JP6992752B2 - 高分子化合物の製造方法 - Google Patents
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Description
こうした高分子化合物は、例えば、遷移金属錯体の存在下、芳香族化合物のジボロン酸と芳香族化合物のジハロゲン化物とを、鈴木カップリング法で反応させることにより合成することができる。具体的には、例えば、フルオレンのジボロン酸とカルバゾールのジブロモ体とを、鈴木カップリング法で反応させる方法が知られている(非特許文献1)。
そこで、本発明は、分子量が十分に大きい高分子化合物を得ることができる、高分子化合物の製造方法を提供することを目的とする。
[1]
遷移金属錯体、塩基、及び、過酸化物量が15重量ppm以下である有機溶媒の存在下、式(1)で表される化合物と、式(2)で表される化合物とを反応させる反応工程を含む、式(3-1)で表される構成単位と、式(3-2)で表される構成単位とを有する高分子化合物の製造方法。
Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、2価の芳香族炭化水素基、2価の複素芳香族基、2価の芳香族炭化水素基と2価の複素芳香族基が結合した基、又は、式(4)で表される基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
X1は、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、又は、-O-S(=O)2RC1を表す。RC1は、アルキル基又はアリール基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するX1は、同一でも異なっていてもよい。
X2は、-B(OH)2、ボラン残基、ホウ酸エステル残基、又は、-BF3Tを表す。Tは、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子、ルビジウム原子、又は、セシウム原子を表す。複数存在するX2は、同一でも異なっていてもよい。]
Arは、2価の芳香族炭化水素基、2価の複素芳香族基、又は、2価の芳香族炭化水素基と2価の複素芳香族基が結合した基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するArは、同一でも異なっていてもよい。
Ar’は、アリール基、又は、1価の複素芳香族基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar’が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
mは、0~2の整数を表す。]
[2]
前記反応工程において、更にラジカル連鎖禁止剤を用いる、[1]に記載の高分子化合物の製造方法。
[3]
前記遷移金属錯体がパラジウム錯体である、[1]又は[2]に記載の高分子化合物の製造方法。
[4]
前記有機溶媒が吸着剤と接触させて得られた有機溶媒である、[1]~[3]のいずれかに記載の高分子化合物の製造方法。
なお、構成単位とは、高分子化合物に少なくとも1個含まれる構造を意味する。
X1としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシレート基及びトリフルオロメタンスルホネート基が好ましく、塩素原子及び臭素原子がより好ましく、臭素原子が更に好ましい。
2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フェナントレンジイル基、ジヒドロフェナントレンジイル基、ナフタセンジイル基、フルオレンジイル基、ピレンジイル基、ペリレンジイル基、クリセンジイル基及びビフェニレン基が挙げられる。これらの2価の芳香族炭化水素基における水素原子は、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、フッ素原子、金属錯体含有基等(以下、「置換基」とも言う。)で置換されていてもよい。また、これらの2価の芳香族炭化水素基における水素原子は金属錯体含有基で置換されていてもよい。
環Aは、好ましくは複素芳香族環であり、より好ましくは炭素原子数2~9の複素芳香族環である。
環Bは、好ましくは芳香族炭化水素環であり、より好ましくは炭素原子数6~12の芳香族炭化水素環である。
置換基としての金属錯体含有基は、更に置換基を有していてもよい。
2価の複素芳香族基としては、例えば、ピリジンジイル基、ジアザベンゼンジイル基、トリアジンジイル基、アザナフタレンジイル基、ジアザナフタレンジイル基、カルバゾールジイル基、ジベンゾフランジイル基、ジベンゾチオフェンジイル基、ジベンゾシロールジイル基、フェノキサジンジイル基、フェノチアジンジイル基、アクリジンジイル基、ジヒドロアクリジンジイル基、フランジイル基、チオフェンジイル基、アゾールジイル基、ジアゾールジイル基、トリアゾールジイル基及びビピリジンジイル基が挙げられる。これらの2価の複素芳香族基における水素原子は、アルキル基、アルコキシ基、アリール基及びフッ素原子等で置換されていてもよい。
置換基としてのアルキル基及びアリール基は、前記RC1で表されるアルキル基及びアリール基と同様である。
置換基としてのアルコキシ基は、前記と同様である。
式(1)で表される化合物は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
Ar2で表される2価の芳香族炭化水素基、2価の複素芳香族基、2価の芳香族炭化水素基と2価の複素芳香族基が結合した基、及び、式(4)で表される基は、Ar1で表される2価の芳香族炭化水素基、2価の複素芳香族基、2価の芳香族炭化水素基と2価の複素芳香族基が結合した基、及び、式(4)で表される基と同様であるが、Ar2としては、2価の芳香族炭化水素基が好ましく、フルオレンジイル基がより好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
式(2)で表される化合物は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
Ar1及びAr2は、前記と同様である。
遷移金属錯体としては、第10族遷移金属錯体が好ましい。第10族遷移金属錯体としては、例えば、0価又は2価のニッケル錯体、0価又は2価のパラジウム錯体、及び、0価又は2価の白金錯体が挙げられ、好ましくは、0価又は2価のパラジウム錯体である。
