JPH05132547A - Polypyrrole derivative and its production - Google Patents
Polypyrrole derivative and its productionInfo
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- JPH05132547A JPH05132547A JP32402791A JP32402791A JPH05132547A JP H05132547 A JPH05132547 A JP H05132547A JP 32402791 A JP32402791 A JP 32402791A JP 32402791 A JP32402791 A JP 32402791A JP H05132547 A JPH05132547 A JP H05132547A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、有機溶剤に可溶であ
り、可撓性のある自立性のフイルムを形成することが可
能なポリピロール誘導体及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polypyrrole derivative which is soluble in an organic solvent and is capable of forming a flexible self-supporting film, and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、導電性高分子は新しい電子材料、
導電材料として使用され、また電池の電極材料、帯電防
止材料、電磁波遮蔽材料、光電子変換素子、光メモリ
ー、各種センサー等の機能素子、表示素子、各種ハイブ
リッド材料、透明導電体、各種端末機器等の広い分野へ
の応用が検討されている。しかしながら、一般にポリピ
ロールは、π共役系が高度に発達しているため、高分子
主鎖が剛直で分子鎖間の相互作用が強く、ほとんどの有
機溶媒に不溶であり、また加熱によっても溶融しないの
で成形性に乏しく、キヤストや塗工ができないという大
きな欠点を有している。2. Description of the Related Art In recent years, conductive polymers are new electronic materials,
Used as a conductive material, such as battery electrode material, antistatic material, electromagnetic wave shielding material, photoelectric conversion element, optical memory, functional elements such as various sensors, display elements, various hybrid materials, transparent conductors, various terminal devices, etc. Applications to a wide range of fields are being studied. However, in general, polypyrrole has a highly developed π-conjugated system, so that the polymer main chain is rigid and the interaction between the molecular chains is strong, it is insoluble in most organic solvents, and it does not melt even when heated. It has poor moldability and has a major drawback that it cannot be cast or coated.
【0003】そのために例えば、高分子材料の繊維、多
孔質体等の所望の形状の基材にモノマーを含浸させ、こ
のモノマーを適当な重合触媒との接触により、或いは、
電解酸化により重合させ導電性複合材料としたり、或い
はまた熱可塑性重合体粉末の存在下で、モノマーを重合
させ同様の複合材料を得ていた。また、モノマーとして
直鎖のアルキル基やアルコキシ基を有するもの(例えば
3−アルキルピロール、3−アルコキシピロール、N−
アルキルピロール等)を用いることで可溶性の重合物を
得ることは可能であるが、低重合度で成膜性の悪いポリ
マーしか得られていない。また、ドーピング時の導電率
も低下する傾向にあり、実用的に問題があった。For that purpose, for example, a base material having a desired shape such as a fiber of a polymeric material or a porous body is impregnated with a monomer, and the monomer is contacted with an appropriate polymerization catalyst, or
A conductive composite material was obtained by polymerization by electrolytic oxidation, or a similar composite material was obtained by polymerizing a monomer in the presence of a thermoplastic polymer powder. Further, those having a linear alkyl group or an alkoxy group as a monomer (for example, 3-alkylpyrrole, 3-alkoxypyrrole, N-
Although it is possible to obtain a soluble polymer by using (alkylpyrrole, etc.), only a polymer having a low degree of polymerization and a poor film forming property is obtained. In addition, the conductivity during doping tends to decrease, which is a practical problem.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解消し、ポリピロール本来の特性を損なうこと無く、
汎用溶媒に可溶な、塗工等の加工性を有するポリピロー
ル誘導体を提供することを目的としている。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and does not impair the original properties of polypyrrole.
An object is to provide a polypyrrole derivative that is soluble in a general-purpose solvent and has processability such as coating.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題を
解決すべく鋭意検討した結果、まず無置換のポリピロー
ルを製造した後、ポリピロールのN位にアシル基等の置
換基を導入することにより、上記の問題点を解決できる
ことを見いだし、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor first produced an unsubstituted polypyrrole and then introduced a substituent such as an acyl group at the N-position of the polypyrrole. As a result, they have found that the above problems can be solved, and completed the present invention.
