JPH09110993A - Cyanophenylpolysilane and its production - Google Patents

Cyanophenylpolysilane and its production

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Publication number
JPH09110993A
JPH09110993A JP26526595A JP26526595A JPH09110993A JP H09110993 A JPH09110993 A JP H09110993A JP 26526595 A JP26526595 A JP 26526595A JP 26526595 A JP26526595 A JP 26526595A JP H09110993 A JPH09110993 A JP H09110993A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polysilane
group
cyanophenylpolysilane
molecular weight
cyanophenyl
Prior art date
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Pending
Application number
JP26526595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaya Kakimoto
正也 柿本
Junichi Tani
淳一 谷
Akira Nishimura
昭 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP26526595A priority Critical patent/JPH09110993A/en
Publication of JPH09110993A publication Critical patent/JPH09110993A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a cyanophenylpolysilane represented by a specified formula having a high efficiency of forming photocarriers by reacting a halogenated polysilane or an alkoxylated polysilane with cyanolithiobenzene. SOLUTION: Cyanolithiobenzene is dissolved in a solvent such as an ether/ tetrahydrofuran mixed solution, the solution is cooled to and kept at about -60 to -100 deg.C, a THF solution containing dissolved halogenated polysilane such as chlorinated polysilane or an alkoxylated polysilane is added dropwise to the above mixture and reacted and agitated for about 0.5-12hr. After the reaction, excess cyanolithiobenzene is deactivated by the addition of distilled water, and the organic layer is withdrawn and concentrated, and the formed polymer is fractionally precipitated to obtain a cyanophenylpolysilane having cyanophenyl groups as side chains, represented by the formula (wherein R<1> to R<3> are each H or a 1-18C hydrocarbon group; 0<(l)<=1; 0<=(m)<1; (l)+(m)=1; and (n)>=2) and having a weight-average molecular weight of about 500-500,000.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝導性、導電
性、非線形光学特性などに優れた新規なポリシランであ
るシアノフェニルポリシラン、およびその製造方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel polysilane, cyanophenylpolysilane, which is excellent in photoconductivity, conductivity, and non-linear optical characteristics, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリシランは、例えば、セラミックス用
プレカーサ、導電性材料、光伝導性材料(フォトコンダ
クタ)、非線形光学材料などの分野において応用が広く
検討されており、興味深い高分子材料となっている。従
来の技術では、ポリマー主鎖にケイ素のみをもつポリシ
ランとしては、下記一般式(A)で示されるポリマーが、
例えばJ.Organomet.Chem.,300(1986),3
27,R.West、およびChem.Rev.,89(198
9),1359,R.D.Miller and J.Michlの総
説に報告されている。
2. Description of the Related Art Polysilane has been widely studied in the fields of, for example, precursors for ceramics, conductive materials, photoconductive materials (photoconductors), and nonlinear optical materials, and has become an interesting polymer material. . In the prior art, as a polysilane having only silicon in the polymer main chain, a polymer represented by the following general formula (A) is
For example, Organomet. Chem., 300 (1986), 3
27, R.I. West, and Chem. Rev., 89 (198
9), 1359, R.I. D. Miller and J.M. Reported in Michl's review.

【0003】[0003]

【化2】 [式中、R4およびR5はそれぞれ炭化水素基である。]Embedded image [In the formula, R 4 and R 5 are each a hydrocarbon group. ]

【0004】しかし、それらは、一般的に側鎖として、
アルキル基、フェニル基などの通常の炭化水素基を有す
るものであり、極性基を側鎖とするポリシランの報告は
少ない。また、極性基の中でも、電子供与性の側鎖を持
つポリシランは、p−N,N−ジメチルアミノフェニルポ
リシランや他のジアルキルアミノフェニル基、ジアルキ
ルアミノ基、アルコキシ基を側鎖に持つポリシランが報
告されている。一方、電子吸引性の側鎖を持つポリシラ
ンの合成例は、現在までほとんど報告されておらず、弱
い電子吸引性基であるp−トリフルオロメチルフェニル
側鎖ポリシラン共重合体が、J.M.S.Pure App
l.Chem.,A29(1992)787,H.K.Kimら
によって報告されているなどの例があるのみであり、強
い電子吸引性基を側鎖に持つポリシラン、例えば、p−
シアノフェニル側鎖ポリシランは全く報告されていな
い。
However, they are generally
It has a normal hydrocarbon group such as an alkyl group and a phenyl group, and there are few reports of polysilanes having a polar group as a side chain. Among the polar groups, polysilanes having electron-donating side chains include p-N, N-dimethylaminophenylpolysilane and other polysilanes having dialkylaminophenyl groups, dialkylamino groups, and alkoxy groups as side chains. Has been done. On the other hand, synthesis examples of polysilane having an electron-withdrawing side chain have hardly been reported until now, and a weak electron-withdrawing group of p-trifluoromethylphenyl side-chain polysilane copolymer is described in J. M. S. Pure App
l. Chem., A29 (1992) 787, H .; K. There are only examples such as those reported by Kim et al., And polysilanes having a strong electron-withdrawing group in the side chain, such as p-
No cyanophenyl side chain polysilanes have been reported.

