KR101195534B1 - Process for Preparation of Polythiophene Star Polymer and Polythiophene Star Polymer Prepared By the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 화학식의 폴리티오펜 말단에 리빙 라디칼 중합이 가능한 관능기가 도입된 폴리티오펜 매크로 개시제를 형성하는 단계; 및

Figure 112010020912481-pat00018

(상기 식에서, n은 0 내지 12, m은 1 내지 90)
상기 폴리(3-알킬티오펜) 매크로 개시제에 1종 이상의 디비닐 단량체 또는 1종 이상의 디비닐 단량체와 1종 이상의 비닐 단량체를 첨가하여 폴리티오펜 스타 폴리머를 중합하는 단계를 포함하는 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법 및 이로부터 제조된 폴리티오펜 스타 폴리머에 관한 것이다. 본 발명의 따르면, 가용성이 우수한 고분자량의 폴리티오펜 스타 폴리머를 제공할 수 있다.The present invention comprises the steps of forming a polythiophene macro initiator having a functional group capable of living radical polymerization at the polythiophene terminal of the formula: And
Figure 112010020912481-pat00018

Wherein n is 0 to 12 and m is 1 to 90
A polythiophene star comprising polymerizing a polythiophene star polymer by adding at least one divinyl monomer or at least one divinyl monomer and at least one vinyl monomer to the poly (3-alkylthiophene) macro initiator. It relates to a process for producing a polymer and a polythiophene star polymer prepared therefrom. According to the present invention, it is possible to provide a high molecular weight polythiophene star polymer having excellent solubility.

Description

폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리티오펜 스타 폴리머{Process for Preparation of Polythiophene Star Polymer and Polythiophene Star Polymer Prepared By the Same}Process for Preparation of Polythiophene Star Polymer and Polythiophene Star Polymer Prepared By the Same

본 발명은 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 폴리티오펜 스타 폴리머에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위치규칙적 폴리티오펜의 구조를 제어하여 고분자량의 3차원 구조를 갖는 폴리티오펜 스타 폴리머를 제조하는 방법과 이에 의해 제조된 폴리티오펜 스타 폴리머에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polythiophene star polymer and a polythiophene star polymer prepared by using the same, and more particularly, to a polyti having a high molecular weight three-dimensional structure by controlling the structure of the regioregular polythiophene. The present invention relates to a process for preparing an open star polymer and a polythiophene star polymer produced thereby.

폴리티오펜은 유기태양전지, 스마트윈도우시스템, 광전자분야 및 유기발광다이오드(OLED), 액정디스플레이(LCD) 등에 사용될 수 있는 가능성이 많은 물질이다. Polythiophene is a material that can be used in organic solar cells, smart window systems, optoelectronics and organic light emitting diodes (OLED), liquid crystal display (LCD).

폴리티오펜 전도성 고분자 합성은 일반적으로 금속-촉매화 교차반응을 통하여 합성되어지나 맥클로우(McCullough) [Richard D. McCullough, macromolecules 2005, 38, 10346-10352] 등에 의하여 발견된 그리냐르 복분해 (Grignard Metathesis: GRIM) 방법은 폴리티오펜의 측쇄가 거의 헤드-투-테일 (HT)로 구성된 위칙 규칙성(Regioregularity)을 나타내어 기존의 위치랜덤 유사체와 비교하여 크게 개선된 전자 및 광자 특성을 갖는다.Polythiophene conductive polymer synthesis is generally synthesized through metal-catalyzed cross-reactions, but Grignard Metathesis found by McCullough (Richard D. McCullough, macromolecules 2005, 38, 10346-10352) and others. : GRIM) method exhibits Regioregularity, in which the side chain of polythiophene is almost composed of head-to-tail (HT), which has significantly improved electron and photon properties compared to existing positional random analogs.

GRIM 방법에 의한 폴리티오펜 전도성 고분자 합성은 위치 규칙성의 특성뿐만 아니라 분자량과 분자량 분포를 어느 정도 제어할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 이러한 티오펜의 준 리빙 중합법(Quasi Living Polymerization)은 맥클로우와 요코자와(Yokozawa)[Tsutomu Yokozawa, J. AM. CHEM. SOC., 2005, 127, 17542-17547]에 의하여 처음으로 제시되었다.Synthesis of polythiophene conductive polymers by GRIM method is known to control the molecular weight and molecular weight distribution as well as the properties of regioregularity. Such quasi living polymerization of thiophene is based on McClow and Yoko Yokozawa [Tsutomu Yokozawa, J. AM. CHEM. SOC., 2005, 127, 17542-17547.

리빙 중합법은 중합 중 일어날 수 있는 정지반응과 같은 부반응이 적어서, 사용되는 단량체와 개시제의 양에 의해서 분자량을 예측할 수 있으며 일반적으로 얻어진 고분자는 분자량 분포가 좁으며, 말단이 살아 있으므로 (Livingness) 단량체를 다시 첨가할 경우, 분자량이 계속적으로 늘어나는 특징이 있다. 이를 이용하여 블록공중합체 등을 합성할 수 있다. GRIM 방법의 경우, Ni(II) 촉매가 개시제 역할을 하여 분자량을 조절한다. 리빙중합법은 사용하는 개시제의 종류에 따라 리빙 라디칼 중합법, 리빙 음이온 중밥법, 리빙 양이온 중합법으로 분류된다. Living polymerization method has little side reactions such as stop reaction that can occur during polymerization, so the molecular weight can be predicted by the amount of monomer and initiator used. In general, the obtained polymer has a narrow molecular weight distribution and the terminal is alive. When added again, the molecular weight is characterized by a continuous increase. Using this, block copolymers and the like can be synthesized. In the GRIM method, the Ni (II) catalyst acts as an initiator to control the molecular weight. The living polymerization method is classified into a living radical polymerization method, a living anion heavy rice method, and a living cation polymerization method according to the kind of initiator used.

스타 폴리머는 일반적으로 다수의 직선상의 고분자가 중심의 한 지점에 화학적 결합으로 연결되어 있는 삼차원 구조의 고분자를 지칭한다. 스타 폴리머는 동일량의 분자량을 갖는 직선상의 고분자와 비교하여, 구조가 컴팩트하여 유체역학적 부피(Hydrodynamic Volume)가 작기 때문에 매우 낮은 점성을 나타내어 가용성이 매우 우수한 특징을 갖고 있다. A star polymer generally refers to a polymer having a three-dimensional structure in which a plurality of linear polymers are chemically linked to a central point. Star polymers have very low viscosity due to their compact structure and low hydrodynamic volume, compared to linear polymers having the same molecular weight, and have very high solubility.

본 발명자들의 연구 결과에 따르면, 폴리티오펜과 같은 전도성 고분자는 일반적으로 공명구조의 방향족 화합물 또는 올레핀 화합물이 반복적으로 주쇄에 연결되어져 있는 구조이기 때문에 유기용매에 대한 가용성이 불량하여 고분자량의 고분자를 합성하는데 있어 애로사항이 많으며, 이를 극복하기 위하여 측쇄에 가용그룹인 알칸그룹을 도입하여 가용성을 증가시켰으나, 이 경우 측쇄의 알칸그룹이 절연체로 작용하여 공명구조의 주쇄에서 유래하는 전도성 특징을 감소시키는 단점이 있다.According to the research results of the present inventors, since a conductive polymer such as polythiophene is generally a structure in which an aromatic compound or an olefin compound of a resonance structure is repeatedly connected to the main chain, solubility in an organic solvent is poor, resulting in a high molecular weight polymer. There are many difficulties in the synthesis, and in order to overcome this problem, the availability of the alkane group, which is an soluble group, is increased in the side chain to increase the solubility. There are disadvantages.

또한, 폴리티오펜은 직선상의 이차원 구조를 중심으로 합성과 물성에 관련된 연구가 진행되고 있으며, 스타 폴리머와 같은 삼차원 구조의 폴리티오펜에 관해서는 합성과 물성 모든 분야에 관한 연구가 매우 미비한 상태이다. In addition, research on synthesis and physical properties of polythiophene has been conducted mainly on a linear two-dimensional structure, and research on synthesis and physical properties of polythiophene having a three-dimensional structure such as star polymers is very poor. .

본 발명은 폴리티오펜의 전도성을 감소시키지 않으면서 가용성이 우수한, 고분자량의 3차원 구조를 갖는 폴리티오펜 스타 폴리머를 제공하는데 그 목적이 있다. 이를 위해, 본 발명자들은 폴리티오펜 말단에 리빙 라디칼 중합이 가능한 관능기가 도입된 폴리티오펜 매크로 개시제를 형성하는 경우, 리빙 라디칼 중합의 전구체로 사용되는 것을 발견하였다. 이를 통해, 폴리티오펜을 포함하는 암(arm) 및 특징적인 코어를 가지는 고분자량의 신규 폴리티오펜 스타 폴리머를 제조하기에 이르렀다.It is an object of the present invention to provide a polythiophene star polymer having a high molecular weight three-dimensional structure with excellent solubility without reducing the conductivity of the polythiophene. To this end, the inventors have found that when forming a polythiophene macro initiator having a functional group capable of living radical polymerization at the polythiophene end, it is used as a precursor of living radical polymerization. This has led to the production of high molecular weight novel polythiophene star polymers having arms and characteristic cores containing polythiophenes.

