KR101270407B1 - Novel fulleren derivatives, fullerene polymers and methods of synthesizing thereof - Google Patents

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KR101270407B1
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김영규
이인혁
김화정
신민정
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경북대학교 산학협력단
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
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    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/152Fullerenes
    • C01B32/156After-treatment

Abstract

본 발명은 2개의 관능기를 갖는 풀러렌 유도체를 제공하고, 이를 이용하여 제조되는 풀러렌 중합체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풀러렌 표면에 2개의 카르복실기를 결합시켜 관능기를 갖는 풀러렌 유도체를 제조하고, 이들의 축합반응을 통해서 손쉽게 제조되는 신규 풀러렌 중합체에 관한 것이다.The present invention provides a fullerene derivative having two functional groups, and relates to a fullerene polymer prepared by using the same. More particularly, a fullerene derivative having a functional group may be prepared by bonding two carboxyl groups to the fullerene surface, and condensation thereof. It relates to a novel fullerene polymer that is easily prepared through the reaction.

본 발명에 따라 제조되는 관능성 풀러렌 유도체 및 풀러렌 중합체는 우수한 전하이동도를 가져, 유기 태양전지, 유기 트랜지스터, 유기 메모리, 전자파 차폐제 등과 같은 유기 전자소자에 유용하게 사용될 수 있다.Functional fullerene derivatives and fullerene polymers prepared according to the present invention have excellent charge mobility and can be usefully used in organic electronic devices such as organic solar cells, organic transistors, organic memories, electromagnetic wave shielding agents, and the like.

풀러렌, 카르복실기, 유기 전자소자 Fullerene, carboxyl group, organic electronic device

Description

신규 풀러렌 유도체, 풀러렌 중합체 및 이들의 제조방법{NOVEL FULLEREN DERIVATIVES, FULLERENE POLYMERS AND METHODS OF SYNTHESIZING THEREOF}Novel Fullerene Derivatives, Fullerene Polymers and Methods for Making the Same {NOVEL FULLEREN DERIVATIVES, FULLERENE POLYMERS AND METHODS OF SYNTHESIZING THEREOF}

본 발명은 신규 풀러렌 유도체, 풀러렌 중합체 및 이들의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본 발명은 풀러렌 표면에 카르복실기 관능기를 결합시킨 신규 풀러렌 유도체를 제조하고 이를 이용하여 제조되는 풀러렌 중합체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 신규 풀러렌 유도체 및 풀러렌 중합체는 전하이동도가 우수하여 반도체, 태양전지, 연료전지, 유기트랜지스터 등과 같은 분야에 다양하게 사용될 수 있는 유기전자 소자로서 사용될 수 있다.The present invention relates to a novel fullerene derivative, a fullerene polymer and a method for preparing the same, and more particularly, to the fullerene polymer prepared by using a novel fullerene derivative having a carboxyl group bonded to a fullerene surface. The novel fullerene derivative and the fullerene polymer according to the present invention can be used as an organic electronic device that can be used in various fields such as semiconductors, solar cells, fuel cells, organic transistors and the like because of excellent charge mobility.

C60으로 대표되는 풀러렌은 탄소원자로 구성된 분자이다. 다이아몬드, 흑연에 이어 새로운 탄소동소체가 된다. C60은 1985년에 우연히 발견되었으며, 그 후 1990년에 대량 합성하는 방법이 확립되어 많은 연구가 진행되어 현재에 이르고 있다. 이 가운데 주목할 만한 연구가 신문에 보도되기도 하였다. 1996년에 노벨화학 상이 C60발견의 공로로 Smalley, Kroto에게 수여되었다. 이것은 새로운 소재로서 풀러렌에 대한 기대가 높아지게 된 동기가 되었다.Fullerenes represented by C 60 are molecules composed of carbon atoms. Diamonds and graphite are the new carbon allotrope. C 60 was discovered by accident in 1985, and then in 1990, a method of mass synthesis was established and much research has been done to date. Notable studies have been reported in newspapers. In 1996, the Nobel Prize for Chemistry was awarded to Smalley, Kroto for the C 60 discovery. This was the motivation for higher expectations for fullerenes as a new material.

탄소 60개로 구성되어 있는 공모양의 C60은 풀러렌류에서 가장 기본적인 구조이며 12개의 5원 고리와 20개의 6원고리가 축합한 직경 7Å의 닫혀있는 구조이다. C60에서는 6원 고리-6원 고리접합부위가 30개, 5원 고리-5원 고리접합부위가 60개가 존재하고 있다. 이 C60이 럭비공모양으로 늘어나면 C70, C84 등의 고차 풀러렌이 된다.The ball-like, which is composed of 60 pieces of carbon 60 C is the most basic structure is the structure in which the five membered ring of 12 and 20 closed, six-membered ring of the condensed fullerenes in a flow diameter of 7Å. In C 60, there are 30 6-membered to 6-membered ring junctions and 60 5-membered to 5-membered ring junctions. When C 60 increases to a rugby ball shape, it becomes higher order fullerenes such as C 70 and C 84 .