【0005】また、強い電子吸引性基としてp−ニトロ
フェニル基を持つケイ素化合物であるp−ニトロフェニ
ルシラン化合物が特開昭63−159387号公報に報
告されているが、これはモノシランもしくはジシラン化
合物に限られ、重合度の大きいポリシラン化合物ではな
い。このように、これまで強い電子吸引性基を官能基と
して持つポリシランが報告されていない理由は、従来の
技術では、ウルツ反応と呼ばれる溶融ナトリウムを用い
た重合方法が一般的で、その反応条件に強い電子吸引性
基を持つモノマーが耐えられないためであると考えられ
る。また、その他の合成方法、例えば、開環重合、脱水
素縮合、アニオン重合、電解重合などの方法によって
も、強い電子吸引性基を側鎖に持つポリシランは報告さ
れていない。
Further, a p-nitrophenylsilane compound, which is a silicon compound having a p-nitrophenyl group as a strong electron-withdrawing group, is reported in JP-A-63-159387, which is a monosilane or disilane compound. However, it is not a polysilane compound having a high degree of polymerization. As described above, the reason why polysilane having a strong electron-withdrawing group as a functional group has not been reported so far is that in the conventional technique, a polymerization method using molten sodium called a Wurtz reaction is generally used, and the reaction condition is It is considered that this is because a monomer having a strong electron-withdrawing group cannot withstand. Moreover, polysilanes having a strong electron-withdrawing group in the side chain have not been reported by other synthetic methods such as ring-opening polymerization, dehydrogenative condensation, anionic polymerization, and electrolytic polymerization.

【0006】[0006]

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情
を鑑みてなされたものであり、その課題とするところ
は、光伝導性材料(フォトコンダクタ)、導電性材料、非
線形光学材料などとして極めて有用な、強い電子吸引性
基であるシアノフェニル基が主鎖のケイ素原子に結合し
た新規なシアノフェニルポリシラン、およびその製造方
法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a photoconductive material (photoconductor), a conductive material, a nonlinear optical material, and the like. It is an object of the present invention to provide a very useful new cyanophenyl polysilane in which a cyanophenyl group which is a strong electron-withdrawing group is bonded to a silicon atom in the main chain, and a method for producing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するものとして、一般式(1):
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has the general formula (1):

【化3】 [式中、R1,R2およびR3は、それぞれ水素原子もし
くは炭化水素基である。また、l,mおよびnは、0<l
≦1,0≦m<1,1+m=1,n≧2である。]で示さ
れるシアノフェニル基を側鎖に有するシアノフェニルポ
リシランを提供する。
Embedded image [In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are each a hydrogen atom or a hydrocarbon group. Also, l, m and n are 0 <l
≦ 1,0 ≦ m <1,1 + m = 1, n ≧ 2. ] The cyanophenyl polysilane which has the cyanophenyl group shown by these in a side chain is provided.

【0008】式(1)中、R1、R2、R3が炭化水素基で
ある場合に、炭化水素基としては炭素数1〜18のもの
が好適に用いられ、例えば、アルキル基、アリール基、
アラルキル基などが挙げられる。炭化水素基は、アルコ
キシ基などで置換されていてもよい。アルキル基の炭素
数は通常、1〜18、好ましくは1〜10、より好まし
くは1〜6(例えば、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ペンチル基、およびヘキシル基)であ
る。アリール基の炭素数は、好ましくは6〜18、より
好ましくは6〜10(例えば、フェニル基、およびナフ
チル基)である。アラルキル基の炭素数は、好ましく
は、7〜18、より好ましくは7〜10(例えばアニシ
ル基、およびβ−フェネチル基など)である。
In the formula (1), when R 1 , R 2 and R 3 are hydrocarbon groups, those having 1 to 18 carbon atoms are preferably used as the hydrocarbon group, for example, alkyl group and aryl group. Base,
Aralkyl groups and the like. The hydrocarbon group may be substituted with an alkoxy group or the like. The number of carbon atoms of the alkyl group is usually 1 to 18, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6 (eg, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, and hexyl group). The aryl group preferably has 6 to 18 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms (for example, a phenyl group and a naphthyl group). The carbon number of the aralkyl group is preferably 7 to 18, more preferably 7 to 10 (eg, anisyl group, β-phenethyl group, etc.).