본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 하기 화학식의 폴리티오펜 말단에 리빙 라디칼 중합이 가능한 관능기가 도입된 폴리티오펜 매크로 개시제를 형성하는 단계; 및According to one embodiment of the present invention, forming a polythiophene macro initiator having a functional group capable of living radical polymerization at the polythiophene terminal of the formula: And

Figure 112010020912481-pat00001
Figure 112010020912481-pat00001

(상기 식에서, n은 0 내지 12, m은 1 내지 90)Wherein n is 0 to 12 and m is 1 to 90

상기 폴리(3-알킬티오펜) 매크로 개시제에 1종 이상의 디비닐 단량체 또는 1종 이상의 디비닐 단량체와 1종 이상의 비닐 단량체를 첨가하여 폴리티오펜 스타 폴리머를 중합하는 단계를 포함하는 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법이 제공된다.A polythiophene star comprising polymerizing a polythiophene star polymer by adding at least one divinyl monomer or at least one divinyl monomer and at least one vinyl monomer to the poly (3-alkylthiophene) macro initiator. A method for producing a polymer is provided.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 블록공중합체 디비닐 단량체의 단일중합체, 디비닐 단량체의 공중합체 및 디비닐 단량체와 비닐 단량체의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 코어; 및According to another embodiment of the present invention, a core comprising at least one selected from the group consisting of homopolymers of block copolymer divinyl monomers, copolymers of divinyl monomers and copolymers of divinyl monomers and vinyl monomers; And

상기 코어에 결합된 하기 화학식의 폴리티오펜을 포함하는 암(arm) 구조를 가지는 폴리티오펜 스타 폴리머가 제공된다.There is provided a polythiophene star polymer having an arm structure comprising a polythiophene of the following formula bonded to the core.

Figure 112010020912481-pat00002
Figure 112010020912481-pat00002

(상기 식에서, n은 0 내지 12, m은 1 내지 90)Wherein n is 0 to 12 and m is 1 to 90

본 발명에 의하면, 삼차원 구조의 갖는 고분자량의 폴리티오펜 스타 폴리머를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 제공되는 폴리티오펜 스타 폴리머는 가용성이 우수하면서도, 고유의 전도성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 스타폴리머 특유의 삼차원적 구조로 인하여 기존의 이차원적인 직선상의 고분자가 발휘하기 힘든 다양한 기능성을 나타내는 기능성 고분자로서의 역할을 기대할 수 있다.According to this invention, the high molecular weight polythiophene star polymer which has a three-dimensional structure can be manufactured easily. In addition, the polythiophene star polymer provided by the present invention is excellent in solubility and can prevent the inherent conductivity from being lowered. Moreover, due to the three-dimensional structure unique to the star polymer, it can be expected to play a role as a functional polymer exhibiting various functionalities that conventional two-dimensional linear polymers are difficult to exhibit.

도 1은 본 발명의 실시예에서 제조된 폴리(3-알킬티오펜) 매크로 개시제의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폴리티오펜 스타 폴리머의 중합과정에서 가교제의 전환율을 반응 시간에 따라 표시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폴리티오펜 스타 폴리머의 중합과정에서, 반응 시간에 따라 측정한 반응 용액의 THF-GPC를 나타낸 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폴리티오펜 스타 폴리머의 중합과정에서, 반응 종료(반응 시간이 20시간인 경우) 후의 반응 용액과 반응 용액으로부터 분리된 폴리티오펜 스타폴리머에 대하여 각각 측정한 THF-GPC를 나타낸 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 중합된 폴리티오펜 스타 폴리머의 1H NMR 스펙트럼이다.
1 is a 1 H NMR spectrum of a poly (3-alkylthiophene) macro initiator prepared in an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the conversion rate of the crosslinking agent according to the reaction time in the polymerization process of the polythiophene star polymer according to the embodiment of the present invention.
Figure 3 is a spectrum showing the THF-GPC of the reaction solution measured according to the reaction time in the polymerization process of the polythiophene star polymer according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a measurement of the polythiophene star polymer separated from the reaction solution and the reaction solution after the completion of the reaction (when the reaction time is 20 hours) in the polymerization process of the polythiophene star polymer according to an embodiment of the present invention, respectively It is the spectrum which shows THF-GPC.
5 is a 1 H NMR spectrum of a polythiophene star polymer polymerized according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법은 폴리티오펜의 양과 1종 이상의 디비닐 단량체 또는 1종 이상의 디비닐 단량체와 1종 이상의 비닐 단량체의 양에 따라서, 폴리티오펜 스타 폴리머의 중합 반응 수율 및 종류를 조절할 수 있으며, 다양한 크기의 코어를 갖는 폴리티오펜 스타 폴리머를 제조할 수 있다. The method for producing a polythiophene star polymer according to the present invention is a polymerization reaction of a polythiophene star polymer according to the amount of polythiophene and at least one divinyl monomer or at least one divinyl monomer and at least one vinyl monomer. Yield and type can be controlled, and polythiophene star polymers having cores of various sizes can be prepared.

본 발명에 따른 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법은 폴리티오펜 말단에 리빙 라디칼 중합이 가능한 관능기가 도입된 폴리티오펜 매크로 개시제를 형성하는 단계를 포함한다. The method for producing a polythiophene star polymer according to the present invention includes forming a polythiophene macro initiator having a functional group capable of living radical polymerization at a polythiophene end.

상기 폴리티오펜은 화학식 중 n이 0인 경우와 n이 1 내지 12인 경우의 알킬기를 포함하는 경우를 모두 포함하며, n이 0이 아닌 경우에는 폴리티오펜의 3-위치에서 알킬기가 치환된 폴리(3-알킬티오펜)으로, 알킬기의 탄소수에 따라 폴리(3-알킬티오펜)의 가용성을 조절할 수 있다.The polythiophene includes both the case where n is 0 in the formula and includes an alkyl group when n is 1 to 12, and when n is not 0, an alkyl group is substituted at the 3-position of the polythiophene. With poly (3-alkylthiophene), the solubility of the poly (3-alkylthiophene) can be adjusted according to the carbon number of the alkyl group.

상기 폴리티오펜 매크로 개시제는 폴리티오펜 스타 폴리머를 중합하는 반응에서 개시반응을 일으킬 수 있는 관능기가 도입된 구조의 폴리티오펜 화합물을 의미한다.The polythiophene macro initiator refers to a polythiophene compound having a structure in which a functional group capable of causing an initiation reaction in a polymerization reaction of a polythiophene star polymer is introduced.

하나의 구현예에서, 상기 폴리티오펜 매크로 개시제를 형성하는 단계는 폴리티오펜 말단에 알릴기 또는 비닐기를 형성하는 단계; 상기 알릴기 또는 비닐기가 형성된 폴리티오펜의 말단에 수산기를 도입하는 단계; 및 상기 수산기를 할라이드(halide) 화합물, 벤질 3-클로로-3-옥소프로필 카보노트리티오에이트(benzyl 3-chloro-3-oxopropyl carbonotrithioate), 2-브로모-2-메틸프로파노일 브로마이드 및 2, 2, 5-트리메틸-4-페닐-3-아자헥산-3옥시(TINPO)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 치환하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, forming the polythiophene macro initiator comprises: forming an allyl group or a vinyl group at the polythiophene end; Introducing a hydroxyl group to the terminal of the polythiophene in which the allyl group or the vinyl group is formed; And the hydroxy group halide compound, benzyl 3-chloro-3-oxopropyl carbonotrithioate, 2-bromo-2-methylpropanoyl bromide and 2 , 2, 5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3oxy (TINPO) may include the step of substituting one or more selected from the group consisting of.

상기 폴리티오펜 말단에 형성된 알릴기 또는 비닐기는 예를 들어, 그리냐르 복분해(Grignard Metathesis: GRIM) 방법으로 형성될 수 있다. GRIM 방법에 의하는 경우, 사용하는 그리냐르 시약의 종류에 따라 체인의 말단에 알릴기, 알칸 그룹, 알킨 그룹, 벤젠 그룹 등 다양한 비극성 그룹을 도입할 수 있다.The allyl group or vinyl group formed at the terminal of the polythiophene may be formed by, for example, Grignard Metathesis (GRIM) method. According to the GRIM method, various nonpolar groups, such as an allyl group, an alkane group, an alkyne group, and a benzene group, can be introduced at the end of the chain depending on the kind of Grignard reagent used.

이후, 상기 알릴기 또는 비닐기가 형성된 폴리티오펜의 말단에 수산기를 도입하는 단계를 거쳐, 상기 수산기를 할라이드(halide) 화합물, 벤질 3-클로로-3-옥소프로필 카보노트리티오에이트(benzyl 3-chloro-3-oxopropyl carbonotrithioate), 2-브로모-2-메틸프로파노일 브로마이드 및 2, 2, 5-트리메틸-4-페닐-3-아자헥산-3옥시(TINPO)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 치환하는 단계를 포함하여, 원자이동 라디칼 중합이 가능한 리빙 폴리머 라디칼 개시제, 즉 폴리티오펜의 말단에 리빙 라디칼 중합이 가능한 관능기가 도입된 폴리티오펜 매크로 개시제로 변환이 가능하다.Thereafter, a hydroxyl group is introduced into the terminal of the polythiophene in which the allyl group or the vinyl group is formed, and the hydroxyl group is a halide compound, benzyl 3-chloro-3-oxopropyl carbonotrithioate (benzyl 3-). chloro-3-oxopropyl carbonotrithioate), 2-bromo-2-methylpropanoyl bromide and at least one selected from the group consisting of 2, 2, 5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3oxy (TINPO) It is possible to convert to a living polymer radical initiator capable of atomic transfer radical polymerization, that is, a polythiophene macro initiator having a functional group capable of living radical polymerization at the terminal of the polythiophene, including the step of substituting the substituent.

하나의 실시예에서, 상기 수산기를 할라이드(halide) 화합물로 치환하는 경우, 리빙 라디칼 중합법 중 ATRP(Atom Transfer Radical Polymerization) 중합을 할 수 있는 폴리티오펜 매크로 개시제가 형성될 수 있다. 이 때, 상기 할라이드 화합물의 할로겐 원소가 원자이동 라디칼 중합의 개시점이 될 수 있다. In one embodiment, when the hydroxyl group is replaced with a halide compound, a polythiophene macro initiator capable of Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) polymerization in living radical polymerization may be formed. At this time, the halogen element of the halide compound may be the starting point of the atom transfer radical polymerization.

