JPH107792A - オリゴチオフェン重合体及びその製造方法 - Google Patents
オリゴチオフェン重合体及びその製造方法Info
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Abstract
ら物理的、化学的安定性に優れた高分子材料を提供す
る。 【解決手段】本発明のオリゴチオフェン化合物は、オリ
ゴチオフェンを主鎖に有するポリアミドであるオリゴチ
オフェン重合体であり、本発明のオリゴチオフェン重合
体を製造する方法は、このようなオリゴチオフェン重合
体を蒸着重合法を用いて製造するものである。
Description
業の分野で利用し得る電子活性を持つ有機高分子材料に
関し、特にオリゴチオフェン重合体及びその製造方法に
関する。
の有用な材料が提案され、また実用に供されている。
くの種類の化合物が存在するので、様々な機能を実現で
きる可能性を持つ。その中でも、チオフェン化合物はそ
の可能性が高いものと期待されている材料の一つであ
る。
フェンは、電子活性を持つ高分子化合物として、電子材
料やセンサーの材料として多く開発研究されている。
ンモノマーを数個から十数個連続的に結合させた「オリ
ゴマー」を用いた薄膜トランジスタ、発光ダイオードな
どのデバイスが、電子工業の分野で数多く提案されてき
ている。
を授受し、その結果安定な酸化状態や還元状態を持つこ
と、又は酸化状態や還元状態において良好な導電性を示
すことなどとして定義されるものである。
オフェンは、モノマーの連結個数が明確に制御されない
重合体(導電性高分子)であり、しかも枝分かれや欠陥
をもち、非晶質である。しかも、重合触媒などを不純物
として含み、純粋なポリチオフェンの特性を示していな
い。
り、制御したりすることは非常に困難であった。
結個数によって随意にその電子活性を変えることがで
き、しかも連結個数(重合度)もそろっているので、特
に優れた有用性を発揮し得ると考えられる。
ンは、ポリチオフェンに比べて鋭い電子スペクトルが得
られるし、結晶性がよいので有機化合物の中では最も高
い電子移動度を持つ。
電子活性という面では優れているが、低分子であるの
で、物理的、化学的安定性に欠け、したがって実用性に
乏しいという側面がある。例えば、オリゴチオフェン膜
は簡単に有機溶媒に溶解する性質を有する。
り、オリゴチオフェンの呈する利点を生かしながら物理
的、化学的安定性に優れた高分子材料を提供することを
目的とする。
ン化合物は、オリゴチオフェンを主鎖に有するポリアミ
ドであるオリゴチオフェン重合体である。
製造する方法は、蒸着重合法を用いて製造するものであ
る。
する利点を生かしながら物理的、化学的安定性に優れた
高分子材料を実際に提供する。
は、請求項1記載のように、オリゴチオフェンを主鎖に
有するポリアミドであるオリゴチオフェン重合体であ
る。
は、請求項2記載のように、下記の化学式(化4)を繰
り返し単位に有するオリゴチオフェン重合体でもある。
以上5以下の整数) 以上のオリゴチオフェン重合体は、オリゴチオフェンの
本来有する優れた電子活性を維持しながら、低分子には
ない物理的、化学的安定性を有する。
は、請求項3記載のように、蒸着重合法を用いて製造す
ることが好適である。
基板をチャンバ内に用意する工程と、前記チャンバ内に
前記基板と対向して第1のヒータ手段に第1の出発材料
を用意する工程と、前記チャンバ内に前記基板と対向し
て第2のヒータ手段に第2の出発材料を用意する工程
と、前記基板、前記第1の出発材料及び前記第2の出発
材料を用意した後、前記チャンバ内を実質的に真空に引
く真空形成工程と、前記真空形成工程後、前記第1のヒ
ータ手段及び前記第2のヒータ手段を加熱して前記基板
上に蒸着膜状に前記第1の出発材料及び前記第2の出発
材料の共重合体を形成する請求項3記載のオリゴチオフ
ェン重合体の製造方法である。
発材料は下記の(化5)に示す化合物であり、第2の出
発材料は下記の(化6)に示す化合物であることが好適
である。
以上5以下の整数)
ン重合体を製造し得るのみならず、蒸着重合法を用いて