遷移金属錯体としては、例えば、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス[トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン]パラジウム、[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]パラジウム、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム、ジクロロビス[ジシクロペンチル(2-メトキシフェニル)ホスフィン]パラジウム、パラジウムアセテート、ジクロロビス[ジシクロペンチル(2,6-ジメトキシフェニル)ホスフィン]パラジウム、ジクロロビス[ジ-tert-ブチル(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスフィン]パラジウム、及び、これらが、更にトリフェニルホスフィン、トリ(tert-ブチルホスフィン)、トリシクロヘキシルホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン及びビピリジル等の配位子を有するパラジウム錯体が挙げられ、好ましくは、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス[トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン]パラジウム、及び、[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]パラジウムであり、より好ましくは、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス[トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン]パラジウムである。
塩基としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、リン酸三カリウム等の無機塩基;フッ化テトラブチルアンモニウム、フッ化テトラエチルアンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等の有機塩基が挙げられ、好ましくは有機塩基であり、より好ましくは水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウムである。
反応温度は、通常、-100℃~200℃であり、好ましくは0℃~150℃であり、より好ましくは0℃~90℃である。
前記反応工程において、更に相間移動触媒を用いてもよい。相間移動触媒としては、例えば、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、沃化テトラブチルアンモニウムが挙げられる。
有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素溶媒;テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル溶媒;N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等のアミド溶媒;メタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のアルコール溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリジノン等のケトン溶媒;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶媒;アセトニトリル等のニトリル溶媒;及びクロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒が挙げられ、芳香族炭化水素溶媒及びエーテル溶媒が好ましく、トルエン、キシレン及びメシチレンがより好ましい。なお、これらの有機溶媒は、水と併用してもよい。
吸着剤の接触時間は、通常、10秒~3時間であり、好ましくは30秒~1時間である。
吸着剤の接触温度は、通常、0℃~150℃であり、好ましくは10℃~40℃である。
前記反応工程において、更にラジカル連鎖禁止剤を用いてもよい。ラジカル連鎖禁止剤としては、例えば、芳香族アミン系ラジカル連鎖禁止剤、ヒンダードアミン系ラジカル連鎖禁止剤、モノフェノール系ラジカル連鎖禁止剤、ビスフェノール系ラジカル連鎖禁止剤、及びポリフェノール系ラジカル連鎖禁止剤が挙げられ、モノフェノール系ラジカル連鎖禁止剤が好ましく、2,4-ジメチル-6-tert-ブチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノール、及び、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェノールがより好ましい。
本発明の製造方法において、前記反応工程後、末端封止工程、抽出工程、乾燥工程、精製工程等の任意の工程を行うことができる。
ここで、「高分子化合物の分子量の伸長が停止」とは、反応の際、30分間隔で分子量を測定した場合に、分子量の変化が30分前に比べて3%以下になった状態を意味する。
反応性末端基としては、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、-O-S(=O)2RC1、-B(OH)2、ボラン残基、ホウ酸エステル残基、-BF3Tが挙げられる。
単官能性化合物としては、例えば、アリール基又は1価の複素芳香族基と反応性末端基とが結合した基が挙げられる。
式(1)で表される化合物の使用量は、式(2)で表される化合物の使用量1モルに対して、通常、0.7モル~1.5モルであり、好ましくは0.8モル~1.2モルであり、より好ましくは0.9モル~1.1モルである。
高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、GPCにより求めた。
・分析条件
測定装置:HLC-8320GPC(東ソー株式会社製)
カラム:PLgel 10μm MIXED-B(東ソー株式会社製)
カラム温度:40℃
移動相:テトラヒドロフラン
流量:0.5mL/分
検出波長:228nm