상기 할라이드 화합물은 리빙 라디칼 중합이 가능한 관능기라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 4-메틸벤질 브로마이드, 4-시아노벤질 브로마이드, 4-브로모벤질 브로마이드, 2-브로모프로피오니트릴, 브로모아세토니트릴, 글리시돌 2-브로모프로피오네이트, tert-부틸 2-브로모프로피오네이트, 하이드록시에틸 2-브로모프로피오네이트, 비닐 클로로아세테이트, 알릴 클로로아세테이트, α-브로모-γ-부티로락톤, 2-클로로아세트아마이드 및 에틸-2-클로로-2-페닐 아세테이트(ECPA)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물일 수 있다.The halide compound is not particularly limited as long as it is a functional group capable of living radical polymerization, for example, 4-methylbenzyl bromide, 4-cyanobenzyl bromide, 4-bromobenzyl bromide, 2-bromopropionitrile, bromoaceto Nitrile, glycidol 2-bromopropionate, tert-butyl 2-bromopropionate, hydroxyethyl 2-bromopropionate, vinyl chloroacetate, allyl chloroacetate, α-bromo-γ- At least one compound selected from the group consisting of butyrolactone, 2-chloroacetamide and ethyl-2-chloro-2-phenyl acetate (ECPA).

상기 폴리티오펜 스타 폴리머는 할라이드 화합물을 포함하는 폴리티오펜 매크로 개시제가 촉매 하에서 열에 의해 활성화되어 ATRP 중합될 수 있으며, 상기 촉매에 의해서 할라이드 화합물의 탄소와 할로겐 원소의 결합이 콤플렉스(complex)를 형성하면서 라디칼을 형성할 수 있다. The polythiophene star polymer may be ATRP polymerized by thermally activating a polythiophene macroinitiator including a halide compound under a catalyst, and the combination of carbon and a halogen element of the halide compound forms a complex by the catalyst. While forming a radical.

상기 촉매는 예를 들어, CuX(X=Cl, Br)의 전이금속촉매일 수 있다. 상기 CuX(X=Cl, Br)를 촉매로 사용하는 경우, 촉매의 안정성에 따라 별도의 화합물을 첨가하지 않아도 무방하나, 폴리티오펜 스타 폴리머를 중합하는 단계에서 2,2'-바이피루이딘과 그 유도체, 2-이미노피루이딘 및 알리파틱 폴리아민으로부터 선택되는 1종 이상의 리간드를 더 첨가할 수 있으며, 촉매와 리간드의 조합에 따라 반응속도가 변할 수 있다.The catalyst may be, for example, a transition metal catalyst of CuX (X = Cl, Br). When using CuX (X = Cl, Br) as a catalyst, it is not necessary to add a separate compound according to the stability of the catalyst, 2,2'-bipyruidine in the step of polymerizing a polythiophene star polymer And one or more ligands selected from derivatives thereof, 2-iminopyruidine and aliphatic polyamine can be further added, and the reaction rate can vary depending on the combination of catalyst and ligand.

상기 전이금속촉매는 RuCl2(PPh3)3, RuH2(PPh3)3, FeCl2(PPh3)3, NiBr2(PPh3)3 및 Ni(NCN)Br 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The transition metal catalyst is one selected from the group consisting of RuCl 2 (PPh 3 ) 3 , RuH 2 (PPh 3 ) 3 , FeCl 2 (PPh 3 ) 3 , NiBr 2 (PPh 3 ) 3 and Ni (NCN) Br. It may be more than, but is not limited thereto.

이 중, 상기 전이금속촉매로 RuCl2(PPh3)3를 사용하는 경우, 트리부틸아민 및 디부틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하여 폴리티오펜 스타 폴리머가 중합될 수 있다. 상기 첨가제는 상기 폴리티오펜 스타 폴리머 중합의 안정성 및 반응성을 향상시킬 수 있다. Among these, when RuCl 2 (PPh 3 ) 3 is used as the transition metal catalyst, the polythiophene star polymer may be polymerized by further including at least one additive selected from the group consisting of tributylamine and dibutylamine. have. The additive may improve stability and reactivity of the polythiophene star polymer polymerization.

또 다른 실시예에서, 상기 수산기를 2, 2, 5-트리메틸-4-페닐-3-아자헥산-3-옥시 및/또는 2-브로모-2-메틸프로파노일 브로마이드로 치환하는 경우, 리빙 라디칼 중합법 중 NMP(nitroxide-mediated polymerization) 중합을 할 수 있는 폴리티오펜 매크로 개시제가 형성될 수 있으며, NMP 중합은 질소와 산소의 결합이 라디칼로 쉽게 형성되는 중합법으로, 안정적 중합이 가능하다.In another embodiment, when the hydroxyl group is substituted with 2, 2, 5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3-oxy and / or 2-bromo-2-methylpropanoyl bromide, living Among the radical polymerization methods, polythiophene macro initiators capable of performing NMP (nitroxide-mediated polymerization) polymerization may be formed, and NMP polymerization is a polymerization method in which nitrogen and oxygen bonds are easily formed as radicals, and thus stable polymerization is possible. .

상기 수산기를 벤질 3-클로로-3-옥소프로필 카보노트리티오에이트(benzyl 3-chloro-3-oxopropyl carbonotrithioate)로 치환하는 경우, 리빙 라디칼 중합법 중 RAFT(reversible addition-fragmentation chain transfer) 중합할 수 있는 폴리티오펜 매크로 개시제가 형성될 수 있으며, RAFT 중합은 말단이 라디칼의 공격을 받아 말단기가 가역적으로 이동하는 방식으로 성장 라디칼을 생성하여 중합하는 방법이다.When the hydroxyl group is substituted with benzyl 3-chloro-3-oxopropyl carbonotrithioate, reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) may be polymerized in living radical polymerization. Polythiophene macroinitiators can be formed, and RAFT polymerization is a method of producing and polymerizing growth radicals in such a way that their ends are reversibly moved under radical attack.

이후, 상기 폴리티오펜 매크로 개시제는 1종 이상의 디비닐 단량체 또는 1종 이상의 디비닐 단량체와 1종 이상의 비닐 단량체와 반응하여 폴리티오펜 스타 폴리머가 중합될 수 있다. Thereafter, the polythiophene macroinitiator may be polymerized by reacting at least one divinyl monomer or at least one divinyl monomer with at least one vinyl monomer.

상기 디비닐 단량체는 가교 구조의 코어를 형성하기 위한 가교제의 역할을 하는 것으로서, 위 구조를 형성하기에 적합한 가교제(이하, 디비닐 단량체는 명세서 중에서 가교제로도 사용될 수 있음)라면 특별히 제한되지 않으나, 상기 디비닐 단량체는 예를 들어, 디아크릴레이트계 화합물, 에틸렌글라이콜 디메타아크릴레이트와 같은 디메타크릴레이트계 화합물, 디아크릴아마이드계 화합물, 디비닐페닐계 화합물, 디비닐나프탈렌계 화합물, 및 디비닐톨루엔계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. The divinyl monomer serves as a crosslinking agent for forming the core of the crosslinking structure, and is not particularly limited as long as it is a crosslinking agent suitable for forming the above structure (hereinafter, the divinyl monomer may also be used as a crosslinking agent in the specification). The divinyl monomer may be, for example, a diacrylate compound, a dimethacrylate compound such as ethylene glycol dimethacrylate, a diacrylamide compound, a divinylphenyl compound, a divinyl naphthalene compound, And it may be at least one selected from the group consisting of divinyl toluene-based compound.

또한, 상기 디비닐 단량체와 함께 첨가되는 비닐 단량체는 스타이렌계, 부타디엔계, 아이소프렌계, 메타크릴계, 아크릴계, 아크릴아마이드계, 메타크릴아마이드계, 아크릴로니트릴, 비닐아세테이트, 비닐피리딘 및 비닐피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the vinyl monomers added together with the divinyl monomers are styrene-based, butadiene-based, isoprene-based, methacryl-based, acryl-based, acrylamide-based, methacrylamide-based, acrylonitrile, vinyl acetate, vinylpyridine and vinylpy. It may be one or more selected from the group consisting of rolidone.

하나의 실시예에서, 상기 폴리티오펜 스타 폴리머는 폴리티오펜 매크로 개시제와 디비닐 단량체 또는 디비닐 단량체와 비닐 단량체를 리빙 라디칼 중합하여 제조될 수 있으며, 어떠한 리빙 라디칼 중합이라도 적용될 수 있으나, 예를 들어 NMP(nitroxide-mediated polymerization) 중합, RAFT(reversible addition-fragmentation chain transfer) 중합 또는 ATRP(Atom Transfer Radical Polymerization) 중합에 의해 중합되어 폴리티오펜 스타 폴리머를 제조할 수 있다.In one embodiment, the polythiophene star polymer may be prepared by living radical polymerization of a polythiophene macro initiator and a divinyl monomer or a divinyl monomer and a vinyl monomer, and any living radical polymerization may be applied. For example, the polythiophene star polymer may be prepared by polymerization by nitroxide-mediated polymerization (NMP) polymerization, reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization, or atom transfer radical polymerization (ATRP) polymerization.

또 다른 실시예에서, 상기 폴리티오펜 스타 폴리머는 폴리티오펜 매크로 개시제와 1종 이상의 비닐 단량체를 중합하는 단계를 더 포함하여 제조될 수 있다.In another embodiment, the polythiophene star polymer may be prepared by further polymerizing the polythiophene macro initiator with at least one vinyl monomer.