【0009】本発明のシアノフェニルポリシラン(1)
は、シアノフェニル基をその側鎖に持ち、高分子主鎖中
のケイ素原子数は、少なくとも2以上である。シアノフ
ェニルポリシラン(1)は、シアノフェニル基を分子末
端に有していてよい。シアノフェニルポリシラン(1)
において、式(1)の両端に接続する末端基は、水素、
アルキル基、アリール基、アルコキシ基、トリアルキル
シリル基、シアノフェニル基などである。シアノフェニ
ルポリシラン(1)の重量平均分子量は、500〜50
万である。
Cyanophenyl polysilane of the present invention (1)
Has a cyanophenyl group in its side chain, and the number of silicon atoms in the polymer main chain is at least 2 or more. The cyanophenyl polysilane (1) may have a cyanophenyl group at the molecular end. Cyanophenyl polysilane (1)
In, the terminal groups connected to both ends of the formula (1) are hydrogen,
Examples thereof include an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a trialkylsilyl group and a cyanophenyl group. The weight average molecular weight of cyanophenyl polysilane (1) is 500 to 50.
It is ten thousand.

【0010】本発明のシアノフェニルポリシラン(1)
は、ケイ素主鎖に直接シアノフェニル基が結合している
という特徴を有しており、これにより光伝導性材料(フ
ォトコンダクタ)、導電性材料などとして有用である。
Cyanophenyl polysilane of the present invention (1)
Has a feature that a cyanophenyl group is directly bonded to a silicon main chain, and is thus useful as a photoconductive material (photoconductor), a conductive material and the like.

【0011】本発明は、一般式(2):The present invention has the general formula (2):

【化4】 [式中、R1,R2およびR3は、それぞれ水素原子もし
くは炭化水素基であり、Xはハロゲン原子、もしくはア
ルコキシ基である。また、l,mおよびnは、0<l≦
1,0≦m<1,1+m=1,n≧2である。]で表され
るハロゲン化ポリシランもしくはアルコキシポリシラン
と、式(4):
Embedded image [In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are each a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and X is a halogen atom or an alkoxy group. Further, l, m and n are 0 <l ≦
1,0 ≦ m <1,1 + m = 1, n ≧ 2. ] The halogenated polysilane or alkoxypolysilane represented by the formula (4):

【化5】 で示されるシアノリチオベンゼンを反応させることを特
徴とするシアノフェニルポリシランの製造方法をも提供
する。
Embedded image Also provided is a method for producing cyanophenylpolysilane, which comprises reacting cyanolithiobenzene represented by

【0012】式(2)中、R1、R2、R3が炭化水素基で
ある場合に、炭化水素基としては炭素数1〜18のもの
が好適に用いられ、例えば、アルキル基、アリール基、
アラルキル基などが挙げられる。炭化水素基は、アルコ
キシ基などで置換されていてもよい。アルキル基の炭素
数は通常、1〜18、好ましくは1〜10、より好まし
くは1〜6(例えば、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ペンチル基、およびヘキシル基)であ
る。アリール基の炭素数は、好ましくは6〜18、より
好ましくは6〜10(例えば、フェニル基、およびナフ
チル基)である。アラルキル基の炭素数は、好ましく
は、7〜18、より好ましくは7〜10(例えばアニシ
ル基、およびβ−フェネチル基など)である。
In the formula (2), when R 1 , R 2 and R 3 are hydrocarbon groups, those having 1 to 18 carbon atoms are preferably used as the hydrocarbon group, for example, alkyl groups and aryl groups. Base,
Aralkyl groups and the like. The hydrocarbon group may be substituted with an alkoxy group or the like. The number of carbon atoms of the alkyl group is usually 1 to 18, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6 (eg, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, and hexyl group). The aryl group preferably has 6 to 18 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms (for example, a phenyl group and a naphthyl group). The carbon number of the aralkyl group is preferably 7 to 18, more preferably 7 to 10 (eg, anisyl group, β-phenethyl group, etc.).

【0013】また、式(2)中、Xがハロゲン原子である
場合に、例えば、塩素、フッ素、臭素などが挙げられ、
好ましくは塩素および臭素が用いられる。またXがアル
コキシ基である場合に、アルコキシ基の炭素数は例えば
1〜10で、より好ましくはメトキシ基、エトキシ基で
ある。
In the formula (2), when X is a halogen atom, examples thereof include chlorine, fluorine and bromine,
Chlorine and bromine are preferably used. When X is an alkoxy group, the number of carbon atoms in the alkoxy group is, for example, 1 to 10, more preferably a methoxy group or an ethoxy group.

