JP6920685B2 - 新規なメタロ超分子ポリマー含有組成物、並びにマイクロ波を用いたメタロ超分子ポリマー含有組成物の高効率製造法 - Google Patents
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Description
さらに、本発明は、メタロ超分子ポリマー含有組成物を含むエレクトロクロミック素子に関する。
また、本発明の他の目的は、従来技術にない新規なメタロ超分子ポリマー含有組成物それ自体を提供することである。
[1].
構造規則性が高められたメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法であって、
複数の金属配位部位を有する少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとを、マイクロ波照射による内部加熱で反応させて、両者が交互に配位結合したメタロ超分子ポリマーを形成することを含む、上記方法。
[2].
少なくとも1種の有機配位子が、ターピリジル基、ビピリジル基、ピリジル基、フェナンスロリル基、アセチルアセトナート基、およびそれらの誘導体のいずれかを2つ以上有する有機配位子を含む、上記[1]項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法。
[3].
遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種が、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスニウム、イリジウム、白金、金、ユウロピウム、およびテルビウムから選択される金属を含む、上記[1]または[2]項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法。
[4].
マイクロ波照射による内部加熱反応に供される、少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとのモル比が、1:1〜2:1である、上記[1]〜[3]項のいずれかの1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法。
[5].
少なくとも1種の有機配位子が、以下の少なくとも1つの式で表される構造を有する有機配位子を含む、上記[1]〜[4]項のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法:
ここで、Rは、炭素原子および水素原子を含むスペーサであるか、または、ターピリジル基、ビピリジル基、ピリジル基、フェナンスロリル基およびアセチルアセトナート基のいずれかを直接接続するスペーサであり、R1、R2、R3、R4は、すべて同一、すべて異なる、または、一部同一の水素原子、アリール基またはアルキル基である。
[6].
マイクロ波照射による内部加熱反応が、150℃以上の温度で行われる、上記[1]〜[5]項のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法。
[7].
メタロ超分子ポリマー含有組成物が、下記構造式で表されるオリゴマーのいずれかを含む、上記[1]〜[6]項のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法。
[8].
複数の金属配位部位を有する少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとが、交互に配位結合したメタロ超分子ポリマー含有組成物であって、
この組成物についての、溶媒CD3OD、所定濃度、周波数300MHz、室温の条件で測定された1H−NMRにおけるポリマー末端の有機配位子の各プロトンに起因する吸収シグナルAが、同一の有機配位子と同一の金属イオンとを用い、錯形成に必要とされる所定温度による外部加熱によって原料消費が定常状態に至るまで反応を行うことによって得られた参照用メタロ超分子ポリマー含有組成物についての、溶媒CD3OD、同じ所定濃度、周波数300MHz、室温の条件で測定された1H−NMRにおけるポリマー末端の有機配位子の各プロトンに起因する、吸収シグナルAに対応する吸収シグナルA’と比べてブロードニングが小さいという状態によって示される高められた構造規則性を有する、上記メタロ超分子ポリマー含有組成物。
[9].
複数の金属配位部位を有する少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとが、交互に配位結合したメタロ超分子ポリマー含有組成物であって、
この組成物についての、印加電圧+1.8Vおよび0V、5秒間隔、電解質溶液0.1MのLiClO4/ACN、ITO電極上の作業領域1.5cm×1.5cmで測定されたエレクトロクロミック特性のコントラストΔT(%)および/または着色効率η(cm2/C)が、同一の有機配位子と同一の金属イオンとを用い、錯形成に必要とされる所定温度による外部加熱によって原料消費が定常状態に至るまで反応を行うことによって得られた参照用メタロ超分子ポリマー含有組成物についての、印加電圧+1.8Vおよび0V、5秒間隔、電解質溶液0.1MのLiClO4/ACN、ITO電極上の作業領域1.5cm×1.5cmで測定されたエレクトロクロミック特性のコントラストΔT’(%)および/または着色効率η’(cm2/C)と比べて大きいという状態によって示される高められた構造規則性を有する、上記メタロ超分子ポリマー含有組成物。
[10].