이 때, 상기 폴리티오펜 스타 폴리머는 폴리티오펜 매크로 개시제와 1종 이상의 비닐 단량체를 리빙 라디칼 중합, 예를 들어 NMP(nitroxide-mediated polymerization) 중합, RAFT(reversible addition-fragmentation chain transfer) 중합 또는 ATRP(Atom Transfer Radical Polymerization) 중합하여 1종 이상의 비닐 단량체의 단일중합체 또는 블록공중합체가 결합된 폴리티오펜을 제조하는 단계를 거친 다음, 상기 비닐 단량체의 단일중합체 또는 블록공중합체가 결합된 폴리티오펜과 디비닐 단량체 또는 디비닐 단량체와 비닐 단량체를 추가 중합하는 단계를 포함할 수 있다.
At this time, the polythiophene star polymer is a living radical polymerization, such as nitroxide-mediated polymerization (NMP) polymerization, reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization or ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) The step of polymerizing to prepare a polythiophene bonded to a homopolymer or a block copolymer of one or more vinyl monomers, and then a polythiophene bound to the homopolymer or block copolymer of the vinyl monomer And further polymerizing the divinyl monomer or the divinyl monomer and the vinyl monomer.

본 발명에 따른 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법를 구체적으로 설명하면 다음과 같으나, 하기 설명은 구체적 예시일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, a method for preparing a polythiophene star polymer according to the present invention will be described in detail, but the following description is only a specific example and the present invention is not limited thereto.

원자이동 라디칼 중합이 가능한 폴리(3-알킬티오펜) 매크로 개시제의 제조Preparation of poly (3-alkylthiophene) macro initiators capable of atom transfer radical polymerization

말단에 알릴기 또는 비닐기를 갖는 폴리(3-알킬티오펜)의 제조Preparation of poly (3-alkylthiophene) having an allyl group or vinyl group at the terminal

GRIM 방법을 이용하여 말단에 알릴기 또는 비닐기를 갖는 폴리(3-알킬티오펜)을 형성하는 과정을 설명한다.The process of forming the poly (3-alkylthiophene) which has an allyl group or a vinyl group at the terminal using GRIM method is demonstrated.

(1) 2,5-디브로모-3-알킬티오펜 모노머의 합성 (1) Synthesis of 2,5-dibromo-3-alkylthiophene monomer

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112010020912481-pat00003
Figure 112010020912481-pat00003

반응식 1을 참조하면, [1,3-비스(디페닐포스핀)프로판]디클로로니켈(Ⅱ) (Ni(dppp)Cl2) 촉매 하에서 3-브로모티오펜의 모노머에 그리냐르 시약인 브롬화 알킬마그네슘(Alkyl-MgBr)을 가하여 3-알킬티오펜을 합성한 후, N-브로모숙시마이드(N-bromosuccimide; NBS)를 가하여 2,5-디브로모-3-알킬티오펜 모노머를 합성한다. 이 때, 3-브로모티오펜 모노머에 첨가되는 그리냐르 시약의 종류에 따라 알킬기의 길이를 조절할 수 있다.
Referring to Scheme 1, an alkylene brominated magnesium bromide, which is a Grignard reagent, is used as a monomer of 3-bromothiophene under a [1,3-bis (diphenylphosphine) propane] dichloronickel (II) (Ni (dppp) Cl2) catalyst. Alkyl-MgBr) is added to synthesize 3-alkylthiophenes, and then N-bromosuccimide (NBS) is added to synthesize 2,5-dibromo-3-alkylthiophene monomers. At this time, the length of the alkyl group can be adjusted according to the kind of Grignard reagent added to the 3-bromothiophene monomer.

(2) 말단에 알릴기 또는 비닐기를 갖는 폴리3-알킬티오펜의 제조(2) Preparation of poly3-alkylthiophene having an allyl group or vinyl group at the terminal

[반응식 2]Scheme 2

Figure 112010020912481-pat00004
Figure 112010020912481-pat00004

합성된 2,5-디브로모-3-알킬티오펜 모노머를 탈수 및 탈기된 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran; THF)에 녹인 후, 디메틸에테르에 녹인 t-butyl-MgCl와 아르곤 분위기 하에서 상온에서 반응시킨다. 이후, 일종의 촉매이자 개시제인 Ni(dppp)Cl2를 첨가하여 상온에서 반응시켜 폴리3-알킬티오펜을 중합한다. 이때, 첨가되는 Ni(dppp)Cl2의 양에 따라 분자량을 컨트롤할 수 있다.The synthesized 2,5-dibromo-3-alkylthiophene monomer is dissolved in dehydrated and degassed tetrahydrofuran (THF), and then reacted with t-butyl-MgCl dissolved in dimethyl ether at room temperature under argon atmosphere. . Subsequently, Ni (dppp) Cl 2, which is a kind of catalyst and initiator, is added to react at room temperature to polymerize the poly3-alkylthiophene. At this time, the molecular weight can be controlled according to the amount of Ni (dppp) Cl 2 is added.

중합된 폴리3-알킬티오펜의 말단에 치환시키고자 하는 알릴기 또는 비닐기를 갖는 그리냐르 시약(Allyl-MgBr 또는 Vinyl-MgBr)을 첨가하여 반응시킨 후 메탄올을 첨가하여 중합을 종결(quenching)시킨다. 합성된 폴리3-알킬티오펜을 메탄올에 침전시킨 후, 글래스 필터(Glass filter)를 이용하여 추출하고, 저분자량의 폴리머를 제거하기 위하여 펜탄(Pentane)을 이용한 용매추출법(Soxhelet)으로 정제하여 말단에 알릴기 또는 비닐기가 도입된 폴리3-알킬티오펜을 제조한다.
The reaction is carried out by adding a Grignard reagent (Allyl-MgBr or Vinyl-MgBr) having an allyl group or vinyl group to be substituted at the terminal of the polymerized poly3-alkylthiophene, followed by methanol to quench the polymerization. . The synthesized poly3-alkylthiophene was precipitated in methanol, extracted using a glass filter, and purified by a solvent extraction method using pentane to remove a low molecular weight polymer. A poly3-alkylthiophene having an allyl group or a vinyl group introduced therein is prepared.

원자이동 라디칼 중합이 가능한 폴리(3-알킬티오펜) 매크로 개시제의 제조Preparation of poly (3-alkylthiophene) macro initiators capable of atom transfer radical polymerization

(1) 말단에 수산기가 도입된 폴리(3-알킬티오펜)의 제조(1) Preparation of poly (3-alkylthiophene) having a hydroxyl group introduced at the terminal

[반응식 3]Scheme 3

Figure 112010020912481-pat00005
Figure 112010020912481-pat00005

반응식 3에 나타난 바와 같이, 말단에 알릴기 또는 비닐기를 갖는 폴리(3-알킬티오펜)을 탈수 및 탈기된 THF에 넣고 충분히 녹여준 다음, 아르곤 분위기하에서 10당량 9-BBN(9-Borabicyclononane)을 넣고 40℃에서 반응시킨다. 이후 6M의 NaOH 용액 2mL을 넣고 반응시킨 후 상온으로 온도를 떨어뜨린다. 상온으로 온도가 떨어지면 33%의 수용성 H2O2를 2mL 첨가하고 온도를 40℃로 승온시켜 반응을 진행한다. 반응이 종결된 후, 메탄올과 중수를 섞은 용액에 생성물을 침전 시킨 후 글래스 필터를 이용하여 추출하고, 메탄올을 사용하여 용매추출법을 통해 미반응물을 제거한다. 이렇게 하여 말단이 히드록시 프로필기 또는 히드록시 에틸기로 치환된 폴리(3-알킬티오펜)을 형성할 수 있다.
As shown in Scheme 3, poly (3-alkylthiophene) having an allyl group or vinyl group at the terminal is added to dehydrated and degassed THF, and then dissolved sufficiently, and then 10 equivalents of 9-BBN (9-Borabicyclononane) is added under argon atmosphere. Put and react at 40 ° C. After 2mL of 6M NaOH solution was added to the reaction to drop the temperature to room temperature. When the temperature drops to room temperature, 2 mL of 33% aqueous H 2 O 2 is added and the temperature is raised to 40 ° C. to proceed with the reaction. After the reaction was terminated, the product was precipitated in a mixture of methanol and heavy water, extracted using a glass filter, and the methanol was removed using solvent extraction to remove the unreacted product. In this way, a poly (3-alkylthiophene) whose terminal is substituted with a hydroxy propyl group or a hydroxy ethyl group can be formed.

(2) 말단에 할라이드기가 도입된 폴리(3-알킬티오펜)의 제조(2) Preparation of poly (3-alkylthiophene) having a halide group introduced at the terminal

[반응식 4]Scheme 4

Figure 112010020912481-pat00006
Figure 112010020912481-pat00006

말단에 수산기가 도입된 폴리(3-알킬티오펜)의 수산기를 할라이드기(위 반응식에서 R-X; X는 Br 또는 Cl, R은 Br 또는 Cl 외의 나머지)로 치환하기 위하여 탈수 및 탈기된 염화메틸렌(methylene chloride; MC)에 말단이 히드록시 프로필기 또는 히드록시 에틸기로 치환된 폴리(3-알킬티오펜)를 넣고 충분히 녹여준 다음, 아르곤 분위기 하에서 트리에틸아민(triethylamine; TEA)을 넣고 40℃에서 반응시킨다. 이후 할라이드가 도입된 화합물을 주입하고, 40℃에서 반응시킨다. 메탄올에 침전시킨 후, 글래스 필터를 이용하여 추출한 다음 냉 메탄올(Cold MeOH)를 이용하여 세척하여 정제한다. 이렇게 하여 말단에 할라이드기가 도입된 폴리(3-알킬티오펜)을 제조할 수 있다.
Methylene chloride dehydrated and degassed to replace the hydroxyl group of poly (3-alkylthiophene) having a hydroxyl group introduced at the end with a halide group (RX in the above scheme; X is Br or Cl, R is the remainder other than Br or Cl). Methylene chloride (MC) was dissolved in a poly (3-alkylthiophene) substituted with a hydroxypropyl group or a hydroxyethyl group at the end and sufficiently dissolved, and then triethylamine (TEA) was added under an argon atmosphere at 40 ° C. React. Thereafter, the compound into which the halide is introduced is injected and reacted at 40 ° C. After precipitation in methanol, the resultant was extracted using a glass filter, and then purified by washing with cold methanol (Cold MeOH). In this way, a poly (3-alkylthiophene) having a halide group introduced therein can be produced.

