL)及びトリエチルアミン(6.0 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、トリメチルシリルアセチレン(884 mg, 9.0 mmol)を加えた。
得られた混合液を80℃で15時間撹拌した後、室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をヘキサンを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製した。得られた褐色の液体に、炭酸カリウム(830 mg, 6.0 mmol)、メタノール(6.0 mL)及びテトラヒドロフラン(3.0 mL)を加え、2時間室温で撹拌し混合液を得た。混合液に飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた後、ヘキサンで抽出した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、褐色の液体として表題化合物(4f)(1.03 g, 2.5 mmol)を収率82%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.28 (d, 4H, J = 8.4 Hz, Ar), 6.92 (d, 4H, J = 7.8 Hz, Ar), 3.01 (s, 2H, ArCCH), 2.96 (dd, 2H, J = 4.8, 14.4 Hz, CH2Ar), 2.39 (dd, 2H, J = 7.8, 13.8 Hz, CH2Ar), 2.08-2.04 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.20 (s, 6H, (CH3)2C), 0.97 (t, 9H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si), 0.61 (q, 6H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (150 MHz, CDCl3) δ 143.6, 131.9, 128.9, 119.0, 83.8, 76.4, 76.1, 54.7, 36.7, 28.2, 7.2, 6.8.
IR (neat) 3297, 2955, 2874, 1731, 1606, 1505, 1462, 1413, 1384, 1366, 1237, 1177, 1144, 1013, 743.4 cm-1. HR-MS: m/z= calcd For C28H36NaOSi [M+Na] +: 439.2433, found 439.2414.
(実施例22):<トリエチル(2−メチル−3−(4−((E)−2−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)ビニル)ベンジル)−4−(4−((E)−2−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)ビニル)フェニル)ブタン−2−イルオキシ)シラン(4g)の合成>
2,5−ジメチル−2,4−ヘキサジエン(1.14 mL, 8.0 mmol)、ボランのテトラヒドロフラン溶液(4.4 mL, 0.9 M, 4.0 mmol)及びテトラヒドロフラン(4.0 mL)の混合液を0℃で調整し、この温度で混合液を3時間撹拌した。
得られた混合液に、トリエチル(3−(4−エチニルベンジル)−4−(4−エチニルフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)シラン(420 mg, 1.0 mmol)のテトラヒドロフラン(2.5 mL)溶液を加え、0℃で2時間撹拌した。この混合液に対し、室温で水(0.52 mL)を加え、1時間撹拌した後、ホルムアルデヒドの水溶液(0.75 mL, 37 wt% 10 mmol)を加え、30分間撹拌した。この混合液に、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(230 mg, 2.2 mmol)のテトラヒドロフラン溶液(1.0 mL)を加え、24時間撹拌した。混合液に水を加えて反応を停止した後、酢酸エチルで抽出した。
得られた有機層を水洗した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=60:1)で2度精製し、無色の粘性固体として表題化合物(4g)(251 mg, 0.39 mmol)を収率39%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.29-7.24 (m, 6H, Ar and CH=CH), 6.95 (d, 4H, J = 8.0 Hz, Ar), 6.00 (d, 2H, J = 17.0 Hz, CH=CH), 3.69 (s, 8H, OCH2), 2.92 (dd, 2H, J = 5.0, 14.0 Hz, CH2Ar), 2.41 (dd, 2H, J = 7.5, 14.0 Hz, CH2Ar), 2.09-2.07 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.18 (s, 6H, Et3SiO(CH3)2C), 1.00 (s, 12H, (CH3)2C), 0.96 (t, 9H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si), 0.59 (q, 6H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si).
IR (neat) 3418, 2980, 2932, 2873, 1731, 1622, 1367, 1255, 1186, 754.0 cm-1.
<高分子化合物の合成>
(実施例23):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)-2,5-(thiophenylene)-2,5-(thiophenylene)-1,4-(phenylene)](3a)の合成>(Pd-触媒、鈴木-宮浦カップリング)
反応容器内の実施例17で得られた(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4−ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(4b)(2.11 g, 4.0 mmol)、5,5’−ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−2,2’−ビチオフェン(1.67 g, 4.0 mmol)、トリ−n−オクチルメチルアンモニウムクロリド(330 mg, 0.82 mmol)、2Mの炭酸ナトリウム水溶液(8.0 mL)及びテトラヒドロフラン(22 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(185 mg, 0.16 mmol)のテトラヒドロフラン(5 mL)溶液を加えた。
得られた混合液を80℃で3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。得られた溶液を酢酸エチルに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、酢酸エチルで洗浄した後、減圧下で乾燥し、表題高分子化合物(3a)(1.68 g)を茶褐色固体として収率79%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 7.03 x 103, Mw = 1.01 x 104, Mw/Mn = 1.44.
なお、この結果より式3aにおいてn=13と求められる。実施例中で得られた他の高分子化合物についても同様にGPCで求めたMnを、繰返し単位の分子量で割ることでnを算出できる。
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.42-6.70 (br m, overlap with CHCl3 peak, 12H in one unit, Ar), 3.08-2.89 (br, 2H in one unit, CH2Ar), 2.43-2.24 (br, 2H in one unit, CH2Ar), 2.19-2.08 (br, 1H in one unit, CHCH2Ar), 1.36-1.13 (br, 6H in one unit, (CH3)2C), 1.07-0.86 (br, 9H in one unit, (CH3CH2)3Si), 0.73-0.47 (br, 6H in one unit, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 142.9, 141.9, 136.2, 135.7, 131.2, 129.4, 127.7, 125.5, 125.1, 124.2, 123.2, 76.1 , 54.9, 36.7, 34.2, 30.3, 29.4, 28.1, 7.3, 6.9.
IR (film) 2954, 2875, 1497, 1445, 1415, 1382, 1364, 1215, 1177, 1144, 1112, 1040, 790.7, 740.5 cm-1.
(実施例24):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)-(E)-1,2-(ethenylene)-1,4- (phenylene) -(E)-1,2-(ethenylene)-1,4-(phenylene)](3b)の合成>(Pd-触媒、鈴木-宮浦カップリング)
(鈴木-宮浦カップリング反応による合成):反応容器内の実施例17で得られた(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4−ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(4b)(790 mg, 1.50 mmol)、1,4−ビス((E)−2−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3−2−ジオキサボロラン−2−イル)ビニル)ベンゼン(537 mg, 1.50 mmol)、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド(484 mg, 1.50 mmol)、2Mの炭酸カリウム水溶液(3.0 mL)及びテトラヒドロフラン(8 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(69 mg, 0.060 mmol)のテトラヒドロフラン(2 mL)溶液を加えた。
得られた混合液を80℃で3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。得られた溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、ジエチルエーテルで洗浄した後、減圧下で乾燥し、表題高分子化合物(3b)(371mg)を黄褐色固体として収率50%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 7.14 x 103, Mw = 1.20 x 104, Mw/Mn = 1.68.
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.44-6.81 (br m, overlap with CHCl3 peak, 16H, Ar and CH=CH), 3.13-2.77 (br, 2H, CH2Ar), 2.48-2.23 (br, 2H, CH2Ar), 2.16-2.00 (br, 1H, CH2Ar), 1.35-1.04 (br, 6H, (CH3)2C), 1.04-0.83 (br, 9H, (CH3CH2)3Si), 0.71-0.48 (br, 6H, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 142.3, 136.6, 134.5, 129.3, 128.7, 128.4, 127.3, 126.7, 126.5, 126.2, 76,2, 54.9, 36.6, 28.3, 7.3, 6.9.
IR (film) 3021, 2954, 2875, 1600, 1516, 1459, 1419, 1383, 1364, 1212, 1177, 1144, 1110, 1040, 960.4, 825.4, 724.1, 549.6 cm-1.
(実施例25):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)-(E)-1,2-(ethenylene)-1,4-(phenylene)-(E)-1,2-(ethenylene)-1,4-(phenylene)](3c)の合成>(Pd-触媒、溝呂木-Heck反応による合成)
反応容器内の実施例17で得られた(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4−ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(4b)(263 mg, 0.50 mmol)、1,4−ジビニルベンゼン(65 mg, 0.50 mmol)、酢酸パラジウム(II)(4.5 mg, 0.020 mmol)、トリ−オルト−トリルホスフィン(36.5 mg, 0.12 mmol)、無水ジメチルホルムアミド(3.9 mL)及びトリブチルアミン(1.5 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。
得られた混合液を110℃で2日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。この溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、ヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し、表題高分子化合物(3c)(162 mg, 0.33 mmol)を黄褐色固体として収率66%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 3.04 x 103, Mw = 5.28 x 103, Mw/Mn = 1.74.