いるので、純度がよく、超薄膜形成が可能である。
については、理論上はどのような正の整数でもよいが、
現時点で合成することに成功し実際に提供し得るという
観点からは、上記の範囲に限定することが好適である。
は、蒸着重合法と呼ばれるものを採用し、真空中で重合
体薄膜を形成した。
合体は、(化5)に示すモノマーであるα,α'−ビス
(アミノメチル)オリゴチオフェンと(化6)に示す2,
2’−ビチオフェン−5,5’−ジカルボニルクロライ
ドの共重合によって合成したものである。
主鎖に持つポリアミドであるオリゴチオフェン重合体の
合成についてより詳細に説明をする。
は、(化4)のオリゴチオフェン重合体のm=1,n=
4の場合の合成について代表的に説明をする。
5)に示すモノマーの合成を行なった。
5)のm=1、n=4の場合に相当するα,α’−ビス
(アミノメチル)クォータチオフェンの合成方法を説明
する。
ロサイクリック・ケミストリー(六車他、第33巻、1
73−178ページ、1996年)や特願平6−301
065号に開示された内容に即し、図1に示す工程に従
って合成した。
フェン22.6g(0.2moL)とトリエチルアミン
40.5g(0.4moL)を塩化メチレン200mL
中に用意し氷浴上で撹拌する。
−1,4−ジクロロシリエチレン43.1g(0.2m
oL)を塩化メチレン400mLに溶解したものを加え
る。
温で2時間放置する。次に、ろ過によって塩を取り除
き、塩化メチレンを蒸発させて取り除き、残留物をヘキ
サンで抽出し、ろ過して、再び蒸発させる。
で油状の液体が得られた。なお、沸点は、91℃/2−
3mmHgであった。
化合物であり、アミノ基を保護したチオフェンである2
−[(2,2,5,5,−テトラメチル−1−アザ−
2,5−ジシラ−1−シクロペンチル)メチル]チオフ
ェンである。
ラメチル−1−アザ−2,5−ジシラ−1−シクロペン
チル)メチル]チオフェン5.1g(20mmoL)を
80mLの乾燥蒸留したエーテルに混合し、窒素雰囲気
中、氷浴で冷やす。
ブチルリチウムヘキサン溶液を8.8mL(22mmo
L)滴下する。この時、溶液は赤紫色に変化する。以上
が図1(b)に示す工程である。
うに、5.68g(22mmoL)のマグネシウムブロ
マイドエーテラートを固形のまま投入すると、マグネシ
ウムブロマイドエーテラートは直ちに溶解し、溶液は無
色になる。
で、図1(d)に示すように、160mgの1,3−ビ
ス(ジフェニルフォスフィノ)プロパンニッケル(I
I)クロライドを投入し、この後、2.6g(8mmo
L)の2,2’−ジブロモビチオフェンを投入する。
フォスフィノ)プロパンニッケル(II)クロライドと
2,2’−ジブロモビチオフェンは、順次固形のまま投
入した。
間還流した。なお、2,2’−ジブロモビチオフェンの
合成は、市販品のビチオフェンをメタノールから再結晶
し、これに対して2.2倍当量のN−ブロモサクシンイ
ミドを加えて、分子の2及び2’の位置をブロム化し、
そして、これをアセトンから再結晶して生成し、2,
2’−ジブロモビチオフェンを得たものである。
サンに溶解して抽出し、得られた物質をヘキサンで再結
晶すると黄色の針状結晶が得られ、これが、α,α’−
ビス[(2,2,5,5,−テトラメチル−1−アザ−
2,5−ジシラ−1−シクロペンチル)メチル]クォー
タチオフェンである。
α,α’−ビス[(2,2,5,5,−テトラメチル−
1−アザ−2,5−ジシラ−1−シクロペンチル)メチ
ル]クォータチオフェン1gを、クロロホルム50mL
に溶解し、3規定の塩酸5mLを加えて沈澱物をろ過す
ると、黄色い粉末のα,α’−ビス(アミノメチル)ク
ォータチオフェン塩酸塩が得られる。このα,α’−ビ
ス(アミノメチル)クォータチオフェン塩酸塩は、水の
再結晶で精製した。
のα,α’−ビス(アミノメチル)クォータチオフェン
塩酸塩0.5gを水100mLに分散させ、更に、10
%の水酸化ナトリウム水溶液10mLを加えると、分散
していたα,α'ービス(アミノメチル)クォータチオフェ
ン塩酸塩は、明るい黄色の沈澱物になる。
