JPWO2005078002A1 - ジハロゲン化物、高分子化合物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、ポリパラフェニレン系高分子については高い耐熱性が期待され、(ポリパラフェニレンのベンゼン環の間をエチレン基で結合したポリ(9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイルも合成されてきた(polym. Bull. 30巻,285頁(1993)。
A.G.MacDiarmid等 PCT Int.Appl. 82-US299(「ポリマーバッテリー」山本、松永著、共立出版(1990) polym. Bull. 30巻,285頁(1993)
(式中、R1、R1‘は、ハロゲンを示し、R2、R2‘は、アルキル基、又は置換基を有するシリル基を示し、R3、R3‘は、水素又はアルキル基を示す。R1とR1‘、R2、R2‘、R3、R3‘は、各々、互いに異なってても同じでもよい。)
また、本発明のジハロゲン化物の好ましい実施態様において、アルキル基が炭素数1〜20の間のアルキル基であることを特徴とする。
(式中、R2、R2‘は、アルキル基、又は置換基を有するシリル基を示し、R3、R3‘は、水素又はアルキル基を示す。)
(式中、R2、R2‘は、アルキル基、又は置換基を有するシリル基を示し、R3、R3‘は、水素又はアルキル基を示す。R1とR1‘、R2、R2‘、R3、R3‘は、各々、互いに異なってても同じでもよい。nは重合度を表し、5〜1000である。)
(R7、R7‘、R8、R8‘、R9、R9‘はいずれもアルキル基を示す。R7とR7‘、R8とR8‘、R9とR9‘は、各々、互いに異なってても同じでもよい。)からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする。
式中、R2 、R2‘は、アルキル基、または置換基を有するシリル基(以下、置換シリル基ともいう)を示し、R3、R3‘は、水素、又はアルキル基を示す。R2とR2‘、R3とR3‘は、各々、互いに異なってても同じでもよい。すなわち、本発明の高分子化合物は、[化10]に示される構造を主鎖内に有するものであれば、その構造は特に制限されることはなく、[化10]の構成繰り返し単位のほか、耐熱性、蛍光性、電気化学的活性を阻害しない範囲内で、他の構成単位(例えば、ピリジン、フェナンスレン、チオフェンなどから誘導されるもの)を有するものであってもよいが、特に、式[化10]で示される構造からなる高分子化合物 であることが好ましい。この場合、[化10]の構成繰り返し単位が同一のホモポリマーであってもよく、[化10]の構成繰り返し単位の異なる組合せのコポリマーであってもよいが、合成の容易さや特性上、ホモポリマーであることが好ましい。
式中、R2、R2‘は、アルキル基、又は置換シリル基を示し、R3、R3‘は、水素、又はアルキル基を示す。R2とR2‘、R3とR3‘は、各々、互いに異なってても同じでもよい。nは重合度を表し、5〜1000である。また、本発明の高分子化合物は、クロロホルムなどの有機溶媒に溶解性を示すことから、高分子化合物の溶液をガラスなどの基板上に塗布することが容易になる。溶解性の向上という観点から、R2及びR2‘は、C1−C20程度のアルキル基を有するシリル基、R3及びR3’はC1−C20程度のアルキル基を持つものが望ましいが、これに制限されるものではない。
下記式、
(R4、R4‘及びR5、R5‘は、アルキル基を示す。R6、R6‘は、置換基を有するシリル基。R7、R7‘、R8、R8‘、R9、R9‘はアルキル基を示す。R4とR4‘、R5とR5‘、R6とR6‘、R7とR7‘、R8とR8‘、R9とR9‘は、各々、互いに異なってても同じでもよい。)
からなる群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。
と有機ハロゲン化物R15Xのカップリング反応や有機スズ又はホウ素化合物(例えば、R12SnR13 3やR14Sn−B(OR15)3とR11Xとのカップリング反応を用いることができる。
本発明のジハロゲン化物の反応スキームを以下に示す。
2-Amino-5-bromobenzoic acid(5.47 g, 25.3 mmol)にH2O(20 mL)とhydrochrolic acid(9 mL)を加え0 ℃に冷却、さらにsodium nitrite(2.10 g, 30.4 mmol)を加え1時間撹拌した。その後、copper(II) sulfate pentahydrate(12.6 g, 50.5 mmol)をH2O(45 mL)に溶かし、30% ammonia solution(22 mL)を加えた溶液にhydroxyammonium chloride(3.76 g, 55.7 mmol)の6N-sodium hydroxide(9 mL)溶液を0 ℃で加え、撹拌した。その溶液に、diazo化した溶液をcopper溶液の液面より下から30分かけ滴下した。さらに室温に戻し2時間撹拌、1時間加熱した。