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.44-6.81 (br m, overlap with CHCl3 peak, 16H, Ar and CH=CH), 3.13-.77 (br, 2H, CH2Ar), 2.48-2.23 (br, 2H, CH2Ar), 2.16-2.00 (br, 1H, CH2Ar), 1.35-1.04 (br, 6H, (CH3)2C), 1.04-0.83 (br, 9H, (CH3CH2)3Si), 0.71-0.48 (br, 6H, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 142.3, 136.6, 134.5, 129.3, 128.7, 128.4, 127.3, 126.7, 126.5, 126.2, 76,2, 54.9, 36.6, 28.3, 7.3, 6.9.
IR (film) 3021, 2954, 2875, 1600, 1516, 1459, 1419, 1383, 1364, 1212, 1177, 1144, 1110, 1040, 960.4, 825.4, 724.1, 549.6 cm-1.
(実施例26):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)-1,4-(phenylene)-1,4-(phenylene)](3d)の合成>(Pd-触媒、鈴木-宮浦カップリング)
反応容器内の実施例17で得られた(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4-ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(4b)(2.11 g, 4.0 mmol)、1,4−ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)ベンゼン(1.32 g, 4.0 mmol)、トリ−n−オクチルメチルアンモニウムクロリド(330 mg, 0.82 mmol)、2Mの炭酸ナトリウム水溶液(8.0 mL)及びテトラヒドロフラン(22 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(185 mg, 0.16 mmol)のテトラヒドロフラン(5.0 mL)溶液を加えた。
得られた混合液を80℃で3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。得られた溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取した後、減圧下で乾燥し、表題高分子化合物(3d)(1.01 g, 2.3 mmol)を白色固体として収率57%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 2.50 x 103, Mw = 4.29 x 103, Mw/Mn = 1.72.
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.72-6.65 (br m, overlap with CHCl3 peak, 12H, Ar), 3.16-2.87 (br, 2H, CH2Ar), 2.54-1.98 (br, 3H, CH2Ar and CHCH2Ar), 1.40-1.06 (br, 6H, (CH3)2C), 1.06-0.79 (br, 9H, (CH3CH2)3Si), 0.71-0.47 (br, 6H, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 141.8, 139.6, 137.7, 130.9, 130.7, 129.4, 128.7, 127.1, 126.5, 76.3, 54.9, 36.5, 28.3, 7.3, 6.9.
IR (film) 2958, 2873, 1491, 1384, 1260, 1018, 802.2, 741.5 cm-1.
(実施例27):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)-(E)-1,2-(ethenylene)-2,7-(9H-fluorenylene)-(E)-1,2-(ethenylene)-1,4-(phenylene)](3e)の合成>(Pd-触媒、鈴木-宮浦カップリング)
反応容器内の実施例17で得られた(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4−ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(4b)(790 mg, 1.50 mmol)、2,7−ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9H−フルオレン(627 mg, 1.50 mmol)、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド(484 mg, 1.50 mmol)、2Mの炭酸カリウム水溶液(3.0 mL)及びテトラヒドロフラン(8 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(69 mg, 0.060 mmol)のテトラヒドロフラン(2.0 mL)溶液を加えた。
得られた混合液を80℃で3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。得られた溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、ジエチルエーテルで洗浄した後、減圧下で乾燥し、表題高分子化合物(3e)(437 mg, 0.75 mmol)を赤褐色固体として収率50%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 4.21 x 103, Mw = 7.69 x 103, Mw/Mn = 1.83.
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.81-6.43 (br m, overlap with CHCl3 peak, 18H, Ar and CH=CH), 3.95-3.30 (br, 2H, ArCH2Ar), 3.17-2.69 (br, 2H, CH2Ar), 2.51-2.00 (br, 3H, CH2Ar and CHCH2Ar), 1.42-1.09 (br, 6H, (CH3)2C), 1.07-0.78 (br, 9H, (CH3CH2)3Si), 0.73-0.45 (br, 6H, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 144.0, 141.0, 131.0, 130.7, 129.3, 128.0, 127.9, 126.3, 126.2, 126.1, 125.6, 122.7, 120.0, 119.9, 76.2, 54.9, 39.0, 36.7, 28.2, 7.3, 6.9.
IR (film) 2957, 2874, 1602, 1384, 1261, 1018, 962.3, 802.2, 723.2 cm-1.
(実施例28):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)-(ethynylene)-1,4-(phenylene)-(ethynylene)-1,4-(phenylene)](3f)の合成>(Pd-触媒、薗頭カップリング)
反応容器内の実施例21で得られたトリエチル(3−(4-エチニルベンジル)-4−(4−エチニルフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)シラン(4f)(208.3 mg, 0.50 mmol)、1,4−ジヨードベンゼン(165.0 mg, 0.50 mmol),テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(57.8 mg, 0.050 mmol)、ヨウ化銅(9.5 mg, 0.050 mmol)、テトラヒドロフラン(5.0 mL)及びトリエチルアミン(2.5 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。
得られた混合液を80℃で3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。得られた溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、ヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し、表題高分子化合物(3f)(230.7 mg, 0.47 mmol)を黄褐色固体として収率94%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 4.44 x 103, Mw = 8.11 x 103, Mw/Mn = 1.83.
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.55-7.16 (br m, overlap with CHCl3 peak, 8H, Ar), δ 7.04-6.87 (br m, 4H, Ar), 3.04-2.92 (br, 2H, CH2Ar), 2.46-2.35 (br, 2H, CH2Ar), 2.14-2.03 (br, 1H, CHCH2Ar), 1.32-1.15 (br, 6H, (CH3)2C), 1.04-0.87 (br, 9H, (CH3CH2)3Si), 0.73-0.47 (br, 6H, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 143.3, 137.4, 133.0, 131.4, 129.0, 123.0, 120.0, 91.4, 88.6, 76.1, 54.7, 36.8, 28.3, 7.2, 6.8.
IR (film) 2954, 2874, 1606, 1519, 1457, 1435, 1412, 1384, 1365, 1178, 1143, 1107, 1039, 1016, 835.0, 740.5 cm-1.
(実施例29):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)-(ethynylene)-9,10-(anthranylene)-(ethynylene)-1,4-(phenylene)](3g)の合成>(Pd-触媒、薗頭カップリング)
反応容器内の実施例21で得られたトリエチル(3−(4−エチニルベンジル)−4−(4−エチニルフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)シラン(4f)(208.3 mg, 0.50 mmol)、9,10−ジブロモアントラセン(167 mg, 0.50 mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(57.8 mg, 0.050 mmol)、ヨウ化銅(9.5 mg, 0.050 mmol)、テトラヒドロフラン(5.0 mL)及びトリエチルアミン(2.5 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。
得られた混合液を80℃で3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。得られた溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、ヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し、表題高分子化合物(3g)(148 mg, 0.25 mmol)を赤褐色固体として収率50%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 5.20 x 103, Mw = 8.27 x 103, Mw/Mn = 1.59.
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 8.84-8.30 (br m, 4H, Ar), 7.67-7.25 (br m, overlap with CHCl3 peak, 8H, Ar), 7.25-6.75 (br m, 4H, Ar), 3.26-2.82 (br, 2H, CH2Ar), 2.60-2.29 (br, 2H, CH2Ar), 2.29-2.00 (br, 1H, CHCH2Ar), 1.36-1.10 (br, 6H, (CH3)2C), 1.10-0.75 (br, 9H, (CH3CH2)3Si), 0.75-0.30 (br, 6H, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 134.0, 132.7, 132.2, 131.8, 131.7, 131.5, 131.4, 131.3, 129.2, 127.9, 127.1, 126.4, 120.6, 120.3, 118.3, 102.6, 86.2, 76.1, 54.9, 37.0, 28.3, 7.3, 7.2, 6.9.
IR (film) 2954, 2873, 1606, 1509, 1462, 1455, 1434, 1414, 1384, 1365, 1016, 762.7 cm-1.
(実施例30):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(2,5-bis(dodecyloxy)phenylene)-(ethynylene)-1,4-(phenylene)-(ethynylene)-1,4-(phenylene)](3h)の合成>(Pd-触媒、薗頭カップリング)
反応容器内の実施例21で得られたトリエチル(3−(4−エチニルベンジル)−4−(4−エチニルフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)シラン(4f)(208.3 mg, 0.50 mmol)、1,4−ビス(ドデシロキシ)−2,5−ジヨードベンゼン(349.1 mg, 0.50 mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(57.8 mg, 0.050 mmol)、ヨウ化銅(9.5 mg, 0.050 mmol)、テトラヒドロフラン(5.0 mL)及びトリエチルアミン(2.5 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。
得られた混合液を80℃で3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。得られた溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取した後、減圧下で乾燥し、表題高分子化合物(3h)(413 mg, 0.48 mmol)を赤色の粘性固体として収率95%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 4.24 x 103, Mw = 7.35 x 103, Mw/Mn = 1.73.