ビス(アミノメチル)クォータチオフェンが得られる。
ォータチオフェンは、ジメチルホルムアミドで再結晶し
て黄金色の板状結晶として得た。
た。つまり、赤外吸収スペクトル(KBr)伸縮(NH
2):3334,3284cm-1;芳香族伸縮:308
1,3056cm-1;脂肪族伸縮(CH2):291
0,2851cm-1;面内変角(NH2):1601c
m-1;環伸縮:1509,1443cm-1;面外変角
(CH):795cm-1;紫外可視スペクトル(CH2
Cl2) λmax=400nm;元素分析(C18H16N2
S4)の理論値C55.64,H4.15,N7.2
1,S33.00に対して測定値C55.35,H4.
07,N7.30,S33.38による。
2,2’−ビチオフェン−5,5’−ジカルボニルクロラ
イドの合成について説明をする。
ュール・ケミストリー・ラピッド・コミュニケーション
ズ(P.G.Barber他、第7巻、27−31ペー
ジ、1987年)に開示されたものによったが、以下具
体的に説明をする。
moL)と乾燥蒸留したエーテル160mLをフラスコ
に入れ氷浴上で撹拌する。
うに、1.6moL/Lのn−ブチルリチウムヘキサン
溶液を25mL(40mmoL)滴下し15分放置す
る。ついで、30分還流させたのちドライアイス・アセ
トンバスで冷却する。
れ、そのまま一晩放置し、得られた沈澱物をろ過する。
−ジカルボン酸である。この2,2’−ビチオフェン−
5,5’−ジカルボン酸2gを、図2(b)に示すよう
に、10mLのベンゼンと20mLの塩化チオニルの中
で分散させ、一晩還流する。
し、これが、2,2’−ビチオフェン−5,5’−ジカル
ボニルクロライドである。
と(化6)の化合物を用いて、(化4)に示す、共重合
体を合成するわけであるが、代表的に、(化4)のm=
1,n=4の場合について説明する。
示す蒸着重合装置を用いた真空中で重合体薄膜を形成す
る蒸着重合法によった。
板、3はタングステンヒータa、4はタングステンヒー
タbである。
相当するα,α'−ビス(アミノメチル)クォータチオフ
ェンと、(化6)の2,2’−ビチオフェン−5,5’−
ジカルボニルクロライドを、各々タングステンヒータ
a,bにセットしてチャンバ1内に配置し、基板2をタ
ングステンヒータa,bに対向させてチャンバ1内に配
置する。
を不図示の真空ポンプで1×10-5Torrの圧力下に
なるように引く。
で80℃に加熱した後、2,2’−ビチオフェン−5,
5’−ジカルボニルクロライドの入ったヒータbを80
℃に加熱する。
チル)クォータチオフェンの入ったヒータaを140℃
までゆっくり昇温する。
合を開始し、この基板2上に(化4)の化学式のm=
1,n=4の場合の化合物が薄膜状に形成される。
メチル)クォータチオフェン:(化5)のm=1,n=
4の場合、(b)2,2’−ビチオフェン−5,5’−ジ
カルボニルクロライド:(化6)、(c)オリゴチオフ
ェンを主鎖に持つポリアミド:(化4)のm=1,n=
4の場合の、赤外スペクトルを示す。
(c)において、1630cm-1のピークはアミド基中
のカルボニル基(C=O)の伸縮振動によるものであ
り、1537cm-1のピークは、アミド基中のCN伸縮
振動とアミド基のNH面内変角振動によるものである。
これらのピークは、図4(a)と図4(b)におけるモ
ノマーのスペクトル中には観測されない。
強いピークは、塩化カルボニル基の伸縮振動によるもの
であるが、このピークは、重合体のスペクトル図4
(c)中には観測されない。
m-1の範囲に比較的ブロードで小さなピークが多く観測
される。
物、つまり重合体が形成されていることが理解できる。
(アミノメチル)クォータチオフェン:(化5)のm=
1,n=4の場合、(b)2,2’−ビチオフェン−5,
5’−ジカルボニルクロライド:(化4)、(c)オリ
ゴチオフェンを主鎖に持つポリアミド:(化2)のm=
1,n=4の場合の紫外可視スペクトルを示す。
と、得られた重合体:(化4)のm=1,n=4の場合
は、重合反応後もオリゴチオフェンの持つ電子状態が保
たれていることがわかる。
は、オリゴチオフェン4量体のπ−π*遷移によるもの