塩酸で溶液を酸性にした後、吸引濾過、乾燥した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=1:1)で精製することで4,4’-Dibromo-2,2’-dicarboxy-1,1’-biphenyl(4.5 g, 11.3 mmol, 90%)を黄色粉末として得た。得られた粉末を、クロロホルムにより再結晶化させることで白色盤状結晶を得た。
(物性値)
1H NMR (CD3OD, 400 MHz)
δ(ppm) = 8.10 (d, J = 1.95 Hz, 2H, Ha)
7.69 (dd, J = 1.95,8.30 Hz, 2H, Hb)
7.10 (d, J = 8.30 Hz 2H, Hc)
IR(KBr) 3099, 1708, 1585, 1417, 1298, 1281, 1248, 1096, 1003, 826 (cm-1)
ref) J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 6227.
上記物性値中、Ha,、Hb、Hcは、ベンゼン環に結合している水素に帰属される。(以下の実施例の項において同様。)
(B) 4,4’-Dibromo-2,2’-bis(methoxycarbonyl)-1,1’-biphenyl(2)の合成
窒素雰囲気下、4,4’-Dibromo-2,2’-dicarboxy-1,1’-biphenyl(0.18 g, 0.46 mmol)にpotassium carbonate(0.84 g, 6.00 mmol), acetone(25 mL), iodomethane(170 μL, 2.73 mmol)を加え2時間還流した。
クロロホルムで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=1:1)で精製することで黄色粉末である4,4’-Dibromo-2,2’-bis(methoxycarbonyl)-1,1’-biphenyl(0.18 g, 0.42 mmol, 91%)を得た。得られた粉末を、クロロホルム−ヘキサン混合溶媒により再結晶化させることで白色盤状結晶を得た。
(物性値)
1H NMR (CDCl3, 400 MHz)
δ(ppm) = 8.16 (d, J = 1.95 Hz, 2H, Ha)
7.66 (dd, J = 1.95,8.30 Hz, 2H, Hb)
7.04 (d, J = 8.30 Hz, 2H, Hc)
3.66 (s, 6H, -CH3)
IR(KBr) 1730, 1716, 1434, 1294, 1278, 1244, 1148, 1095, 971, 832 (cm-1)
(C) 4,4’-Dibromo-2,2’-bis(hydroxymethyl)-1,1’-biphenyl(3)の合成
窒素雰囲気下、4,4’-Dibromo-2,2’-bis(methoxycarbonyl)-1,1’-biphenyl(3.24 g, 7.56 mmol)をdry ether(42 mL)に溶解させ、0 ℃で攪拌した。さらにlithium aluminium hydride(0.64 g, 16.9 mmol)を加え、6時間攪拌した。
酢酸エチルで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=1:1)で精製することで白色粉末である4,4’-Dibromo-2,2’-bis(hydroxymethyl)-1,1’-biphenyl(2.60 g, 6.98 mmol, 92%)を得た。得られた粉末を、クロロホルム−ヘキサン混合溶媒により再結晶化させることで白色針状結晶を得た。
(物性値)
1H NMR (DMSO, 400 MHz)
δ(ppm) = 7.69 (d, J = 1.71 Hz, 2H, Ha)
7.47 (dd, J = 2.20, 8.05 Hz, 2H, Hb)
7.02 (d, J = 8.05 Hz, 2H, Hc)
5.23 (t, J = 5.37 Hz, 2H, -OH)
4.15, 4.05 (dd, J = 5.61, 14.1 Hz, 2H, -CH2-)
IR(KBr) 3454, 3320, 1656, 1611, 1567, 1542, 1222, 1161, 957, 822 (cm-1)
(D) 4,4’-Dibromo-biphenyl-2,2’-dicarbaldehyde(4)の合成
窒素雰囲気下、-78 ℃でdry CH2Cl2(30 mL)にoxalyl dichloride(1.11 mL, 12.9 mmol), dimethyl sulfide(2.00 mL, 28.2 mmol)を加え1時間攪拌した。その後、4,4’-Dibromo-2,2’-bis(methoxycarbonyl)-1,1’-biphenyl(2.10 g, 5.64 mmol), triethyamine(7.86 mL, 56.4 mmol)を加え2時間攪拌した。
