JPH07121983B2 - イソチアナフテン構造を有する重合体の製造方法 - Google Patents

イソチアナフテン構造を有する重合体の製造方法

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JPH07121983B2
JPH07121983B2 JP62028144A JP2814487A JPH07121983B2 JP H07121983 B2 JPH07121983 B2 JP H07121983B2 JP 62028144 A JP62028144 A JP 62028144A JP 2814487 A JP2814487 A JP 2814487A JP H07121983 B2 JPH07121983 B2 JP H07121983B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、極めて安定でドーピングにより極めて高い電
導性を示す電導性重合体の改良された製造方法に関し、
更に詳しくは、一般式 〔式中、R1及びR2はそれぞれ独立に水素または炭素数1
〜5の炭化水素基を表わし、nは正の整数である〕 で表わされるポリ(ジヒドロイソチアナフテン)構造を
有する重合体を電気化学的に酸化させることを特徴とす
るイソチアナフテン構造を有する重合体の製造方法に関
する。
従来の技術 近年、電気・電子機器の軽量化、薄形化或いは小型化の
進歩は著しく、それらに用いられる各種電導性材料素子
等についても軽量化、薄形化或いは小型化への要望は強
いものがあるのみならず、より優れた新規材料の出現に
強い期待が持たれている。
これらの要望或いは期待を満たすべく、新しい電導性高
分子の開発が盛んに行われている。例えばポリアセチレ
ンはヨウ素或いは五弗化ヒ素などをドーピングすること
により102〜103S/cmもの高い電導度を示す(例えばシン
セティックメタルズ(Synthetic Metals)第1巻,2号,1
01頁(1979/1980年参照)こと、充放電特性が優れてい
ることから二次電池の電極材料として検討されている。
しかしながら、ポリアセチレンはそれ自体酸化され易
く、またドーピングしたポリアセチレンは湿気に対して
も極めて敏感であるという欠点を持っている。
一方、ポリチオフェンはその共役構造がシス型ポリアセ
チレンに類似し、硫黄原子を含むというその特異的な電
子構造の故に、電導性材料として或いは電池電極材料と
して検討されているのみならず、ドーピング状態での変
色を利用したエレクトロクロミック材料としても検討さ
れている。例えば、エー・エム・ドルイ(A.M.Druy)等
は2,2′−ビチニルを電気化学的に重合すると、重合体
が酸化状態〜還元状態において、青色〜赤色と変色し、
これが可逆的であることを用いて、エレクトロクロミッ
ク材料として有用であると報告している〔ジャーナル・
ド・フィジーク(J.de.Physique)第44巻,6号,C3−595
頁(1983年)〕。しかしながら、ポリチオフェンは、ド
ーピング状態で不安定でデドープし易いために、高電導
度を維持するのが困難であるという欠点を有している。
更にエフ・ウドル(F.Wudl)らは、イソチアナフテン構
造を有する重合体が空気中においても極めて安定な化合
物であること、繰返し使用が十分可能な程安定に酸化ま
たは還元状態で可逆的に変色し得る新規な重合体である
ことを見出している〔ジャーナル・オブ・オーガニック
・ケミストリー(J.Org.Chem),第49巻,3382頁(1984
年),モレキュラー・クリスタル・アンド・リキッド・
クリスタル(Mol.Cryst.Liq.Cryst)第118巻,119頁(19
85年)及びジャーナル・オブ・ケミカル・フィジックス
(J.Chem.Phys)第82巻,5717頁(1985)〕。
