JPH06322078A - 線状ポリ(フェニレン−エチニレン−ビフェニレン−エチニレン)重合体 - Google Patents

線状ポリ(フェニレン−エチニレン−ビフェニレン−エチニレン)重合体

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JPH06322078A
JPH06322078A JP11328693A JP11328693A JPH06322078A JP H06322078 A JPH06322078 A JP H06322078A JP 11328693 A JP11328693 A JP 11328693A JP 11328693 A JP11328693 A JP 11328693A JP H06322078 A JPH06322078 A JP H06322078A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、主鎖にπ共役結合を有する高分子
を、優れた耐熱性および化学的安定性を保持すると共
に、導電性、光応答性を示すものとし、しかも有機溶媒
への溶解性を高めて成形加工が容易であり、汎用の機能
性材料として利用性を高めたものとする。 【構成】 ジハロゲン化ビフェニルと、ジエチニルベン
ゼンとを、パラジウム−銅触媒、アミン存在下で、脱ハ
ロゲン化水素カップリング反応させて、下記の式で示さ
れる線状ポリ(フェニレン−エチニレン−ビフェニレン
−エチニレン)重合体とする。 【化10】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は光・電気応答性の耐熱
性機能材料として用いられる線状ポリ(フェニレン−エ
チニレン−ビフェニレン−エチニレン)重合体およびそ
の製造方法並びに前記重合体を用いた発光材料に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、主鎖にπ共役結合を有する高分
子の例として、ポリアセチレンを始めとし、ポリ(p−
フェニレン)、ポリ(2,5−チェニレン)もしくはポ
リ(1,4−ナフタレンジイル)などのポリアリーレ
ン、またはポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはポ
リ(2,5−チェニレンビニレン)などのポリアリーレ
ンビニレンなどが挙げられるが、これらはいずれも単結
合−二重結合の繰り返しを基本骨格としたものである。
そして、芳香環が連続して結合し、π共役結合を有する
前記したポリアリーレンは、化学的に安定で優れた耐熱
性を有するものである。
【0003】これらの電気応答性については、最も簡単
な構造のポリアセチレンについて、特殊な条件下でドー
ピングにより金属並みの導電性を示すことが知られてい
る。
【0004】また、主鎖に三重結合を有するπ共役系高
分子は、結晶性が高く、種々のポリジアセチレンについ
て非線形光学材料としての研究がされているものの、そ
の他の化合物についての研究報告は極めて少ない。主鎖
にアリーレン−アセチレン結合を有するπ共役系高分子
の合成例としては、ポリ(1,4−フェニレン−エチニ
レン)またはポリ(1,4−フェニレン−エチニレン−
2,5−チェニレン−エチニレン)などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した従来
の導電性のポリアセチレンは、成形加工性に乏しく、化
学的に不安定であるという問題点がある。また、同様に
導電性が期待されるその他のポリアリーレンの殆どの化
合物も、有機溶媒に対する溶解性が低く、かつ不融であ
るので、それぞれの特徴を生かした機能性材料としての
利用が充分に図れなかった。特に、ポリアセチレンとポ
リアリーレンの中間的な構造を有するポリアリーレンビ
ニレンは、その合成法において溶媒に可溶な前駆体を経
由するので、所期の材料として有用と考えられるが、前
駆体からの変換を完全に行なうことが困難であるため、
共役鎖に欠陥が生じる欠点を有するものであった。
【0006】また、主鎖にアリーレン−アセチレン結合
を有するπ共役系高分子においても、これらは有機溶媒
に溶け難い(Bull.Chem.Soc.Jpn.,
57巻,752頁,(1984))ので、薄膜状や糸状
に形成して導電性などの機能を生かし得る形状に成形加
工することが困難であった。
【0007】そこで、この発明は上記した問題点を解決
し、主鎖にπ共役結合を有する高分子の分子の構造を工