【0006】本発明は、ポリピロール誘導体及びその製
造方法に関するものであって、下記式(I)The present invention relates to a polypyrrole derivative and a method for producing the same, which is represented by the following formula (I):
【化3】 で示される構造単位と、下記式(II)[Chemical 3] And a structural unit represented by the following formula (II)
【化4】 〔式中Rは炭素数3以上のアルキル基もしくは置換アル
キル基、炭素数3以上のアルケニル基もしくは置換アル
ケニル基、アリール基もしくは置換アリール基、又はベ
ンジル基もしくは置換ベンジル基を表す〕で示される構
造単位とからなる高分子化合物であって、(I)式から
なる構造の数(m)と(II)式からなる構造の数(n)
の合計が50〜5000で、n/mの値が0.01〜1
00のポリピロール誘導体である。[Chemical 4] [Wherein R represents an alkyl group or substituted alkyl group having 3 or more carbon atoms, an alkenyl group or substituted alkenyl group having 3 or more carbon atoms, an aryl group or a substituted aryl group, or a benzyl group or a substituted benzyl group] A polymer compound comprising units, the number of structures (m) of formula (I) and the number of structures (n) of formula (II)
Is 50 to 5000, and the value of n / m is 0.01 to 1
00 is a polypyrrole derivative.
【0007】本発明のピロール誘導体は、高重合度(5
0〜5000)のポリピロールをポリ(ピロール−N−
カリウム)に変換し、ハロゲン化アシル〔RCOX:X
は塩素、臭素又はヨウ素を表し、Rは前記の意味を有す
る〕を作用させ、ピロールのN位にCORを導入するこ
とにより製造できる。本発明に用いるポリピロールは、
ピロールの酸化的カップリング反応によって製造され
る。また、2,5−ジハロゲン化ピロールをニッケル等
の触媒により、或いは無触媒でカップリングしてポリピ
ロールを製造することができる。ただし、この方法は使
用するモノマー自体が不安定なためあまり一般的とはい
えない。The pyrrole derivative of the present invention has a high degree of polymerization (5
0-5000) polypyrrole to poly (pyrrole-N-
Potassium) and acyl halide [RCOX: X
Represents chlorine, bromine or iodine, and R has the above-mentioned meaning], and COR is introduced into the N-position of pyrrole. Polypyrrole used in the present invention,
It is produced by the oxidative coupling reaction of pyrrole. Further, polypyrrole can be produced by coupling 2,5-dihalogenated pyrrole with a catalyst such as nickel or without a catalyst. However, this method is not so general because the monomer itself used is unstable.
【0008】酸化的カップリングの具体的な重合方法と
しては、酸化剤触媒を用いて重合する方法、電気化学的
に重合する方法などがあげられ、中でも酸化剤触媒を用
いて重合する方法が重合体を安価かつ容易に得る手段と
して好ましい。これらの重合用触媒としては、塩化アル
ミニウム、塩化鉄、塩化モリブデン、塩化タングステ
ン、塩化スズ、塩化アンチモン、五フッ化ヒ素等のルイ
ス酸として知られる化合物があげられる。これらのう
ち、塩化アルミニウムのような酸化力を有しないか又は
弱いものは、塩化第二銅、二酸化マンガン、酸素等の酸
化剤を併用することが好ましい。Specific examples of the oxidative coupling polymerization method include a polymerization method using an oxidant catalyst and an electrochemical polymerization method. Among them, the polymerization method using an oxidant catalyst is important. It is preferable as a means to obtain the coalesced inexpensively and easily. Examples of these polymerization catalysts include compounds known as Lewis acids such as aluminum chloride, iron chloride, molybdenum chloride, tungsten chloride, tin chloride, antimony chloride and arsenic pentafluoride. Of these, those having no or weak oxidizing power, such as aluminum chloride, are preferably used in combination with an oxidizing agent such as cupric chloride, manganese dioxide and oxygen.
【0009】これらの酸化剤触媒を、窒素、アルゴン等
の不活性ガスの雰囲気下でピロールに添加することによ
り室温下で容易に、本発明で使用されるポリピロールを
得ることができる。また必要に応じて、この反応系中
に、例えばクロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒド
ロフラン、エーテル等の不活性溶媒を加えることも反応
の制御が容易に行なえるので好ましい方法である。更
に、必要に応じて、系を加熱することも可能である。The polypyrrole used in the present invention can be easily obtained at room temperature by adding these oxidant catalysts to pyrrole in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. If necessary, an inert solvent such as chloroform, dichloromethane, tetrahydrofuran, ether or the like may be added to the reaction system, which is a preferable method because the reaction can be easily controlled. Further, the system can be heated if necessary.
【0010】電気化学的に酸化重合する方法は、ピロー
ルを溶解した電解質溶液中で0.1〜30Vの電位で定
電流、定電圧、定電位等の条件下、低温好ましくは−3
0〜20℃で行われる。電解質溶液を構成する溶媒とし
ては、水、アルコール、エーテル、炭酸プロピレン、塩
化メチレン、ニトロベンゼン、ニトロメタン、アセトニ
トリル、ベンゾニトリル等の有機溶媒及びそれらの混合
溶媒が用いられる。電解質溶液を構成する電解質として
は、塩酸、硫酸、ホウフッ化水素酸、過塩素酸等のプロ
トン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン
酸、アルキルスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン
酸、酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸又はそれらの塩
や過塩素酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、
ヘキサフルオロヒ酸酸リチウム、テトラフルオロホウ酸
テトラブチルアンモニウム、過塩素酸テトラブチルアン
モニウム等の電解質塩が用いられる。The electrochemical oxidative polymerization method is carried out in an electrolyte solution in which pyrrole is dissolved at a potential of 0.1 to 30 V under conditions of constant current, constant voltage, constant potential, etc. at low temperature, preferably -3.