풀러렌류는 흑연과 같이 sp2탄소로 구성되어 있다. sp2탄소는 벤젠을 구성하고 있는 탄소이고 평면으로 정렬하는 성질이 있다. 흑연에서는 벤젠고리가 평면에 닿아있는 것이 적층으로 포개져 있다. 풀러렌 나노튜브에서도 벤젠고리가 연결된 구조가 있으나, 구면구조를 형성하고 있는 부위에서는 5원 고리구조를 포함하고 있다. 그래서 풀러렌류에는 3차원의 입체구조로 되기 때문에 유연한 sp2탄소구조의 결합으로 되는 것이 특징이다. 이로 인해서 종래의 유기화합물에는 없었던 특이한 화학적 물리적 특징을 풀러렌류는 가지고 있다. 다이아몬드도 탄소원자로 구성되어 있으며 3차원 구조이다. 이 경우에는 sp3탄소로 되어 있다. 다이아몬드는 경도가 높고 투명하며 굴절률이 큰 특징이 있다. 풀러렌류는 외견상 흑연에 가깝다.Fullerenes are composed of sp 2 carbon like graphite. sp 2 carbon is the constituent carbon of benzene and has a planar alignment. In graphite, the one where the benzene ring is in contact with the plane is stacked in a stack. In fullerene nanotubes, there is a structure in which the benzene ring is connected, but the spherical structure includes a five-membered ring structure. Thus, fullerenes have a three-dimensional conformation, which is characterized by a combination of flexible sp 2 carbon structures. As a result, fullerenes have unique chemical and physical characteristics not found in conventional organic compounds. Diamond is also composed of carbon atoms and has a three-dimensional structure. In this case sp 3 carbon. Diamonds are characterized by high hardness, transparency and high refractive index. Fullerenes are close to graphite in appearance.

풀러렌류는 흑연, 다이아몬드와는 틀리고 1개의 분자인 점이 큰 특징이며, 이것이 풀러렌의 생리활성에서 주목을 끄는 하나의 이유가 된다. 나노튜브도 하나 의 분자이기는 하나 매우 큰 고분자이며 풀러렌과는 틀리다.Fullerenes are characterized by being one molecule different from graphite and diamond, and this is one reason to attract attention in the physiological activity of fullerenes. Nanotubes, though one molecule, are very large polymers and differ from fullerenes.

풀러렌의 물리 화학적인 특징을 열거하면 다음 4가지를 들 수 있다.The four physical and chemical properties of fullerenes are listed below.

- 광 여기가 쉽게 일어난다.Optical excitation easily occurs.

- 소수성이 높다.-High hydrophobicity.

- 금속 등을 내포할 수 있다.-May contain metals, etc.

- 전자의 이동이 용이하게 일어난다.-The movement of electrons occurs easily.

상기와 같은 풀러렌의 특징으로 인해서, 풀러렌류를 이용한 유도체는 응용분야에서는 초전도성과 관련된 전자디바이스, 광 여기가 잘 되는 것에 착안한 태양광 발전, 신규골격과 관련한 의약분야로의 전개 등을 꼽을 수 있으며, 전자디바이스나 연료전지전극 등의 연구에서도 그 활용분야가 폭넓게 연구되고 있다.Due to the characteristics of fullerenes as described above, derivatives using fullerenes can be mentioned in electronic fields related to superconductivity in application fields, photovoltaic power generation focusing on good photoexcitation, and development into pharmaceutical fields related to new skeletons. In the field of electronic devices and fuel cell electrodes, the field of application has been widely studied.

풀러렌 유도체에 대한 종래특허 국제출원번호 PCT/JP2001/11352호에는 풀러렌 유도체의 제조방법 및 풀러렌 유도체, 프로톤전도체 및 전기화학 디바이스에 관해서 기재되었으며, 보다 상세하게는 프로톤 전도체로서 적절한 풀러렌올과 같은 OH기 또는 SO3H기 도입 풀러렌 또는 이의 유도체의 효율적인 제조방법 및 이러한 제조방법을 사용하여 수득되는 신규하면서 또한 유용한 프로톤 전도체 및, 이러한 프로톤 전도체를 사용하는 연료전지 등의 전기화학 디바이스에 대해서 기재되어 있습니다.Conventional Patent Application No. PCT / JP2001 / 11352 for fullerene derivatives describes a method for preparing fullerene derivatives and fullerene derivatives, proton conductors and electrochemical devices, and more particularly OH groups such as fullereneols suitable as proton conductors. Or an efficient process for producing SO 3 H-group introduced fullerenes or derivatives thereof, and novel and useful proton conductors obtained using such processes and electrochemical devices such as fuel cells using such proton conductors.