【0014】式(2)で示されるハロゲン化ポリシランも
しくはアルコキシポリシランの例としては、クロロ化ポ
リシラン(例えば、フェニル基を側鎖に持つポリシラン
をベンゼン溶液とし塩化アルミニウム触媒存在下、塩酸
ガスを吹き込むことによって得られるクロロ化ポリシラ
ン)や、ポリメチルフェニルシランをメチルトリフレー
トで処理した後、アルコールと反応させたアルコキシポ
リシランなどが挙げられる。式(3)に示したシアノリチ
オベンゼンは、例えば、シアノブロモベンゼンをジエチ
ルエーテルに溶解させ、−80℃程度の低温下で有機リ
チウム試薬(好ましくは、n−ブチルリチウムもしくはt
−ブチルリチウム溶液)と反応させることによって得ら
れる。
As an example of the halogenated polysilane or alkoxypolysilane represented by the formula (2), a chlorinated polysilane (for example, polysilane having a phenyl group as a side chain is used as a benzene solution and hydrochloric acid gas is blown in the presence of an aluminum chloride catalyst). A chlorinated polysilane obtained by (1), and an alkoxypolysilane obtained by treating polymethylphenylsilane with methyl triflate and then reacting it with alcohol. The cyanolithiobenzene represented by the formula (3) is obtained by, for example, dissolving cyanobromobenzene in diethyl ether, and applying an organolithium reagent (preferably n-butyllithium or t
-Butyllithium solution).

【0015】ハロゲン化ポリシランもしくはアルコキシ
ポリシランと、シアノリチオベンゼンとの反応は、低温
下で合成したシアノリチオベンゼンの溶液に、低温(例
えば、−60〜−100℃)を保ちながら、ハロゲン化
ポリシランもしくはアルコキシ化ポリシランの溶液をゆ
っくり滴下して反応することによって行う。反応時間
は、例えば、0.5〜12時間である。反応終了後、過
剰のシアノリチオベンゼンを蒸留水などで失活させた
後、有機層を取り出して濃縮後、生成ポリマーを分別沈
澱することによって、重量平均分子量500〜数十万の
シアノフェニルポリシランが得られる。
The reaction between the halogenated polysilane or the alkoxypolysilane and the cyanolithiobenzene is carried out by keeping the solution of the cyanolithiobenzene synthesized at a low temperature at a low temperature (eg, -60 to -100 ° C). The solution of the alkoxylated polysilane is slowly dropped to react. The reaction time is, for example, 0.5 to 12 hours. After completion of the reaction, excess cyanolithiobenzene is deactivated with distilled water or the like, the organic layer is taken out and concentrated, and the produced polymer is fractionally precipitated to obtain cyanophenyl polysilane having a weight average molecular weight of 500 to several hundreds of thousands. can get.

【0016】[0016]

【実施例】以下、実施例および比較例を示して本発明を
具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定され
るものではない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

【0017】比較例1 冷却管、滴下ロートを備えた300mL3つ口フラスコ
を窒素置換した後、金属ナトリウム5.52g(0.240
モル)およびトルエン75mLを仕込み、110℃で加熱
撹拌することによって、ナトリウムディスパージョンを
形成させた。市販のメチルフェニルジクロロシラン(信
越化学製LS−1490)7.64g(0.040モル)とメ
チル−n−プロピルジクロロシラン(信越化学製LS−4
50)12.57g(0.080モル)をトルエン50mLに
溶解した溶液を滴下ロートから滴下し、110℃(トル
エン還流条件)で3時間加熱撹拌を行い反応を終了させ
た。反応溶液を室温まで冷却させた後、エタノール50
mLを添加し、その後数回水洗し、不溶物をろ過して取
り除いた後、有機層を濃縮し、THF/エタノール系よ
り分別沈澱を行い白色粉末のポリマーを得た。さらに、
このポリマーをTHF/エタノールで2回再沈精製し
た。この結果、収率30%で、重量平均分子量(Mw)5
3,900、分散(Mw/Mn)4.5のメチルフェニルシラ
ン/メチル−n−プロピルシラン共重合体が得られた(分
子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(G
PC)を用いて、ポリスチレン換算で求めた)。
Comparative Example 1 A 300 mL three-necked flask equipped with a cooling tube and a dropping funnel was replaced with nitrogen, and then 5.52 g (0.240 g) of metallic sodium was obtained.
Mol) and 75 mL of toluene were charged, and the sodium dispersion was formed by heating and stirring at 110 ° C. Commercially available methylphenyldichlorosilane (LS-1490 manufactured by Shin-Etsu Chemical) 7.64 g (0.040 mol) and methyl-n-propyldichlorosilane (LS-4 manufactured by Shin-Etsu Chemical)
A solution of 12.57 g (0.080 mol) of 50) dissolved in 50 mL of toluene was added dropwise from the dropping funnel, and the mixture was heated and stirred at 110 ° C. (toluene reflux condition) for 3 hours to complete the reaction. After cooling the reaction solution to room temperature, ethanol 50
After adding mL, washing with water several times, the insoluble matter was removed by filtration, the organic layer was concentrated, and fractional precipitation was carried out from a THF / ethanol system to obtain a white powdery polymer. further,
The polymer was reprecipitated and purified twice with THF / ethanol. As a result, the yield was 30% and the weight average molecular weight (Mw) was 5
A methylphenylsilane / methyl-n-propylsilane copolymer having a molecular weight of 3,900 and a dispersion (Mw / Mn) of 4.5 was obtained (the molecular weight was determined by gel permeation chromatography (G
It was calculated in terms of polystyrene using (PC)).