It is carried out at 0 to 20 ° C. As a solvent constituting the electrolyte solution, water, alcohol, ether, propylene carbonate, methylene chloride, nitrobenzene, nitromethane, acetonitrile, benzonitrile, and other organic solvents, and mixed solvents thereof are used. Examples of the electrolyte that constitutes the electrolyte solution include protonic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, borofluoric acid, and perchloric acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, alkylsulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, acetic acid, and trifluoroacetic acid. Organic acids or salts thereof, lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate,
An electrolyte salt such as lithium hexafluoroarsenate, tetrabutylammonium tetrafluoroborate, or tetrabutylammonium perchlorate is used.
【0011】電極としては金、白金等の貴金属電極、ニ
ッケル、クロム、炭素電極の他、酸化第二スズ、酸化第
二インジウムをガラスに蒸着したガラス電極等が好まし
い。また、これらの電気化学的酸化重合はアルゴンや窒
素といった不活性気体中で行われることが好ましい。The electrodes are preferably noble metal electrodes such as gold and platinum, nickel, chromium and carbon electrodes, as well as glass electrodes obtained by vapor-depositing stannic oxide and indium oxide on glass. Further, these electrochemical oxidative polymerizations are preferably carried out in an inert gas such as argon or nitrogen.
【0012】上記の何れかの方法で得たポリピロールの
粉末或いは電極上のフイルムはドーパントを含んでいる
ので脱ドープ処理してから、次の階段のN−カリウム化
反応を行う必要がある。脱ドープ処理としては特に制限
はないが、アンモニア蒸気に曝した後充分に水洗いす
る、アンモニア水で充分に洗浄する、酸化剤触媒を良く
溶解する溶媒で充分に洗浄後アンモニア蒸気に曝す、電
気化学的に還元処理を行う、或いはそれらを併用するこ
とが可能である。Since the powder of polypyrrole obtained by any of the above methods or the film on the electrode contains a dopant, it is necessary to carry out a dedoping treatment and then carry out the N-potassiumation reaction in the next step. The dedoping treatment is not particularly limited, but it is exposed to ammonia vapor, followed by thorough washing with water, thorough washing with ammonia water, sufficient washing with a solvent that dissolves the oxidizer catalyst, and then exposure to ammonia vapor, electrochemical It is possible to perform a reduction treatment or to use them together.
【0013】こうして得られたポリピロールを金属カリ
ウムと接触させる、或いはカリウムアルコキシドと反応
させることで、室温でポリ(ピロール−N−カリウム)
を得ることができる。また、水酸化カリウムと一緒に4
0〜130℃に加熱することにより同様にポリ(ピロー
ル−N−カリウム)を得ることも可能である。これらの
反応もまた、不活性気体中で行うことが好ましい。ま
た、この時の反応は不活性なハロゲン系又はエーテル系
溶媒中、或いはアルコール中で行うことも可能である。The polypyrrole thus obtained is brought into contact with metal potassium or reacted with a potassium alkoxide to give poly (pyrrole-N-potassium) at room temperature.
Can be obtained. 4 with potassium hydroxide
It is also possible to similarly obtain poly (pyrrole-N-potassium) by heating at 0 to 130 ° C. These reactions are also preferably carried out in an inert gas. The reaction at this time can also be carried out in an inert halogen-based or ether-based solvent or in an alcohol.
【0014】こうして得られたポリ(ピロール−N−カ
リウム)とハロゲン化アシル〔RCOX:X及びRは前
記の意味を有する〕を直接或いは不活性な溶媒中で、低
温、好ましくは−20〜10℃で作用させ、ポリピロー
ルのN位に置換基CORを導入することができる。The poly (pyrrole-N-potassium) thus obtained and the acyl halide [RCOX: X and R have the above-mentioned meanings] are directly or in an inert solvent at low temperature, preferably from -20 to 10 The substituent COR can be introduced into the N-position of polypyrrole by allowing it to act at ° C.