폴리(3-알킬티오펜) 매크로 개시제를 이용한 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조Preparation of Polythiophene Star Polymer Using Poly (3-alkylthiophene) Macro Initiator

[반응식 5]Scheme 5

Figure 112010020912481-pat00007
Figure 112010020912481-pat00007

폴리(3-알킬티오펜) 매크로 개시제에 가교제 및 전이금속촉매를 첨가하여 80℃ 정도의 온도로 유지되는 오일 배스(bath)에서 폴리티오펜 스타 폴리머를 중합한다. 이 때, 필요에 따라 리간드 또는 첨가제를 추가할 수 있다.A crosslinking agent and a transition metal catalyst are added to the poly (3-alkylthiophene) macro initiator to polymerize the polythiophene star polymer in an oil bath maintained at a temperature of about 80 ° C. At this time, a ligand or an additive may be added as needed.

또한, 본 발명은 블록공중합체 디비닐 단량체의 단일중합체, 디비닐 단량체의 공중합체 및 디비닐 단량체와 비닐 단량체의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 코어; 및 상기 코어에 결합된 하기 화학식의 폴리티오펜을 포함하는 암(arm) 구조를 가지는 폴리티오펜 스타 폴리머에 관한 것이다.The present invention also provides a core comprising at least one selected from the group consisting of a homopolymer of a block copolymer divinyl monomer, a copolymer of divinyl monomer and a copolymer of divinyl monomer and vinyl monomer; And it relates to a polythiophene star polymer having an arm structure comprising a polythiophene of the following formula bonded to the core.

Figure 112010020912481-pat00008
Figure 112010020912481-pat00008

(상기 식에서, n은 0 내지 12, m은 1 내지 90)Wherein n is 0 to 12 and m is 1 to 90

상기 디비닐 단량체는 폴리티오펜을 포함하는 암(arm) 구조를 결합시키는 가교제로서의 역할을 하여, 코어 구조를 형성할 수 있는 것이라면 특별하게 제한되지 않으며, 예를 들어 디아크릴레이트, 디메타크릴아마이드, 디아크릴아마이드, 디비닐페닐, 디비닐나프탈렌, 및 디비닐톨루엔으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The divinyl monomer serves as a crosslinking agent to bind the arm structure containing polythiophene, and is not particularly limited as long as it can form a core structure, for example, diacrylate, dimethacrylamide It may be at least one selected from the group consisting of diacrylamide, divinylphenyl, divinyl naphthalene, and divinyltoluene.

또한, 상기 비닐 단량체는 예를 들어 비닐 단량체는 스타이렌계, 부타디엔계, 아이소프렌계, 메타크릴계, 아크릴계, 아크릴아마이드계, 메타크릴아마이드계, 아크릴로니트릴, 비닐아세테이트, 비닐피리딘 및 비닐피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the vinyl monomers, for example, the vinyl monomers are styrene-based, butadiene-based, isoprene-based, methacryl-based, acrylic, acrylamide-based, methacrylamide-based, acrylonitrile, vinyl acetate, vinylpyridine and vinylpyrroli It may be one or more selected from the group consisting of money.

하나의 실시예에서, 상기 디비닐 단량체의 단일중합체, 디비닐 단량체의 공중합체 및 디비닐 단량체와 비닐 단량체의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 코어는 예를 들어, 디비닐 단량체의 단일중합체, 2종 이상의 디비닐 단량체의 공중합체, 1종의 디비닐 단량체와 1종의 비닐 단량체의 블럭공중합체, 1종의 디비닐 단량체와 1종의 비닐 단량체의 랜덤공중합체, 1종의 디비닐 단량체와 2종 이상의 비닐 단량체의 랜덤공중합체, 1종의 디비닐 단량체와 2종 이상의 비닐 단량체의 블록공중합체와의 랜덤공중합체, 2종 이상의 디비닐 단량체와 2종 이상의 비닐 단량체의 랜덤공중합체, 및 2종 이상의 디비닐 단량체와 2종 이상의 비닐 단량체의 블록공중합체와의 랜덤공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the core comprising at least one selected from the group consisting of homopolymers of divinyl monomers, copolymers of divinyl monomers and copolymers of divinyl monomers and vinyl monomers, for example, Homopolymer, copolymer of two or more divinyl monomers, block copolymer of one divinyl monomer and one vinyl monomer, random copolymer of one divinyl monomer and one vinyl monomer, one kind of Random copolymer of divinyl monomer and two or more vinyl monomers, Random copolymer of one divinyl monomer and two or more vinyl monomer block copolymers, Random of two or more divinyl monomers and two or more vinyl monomers It may be at least one selected from the group consisting of a copolymer, and a random copolymer of a block copolymer of two or more divinyl monomers and two or more vinyl monomers.

상기 코어를 포함하고, 폴리티오펜 암을 가지는 폴리티오펜 스타폴리머의 구조 각각을 구체적으로 도시하면, 하기 그림과 같다.Specific structures of the polythiophene star polymer including the core and having a polythiophene arm are shown in the following figure.

Figure 112010020912481-pat00009
Figure 112010020912481-pat00009

또 다른 실시예에서, 상기 코어는 폴리티오펜에 1종 이상의 비닐단량체의 단일중합체 또는 공중합체가 추가 결합된 것일 수 있다. 이 때, 상기 코어를 포함하고, 1종 이상의 비닐단량체의 단일중합체, 블록공중합체 또는 랜덤공중합체가 추가 결합된 폴리티오펜 암을 가지는 폴리티오펜 스타폴리머의 구조 각각을 구체적으로 도시하면, 하기 그림과 같다.In another embodiment, the core may be a polythiophene is further bonded to a homopolymer or copolymer of one or more vinyl monomers. In this case, each of the structures of the polythiophene star polymer including the core and having a polythiophene arm to which a homopolymer, a block copolymer or a random copolymer of one or more vinyl monomers is further bonded, Same as the picture.

Figure 112010020912481-pat00010
Figure 112010020912481-pat00010

이와 같은 본 발명에 따른 폴리티오펜 스타폴리머는 본 발명에 따라 용이하게 합성될 수 있으며, 수십에서 수백만의 다양한 분자량을 가지는 3차원 폴리머일 수 있다. 제조 가능한 상기 폴리티오펜 스타폴리머의 중합도는 1 내지 90으로, 이의 분자량은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 수 만 내지 수십만일 수 있다.
Such a polythiophene star polymer according to the present invention can be easily synthesized according to the present invention, and may be a three-dimensional polymer having various molecular weights of several tens to millions. The degree of polymerization of the polythiophene star polymer that can be produced is 1 to 90, and its molecular weight is not particularly limited, but may be, for example, tens of thousands to hundreds of thousands.

이하, 본 발명을 다음의 실시예 및 실험예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following Examples and Experimental Examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예] [Example]

1. 말단에 알릴기를 갖는 폴리 3-헥실티오펜의 제조1. Preparation of poly 3-hexylthiophene having an allyl group at the terminal

(1) 2,5-디브로모-3-헥실티오펜 모노머의 합성(1) Synthesis of 2,5-dibromo-3-hexylthiophene monomer

[반응식 6][Reaction Scheme 6]

Figure 112010020912481-pat00011
Figure 112010020912481-pat00011

0.0012 당량의 [1,3-비스(디페닐포스핀)프로판]디클로로니켈(Ⅱ)(Ni(dppp)Cl2) 촉매 하에서, 3-브로모티오펜의 모노머에 1.3 당량의 브롬화 헥실마그네슘(Hexyl-MgBr)을 가하여 3-헥실티오펜을 합성한 후, 2당량의 N-브로모숙시마이드(N-bromosuccimide; NBS)를 가하여 2,5-디브로모-3-헥실티오펜 모노머를 합성하였다. Under 0.0012 equivalents of [1,3-bis (diphenylphosphine) propane] dichloronickel (II) (Ni (dppp) Cl 2 ) catalyst, 1.3 equivalents of hexyl magnesium bromide (Hexyl-) was added to the monomer of 3-bromothiophene. MgBr) was added to synthesize 3-hexylthiophene, and then 2 equivalents of N-bromosuccimide (NBS) were added to synthesize 2,5-dibromo-3-hexylthiophene monomer.

(2) 말단에 알릴기를 갖는 폴리(3-헥실티오펜)의 제조(2) Preparation of poly (3-hexylthiophene) having an allyl group at the terminal

[반응식 7][Reaction Scheme 7]

Figure 112010020912481-pat00012
Figure 112010020912481-pat00012

합성된 2,5-디브로모-3-헥실티오펜 모노머를 탈수 및 탈기된THF에 녹인 후, 디메틸에테르에 녹인 t-butyl-MgCl와 아르곤 분위기 하에서 상온에서 2시간 동안 반응을 시켰다. 이후, 촉매이자 개시제인 Ni(dppp)Cl2를 0.016당량 첨가하고, 상온에서 약 10분 정도 반응을 시켜 폴리(3-헥실티오펜)을 중합하였다. The synthesized 2,5-dibromo-3-hexylthiophene monomer was dissolved in dehydrated and degassed THF, and then reacted with t-butyl-MgCl dissolved in dimethyl ether at room temperature under an argon atmosphere for 2 hours. Thereafter, 0.016 equivalents of Ni (dppp) Cl 2 , which is a catalyst and an initiator, was added, and the reaction was performed at room temperature for about 10 minutes to polymerize poly (3-hexylthiophene).