【0018】このポリマーの1H−NMRスペクトルの
積分比より求めた共重合比(モル比)は、n:m=1:3
であった。
The copolymerization ratio (molar ratio) obtained from the integral ratio of the 1 H-NMR spectrum of this polymer was n: m = 1: 3.
Met.

【化6】 [Chemical 6]

【0019】実施例1 比較例1で合成したメチルフェニルシラン/メチル−n
−プロピルシラン共重合体(Mw=53,900、Mw/M
n=4.5)2.00gを300mL3つ口フラスコ中乾燥ベ
ンゼン150mLに溶解し、触媒として昇華精製した塩
化アルミニウム(AlCl3)約0.10gを加えた。これを
磁気撹拌下、濃硫酸と塩化アンモニウムを反応させるこ
とによって、脱フェニルクロロ化した。15時間(終夜)
撹拌後、乾燥アセトン10mLを加えて、触媒を失活、
反応を終了させた後、反応溶液をすばやく吸引ろ過して
触媒を除き、ナスフラスコにろ液を移して、これをエバ
ポレーターで溶媒および塩酸を留去し、クロロ化ポリシ
ランを得た。
Example 1 Methylphenylsilane / methyl-n synthesized in Comparative Example 1
-Propylsilane copolymer (Mw = 53,900, Mw / M
2.00 g of n = 4.5) was dissolved in 150 mL of dry benzene in a 300 mL three-necked flask, and about 0.10 g of sublimed and purified aluminum chloride (AlCl 3 ) was added as a catalyst. This was dephenylchlorinated by reacting concentrated sulfuric acid with ammonium chloride under magnetic stirring. 15 hours (overnight)
After stirring, 10 mL of dry acetone was added to deactivate the catalyst,
After the reaction was completed, the reaction solution was quickly suction-filtered to remove the catalyst, the filtrate was transferred to an eggplant-shaped flask, and the solvent and hydrochloric acid were distilled off with an evaporator to obtain a chlorinated polysilane.

【0020】別の500mL3つ口フラスコに200mL
滴下ロートおよび冷却管を付け、系内を減圧乾燥し、そ
の後窒素雰囲気とした。4−ブロモシアノベンゼン(東
京化成製)18.20g(0.10モル)を500mL3つ口
フラスコに入れ、乾燥エーテル100mLと乾燥THF
50mLの混合溶媒に溶解させた。200mL滴下ロート
にn−ブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M)を63.0m
L(0.10モル)入れ、窒素気流下で、この反応容器(3
つ口フラスコ)を約−80℃に冷却した。この温度を保
ち、磁気撹拌しつつ、滴下ロートよりn−ブチルリチウ
ムヘキサン溶液を滴下したところ、溶液は赤褐色とな
り、4−リチオシアノベンゼンの生成が確認できた。全
量のn−ブチルリチウムヘキサン溶液を滴下後、−80
℃に保ったまま約2時間磁気撹拌した。
200 mL in another 500 mL three neck flask
A dropping funnel and a cooling tube were attached, the system was dried under reduced pressure, and then a nitrogen atmosphere was created. 18.20 g (0.10 mol) of 4-bromocyanobenzene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was placed in a 500 mL three-necked flask, 100 mL of dry ether and dry THF.
It was dissolved in 50 mL of mixed solvent. N-Butyllithium hexane solution (1.6M) was added to a 200 mL dropping funnel at 63.0 m.
L (0.10 mol) was added and the reaction vessel (3
The one-necked flask) was cooled to about -80 ° C. When this temperature was maintained and magnetic stirring was performed, an n-butyllithium hexane solution was dropped from the dropping funnel, and the solution turned reddish brown, and formation of 4-lithiocyanobenzene was confirmed. After dropping the whole amount of n-butyllithium hexane solution, -80
The mixture was magnetically stirred for about 2 hours while being kept at ℃.