夫することにより、このものの優れた耐熱性および化学
的安定性を保持すると共に、導電性、光応答性を示すも
のとし、しかも各種の有機溶媒への溶解性を高めて成形
加工が容易であり、機能性材料として利用性を充分に高
めたものとすることを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、下記化4の式で示される線状
ポリ(フェニレン−エチニレン−ビフェニレン−エチニ
レン)重合体としたのである。
【0009】
【化4】
【0010】この重合体は、下記化5の式で示される化
合物と、下記化6の式で示される化合物とを(ただし、
両式中のArまたはAr’の一方がビフェニレン−2,
5−ジイル、他方はp−フェニレンである)、パラジウ
ム−銅触媒、アミン存在下で、脱ハロゲン化水素カップ
リング反応させることによって製造できる。
【0011】
【化5】
【0012】
【化6】
【0013】また、前記した線状ポリ(フェニレン−エ
チニレン−ビフェニレン−エチニレン)重合体からなる
発光材料とすることもできる。以下に、その詳細を述べ
る。
【0014】前記化4に示す線状ポリ(フェニレン−エ
チニレン−ビフェニレン−エチニレン)重合体の製造法
の原理について以下に説明する。
【0015】まず、下記化7の反応式で示すように、ハ
ロゲン化アリール(Ar−X)と末端アセチレンをパラ
ジウムホスフィン錯体触媒(Pd(PPh3 4)、ア
ミン(NR3 )存在下で反応させると、アセチレン水素
がアリール基で置換される(たとえば、J.Organ
omet.Chem.,93巻,253頁,(197
5))。この場合、前記パラジウム触媒Pd(PP
3 4に代えて、PdCl2 (PPh3 2 、PdC
2 (DPPE)2 (式中、DPPEはジフェホスフィ
ノエタンを示す)、Pd(0Ac)2 +2PPh3 など
のパラジウム化合物から成る触媒を用いることもでき
る。また、前記アミンとしては、トリエチルアミンの
他、ジエチルアミン、ピペリジンなどの塩基性の強いア
ルキルアミンであってよく、その配合量は特に制限がな
く、反応基質に対してやや過剰にあればよい。
【0016】
【化7】
【0017】特に、ヨウ化銅を加えると、反応は円滑に
進行する。下記化8の反応式で示すように、銅アセチリ
ドが生成し、パラジウム(Pd)とのトランスメタル化
と還元脱離で反応が進行すると考えられるからである。
(TetrahedronLett.,4407頁,1
975年)。この場合、前記ヨウ化銅は、取り扱い易さ
の点で特に好ましいものであるが、これに代えて塩化
銅、臭化銅でも同様の効果が期待できるのは勿論であ
る。
【0018】
【化8】
【0019】したがって、下記化9の反応式で示すよう
に、分子内に2個のハロゲン(X)を有する芳香族化合
物であるジハロゲン化アリールと、2個のエチニル基を
有する芳香族化合物であるジエチニルアリールとを、溶
媒と共にパラジウム−銅触媒およびアミン存在下で反応
させると、脱ハロゲン化水素カップリングにより重合体
が得られる。
【0020】
【化9】
【0021】なお、上記製造法で用いるパラジウム触媒
の配合割合は、反応基質に対して0.1〜10mol%
が好ましく、1〜4mol%が特に好ましい。ヨウ化銅
の配合割合は、0.1〜10mol%程度が適当であ
る。また、反応溶媒は,トルエンを代表例として、ベン
ゼン,ジメチルホルムアミド(以下,DHFと略記す
る)、テトラヒドロフラン(以下、THFと略記す
る)、ピリジンなどを特に限定することなく採用でき
る。反応溶媒中における反応基質の濃度についても特に
限定するものでなく、好ましくは、0.01〜1mol
/リットル、特に好ましくは0.05〜0.2mol/
リットルであってよい。さらにまた、反応温度は、室温
から溶媒還流温度(例えば40〜100℃)であってよ
く、反応時間は5分〜100時間程度であり、特に1〜
24時間程度であれば、製造効率的にも好ましい。
【0022】
【実施例】2,5−ジブロモビフェニル0.5mmo
l、p−ジエチニルベンゼン0.5mmol、ゼロ価パ
ラジウム化合物としてテトラキストリフェニルホスフィ
ンパラジウム:Pd(PPh3 4 0.01mmo
l、ヨウ化銅0.015mmolにトリエチルアミン2
ミリリットルを加え、トルエン6ミリリットル中で70
℃、1時間攪拌し反応させた。この反応系中に粉状重合
物が得られたところで、多量のメタノールで充分洗浄し
た後,濾過し、真空ラインを用いて乾燥した。得られた
