JPH0714915B2 - 有機導電性錯体 - Google Patents

有機導電性錯体

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JPH0714915B2
JPH0714915B2 JP60214265A JP21426585A JPH0714915B2 JP H0714915 B2 JPH0714915 B2 JP H0714915B2 JP 60214265 A JP60214265 A JP 60214265A JP 21426585 A JP21426585 A JP 21426585A JP H0714915 B2 JPH0714915 B2 JP H0714915B2
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tcnq
tetracyanoquinodimethane
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幹晃 田中
文良 浦野
正明 中畑
守 名古屋
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/022Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025Solid electrolytes
    • H01G9/028Organic semiconducting electrolytes, e.g. TCNQ

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Pyridine Compounds (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、導電性材料等として有用な新規な構造のTCNQ
錯体に関する。更に詳しくは、本発明は、異った2種以
上の含窒素複素環化合物カチオンからなるドナー部とTC
NQから成るアクセプター部とを構成成分とし、混合物で
はなく単一化合物としての物性を示す、新規な構造のTC
NQ錯体に関する。
〔発明の背景〕
TCNQ錯体は、有機半導体として知られる電荷移動型錯化
合物であり、その構成成分であるTCNQが電子を受け入れ
やすく、陽イオンと極めて安定なラジカル塩を作り、TC
NQ自身が独自に積み重なるという構造的特徴を有するこ
とに起因して高導電性を示す。
TCNQ錯体は、軽量、電導の異方性、溶融性、フィルム形
成性、加工及び成形の容易さ等、有機化合物のもつ特徴
的性質を金属として活かすことができる有利な点を有
し、このため、高機能導電性分子膜、非線形光学材料、
分子素子、生物素子への応用、電子機能をもつ高秩序分
子集合体の設計に、或いは電解コンデンサや電池の固体
電解質等、様々な有機半導体分野に、その利用が大いに
期待されている化合物である。
TCNQ錯体に関しては、これまでに多数の含窒素複素環化
合物カチオンTCNQ錯体が合成されているが、本来TCNQ錯
体は有機化合物であり、置換基や構成している元素を代
えることによってわずかずつ構造や性質を変化させてい
くことができるので、これによって導電体として要求さ
れる様々な性質の最適化を目的に応じてはかることが可
能なため、それら各種ニーズに対応し得る更に新たなTC
NQ錯体の開発が望まれている。
〔発明の目的〕
本発明は、上記した如き現状に鑑みなされたもので、有
機導電性化合物であり、種々の電子化学的、或いは光電
子化学的成果が期待できる新規な構造のTCNQ錯体を提供
することをその目的とする。
〔発明の構成〕
本発明は、下記一般式〜から成る群より選ばれた2
種以上の含窒素複素環化合物のカチオン(D1 +,D2 +
…)と、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタンアニオン
ラジカル 及び中性TCNQ(TCNQ°)とを構成成分とし、混合物では
なく単一化合物としての物性を示すTCNQ錯体 (但し、a+b+…=1)の発明である。
(但し、上記〜に於ける一般式中のR1〜R18はそれ
ぞれ独立して炭素数1〜22のアルキル基を表わし、、