【0015】Rのための炭素数3以上のアルキル基とし
ては、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウ
ンデシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、ドコシル基
等の直鎖アルキル基、イソブチル基、イソペンチル基、
ネオペンチル基、イソヘキシル基等の分岐アルキル基、
シクロヘキシル基等の環状アルキル基、及びそれらの水
素原子の1つ以上がシアノ基、ニトロ基、フエニル基、
アルコキシ基等により置換されている置換アルキル基を
あげることができる。Examples of the alkyl group having 3 or more carbon atoms for R include propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, hexadecyl group, Linear alkyl group such as docosyl group, isobutyl group, isopentyl group,
Branched alkyl groups such as neopentyl group and isohexyl group,
A cyclic alkyl group such as a cyclohexyl group, and at least one of hydrogen atoms thereof is a cyano group, a nitro group, a phenyl group,
Examples thereof include a substituted alkyl group substituted with an alkoxy group and the like.
【0016】炭素数3以上のアルケニル基としては、ア
リル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等の
アルケニル基、及びそれらの水素原子の1つ以上がシア
ノ基、ニトロ基、フエニル基、アルコキシ基等により置
換されている置換アルケニル基をあげることができる。As the alkenyl group having 3 or more carbon atoms, an alkenyl group such as an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group and a hexenyl group, and at least one hydrogen atom thereof is a cyano group, a nitro group, a phenyl group or an alkoxy group. A substituted alkenyl group substituted with, for example, can be mentioned.
【0017】アリール基としては、フエニル基、トリル
基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等及びそれらの水
素原子の1つ以上がシアノ基、ニトロ基、フエニル基、
アルコキシ基等により置換されている置換アリール基を
あげることができる。また置換ベンジル基の、置換基と
してはシアノ基、ニトロ基、フエニル基、アルコキシ基
等をあげることができる。好ましいハロゲン化アシルの
具体例としては、塩化カプロイル、臭化クロトノイル、
塩化p−メトキシベンゾイル等をあげることができる。
本発明において、ポリピロールのN位への置換基の導入
反応は、ポリピロールのN位の1〜100%が置換され
るように行うことが好ましい。N位の置換が1%未満の
場合には、有機溶剤に対する充分な溶解度が得られな
い。As the aryl group, a phenyl group, a tolyl group, a 1-naphthyl group, a 2-naphthyl group and the like, and at least one hydrogen atom thereof is a cyano group, a nitro group, a phenyl group,
Examples thereof include a substituted aryl group substituted with an alkoxy group and the like. Further, examples of the substituent of the substituted benzyl group include a cyano group, a nitro group, a phenyl group, an alkoxy group and the like. Specific examples of preferable acyl halides include caproyl chloride, crotonoyl bromide,
Examples thereof include p-methoxybenzoyl chloride and the like.
In the present invention, the introduction reaction of the substituent to the N-position of polypyrrole is preferably performed so that 1 to 100% of the N-position of polypyrrole is substituted. If the substitution at the N-position is less than 1%, sufficient solubility in an organic solvent cannot be obtained.
【0018】本発明によって製造されるN位に置換基C
ORを導入したポリピロールは、N−メチル−2−ピロ
リドン、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶
剤、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン等
のハロゲン化炭化水素溶剤及びテトラヒドロフラン等の
エーテル系溶剤に可溶である。The substituent C at the N-position prepared according to the invention is
The polypyrrole introduced with OR is soluble in amide solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone and N, N-dimethylacetamide, halogenated hydrocarbon solvents such as chloroform, dichloroethane and dichloromethane, and ether solvents such as tetrahydrofuran. is there.
【0019】これらの溶剤にポリピロール誘導体を溶解
した溶液からキヤストにより、良好な自立性のフイルム
を得ることができる。得られたフイルムは、塩酸、硫
酸、ホウフッ化水素酸、過塩素酸等のプロトン酸、ベン
ゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、酢酸、トリ
フルオロ酢酸等の有機酸、ヨウ素、臭素、塩素、三塩化
ヨウ素等のハロゲン化合物、三塩化アルミニウム、三塩
化鉄、塩化モリブデン、塩化タングステン、塩化アンチ
モン、五フッ化ヒ素、三酸化イオウ等のルイス酸、ヘキ
サフルオロアンチモン酸ニトロシル、ヘキサフルオロヒ
素酸ニトロシル、トリフルオロメタンスルホン酸ニトロ
シル等の酸化剤、リチウム、ナトリウム、カリウム、ル
ビジウム、セシウム等のアルカリ金属、テトラアルキル
アンモニウム塩等でドープすることにより10-3〜10
3 S/cmの高い導電率を示す。A good self-supporting film can be obtained by casting from a solution in which the polypyrrole derivative is dissolved in these solvents. The obtained film is a protic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and perchloric acid, an organic acid such as benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, acetic acid, and trifluoroacetic acid, iodine, bromine, chlorine, and trifluoroacetic acid. Halide compounds such as iodine chloride, aluminum trichloride, iron trichloride, molybdenum chloride, tungsten chloride, antimony chloride, arsenic pentafluoride, Lewis acids such as sulfur trioxide, nitrosyl hexafluoroantimonate, nitrosyl hexafluoroarsenate, trifluoro By doping with an oxidizing agent such as nitrosyl methanesulfonate, an alkali metal such as lithium, sodium, potassium, rubidium, or cesium, or a tetraalkylammonium salt, 10 -3 to 10 -10
It shows a high conductivity of 3 S / cm.
