KR20080103993A - 방향족 중합체의 제조 방법 - Google Patents

방향족 중합체의 제조 방법 Download PDF

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KR20080103993A
KR20080103993A KR1020087022246A KR20087022246A KR20080103993A KR 20080103993 A KR20080103993 A KR 20080103993A KR 1020087022246 A KR1020087022246 A KR 1020087022246A KR 20087022246 A KR20087022246 A KR 20087022246A KR 20080103993 A KR20080103993 A KR 20080103993A
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쯔또무 요꼬자와
히데유끼 히가시무라
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08G61/02Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes
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Abstract

본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물을, 하기 화학식 II로 표시되는 포스핀 화합물을 포함하는 니켈 착체의 존재하에서 중축합하는 것을 특징으로 하는 방향족 중합체의 제조 방법에 관한 것이다.
<화학식 I>
Figure 112008064494335-PCT00022
(Ar은 산소 원자 및/또는 질소 원자를 포함할 수 있는 방향환을 갖는 방향환 함유 유기기; R은 탄화수소기를 포함하는 1가의 기; k는 1 이상의 정수; X는 할로겐 원자, 니트로기 또는 -SO3Q(Q는 1가 탄화수소기); Y는 O, S, 이미노기, 에테닐렌기 또는 에티닐렌기; n은 0 또는 1; M은 H, -B(OQ1)2, -Si(Q2)3, -Sn(Q3)3 또는 -Z1(Z2)m (Q1은 H 또는 1가 탄화수소기; Q2 및 Q3은 1가 탄화수소기; Z1은 금속 원자 또는 금속 이온; Z2는 상대 이온; m은 0 이상의 정수))
<화학식 II>
Figure 112008064494335-PCT00023
(R1은 1가 탄화수소기를 나타내고, R2는 2가 탄화수소기를 나타냄)
방향족 중합체, 방향족 화합물, 니켈 착체, 중축합