중합된 폴리(3-헥실티오펜)의 말단에 알릴기를 치환하기 위하여 그리냐르 시약인 브롬화 알릴마그네슘(allylmagnesium bromide; Allyl-MgBr) 시약을 약0.2당량 첨가하여 2분 정도 반응시킨 후, 메탄올을 첨가하여 중합을 종결시켰다. 합성된 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT)을 메탄올에 침전시킨 후, 글래스 필터를 이용하여 추출하였고, 저분자량의 폴리머를 제거하기 위하여 펜탄을 이용한 용매추출법으로 정제하여, 말단에 알릴기가 도입된 P3HT을 제조하였다.
In order to replace the allyl group at the terminal of the polymerized poly (3-hexylthiophene), about 0.2 equivalents of the Grignard reagent allylmagnesium bromide (Allyl-MgBr) reagent was added and reacted for about 2 minutes, followed by methanol. To terminate the polymerization. Synthesized poly (3-hexylthiophene) (P3HT) was precipitated in methanol, extracted using a glass filter, purified by solvent extraction using pentane to remove polymers of low molecular weight, and an allyl group was introduced at the terminal. Prepared P3HT.

2. 폴리(3-헥실티오펜) 매크로 개시제의 제조2. Preparation of Poly (3-hexylthiophene) Macro Initiator

(1) 말단에 수산기가 도입된 (3-헥실티오펜)의 형성(1) Formation of (3-hexylthiophene) having a hydroxyl group introduced at the terminal

[반응식 8][Reaction Scheme 8]

Figure 112010020912481-pat00013
Figure 112010020912481-pat00013

말단이 알릴기로 치환된 P3HT의 말단에 수산기를 도입하기 위하여, 탈수 및 탈기된 THF에 알릴기를 갖는 P3HT를 넣고 충분히 녹여준 다음 아르곤 분위기하에서 10 당량의 9-BBN(9-Borabicyclononane)을 넣고 40℃에서 24시간 동안 반응시켰다. 이후 2mL의 6M NaOH 용액을 넣고 15분 동안 반응시킨 다음, 상온으로 온도를 떨어뜨렸다. 상온으로 온도가 떨어지면 2mL의 33% 수용성 H2O2를 첨가하고 온도를 40℃로 승온시켜 12시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이 종결된 후, 메탄올과 중수를 섞은 용액에 생성물을 침전시키고, 글래스 필터를 이용하여 추출한 다음 메탄올을 사용하여 용매추출법을 통해 미반응물을 제거하였다.
In order to introduce a hydroxyl group into the terminal of P3HT whose terminal is substituted with an allyl group, P3HT having an allyl group is dissolved in dehydrated and degassed THF, and then sufficiently dissolved. Reaction was carried out for 24 hours. After 2mL of 6M NaOH solution was added and reacted for 15 minutes, the temperature was dropped to room temperature. When the temperature drops to room temperature, 2mL of 33% water-soluble H 2 O 2 was added, and the temperature was raised to 40 ° C. for 12 hours. After the reaction was terminated, the product was precipitated in a mixture of methanol and heavy water, extracted using a glass filter, and then the unreacted material was removed by solvent extraction using methanol.

(2) 말단에 ECPA가 도입된 폴리(3-알킬티오펜)의 제조(2) Preparation of poly (3-alkylthiophene) having ECPA introduced at the end

[반응식 9]Scheme 9

Figure 112010020912481-pat00014
Figure 112010020912481-pat00014

폴리(3-알킬티오펜)의 말단에 ECPA기를 도입하기 위하여 탈수 및 탈기된 염화메틸렌(methylene chloride; MC)에 말단에 수산기를 갖는 폴리(3-알킬티오펜)를 넣고 충분히 녹여준 다음, 아르곤 분위기 하에서 TEA을 넣고 40℃에서 약 15분 동안 반응시켰다. 반응 후에 ECPA를 한방울씩 주입하고, 40℃에서 12시간 반응시켜 말단에 ECPA기가 도입된 폴리(3-헥실티오펜)을 제조하였다. 이후 메탄올에 침전시킨 후 글래스 필터를 이용하여 추출한 다음 냉 메탄올(Cold MeOH)를 이용하여 세척하여 정제하였다.In order to introduce an ECPA group at the terminal of the poly (3-alkylthiophene), poly (3-alkylthiophene) having a hydroxyl group at the terminal is sufficiently dissolved in dehydrated and degassed methylene chloride (MC), and then argon is sufficiently dissolved. TEA was added under an atmosphere and reacted at 40 ° C. for about 15 minutes. After the reaction, ECPA was injected drop by drop, and reacted at 40 ° C. for 12 hours to prepare poly (3-hexylthiophene) having an ECPA group introduced at the terminal. After precipitation in methanol, the resultant was extracted using a glass filter, and then purified by washing with cold methanol (Cold MeOH).

생성된 폴리(3-헥실티오펜) 매크로 개시제의 구조를 1H NMR 로 분석하였으며, 분석 결과는 도 1에 나타내었다.The structure of the resulting poly (3-hexylthiophene) macro initiator was analyzed by 1 H NMR, and the analysis results are shown in FIG. 1.

도 1에 나타난 1H NMR 분석 스펙트럼에서, 폴리(3-헥실티오펜)의 CH 피크(a)는 7.09~6.97 ppm에서 검출되었고, 헥실기의 CH2 피크(b, c, d, e, f)는 2.96-2.71 ppm, 1.851~1.662ppm, 1.599~1.299ppm에서 검출되었으며, 헥실기의 CH3(g)는 1.052~0.877 ppm에서 검출되었다. 폴리(3-헥실티오펜)의 말단의 CH2(h)는 4.34~4.29 ppm에서 검출되었고, ECPA기의 Cl-CH(i) 피크는 5.44~5.41 ppm에서 검출되었으며, ECPA기의 CH(j, k) 피크는 7.65~7.512ppm, 7.512~7.39ppm에서 검출되었다.
In the 1 H NMR analysis spectrum shown in FIG. 1, the CH peak (a) of poly (3-hexylthiophene) was detected at 7.09 to 6.97 ppm, and the CH 2 peak of the hexyl group (b, c, d, e, f ) Was detected at 2.96-2.71 ppm, 1.851 ~ 1.662ppm, 1.599 ~ 1.299ppm, and CH 3 (g) of hexyl group was detected at 1.052 ~ 0.877 ppm. CH 2 (h) at the terminal of poly (3-hexylthiophene) was detected at 4.34-4.29 ppm, Cl-CH (i) peak of ECPA group was detected at 5.44-5.41 ppm, CH (j) of ECPA group , k) peaks were detected at 7.65 to 7.512 ppm and 7.512 to 7.39 ppm.

3. 폴리(3-헥실티오펜) 매크로 개시제를 이용한 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조3. Preparation of Polythiophene Star Polymer Using Poly (3-hexylthiophene) Macro Initiator

[반응식 10][Reaction Scheme 10]

Figure 112010020912481-pat00015
Figure 112010020912481-pat00015

폴리(3-헥실티오펜) 매크로 개시제에 에틸렌글라이콜 디메타아크릴레이트, RuCl2(PPh3)3과 트리부틸아민을 첨가하고, 톨루엔을 이용하여 녹인 후, 80℃ 정도의 온도로 유지되는 오일 배스에서 폴리티오펜 스타 폴리머를 중합하였다.
Ethylene glycol dimethacrylate, RuCl 2 (PPh 3 ) 3 and tributylamine were added to the poly (3-hexylthiophene) macro initiator, dissolved with toluene, and maintained at a temperature of about 80 ° C. The polythiophene star polymer was polymerized in an oil bath.

폴리티오펜 스타 폴리머의 중합 정도를 측정하기 위해, 시간에 따른 가교제의 전환율, 반응 용액 및 중합된 폴리티오펜 스타 폴리머의 THF-GPC와 폴리티오펜 스타 폴리머의 1H NMR을 다음과 같이 측정하였다.
In order to measure the degree of polymerization of the polythiophene star polymer, the conversion rate of the crosslinking agent over time, the reaction solution and the 1 H NMR of the THF-GPC and the polythiophene star polymer of the polymerized polythiophene star polymer were measured as follows. .

(1) 시간에 따른 가교제의 전환율 측정(1) Measurement of conversion rate of crosslinking agent with time

본 실시예에서 가교제로 사용된 에틸렌글라이콜 디메타아크릴레이트의 소비량을 반응시간에 따라 측정하여, 가교제의 전환율을 시간에 따라 표시하였다. 시간에 따른 가교제의 전환율은 도 2에 도시하였다.The consumption of ethylene glycol dimethacrylate used as the crosslinking agent in the present example was measured according to the reaction time, and the conversion rate of the crosslinking agent was displayed with time. The conversion rate of the crosslinker with time is shown in FIG. 2.

도 2를 참조하면, 폴리티오펜 스타 폴리머의 중합에 사용되는 가교제의 소비량이 증가하는 것을 볼 수 있다. 이에 따라, 폴리티오펜 스타 폴리머 중합의 진행 정도를 알 수 있다. 반응 시간이 0시간인 경우 즉, 반응 전에는 가교제의 전환율이 0%이었으나, 반응 시간에 따라 가교제의 전환율이 증가하여 반응 시간이 20시간인 경우에 전환율이 95%이상인 것을 알 수 있다. 즉 반응 시간이 20시간인 경우에 폴리티오펜 스타 폴리머의 중합이 거의 완성된 것을 알 수 있다.
2, it can be seen that the consumption of the crosslinking agent used for the polymerization of the polythiophene star polymer is increased. Thereby, the progress of polythiophene star polymer polymerization can be known. When the reaction time was 0 hours, that is, the conversion rate of the crosslinking agent was 0% before the reaction, the conversion rate of the crosslinking agent increased with the reaction time, and the conversion rate was 95% or more when the reaction time was 20 hours. That is, when the reaction time is 20 hours, it can be seen that the polymerization of the polythiophene star polymer is almost completed.