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.41-7.22 (br m, overlap with CHCl3 peak, 6H, Ar), δ 7.05-6.91 (br m, 4H, Ar), 4.02-3.91 (br, 4H, OCH2), 2.99-2.88 (br, 2H, CH2Ar), 2.48-2.36 (br, 2H, CH2Ar), 2.12-2.06 (br, 1H, CHCH2Ar), 1.85-1.76 (br, 4H, OCH2CH2), 1.58-1.10 (br, 42H, (CH3)2C and (CH2)9CH3), 1.03-0.92 (br, 9H, (CH3CH2)3Si), 0.92-0.83 (br, 6H, CH2CH3), 0.65-0.56 (br, 6H, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 153.6, 151.8, 143.2, 134.9, 131.4, 129.8, 129.0, 127.5, 120.6, 118.9, 116.9, 114.0, 95.0, 85.5, 76.2, 70.1, 70.0, 69.6, 54.7, 36.8, 36.7, 31.9, 29.7, 29.6, 29.4, 28.4, 26.1, 26.0, 22.7, 14.1, 7.2, 6.9.
IR (film) 2924, 2853, 1516, 1489, 1464, 1415, 1384, 1215, 1016, 742.5, 721.3 cm-1.
(実施例31):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)-(ethynylene)-2,5-(thiophenylene)-2,5-(thiophenylene)-(ethynylene)-1,4-(phenylene)](3i)の合成>(Pd-触媒、薗頭カップリング)
反応容器内の実施例21で得られたトリエチル(3−(4−エチニルベンジル)−4−(4−エチニルフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)シラン(4f)(208.3 mg, 0.50 mmol)、5,5’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェン(161 mg, 0.50 mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(57.8 mg, 0.050 mmol)、ヨウ化銅(9.5 mg, 0.050 mmol)、テトラヒドロフラン(5.0 mL)及びトリエチルアミン(2.5 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。
得られた混合液を80℃で3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。得られた溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、ヘキサンで洗浄した後、減圧下で乾燥し、表題高分子化合物(3i)(260 mg, 0.45 mmol)を赤褐色固体として収率90%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 6.32 x 103, Mw = 1.18 x 104, Mw/Mn = 1.87.
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.49-6.81 (br m, overlap with CHCl3 peak, 12H, Ar), 3.07-2.86 (br, 2H, CH2Ar), 2.49-2.27 (br, 2H, CH2Ar), 2.15-2.01 (br, 1H, CHCH2Ar), 1.41-1.10 (br, 6H, (CH3)2C), 1.06-0.84 (br, 9H, (CH3CH2)3Si), 0.72-0.49 (br, 6H, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 143.4, 137.9, 132.5, 131.2, 129.1, 127.9, 123.9, 119.7, 94.8, 82.0, 76.1, 54.8, 54.7, 36.9, 28.3, 7.2, 6.9.
IR (film) 2954, 2873, 1731, 1519, 1455, 1384, 1366, 1251, 1186, 1015, 794.5, 741.5 cm-1.
(実施例32):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)-(E)-1,2-(ethenylene)-1,4-(phenylene)](3j)の合成>(McMurryカップリング)
反応容器内の実施例20で得られた4,4’−(2−(2−(トリエチルシリルオキシ)プロパン−2−イル)プロパン−1,3−ジイル)ジベンズアルデヒド(4e)(212.3 mg, 0.50 mmol)、粉末マグネシウム(24.3 mg, 2.0 mmol)、テトラヒドロフラン(2.5 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、トリエチルアミン(0.36 mL, 2.6 mmol)、オルトチタン酸トリイソプロピル(IV)(0.38 mL, 1.3mmol)、トリメチルシリルクロリド(0.16 mL, 1.3 mmol)を加えた。
得られた混合液を50℃で2日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル)で精製し、表題高分子化合物(3j)(68.6 mg, 0.18 mmol)を淡黄色の粘性液体として収率35%で得た。
NMR等の結果を下記に示す。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 1.15 x 103, Mw = 2.14 x 103, Mw/Mn = 1.86.
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.31-6.86 (br m, overlap with CHCl3 peak, 10H, Ar and CH=CH), 2.98-2.72 (br, 2H, CH2Ar), 2.48-2.33 (br, 2H, CH2Ar), 2.12-2.01 (br, 1H, CHCH2Ar), 1.27-0.86 (br m, 15H, (CH3)2C and (CH3CH2)3Si), 0.67-0.54 (br m, 6H, (CH3CH2)3Si).
<スタック構造の確認>
(実施例33)
実施例1−1、2〜8で得られた化合物(1a−1)、(1b)〜(1h)、また比較例としてトルエンのスタック構造の比率をMM2(Molecular Mechanics Program 2)計算と発光スペクトルから算出した。
なお、実施例中、吸収スペクトルは分光光度計(Shimadzu UV-2450、株式会社島津製作所製)で測定した。励起及び発光スペクトルは分光蛍光光度計(Shimadzu RF-5300PC、株式会社島津製作所製)で測定した。
発光比率は、各化合物の10−4Mのジクロロメタン溶液を、259〜263nmの波長の光で励起し、ベンゼン環に帰属される289nmの発光と、ベンゼン環のエキシマーに帰属される333nmの発光の比より算出した。
表1に示したように、実施例1−1、2〜8で得られた本発明の化合物(1a−1)、(1b)〜(1h)は、ベンゼン環のスタック構造を形成し、エキシマー発光が得られた。特に、R1及びR2のいずれか一方が水素である実施例2〜8で得られた本発明の化合物(1b)〜(1h)は、ベンゼン環のスタック構造を優位に形成し、エキシマー発光が優位に得られた。
表1に示したように、本発明の化合物はベンゼン環のスタック構造を形成し、1H-NMR分析において、重クロロホルム溶液中、室温で、ベンゼン環のオルト位のプロトンの化学シフト(ケミカルシフト)が対照化合物トルエン(7.18 ppm)に比して高磁場シフトを示した。
なお、スタック構造の比率の基準となる、表中の「O:H−O:Cの比率」における「O」状態、「H−O」状態、「C」状態は下記の状態を示す。
<吸収スペクトル及び発光スペクトルの確認>
(実施例34)
実施例23で合成したpoly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)-2,5-(thiophenylene)-2,5-(thiophenylene)-1,4-(phenylene)](3a)、実施例24で合成したpoly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)-(E)-1,2-(ethenylene)-1,4-(phenylene)-(E)-1,2-(ethenylene)-1,4-(phenylene)](3b)、及び2位に置換基を有するトリメチレン部位を有していないdiMe-P2T及びBStBの吸収及び発光スペクトルを比較した。化合物の構造を下記に示す。

図1にポリマー3a、オリゴマー(5〜6量体)3a’、ポリマー3bのUV吸収スペクトルと発光スペクトルを示す。図1に示す吸収スペクトル及び発光スペクトルからわかるように、トリメチレン基の2位に置換基を有する誘導体を連結部とした場合、diMe-P2T及びBStBと比べ、吸収のブルーシフト及び発光のレッドシフトが観測され、π-共役基が互いに重なるスタック構造を優位にとると推察される。
なお、図1において、(a)は、吸収スペクトルを示す図である。diMe-P2Tの濃度は10−6M(CH2Cl2溶液)、3aの濃度は10−5M(CH2Cl2溶液)である。
(b)は、蛍光スペクトルを示す図である。diMe-P2T(CH2Cl2中):375nm、3a(CH2Cl2中):367nm、3a(CH3CN中):336nm、3aフィルム:344nmで励起して得られた蛍光スペクトルである。
(c)は、励起スペクトル及び蛍光スペクトルを示す図である。CH3CN中10−6Mにおいて、diMe-P2T:374nm、3a:336nm、3a’:364nmで励起して得られた蛍光スペクトルである。
(d)は、励起スペクトル及び蛍光スペクトルを示す図である。BstBの濃度は10−7M(CH2Cl2溶液)である。BstB:364nm、3b’:326nmで励起して得られた蛍光スペクトルである。
なお、3a’のオリゴマーは、実施例23において、トリ−n−オクチルメチルアンモニウムクロリド非存在下で重合反応とすることにより得た5〜6量体である。3aのフィルムは、3aの10−3MのCH2Cl2溶液からスピンコート法で形成し作製した。
<AFM(原子間力顕微鏡)及びXRD(X線回折)分析>
(実施例35)
実施例23で合成したpoly-[CH2-CH(C(CH3)2OSi(CH2CH3)3)-CH2-1,4-(phenylene)- 2,5-(thiophenylene)-2,5-(thiophenylene)-1,4-(phenylene)](3a)をCH2Cl2に溶解させ0.1Mass%の溶液を調製し、シリコン基板に滴下しスピンコートにより薄膜を作製した。この薄膜を210℃で1分間加熱した後、160℃でさらに2分間加熱し、室温冷却して高分子化合物3aのフィルムを得た。
得られた高分子化合物3aのフィルムをAFM(Digital Instruments Nanoscope V)を用いてタッピングモードで撮影した。また、シリコン基板上で焼鈍した後にフィルムを基板から除去し、残った粉末に対しXRD分析(Rigaku RINT-Ultima III diffractometer)を行った。
得られた3aのフィルムのAFMイメージ図(a)、(b)、(c)とXRDスペクトル(d)を図2に示す。図2の(b)からわかるように、フィルム状にした高分子化合物は、熱処理することによって層状構造が形成された。AFMイメージ図において、濃い色に見える部分は、高分子化合物3aが凝集することにより生じた窪みであると考えられる。
<反応性化合物及び高分子化合物の合成>
(実施例36):<2−(4−ブロモベンジル)−3−(4−ヨードフェニル)プロパン酸エチル(4h)の合成>
水素化ナトリウム(62 wt% in oil, 1.74 g, 45 mmol)と無水N,N−ジメチルホルムアミド(18.0 mL)の混合液に0Cで4−ブロモベンジルマロン酸ジエチル(9.88 g, 30.0 mmol)の無水N,N−ジメチルホルムアミド(12.0 mL)混合液をゆっくり加えた。この温度で混合液を30分間撹拌した後、4−ヨードベンジルブロミド(11.6 g , 39.0 mmol)の無水N,N−ジメチルホルムアミド(30 mL)混合液を加えた。得られた混合液を室温で3時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣に塩化リチウム(5.09 g, 120 mmol)と水(1.08 mL)とN,N−ジメチルホルムアミド(100 mL)を加え、12時間、160Cで加熱した。得られた混合液を室温に冷却し、水(100 mL)を加えた後、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=70:1)で精製し、黄色の液体として表題化合物(4h)(11.9 g, 25.2 mmol)を収率84%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.59 (d, 2H, J = 8.5 Hz, Ar),7.39 (d, 2H, J = 8.5 Hz, Ar), 7.02 (d, 2H, J = 8.5 Hz, Ar), 6.90 (d, 2H, J = 9.0 Hz, Ar), 3.96 (q, 2H, J = 7.2 Hz, CO2CH2CH3), 2.93-2.83 (m, 3H, CH2Ar and CHCH2Ar), 2.76-2.68 (m, 2H, CH2Ar), 1.03 (t, 3H, J = 7.3 Hz, CO2CH2CH3).