複数の金属配位部位を有する少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとが、交互に配位結合したメタロ超分子ポリマー含有組成物であって、
この組成物についての、印加電圧+1.8Vおよび0V、5秒間隔、電解質溶液0.1MのLiClO4/ACN、ITO電極上の作業領域1.5cm×1.5cmで測定されたエレクトロクロミック特性のコントラストΔT(%)が70%以上であり、および/または、着色効率η(cm2/C)が320cm2/C以上である、上記メタロ超分子ポリマー含有組成物。
[11].
上記組成物についての、印加電圧+1.8Vおよび0V、5秒間隔、電解質溶液0.1MのLiClO4/ACN、ITO電極上の作業領域1.5cm×1.5cmで測定されたエレクトロクロミック特性のコントラストΔT(%)が70%以上であり、および/または着色効率η(cm2/C)が320cm2/C以上である、上記[9]項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物。
[12].
少なくとも1種の有機配位子が、ターピリジル基、ビピリジル基、ピリジル基、フェナンスロリル基、アセチルアセトナート基、およびそれらの誘導体のいずれかを2つ以上有する有機配位子を含む、上記[8]〜[11]項のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物。
[13].
遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種が、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスニウム、イリジウム、白金、金、ユウロピウムおよびテルビウムから選択される金属を含む、上記[8]〜[12]項のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物。
[14].
少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとのモル比が、1:1〜2:1である、上記[8]〜[13]項のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物。
[15].
以下の少なくとも1つの式で表される構造およびカウンターアニオンを有するメタロ超分子ポリマーを含む、上記[8]〜[14]項のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物:
ここで、Rは、炭素原子および水素原子を含むスペーサであるか、または、ターピリジル基、ビピリジル基、ピリジル基、フェナンスロリル基およびアセチルアセトナート基のいずれかを直接接続するスペーサであり、R1、R2、R3、R4は、すべて同一、すべて異なる、または、一部同一の水素原子、アリール基またはアルキル基であり、Mは、遷移金属および/またはランタノイド系金属である1種または複数種の金属イオンであり、nは重合度を示す2以上の整数であり、カウンターアニオンは、塩化物イオン等のハロゲン化物イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、過塩素酸イオン、炭酸イオン、四フッ化ホウ素イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、(CF3SO2)2Nイオン、ポリオキシメタレート、またはこれらの組み合わせである。
[16].
下記構造式で表されるオリゴマーのいずれかを含む、上記[8]〜[15]項のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物。
[17].
第1の透明電極と、第2の透明電極と、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に位置する上記[8]〜[16]項のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物とを含む、エレクトロクロミック素子。
また、そのような構造規則性が高いメタロ超分子ポリマー含有組成物は、向上したエレクトロクロミック特性を有し、エレクトロクロミック素子の原料として好適に用いることができる。
これらの有機配位子は、置換基を有していてもよい。置換基を有する場合、置換基の構造は特に限定されるものではないが、例えば、分枝鎖又は直鎖の炭素数1〜20のアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてよい炭素数6〜20のアリール基が挙げられる。
マイクロ波は、通常連続的に照射されるが、照射により反応系内は速やかに所定の温度に上昇するため、必ずしも連続してマイクロ波を照射せずに間欠的に照射することも可能である。また、最適な重合反応温度に達した後、一定の温度を保持できるようにマイクロ波出力を制御してもよい。