溶媒中の過酸化物量は、紫外線検出手段を備えた液体クロマトグラフィにより求めた。
・分析条件
測定装置:LC-20A(株式会社島津製作所製)
カラム:L-column2 ODS(一般財団法人化学物質評価研究機構製)
カラム温度:40℃
移動相:水、アセトニトリル
流量:1.0mL/分
検出波長:254nm
反応容器内を不活性ガス雰囲気とした後、化合物(M2)0.0935g(0.145mmol)、化合物(M1)0.0669g(0.145mmol)、ジクロロビス[トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン]パラジウム1.28mg(0.00145mmol)、及び、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエン5gを混合し、86℃に加熱した。得られた混合物に、20重量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(0.54g)を加え、マグネチックスターラーにて、撹拌子の回転速度1000rpmにて3時間加熱しながら混合することにより、高分子化合物(P3)を得た。高分子化合物(P3)のMwは166×103であった。
実施例1において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が0.5重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例1と同様にして、高分子化合物(P3)を合成した。高分子化合物(P3)のMwは165×103であった。
実施例1において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が1重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例1と同様にして、高分子化合物(P3)を合成した。高分子化合物(P3)のMwは170×103であった。
実施例1において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が3重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例1と同様にして、高分子化合物(P3)を合成した。高分子化合物(P3)のMwは162×103であった。
実施例1において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が5重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例1と同様にして、高分子化合物(P3)を合成した。高分子化合物(P3)のMwは157×103であった。
実施例1において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が8重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例1と同様にして、高分子化合物(P3)を合成した。高分子化合物(P3)のMwは160×103であった。
実施例1において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が15重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例1と同様にして、高分子化合物(P3)を合成した。高分子化合物(P3)のMwは150×103であった。
実施例1において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が18重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例1と同様にして、高分子化合物(P3)を合成した。高分子化合物(P3)のMwは126×103であった。
実施例1において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が25重量ppmのトルエンを用いた以外は、比較例1と同様にして、高分子化合物(P3)を合成した。高分子化合物(P3)のMwは103×103であった。
実施例1において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が40重量ppmのトルエンを用いた以外は、比較例1と同様にして、高分子化合物(P3)を合成した。高分子化合物(P3)のMwは100×103であった。
反応容器内を不活性ガス雰囲気とした後、化合物(M2)0.1489g(0.231mmol)、化合物(M3)0.1481g(0.231mmol)、ジクロロビス[トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン]パラジウム1.02mg(0.00116mmol)、及び、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエン10gを混合し、86℃に加熱した。得られた混合物に、20重量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(0.85g)を加え、マグネチックスターラーにて、撹拌子の回転速度1000rpmにて3時間加熱しながら混合することにより、高分子化合物(P4)を得た。高分子化合物(P4)のMwは140×103であった。
実施例8において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が2重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例8と同様にして、高分子化合物(P4)を合成した。高分子化合物(P4)のMwは140×103であった。
実施例8において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が15重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例8と同様にして、高分子化合物(P4)を合成した。高分子化合物(P4)のMwは127×103であった。
実施例8において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が17重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例8と同様にして、高分子化合物(P4)を合成した。高分子化合物(P4)のMwは108×103であった。