또한, 종래특허 대한민국 공개특허 제2008-0063233호에는 풀러렌 유도체에 관해서 기재되어 있으며, 보다 상세하게는 풀러렌에 다섯 개의 가지가 황을 함유한 친수성 관능기와 결합하여 양친매성 풀러렌 유도체를 제조하는 방법에 대해서 기재되어 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0063233 discloses a fullerene derivative, and more specifically, a method for preparing an amphiphilic fullerene derivative by combining a hydrophilic functional group containing five branches of sulfur in fullerene. It is described.

그러나, 상기 국제출원번호 PCT/JP2001/11352호 및 대한민국 공개특허 제2008-0063233호에는 풀러렌에 관능기를 결합하여 풀러렌 유도체를 제조하는 방법에 대해서는 기재되어 있으나, 카르복실기 관능기를 삽입하여 제조되는 플로렌 유도체에 대해서는 기재되어 있지 않으며, 이를 이용하여 제조되는 풀러렌 중합체 사용에 따른 어떠한 장점에 대해서도 기재되어 있지 않다.However, International Application No. PCT / JP2001 / 11352 and Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0063233 describe a method for preparing a fullerene derivative by combining a functional group with fullerene, but a florene derivative prepared by inserting a carboxyl functional group It is not described, nor is there any benefit of using a fullerene polymer made using it.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 2개의 관능기를 갖는 관능성 풀러렌 유도체를 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a functional fullerene derivative having two functional groups.

또한, 본 발명은 2개의 관능기를 갖는 관능성 풀러렌 유도체를 중합하여 제조되는 풀러렌 중합체를 제공하는데 있다.The present invention also provides a fullerene polymer prepared by polymerizing a functional fullerene derivative having two functional groups.

본 발명은 2개의 관능기를 갖는 관능성 풀러렌 유도체를 제공한다.The present invention provides a functional fullerene derivative having two functional groups.

또한, 본 발명은 2개의 관능기를 갖는 관능성 풀러렌 유도체를 중합하여 제조되는 풀러렌 중합체를 제공한다.The present invention also provides a fullerene polymer prepared by polymerizing a functional fullerene derivative having two functional groups.

또한, 본 발명은 유기용매에 풀러렌, 반응물, 촉매제 1 및 촉매제 2를 첨가 및 혼합하는 단계(단계 1);In addition, the present invention comprises the steps of adding and mixing fullerenes, reactants, catalyst 1 and catalyst 2 to the organic solvent (step 1);

상기 단계 1의 혼합물을 비활성 분위기에서 고온으로 50 ~ 70시간 동안 반응시켜 중간산물을 얻는 단계(단계 2);Reacting the mixture of step 1 at a high temperature in an inert atmosphere for 50 to 70 hours to obtain an intermediate product (step 2);

상기 단계 2의 중간산물을 정제한 후, 알콜로 추출하고, 이를 건조하는 최종산물을 얻는 단계(단계 3)로 이루어지는 관능성 풀러렌 유도체의 제조방법을 제공한다.Purifying the intermediate product of step 2, and then extracting with alcohol, to obtain a final product to dry it to provide a method for producing a functional fullerene derivative comprising the step (step 3).

또한, 본 발명은 유기용매에 본 발명에 따른 관능성 풀러렌 유도체, 글리콜류, 디아민류, 산염화물 및 촉매제 1을 첨가 및 혼합하는 단계(단계 1);In addition, the present invention comprises the steps of adding and mixing the functional fullerene derivative, glycols, diamines, acid chlorides and the catalyst 1 according to the present invention to the organic solvent (step 1);

상기 단계 1의 혼합물을 상온에서 반응시켜 중간산물을 얻는 단계(단계 2);Reacting the mixture of step 1 at room temperature to obtain an intermediate (step 2);

상기 단계 2의 중간산물을 정제한 후, 알콜로 추출하고, 이를 건조하는 최종산물을 얻는 단계(단계 3)로 이루어지는 관능성 풀러렌 중합체의 제조방법을 제공한다.Purifying the intermediate product of step 2, and then extracting with alcohol, to obtain a final product to dry it provides a method for producing a functional fullerene polymer consisting of (step 3).