本発明による製造方法は、通常、マイクロ波照射による内部加熱のみを用いて(外部加熱を用いずに)行うことができる。また、マイクロ波照射による内部加熱に加え、一般的な外部加熱による加熱方法を併用することも可能である。
目的とするメタロ超分子ポリマーの錯構造を得るために求められる反応温度がこのような高温の場合、従来の外部加熱法によれば、長い反応時間中に原料である配位子の構造や生成物の錯構造が破壊されることが多く、また反応系の水や酸素が結合するなどの不都合があったところ、本発明によればマイクロ波照射による内部加熱反応を採用することによりこのような不都合が解消し、短時間で効率的に(省エネルギー的に)、高度な構造規則性を有するポリマーを得ることができる。従って、錯形成に必要な温度が高い場合ほど、本発明の利点は大きくなる。
ここで、Rは、炭素原子および水素原子を含むスペーサであるか、または、ターピリジル基、ビピリジル基、ピリジル基、フェナンスロリル基およびアセチルアセトナート基のいずれかを直接接続するスペーサであり、R1、R2、R3、R4は、すべて同一、すべて異なる、または、一部同一の水素原子、アリール基またはアルキル基である。
本発明によるメタロ超分子ポリマー含有組成物における複数の金属配位部位を有する少なくとも1種の有機配位子、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンについては、特に限定されないが、本発明による製造方法について上述したとおりのものであってよい。
例えば、有機配位子として4’,4’ ’ ’−(1,4−フェニレン)ビス(2,2’:6’,2’ ’−ターピリジン)を用い、金属錯体としてRuCl2(dmso)4を用いて得られた単量体オリゴマー、5量体オリゴマー、10量体オリゴマーは、以下の一般式(7)で表すことができる。
外部加熱による従来の製造方法では、150℃以上、特に200℃以上の高い錯形成温度を必要とするメタロ超分子ポリマーを合成する際、高い反応温度および長い反応時間に起因して、原料配位子の構造や生成物の錯構造が破壊されることが多く、また反応系内の水や酸素が結合するなどの不都合があった。本発明によるメタロ超分子ポリマー含有組成物は、好ましくはマイクロ波照射を用いて製造されることによって、原料配位子の構造や生成物の錯構造の破壊、反応系内の水や酸素の結合が抑制され、高い構造規則性を有する。このような構造規則性が高いメタロ超分子ポリマー含有組成物は、向上したエレクトロクロミック特性を有し、エレクトロクロミック素子の原料として好適に用いることができる。
ここでの「ポリマー末端の有機配位子の各プロトン」は、ポリマー末端の有機配位子の少なくとも1つのプロトンを指し、好ましくはポリマー末端の有機配位子の2以上のプロトンを指し、より好ましくはポリマー末端の有機配位子の全てのプロトンを指す。
また、この実施態様における、「同一の有機配位子と同一の金属イオンとを用い、錯形成に必要とされる所定温度による外部加熱によって原料消費が定常状態に至るまで反応を行うことによって得られたメタロ超分子ポリマー含有組成物」の製造条件は、ここに規定された因子以外に、用いる溶媒の種類、反応温度、反応圧力、反応時間等の諸因子の一部または全てについても、本発明によるメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造条件(マイクロ波による内部加熱を用いる点を除く)と同じ条件を採用することが望ましい(以下の実施態様にても同様である)。
ここでの「同一の有機配位子と同一の金属イオンとを用い、錯形成に必要とされる所定温度による外部加熱によって原料消費が定常状態に至るまで反応を行う」場合の「所定温度」は、一態様において、錯形成のための活性化エネルギーを与え得る最低温度又はそれを超える温度であり、他の一態様において、錯形成反応が還流下にて行われる際には還流状態にし得る最低温度又はそれを超える温度である。この説明は、以下の実施態様にも同様に適用される。
有機配位子4’,4’ ’ ’−(1,4−フェニレン)ビス(2,2’:6’,2’ ’−ターピリジン)50.0mg(0.0925mmol)及び金属錯体RuCl2(dmso)444.8mg(0.0925mmol)の混合物を、エチレングリコール50ml中、設定温度197℃にて、2.45GHzのマイクロ波照射下、60分反応させた。マイクロ波照射は、SMW−087(μReactor(登録商標)、四国計測工業株式会社製)を用いて行った。反応温度の測定は、蛍光ファイバー温度計AMOTH FL−2000(安立計器株式会社製)を用いて行った。