13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ 174.2, 138.4, 137.8, 137.4, 131.4, 130.9, 130.6, 120.3, 91.7, 60.4, 49.1, 37.6, 37.5, 14.0.
IR (neat) 2977, 2949, 2929, 1731, 1715, 1488, 1374, 1212, 1009, 805.1, 754.0, 648.0 cm-1.
(実施例37):<4,4’((1E,1’E)−1,4−フェニレンビス(エテン−2,1−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(3−(4−ブロモベンジル)−2−メチルブタン−2−オール)(10a)の合成>
反応容器内の1,4−ビス((E)−2−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3−2−ジオキサボロラン−2−イル)ビニル)ベンゼン(764 mg, 2.00 mmol)、2−(4−ブロモベンジル)−3−(4−ヨードフェニル)プロパン酸エチル(1.09 g, 2.30 mmol)、炭酸セシウム(1.30 g, 4.00 mmol)およびN,N−ジメチルホルムアミド(10.0 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。得られた混合液に、テトラキストリフェニルホスフィン白金 (0)(62.2 mg, 0.050 mmol)のN,N−ジメチルホルムアミド(3.30 mL)溶液を加えた。得られた混合液を120Cで12時間撹拌した後、室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した後、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=8:1)で精製し、黄色の固体を得た。一方、無水塩化セリウム(III)(2.958 g, 12.0 mmol)とテトラヒドロフラン(32.0 mL)の混合液を室温で12時間撹拌した後、−78Cに冷却し、メチルリチウムのエーテル溶液(7.5 mL, 1.6 M, 12.0 mmol)を加え、5時間撹拌した。この混合液に−78Cで、先に得られた黄色の固体のテトラヒドロフラン(6.0 mL)溶液を加えた後、2時間撹拌した。混合液に0.1Mの酢酸水溶液を加えて反応を停止した後、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=3:1)で精製し、無色の液体として表題化合物(10a)(428 mg, 0.54mmol)を収率27%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.49 (s, 4H, Ar), 7.36 (d, 4H, J = 8.5 Hz, Ar), 7.29 (d, 4H, J = 8.5 Hz, Ar), 7.06 (d, 4H, J = 4.0 Hz, CH=CH), 7.02 (d, 4H, J = 8.0 Hz, Ar), 6.89 (d, 4H, J = 8.0 Hz, Ar), 2.94-2.84 (m, 4H, CH2Ar), 2.48-2.40 (m, 4H, CH2Ar),2.16-2.09 (m, 2H, CHCH2Ar), 1.26 and 1.27 (2s, 12H, (CH3)2C).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ141.1, 136.7, 135.1, 131.2, 130.7, 129.3, 128.2, 127.6, 126.7, 126.5, 74.0, 53.9, 36.7, 36.2, 27.8, 27.5.
IR (film) 3580, 3433, 2965, 2925, 1514, 1487, 1369, 1107, 1011, 963.3, 824.4, 791.6, 553.5 cm-1.
(実施例38):<1,4−ビス((E)−4−(2−(4−ブロモベンジル)−3−メチル−3−((トリエチルシリル)オキシ)ブチル)スチリル)ベンゼン(10b)の合成>
4,4’((1E,1’E)−1,4−フェニレンビス(エテン−2,1−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(3−(4−ブロモベンジル)−2−メチルブタン−2−オール(396 mg, 0.50 mmol)に対し,イミダゾール(136 mg, 2.0 mmol)、トリエチルシリルクロリド(0.25 mL, 3.00 mmol)およびN,N−ジメチルホルムアミド(2.50 mL)を0Cで加えた。得られた混合液を室温で12時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層をエーテルで抽出した。得られた有機層を水洗した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、黄色の粘性固体として表題化合物(10b)(444 mg, 0.43 mmol)を収率87%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.48 (s, 4H, Ar), 7.31 (d, 4H, J = 8.0 Hz, Ar), 7.24 (d, 4H, J = 8.0 Hz, Ar), 7.07(d, 2H, J = 16.5 Hz, CH=CH) 7.02 (d, 2H, J = 16.5 Hz, CH=CH), 6.96 (d, 4H, J = 8.0Hz, Ar), 6.83 (d, 4H, J = 8.0Hz, Ar), 2.87-3.00 (m, 4H, CH2Ar), 2.41-2.33 (m, 4H, CH2Ar),, 2.10-2.02 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.22 (s, 12H, (CH3)2C) 0.98 (t, J = 7.8 Hz, 18H, (CH3CH2)3Si), 0.62 (q, 12H, J = 7.8 Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ142.0, 141.8, 134.7, 131.0, 130.7, 129.3, 128.3, 127.4, 126.7, 126.2, 124.3, 119.0, 76.2, 54.9, 36.6, 36.1, 28.3, 28.1, 7.2, 6.8.
IR (neat) 2962, 2873, 1602, 2457, 1384, 1261, 1039, 797.4, 703.9 cm-1.
(実施例39):<高分子化合物(5a)の合成>
反応容器内の1,4-bis((E)-4-(2-(4-bromobenzyl)-3-methyl-3-((triethylsilyl)oxy)butyl)styryl)benzene(510 mg, 0.50 mmol),4,7-bis((E)-2-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)vinyl)benzo[c][1,2,5]thiadiazole(220 mg, 0.5 mmol)、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド(166 mg, 0.50 mmol)、2Mの炭酸カリウム水溶液(1.0 mL)およびテトラヒドロフラン(2.3 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(23 mg, 0.020 mmol)のテトラヒドロフラン(1.0 mL)溶液を加えた。得られた混合液を80Cで3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。得られた溶液をヘキサンに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、ジエチルエーテルで洗浄した後、減圧下で乾燥し、高分子化合物(5a)(173 mg, 0.165 mmol)を褐色固体として収率33%で得た。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 5.15 x 103, Mw = 8.94 x 10, Mw/Mn = 1.74.
UV absorption spectra : λabs max 360 nm (in CH2Cl2), 355 nm (film).
Emission spectra : λem max 559 nm (in CH2Cl2), 556 nm (film).
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.52-6.68 (br m, 30H per a repeated unit, Ar), 3.06-2.84 (br, 4H per a repeated unit, CH2Ar), 2.49-2.25 (br, 4H per a repeated unit, CH2Ar), 2.20-1.98 (br, 2H per a repeated unit, CHCH2Ar), 1.30-1.09 (br, 6H per a repeated unit, (CH3)2C), 1.04-0.79 (br, 9H per a repeated unit, (CH3CH2)3Si), 0.68-0.44 (br, 6H per a repeated unit, (CH3CH2)3Si).
IR (film) 2949, 2872, 1598, 1513, 1456, 1382, 1364, 1177, 1141, 1011, 959.4, 821.5, 721.2, 545.8 cm-1.