酢酸エチルで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=2:1)で精製することで黄色粉末である4,4’-Dibromo-biphenyl-2,2’-dicarbaldehyde(1.87 g, 5.08 mmol, 90%)を得た。得られた粉末を、クロロホルム−ヘキサン混合溶媒により再結晶化させることで白色盤状結晶を得た。
(物性値)
1H NMR (CDCl3, 400 MHz)
δ(ppm) = 9.77 (s, 2H, -CHO)
8.17 (d, J = 2.44 Hz, 2H, Ha)
7.80 (dd, J = 2.44, 8.30 Hz, 2H, Hb)
7.21 (d, J = 8.30 Hz, 2H, Hc)
IR(KBr) 1693, 1682, 1583, 1457, 1389, 1179, 1086, 877, 833, 677 (cm-1)
(E) 2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydrophenanthrene-9,10-diol(5)の合成
窒素雰囲気下、-78 ℃で4,4’-Dibromo-biphenyl-2,2’-dicarbaldehyde(2.70 g, 7.33 mmol)をdry THF(60 mL)に溶解させた溶液に、titanium(IV) chloride(1.21 mL, 11.0 mmol)を滴下し、30分後、zinc(1.44 g, 22.0 mmol)を加え0 ℃に戻して3時間撹拌した。
酢酸エチルで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=3:1)で精製することで白色粉末である2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydrophenanthrene-9,10-diol(2.17 g, 5.86 mmol, 80%)を得た。得られた粉末を、クロロホルム−ヘキサン混合溶媒により再結晶化させることで白色針状結晶を得た。
(物性値)
1H NMR (DMSO-d, 400 MHz)
δ(ppm) = 7.76 (d, J = 8.29 Hz, 2H, Hc)
7.71 (dd, J = 2.20, 8.29 Hz, 2H, Hb)
7.55 (d, J = 2.20 Hz, 2H, Ha)
5.88 (s, 2H, -benzylH)
4.47 (s, 2H, -OH)
IR(KBr) 3349, 1459, 1416, 1193, 1141, 1084, 1027, 805, 633, 446 (cm-1)
モノマーの同定を、元素分析、IR(KBr法)、1HNMRにより行った。得られたジハロゲン化物の物性値を以下に示す。
[化17]中の化合物6
(F) 2,7-Dibromo-9,10-dihydro-9,10-dimethoxyphenanthrene(6)の合成
窒素雰囲気下、2,7-Dibromo-9,10-dihydrophenanthrene-9,10-diol(1.54 g, 4.15 mmol)をdry THF(20 mL)に溶解させた溶液に、sodium hydride(0.40 g, 16.7 mmol), iodomethane(1.5 mL, 23.8 mmol)を加え、室温で3時間撹拌した。
酢酸エチルで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=3:1)で精製することで白色粉末である2,7-Dibromo-9,10-dihydro-9,10-dimethoxyphenanthrene(1.49 g, 3.74mmol, 90%)を得た。得られた粉末を、クロロホルム−ヘキサン混合溶媒により再結晶化させることで白色盤状結晶を得た。
融点(mp) 150.5-151.5 ℃
1H NMR (CDCl3, 400MHz)
δ(ppm) = 7.61 (d, J = 8.05 Hz, 2H, Hc)
7.55 (d, J = 1.95 Hz, 2H, Ha)
7.53 (dd, J = 1.95, 8.29 Hz, 2H, Hb)
4.32 (s, 2H, -benzylH)
3.43 (s, 6H, -CH3)
IR(KBr) 2933, 2894, 2823, 1469, 1207, 1179, 1097, 1005, 881, 819 (cm-1)
(G)2,7-Dibromo-9,10-dihydro-9,10-bis(trimethylsilyloxy)phenanthrene(7)の合成
窒素雰囲気下、2,7-Dibromo-9,10-dihydrophenanthrene-9,10-diol(1.43 g, 3.86 mmol)をdry THF(5 mL)に溶解させた溶液に、chlorotrimethylsilane(1.5 mL, 11.8 mmol), triethylamine(5 mL, 35.9 mmol)を加え、還流下5時間撹拌した。