上記混合物およびエチレングリコールを、頂部に凝縮器を接続した耐熱ガラス容器に投入し、マグネチックスターラで撹拌しながら、反応物中にマイクロ波を照射した。電力は設定温度に応じ自動制御した。溶媒を還流させながら反応を行い、反応終了後、約10mlになるまで溶媒を留去して濃縮し、次いで濃縮物を200mlのTHFに撹拌しながら加え再沈殿させた。沈殿物は濾別して収集した。収量は72.4mgであった。この合成における反応器の電力(W)と温度(℃)の推移を、図1に示す。
有機配位子4’,4’ ’ ’−(1,4−フェニレン)ビス(2,2’:6’,2’ ’−ターピリジン)50.0mg(0.0925mmol)及び金属錯体RuCl2(dmso)440.7mg(0.0841mmol)の混合物を、エチレングリコール50ml中、設定温度197℃にて、2.45GHzのマイクロ波照射下、60分反応させて、Ru系メタロ超分子の10量体オリゴマーを得た。合成手順ならびにマイクロ波照射および反応温度の測定は、合成例1と同様とした。合成例1と同様に再沈殿し、生成物を単離した。収量は75.1mgであった。この合成における反応器の電力(W)と温度(℃)の推移を、図2(a)に示す。
有機配位子4’,4’ ’ ’−(1,4−フェニレン)ビス(2,2’:6’,2’ ’−ターピリジン)50.0mg(0.0925mmol)及び金属錯体RuCl2(dmso)437.3mg(0.0770mmol)の混合物を、エチレングリコール50ml中、設定温度197℃にて、2.45GHzのマイクロ波照射下、60分反応させて、Ru系メタロ超分子の5量体オリゴマーを得た。合成手順ならびにマイクロ波照射および反応温度の測定は、合成例1と同様とした。合成例1と同様に再沈殿し、生成物を単離した。単離収量は27.0mgであった。処理した濾液の溶媒を留去させて乾燥し、THFにより再結晶したところ、40.2mgの固体を追加で得た。この合成における反応器の電力(W)と温度(℃)の推移を、図2(b)に示す。
有機配位子4’,4’ ’ ’−(1,4−フェニレン)ビス(2,2’:6’,2’ ’−ターピリジン)50.0mg(0.0925mmol)及び金属錯体RuCl2(dmso)422.4mg(0.0462mmol)の混合物を、エチレングリコール50ml中、設定温度197℃にて、2.45GHzのマイクロ波照射下、60分反応させた、Ru系メタロ超分子の単量体オリゴマーを得た。合成手順ならびにマイクロ波照射および反応温度の測定は、合成例1と同様とした。反応生成物の溶媒を留去して乾燥し、THFにより再結晶したところ、52.3mgの固体を得た。この合成における反応器の電力(W)と温度(℃)の推移を、図2(c)に示す。
10Lの4つ口フラスコに、有機配位子4’,4’ ’ ’−(1,4−フェニレン)ビス(2,2’:6’,2’ ’−ターピリジン)6.80g(12.6mmol)、エチレングリコール6.8Lを加え、メカニカルスターラーで室温下、撹拌翼を用いて撹拌した。次いで金属錯体RuCl2(dmso)46.09g(12.6mmol)を加え、マントルヒーターで加熱し、還流条件下で24時間反応させた。反応液を室温まで放冷した後、10倍量のTHF中に投じて一晩静置し、固体を析出させた。この溶液から遠心分離(9000rpm×10min)で固体を回収した。回収した固体をTHF中へ投じ懸濁洗浄した後、孔径1.0μmのPTFEフィルターを用いて減圧ろ過した。ろ物を回収し、減圧乾燥器で80℃、12時間乾燥し、総収量7.50g(収率93%)の黒色固体を得た。
合成例1で得られたポリマーおよび比較合成例で得られたポリマーについて、溶媒メタノール、濃度25μM、λex=310nmの条件、ならびに、溶媒メタノール、濃度25μM、λex=515nmの条件で、フォトルミネセンススペクトルを測定した結果を、図4(a)、(b)に示す。後者の条件では、合成例1で得られたポリマーの発光強度のほうが、比較合成例で得られたポリマーの発光強度よりも顕著に高かった。
合成例1で得られたポリマーおよび比較合成例で得られたポリマーについて、溶媒DMSO、濃度25μMの条件でUV−Visスペクトルを測定した結果を、図5に示す。合成例1で得られたポリマーのほうが、520nm付近の電荷移動吸収においてシャープで吸光度の大きい吸収ピークを示した。
合成例1で得られたポリマーおよび比較合成例で得られたポリマーについて、溶媒DMSO、濃度25μM、λex=310nmの条件で、ならびに、合成例1で得られたポリマー、合成例2〜4で得られた10量体オリゴマー、5量体オリゴマー、単量体オリゴマー、および比較合成例で得られたポリマーについて、溶媒DMSO、濃度25μM、λex=510nmの条件で、フォトルミネセンススペクトルを測定した結果を、図6(a)、(b)に示す。後者の条件では、合成例2〜4で得られた10量体オリゴマー、5量体オリゴマー、単量体オリゴマーの発光強度が、比較合成例で得られたポリマーの発光強度よりも顕著に高かった。なお図6(b)中、「Ru−DP−1」は「マイクロ波照射で得られたRuオリゴマー単量体」を意味し、「Ru−DP−5」は「マイクロ波照射で得られたRuオリゴマー5量体」を意味し、「Ru−DP−10」は「マイクロ波照射で得られたRuオリゴマー10量体」を意味する(以降の図面でも同様の意味である)。