、、に於けるX1〜X4はメチル基、エチル基等の低
級アルキル基を表わす。) 本発明の新規TCNQ錯体は、例えば下記(A)法又は
(B)法によって容易に合成することができる。
(A)異なった2種以上の含窒素複素環化合物カチオン
のアイオダイドとTCNQとを、前者の合計モル数3に対し
後者のモル数4の割合にて、夫々の含窒素複素環化合物
カチオンとTCNQとから成る錯体のいずれもが可溶であ
り、且つその内の少なくとも1種の錯体が再結可能な有
機溶媒中、一定時間加熱反応させた後、同溶媒中で反応
生成物の結晶を析出させる。
(B)含窒素複素環化合物カチオンとTCNQとから成る異
った2種以上の錯体を夫々の錯体のいずれもが可溶で且
つその内の少なくとも1種の錯体が再結可能な有機溶媒
中任意の割合で混合加熱溶解した後、同溶媒中で結晶を
析出させる。
本発明の新規導電性錯体の製造法に於て用いられる溶媒
としては、含窒素複素環化合物カチオンとTCNQとから成
る異った2種以上の錯体のいずれもが可溶であり、且つ
その内の少なくとも1種の錯体が再結可能な有機溶媒で
あればいずれにてもよいが、例えばアセトニトリルはそ
の代表的なものであり、特に好ましい。
本発明の新規TCNQ錯体は、ドナー部が、異なった2種以
上の含窒素複素環化合物カチオンからなる錯体である
が、ドナー部が1種類の含窒素複素環化合物カチオンか
ら成る単錯体同様の物性を示す。このような錯体はこれ
迄に開示されたことがなく、全く新しい構造の錯体であ
る。
以下、本発明の新規錯体を複合錯体と称する。
これに対し、2種類の異なった錯体を任意の割合で粉砕
混合したり、或いは、これらの錯体が溶解し易い溶媒、
例えば、N,N−ジメチルホルムアミド中で、2種類の異
なった錯体を加温溶解させた後、これを水中に注入して
晶析させる方法(特公昭60−11697号公報)によって得
られる錯体は所謂混合錯体であって混合物としての物性
を示し、単錯体としての物性を示す本複合錯体とは全く
別種のものである。
即ち、例えば、上記(A)法又は(B)法で得られた本
複合錯体は、単錯体と同様、示差走査熱量(DSC)測定
で原則的に1つの吸熱点、及び1つの発熱分解点を示す
のに対して、上記単なる混合錯体は明らかに混合物とし
ての物性を示し、複数の吸熱点又は複数の発熱分解点を
示す。このように、本複合錯体と単なる混合錯体は示差
走査熱量(DSC)測定に於ても明らかな違いが認めら
れ、全く別種の錯体であることが解る。
本発明の複合錯体は、いずれも電気特性面で半導体であ
り、このようにして得られる本複合錯体は、錯体同士を
単に混ぜ合わせたものと異なり単錯体としての物性及び
挙動を示す全く新しいタイプの有機導電性錯体である。
本発明の方法により製造される新しいタイプのTCNQ錯体
は、通常のTCNQ錯体同様電荷移動錯体特有の色や電荷移
動吸収帯の出現によって識別することができ、錯体組成
比は元素分析及び紫外線吸収スペクトルの測定から決定
することができる。電気的性質、例えば比抵抗値は、試
料粉末をペレットに成型し二端子法で電流電圧を測定し
て抵抗値Rを算出し、次式から求めることができる、ρ
=R・A/l。但し、ρは比抵抗値(Ω・cm)、Rは抵抗
(Ω)、Aは電極接触面積(cm2)lは試料の厚さ(c
m)である。又、熱的性質は、示差走査熱量(DSC)測定
等の熱分析で測定することができる。
本発明の複合錯体としては例えば、下記の如きもの等が
挙げられるが、これに限定されるものでないことは云う
までもない。
(2−n−ブチルイソキノリニウム)(1−n−ブチ
ルピリジニウム)(7,7,8,8−テトラシアノキノジメ
タン) (2−n−ブチルイソキノリニウム)(1−n−ブチ
ルキノリニウム)(7,7,8,8−テトラシアノキノジメ
タン) (2−n−ブチルイソキノリニウム)(1,2−ジメチ
ル−3−n−ブチル−1H−イミダゾリウム)(7,7,8,
8−テトラシアノキノジメタン) (2−n−ブチルイソキノリニウム)(4−n−ブチ
ル−4−メチルモルホリニウム)(7,7,8,8−テトラ
シアノキノジメタン) (2−n−ブチルイソキノリニウム)(1−n−プロ
ピルキノリニウム)(7,7,8,8−テトラシアノキノジ
メタン) (1−n−ブチルピリジニウム)(4−n−ブチル−