酢酸エチルで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=1:1)で精製することで白色粉末である2,7-Dibromo-9,10-dihydro-9,10-bis(trimethylsilyloxy)phenanthrene(1.60 g, 3.11 mmol, 81%)を得た。得られた粉末を、クロロホルム−ヘキサン混合溶媒により再結晶化させることで白色盤状結晶を得た。
(物性値)
mp 144.0-145.0 ℃
1H NMR (CDCl3, 400 MHz)
δ(ppm) = 7.67 (d, J = 0.49 Hz, 2H, Hc)
7.53-7.30 (dd, J = 0.73 Hz, 4H, Hb, Ha)
4.66 (s, 2H, -benzylH)
0.28 (s, 18H, -CH3)
IR(KBr) 1253, 1190, 1158, 1096, 924, 908, 883, 867, 838, 808 (cm-1)
(H)2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydro-9,10-bis(tributylsilyloxy)phenanthrene(8)の合成
窒素雰囲気下、2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydrophenanthrene-9,10-diol(1.88 g, 5.08 mmol)をdry THF(30 mL)に溶解させた溶液に、chlorotributylsilane(3.0 mL, 11.2 mmol), 1,8-diazabicyclo[5.4.0.]-7-undecene(1.9 mL, 12.7 mmol)を加え、室温で5時間撹拌した。
酢酸エチルで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=1:4)で精製することで白色オイルである2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydro-9,10-bis(tributylsilyloxy)phenanthrene(3.7 g, 4.83 mmol, 95%)を得た。
(物性値)
オイル
1H NMR (CDCl3, 400MHz)
δ(ppm) = 7.54 (d, J = 8.05 Hz, 2H, Hc)
7.49 (dd, J = 2.20, 7.09 Hz, 2H, Hb)
7.46 (d, J = 2.30 Hz, 2H, Ha)
4.56 (s, 2H, -benzylH)
1.30-1.18 (m, 24H, -CH2CH2-)
0.85 (t, J = 6.83, 7.32 Hz, 18H, -CH3)
0.60-0.56 (b, 12H, -SiCH2-)
IR(KBr) 2956, 2923, 2871, 1464, 1195, 1082, 1005, 906, 886, 812 (cm-1)
(I)2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydro-9,10-bis(tert-butyldimetylsilyloxy)phenanthrene(9)の合成
窒素雰囲気下、2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydrophenanthrene-9,10-diol(0.94 g, 2.54 mmol)をdry THF(15 mL)に溶解させた溶液に、tert-butyldimethylsilane(1.91 g, 12.7 mmol), 1,8-diazabicyclo[5.4.0.]-7-undecene(2.3 mL, 15.4 mmol)を加え、室温で14時間撹拌した。
酢酸エチルで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=1:1)で精製することで白色粉末である2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydro-9,10-bis(tert-butyldimethylsilyloxy)phenanthrene(1.35 g, 2.26 mmol, 89%)を得た。得られた粉末を、クロロホルム−ヘキサン混合溶媒により再結晶化させることで白色盤状結晶を得た。
(物性値)
mp 162.0-163.0 ℃
1H NMR (CDCl3, 400MHz)
δ(ppm) = 7.57-7.46 (m, 6H, Ha, Hb, Hc,)
4.57 (s, 2H, -benzyl-H)
0.85 (s, 18H, -C(CH3)3)
0.14,-0.06 (s, 12H, -Si(CH3)2)
IR(KBr) 2953, 2928, 1471, 1257, 1083, 910, 845, 837, 814, 775 (cm-1)