ウドルらは、イソチアナフテン構造を有する重合体をイ
ソチアナフテン構造を有する単量体を電気化学的に重合
させるか、またはイソチアナフテン構造を有する単量体
の前駆体としての1,3−ジヒドロイソチアナフテン−2
−オキシド構造を有する単量体を化学的に重合させるこ
とによって製造している。しかしながら、これらの方法
で得られるイソチアナフテン構造を有する重合体の電導
度は、中性状態においては10-2S/cm程度であり、十分満
足すべきものではなかった。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、前記従来のイソチアナフテン構造を有
する重合体の製造方法の欠点を解決したイソチアナフテ
ン構造を有する重合体の改良された製造方法を提供する
ことにある。
問題点を解決するための手段 本発明によって、上記目的を達成し得るイソチアナフテ
ン構造を有する重合体の改良された製造方法が提供され
る。
即ち、本発明は、一般式 〔式中、R1及びR2はそれぞれ独立に水素または炭素数1
〜5の炭化水素基を表わし、nは正の整数である〕 で表わされるポリ(ジヒドロイソチアナフテン)構造を
有する重合体を電気化学的に酸化することを特徴とする
イソチアナフテン構造を有する重合体の製造方法に関す
る。
本発明に係るポリ(ジヒドロイソチアナフテン)構造を
有する重合体は、一般式 〔式中、R1及びR2はそれぞれ独立に水素または炭素数1
〜5の炭化水素基を表わし、nは正の整数である〕 で表わされる重合体である。これらの重合体の代表例と
しては、ポリ(1,3−ジヒドロイソチアナフテン)、ポ
リ(1,3−ジヒドロ−5−メチルイソチアナフテン)、
ポリ(1,3−ジヒドロ−5−エチルイソチアナフテ
ン),ポリ(1,3−ジヒドロ−4−メチルイソチアナフ
テン),ポリ(1,3−ジヒドロ−5,6−ジメチルイソチア
ナフテン)等があげられる。これらの化合物のうちで特
に好ましいものとしては、ポリ(1,3−ジヒドロイソチ
アナフテン)があげられる。
前記一般式(I)で表わされるポリ(ジヒドロイソチア
ナフテン)構造を有する重合体は、従来公知の方法で合
成することができる。例えば、前記一般式(I)でR1
R2=Hで表わされるポリ(ジヒドロイソチアナフテン)
については、エフ・ウドル(F.Wudl)等のジャーナル・
オブ・オーガニック・ケミストリー(J.Org.Chem.),
第49巻,3382頁(1984)に報告されている方法で合成す
ることができる。
本発明に係るポリ(ジヒドロイソチアナフテン)構造を
有する重合体の重合度nは、モノマーの種類や重合条件
によって異なるので一概には決められないが、一般には
10以上、好ましくは100以上、更に好ましくは500以上が
好ましい。
前記一般式(I)で表わされるポリ(ジヒドロイソチア
ナフテン)構造を有する重合体を電気化学的に酸化する
には、例えばポリ(ジヒドロイソチアナフテン)構造を
有する重合体を電解質を含む溶媒に溶解して電圧を印加
する方法(以下液相法という)とポリ(ジヒドロイソチ
アナフテン)構造を有する重合体を電極上に被覆した
後、電解液に浸漬させて電圧を印加する方法(以下固相
法という)で行なうことができる。電気化学的酸化は、
一般的に用いられる三電極式電解槽を用いて行なわれ
る。液相法において用いられる溶媒は、前記一般式
(I)で表わされるポリ(ジヒドロイソチアナフテン)
構造を有する重合体を溶解し、かつ電気化学的に安定な
ものであれば特に制限はなく、具体的にはN−メチル−
2−ピロリドン、塩化メチレン、N,N−ジメチルホルム
アミドなどがあげられる。固相法において用いられる溶
媒は、前記一般式(I)で表わされるポリ(ジヒドロイ
ソチアナフテン)構造を有する重合体を溶解し難く、か
つ電気化学的に安定なものであれば特に制限はなく、具
体的にはアセトニトリル、テトラヒドロフラン、プロピ