重合体の収率は77%であった。
【0023】得られた重合物について、常法に従い加熱
分解による成分元素の分析を行なったところ、炭素、水
素を構成成分元素とする百分率は、炭素95.56%、
水素4.44%であった。
【0024】一方、前記化4の式で示す化合物を繰り返
し単位とする重合体の元素組成C2212の計算値は、炭
素95.63%、水素4.37%であり、前記測定値の
百分率にほぼ一致した。なお、前記得られた重合物は、
高い熱安定性を有しており、元素分析に際して完全燃焼
させることが容易でないことから、観測値と計算値に僅
かな誤差が生じていると推定された。
【0025】〔実験例1〕実施例の赤外吸収スペクトル
はそれぞれ下記の吸収(cm-1)を示した。
【0026】3028,2194,1592,150
5,1461,1441,1401,1379,132
7,1100,1066,1028,1015,89
4,834,762,697,623,608,567 このように、実施例の赤外吸収スペクトルは、2194
cm-1付近にアセチレン結合に伸縮振動に特徴的な吸収を
示し、また834cm-1の吸収は、芳香族環のC−H面外
変角振動に特徴的な吸収を示した。
【0027】〔実験例2〕実施例の重合体について、熱
重量分析を行なったところ、熱分解温度は約300℃で
あり、高い熱安定性を示した。
【0028】〔実験例3〕実施例について、クロロホル
ム溶液における紫外可視スペクトルを測定したところ、
368nmに比較的先鋭かつ明瞭な山形を示す吸収極大
を示した。
【0029】〔実験例4〕実施例の重合体について、
G.P.C法(テトラヒドロフラン使用)にしたがって
数平均分子量(Mn)を求めたところ、3.37×10
3 であった。また、重量平均分子量(Mw)は、1.1
9×104 であった。
【0030】〔実験例5〕実施例の重合体について、約
25℃で1mg/ ミリリットルの濃度でクロロホルム、N-
メチルピロリドン(NMP)、テトラヒドロフラン(T
HF)、トルエン、ベンゼン、ジメチルスルホキシド
(DMSO)の溶液を調製し、シャーレに拡げ、その
後、溶媒を蒸発法によって除くことにより、フィルム状
の物質を得た。
【0031】この物質の赤外吸収スペクトルを調べたと
ころ、溶媒を加える前の重合体の赤外吸収スペクトルと
一致しており、実施例の重合体がフィルム状または周知
の射出法などによって糸状などにも簡単に成形できるこ
とが判明した。
【0032】また、実施例の重合体を25℃のクロロホ
ルム(99%濃度)に攪拌条件にて溶解したところ、1
1mg/mlの溶解性を示した。
【0033】〔実験例6〕また、実施例の重合体につい
て、真空蒸着法によって金属基板状に薄膜を形成したも
のは、印加電圧に伴う半導体性と微弱ながら発光が観察
され、半導体材料または電子光学材料として使用に耐え
得るものが得られた。
【0034】
【効果】この発明は、以上説明したように、所定の式で
示される線状ポリ(フェニレン−エチニレン−ビフェニ
レン−エチニレン)重合体としたので、フェニル基とビ
フェニル基が高分子の主鎖に沿った連続するπ共役系を
形成して高度に配向が制御された化合物となって、優れ
た耐熱性および化学的安定性を保持すると共に、導電
性、光応答性を示すものとなり、しかも有機溶媒への溶
解性が高いので成形加工が容易であり、汎用の機能性材
料として利用性のきわめて高いものを提供できる利点が
ある。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の式で示される線状ポリ(フェニレ
    ン−エチニレン−ビフェニレン−エチニレン)重合体。 【化1】
  2. 【請求項2】 下記化2の式で示される化合物と、下記
    化3の式で示される化合物とを(ただし、両式中のAr
    またはAr’の一方がビフェニレン−2,5−ジイル、
    他方はp−フェニレンである)、パラジウム−銅触媒、
    アミン存在下で、脱ハロゲン化水素カップリング反応さ
    せることからなる請求項1記載の線状ポリ(フェニレン
    −エチニレン−ビフェニレン−エチニレン)重合体の製
    造方法。 【化2】 【化3】
  3. 【請求項3】 請求項1記載の線状ポリ(フェニレン−
    エチニレン−ビフェニレン−エチニレン)重合体からな
    る発光材料。
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