(2) 겔투과크로마토그래피 (Gel Permission Chromatography; GPC)의 측정(2) Measurement of Gel Permission Chromatography (GPC)

폴리티오펜 스타 폴리머를 중합하는 과정에서 반응 시간이 각각 0, 5, 10, 20 시간인 경우에 채취한 반응 용액(미 반응된 폴리(3-헥실티오펜) 매크로 개시제, 중합된 폴리티오펜 스타 폴리머, 전이금속화합물 및 첨가제 등이 포함된 용액)에 대하여 THF-GPC로 측정하였다. 측정된 결과는 도 3에 나타내었다.The reaction solution (unreacted poly (3-hexylthiophene) macroinitiator, polymerized polythiophene star taken when the reaction time is 0, 5, 10 and 20 hours, respectively in the process of polymerizing the polythiophene star polymer) A solution containing a polymer, a transition metal compound, an additive, and the like) was measured by THF-GPC. The measured result is shown in FIG.

도 3을 참조하면, 반응 시간이 증가함에 따라 반응 용액의 분자량이 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 반응이 진행됨에 따라 분자량이 큰 폴리티오펜 스타 폴리머가 중합되었기 때문이다. 반응 직전에는 폴리티오펜 스타 폴리머가 중합되지 않았으므로, 폴리(3-헥실티오펜) 매크로 개시제에 대한 피크가 30~36분 사이에 검출되었고, 반응 시간이 증가함에 따라 폴리티오펜 스타 폴리머의 분자량이 증가함으로써 폴리티오펜 스타 폴리머에 대한 피크가 24~30분 사이에 검출된 것을 알 수 있다. Referring to Figure 3, it can be seen that the molecular weight of the reaction solution increases as the reaction time increases. This is because the polythiophene star polymer having a high molecular weight was polymerized as the reaction proceeded. Since the polythiophene star polymer was not polymerized immediately before the reaction, a peak for the poly (3-hexylthiophene) macro initiator was detected between 30 and 36 minutes, and the molecular weight of the polythiophene star polymer was increased as the reaction time increased. By this increase, it can be seen that the peak for the polythiophene star polymer was detected in 24 to 30 minutes.

또한, 중합 반응이 20시간 동안 진행된 후의 반응 용액(중합된 폴리티오펜 스타 폴리머를 분리하지 않은 용액)과 상기 반응 용액으로부터 분리된 폴리티오펜 스타 폴리머에 대하여 THF-GPC를 각각 측정하였다. 측정 결과를 도 4에 나타내었다.In addition, THF-GPC was measured for the reaction solution (solution without separating the polymerized polythiophene star polymer) after the polymerization reaction proceeded for 20 hours and the polythiophene star polymer separated from the reaction solution, respectively. The measurement results are shown in FIG. 4.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 제조방법에 의하여 분자량이 큰 폴리티오펜 스타 폴리머가 측정된 것을 알 수 있다.
4, it can be seen that the polythiophene star polymer having a large molecular weight was measured by the preparation method according to the present embodiment.

(3) 폴리티오펜 스타 폴리머의 1H NMR 측정(3) 1 H NMR measurement of polythiophene star polymer

본 실시예에서 생성된 폴리티오펜 스타 폴리머에 대하여 1H NMR을 측정하였으며, 측정 결과는 도 5에 나타내었다. 1 H NMR was measured for the polythiophene star polymer produced in this example, and the measurement results are shown in FIG. 5.

도 5에 나타난 1H NMR 분석 스펙트럼에서, 폴리티오펜 스타 폴리머의 가지를 이루는 폴리(3-헥실티오펜)의 CH 피크(a)는 7.09~6.97 ppm에서 검출되었고, 헥실기의 CH2 피크(b, c, d, e, f)는 2.96-2.71 ppm, 1.851~1.662 ppm, 1.599~1.299 ppm에서 검출되었으며, 헥실기의 CH3(g)는 1.052~0.877 ppm에서 검출되었다. In the 1 H NMR analysis spectrum shown in FIG. 5, the CH peak (a) of the poly (3-hexylthiophene) branched of the polythiophene star polymer was detected at 7.09 to 6.97 ppm, and the CH 2 peak of the hexyl group ( b, c, d, e, f) were detected at 2.96-2.71 ppm, 1.851-1.662 ppm, 1.599-1.299 ppm, and CH 3 (g) of hexyl group was detected at 1.052-0.877 ppm.

다만, 폴리티오펜 스타 폴리머의 코어는 폴리(3-헥실티오펜)으로 이루어지는 가지에 둘러싸여 있어, 1H NMR 분석법으로는 측정하는 것이 어렵다. 그러나, 앞서 기재된 THF-GPC 측정결과로부터 고분자량의 폴리티오펜 스타 폴리머가 제조된 것을 알 수 있다.However, since the core of a polythiophene star polymer is surrounded by the branch which consists of poly (3-hexylthiophene), it is difficult to measure by 1 H NMR analysis. However, it can be seen from the THF-GPC measurement described above that a high molecular weight polythiophene star polymer was prepared.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (17)

하기 화학식의 폴리티오펜 말단에 관능기를 도입하여 폴리티오펜 매크로 개시제를 형성하는 단계로서, 상기 관능기는 NMP (Nitroxide-mediated polymerization), RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) 또는 ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) 중합이 가능한 관능기인 단계; 및
상기 폴리티오펜 매크로 개시제에, 1종 이상의 디비닐 단량체 또는 1종 이상의 디비닐 단량체와 1종 이상의 비닐 단량체를 첨가하여 폴리티오펜 스타 폴리머를 중합하는 단계로서, 상기 디비닐 단량체 또는 비닐 단량체는 NMP (Nitroxide-mediated polymerization), RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) 또는 ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) 중합이 가능한 디비닐 단량체 또는 비닐 단량체인 단계를 포함하며,
상기 폴리티오펜 스타 폴리머는, 디비닐 단량체의 단일중합체, 디비닐 단량체의 공중합체 및 디비닐 단량체와 비닐 단량체의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 코어 및 상기 코어에 결합된 하기 화학식의 폴리티오펜을 포함하는 암(arm) 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법.
Figure 112012047158125-pat00016

(상기 식에서, n은 0 내지 12, m은 1 내지 90)
Introducing a functional group at the polythiophene terminal of the formula to form a polythiophene macro initiator, wherein the functional group is Nitroxide-mediated polymerization (NMP), Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer (RAFT) or Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) A) a functional group capable of polymerization; And
Polymerizing the polythiophene star polymer by adding at least one divinyl monomer or at least one divinyl monomer and at least one vinyl monomer to the polythiophene macro initiator, wherein the divinyl monomer or vinyl monomer is NMP. (Nitroxide-mediated polymerization), RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) or ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) is a divinyl monomer or vinyl monomer capable of polymerization,
The polythiophene star polymer is a core comprising at least one selected from the group consisting of a homopolymer of divinyl monomers, a copolymer of divinyl monomers and a copolymer of divinyl monomers and vinyl monomers, A method for producing a polythiophene star polymer, characterized in that it has an arm structure containing polythiophene.
Figure 112012047158125-pat00016