【0021】この赤褐色溶液(4−リチオシアノベンゼ
ン溶液)に、上記で合成したクロロ化ポリシランを乾燥
THF100mLに溶解させた溶液を滴下ロートに入
れ、ゆっくりと滴下し反応させた。全量滴下後、約2時
間−80℃に保ち、その後ゆっくり室温に戻した。溶液
に蒸留水約150mLを加え、過剰のリチオ化物と生じ
たリチウム塩を潰した後、油層と水層を分離し、水層は
エーテル抽出してこれを油層と合わせた。エバポレート
して溶媒を留去した後、得られた赤色の固体をTHFに
溶かしエタノール中へ滴下したところ、オレンジ色の粉
末が得られ、またエタノール溶液は赤色になった。
To this reddish brown solution (4-lithiocyanobenzene solution), a solution prepared by dissolving the chlorinated polysilane synthesized above in 100 mL of dry THF was placed in a dropping funnel and slowly dropped to react. After the entire amount was dropped, the temperature was kept at -80 ° C for about 2 hours, and then the temperature was slowly returned to room temperature. About 150 mL of distilled water was added to the solution to crush the excess lithiated product and the produced lithium salt, and then the oil layer and the water layer were separated, and the water layer was extracted with ether and combined with the oil layer. After evaporation and evaporation of the solvent, the red solid obtained was dissolved in THF and added dropwise into ethanol, giving an orange powder, and the ethanol solution turned red.

【0022】オレンジ色の固体をTHF/エタノール系
で2回再沈精製したところ、0.40gのオレンジ粉末
(高分子量ポリマー)が得られた。一方、赤色のエタノ
ール溶液をエバポレートしたところ、こちらからは赤色
の粘着性固体(低分子量ポリマー)が0.82g得られ
た。両成分について、GPCにより分子量を測定したと
ころ、下記表1の結果が得られ、いずれの成分も未反応
化合物などの低分子成分をほとんど含まないポリマーで
あることが判った。
When the orange solid was reprecipitated and purified twice with a THF / ethanol system, 0.40 g of orange powder (high molecular weight polymer) was obtained. On the other hand, when the red ethanol solution was evaporated, 0.82 g of a red sticky solid (low molecular weight polymer) was obtained from here. When the molecular weights of both components were measured by GPC, the results shown in Table 1 below were obtained, and it was found that all the components were polymers containing almost no low-molecular components such as unreacted compounds.

【0023】[0023]

【表1】 表1.得られたp−シアノフェニルポリシランの分子量 ポリマー Mw Mw/Mn Color Base Poymer(比較例1) 53,900 4.5 白色 高分子量ポリマー(アルコール不溶分) 14,900 2.5 オレンジ色低分子量ポリマー(アルコール可溶分) 5,000 2.3 赤色 [Table 1] Table 1. Molecular weight of the obtained p-cyanophenylpolysilane Polymer Mw Mw / Mn Color Base Poymer (Comparative Example 1) 53,900 4.5 White High molecular weight polymer (alcohol insoluble matter) 14,900 2.5 Orange low molecular weight polymer (alcohol soluble matter) 5,000 2. 3 red

【0024】また、赤外吸収スペクトル測定を行ったと
ころ、いずれのポリマーでも、2228cm-1にシアノ基
(C≡N)由来のピークがみられたことから、ポリマー中
にp−シアノフェニル基が導入できたと考えられる。図
1に、得られたシアノフェニルポリシランの13C−NM
Rスペクトルを示す。δ=118ppm付近にフェニル基
についたシアノ基(C≡N)炭素由来のピークが確認で
き、目的のシアノフェニルポリシランが得られているこ
とがわかる。
Further, the infrared absorption spectrum was measured. As a result, it was found that the cyano group was found at 2228 cm -1 for all the polymers.
Since the peak derived from (C≡N) was observed, it is considered that the p-cyanophenyl group could be introduced into the polymer. Fig. 1 shows the 13 C-NM of the obtained cyanophenylpolysilane.
2 shows an R spectrum. A peak derived from a cyano group (C≡N) carbon attached to a phenyl group was confirmed near δ = 118 ppm, which shows that the desired cyanophenyl polysilane was obtained.