본 발명에 따른 2개의 관능기를 갖는 관능성 풀러렌 유도체 및 이를 이용하여 제조된 풀러렌 중합체는 우수한 전하이동도를 가져, 유기 전자소자에 유용하게 사용될 수 있다. The functional fullerene derivative having two functional groups and the fullerene polymer prepared by using the same according to the present invention have excellent charge mobility and can be usefully used in organic electronic devices.

본 발명은 하기 화학식 1로 표기되는 2개의 관능기를 갖는 관능성 풀러렌 유도체를 제공한다.The present invention provides a functional fullerene derivative having two functional groups represented by the following general formula (1).

Figure 112008085937970-pat00001
Figure 112008085937970-pat00001

(A는 C1~C20의 알킬이다)(A is C 1 -C 20 alkyl)

상기 관능기는 카르복실기인 것이 바람직하다. 상기 화학식 1의 알킬은 특별히 한정하지는 않으며, 체인형상, 분기형상, 고리형상 알킬 등을 선택하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 알킬은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-펜틸, sec-펜틸, tert-펜틸, 시클로펜틸, n-헥실, sec-헥실, 노닐, 데카닐 등을 사용할 수 있다.It is preferable that the said functional group is a carboxyl group. The alkyl of Formula 1 is not particularly limited, and may be selected from chain, branched and cyclic alkyl. Preferably the alkyl is methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, sec-pentyl, tert-pentyl, cyclopentyl, n-hexyl, sec- Hexyl, nonyl, decanyl and the like can be used.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 제조되는 풀러렌 유도체를 중합하여 이루어지는 하기 화학식 2로 표기되는 관능성 풀러렌 중합체를 제공한다. In addition, the present invention provides a functional fullerene polymer represented by the following formula (2) obtained by polymerizing a fullerene derivative prepared by the formula (1).

Figure 112008085937970-pat00002
Figure 112008085937970-pat00002

(n은 2이상의 정수이며, A, C는 C1~C20의 알킬이고, B는 -O-, -NH-인 연결부위이다.)(n is an integer of 2 or more, A and C are C 1 to C 20 alkyl, and B is -O- and -NH-).

상기 화학식 2의 알킬은 특별히 한정하지 않으며, 체인형상, 분기형상, 고리형상 알킬를 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 알킬은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-펜틸, sec-펜틸, tert-펜틸, 시 클로펜틸, n-헥실, sec-헥실, 노닐, 데카닐 등을 사용할 수 있다.The alkyl of Formula 2 is not particularly limited, and chain, branched, and cyclic alkyl may be used. More preferably the alkyl is methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, sec-pentyl, tert-pentyl, cyclopentyl, n-hexyl, sec-hexyl, nonyl, decanyl and the like can be used.

또한, 본 발명은 유기용매에 풀러렌, 반응물, 촉매제 1 및 촉매제 2를 첨가 및 혼합하는 단계(단계 1);In addition, the present invention comprises the steps of adding and mixing fullerenes, reactants, catalyst 1 and catalyst 2 to the organic solvent (step 1);

상기 단계 1의 혼합물을 비활성 분위기에서 고온으로 50 ~ 70시간 동안 반응시켜 중간산물을 얻는 단계(단계 2);Reacting the mixture of step 1 at a high temperature in an inert atmosphere for 50 to 70 hours to obtain an intermediate product (step 2);

상기 단계 2의 중간산물을 정제한 후, 알콜로 추출하고, 이를 건조하는 최종산물을 얻는 단계(단계 3)로 이루어지는 관능성 풀러렌 유도체의 제조방법을 제공한다.Purifying the intermediate product of step 2, and then extracting with alcohol, to obtain a final product to dry it to provide a method for producing a functional fullerene derivative comprising the step (step 3).

먼저, 상기 단계 1은 유기용매에 풀러렌, 반응물, 촉매제 1 및 촉매제 2를 첨가 및 혼합하는 단계이다.First, step 1 is a step of adding and mixing fullerene, reactants, catalyst 1 and catalyst 2 to the organic solvent.

상기 유기용매는 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 자일렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 상기 풀러렌은 특별히 한정하지는 않으나, C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C96이며, 더욱 바람직하게는 C60 또는 C70을 선택하여 사용할 수 있다.The organic solvent may be used alone or mixed with tetrahydrofuran, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene and the like, the fullerene is not particularly limited, C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , C 96 , and more preferably C 60 or C 70 may be selected and used.

상기 반응물은 1-브로모헥사노익산을 사용할 수 있고, 촉매제 1은 2-2'-비피리딘, 트리에틸아민, (4-(디에틸아미노)피리딘, 4-아미노피리미딘, 아미노피라진, 3-아미노-1,2,4-트리아진, 아미노퀴놀린, N,N 디메틸디프로필렌트리아민 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 촉매제 2는 브롬화구리, 브롬화은 등을 사용할 수 있다.The reactants may use 1-bromohexanoic acid, and catalyst 1 is 2-2′-bipyridine, triethylamine, (4- (diethylamino) pyridine, 4-aminopyrimidine, aminopyrazine, 3 -Amino-1,2,4-triazine, aminoquinoline, N, N dimethyldipropylenetriamine, or the like can be used alone or in combination, and the catalyst 2 can be copper bromide, silver bromide or the like.