(J)2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydro-9,10-bis(dimethylphenylsilyloxy)phenanthrene(10)の合成
窒素雰囲気下、2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydrophenanthrene-9,10-diol(0.70 g, 1.89 mmol)をdry THF(10 mL)に溶解させた溶液に、chlorodimethylphenylsilane(1 mL , 5.96 mmol), 1,8-diazabicyclo[5.4.0.]-7-undecene(1.7 mL, 11.4 mmol)を加え、室温で3時間撹拌した。
酢酸エチルで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=5:1)で精製することで白色固体である2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydro-9,10-bis(dimethylphenylsilyloxy)phenanthrene(0.79 g, 1.24 mmol, 65%)を得た。
(物性値)
mp 103.0-104.0 ℃
1H NMR (CDCl3, 400MHz)
δ(ppm) = 7.52-7.34 (m, 16H, Ha, Hb, Hc, -Ph)
4.61 (s, 2H, -benzylH)
0.35, 0.32 (s, 12H, -CH3)
IR(KBr) 1254, 1117, 1053, 912, 866, 845, 826, 786, 736, 698 (cm-1)
(K)2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydro-9,10-bis(dimethyloctadecylsilyloxy)phenanthrene(11)の合成
窒素雰囲気下、2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydrophenanthrene-9,10-diol(1.19 g, 3.22 mmol)をdry THF(20 mL)に溶解させた溶液に、chlorodimethyloctadecylsilane(4.47 g, 12.9 mmol), 1,8-diazabicyclo[5.4.0.]-7-undecene(2.4 mL, 16.0 mmol)を加え、5時間還流した。
酢酸エチルで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=5:1)で精製することで白色固体である2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydro-9,10-bis(dimethyloctadecylsilyloxy)phenanthrene(1.81 g, 1.83 mmol, 57%)を得た。
(物性値)
mp 51.5-52.5 ℃
1H NMR (CDCl3, 400 MHz)
δ(ppm) = 7.60, 7.47 (s, 6H, Ha, Hb, Hc)
4.57 (s, 2H, -benzylH)
1.24 (br, 64H, -CH2-)
0.86 (t, 6H, -CH3)
0.69 (t, 4H, -SiCH2-)
0.18, 0.15 (s, 12H, -Si(CH3)3)
IR(KBr) 2955, 2917, 2850, 1471, 1253, 1192, 1158, 1098, 856, 809 (cm-1)
次いで、上記のように得られたジハロゲン化物を出発原料として、ポリマーの合成を試みた。ずなわち、置換基を有する9,10-ジヒドロフェナントレンのジハロゲン化物を原料として、重縮合により本発明の高分子化合物の合成を試みた。
(A) ホモポリマー重合
一例として18-SiBu3の重合を示す。
窒素雰囲気下、bis(1,5-cyclooctadiene)nickel(0)(0.60 g, 2.18 mmol)にdry DMF(15.0 mL), bipyridine(0.34 g, 2.18 mmol), 1,5-cyclooctadiene(267 μL, 2.18 mmol)を加え、さらに2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydro-9,10-bis(tributylsilyloxy)phenanthrene(0.75 g, 0.98 mmol)のdry DMF(5 mL)溶液を加え60 ℃で4日間攪拌した。
臭化水素酸でquenchした後、メタノール、EDTA-4Na aqで2度再沈殿を行い、乾燥することで青色固体である高分子(0.58 g, 0.96 mmol, 96%)を得た。
得られたポリマーの性質については以下の通りである。先ず溶解性については、表1のrun2,5及び[化20]中の式22(段落番号[0070]については、クロロホルム、THF,トルエンに可溶であり、run1,3及び4については、クロロホルムに僅かに可溶である。