【0025】吸収スペクトル測定 実施例1で得られたシアノフェニルポリシラン(低分子
量成分と高分子量成分)を石英基板上に約0.2μmに製
膜し、その吸収スペクトルを測定した。さらに比較のた
め、ベースポリマーである比較例1のポリマーの吸収ス
ペクトルも同様に測定した。吸収スペクトルチャートを
図2に示す。これによると、高分子量成分では、ベース
ポリマーとほぼ同様のSi−Siσ共役に基づく強い吸収
が見られ、また、シアノフェニル基由来の420nm付近
をピークとし500nm付近にまで達する弱い吸収がある
ことがわかった。また、低分子量成分では、Si−Siσ
共役に基づく吸収は300nm付近に肩として見られ、4
20nm付近のシアノフェニル基由来の吸収は、高分子成
分より強いことがわかった。
Measurement of Absorption Spectrum The cyanophenylpolysilane (low molecular weight component and high molecular weight component) obtained in Example 1 was formed into a film of about 0.2 μm on a quartz substrate, and the absorption spectrum was measured. Further, for comparison, the absorption spectrum of the polymer of Comparative Example 1, which is the base polymer, was measured in the same manner. The absorption spectrum chart is shown in FIG. According to this, in the high molecular weight component, strong absorption due to Si-Siσ conjugation similar to that of the base polymer is observed, and weak absorption reaching a wavelength of about 500 nm from cyanophenyl group peaks near 500 nm. all right. For low molecular weight components, Si-Siσ
Conjugation-based absorption is seen as a shoulder near 300 nm, 4
It was found that the absorption derived from the cyanophenyl group near 20 nm was stronger than that of the polymer component.

【0026】これらの結果からも、高分子量成分、低分
子量成分いずれもポリマー中にp−シアノフェニル基が
導入されたことが示されており、さらにその導入量は高
分子量成分では少なく、低分子量成分では多いものと考
えることができる。さらに、ベースポリマーと比較して
分子量の減少を伴っていることから、クロロ化した部分
へのシアノフェニル基の導入とともに、リチオ化物によ
るポリシラン主鎖の切断が起こり、その末端にもp−シ
アノフェニル基が導入されていることが予想される。
From these results, it is shown that the p-cyanophenyl group was introduced into the polymer in both the high molecular weight component and the low molecular weight component, and the introduced amount was small in the high molecular weight component, and the low molecular weight component was introduced. It can be considered that there are many ingredients. Furthermore, since the molecular weight is reduced compared to the base polymer, the introduction of the cyanophenyl group into the chlorinated part causes the polysilane main chain to be cleaved by the lithiated product, and p-cyanophenyl groups are also present at the terminals. It is expected that the group has been introduced.

【0027】光伝導度(光キャリア発生量子効率)測定 実施例1で得られたシアノフェニルポリシラン(低分子
量成分と高分子量成分)をITO(Indium Tin Oxide)
を蒸着した石英基板上に厚み2〜4μmでスピンコート
し、その上に金を20nm蒸着して評価用試料を作製し
た。また比較例1のベースポリマーについても同様に作
製した。これらの試料のITO電極を正バイアスとして
電圧を印加しながら、300Wのキセノン(Xe)ラン
プの光を分光した単色光をITO電極側から照射し、こ
の時の電流値変化を測定した。
Measurement of Photoconductivity (Photocarrier Generation Quantum Efficiency) The cyanophenylpolysilane (low molecular weight component and high molecular weight component) obtained in Example 1 was replaced with ITO (Indium Tin Oxide).
A quartz substrate on which was vapor-deposited was spin-coated with a thickness of 2 to 4 μm, and gold was vapor-deposited thereon to a thickness of 20 nm to prepare a sample for evaluation. The base polymer of Comparative Example 1 was also prepared in the same manner. While applying a voltage with the ITO electrode of these samples as a positive bias, monochromatic light obtained by dispersing light from a 300 W xenon (Xe) lamp was irradiated from the ITO electrode side, and the change in current value at this time was measured.

【0028】光照射時の入射光子数に対する流れた光電
流量から量子効率を求め、これを光キャリア発生量子効
率とした。シアノフェニルポリシランの高分子量成分と
低分子量成分および比較例1のポリシランの光キャリア
発生量子効率の波長依存性を図3に示す。(印加電界強
度はいずれの場合も2×105V/cm)。いずれのポリシ
ランもSi−Siσ共役に基づくと考えられる図2に示し
た強い光吸収の吸収端である350nm付近に光キャリア
発生のピークを持つ。その光キャリア発生量子効率は、
比較例1のベースポリマーと較べて実施例1のシアノフ
ェニルポリシランは高分子量成分、低分子量成分ともに
100倍〜1000倍程度大きいことがわかった。これ
らの結果から本発明のシアノフェニルポリシランが高い
光伝導性を持った材料であることがわかる。
The quantum efficiency was determined from the photoelectric flow rate that flowed with respect to the number of incident photons during light irradiation, and this was taken as the photocarrier generation quantum efficiency. FIG. 3 shows the wavelength dependence of the photocarrier generation quantum efficiency of the high molecular weight component and the low molecular weight component of cyanophenyl polysilane and the polysilane of Comparative Example 1. (The applied electric field strength is 2 × 10 5 V / cm in each case). All polysilanes have a peak of photocarrier generation near 350 nm which is the absorption edge of strong light absorption shown in FIG. 2, which is considered to be based on Si-Siσ conjugation. The photocarrier generation quantum efficiency is
It was found that the cyanophenylpolysilane of Example 1 was about 100 to 1000 times larger in both the high molecular weight component and the low molecular weight component than the base polymer of Comparative Example 1. From these results, it can be seen that the cyanophenylpolysilane of the present invention is a material having high photoconductivity.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明のシアノフェニルポリシランは、
文献未記載の新規な高分子である。本発明のシアノフェ
ニルポリシランは、シアノフェニル基の強い電子吸引性
に起因する、光キャリア発生効率の向上などが期待で
き、また、薄膜化などの成型が容易であり、光伝導材料
(フォトコンダクター)、導電性材料、非線形光学材料と
して用いることができる。
The cyanophenyl polysilane of the present invention is
It is a novel polymer not described in the literature. INDUSTRIAL APPLICABILITY The cyanophenylpolysilane of the present invention can be expected to improve the efficiency of photocarrier generation due to the strong electron-withdrawing property of the cyanophenyl group, and can be easily molded into a thin film, and is a photoconductive material.
It can be used as (photoconductor), conductive material, and non-linear optical material.