【0020】これらのドーパントをドープする方法につ
いては特に制限はなく、一般にはドーパントと本発明の
高分子とを接触させればよく、気相、或いは液相中で行
われることが多い。あるいは、過塩素酸リチウム、テト
ラフルオロホウ酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウ
ム、テトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム、
過塩素酸テトラブチルアンモニウム等の電解質塩を含む
電解質溶液で電気化学的にドープする方法も可能であ
る。The method of doping these dopants is not particularly limited, and it is generally sufficient that the dopant and the polymer of the present invention are brought into contact with each other, and it is often carried out in a gas phase or a liquid phase. Alternatively, lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluoroarsenate, tetrabutylammonium tetrafluoroborate,
A method of electrochemically doping with an electrolyte solution containing an electrolyte salt such as tetrabutylammonium perchlorate is also possible.
【0021】[0021]
実施例1 窒素気流下、クロロホルム300ml中に無水塩化第二
鉄24gを入れた後、ピロール3gを入れて30℃で1
20時間攪拌する。反応混合物をメタノール1リットル
中に加えて良く攪拌した後、固形物を濾別して、メタノ
ール、水、アンモニア水を含むメタノール、水の順で充
分に洗浄し、減圧乾燥すると、2.7gのポリピロール
が得られた。このポリマーの重合度は同じ条件で合成さ
れた2,5−ジトリチウム化ピロールの比放射能測定よ
り決定された重合度から推定して平均約150であった
〔構造式(I)で示される構造の繰り返し数が15
0〕。Example 1 Under a nitrogen stream, 24 g of anhydrous ferric chloride was added to 300 ml of chloroform, and then 3 g of pyrrole was added to the mixture at 30 ° C. for 1 hour.
Stir for 20 hours. The reaction mixture was added to 1 liter of methanol and well stirred, and then the solid matter was filtered off, thoroughly washed with methanol, water, methanol containing ammonia water, and water in this order, and dried under reduced pressure to obtain 2.7 g of polypyrrole. Was obtained. The average degree of polymerization of this polymer was about 150, which was estimated from the degree of polymerization of 2,5-ditritiated pyrrole synthesized under the same conditions, which was determined by measuring the specific activity. The number of repeating structures is 15
0].
【0022】これをメタノール中に分散し、カリウムメ
トキシド1.14gを加え、室温で5時間攪拌する。メ
タノール及び未反応のカリウムメトキシドを取り除き、
十分に洗浄し、乾燥した。これをテトラヒドロフランに
分散し、更に、塩化カプロイル3gを加え、室温で24
時間攪拌を続けた。固形物を濾別しメタノール、水、ア
ンモニア水を含むメタノール、水の順で充分に洗浄し、
減圧乾燥して3.64gのポリマーを得た。This is dispersed in methanol, 1.14 g of potassium methoxide is added, and the mixture is stirred at room temperature for 5 hours. Remove methanol and unreacted potassium methoxide,
Thoroughly washed and dried. This was dispersed in tetrahydrofuran, 3 g of caproyl chloride was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 24 hours.
Stirring was continued for hours. The solid matter is filtered off and thoroughly washed with methanol, water, methanol containing ammonia water, and water in this order,
It was dried under reduced pressure to obtain 3.64 g of polymer.
【0023】カプロイル基の導入は2850〜2950
cm-1のカプロイル基のCH伸縮に起因する赤外吸収帯の
存在によって確認した。また、構造式(I)の構造と構
造式(II)の構造の比率はプロトンNMRのNHの水素
強度とカプロイル基のメチルの水素の強度から求めたと
ころn/m≒0.30であった。このポリマーは、N−
メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、
テトラヒドロフラン等の有機溶剤に対して良好な溶解性
を示した。更にこのポリマーのクロロホルム溶液からキ
ヤストによって自立性のフイルムを得ることができた。
導電率は、ヨウ素ドープ時で20S/cmであった。The introduction of the caproyl group is from 2850 to 2950.