実施例8において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が18重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例8と同様にして、高分子化合物(P4)を合成した。高分子化合物(P4)のMwは109×103であった。
実施例8において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が20重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例8と同様にして、高分子化合物(P4)を合成した。高分子化合物(P4)のMwは107×103であった。
実施例8において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が23重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例8と同様にして、高分子化合物(P4)を合成した。高分子化合物(P4)のMwは104×103であった。
実施例8において、過酸化物量が0.2重量ppmであるトルエンに代えて、過酸化物量が40重量ppmであるトルエンを用いた以外は、実施例8と同様にして、高分子化合物(P4)を合成した。高分子化合物(P4)のMwは101×103であった。
反応容器内を不活性ガス雰囲気とした後、化合物(M2)0.2033g(0.316mmol)、化合物(M4)0.1284g(0.316mmol)、ジクロロビス[トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン]パラジウム1.39mg(0.00158mmol)、及び、過酸化物量が4重量ppmであるキシレン10gを混合し、86℃に加熱した。得られた混合物に、20重量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(1.16g)を加え、マグネチックスターラーにて、撹拌子の回転速度1000rpmにて3時間加熱しながら混合することにより、高分子化合物(P5)を得た。高分子化合物(P5)のMwは301×103であった。
実施例11において、過酸化物量が4重量ppmであるキシレンに代えて、過酸化物量が8重量ppmであるキシレンを用いた以外は、実施例11と同様にして、高分子化合物(P5)を合成した。高分子化合物(P5)のMwは297×103であった。
実施例11において、過酸化物量が4重量ppmであるキシレンに代えて、過酸化物量が15重量ppmであるキシレンを用いた以外は、実施例11と同様にして、高分子化合物(P5)を合成した。高分子化合物(P5)のMwは300×103であった。
実施例11において、過酸化物量が4重量ppmであるキシレンに代えて、過酸化物量が17重量ppmであるキシレンを用いた以外は、実施例11と同様にして、高分子化合物(P5)を合成した。高分子化合物(P5)のMwは253×103であった。
実施例11において、過酸化物量が4重量ppmであるキシレンに代えて、過酸化物量が18重量ppmであるキシレンを用いた以外は、実施例11と同様にして、高分子化合物(P5)を合成した。高分子化合物(P5)のMwは252×103であった。
実施例11において、過酸化物量が4重量ppmであるキシレンに代えて、過酸化物量が25重量ppmであるキシレンを用いた以外は、実施例11と同様にして、高分子化合物(P5)を合成した。高分子化合物(P5)のMwは233×103であった。
実施例11において、過酸化物量が4重量ppmであるキシレンに代えて、過酸化物量が40重量ppmであるキシレンを用いた以外は、実施例11と同様にして、高分子化合物(P5)を合成した。高分子化合物(P5)のMwは236×103であった。
Claims (3)
- 遷移金属錯体、塩基、及び、過酸化物量が15重量ppm以下である有機溶媒の存在下、式(1)で表される化合物と、式(2)で表される化合物とを反応させる反応工程を含み、前記反応工程において、更にラジカル連鎖禁止剤を用いる、式(3-1)で表される構成単位と、式(3-2)で表される構成単位とを有する高分子化合物の製造方法。
Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、2価の芳香族炭化水素基、2価の複素芳香族基、2価の芳香族炭化水素基と2価の複素芳香族基が結合した基、又は、式(4)で表される基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
X1は、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、又は、-O-S(=O)2RC1を表す。RC1は、アルキル基又はアリール基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するX1は、同一でも異なっていてもよい。
X2は、-B(OH)2、ボラン残基、ホウ酸エステル残基、又は、-BF3Tを表す。Tは、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子、ルビジウム原子、又は、セシウム原子を表す。複数存在するX2は、同一でも異なっていてもよい。]
Arは、2価の芳香族炭化水素基、2価の複素芳香族基、又は、2価の芳香族炭化水素基と2価の複素芳香族基が結合した基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するArは、同一でも異なっていてもよい。
Ar’は、アリール基、又は、1価の複素芳香族基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar’が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
mは、0~2の整数を表す。] - 前記遷移金属錯体がパラジウム錯体である、請求項1に記載の高分子化合物の製造方法。
- 前記有機溶媒が吸着剤と接触させて得られた有機溶媒である、請求項1又は2に記載の高分子化合物の製造方法。
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