다음으로, 상기 단계 2는 단계 1의 혼합물을 비활성 분위기에서 고온으로 50 ~ 70시간 동안 반응시켜 중간산물을 얻는 단계이다.Next, step 2 is a step of obtaining an intermediate by reacting the mixture of step 1 at a high temperature in an inert atmosphere for 50 to 70 hours.

상기 비활성 기체는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈 등을 사용할 수 있다. 상기 고온은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 80 ~ 130 ℃ 범위에서 선택하여 적용할 수 있다. 상기 고온이 80 ℃ 미만일 경우, 충분한 반응을 유도하기 힘들고, 130 ℃를 초과할 경우에는 중간산물 외에 불순물의 생성이 초래되어 최종산물의 수율이 낮아지는 단점이 있다. 또한, 상기 반응시간이 50 시간 미만일 경우에는 충분한 중간산물을 얻기 힘들고, 70 시간을 초과할 경우에는 반응시간에 비하여 최종산물의 수율이 증가하지 않는다.The inert gas may be nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon and the like. Although the said high temperature is not specifically limited, Preferably, it can select and apply in 80-130 degreeC range. If the high temperature is less than 80 ℃, it is difficult to induce a sufficient reaction, if it exceeds 130 ℃ has the disadvantage of lowering the yield of the final product is caused by the generation of impurities in addition to the intermediate product. In addition, when the reaction time is less than 50 hours, it is difficult to obtain a sufficient intermediate product, and when the reaction time exceeds 70 hours, the yield of the final product does not increase compared to the reaction time.

최종적으로, 상기 단계 3은 단계 2의 중간산물을 정제한 후, 알콜로 추출하고, 이를 건조하는 최종산물을 얻는 단계이다.Finally, step 3 is a step of obtaining the final product after purification of the intermediate of step 2, followed by extraction with alcohol and drying it.

상기 알콜은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 알킬체인이 짧은 메탄올, 에탄올을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.Although the said alcohol is not specifically limited, Preferably, short-chained methanol and ethanol can be used individually or in mixture.

또한, 본 발명은 유기용매에 본 발명에 따른 관능성 풀러렌 유도체, 글리콜류, 디아민류, 산염화물 및 촉매제 1을 첨가 및 혼합하는 단계(단계 1);In addition, the present invention comprises the steps of adding and mixing the functional fullerene derivative, glycols, diamines, acid chlorides and the catalyst 1 according to the present invention to the organic solvent (step 1);

상기 단계 1의 혼합물을 상온에서 반응시켜 중간산물을 얻는 단계(단계 2);Reacting the mixture of step 1 at room temperature to obtain an intermediate (step 2);

상기 단계 2의 중간산물을 정제한 후, 알콜로 추출하고, 이를 건조하는 최종산물을 얻는 단계(단계 3)로 이루어지는 관능성 풀러렌 중합체의 제조방법을 제공한다.Purifying the intermediate product of step 2, and then extracting with alcohol, to obtain a final product to dry it provides a method for producing a functional fullerene polymer consisting of (step 3).

먼저, 상기 단계 1은 유기용매에 본 발명에 따른 관능성 풀러렌 유도체, 글리콜류, 디아민류, 산염화물 및 촉매제 1을 첨가 및 혼합하는 단계이다.First, step 1 is a step of adding and mixing the functional fullerene derivative, glycols, diamines, acid chlorides and the catalyst 1 according to the present invention to the organic solvent.

상기 유기용매는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 유기용매는 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 자일렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 글리콜류는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜, 부틸렌글리콜 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 디아민류는 에틸디아민, 프로필디아민, 부틸디아민, 펜틸디아민, 헥실디아민 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.The organic solvent is not particularly limited, but preferably, the organic solvent may be used alone or mixed with tetrahydrofuran, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, and the like. The glycols may be ethylene glycol, propylene glycol, Diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, hexylene glycol, butylene glycol may be used alone or in combination, diamines may be used alone or in combination with ethyl diamine, propyldiamine, butyldiamine, pentyldiamine, hexyldiamine It can be mixed and used.