This was confirmed by the presence of an infrared absorption band resulting from CH stretching of the caproyl group at cm -1 . Further, the ratio of the structure of the structural formula (I) to the structure of the structural formula (II) was n / m≈0.30 when calculated from the hydrogen intensity of NH of proton NMR and the hydrogen intensity of methyl of the caproyl group. .. This polymer is N-
Methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, chloroform, dichloroethane, dichloromethane,
It showed good solubility in organic solvents such as tetrahydrofuran. Furthermore, a self-supporting film could be obtained by casting from a chloroform solution of this polymer.
The conductivity was 20 S / cm when iodine was doped.
【0024】実施例2 実施例1で塩化カプロイルの代わりに、臭化クロトノイ
ル3.1gを用いて、以下同様の処理を行い3.11g
のポリマーを得た。クロトノイル基の導入は2950cm
-1のCH伸縮に起因する赤外吸収帯の存在によって確認
した。また、構造式(I)の構造と構造式(II)の構造
の比率はプロトンNMRのNHの水素の強度とクロトノ
イル基のメチルの水素の強度から求めたところn/m≒
0.16であった。このポリマーは、N−メチル−2−
ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、クロロホ
ルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、テトラヒドロ
フラン等の有機溶剤に対して良好な溶解性を示した。更
にこのポリマーのクロロホルム溶液からキヤストによっ
て自立性のフイルムを得ることができた。導電率は、ヨ
ウ素ドープ時で24S/cmであった。Example 2 In place of caproyl chloride in Example 1, 3.1 g of crotonoyl bromide was used, and the same treatment as described below was carried out.
A polymer of Introduction of crotonoyl group is 2950 cm
-1 was confirmed by the presence of an infrared absorption band due to CH stretching. Further, the ratio of the structure of the structural formula (I) to the structure of the structural formula (II) was calculated from the intensity of NH hydrogen of proton NMR and the intensity of methyl hydrogen of crotonoyl group, and n / m≈
It was 0.16. This polymer is N-methyl-2-
It showed good solubility in organic solvents such as pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, chloroform, dichloroethane, dichloromethane and tetrahydrofuran. Furthermore, a self-supporting film could be obtained by casting from a chloroform solution of this polymer. The conductivity was 24 S / cm when iodine was doped.
【0025】実施例3 実施例1で塩化カプロイルの代わりに、塩化p−メトキ
シベンゾイル3.5gを用いて、以下同様の処理を行い
3.54gのポリマーを得た。p−メトキシベンゾイル
基の導入は2950cm-1のp−メトキシベンゾイル基の
メチルのCH伸縮に起因する赤外吸収帯の存在によって
確認した。また、構造式(I)の構造と構造式(II)の
構造の比率はプロトンNMRのNHの水素の強度とp−
メトキシベンゾイル基のメチルの水素の強度から求めた
ところn/m≒18であった。このポリマーは、N−メ
チル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、
テトラヒドロフラン等の有機溶剤に対して良好な溶解性
を示した。更にこのポリマーのクロロホルム溶液からキ
ヤストによって自立性のフイルムを得ることができた。
導電率は、ヨウ素ドープ時で20S/cmであった。Example 3 In place of caproyl chloride in Example 1, 3.5 g of p-methoxybenzoyl chloride was used, and the same treatment as described below was carried out to obtain 3.54 g of a polymer. The introduction of the p-methoxybenzoyl group was confirmed by the presence of an infrared absorption band resulting from CH stretching of methyl of the p-methoxybenzoyl group at 2950 cm -1 . Further, the ratio of the structure of the structural formula (I) to the structure of the structural formula (II) depends on the intensity of NH hydrogen of proton NMR and p-
It was n / m≅18 when calculated from the intensity of methyl hydrogen in the methoxybenzoyl group. This polymer is N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, chloroform, dichloroethane, dichloromethane,
It showed good solubility in organic solvents such as tetrahydrofuran. Furthermore, a self-supporting film could be obtained by casting from a chloroform solution of this polymer.
The conductivity was 20 S / cm when iodine was doped.
【0026】実施例4 ピロール20mmol、テトラフルオロホウ酸テトラエ
チルアンモニウム10mmolを含む炭酸プロピレン溶
液中で白金板を電極として、1.5Vの定電圧で電気量
が1Cになるまでアルゴン雰囲気下、−20℃で電解重
合を行った。白金板上に成長したポリマーフイルムはド
ーパントを含んでいるので、−0.1Vの電位をかけて
脱ドープ処理し、更にアンモニア水、水の順に洗浄し、
減圧乾燥した。電極より剥離したポリマーの重量は0.