合成例1で得られたポリマーおよび比較合成例で得られたポリマーについて、溶媒CD3OD、周波数300MHz、室温の条件において1H−NMRを測定した結果を、図7に示す。合成例1で得られたポリマーがよりシャープなシグナルを示した(より高い構造規則性を有していた)一方で、比較合成例で得られたポリマーのシグナルは不純物に起因するより大きなブロードニングを示した。
合成例1で得られたポリマーおよび比較合成例で得られたポリマーについて、走査速度10℃/分、窒素下の条件においてTGA(熱重量分析)を行った結果を、図8に示す。合成例1で得られたポリマーは、比較合成例で得られたポリマーよりも、構造規則性が高く不純物が少ないため、重量損失(%)が大きくなったと考えられる。
図9(b)に、キャストされたままの状態、ならびに0.0Vおよび+1.8V印加したときのぞれぞれの同ポリマーの光透過度(%)を縦軸に、波長(nm)を横軸として示す。また、図9(c)に、挿引間隔を10秒、5秒または2秒に変化させて繰り返し電圧を印加したときの同ポリマーの光透過度(%)の経時変化(電気化学応答性)を示す。このポリマーの電気化学応答性は、電圧印加間隔を10秒から5秒に変化させたときに、低下することがわかった。
電圧印加間隔を10秒にしたときの0〜100秒に至るまでのこのポリマーの光透過度(%)の経時変化(電気化学応答性)を、図10(a)に示す。また、同じく電圧印加間隔を10秒にしたときの20〜40秒に至るまでのこのポリマーの光透過度(%)の経時変化(電気化学応答性)を、図10(b)に示す。図中、tb(2.43秒)は消色に要した時間、tc(0.65秒)は着色に要した時間である。
図11(b)に、キャストされたままの状態、ならびに0.0V時および+1.8V印加したときのぞれぞれの同ポリマーの光透過度(%)を縦軸に、波長(nm)を横軸として示す。また、図11(c)に、挿引間隔を10秒、5秒または2秒に変化させて繰り返し電圧を印加したときの同ポリマーの光透過度(%)の経時変化(電気化学応答性)を示す。図9(c)と異なり、このポリマーの電気化学応答性は、電圧印加間隔を10秒から5秒に変化させたときにも低下しなかった。
電圧印加間隔を10秒にしたときの0〜100秒に至るまでのこのポリマーの光透過度(%)の経時変化(電気化学応答性)を、図12(a)に示す。また、同じく電圧印加間隔を10秒にしたときの20〜40秒に至るまでのこのポリマーの光透過度(%)の経時変化(電気化学応答性)を、図12(b)に示す。図中、tb(2.38秒)は消色に要した時間、tc(1.18秒)は着色に要した時間である。それぞれピークの鋭さ、すなわち応答速度は、図10(a)、(b)より速いことが分かった。
図12(c)には、合成例1で得られたポリマーおよび比較合成例で得られたポリマーの各サンプルについての電流(A)に対する透過度損失(%)の形で、電気化学応答性の対照を示す。この図からも、合成例1で得られたポリマーのほうが優れた電気化学応答性を有することが証明される。
合成例1で得られたポリマー、合成例2〜4で得られたオリゴマー、および比較合成例で得られたポリマーについて、溶媒DMSO、濃度25μMの条件でUV−Visスペクトルを測定した結果を、図14に示す。合成例1〜4で得られたポリマー、オリゴマーのほうが、比較合成例で得られたポリマーよりも520nm付近の電荷移動吸収においてシャープで吸光度の大きい吸収ピークを示した。
合成例1で得られたポリマー、合成例2〜4で得られたオリゴマー、および比較合成例で得られたポリマーについて、溶媒メタノール、濃度25μM、λex=310nmの条件、ならびに溶媒メタノール、濃度25μM、λex=515nmの条件で、フォトルミネセンススペクトルを測定した結果を、図15(a)、(b)に示す。後者の条件では、合成例2〜4で得られたオリゴマーの発光強度が、比較合成例で得られたポリマーの発光強度よりも顕著に高かった。
合成例1で得られたポリマー、合成例2〜4で得られたオリゴマーおよび比較合成例で得られたポリマーについて、溶媒DMSO、濃度25μM、λex=310nmの条件、ならびに、溶媒DMSO、濃度25μM、λex=510nmの条件で、フォトルミネセンススペクトルを測定した結果を、図16(a)、(b)に示す。後者の条件では、合成例2〜4で得られたオリゴマーの発光強度が、比較合成例で得られたポリマーの発光強度よりも顕著に高かった。
合成例1で得られたポリマー、合成例2〜4で得られたオリゴマー、および比較合成例で得られたポリマーについて、走査速度10℃/分、窒素下の条件においてTGA(熱重量分析)を行った結果を、図17に示す。合成例1で得られたポリマー、合成例2〜3で得られたオリゴマーは、比較合成例で得られたポリマーよりも、構造規則性が高く不純物が少ないため、重量損失(%)が大きくなったと考えられる。一方、合成例4で得られたオリゴマーは、単量体であり分子量が相対的に低いため、重量損失は小さくなった。