또한, 상기 산염화물은 염화벤조일, 염화신나모일, 염화 2-메틸페닐아세틸, 염화 4-메틸페닐아세틸, 염화 1-나프틸아세틸 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 촉매제 1은 2-2'-비피리딘, 트리에틸아민, (4-(디에틸아미노)피리딘, 4-아미노피리미딘, 아미노피라진, 3-아미노-1,2,4-트리아진, 아미노퀴놀린, N,N 디메틸디프로필렌트리아민 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.In addition, the acid chloride may be used alone or in combination of benzoyl chloride, cinnamoyl chloride, 2-methylphenylacetyl chloride, 4-methylphenylacetyl chloride, 1-naphthylacetyl chloride, etc., the catalyst 1 is 2-2'-ratio Pyridine, triethylamine, (4- (diethylamino) pyridine, 4-aminopyrimidine, aminopyrazine, 3-amino-1,2,4-triazine, aminoquinoline, N, N dimethyldipropylenetriamine, etc. May be used alone or in combination.

다음으로, 상기 단계 1의 혼합물을 상온에서 반응시켜 중간산물을 얻는 단계 이다. Next, the step of obtaining the intermediate product by reacting the mixture of step 1 at room temperature.

상기 상온은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 단계 1의 혼합물을 10 ~ 30 ℃로 반응시키는 것이 바람직하다. 상기 반응온도가 10 ℃ 미만일 경우에는 중합체의 반응을 유도하기 힘들고, 반응온도가 30 ℃를 초과할 경우에는 온도 증가에 비하여 중합체의 합성이 증가하지 않는다.The room temperature is not particularly limited, but it is preferable to react the mixture of Step 1 at 10 to 30 ° C. When the reaction temperature is less than 10 ℃ it is difficult to induce the reaction of the polymer, when the reaction temperature exceeds 30 ℃ does not increase the synthesis of the polymer compared to the temperature increase.

최종적으로, 상기 단계 3은 단계 2의 중간산물을 정제한 후, 알콜로 추출하고, 이를 건조하는 최종산물을 얻는 단계이다.Finally, step 3 is a step of obtaining the final product after purification of the intermediate of step 2, followed by extraction with alcohol and drying it.

상기 알콜은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 알킬체인이 짧은 메탄올, 에탄올을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.Although the said alcohol is not specifically limited, Preferably, short-chained methanol and ethanol can be used individually or in mixture.

본 발명에 따른 상기 관능성 풀러렌 유도체 및 풀러렌 중합체 최종산물 추출방법 및 건조방법은 특별히 한정하지 않으며, 최종산물의 수득율 및 건조효율이 좋은 방법이면 어떠한 방법도 사용할 수 있다.The functional fullerene derivative and fullerene polymer final product extraction method and drying method according to the invention is not particularly limited, any method can be used as long as the yield and drying efficiency of the final product is good.

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples and experimental examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

<< 실시예Example 1>  1> 관능성Sensuality 풀러렌Fullerene 유도체 제조 Derivative manufacturing

4구 플라스크에 톨루엔을 100 ㎖을 넣고 풀러렌 0.1 g, 1-브로모헥사노익산 19 ㎕, 2-2'-비피리딘 0.04 g 및 브롬화구리 0.02 g을 혼합하고. 이를 질소가스 존재하에 100 ~ 110 ℃에서 59 시간 동안 반응시켰다. 상기 반응물을 여과하여 불순물을 제거하고, 맑은 용액을 농축하였다. 상기 농축액에 메탄올을 첨가하고, 이를 다시 여과하여 최종산물 0.04 g을 수득하였다.100 ml of toluene was added to a four neck flask, and 0.1 g of fullerene, 19 µl of 1-bromohexanoic acid, 0.04 g of 2-2'-bipyridine, and 0.02 g of copper bromide were mixed. This was reacted for 59 hours at 100 ~ 110 ℃ in the presence of nitrogen gas. The reaction was filtered to remove impurities and the clear solution was concentrated. Methanol was added to the concentrate, which was filtered again to afford 0.04 g of final product.

<< 실시예Example 2>  2> 풀러렌Fullerene 복합체 제조 Composite manufacturing

사구 플라스크에 테트라하이드로퓨란을 100 ㎖을 넣고 실시예 1에서 수득한 관능성 풀러렌 유도체 1 g, 에틸렌 글리콜 0.062 g, 염화벤조일 0.28 g, 트리에틸아민 0.4 g 및 4-(디메틸아미노)피리딘을 0.06 g은 혼합하고, 상기 혼합물을 상온 조건으로 하여 중간산물을 제조하였다. 상기 중간산물이 포함된 용액을 여과하여 불순물을 제거하고, 맑은 용액을 농축하였다. 상기 농축액에 메탄올을 첨가하고, 이를 다시 여과하여 최종산물 0.9 g을 수득하였다.100 ml of tetrahydrofuran was added to the four-necked flask, 1 g of the functional fullerene derivative obtained in Example 1, 0.062 g of ethylene glycol, 0.28 g of benzoyl chloride, 0.4 g of triethylamine, and 0.06 g of 4- (dimethylamino) pyridine. Silver was mixed and the mixture was prepared at room temperature to produce an intermediate. The solution containing the intermediate was filtered to remove impurities and the clear solution was concentrated. Methanol was added to the concentrate, which was filtered again to give 0.9 g of the final product.