1gであった。このポリマーの重合度は同じ条件で合成
された2,5−ジトリチウム化ピロールの比放射能測定
より決定された重合度から推定して平均約250であっ
た〔構造式(I)で示される構造の繰り返し数が25
0〕。Example 4 In a propylene carbonate solution containing 20 mmol of pyrrole and 10 mmol of tetraethylammonium tetrafluoroborate, using a platinum plate as an electrode, a constant voltage of 1.5 V and an electric quantity of 1 C were obtained under an argon atmosphere at −20 ° C. The electrolytic polymerization was carried out. Since the polymer film grown on the platinum plate contains a dopant, it is dedoped by applying a potential of -0.1 V, and further washed with ammonia water and water in this order.
It was dried under reduced pressure. The weight of the polymer exfoliated from the electrode was 0.
It was 1 g. The average degree of polymerization of this polymer was about 250, which was estimated from the degree of polymerization determined by measuring the specific activity of 2,5-ditritiated pyrrole synthesized under the same conditions [shown by structural formula (I)]. The number of repeating structures is 25
0].
【0028】これをメタノール中で、カリウムメトキシ
ド0.1gを加え、室温で10時間攪拌する。メタノー
ル及び未反応のカリウムメトキシドを取り除き、十分に
洗浄、乾燥した。これにテトラヒドロフラン中で塩化カ
プロイル0.2gを加え、室温で48時間攪拌を続け
た。フィルムをメタノール、水、アンモニア水を含むメ
タノール、水の順で充分に洗浄し、減圧乾燥して0.1
5gのポリマーを得た。カプロイル基の導入は2850
〜2950cm-1のカプロイル基のCH伸縮に起因する赤
外吸収帯の存在によって確認した。また、構造式(I)
の構造と構造式(II)構造の比率はプロトンNMRのN
Hの水素の強度とカプロイル基のメチルの水素の強度か
ら求めたところn/m≒0.43であった。このポリマ
ーは、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチル
アセトアミド、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロ
ロメタン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤に対して良
好な溶解性を示した。更にこのポリマーのクロロホルム
溶液からキヤストによって自立性のフイルムを得ること
ができた。導電率は、ヨウ素ドープ時で15S/cmで
あった。0.1 g of potassium methoxide was added to this in methanol, and the mixture was stirred at room temperature for 10 hours. Methanol and unreacted potassium methoxide were removed, thoroughly washed and dried. 0.2 g of caproyl chloride was added to this in tetrahydrofuran, and stirring was continued at room temperature for 48 hours. The film is thoroughly washed with methanol, water, methanol containing ammonia water, and water in this order, and dried under reduced pressure to 0.1.
5 g of polymer was obtained. Introduction of a caproyl group is 2850
Confirmed by the presence of an infrared absorption band due to CH stretching of the caproyl group at ˜2950 cm −1 . In addition, structural formula (I)
The ratio of the structure to the structural formula (II) structure is N in proton NMR.
When calculated from the strength of hydrogen of H and the strength of hydrogen of methyl of caproyl group, it was n / m≈0.43. This polymer showed good solubility in organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, chloroform, dichloroethane, dichloromethane and tetrahydrofuran. Furthermore, a self-supporting film could be obtained by casting from a chloroform solution of this polymer. The conductivity was 15 S / cm when doped with iodine.
【0029】[0029]
【発明の効果】本発明のポリピロールのN位にアシル基
を導入した誘導体は、種々の有機溶媒に可溶であり、キ
ヤストで可撓性のある自立性のフイルムを得ることがで
き、また塗工等の方法による加工も可能であり、更にこ
れらのフイルムや加工品はドーピングによって高い導電
率を発現させることも可能である。従って、有機半導
体、有機導電体等として電子デバイス材料、導電材料と
して、種々の用途に非常に有用である。INDUSTRIAL APPLICABILITY The derivative of the present invention in which an acyl group is introduced at the N-position of polypyrrole is soluble in various organic solvents, and a cast and flexible self-supporting film can be obtained. Processing by a method such as working is also possible, and further, these films and processed products can exhibit high conductivity by doping. Therefore, it is very useful for various purposes as an electronic device material and a conductive material as an organic semiconductor, an organic conductor and the like.
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成4年5月19日[Submission date] May 19, 1992
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項2[Name of item to be corrected] Claim 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0005[Correction target item name] 0005
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題を
解決すべく鋭意検討した結果、まず無置換のポリピロー
ルを製造した後、ポリピロールのN位にアシル基からな
る置換基を導入することにより、上記の問題点を解決で
きることを見いだし、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor first produced an unsubstituted polypyrrole, and then introduced a substituent consisting of an acyl group at the N-position of polypyrrole. As a result, they have found that the above problems can be solved, and completed the present invention.