(実施例40):<高分子化合物(3k)の合成>
反応容器内の(3−(4−ブロモベンジル)−4−(4−ブロモフェニル)−2−メチルブタン−2−イルオキシ)トリエチルシラン(263 mg, 0.50 mmol)、4,7-bis((E)-2-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)vinyl)benzo[c][1,2,5]thiadiazole(220 mg, 0.5 mmol)、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド(161 mg, 0.50 mmol)、2Mの炭酸カリウム水溶液(1.0 mL)およびテトラヒドロフラン(2.3 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(23 mg, 0.020 mmol)のテトラヒドロフラン(1.0 mL)溶液を加えた。得られた混合液を80Cで3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。得られた溶液をヘキサンに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、ジエチルエーテルで洗浄した後、減圧下で乾燥し、高分子化合物(3k)(58.0 mg, 0.105 mmol)を褐色固体として収率21%で得た。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 3.60 x 103, Mw = 7.64 x 10, Mw/Mn = 2.12
UV absorption spectra : λabs max 316 nm (in CH2Cl2).
Emission spectra : λem max 556 nm (in CH2Cl2).
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 6.60-7.90 (m, 14H per a repeated unit, Ar and olefin), 2.70-3.10 (m, 2H per a repeated unit, CH2), 2.30-2.50 (m, 2H per a repeated unit, CH2), 0.40-1.90 (m, 22H per a repeated unit).
IR (film) 3059, 2970, 2932, 1593, 1567, 1473, 1424, 1384, 1070, 996.1, 776.2, 691.4 cm-1.
(実施例41):<2−メチル−3−(4−(チオフェン−2−イル)ベンジル)−4−(4−(チオフェン−4−イル)フェニル)ブタン−2−オール(2g)の合成>
反応容器内のエチル2−(4−ブロモベンジル)−3−(4−ブロモフェニル)プロパノエイト(2.13 g, 5.0 mmol)、5,5−ジメチル−2−(チオフェン−2−イル)1,4,2−ジオキサボリナン(2.52 g, 12.0 mmol)、テトラヒドロフラン(23.3 mL)溶液および2M炭酸ナトリウム溶液(10 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(346 mg, 0.30 mmol)のテトラヒドロフラン(10 mL)溶液を加えた。得られた混合液を80℃で20時間撹拌した後、室温に冷却し、飽和塩化アンモニウム水溶液で反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した後、硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を、減圧下濃縮し、得られた残渣をフラッシュシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=10:1)で精製した。得られた液体に、テトラヒドロフラン(10 mL)溶液を加え0℃に冷却し、ヨウ化メチルマグネシウムのエーテル溶液(8.8 mL, 1.41M, 12.5 mmol)を加え、得られた混合液を5時間撹拌した。混合液に飽和塩化アンモニウム水溶液で反応を停止した後、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した後、硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー (ヘキサン:酢酸エチル=5:1)で精製し、無色固体として表題化合物(2g)を収率65%で得た。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.44 (d, 4H, J = 8.0 Hz, Ar), 7.24-7.22 (m, 4H, Ar), 7.07-7.03 (m, 6H, Ar), 2.92 (dd, 2H, J = 4.3, 14.0 Hz, CH2Ar), 2.50 (dd, 2H, J = 7.5, 14.5 Hz, CH2Ar), 2.21-2.17 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.29 (s, 6H, (CH3)2C).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 144.4, 141.4, 132.0, 129.5, 127.9, 125.9, 124.3, 122.7, 74.2, 53.9, 36.5, 27.7.
IR (film) 3466, 2976, 2933, 1500, 1432, 1258, 1211, 1236, 1026, 804.2, 693.3 cm-1.
(実施例42):<3−(4−(5−ブロモチオフェン−2−イル)ベンジル)−4−(4−(5−ブロモチオフェン−2−イル)フェニル)−2−メチルブタン−2−オール(7a)の合成>
2−メチル−3−(4−(チオフェン−2−イル)ベンジル)−4−(4−(チオフェン−4−イル)フェニル)ブタン−2−オール(1.26 g, 3.0 mmol)、N−ブロモスクシンイミド(1.12 g, 6.3 mmol)、塩化メチレン(5.0 mL)及び酢酸(2.5 mL)の混合液を6時間撹拌した後、水で反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層をクロロホルムで抽出した。得られた有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=5:1)で精製し、無色固体として表題化合物(7a)(1.70 g, 2.94 mmol)を収率98%で得た。
Rf : 0.48 (ヘキサン:酢酸エチル/2:1)
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.30 (d, 4H, J = 8.0 Hz, Ar), 7.01 (d, 4H, J = 8.0 Hz, Ar), 6.99 (d, 2H, J = 4.0 Hz, Ar), 6.94 (d, 2H, J = 4.0 Hz, Ar), 2.94 (dd, 2H, J = 4.8, 14.3 Hz, CH2Ar), 2.46 (dd, 2H, J = 7.8, 13.8 Hz, CH2Ar), 2.21-2.14 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.29 (s, 6H, (CH3)2C).
IR (film) 3449, 2965, 2924, 2852, 1502, 1432, 1384, 1261, 1111, 977.7, 787.8, 671.1 cm-1.
(実施例43):<((3−(4−(5−ブロモチオフェン−2−イル)ベンジル)−4−(4−(5−ブロモチオフェン−2−イル)フェニル)−2−メチルブタン−2−イル)オキシ)トリエチルシラン(7b)の合成>
3−(4−(5−ブロモチオフェン−2−イル)ベンジル)−4−(4−(5−ブロモチオフェン−2−イル)フェニル)−2−メチルブタン−2−オール(1.15 g, 2.0 mmol)に対し、イミダゾール(245 mg, 3.6 mmol)、トリエチルシリルクロリド(1.2 mL, 7.2 mmol)及びN,N−ジメチルホルムアミド(10 mL)を0Cで加えた。得られた混合液を室温で12時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層をエーテルで抽出した。得られた有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、無色固体として表題化合物(7b)(1.35 g, 1.95 mmol)を収率98%で得た。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.23(d, 4H, J = 8.0 Hz, Ar), 6.96 (d, 4H, J = 4.0 Hz, Ar), 6.96-6.92 (m, 4H, Ar), 6.90 (d, 2H, J = 4.0 Hz, Ar), 3.00 (dd, 2H, J = 4.8, 14.3 Hz, CH2Ar), 2.38 (dd, 2H, J = 8.0, 14.5 Hz, CH2Ar), 2.15-2.08 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.25 (s, 6H, (CH3)2C), 0.99 (t, J = 7.8 Hz, 9H, (CH3CH2)3Si), 0.62 (q, 6H, J = 8.0Hz, (CH3CH2)3Si).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 146.0, 142.5, 130.8, 130.7, 129.5, 125.2, 122.6, 110.7, 76.1, 54.8, 36.6, 28.1, 7.2, 6.9.
IR (film) 2952, 2873, 1504, 1434, 1206, 1144, 1041, 978.7, 788.7, 741.5, 672.1 cm-1.
(実施例44):<高分子化合物(11a)の合成>
反応容器内の(3−(4−(5−ブロモチオフェン−2−イル)ベンジル)−4−(4−(5−ブロモチオフェン−2−イル)フェニル)−2−メチルブタン−2−イル)オキシ)トリエチルシラン(346 mg, 0.50 mmol)、5,5’−ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−2,2’−ビチオフェン(209 mg, 0.50 mmol)、トリ−n−オクチルメチルアンモニウムクロリド(45 mg, 0.10 mmol)、2Mの炭酸ナトリウム水溶液(1.0 mL)およびテトラヒドロフラン(2.3 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(23 mg, 0.020 mmol)のテトラヒドロフラン(1.0 mL)溶液を加えた。得られた混合液を80Cで3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。得れらた溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、エーテルで洗浄した後、減圧下で乾燥し、高分子化合物(11a)(69.5 mg, 0.10 mmol)を褐色固体として収率20%で得た。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 2.78 x 103, Mw = 3.12x 10, Mw/Mn = 1.12.
UV absorption spectra : λabs max 400 nm (in CH2Cl2).
Emission spectra : λem max 504 nm (in CH2Cl2).
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.40-6.80 (br m, 16H per a repeated unit, Ar), 3.09-2.96 (br, 2H per a repeated unit, CH2Ar), 2.45-2.30 (br, 2H per a repeated unit, CH2Ar), 2.20-2.10 (br, 1H per a repeated unit, CHCH2Ar), 1.35-1.20 (br, 6H per a repeated unit, (CH3)2C), 1.05-0.93 (br, 9H per a repeated unit, (CH3CH2)3Si), 0.70-0.55 (br, 6H per a repeated unit, (CH3CH2)3Si).
IR (film) 2949, 2872, 1598, 1513, 1456, 1382, 1364, 1177, 1141, 1011, 959.4, 821.5, 721.2, 545.8 cm-1.