Claims (24)

하기 화학식 1로 표기되는 2개의 관능기를 갖는 관능성 풀러렌 유도체.Functional fullerene derivative having two functional groups represented by the following formula (1). <화학식 1>&Lt; Formula 1 >
Figure 112008085937970-pat00003
Figure 112008085937970-pat00003
(A는 C1~C20의 알킬이다)(A is C 1 -C 20 alkyl)
제1항에 있어서, 상기 관능기는 카르복실기인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 유도체.The functional fullerene derivative according to claim 1, wherein the functional group is a carboxyl group. 제1항에 있어서, 상기 알킬은 체인형상, 분기형상 및 고리형상 알킬 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 유도체.The functional fullerene derivative according to claim 1, wherein the alkyl is any one of chain, branched and cyclic alkyl. 제1항에 있어서, 상기 알킬은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-펜틸, sec-펜틸, tert-펜틸, 시클로펜틸, n-헥실, sec-헥실, 노닐 및 데카닐으로 이루어지는 군으로부터 독립적으로 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 유도체.The compound of claim 1, wherein the alkyl is methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, sec-pentyl, tert-pentyl, cyclopentyl, n-hexyl , sec-hexyl, nonyl, and decanyl. A functional fullerene derivative, characterized in that one kind independently selected from the group consisting of. 제1항의 풀러렌 유도체를 중합하여 이루어지는 하기 화학식 2로 표기되는 관능성 풀러렌 중합체.Functional fullerene polymer represented by the following general formula (2) obtained by polymerizing the fullerene derivative of claim 1. <화학식 2><Formula 2>
Figure 112008085937970-pat00004
Figure 112008085937970-pat00004
(n은 2 이상의 정수이며, A, C는 C1~C20의 알킬이고, B는 -O-, -NH-인 연결부위이다.)(n is an integer of 2 or more, A, C is C 1 ~ C 20 alkyl, B is -O-, -NH- is a linking site.)
제5항에 있어서, 상기 알킬은 체인형상, 분기형상 및 고리형상 알킬 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 중합체.6. The functional fullerene polymer of claim 5 wherein the alkyl is any one of chain, branched and cyclic alkyl. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 알킬은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-펜틸, sec-펜틸, tert-펜틸, 시클로펜틸, n-헥실, sec-헥실, 노닐 및 데카닐으로 이루어지는 군으로부터 독립적으로 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 중합체.7. The method of claim 5 or 6, wherein the alkyl is methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, sec-pentyl, tert-pentyl, cyclopentyl and n-hexyl, sec-hexyl, nonyl and decanyl. The functional fullerene polymer, characterized in that one kind selected from the group consisting of. 유기용매에 풀러렌;Fullerenes in organic solvents; 1-브로모헥사노익산인 반응물;Reactants that are 1-bromohexanoic acid; 2-2'-비피리딘, 트리에틸아민, (4-(디에틸아미노)피리딘, 4-아미노피리미딘, 아미노피라진, 3-아미노-1,2,4-트리아진, 아미노퀴놀린 및 N,N 디메틸디프로필렌트리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 촉매제 1; 및 2-2'-bipyridine, triethylamine, (4- (diethylamino) pyridine, 4-aminopyrimidine, aminopyrazine, 3-amino-1,2,4-triazine, aminoquinoline and N, N At least one catalyst agent selected from the group consisting of dimethyldipropylenetriamine; and 브롬화구리 또는 브롬화은인 촉매제 2; 를 첨가 및 혼합하는 단계(단계 1);Catalyst 2 which is copper bromide or silver bromide; Adding and mixing (step 1); 상기 단계 1의 혼합물을 비활성 분위기에서 고온으로 50 ~ 70시간 동안 반응시켜 중간산물을 얻는 단계(단계 2);Reacting the mixture of step 1 at a high temperature in an inert atmosphere for 50 to 70 hours to obtain an intermediate product (step 2); 상기 단계 2의 중간산물을 정제한 후, 알콜로 추출하고, 이를 건조하는 최종산물을 얻는 단계(단계 3)로 이루어지는 관능성 풀러렌 유도체의 제조방법.Purifying the intermediate product of step 2, followed by extraction with alcohol and obtaining the final product to dry it (step 3) of the production of a functional fullerene derivative. 제8항에 있어서, 상기 단계 1의 유기용매는 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 자일렌, 클로로벤젠 및 디클로로벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 유도체의 제조방법.The method of claim 8, wherein the organic solvent of step 1 is at least one selected from the group consisting of tetrahydrofuran, toluene, xylene, chlorobenzene, and dichlorobenzene. 