【手続補正3】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0007】本発明のポリピロール誘導体は、上記構造
式(I)で示される構造単位からなる無置換のポリピロ
ール〔構造単位の数m=50〜5000〕を金属カリウ
ム、カリウムアルコキシド又は水酸化カリウムと反応さ
せポリ(ピロール−N−カリウム)とし、更にこれにハ
ロゲン化アシル〔RCOX:Xは塩素、臭素又はヨウ素
を、Rは炭素数3以上のアルキル基もしくは置換アルキ
ル基、炭素数3以上のアルケニル基もしくは置換アルケ
ニル基、アリール基もしくは置換アリール基、又はベン
ジル基もしくは置換ベンジル基を表す〕を反応させるこ
とにより製造できる。本発明に用いるポリピロールは、
ピロールの酸化的カップリング反応によって製造され
る。また、2,5−ジハロゲン化ピロールをニッケル等
の触媒により、或いは無触媒でカップリングしてポリピ
ロールを製造することができる。ただし、この方法は使
用するモノマー自体が不安定なためあまり一般的とはい
えない。The polypyrrole derivative of the present invention is obtained by reacting an unsubstituted polypyrrole consisting of the structural unit represented by the structural formula (I) [the number of structural units m = 50 to 5000] with metal potassium, potassium alkoxide or potassium hydroxide. Poly (pyrrole-N-potassium), and an acyl halide [RCOX: X is chlorine, bromine or iodine, R is an alkyl group having 3 or more carbon atoms or a substituted alkyl group, an alkenyl group having 3 or more carbon atoms. Or a substituted alkenyl group, an aryl group or a substituted aryl group, or a benzyl group or a substituted benzyl group]. Polypyrrole used in the present invention,
It is produced by the oxidative coupling reaction of pyrrole. Further, polypyrrole can be produced by coupling 2,5-dihalogenated pyrrole with a catalyst such as nickel or without a catalyst. However, this method is not so general because the monomer itself used is unstable.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0018[Correction target item name] 0018
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0018】本発明によって製造されたポリピロール誘
導体は、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチ
ルアセトアミド等のアミド系溶剤、クロロホルム、ジク
ロロエタン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素溶
剤及びテトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤に可溶で
ある。The polypyrrole derivative produced by the present invention is an amide solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone or N, N-dimethylacetamide, a halogenated hydrocarbon solvent such as chloroform, dichloroethane or dichloromethane, and an ether such as tetrahydrofuran. It is soluble in system solvents.
Claims (2)
キル基、炭素数3以上のアルケニル基もしくは置換アル
ケニル基、アリール基もしくは置換アリール基、又はベ
ンジル基もしくは置換ベンジル基を表す〕で示される構
造単位とからなる高分子化合物であって、(I)式から
なる構造の数(m)と(II)式からなる構造の数(n)
の合計が50〜5000で、n/mの値が0.01〜1
00であることを特徴とするポリピロール誘導体。1. The following formula (I): And a structural unit represented by the following formula (II): [Wherein R represents an alkyl group or substituted alkyl group having 3 or more carbon atoms, an alkenyl group or substituted alkenyl group having 3 or more carbon atoms, an aryl group or a substituted aryl group, or a benzyl group or a substituted benzyl group] A polymer compound comprising units, the number of structures (m) of formula (I) and the number of structures (n) of formula (II)
Is 50 to 5000, and the value of n / m is 0.01 to 1
00 is a polypyrrole derivative.
らなる無置換のポリピロール〔構造単位の数n=50〜
5000〕を金属カリウム、カリウムアルコキシド又は
水酸化カリウムと反応させポリ(ピロール−N−カリウ
ム)とし、更にこれにハロゲン化アシル〔RCOX:X
は塩素、臭素又はヨウ素を、Rは炭素数3以上のアルキ
ル基もしくは置換アルキル基、炭素数3以上のアルケニ
ル基もしくは置換アルケニル基、アリール基もしくは置
換アリール基、又はベンジル基もしくは置換ベンジル基
を表す〕を反応させることを特徴とする請求項1記 載
のポリピロール誘導体の製造方法。2. An unsubstituted polypyrrole comprising the structural unit represented by the structural formula (I) [the number of structural units n = 50 to
5000] is reacted with metal potassium, potassium alkoxide or potassium hydroxide to give poly (pyrrole-N-potassium), and an acyl halide [RCOX: X
Represents chlorine, bromine or iodine, and R represents an alkyl group or substituted alkyl group having 3 or more carbon atoms, an alkenyl group or substituted alkenyl group having 3 or more carbon atoms, an aryl group or substituted aryl group, or a benzyl group or substituted benzyl group. ] The method for producing a polypyrrole derivative according to claim 1, characterized in that
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EP2576645A1 (en) * | 2010-06-04 | 2013-04-10 | Tongji University | Copolymer of pyrene and pyrrole and method of producing the copolymer |
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