蛍光データについては、run2については、クロロホルム溶液中でλEX(励起波長)=379nm、λEM(発光波長)=414nm、フィルムでは、λEX(励起波長)=391nm、λEM(発光波長)=431nmに発光を示した。
Run5は、クロロホルム溶液中でλEX(励起波長)=398nm、λEM(発光波長)=427nm、フィルムでは、λEX(励起波長)=398nm、λEM(発光波長)=430nmに発光を示した。
[化20]の式22は、クロロホルム溶液中でλEX(励起波長)=385nm、λEM(発光波長)=418nm、フィルムでは、λEX(励起波長)=382nm、λEM(発光波長)=432nmに発光を示した。
CVについては、run2は酸化波を1.33Vに示した。run5は酸化波を1.34Vに示した。run6は酸化波を1.16Vに示した。CVとは、サイクリックボルタンメトリー(CV)におけるポリマーフィルムの酸化波を示す。また、電圧1.33V等の値は、Ag+/Agに対する値である。
耐熱性については、5%重量減少温度(Td)を、run2は390℃、run5は360℃、[化20]の式22の化合物は400℃を示し、熱的安定性が高いことが分かった。
次に、別の態様における本発明のジハロゲン化物の反応スキームを以下に示す。
窒素雰囲気下、2-Aminoacetophenone(20.0 g, 148 mmol), potassium bromide(21.2 g, 178 mmol)にAcOH(60 mL)を加え0 ℃に冷却した後、sodium peroxoborate tetrahydrate(27.3 g, 178 mmol)を加え、2日間撹拌した。
クロロホルムで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=1:1)で精製することで黄色粉末である2-Amino-5-bromoacetophenone(27.4 g, 128 mmol, 86%)を得た。得られた粉末を、クロロホルム−ヘキサン混合溶媒により再結晶化させることで黄色針状結晶を得た。
(物性値)
1H NMR (CDCl3, 400 MHz)
δ(ppm) = 7.80 (d, J = 2.44 Hz, 1H, Ha)
7.32 (dd, J = 1.95, 8.79 Hz, 1H, Hb)
6.56 (d, J = 8.79 Hz, 1H, Hc)
6,29 (s, 2H, -NH2)
2.56 (s, 3H, -OCH3)
IR(KBr) 3314, 1469, 1394, 1186, 1089, 1036, 1004, 847, 816, 518 (cm-1)
(M) 1-(2’-Acetyl-4,4’-dibromo-biphenyl-2-yl)etanone(13)の合成
2-Amino-5-bromoacetophenone(17.4 g, 81.0 mmol)にH2O(28 mL)とhydrochloric acid(24 mL)を加え0 ℃に冷却、さらにsodium nitrite(6.71 g, 97.2 mmol)を加え1時間撹拌した。その後、copper(II) sulfate pentahydrate(40.5 g, 162 mmol)をH2O(140 mL)に溶かし、30% ammonia solution(70 mL)を加えた溶液にhydroxyammonium chloride(12.0 g, 178 mmol)の6N-sodium hydroxide(30 mL)溶液を0 ℃で加え、撹拌した。その溶液に、diazo化した溶液をcopper溶液の液面より下から30分かけ滴下した。さらに室温に戻し2時間撹拌した。その後、1時間加熱した。
塩酸で溶液を酸性にした後、クロロホルムで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(シリカ、ヘキサン:クロロホルム=1:1)で精製することにより、1-(2’-Acetyl-4,4’-dibromo-biphenyl-2-yl)etanone(16.0 g, 40.4 mmol, 99%)を黄色粉末として得た。得られた粉末を、クロロホルム−ヘキサン混合溶媒により再結晶化させることで白色盤状結晶を得た。
(物性値)
1H NMR (CDCl3, 400 MHz)
δ(ppm) = 7.86 (d, J = 2.44 Hz, 2H, Ha)
7.62 (dd, J = 1.95, 8.00 Hz, 2H, Hb)
7.01 (d, J = 8.00 Hz, 2H, Hc)
2.33 (s, 6H, -OCH3)
(N)2,7-Dibromo-trans-9,10-dimethylphenanthrene-9,10-diol(14)の合成
窒素雰囲気下、-78 ℃で1-(2’-Acetyl-4,4’-dibromo-biphenyl-2-yl)etanone(10.7 g, 27.0 mmol)をdry THF(150 mL)に溶解させた溶液に、titanium(IV) chloride(4.44 mL, 40.5 mmol))を滴下し、30分後、zinc(5.29 g, 80.9 mmol)を加え、0 ℃に戻して3時間撹拌した。