である。また、450nm付近の肩は、振動遷移による
ものである。なお、図5(b)における化合物(化6)
で観測される325nmのピークは、図5(a)の重合
体中ではピークの中うに埋もれて観測されなかった。
膜として得られた重合体:(化4)のm=1,n=4の
場合)について耐薬品性の評価試験を行った。
ル、アセトン、ヘキサン、クロロホルムに浸したとこ
ろ、本実施の形態における重合体については、どの薬品
にも溶け出したり、基板からはがれたりすることはな
く、優れた耐薬品性、付着性を実現していることが判明
した。
は、(化4)のオリゴチオフェン重合体のm=2若しく
は3の場合,またはn=2,3若しくは5の場合等実施
の形態1以外の組合せのの場合の合成について説明をす
る。
ては、実施の形態1と基本的には同様であるため、異な
った部分について概略説明する。
他の数字のm,nに対応した化合物も基本的には同様の
方法で合成できる。
く同様であるが、n=2の場合には、図1(b)の後3
0分経過させ、図1(e)の様に、5.58g(44m
moL)のヨウ素を固形のまま投入することが好適で、
これによりヨウ素は直ちに溶解し、溶液は黒くなる。
に、氷浴を取り除いて30分放置し、0.24g(10
mmoL)のマグネシウムを固形のまま投入した後、さ
らに60分間放置し、マグネシウムを完全に溶解させ
る。
バスで冷却した後、80mgの1,3−ビス(ジフェニ
ルフォスフィノ)プロパンニッケル(II)クロライド
を投入する。
イアイス・アセトンバスを取り除き4時間還流後、ろ過
して、ろ液に約150mLのヘキサンを加え、水でよく
洗浄をする。この際、生じるヘドロ状の物質も取り除
く。このヘキサン溶液を塩化カルシウムで乾燥後、ヘキ
サンを蒸発させると白色の固体が残る。そして、これ
を、冷メタノールで洗浄し、エタノールで再結晶すると
白色の結晶が得られる。
5,−テトラメチル−1−アザ−2,5−ジシラ−1−
シクロペンチル)メチル]ビチオフェンであり、以降は
図1(g)、図1(h)の工程を実行することになる。
るか、3から5のいずれかであるかに対応して、図1
(e)、(f)を経由するか図1(c)、(d)を経由
するかの相違はあるが、前述したm=1の場合と同様に
実行し(化5)のモノマーを得ることができる。
合物については、実施の形態1と全く同じものを用い
る。
と(化6)の化合物を用いて、(化4)の重合体を合成
するわけであるが、具体的には、実施の形態1と同様
に、図3に示す蒸着重合装置を用いた真空中で重合体薄
膜を形成する蒸着重合法によった。
類によって適宜調整した。図6は、(a)(m,n)=
(1,2)、(b)(m,n)=(1,3)、(c)
(m,n)=(1,5)の重合体の紫外可視スペクトル
を、各々代表的に示す。
37nm、(b)361nm、(c)391nmであ
り、このようなスペクトルから判断すると、これらは、
各出発材料の重合度に対応した電子状態が反映されてい
ることがわかる。
膜として得られた各重合体:(化4)のm=1,n=4
以外の場合)について耐薬品性の評価試験を行った。
ル、エタノール、アセトン、ヘキサン、クロロホルムに
浸したところ、本実施の形態における重合体について
は、どの薬品にも溶け出したり、基板からはがれたりす
ることはなく、優れた耐薬品性、付着性を実現している
ことが判明した。
うために以下の(化7)に示す従来のジメチルクォータ
チオフェンの重合体薄膜を、実施の形態1と同様に、図
3に示す蒸着重合装置を用い真空中で蒸着重合法により
石英基板上に形成した。
水、メタノール、エタノール、アセトン、ヘキサン、ク
ロロホルムに浸してみたところ、水以外の溶媒にはほと
んど溶解した。また、水中では基板から剥離した。
て説明した(化4)のオリゴチオフェン重合体は、前述
したようにこれらのどの薬品にも溶け出したり、基板か
らはがれたりすることはない。
は、従来のオリゴチオフェンのような低分子では得るこ
とができない優れた耐薬品性、付着性を実現しているこ
とが確認された。
ン重合体は、オリゴチオフェンを主鎖に持つポリアミド