合成例1で得られたポリマー、合成例2〜4で得られたオリゴマーについて、走査速度0.02/step、CuKαの条件下でX線回折を行った結果を、図18に示す。
合成例3にて得られた5量体オリゴマーについて、NMR測定に関する各水素の参照符号、およびこのオリゴマーについて、溶媒CD3OD、周波数300MHz、室温の条件において1H−NMRを測定した結果を図21に示す。この結果から、高度な構造規則性を有する所望の5量体オリゴマーが得られていることがわかった。
合成例2にて得られた10量体オリゴマーについて、NMR測定に関する各水素の参照符号、およびこのオリゴマーについて、溶媒CD3OD、周波数300MHz、室温の条件において1H−NMRを測定した結果を図22に示す。またこのオリゴマーについてのCOSY−NMR測定結果を、各水素の参照符号と共に図23に示す。この結果から、高度な構造規則性を有する所望の10量体オリゴマーが得られていることがわかった。
合成例2〜4にて得られた10量体オリゴマー、5量体オリゴマー、単量体オリゴマーについてのNMR測定結果を、図24に併記する。
合成例1にて得られたポリマーについて、NMR測定に関する各水素の参照符号、およびこのポリマーについて、溶媒CD3OD、周波数300MHz、室温の条件において1H−NMRを測定した結果を図25に示す(図7の上方のNMR測定結果と同一)。この結果から、高度な構造規則性を有する所望のポリマーが得られていることがわかった。
Claims (15)
- 構造規則性が高められたメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法であって、
複数の金属配位部位を有する少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとを、マイクロ波照射による内部加熱で反応させて、両者が交互に配位結合したメタロ超分子ポリマーを形成することを含み、
このメタロ超分子ポリマー含有組成物についての、溶媒CD3OD、所定濃度、周波数300MHz、室温の条件で測定された1H−NMRにおけるポリマー末端の有機配位子の各プロトンに起因する吸収シグナルAが、同一の有機配位子と同一の金属イオンとを用い、錯形成に必要とされる所定温度による外部加熱によって原料消費が定常状態に至るまで反応を行うことによって得られた参照用メタロ超分子ポリマー含有組成物についての、溶媒CD3OD、同じ所定濃度、周波数300MHz、室温の条件で測定された1H−NMRにおけるポリマー末端の有機配位子の各プロトンに起因する、吸収シグナルAに対応する吸収シグナルA’と比べてブロードニングが小さいという状態によって示される高められた構造規則性を有し、
このメタロ超分子ポリマーが、以下の少なくとも1つの式で表される構造およびカウンターアニオンを有するメタロ超分子ポリマーを含む、
上記方法:
ここで、Rは、炭素原子および水素原子を含むスペーサであるか、または、ターピリジル基、ビピリジル基、ピリジル基、フェナンスロリル基およびアセチルアセトナート基のいずれかを直接接続するスペーサであり、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 は、すべて同一、すべて異なる、または、一部同一の水素原子、アリール基またはアルキル基であり、Mは、遷移金属および/またはランタノイド系金属である1種または複数種の金属イオンであり、nは重合度を示す2以上の整数であり、カウンターアニオンは、塩化物イオン等のハロゲン化物イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、過塩素酸イオン、炭酸イオン、四フッ化ホウ素イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、(CF 3 SO 2 ) 2 Nイオン、ポリオキシメタレート、またはこれらの組み合わせである。 - 遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種が、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスニウム、イリジウム、白金、金、ユウロピウムおよびテルビウムから選択される金属を含む、請求項1に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法。
- マイクロ波照射による内部加熱反応に供される、少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとのモル比が、1:1〜2:1である、請求項1または2に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法。