제8항에 있어서, 상기 단계 1의 풀러렌은 C60 또는 C70인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 유도체의 제조방법.The method of claim 8, wherein the fullerene of step 1 is C 60 or C 70 . 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서, 상기 단계 2의 비활성 기체는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논 및 라돈으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 유도체의 제조방법.The method of claim 8, wherein the inert gas of step 2 is at least one selected from the group consisting of nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon. 제8항에 있어서, 상기 단계 2의 고온은 80 ~ 130 ℃인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 유도체의 제조방법.The method of claim 8, wherein the high temperature of the step 2 is 80 ~ 130 ℃. 제8항에 있어서, 상기 단계 3의 알콜은 메탄올 및 에탄올의 단독 또는 혼합인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 유도체의 제조방법.9. The method of claim 8, wherein the alcohol of step 3 is a mixture of methanol and ethanol alone or in a mixture. 유기용매에 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 관능성 풀러렌 유도체; A functional fullerene derivative according to any one of claims 1 to 4 in an organic solvent; 글리콜류; 디아민류; 산염화물; 및 Glycols; Diamines; Acid chlorides; And 2-2'-비피리딘, 트리에틸아민, (4-(디에틸아미노)피리딘, 4-아미노피리미딘, 아미노피라진, 3-아미노-1,2,4-트리아진, 아미노퀴놀린 및 N,N-디메틸디프로필렌트리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 촉매제 1; 을 첨가 및 혼합하는 단계(단계 1);2-2'-bipyridine, triethylamine, (4- (diethylamino) pyridine, 4-aminopyrimidine, aminopyrazine, 3-amino-1,2,4-triazine, aminoquinoline and N, N Adding and mixing one or more catalysts 1 selected from the group consisting of dimethyldipropylenetriamine (step 1); 상기 단계 1의 혼합물을 상온에서 반응시켜 중간산물을 얻는 단계(단계 2);Reacting the mixture of step 1 at room temperature to obtain an intermediate (step 2); 상기 단계 2의 중간산물을 정제한 후, 알콜로 추출하고, 이를 건조하는 최종산물을 얻는 단계(단계 3)로 이루어지는 관능성 풀러렌 중합체의 제조방법.Purifying the intermediate product of step 2, followed by extraction with alcohol and obtaining the final product to dry it (step 3) a method for producing a functional fullerene polymer. 제17항에 있어서, 상기 단계 1의 유기용매는 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 자일렌, 클로로벤젠 및 디클로로벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 중합체의 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the organic solvent of step 1 is at least one selected from the group consisting of tetrahydrofuran, toluene, xylene, chlorobenzene, and dichlorobenzene. 제17항에 있어서, 상기 단계 1의 글리콜류는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜 및 부틸렌글리콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 중합체의 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the glycols of step 1 is at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, hexylene glycol and butylene glycol. Method for producing a functional fullerene polymer. 제17항에 있어서, 상기 단계 1의 디아민류는 에틸디아민, 프로필디아민, 부틸디아민, 펜틸디아민 및 헥실디아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 중합체의 제조방법.The method for producing a functional fullerene polymer according to claim 17, wherein the diamines of step 1 are at least one selected from the group consisting of ethyldiamine, propyldiamine, butyldiamine, pentyldiamine and hexyldiamine. 제17항에 있어서, 상기 단계 1의 산염화물은 염화벤조일, 염화신나모일, 염화 2-메틸페닐아세틸, 염화 4-메틸페닐아세틸, 염화 1-나프틸아세틸로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 중합체의 제조방법.18. The method according to claim 17, wherein the acid chloride of step 1 is at least one selected from the group consisting of benzoyl chloride, cinnamoyl chloride, 2-methylphenylacetyl chloride, 4-methylphenylacetyl chloride, and 1-naphthylacetyl chloride. Method of Making Functional Fullerene Polymer. 삭제delete 제17항에 있어서, 상기 단계 2의 상온은 10 ~ 30 ℃인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 중합체의 제조방법.The method of claim 17, wherein the room temperature of step 2 is 10 ~ 30 ℃. 제17항에 있어서, 상기 단계 3의 알콜은 메탄올 및 에탄올의 단독 또는 혼합인 것을 특징으로 하는 관능성 풀러렌 중합체의 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the alcohol of step 3 is sole or mixed with methanol and ethanol.
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