レンカーボネート、ベンゾニトリルなどがあげられる。
液相法及び固相法における印加する電圧の大きさは、前
記一般式(I)で表わされるポリ(ジヒドロイソチアナ
フテン)構造を有する重合体の電圧電流特性を測定する
ことにより決定することができる。
液相法及び固相法において用いられる電極材料として
は、印加する電圧で安定なものであれば特に限定される
ものではなく、通常は金、白金などの貴金属、炭素、酸
化インジウム、酸化スズなどをガラス表面に蒸着したガ
ラス電極を用いることができ、対極としてはアルミニウ
ム、ニッケル、銅などをあげることができる。
また、液相法及び固相法において用いられる電解質とし
ては、テトラn−ブチルアンモニウムブロミド、テトラ
n−ブチルアンモニウムクロリド、テトラフェニルホス
ホニウムクロリド、テトラフェニルホスホニウムブロミ
ドなどがあげられ、これらは一種類または二種類以上を
混合して使用してもよい。電解質は、0.001〜100モル/
、好ましくは0.01〜50モル/の範囲内で用いられ
る。電解質の濃度が0.001モル/未満では、実質的に
電気化学的反応が進まず、また電解質の濃度が100モル
/を超える場合は、特に濃度を高めるだけの添加効果
は認められない。
液相法によってポリ(ジヒドロイソチアナフテン)を電
気化学的に酸化させる場合のポリ(ジヒドロイソチアナ
フテン)の濃度は、使用する溶媒によってポリ(ジヒド
ロイソチアナフテン)の溶解度が異なるために一概には
決められないが、通常は0.1〜200mg/ml、好ましくは1
〜50mg/mlの範囲内である。
液相法及び固相法において用いられる温度としては、種
々の溶媒が使用可能であるため一概には決められない
が、通常は−80℃〜+200℃、好ましくは−40℃〜+100
℃の温度範囲が望ましい。また電気化学的酸化を行なう
ときは、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で行
なうことが好ましい。不活性ガス雰囲気の下で行なわれ
ないときには、前記一般式(I)で表わされるポリ(ジ
ヒドロイソチアナフテン)構造を有する重合体の主鎖が
酸素により切断される等の好ましくない副反応を生ずる
恐れがある。
前記一般式(I)で表わされるポリ(ジヒドロイソチア
ナフテン)構造を有する重合体を液相法または固相法に
よって電気化学的に酸化させるときに要する電気量は、
ポリ(ジヒドロイソチアナフテン)構造を有する重合体
を酸化してイソチアナフテン構造を有する重合体に転化
せしめるのに必要な理論電気量より多く与えればよい。
発明の効果 本発明のイソチアナフテン構造を有する重合体の製造方
法によれば、従来法に比べて中性状態においても高電導
度を有する重合体を得ることができ、得られた重合体は
電気・電子工業の分野において電極、太陽電池、電気的
接続、半導体部品、電磁遮蔽材料等として有用である。
実 施 例 以下、実施例をあげて本発明を更に詳細に説明する。な
お、以下の例において、赤外吸収スペクトルには、ニコ
レー社製、60SX−FT−IRスペクトルメーターを用いて測
定し、ゲルパーミエーションクロマトグラフは、日立製
作所製、モデル665型高速液体クロマトグラフを使用
し、カラムは昭和電工(株)社製、ショウデックスGPC
A−802及びA−804を用いて、クロロホルムを溶媒とし
て、温度25℃、流量1.0ml/minで測定した。また、電導
度は4端子法により室温で測定した。ヨウ素ドープ後の
電導度は、ポリイソチアナフテンを一夜ヨウ素蒸気に曝
露した後、4端子法により室温で測定した。
参考例 1 ポリ(ジヒドロイソチアナフテン)の製造 イソチアナフテン0.67g(5.0ミリモル)及びリチウムパ
ークロレート0.53g(5.0ミリモル)をアセトニトリル50
mlに溶解したものを電解質とし、白金板を対極及び作用