酢酸エチルで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=3:1)で精製することで黄色固体である2,7-Dibromo-trans-9,10-dimethylphenanthrene-9,10-diol(9.57 g, 24.0 mmol, 89%)を得た。
(物性値)
1H NMR (CDCl3, 400 MHz)
δ(ppm) = 7.85 (d, J = 1.95 Hz, 2H, Ha)
7.51 (d, J = 8.30 Hz, 2H, Hc)
7.46 (dd, J = 1.95, 8.30 Hz, 2H, Hb)
2.50 (s, 2H, -OH)
1.30 (s, 6H, -CH3)
IR(KBr) 3447, 1463, 1365, 1178, 1096, 1056, 950, 930, 809, 685 (cm-1)
モノマーの同定を、元素分析、IR(KBr法)、1HNMRにより行った。 得られたジハロゲン化物の物性値を以下に示す。
(O) 2,7-Dibromo-trans-9,10-dimethoxy-9,10-dimethylphenanthrene(15)の合成
窒素雰囲気下、2,7-Dibromo-trans-9,10-dimethylphenanthrene-9,10-diol(2.71 g, 6.81 mmol)をdry THF(20 mL)に溶解させた溶液に、potassium tert-butoxide(3.28 g, 29.2 mmol)を加え、室温で3時間撹拌した。その後、iodomethane(6.00 mL, 96.4 mmol)を加え還流下4日間攪拌した。
クロロホルム、チオ硫酸ナトリウムで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=3:1)で精製することで白色粉末である2,7-Dibromo-trans-9,10-dimethoxy-9,10-dimethylphenanthrene(0.50 g, 1.17 mmol, 17%)を得た。得られた粉末を、クロロホルム−ヘキサン混合溶媒により再結晶化させることで白色盤状結晶を得た。
(物性値)
mp 202.5-203.0 ℃
1H NMR (DMSO-d, 400 MHz)
δ(ppm) = 7.77 (d, J = 8.30 Hz, 2H, Hc)
7.66 (d, J = 2.20 Hz, 2H, Ha)
7.57 (dd, J = 1.95, 8.29 Hz, 2H, Hb)
3.29 (s, 6H, -OCH3)
1.54 (s, 6H, -CH3)
IR(KBr) 1476, 1461, 1250, 1206, 1118, 1078, 1037, 1004, 810, 795 (cm-1)
(P)2,7-Dibromo-trans-9,10-dimethyl-9,10-bis(trimethylsilyloxy)phenanthrene(16)の合成
窒素雰囲気下、2,7-Dibromo-trans-9,10-dimethylphenanthrene-9,10-diol(3.50 g, 8.79 mmol)をdry THF(30 mL)に溶解させた溶液に、chlorotrimethylsilane(4.46 mL, 35.1 mmol), 1,8-diazabicyclo[5.4.0.]-7-undecene(10 mL, 71.7 mmol)を加え、還流下7時間撹拌した。
酢酸エチルで抽出、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=3:1)で精製することで白色粉末である2,7-Dibromo-trans-9,10-dimethyl-9,10-bis(trimethylsilanyloxy)phenanthrene(3.93 g, 7.24 mmol, 82%)を得た。得られた粉末を、クロロホルム−ヘキサン混合溶媒により再結晶化させることで白色盤状結晶を得た。
(物性値)
mp 140.0-141.0 ℃
1H NMR (CDCl3, 400MHz)
δ(ppm) = 7.65 (d, J = 1.71 Hz, 2H, Ha)
7.40-7.46 (m, 4H, Hb, Hc)
1.34 (s, 6H, -CH3)
0.33 (s, 18H, -(CH3)3)
IR(KBr) 1264, 1252, 1219, 1155, 1114, 1070, 1019, 888, 861, 839 (cm-1)
次いで、上記のように得られたジハロゲン化物を出発原料として、ポリマーの合成を試みた。すなわち、置換基を有する9,10-ジヒドロフェナントレンのジハロゲン化物を原料として、重縮合により本発明の高分子化合物の合成を試みた。
(操作)