(実施例45):<高分子化合物(11b)の合成>
反応容器内の(3−(4−(5−ブロモチオフェン−2−イル)ベンジル)−4−(4−(5−ブロモチオフェン−2−イル)フェニル)−2−メチルブタン−2−イル)オキシ)トリエチルシラン(346 mg, 0.50 mmol)、2,6-bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan- 2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene(221 mg, 0.50 mmol)、トリ−n−オクチルメチルアンモニウムクロリド(45 mg, 0.10 mmol)、2Mの炭酸ナトリウム水溶液(1.0 mL)およびテトラヒドロフラン(2.3 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(23 mg, 0.020 mmol)のテトラヒドロフラン(1.0 mL)溶液を加えた。得られた混合液を80Cで3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。この溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、エーテルで洗浄した後、減圧下で乾燥し、高分子化合物(11b)(284 mg, 0.39 mmol)を薄緑色固体として収率78%で得た。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn= 3.22 x 103, Mw = 4.99x 10, Mw/Mn = 1.55.
UV absorption spectra : λabs max269 nm (in CH2Cl2), 271 nm (film).
Emission spectra : λem max 432nm (in CH2Cl2), 448 nm (film).
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 8.71-6.78 (br m, 16H per a repeated unit, Ar), 3.16-2.97 (br, 2H per a repeated unit, CH2Ar), 2.46-2.29 (br, 2H per a repeated unit, CH2Ar), 2.26-2.10 (br, 1H per a repeated unit, CHCH2Ar), 1.40-1.19 (br, 6H per a repeated unit, (CH3)2C), 1.09-0.94 (br, 9H per a repeated unit, (CH3CH2)3Si), 0.74-0.58 (br, 6H per a repeated unit, (CH3CH2)3Si).
IR (film) 2949, 2872, 1598, 1513, 1456, 1382, 1364, 1177, 1141, 1011, 959.4, 821.5, 721.2, 545.8 cm-1.
(実施例46):<4-(4-bromobenzyl)-5-(4-bromophenyl)-3,3-dimethylpentan-1-ol(4i)の合成>
反応容器内の4,4’−(2−(2−メチルブタ−3−エン−2−イル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(ブロモベンゼン)(1.229 g, 2.91 mmol)を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液にテトラヒドロフラン(20 mL)と0.4Mの9−ボラビシクロ[3.3.1]ノナンのテトラヒドロフラン溶液(8 mL, 3.2 mmol)を加えた。得られた混合液を室温で2時間撹拌した後、1Mの水酸化トリウム水溶液(11.6 mL)と過酸化水素35%溶液(6.7 mL)を加えた。得られた混合液を室温で一晩撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層をジエチルエーテルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:ジエチルエーテル=3:1)で精製し、無色の液体として表題化合物(4i)(1.15 g, 2.61 mmol)を収率90%で得た。
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.25 (d, 4H, J = 8.4 Hz, Ar), 6.79 (d, 4H, J = 8.4 Hz, Ar), 3.68 (t, 2H, J = 7.2 Hz, OCH2CH2), 2.82 (dd, 2H, J = 4.2, 14.0 Hz, CH2Ar), 2.31 (dd, 2H, J = 8.4, 14.0 Hz, CH2Ar), 1.88 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.67 (t, 2H, J = 7.2 Hz, OCH2CH2), 0.97 (s, 6H, C(CH3)2).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 141.3, 131.1, 130.6, 119.3, 59.5, 51.7, 42.7, 36.4, 36.0, 25.7.
IR (neat) 3352, 2961, 1488, 1449, 1403, 1367, 1199, 1179, 1102, 1072, 1011, 983.5, 833.1, 795.5, 687.5 cm-1.
(実施例47):<((4-(4-bromobenzyl)-5-(4-bromophenyl)-3,3-dimethylpentyl)oxy)triisopropylsilane(4j)の合成>
反応容器内の4−(4−ブロモベンジル)−5−(4−ブロモフェニル)−3,3−ジメチルペンタン−1−オール(0.974 g, 2.34 mmol)、1,3−ジアザ−2,4−シクロペンタジエン(0.351 g, 5.15 mmol)を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、N,N−ジメチルホルムアミド(12 mL)とトリイソプロピルシリルクロリド(0.68 g, 3.51 mmol)を加えた。得られた混合液を室温で一晩撹拌した後、十分量の水を加えて反応を停止した。混合液から有機層を分離し、水層をジエチルエーテルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。有機層をろ過後、ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:ジエチルエーテル=50:1)で精製し、淡黄色液体として表題化合物(4j)(1.16 g, 1.94 mmol)を収率83%で得た。
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.24 (d, 4H, J = 8.4 Hz, Ar), 6.78 (d, 4H, J = 8.4 Hz, Ar), 3.73 (t, 2H, J = 7.2 Hz, OCH2CH2), 2.83 (dd, 2H, J 8.4, 14.0 Hz, CH2Ar), 2.30 (dd, 2H, J = 4.8, 14.0 Hz, CH2Ar), 1.84 (m, 1H, CHCH2Ar), 1.65 (t, 2H, J = 7.2 Hz, OCH2CH2), 1.06 (21H, ((CH3)2CH)3Si), 0.96 (s, 6H, (CH3)2C).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 141.4, 131.1, 130.6, 119.2, 60.0, 52.2, 42.6, 36.3, 36.1, 25.7, 18.1, 12.0.
IR (neat) 2961, 2941, 2865, 1488, 1464, 1404, 1260, 1097, 1073, 1012, 882.3, 801.3, 681.7, 658.6 cm-1.
(実施例48):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2CH2CH2OSi(CH(CH3)2)3-CH2-1,4-(phenylene)-2,5-(thiophenylene)-2,5-(thiophenylene)-1,4-(phenylene)](3l)の合成>
反応容器内の((4−(4−ブロモベンジル)−5−(4−ブロモフェニル)−3,3−ジメチルペンチル)オキシ)トリイソプロピルシラン(0.300 g, 0.5 mmol)、5,5’−ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−2,2’−ビチオフェン(0.209 g, 0.5 mmol)、トリ−n−オクチルメチルアンモニウムクロリド(40 mg, 0.1 mmol)、2Mの炭酸ナトリウム水溶液(1.0 mL)およびテトラヒドロフラン(2 mL)の混合液を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(35 mg, 0.03 mmol)のテトラヒドロフラン(1.0 mL)溶液を加えた。得られた混合液を80Cで3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液をクロロホルムを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。この溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、メタノールで洗浄した後、減圧下で乾燥し、表題高分子化合物(3l)(0.290 g, 0.48 mmol)を茶褐色固体として収率96%で得た。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 4.37 x 103, Mw = 6.82 x 103, Mw/Mn = 1.56.
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.43-6.64 (br m, 12H per a repeated unit, Ar), 3.88 − 3.67 (br, 2H per a repeated unit, OCH2CH2), 3.03-2.80 (br, 2H per a repeated unit, CH2Ar), 2.46-2.25 (br, 2H per a repeated unit, CH2Ar), 2.02-1.89 (br, 1H per a repeated unit, CHCH2Ar), 1.76 − 1.59 (br, 2H per a repeated unit, OCH2CH2), 1.21-0.90 (br m, 27H per a repeated unit, (CH3)2CH)3Si and (CH3)2C).
13C NMR (CDCl3, 150 MHz) δ 149.2, 142.9, 141.9, 136.2, 131.2, 131.0, 129.4, 127.8, 125.2, 124.2, 123.2, 123.1, 60.1, 52.2, 42.6, 36.5, 36.2, 25.8, 18.1, 12.0, 1.0.
IR (KBr) 2962, 2939, 2864, 1497, 1462, 1444, 1261, 1095, 1021, 881.3, 798.4, 681.7, 658.6 cm-1.
UV吸収 : λAbs max = 368 nm (10-5 M in CH2Cl2)
蛍光発光 : λem max = 463 nm (10-6M in CH2Cl2)
(実施例49):<poly-[CH2-CH(C(CH3)2CH2CH2OSi(CH(CH3)2)3-CH2-1,4-(phenylene)-(E)-1,2-(ethenylene)-1,4-(phenylene)-(E)-1,2-(ethenylene))(3m)の合成>
反応容器内の((4−(4−ブロモベンジル)−5−(4−ブロモフェニル)−3,3−ジメチルペンチル)オキシ)トリイソプロピルシラン(0.210 g, 0.35 mmol)、酢酸パラジウム(0)(3.2 mg, 0.014 mmol)、N,N−ジメチル−β−アラニン(2.2 mg, 0.014 mmol)、炭酸カリウム(195 mg, 1.4 mmol)を脱気し、反応容器内をアルゴン置換した。この混合液に1,4−ジビニルベンゼン(45.8 mg, 0.35 mmol)のN−メチル−2−ピロリドン(3.5 mL)溶液を加えた。得られた混合液を130Cで3日間撹拌した後、室温に冷却し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。混合液を塩化メチレンを用いて抽出し、得られた有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、濾過した。ろ液を減圧下濃縮して得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させた。この溶液をメタノールに注ぐと、高分子化合物が固体として析出した。固体を濾取し、メタノールで洗浄した後、減圧下で乾燥し、表題高分子化合物(3m)(27 mg)を黄褐色固体として収率13%で得た。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mn = 9.12 x 103, Mw = 1.12 x 104, Mw/Mn = 1.23.