- マイクロ波照射による内部加熱反応が、150℃以上の温度で行われる、請求項1〜3のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法。
- マイクロ波照射による内部加熱反応におけるマイクロ波の周波数が900〜6,000MHzの範囲である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法。
- 複数の金属配位部位を有する少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとが、交互に配位結合したメタロ超分子ポリマー含有組成物であって、
この組成物についての、溶媒CD3OD、所定濃度、周波数300MHz、室温の条件で測定された1H−NMRにおけるポリマー末端の有機配位子の各プロトンに起因する吸収シグナルAが、同一の有機配位子と同一の金属イオンとを用い、錯形成に必要とされる所定温度による外部加熱によって原料消費が定常状態に至るまで反応を行うことによって得られた参照用メタロ超分子ポリマー含有組成物についての、溶媒CD3OD、同じ所定濃度、周波数300MHz、室温の条件で測定された1H−NMRにおけるポリマー末端の有機配位子の各プロトンに起因する、吸収シグナルAに対応する吸収シグナルA’と比べてブロードニングが小さいという状態によって示される高められた構造規則性を有し、
このメタロ超分子ポリマーが、以下の少なくとも1つの式で表される構造およびカウンターアニオンを有するメタロ超分子ポリマーを含む、
上記メタロ超分子ポリマー含有組成物:
ここで、Rは、炭素原子および水素原子を含むスペーサであるか、または、ターピリジル基、ビピリジル基、ピリジル基、フェナンスロリル基およびアセチルアセトナート基のいずれかを直接接続するスペーサであり、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 は、すべて同一、すべて異なる、または、一部同一の水素原子、アリール基またはアルキル基であり、Mは、遷移金属および/またはランタノイド系金属である1種または複数種の金属イオンであり、nは重合度を示す2以上の整数であり、カウンターアニオンは、塩化物イオン等のハロゲン化物イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、過塩素酸イオン、炭酸イオン、四フッ化ホウ素イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、(CF 3 SO 2 ) 2 Nイオン、ポリオキシメタレート、またはこれらの組み合わせである。 - 複数の金属配位部位を有する少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとが、交互に配位結合したメタロ超分子ポリマー含有組成物であって、
この組成物についての、印加電圧+1.8Vおよび0V、5秒間隔、電解質溶液0.1MのLiClO4/ACN、ITO電極上の作業領域1.5cm×1.5cmで測定されたエレクトロクロミック特性のコントラストΔT(%)および/または着色効率η(cm2/C)が、同一の有機配位子と同一の金属イオンとを用い、錯形成に必要とされる所定温度による外部加熱によって原料消費が定常状態に至るまで反応を行うことによって得られた参照用メタロ超分子ポリマー含有組成物についての、印加電圧+1.8Vおよび0V、5秒間隔、電解質溶液0.1MのLiClO4/ACN、ITO電極上の作業領域1.5cm×1.5cmで測定されたエレクトロクロミック特性のコントラストΔT’(%)および/または着色効率η’(cm2/C)と比べて大きいという状態によって示される高められた構造規則性を有し、
このメタロ超分子ポリマーが、以下の少なくとも1つの式で表される構造およびカウンターアニオンを有するメタロ超分子ポリマーを含む、
上記メタロ超分子ポリマー含有組成物:
ここで、Rは、炭素原子および水素原子を含むスペーサであるか、または、ターピリジル基、ビピリジル基、ピリジル基、フェナンスロリル基およびアセチルアセトナート基のいずれかを直接接続するスペーサであり、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 は、すべて同一、すべて異なる、または、一部同一の水素原子、アリール基またはアルキル基であり、Mは、遷移金属および/またはランタノイド系金属である1種または複数種の金属イオンであり、nは重合度を示す2以上の整数であり、カウンターアニオンは、塩化物イオン等のハロゲン化物イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、過塩素酸イオン、炭酸イオン、四フッ化ホウ素イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、(CF 3 SO 2 ) 2 Nイオン、ポリオキシメタレート、またはこれらの組み合わせである。 - 複数の金属配位部位を有する少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとが、交互に配位結合したメタロ超分子ポリマー含有組成物であって、