であり、オリゴチオフェンの本来有する優れた電子活性
を維持しながら、低分子にはない物理的、化学的安定性
を有するものである。
合体は、化学工業及び電子工業の広範な分野において有
効に利用し得るといえる。
体は、所定の出発材料を用いた蒸着重合法を用いて好適
に製造することができ、結果物である重合体の純度は極
めて高く、超薄膜状の重合体の形成も可能な点に優位性
が認められるものである。
体の出発原料となるモノマー(化3)の合成反応図
ノマー(化4)の合成反応図
装置図
吸収スペクトル図
可視スペクトル図
体の紫外可視スペクトル図
Claims (5)
- 【請求項1】 オリゴチオフェンを主鎖に有するポリア
ミドであるオリゴチオフェン重合体。 - 【請求項2】 下記の化学式(化1)を繰り返し単位に
有するオリゴチオフェン重合体。 【化1】 (ただしmは1以上3以下の整数、nは2以上5以下の
整数) - 【請求項3】 請求項1または2記載のオリゴチオフェ
ン重合体を、蒸着重合法を用いて製造するオリゴチオフ
ェン重合体の製造方法。 - 【請求項4】 基板をチャンバ内に用意する工程と、前
記チャンバ内に前記基板と対向して第1のヒータ手段に
第1の出発材料を用意する工程と、前記チャンバ内に前
記基板と対向して第2のヒータ手段に第2の出発材料を
用意する工程と、前記基板、前記第1の出発材料及び前
記第2の出発材料を用意した後、前記チャンバ内を実質
的に真空に引く真空形成工程と、前記真空形成工程後、
前記第1のヒータ手段及び前記第2のヒータ手段を加熱
して前記基板上に蒸着膜状に前記第1の出発材料及び前
記第2の出発材料の共重合体を形成する請求項3記載の
オリゴチオフェン重合体の製造方法。 - 【請求項5】 第1の出発材料は下記の(化2)に示す
化合物であり、第2の出発材料は下記の(化3)に示す
化合物である請求項4記載のオリゴチオフェン重合体の
製造方法。 【化2】 (ただしmは1以上3以下の整数、nは2以上5以下の
整数) 【化3】
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16701396A JP3624554B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | オリゴチオフェン重合体及びその製造方法 |
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JP16701396A JP3624554B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | オリゴチオフェン重合体及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH107792A true JPH107792A (ja) | 1998-01-13 |
JP3624554B2 JP3624554B2 (ja) | 2005-03-02 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013056906A (ja) * | 2005-08-18 | 2013-03-28 | Nissan Chem Ind Ltd | スルフォニルチオフェンポリマー又はオリゴマー化合物及びその製造法 |
-
1996
- 1996-06-27 JP JP16701396A patent/JP3624554B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013056906A (ja) * | 2005-08-18 | 2013-03-28 | Nissan Chem Ind Ltd | スルフォニルチオフェンポリマー又はオリゴマー化合物及びその製造法 |
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JP3624554B2 (ja) | 2005-03-02 |
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