Wherein n is 0 to 12 and m is 1 to 90
제 1 항에 있어서,
상기 폴리티오펜 매크로 개시제를 형성하는 단계는,
폴리티오펜 말단에 알릴기 또는 비닐기를 형성하는 단계;
상기 알릴기 또는 비닐기가 형성된 폴리티오펜의 말단에 수산기를 도입하는 단계; 및
상기 수산기를 ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) 중합이 가능한 관능기인 할라이드(halide) 화합물, RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) 중합이 가능한 관능기인 벤질 3-클로로-3-옥소프로필 카보노트리티오에이트(benzyl 3-chloro-3-oxopropyl carbonotrithioate), NMP (Nitroxide-mediated polymerization) 중합이 가능한 관능기인 2, 2, 5-트리메틸-4-페닐-3-아자헥산-3-옥시 및 2-브로모-2-메틸프로파노일 브로마이드로 이루어진 군에서 선택된 하나로 치환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법.
The method of claim 1,
Forming the polythiophene macro initiator,
Forming an allyl group or vinyl group at the polythiophene end;
Introducing a hydroxyl group to the terminal of the polythiophene in which the allyl group or the vinyl group is formed; And
The hydroxyl group is a functional group capable of polymerizing ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization), a halide compound, and benzyl 3-chloro-3-oxopropyl carbonotrithioate which is a functional group capable of polymerizing REVERsible Addition-Fragmentation Chain Transfer (RAFT) benzyl 3-chloro-3-oxopropyl carbonotrithioate), 2, 2, 5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3-oxy and 2-bromo-2 functional groups capable of polymerizing nitroxide-mediated polymerization (NMP) -Method for producing a polythiophene star polymer, characterized in that it comprises the step of substituting one selected from the group consisting of methyl propanoyl bromide.
제 2 항에 있어서,
상기 할라이드 화합물은 4-메틸벤질 브로마이드, 4-시아노벤질 브로마이드, 4-브로모벤질 브로마이드, 2-브로모프로피오니트릴, 브로모아세토니트릴, 글리시돌 2-브로모프로피오네이트, tert-부틸 2-브로모프로피오네이트, 하이드록시에틸 2-브로모프로피오네이트, 비닐 클로로아세테이트, 알릴 클로로아세테이트, α-브로모-γ-부티로락톤, 2-클로로아세트아마이드 및 에틸-2-클로로-2-페닐 아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법.
The method of claim 2,
The halide compound is 4-methylbenzyl bromide, 4-cyanobenzyl bromide, 4-bromobenzyl bromide, 2-bromopropionitrile, bromoacetonitrile, glycidol 2-bromopropionate, tert- Butyl 2-bromopropionate, hydroxyethyl 2-bromopropionate, vinyl chloroacetate, allyl chloroacetate, α-bromo-γ-butyrolactone, 2-chloroacetamide and ethyl-2-chloro Method for producing a polythiophene star polymer, characterized in that at least one compound selected from the group consisting of 2-phenyl acetate.
제 2 항에 있어서,
상기 폴리티오펜 말단의 알릴기 또는 비닐기는 그리냐르 복분해(Grignard Metathesis) 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법.
The method of claim 2,
The polythiophene-terminated allyl group or vinyl group is formed by the Grignard metathesis method.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 폴리티오펜 스타 폴리머를 중합하는 단계는
폴리티오펜 매크로 개시제와 1종 이상의 비닐 단량체를 NMP(nitroxide-mediated polymerization) 중합, RAFT(reversible addition-fragmentation chain transfer) 중합 또는 ATRP(Atom Transfer Radical Polymerization) 중합하여 1종 이상의 비닐 단량체의 단일중합체, 블록공중합체 또는 랜덤공중합체가 결합된 폴리티오펜을 제조하는 단계; 및
상기 비닐 단량체의 단일중합체, 블록공중합체 또는 랜덤공중합체가 결합된 폴리티오펜과 디비닐 단량체 또는 디비닐 단량체와 비닐 단량체를 추가 중합하는 단계를 포함하는 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법.
The method of claim 1,
Polymerizing the polythiophene star polymer
Homopolymers of one or more vinyl monomers by polymerizing a polythiophene macroinitiator and at least one vinyl monomer by NMP (nitroxide-mediated polymerization) polymerization, reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization or atom transfer radical polymerization (ATRP) polymerization, Preparing a polythiophene bonded to a block copolymer or a random copolymer; And
Method of producing a polythiophene star polymer comprising the step of further polymerizing the polythiophene and divinyl monomer or divinyl monomer and vinyl monomer to which the homopolymer, block copolymer or random copolymer of the vinyl monomer is bonded.
제 1 항에 있어서,
상기 디비닐 단량체는 NMP (Nitroxide-mediated polymerization), RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) 또는 ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) 중합이 가능한 디비닐 단량체로서, 디아크릴레이트계, 디메타크릴아마이드계, 디아크릴아마이드계, 디비닐페닐계, 디비닐나프탈렌계, 및 디비닐톨루엔계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법.
The method of claim 1,
The divinyl monomers are divinyl monomers capable of polymerizing nitroxide-mediated polymerization (NMP), reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) or atom transfer radical polymerization (ATRP), and are diacrylate-based, dimethacrylamide-based, and diacrylate-based monomers. A method for producing a polythiophene star polymer, which is at least one member selected from the group consisting of acrylamide, divinylphenyl, divinyl naphthalene, and divinyl toluene compounds.
제 1 항에 있어서,
상기 비닐 단량체는 NMP (Nitroxide-mediated polymerization), RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) 또는 ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) 중합이 가능한 비닐 단량체로서, 스타이렌계, 부타디엔계, 아이소프렌계, 메타크릴계, 아크릴계, 아크릴아마이드계, 메타크릴아마이드계, 아크릴로니트릴, 비닐아세테이트, 비닐피리딘 및 비닐피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법.
The method of claim 1,
The vinyl monomer is a vinyl monomer capable of nitroxide-mediated polymerization (NMP), reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) or atom transfer radical polymerization (ATRP) polymerization, and may include styrene, butadiene, isoprene, methacryl, A method for producing a polythiophene star polymer, which is at least one selected from the group consisting of acryl, acrylamide, methacrylamide, acrylonitrile, vinyl acetate, vinylpyridine, and vinylpyrrolidone.
제 2 항에 있어서,
수산기를 ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) 중합이 가능한 관능기인 할라이드(halide) 화합물로 치환하는 것이고, 폴리티오펜 스타 폴리머의 ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) 중합은 전이금속촉매 CuX(X=Cl, Br)을 포함하여 수행되는 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법.
The method of claim 2,
The hydroxyl group is substituted with a halide compound which is a functional group capable of ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) polymerization, and ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) polymerization of polythiophene star polymer is a transition metal catalyst CuX (X = Cl, Br) Method of producing a polythiophene star polymer is carried out including a.
제 9 항에 있어서,
폴리티오펜 스타 폴리머의 중합이 가능하도록 2,2'-바이피루이딘과 그 유도체, 2-이미노피루이딘 및 알리파틱 폴리아민으로부터 선택되는 1종 이상의 리간드를 더 첨가하여 수행되는 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법.
The method of claim 9,
Polythiophene star, which is performed by further adding at least one ligand selected from 2,2'-bipyruidine and its derivatives, 2-iminopyruidine and aliphatic polyamine to enable polymerization of the polythiophene star polymer. Method for producing a polymer.
제 2 항에 있어서,
수산기를 ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) 중합이 가능한 관능기인 할라이드(halide) 화합물로 치환하는 것이고, 폴리티오펜 스타 폴리머의 ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) 중합은 RuCl2(PPh3)3, RuH2(PPh3)3, FeCl2(PPh3)3, NiBr2(PPh3)3 및 Ni(NCN)Br 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 전이금속촉매를 포함하여 수행되는 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법.
The method of claim 2,
The hydroxyl group is substituted with a halide compound, which is a functional group capable of ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) polymerization, and ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) polymerization of polythiophene star polymer is performed by RuCl 2 (PPh 3 ) 3 , RuH 2 ( Preparation of a polythiophene star polymer carried out comprising at least one transition metal catalyst selected from the group consisting of PPh 3 ) 3 , FeCl 2 (PPh 3 ) 3 , NiBr 2 (PPh 3 ) 3 and Ni (NCN) Br Way.
제 11 항에 있어서,
폴리티오펜 스타 폴리머의 중합은 RuCl2(PPh3)3 전이금속촉매를 포함하여 수행되고, 트리부틸아민 및 디부틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 가하여 수행되는 폴리티오펜 스타 폴리머의 제조방법.
The method of claim 11,
The polymerization of the polythiophene star polymer is carried out including the RuCl 2 (PPh 3 ) 3 transition metal catalyst, and is further performed by adding at least one additive selected from the group consisting of tributylamine and dibutylamine. Method for producing a polymer.
제 1 항에 의하여 제조되는 폴리티오펜 스타 폴리머로서,
블록공중합체 디비닐 단량체의 단일중합체, 디비닐 단량체의 공중합체 및 디비닐 단량체와 비닐 단량체의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 코어; 및
상기 코어에 결합된 하기 화학식의 폴리티오펜을 포함하는 암(arm) 구조를 가지는 폴리티오펜 스타 폴리머.
Figure 112011099897491-pat00017

(상기 식에서, n은 0 내지 12, m은 1 내지 90)
As a polythiophene star polymer prepared by claim 1,
A core comprising at least one selected from the group consisting of homopolymers of block copolymer divinyl monomers, copolymers of divinyl monomers and copolymers of divinyl monomers and vinyl monomers; And
Polythiophene star polymer having an arm structure comprising a polythiophene of the following formula bonded to the core.
Figure 112011099897491-pat00017

Wherein n is 0 to 12 and m is 1 to 90
제 13 항에 있어서,
상기 코어는
디비닐 단량체의 단일중합체,
2종 이상의 디비닐 단량체의 공중합체,
1종의 디비닐 단량체와 1종의 비닐 단량체의 블럭공중합체,
1종의 디비닐 단량체와 1종의 비닐 단량체의 랜덤공중합체,
1종의 디비닐 단량체와 2종 이상의 비닐 단량체의 랜덤공중합체,
1종의 디비닐 단량체와 2종 이상의 비닐 단량체의 블록공중합체와의 랜덤공중합체,
2종 이상의 디비닐 단량체와 2종 이상의 비닐 단량체의 랜덤공중합체, 및 2종 이상의 디비닐 단량체와 2종 이상의 비닐 단량체의 블록공중합체와의 랜덤공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 폴리티오펜 스타 폴리머.
The method of claim 13,
The core
Homopolymers of divinyl monomers,
Copolymers of two or more divinyl monomers,
Block copolymer of one divinyl monomer and one vinyl monomer,
Random copolymer of one divinyl monomer and one vinyl monomer,
Random copolymer of one divinyl monomer and two or more vinyl monomers,
Random copolymer of one copolymer of divinyl monomers and two or more types of vinyl monomers,
At least one polythiophene star selected from the group consisting of random copolymers of two or more divinyl monomers and two or more vinyl monomers, and random copolymers of two or more divinyl monomers and block copolymers of two or more vinyl monomers. Polymer.
제 13 항에 있어서,
상기 디비닐 단량체는 디아크릴레이트계, 디메타크릴아마이드계, 디아크릴아마이드계, 디비닐페닐계, 디비닐나프탈렌계, 및 디비닐톨루엔계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 폴리티오펜 스타 폴리머.
The method of claim 13,
The divinyl monomer is at least one polythiophene star polymer selected from the group consisting of diacrylate-based, dimethacrylamide-based, diacrylamide-based, divinylphenyl-based, divinyl naphthalene-based, and divinyltoluene-based compounds. .
제 13 항에 있어서,
상기 비닐 단량체는 스타이렌계, 부타디엔계, 아이소프렌계, 메타크릴계, 아크릴계, 아크릴아마이드계, 메타크릴아마이드계, 아크릴로니트릴, 비닐아세테이트, 비닐피리딘 및 비닐피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 폴리티오펜 스타 폴리머.
The method of claim 13,
The vinyl monomer is one selected from the group consisting of styrene, butadiene, isoprene, methacryl, acrylic, acrylamide, methacrylamide, acrylonitrile, vinyl acetate, vinylpyridine and vinylpyrrolidone. The above polythiophene star polymer.
제 13 항에 있어서,
상기 폴리티오펜에 1종 이상의 비닐단량체의 단일중합체, 블록공중합체 또는 랜덤공중합체가 추가 결합된 것을 특징으로 하는 폴리티오펜 스타 폴리머.
The method of claim 13,
Polythiophene star polymer, characterized in that the polythiophene is further bonded to a homopolymer, a block copolymer or a random copolymer of one or more vinyl monomers.
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