この組成物についての、印加電圧+1.8Vおよび0V、5秒間隔、電解質溶液0.1MのLiClO4/ACN、ITO電極上の作業領域1.5cm×1.5cmで測定されたエレクトロクロミック特性のコントラストΔT(%)が70%以上であり、および/または、着色効率η(cm2/C)が320cm2/C以上であり、
このメタロ超分子ポリマーが、以下の少なくとも1つの式で表される構造およびカウンターアニオンを有するメタロ超分子ポリマーを含む、
上記メタロ超分子ポリマー含有組成物:
ここで、Rは、炭素原子および水素原子を含むスペーサであるか、または、ターピリジル基、ビピリジル基、ピリジル基、フェナンスロリル基およびアセチルアセトナート基のいずれかを直接接続するスペーサであり、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 は、すべて同一、すべて異なる、または、一部同一の水素原子、アリール基またはアルキル基であり、Mは、遷移金属および/またはランタノイド系金属である1種または複数種の金属イオンであり、nは重合度を示す2以上の整数であり、カウンターアニオンは、塩化物イオン等のハロゲン化物イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、過塩素酸イオン、炭酸イオン、四フッ化ホウ素イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、(CF 3 SO 2 ) 2 Nイオン、ポリオキシメタレート、またはこれらの組み合わせである。 - 上記組成物についての、印加電圧+1.8Vおよび0V、5秒間隔、電解質溶液0.1MのLiClO4/ACN、ITO電極上の作業領域1.5cm×1.5cmで測定されたエレクトロクロミック特性のコントラストΔT(%)が70%以上であり、および/または着色効率η(cm2/C)が320cm2/C以上である、請求項8に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物。
- 遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種が、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスニウム、イリジウム、白金、金、ユウロピウムおよびテルビウムから選択される金属を含む、請求項7〜10のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物。
- 少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとのモル比が、1:1〜2:1である、請求項7〜11のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物。
- 第1の透明電極と、第2の透明電極と、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に位置する請求項7〜13のいずれか1項に記載のメタロ超分子ポリマー含有組成物とを含む、エレクトロクロミック素子。
- 構造規則性が高められたメタロ超分子ポリマー含有組成物の製造方法であって、
複数の金属配位部位を有する少なくとも1種の有機配位子と、遷移金属および/またはランタノイド系金属の少なくとも1種のイオンとを、マイクロ波照射による内部加熱で反応させて、両者が交互に配位結合した直鎖状のメタロ超分子ポリマーを形成することを含み、
このメタロ超分子ポリマー含有組成物についての、溶媒CD 3 OD、所定濃度、周波数300MHz、室温の条件で測定された 1 H−NMRにおけるポリマー末端の有機配位子の各プロトンに起因する吸収シグナルAが、同一の有機配位子と同一の金属イオンとを用い、錯形成に必要とされる所定温度による外部加熱によって原料消費が定常状態に至るまで反応を行うことによって得られた参照用メタロ超分子ポリマー含有組成物についての、溶媒CD 3 OD、同じ所定濃度、周波数300MHz、室温の条件で測定された 1 H−NMRにおけるポリマー末端の有機配位子の各プロトンに起因する、吸収シグナルAに対応する吸収シグナルA’と比べてブロードニングが小さいという状態によって示される高められた構造規則性を有する、
上記方法。
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