1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ 7.51-6.48 (br m, 16H per a repeated unit, Ar and CH=CH), 3.83 − 3.64 (br, 2H per a repeated unit, OCH2CH2), 2.98-2.78 (br, 2H per a repeated unit, CH2Ar), 2.49-2.29 (br, 2H per a repeated unit, CH2Ar), 2.01-1.86 (br, 1H per a repeated unit, CH2Ar), 1.77 − 1.51 (br, 2H per a repeated unit, OCH2CH2), 1.17-0.86 (br m, 27H per a repeated unit, (CH3)2CH)3Si and (CH3)2C).
IR (neat) 2961, 2864, 1487, 1463, 1366, 1260, 1094, 1016, 881.3, 800.3, 736.7, 682.7 cm-1.
UV吸収 : λabs max = 255 nm, (10-5 M in CH2Cl2)
蛍光発光 : λem max = 423 nm (10-6M in CH2Cl2)
(実施例50):<Ethyl 2,2-bis(4-bromobenzyl)-3-oxobutanoate(4k)の合成>
NaH(0.493 g, 11.25 mmol)のDMF(5 mL)混合液にアセト酢酸エチル(0.632 mL, 5 mmol)を加え、0Cで30分間撹拌した。この混合液に、1-bromo-4-(bromomethyl)benzene(2.788 g, 11.15 mmol)を加えた後、室温で12時間撹拌した。混合液を飽和NaHCO3水溶液に注ぎ、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、MgSO4で乾燥し、減圧下濃縮して表題化合物(4k)を収率90%で得た。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ7.38 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 6.97 (d, J = 8.4, 4H), 4.11 (q, J = 6.6 Hz, 2H), 3.14 and 3.10 (2d, J = 14.4 and 14.4 Hz, each 2H), 1.97 (s, 3H), 1.18 (t, J = 6.6 Hz, 3H).
13C NMR (150 MHz, CDCl3) δ 205.1, 171.3, 135.1, 131.7, 131.4, 121.0, 65.7, 61.5, 39.3, 29.1, 13.8.
(実施例51):<3-(4-Bromobenzyl)-4-(4-bromophenyl)butan-2-one(4l)の合成>
LiCl(0.175 g, 4 mmol)、ethyl 2,2-bis(4-bromobenzyl)-3-oxobutanoate(0.94 g, 2 mmol)、H2O(0.036 mL)のDMF(4 mL)混合液を120Cで48時間加熱撹拌した。混合液を室温に冷却後、水(10 mL)を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、MgSO4で乾燥した。有機層を減圧下で濃縮した後、シリカゲルカラムクロマトグラフで精製し、表題化合物(4l)を収率52%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.39 (d, J = 8.0 Hz, 4H), 7.00 (d, J = 8.0, 4H), 3.10-3.03 (m, 1H), 2.87 (dd, J = 8.5, 13.5 Hz, 2H), 2.64 (d, J = 5.5, 13.5 Hz, 2H), 1.80 (s, 3H).
13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ 211.1, 138.0, 131.6, 130.5, 120.3, 56.0, 37.3, 31.6.
(実施例52):<4,4'-(2-(4-Chlorobut-2-en-2-yl)propane-1,3-diyl)bis(bromobenzene)(4m)の合成>
3-(4-bromobenzyl)-4-(4-bromophenyl)butan-2-one(396 mg, 1.0 mmol)のTHF(5 mL)溶液に、0Cでビニルマグネシウムブロミド(5.7 mL, 0.35 M in THF, 2.0 mmol)を加え混合液を得た。混合液を2時間撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、Na2SO4で乾燥した。有機層を減圧下で濃縮して、4-(4-bromobenzyl)-5-(4-bromophenyl)-3-methylpent-1-en-3-olの粗生成物を得た。この粗生成物に、塩化メチレン(5 mL)を加え、0Cに冷却した後、BCl3(1.3 mL, 1.0 M in heptane, 1.3 mmol)を加えた。10分間撹拌した後、飽和NaHCO3水溶液を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、MgSO4で乾燥した。減圧下で濃縮して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフで精製して、表題化合物(4m)(trans/cis mixture)を二段階収率82%で得た。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.37 (d, J = 8.0 Hz, 4H), 6.95 (d, J = 8.0 Hz, 4H), 5.22, (t, J = 8.0 Hz, 1H), 3.93 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 2.70-2.48 (m, 5H), 1.62 (s, 3H).
Rf 0.74 (TLC, Merk 2554, hexaen/Et2O = 1:1 (v/v))
(実施例53):<4,4'-(2-(2-Methylbut-3-en-2-yl)propane-1,3-diyl)bis(bromobenzene)(4n)の合成>
(1,3-dimesityl-1H-imidazol-2(3H)-ylidene)copper(I)chloride(244 mg, 0.60 mmol)のエーテル(5 mL)混合液に、0CでMeMgI(3.21 mL, 1.4 M in エーテル, 4.5 mmol)を加え、10分間撹拌した。この混合液に、4,4'-(2-(4-chlorobut-2-en-2-yl)propane-1,3-diyl)bis(bromobenzene)(1.33 g, 3.0 mmol)のエーテル(4 mL)溶液を加え混合液を得て、0Cで12時間撹拌した。混合液に飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、エーテルで抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、MgSO4で乾燥した。有機層を減圧下濃縮した後、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフで精製して、表題化合物(4n)(1.23 g)を収率97%で得た。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.23 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 6.76 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 5.84 (dd, J = 10.2, 17.4 Hz, 1H), 5.03-4.99 (m, 2H), 2.80 (dd, J = 4.2, 13.8 Hz, 2H), 2.27 (dd, J = 8.4, 13.8 Hz, 2H), 1.89-1.83 (m, 1H), 1.04 (s, 6H).
13C NMR (150 MHz, CDCl3) δ 147.4, 141.3, 131.0, 130.7, 119.2, 111.8, 52.0, 40.9, 36.5, 24.7.
(実施例54):<化合物(4o)の合成>
窒素雰囲気下、500mL四口フラスコに実施例17で得られた化合物(4b)(11.00 g, 20.9 mmol)、ビスピナコラートジボロン(12.13 g, 47.8 mmol)、酢酸カリウム(14.22 g, 145 mmol)を仕込み、DME(293 mL)を加え、窒素で30分脱気した。ここにPd(dppf)Cl2・CH2Cl2(1.51 g, 1.85 mmol)を加え、内温87℃で4時間加熱撹拌した。反応終了後、水(200 mL)を注ぎ、酢酸エチル(200 mL×3 回)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄(200 mL×1 回)後、硫酸マグネシウム(20 g)で乾燥した。有機層から減圧下で溶媒を留去した後、関東化学製シリカゲル60Nを用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン→ヘキサン/酢酸エチル=10/1)により精製したところ、淡黄色固体(10.21 g)を得た。エタノール(300 mL)から再結晶したところ、化合物(4o)が白色固体として7.00 g(収率54 %)得られた。
(実施例55):<高分子化合物(6a)の合成>
(Pd触媒の調製)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、室温下、サンプル管にトリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウム(73.2 mg, 80 μmol)を秤取り、アニソール(15 mL)を加え、30分間撹拌した。同様に、サンプル管にトリ−tert−ブチルホスフィン(129.6 mg, 640 μmol)を秤取り、アニソール(5 mL)を加え、5分間撹拌した。これらの溶液を混合し室温で30分間撹拌し触媒とした。
三口丸底フラスコに、実施例17で得られた化合物(4b)(1.8 mmol)、実施例54で得られた化合物(4o)(1.8 mmol)、アニソール(20 mL)を加え、さらに調製したPd触媒溶液(2.5 mL)を加えた。得られた混合液を30分撹拌した後、10%テトラエチルアンモニウム水酸化物水溶液(12 mL)を加えた。すべての溶媒は30分以上窒素バブルにより脱気した後、使用した。この混合液を2時間加熱・還流した。ここまでの全ての操作は窒素気流下で行った。
反応終了後、混合液を水洗し、有機層をメタノール−水(9:1)に注いだ。生じた沈殿を吸引ろ過し、メタノール−水(9:1)で洗浄した。得られた沈殿をトルエンに溶解し、メタノールから再沈殿した。得られた沈殿を吸引ろ過し、トルエンに溶解し、triphenylphosphine, polymer-bound on styrene-divinylbenzene copolymer(strem chemicals社、ポリマー100 mgに対して200 mg)を加えて、一晩撹拌した。撹拌終了後、triphenylphosphine, polymer-bound on styrene-divinylbenzene copolymerと不溶物をろ過して取り除き、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。残渣をトルエンに溶解した後、メタノール−アセトン(8:3)から再沈殿した。生じた沈殿を吸引ろ過し、メタノール−アセトン(8:3)で洗浄した。得られた沈殿を真空乾燥し、白色固体の高分子化合物(6a)を得た。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mw = 10200, , Mw/Mn = 1.60.