4−メチルモルホリニウム)(7,7,8,8−テトラシア
ノキノジメタン) (1−n−ブチルピリジニウム)(3−n−ブチル−
1,2−ジメチル−1H−イミダゾリウム)(7,7,8,8−テ
トラシアノキノジメタン) (1−n−ブチルピリジニウム)(1−n−プロピル
キノリニウム)(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタ
ン) (1−n−ブチルピリジニウム)(1−n−ブチルキ
ノリニウム)(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタ
ン) (3−n−ブチル−1,2−ジメチル−1H−イミダゾリウ
ム)(4−n−ブチル−4−メチルモルホリニウム)
(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン) (3−n−ブチル−1,2−ジメチル−1H−イミダゾリウ
ム)(1−n−プロピルキノリニウム)(7,7,8,8
−テトラシアノキノジメタン) (3−n−ブチル−1,2−ジメチル−1H−イミダゾリウ
ム)(1−n−ブチルキノリニウム)(7,7,8,8−
テトラシアノキノジメタン) (4−n−ブチル−4−メチルモルホリニウム)(1
−n−プロピルキノリニウム)(7,7,8,8−テトラシ
アノキノジメタン) (4−n−ブチル−4−メチルモルホリニウム)(1
−n−ブチルキノリニウム)(7,7,8,8−テトラシア
ノキノジメタン) (1−n−ブチルキノリニウム)(1−n−プロピル
キノリニウム)(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタ
ン) (2−n−ブチルイソキノリニウム)(4−n−ブチ
ル−4−メチルモルホリニウム)(1−n−プロピル
キノリニウム)(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタ
ン) (2−n−ブチルイソキノリニウム)(1−n−ブチ
ルピリジニウム)(3−n−ブチル−1,2−ジメチル
−1H−イミダゾリウム)(7,7,8,8−テトラシアノキ
ノジメタン) (2−n−ブチルイソキノリニウム)(4−n−ブチ
ル−4−メチルモルホリニウム)(1−n−プロピル
キノリニウム)(3−n−ブチル−1,2−ジメチル−1
H−イミダゾリウム)(7,7,8,8−テトラシアノキノジ
メタン) (2−n−ブチルイソキノリニウム)(4−n−ブチ
ル−4−メチルモルホリニウム)(1−n−プロピル
キノリニウム)(1−n−ブチルピリジニウム)
(3−n−ブチル−1,2−ジメチル−1H−イミダゾリ
ウム)(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン) 以下に実施例及び参考例を示すが、本発明は、これらの
実施例、参考例によって何等の制約を受けるものではな
い。
〔実施例〕
参考例.1 N−アルキル第4級アンモニウムアイオダイ
ド(含窒素複素環化合物カチオンのアイオダイド)の合
成 等モルの有機塩基(含窒素複素環化合物)及びアルキル
アイオダイドを無溶媒又は適当な有機溶媒中で混合し、
溶媒の沸点〜120°で15分〜10時間反応を行なった。冷
却後反応液を処理して粗N−アルキル第4級アンモニウ
ムアイオダイドを得、適当な溶媒で再結晶しこれを精製
した。得られたN−アルキル第4級アンモニウムアイオ
ダイドの物性値について表1(a)〜(b)に示す。
参考例2 TCNQ錯体の合成 アセトニトリル 150mlにTCNQ3.06g(15mmol)を加温溶
解し、これに参考例1で得たN−アルキル第4級アンモ
ニウムアイオダイド(11.25mmol)を溶解したアセトニ
トリル溶液を滴下し、1時間還流を行なった。冷却後析
出した結晶を取し、アセトニトリルより再結晶してTC
NQ錯体を得た。得られたTCNQ錯体の物性値について表2
に示す。
表中、中性TCNQ(TCNQ°と表示)とアニオンラジカルTC
NQ の錯体構成比 は文献(A.Rembaum etc.,J.Am.Chem.Soc.,93,2532(197
1)に従い紫外線吸収スペクトル測定方法で求めた。
又、吸熱点及び発熱分解点については示差走査熱量(DS