極とし、Ag/Ag+を参照極として室温において窒素雰囲気
下でAg/Ag+電極を基準に0.50Vの電圧を印加させ、0.41g
のポリ(ジヒドロイソチアナフテン)の白色沈殿を得
た。これを窒素雰囲気下で集し、脱酸素処理をしたア
セトニトリルで充分洗浄した後、真空乾燥した。赤外吸
収スペクトルは第1図に示したようにポリ(ジヒドロイ
ソチアナフテン)であることを示した。
このようにして得られたポリ(ジヒドロイソチアナフテ
ン)をクロロホルムに溶解し、ゲルパーミエーションク
ロマト分析を行なったところ、分子量はポリスチレンに
換算して5×107であることが確かめられた。また、こ
のポリ(ジヒドロイソチアナフテン)の室温における電
導度を測定したところ10-8S/cm以下であった。
実施例1 液相法によるポリイソチアナフテンの製造 第1表に示した電解質及び参考例1で得られたポリ(ジ
ヒドロイソチアナフテン)を所定濃度で脱酸素処理した
溶媒に溶解したものを電解液とし、白金板を作用極及び
対極とし、Ag/Ag+を参照極として、窒素雰囲気下でAg/A
g+電極を基準に0.50Vの電圧を印加させたところ、作用
極上及び電解液に沈殿として黒青色の生成物が析出し
た。次いで、第1表に示した所定の電気量を通電後、作
用極上及び電解液に沈殿として生成したものを集し、
N−メチル−2−ピロリドンにて洗浄した後、塩化メチ
レンにて十分洗浄し真空乾燥した。
更に、この乾燥重合体を0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液
200mlに添加して室温で10時間撹拌した後、集し、水
にて十分洗浄した後で真空乾燥した。この乾燥重合体を
熱メタノール、熱塩化メチレン、次いで熱クロロベンゼ
ンで抽出し、黒青色の重合体を得た。実施例1−1で得
られた黒青色の重合体の赤外吸収スペクトルは、第2図
に示すようにイソチアナフテンを電気化学的に重合した
ポリイソチアナフテンの赤外吸収スペクトルと完全に一
致した。
実施例 2 固相法によるポリイソチアナフテンの製造 参考例1で得たポリ(ジヒドロイソチアナフテン)を窒
素雰囲気下で脱酸素したクロロホルムに溶解した後、白
金板にキャストし、ポリ(ジヒドロイソチアナフテン)
を被覆した白金板を作製した。このものを作用極とし
て、対極に白金板、Ag/Ag+を参照極として、第2表に示
した電解質を所定の濃度で脱酸素処理をした溶媒に溶解
したものを電解液として、窒素雰囲気下でAg/Ag+電極を
基準に0.65Vの電圧を印加させたところ、作用極上に被
覆された白色の膜が青色へ変化し、作用極に被覆された
ままの形状で得られた。第2表に示した所定の電気量を
通電後、電極を取り出し、アセトニトリルで洗浄後、0.
1モル/をリチウムパークロレートを含む脱酸素処理
をしたアセトニトリル溶液にて、Ag/Ag+電極を基準に−
0.80V印加し、電気化学的に酸化時にドープされたアニ
オンを脱ドープした後、再びアセトニトリルで充分洗浄
し真空乾燥した。
このようにして得られた重合体の赤外吸収スペクトルは
第2図に示したものと完全に一致した。
【図面の簡単な説明】
第1図は参考例1で得られたポリ(ジヒドロイソチアナ
フテン)の赤外吸収スペクトル図である。第2図は実施
例1−1で得られたポリイソチアナフテンの赤外吸収ス
ペクトル図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 〔式中、R1及びR2はそれぞれ独立に水素または炭素数1
    〜5の炭化水素基を表わし、nは正の整数である〕 で表わされるポリ(ジヒドロイソチアナフテン)構造を
    有する重合体を電気化学的に酸化させることを特徴とす
    るイソチアナフテン構造を有する重合体の製造方法。
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