【0030】また、本発明のシアノフェニルポリシラン
の製造方法によれば、従来技術であるウルツ反応と呼ば
れる溶融ナトリウムを用いる重合反応時に、官能基の破
壊なしにシアノフェニル基を導入することが初めて可能
になった。すなわち、本発明によれば、シアノフェニル
ポリシランを官能基の破壊なしに、合成することも可能
である。 本発明のシアノフェニルポリシランは、電子写真感光体
における電荷発生・電荷輸送層、非線形光学材料、導電
材料などに応用が可能であり、その工業的価値は極めて
大きい。
Further, according to the method for producing cyanophenylpolysilane of the present invention, it is possible for the first time to introduce a cyanophenyl group without destroying a functional group during a polymerization reaction using molten sodium called the Wurtz reaction which is a conventional technique. Became. That is, according to the present invention, it is also possible to synthesize cyanophenylpolysilane without destroying the functional group. The cyanophenylpolysilane of the present invention can be applied to a charge generation / charge transport layer, a non-linear optical material, a conductive material, etc. in an electrophotographic photoreceptor, and its industrial value is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例1で得られたp−シアノフェニルポリ
シランの重クロロホルム溶液中での13C−NMRスペク
トルを示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a 13 C-NMR spectrum of p-cyanophenylpolysilane obtained in Example 1 in a deuterated chloroform solution.

【図2】 実施例1で得られたp−シアノフェニルポリ
シラン(高分子量成分と低分子量成分)、および比較例1
のベースポリマー(メチルフェニルシラン/メチルプロ
ピルシラン共重合体)の光吸収スペクトルを示した図で
ある。
FIG. 2 p-cyanophenylpolysilane obtained in Example 1 (high molecular weight component and low molecular weight component), and Comparative Example 1
FIG. 3 is a diagram showing a light absorption spectrum of the base polymer (methylphenylsilane / methylpropylsilane copolymer) of FIG.

【図3】 実施例1で得られたp−シアノフェニルポリ
シラン(高分子量成分と低分子量成分)、および比較例
1のベースポリマーの光キャリア発生量子効率の波長依
存性を示した図である。
3 is a diagram showing wavelength dependence of photocarrier generation quantum efficiency of p-cyanophenylpolysilane (high molecular weight component and low molecular weight component) obtained in Example 1 and the base polymer of Comparative Example 1. FIG.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式(1): 【化1】 [式中、R1,R2およびR3は、それぞれ水素原子もし
くは炭化水素基である。また、l,mおよびnは、0<l
≦1,0≦m<1,1+m=1,n≧2である。]で示さ
れるシアノフェニル基を側鎖に有するシアノフェニルポ
リシラン。
1. General formula (1): [In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are each a hydrogen atom or a hydrocarbon group. Also, l, m and n are 0 <l
≦ 1,0 ≦ m <1,1 + m = 1, n ≧ 2. ] The cyanophenyl polysilane which has the cyanophenyl group shown by these in a side chain.
【請求項2】 ハロゲン化ポリシランもしくはアルコキ
シ化ポリシランにシアノリチオベンゼンを反応させるこ
とを特徴とする請求項1に記載のシアノフェニルポリシ
ランの製造方法。
2. The method for producing cyanophenylpolysilane according to claim 1, wherein the halogenated polysilane or the alkoxylated polysilane is reacted with cyanolithiobenzene.
【請求項3】 請求項1に記載のシアノフェニルポリシ
ランを用いた光伝導材料。
3. A photoconductive material using the cyanophenylpolysilane according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100677573B1 (en) * 2004-10-28 2007-02-02 삼성전자주식회사 Polysilane-based charge transport materials
JPWO2020235325A1 (en) * 2019-05-17 2020-11-26

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