C)測定で求めた。電気的特性値については錯体をペレ
ットとし、以下常法に従って試料作製後25℃で電流電圧
測定(二端子法)を行ない、計算式に基づいて比抵抗値
ρ(Ω・cm)を求めた。
実施例1〜25 複合TCNQ錯体の製造(A法) アセトニトリル 150mlにTCNQ3.06g(15mmol)を加温溶
解し、これに参考例1で得た2種以上のN−アルキル第
4級アンモニウムアイオダイド(合計 11.25mmol:2種
以上のN−アルキル第4級アンモニウムアイオダイドを
任意の割合で混ぜ、その合計モル数を11.25mmolとす
る。)を溶解したアセトニトリル溶液を滴下した。滴下
後1時間還流を行ない、冷却後析出した結晶を取し乾
燥して複合TCNQ錯体を得た。
結果を表3(a)〜(e)に示す。
物性値測定方法については参考例2と同様である。又、
実施例6,8,11,15,22,23,25で得られた本発明複合錯体の
DSCチャートを第1図〜第7図に示す。
実施例26〜31 複合TCNQ錯体の製造(B法) 2種以上の異ったTCNQ錯体を任意の割合で混合し(合計
7.50mmol)アセトニトリル160ml中で還流溶解させ、冷
却後、析出した結晶を取し乾燥して複合TCNQ錯体を得
た。
結果を表4に示す。
物性値測定方法については参考例2と同様である。又、
実施例27,30,31で得られた本発明複合錯体のDSCチャー
トを第8図〜第10図に示す。
比較例1〜3 混合TCNQ錯体の製造 2種以上の異ったTCNQ錯体を任意の割合で混合し(合計
7.50mmol)DMF50ml中80〜90℃に加温して溶解後5lの水
中に溶解液を注入した。20℃に冷却して析出した結晶を
取し、十分乾燥して混合TCNQ錯体を得たえ。
得られた混合TCNQ錯体の物性等について表5に示す。
物性値測定方法については参考例2と同様である。又、
比較例1及び3で得られた混合錯体のDSCチャートを第1
1図及び第12図に示す。
比較例4,5 混合TCNQ錯体の製造 2種以上の異ったTCNQ錯体の結晶同士を任意の割合で微
粉砕混合して、混合TCNQ錯体を得た。
得られた混合TCNQ錯体のDSCチャートを第13図及び第14
図に示す。
〔発明の効果〕 以上述べた如く、本発明は、これまで開示されたことが
ない、全く新規な構造のTCNQ錯体を開示するものであ
り、従来にない種々の電子化学的、或いは光電子化学的
成果が期待できる全く新規な構造、及び物性の有機導電
性錯体を提供し得るものである点に於て顕著な効果を奏
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第10図は夫々実施例6,8,11,15,22,23,25,27,3
0,31で得られた本発明の複合錯体のDSCチャートを示
す。又、第11図〜第14図は夫々比較例1,3,4,5で得られ
た混合錯体のDSCチャートを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07D 231/12 C 233/58 235/06 237/08 239/26 8615−4C 241/12 277/10 277/62 295/02 Z 471/04 112 T // H01B 1/12 B 7244−5G H01G 9/028

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式〜から成る群より選ばれた
    2種以上の含窒素複素環化合物のカチオン(D1 +,D2 +
    …)と、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタンアニオン
    ラジカル 及び中性TCNQ(TCNQ°)とを構成成分とし、混合物では
    なく単一化合物としての物性を示すTCNQ錯体 (但し、a+b+…=1)。 (但し、上記〜に於ける一般式中のR1〜R18はそれ
    ぞれ独立して炭素数1〜22のアルキル基を表わし、、
    、、に於けるX1〜X4はメチル基、エチル基等の低
    級アルキル基を表わす。)
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