窒素雰囲気下、bis(1,5-cyclooctadiene)nickel(0)(0.51 g, 1.84 mmol)にdry DMF(15.0 mL), bipyridine(0.30 g, 1.92 mmol), 1,5-cyclooctadiene(226 μL, 1.84 mmol), 2,7-Dibromo-trans-9,10-dimethyl-9,10-bis(trimethylsilyloxy)phenanthrene(0.50 g, 0.92 mmol)を加え60 ℃で4日間攪拌した。
臭化水素酸でquenchした後、メタノール、EDTA-4Na aqで再沈殿、乾燥することで黄色粉末である高分子22(0.33 g, 0.86 mmol, 94%)を得た。
同様に、化17、化20に示されたモノマーを用いて、共重合も行うことができる。
(A) Sonogashira反応による共重合
一例として27の合成を示す。
窒素雰囲気下、2,7-Dibromo-trans-9,10-dihydoro-9,10-dimethoxyphenanthrene(0.39 g, 0.98 mmol)にdry THF(25 mL), tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(56.6 mg, 49.0 μmol), copper(I) iodide(10.0 mg, 52.5 μmol), triethylamine(10 mL, 71.7 mmol), 2,7-Diethynyl-9,9-dioctylfluorene(0.43 g, 0.98 mmol)の順に加え60 ℃で4日間攪拌した。
メタノール、EDTA-4Na aqで再沈殿、乾燥することで黄色粉末である高分子(0.65 g, 0.96 mmol, 98%)を得た。
(B) Suzuki反応による共重合
一例として31の合成を示す。
窒素雰囲気下、tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(58.0 mg, 0.05 mmol)に窒素でバブリングしたtoluene(20 mL)を加え、さらに9,9-dioctylfluorene-2,7-bis(trimetyleneborate)(0.56 g, 1.00 mmol), 2,7-Dibromo-trans-9,10-dimethoxyl-9,10-dimethylphenanthrene(0.43 g, 1.00 mmol),バブリングした2M-potassium carbonate(5.0 mL), methanol(5.0 mL)を加え80 ℃で4日間攪拌した。
メタノール、EDTA-4Na aqで2度再沈殿し、乾燥することで緑色粉末である高分子(0.65 g, 1.00 mmol, 99%)を得た。
本発明で得られたホモポリマー及びコポリマーをクロロホルムなどの有機溶媒に溶解し、溶液をガラス、白金などの金属板上に塗布し、大気中で自然乾燥することによりポリマーの薄膜が得られた。得られた薄膜は、可視紫外、蛍光スペクトル測定及び電気化学測定に耐え得る強度を持つ。また、大気中に放置しても劣化は認められない。
一例としてホモポリマー(22)について述べる。
無蛍光ガラス(2cm×5cm)上にポリマーのクロロホルム溶液(およそ1.5×10−5M)を全面に塗布した後、大気中で自然乾燥させることにより、均一な薄膜が得られた。製膜したポリマーの蛍光スペクトルを測定すると(励起波長382nm)、432及び454nmに発光極大が観測された。
次いで、実施例2及び4で得られた本発明の高分子化合物について紫外吸収スペクトル、及び発光スペクトルを測定した。その結果を表3及び表4に示す。
表3は、ホモポリマーの光学的性質を示す。
本発明の高分子化合物は、クロロホルムなどの有機溶媒に溶解性を示すことから、高分子化合物の溶液をガラスなどの基板上に塗布することが容易になる。
Claims (11)
- 置換基を有するシリル基が、Si(CH3)3、Si(n−C4H9)3、Si(t−C4H9)3、Si(CH3)2(C6H5)、Si(CH3)2(n-C18H37)からなる群から選択される少なくとも1種である請求項1記載のジハロゲン化物。
- アルキル基が炭素数1〜20の間のアルキル基である請求項1又は2項に記載のジハルゲン化物。
- さらに、請求項4に記載の式で示される構造及びそれ以外の構造からなる共重合体からなる請求項4記載の高分子化合物。
- アルキル基が炭素数1〜20の間のアルキル基である請求項4〜7項のいずれか1項に記載の高分子化合物。
- 請求項4〜8項のいずれか1項に記載の高分子化合物を、請求項1又は2項に記載のジハロゲン化物を脱ハロゲン化して重合することにより得ることを特徴とする高分子化合物の製造方法。
- 脱ハロゲン化重合が、パラジウム化合物またはニッケル化合物の存在下で行なわれる請求項8記載の高分子化合物の製造方法。
- 請求項4〜8項のいずれか1項に記載の高分子化合物を用いて得られる薄膜。
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