(実施例56):<高分子化合物(3k)の合成>
化合物(4o)を2,7−ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジ−n−オクチルフルオレンに変更した以外は、実施例55と同様にして、高分子化合物(3k)を合成した。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mw = 17800, , Mw/Mn = 1.7.
(実施例57):<高分子化合物(6b)の合成>
実施例17で得られた化合物(4b)(0.9 mmol)、2,7−ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジ−n−オクチルフルオレン(1.8 mmol)、2,7−ジブロモ−9,9−ジ−n−オクチルフルオレン(0.9 mmol)を用いた以外は、実施例55と同様にして、高分子化合物(6b)を合成した。
GPC (solvent: THF, standard: poly-styrene: Mw =23200, , Mw/Mn = 1.72.
本発明の化合物及び高分子化合物は、π−共役基が互いに重なるスタック構造をとることができる。本発明の反応性化合物、並びに化合物及び高分子化合物の製造方法により、本発明の化合物及び高分子化合物を効率よく得ることができる。本発明の化合物及び高分子化合物は、スタック構造をとることにより、特異な特性を発揮するため、有機素子の材料として有用である。

Claims (20)

  1. 下記式2で表される化合物。

    (但し、式2中、
    R1は、水素原子であり、
    R2は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、炭素数1〜12のアルキル置換シリル基、シリルオキシ基、及び炭素数1〜12のアルキル置換シリルオキシ基からなる群から選択される少なくとも1種の置換基を有するアルキル基であり、
    Ar1及びAr2は、二価のベンゼン環、二価のナフタレン環、及び二価のアントラセン環からなる群から選択される基であり、
    Z3及びZ4は、それぞれ独立に、芳香環を1〜5個含む一価の基、及び、芳香環とエテニレン構造及び/又はエチニレン構造とを2〜5個含む一価の基からなる群より選択される基である。)
  2. R1が水素原子であり、R2が結合する水素原子数が1以下の炭素原子である請求項1に記載の化合物。
  3. 前記化合物中の2つ以上の芳香環同士がスタック構造をとる請求項1又は2に記載の化合物。
  4. 前記化合物の発光波長が、該化合物に含まれるZ3、Z4、Ar1又はAr2の単独の発光波長と異なる請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. 下記式3で表される高分子化合物。

    (但し、式3中、
    R1は、水素原子であり、
    R2は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、炭素数1〜12のアルキル置換シリル基、シリルオキシ基、及び炭素数1〜12のアルキル置換シリルオキシ基からなる群から選択される少なくとも1種の置換基を有するアルキル基であり、
    Ar1及びAr2は、二価のベンゼン環、二価のナフタレン環、及び二価のアントラセン環からなる群から選択される基であり、
    Z5は、芳香環を1〜5個含む二価の基、及び、芳香環とエテニレン構造及び/又はエチニレン構造とを2〜5個含む二価の基からなる群より選択される基であり、
    nは2以上の整数である。)
  6. 下記式5で表される高分子化合物。

    (但し、式5中、
    R1及びR3は、水素原子であり、
    R2及びR4は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、炭素数1〜12のアルキル置換シリル基、シリルオキシ基、及び炭素数1〜12のアルキル置換シリルオキシ基からなる群から選択される少なくとも1種の置換基を有するアルキル基であり、
    Ar1からAr4は、二価のベンゼン環、二価のナフタレン環、及び二価のアントラセン環からなる群から選択される基であり、
    Z6及びZ7は、それぞれ独立に、芳香環を1〜5個含む二価の基、及び、芳香環とエテニレン構造及び/又はエチニレン構造とを2〜5個含む二価の基からなる群より選択される基であり、
    nは2以上の整数である。)
  7. 数平均分子量が1,000〜500,000である請求項5又は6に記載の高分子化合物。
  8. 数平均分子量が2,500〜100,000である請求項5〜のいずれか一項に記載の高分子化合物。
  9. R1及びR3が水素原子であり、R2及びR4が結合する水素原子数が1以下の炭素原子である請求項5〜のいずれか一項に記載の高分子化合物。
  10. 前記高分子化合物中の2つ以上の芳香環同士がスタック構造をとる請求項5〜のいずれか一項に記載の高分子化合物。
  11. 前記高分子化合物の発光波長が、該高分子化合物に含まれるZ5からZ7又はAr1からAr4の単独の発光波長と異なる請求項5〜10のいずれか一項に記載の高分子化合物。
  12. 下記式7で表される反応性化合物。

    (但し、式7中、
    R1は、水素原子であり、
    R2は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、炭素数1〜12のアルキル置換シリル基、シリルオキシ基、及び炭素数1〜12のアルキル置換シリルオキシ基からなる群から選択される少なくとも1種の置換基を有するアルキル基であり、
    Ar1及びAr2は、二価のベンゼン環、二価のナフタレン環、及び二価のアントラセン環からなる群から選択される基であり、
    Z8及びZ9は、それぞれ独立に、芳香環を1〜5個含む二価の基、及び、芳香環とエテニレン構造及び/又はエチニレン構造とを2〜5個含む二価の基からなる群より選択される基であり、
    Y1及びY2は、それぞれ独立に、ハロゲン基、ホウ酸エステル基、及びホウ酸基からなる群から選択される基である。)
  13. 下記式10で表される反応性化合物。

    (但し、式10中、
    R1及びR3は、水素原子であり、
    R2及びR4は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、炭素数1〜12のアルキル置換シリル基、シリルオキシ基、及び炭素数1〜12のアルキル置換シリルオキシ基からなる群から選択される少なくとも1種の置換基を有するアルキル基であり、
    Ar1からAr4は、二価のベンゼン環、二価のナフタレン環、及び二価のアントラセン環からなる群から選択される基であり、
    10は、芳香環を1〜5個含む二価の基、及び、芳香環とエテニレン構造及び/又はエチニレン構造とを2〜5個含む二価の基からなる群より選択される基であり、
    Y1及びY2は、それぞれ独立に、ハロゲン基、ホウ酸エステル基、及びホウ酸基からなる群から選択される基である。)
  14. R1及びR3が水素原子であり、R2及びR4が結合する水素原子数が1以下の炭素原子である請求項12又は13に記載の反応性化合物。
  15. 前記反応性化合物中の2つ以上の芳香環同士がスタック構造をとる請求項1214のいずれか一項に記載の反応性化合物。
  16. 前記反応性化合物の発光波長が、該反応性化合物に含まれるZ8からZ10又はAr1からArの単独の発光波長と異なる請求項1215のいずれか一項に記載の反応性化合物。
  17. 請求項12及び1416のいずれか一項に記載の反応性化合物を、縮合反応に関与する1つの置換基を有する化合物と縮合反応させて、下記式で表される化合物を生成させることを特徴とする化合物の製造方法。

    (但し、式中、
    R1は、水素原子であり、
    R2は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、炭素数1〜12のアルキル置換シリル基、シリルオキシ基、及び炭素数1〜12のアルキル置換シリルオキシ基からなる群から選択される少なくとも1種の置換基を有するアルキル基であり、
    Ar1及びAr2は、二価のベンゼン環、二価のナフタレン環、及び二価のアントラセン環からなる群から選択される基であり、
    Z3及びZ4は、それぞれ独立に、芳香環を1〜5個含む一価の基、及び、芳香環とエテニレン構造及び/又はエチニレン構造とを2〜5個含む一価の基からなる群より選択される基である。)
  18. 請求項1216のいずれか一項に記載の反応性化合物を、請求項1216のいずれか一項に記載の反応性化合物及び/又は縮合反応に関与する2つの置換基を有する化合物と縮合反応させて、下記式又は式で表される単位を含む高分子化合物を生成させることを特徴とする高分子化合物の製造方法。


    (但し、式及び中、
    R1及びR3は、水素原子であり、
    R2及びR4は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、炭素数1〜12のアルキル置換シリル基、シリルオキシ基、及び炭素数1〜12のアルキル置換シリルオキシ基からなる群から選択される少なくとも1種の置換基を有するアルキル基であり、
    Ar1からAr4は、二価のベンゼン環、二価のナフタレン環、及び二価のアントラセン環からなる群から選択される基であり、
    Z5からZ7は、それぞれ独立に、芳香環を1〜5個含む二価の基、及び、芳香環とエテニレン構造及び/又はエチニレン構造とを2〜5個含む二価の基からなる群より選択される基であり、
    nは1以上の整数である。)
  19. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物又は請求項5〜11のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む組成物。
  20. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物又は請求項5〜11のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む有機素子。
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