Description

방향족 중합체의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING AROMATIC POLYMER}
본 발명은 방향족 중합체의 제조 방법에 관한 것이다.
방향족 중합체는 전기 특성, 광학 특성, 내열성, 역학 특성 등의 점에서 우수한 특성을 갖기 때문에, 도전 재료, 광전 변환 재료, 발광 재료, 비선형 광학 재료, 전지용 재료, 전자 부품 재료, 자동차용 재료 등의 첨단 기능 재료에 유용한 것으로 알려져 있다.
방향족 중합체의 제조 방법으로서는, 예를 들면 구리, 팔라듐, 니켈 등의 전이 금속 화합물을 촉매 또는 반응 시제로 이용하는 방향족 화합물의 중축합 방법(하기 비특허 문헌 1), 니켈 촉매를 이용하여 분자 내에 2개 이상의 할로겐을 갖는 유기 화합물을 마그네슘과 반응시키는 중축합 방법(하기 특허 문헌 1) 등이 제안되어 있다.
그러나, 이들 방법으로는 고분자량이면서 좁은 분자량 분포를 갖는 방향족 중합체는 얻어지지 않았다.
〔특허 문헌 1〕 일본 특허 공개 (소)52-154900호 공보
〔비특허 문헌 1〕 Chem. Rev. 102, 1359 (2002)
<발명의 개시>
본 발명의 목적은 고분자량이면서 좁은 분자량 분포를 갖는 방향족 중합체의 제조 방법, 및 이 제조 방법에 의해서 제조되는 방향족 중합체를 제공하는 것이다.
본 발명은 첫째로, 하기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물을, 하기 화학식 II로 표시되는 포스핀 화합물을 포함하는 니켈 착체의 존재하에서 중축합하는 것을 특징으로 하는 방향족 중합체의 제조 방법을 제공한다.
Figure 112008064494335-PCT00001
(식 중, Ar은 산소 원자 및/또는 질소 원자를 포함할 수 있는 방향환을 갖는 2가의 유기기이고, R은 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시기, 비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노기, 치환될 수 있는 탄화수소 메르캅토기, 치환될 수 있는 탄화수소 카르보닐기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시카르보닐기, 비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노카르보닐기, 또는 치환될 수 있는 탄화수소 술포닐기를 나타내고, k는 1 이상의 정수이고, R이 복수인 경우에는 모든 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 2개의 R이 하나 되어 환을 형성할 수 있고, X는 할로겐 원자, 니트로기 또는 -SO3Q로 표시되는 기(여기서, Q는 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기를 나타냄)를 나타내고, Y는 산소 원자, 황 원자, 이미노기, 치환 이미노기, 에테닐렌기, 치환 에테닐렌기 또는 에티닐렌기를 나타내고, n은 0 또는 1이고, M은 수소 원자, -B(OQ1)2, -Si(Q2)3, -Sn(Q3)3 또는 -Z1(Z2)m을 나타냄(여기서, Q1은 수소 원자 또는 1가의 탄화수소기를 나타내고, 2개의 Q1은 동일하거나 상이할 수 있고, 2개의 Q1이 하나 되어 환을 형성할 수 있고, Q2는 1가의 탄화수소기를 나타내고, 3개의 Q2는 동일하거나 상이할 수 있고, Q3은 1가의 탄화수소기를 나타내고, 3개의 Q3은 동일하거나 상이할 수 있고, Z1은 금속 원자 또는 금속 이온을 나타내고, Z2는 상대 이온을 나타내고, m은 0 이상의 정수임))
Figure 112008064494335-PCT00002
(식 중, R1은 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기를 나타내고, 4개의 R1은 동일하거나 상이할 수 있고, 2개의 R1이 하나 되어 환을 형성할 수 있고, R2는 치환될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타냄)
본 발명은 둘째로, 상기 제조 방법에 의해 제조된 방향족 중합체를 제공한다.
본 발명은 셋째로, 하기 화학식 VIII로 표시되는 반복 단위를 갖고, 폴리스 티렌 환산의 수평균 분자량이 10,000 이상이고, 또한 (폴리스티렌 환산의 중량평균 분자량)/(폴리스티렌 환산의 수평균 분자량)으로 규정되는 분자량 분포가 1.0 내지 1.3인 방향족 중합체를 제공한다.
Figure 112008064494335-PCT00003
(식 중, Ar*은 벤젠환 또는 피롤환을 나타내고, R은 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시기, 비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노기, 치환될 수 있는 탄화수소 메르캅토기, 치환될 수 있는 탄화수소 카르보닐기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시카르보닐기, 비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노카르보닐기, 또는 치환될 수 있는 탄화수소 술포닐기를 나타내고, k는 1 이상의 정수이고, R이 복수인 경우에는 모든 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 2개의 R이 하나 되어 환을 형성할 수 있음)
도 1은 본 발명의 실시예에서의 「화합물 A (몰)/Ni(dppe)Cl2 (몰)의 비」이고, 「수평균 분자량 Mn」 및 「분자량 분포 Mw/Mn」의 관계를 나타내는 그래프이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
<방향족 중합체의 제조 방법>
본 발명의 제조 방법은, 상기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물을, 상기 화학식 II로 표시되는 포스핀 화합물을 포함하는 니켈 착체의 존재하에서 중축합하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제조 방법에서, 상기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물, 상기 화학식 II로 표시되는 포스핀 화합물을 포함하는 니켈 착체는 각각 1종 단독으로 이용하거나 2종 이상을 병용할 수 있다.
-방향족 화합물-
상기 화학식 I에서의 Ar은 산소 원자 및/또는 질소 원자를 포함할 수 있는 방향환을 갖는 2가의 유기기를 나타낸다. 이 방향환으로부터 수소 원자를 2개 제거함으로써 2가의 유기기가 된다.
상기 방향환은 산소 원자 및/또는 질소 원자를 포함할 수 있는 것(즉, 수소 원자, 탄소 원자, 산소 원자 및 질소 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원자를 포함하는 것)이고, 바람직하게는 수소 원자 및 탄소 원자를 포함하는 것, 수소 원자, 탄소 원자 및 산소 원자를 포함하는 것, 수소 원자, 탄소 원자 및 질소 원자를 포함하는 것, 수소 원자, 탄소 원자, 산소 원자 및 질소 원자를 포함하는 것이고, 보다 바람직하게는 수소 원자 및 탄소 원자를 포함하는 것, 수소 원자, 탄소 원자 및 산소 원자를 포함하는 것, 수소 원자, 탄소 원자 및 질소 원자를 포함하는 것이고, 특히 바람직하게는 수소 원자 및 탄소 원자를 포함하는 것, 수소 원자, 탄소 원자 및 질소 원자를 포함하는 것이다. 상기 방향환의 탄소수는, 통상적으로 2 내지 60이고, 상기 방향환으로서는 단환성 방향환, 축환성 방향환, 다환성 방향환이 바람직하고, 단환성 방향환, 축합성 방향환이 보다 바람직하고, 단환성 방향환이 더욱 바람직하고, 벤젠환이 특히 바람직하다.
상기 방향환으로서는, 예를 들면 벤젠환, 피리딘환, 1,2-디아진환, 1,3-디아진환, 1,4-디아진환, 1,3,5-트리아진환, 푸란환, 피롤환, 피라졸환, 이미다졸환, 옥사졸환 등의 단환성 방향환; 상기 단환성 방향환 중에서 서로 독립적으로 선택된 2개 이상을 축환한 축환성 방향환; 상기 단환성 방향환 및/또는 상기 축환성 방향환 중에서 서로 독립적으로 선택된 2개 이상을 단결합, 메틸렌기, 에틸렌기, 에테닐렌기, 에티닐렌기, 산소 원자, 이미노기, 카르보닐기 등으로 연결한 다환성 방향환 등을 들 수 있다. 축환성 방향환에서, 축환하는 단환성 방향환의 수는 2 내지 4개가 바람직하고, 2 내지 3개가 보다 바람직하고, 2개가 더욱 바람직하다. 다환성 방향환에서, 연결하는 단환성 방향환 및/또는 축환성 방향환의 수는 2 내지 4개가 바람직하고, 2 내지 3개가 보다 바람직하고, 2개가 더욱 바람직하다.
상기 단환성 방향환의 구체예로서는 이하의 것을 들 수 있다.
Figure 112008064494335-PCT00004
상기 축환성 방향환의 구체예로서는 이하의 것을 들 수 있다.
Figure 112008064494335-PCT00005
상기 다환성 방향환의 구체예로서는 이하의 것을 들 수 있다.
Figure 112008064494335-PCT00006
Figure 112008064494335-PCT00007
상기 방향환으로서는 단환성 방향환, 축환성 방향환, 다환성 방향환이 바람직하고, 단환성 방향환, 축환성 방향환이 보다 바람직하고, 단환성 방향환이 더욱 바람직하고, 벤젠환, 피롤환이 특히 바람직하다.
상기 화학식 I 중 R은, 상기 R이 Ar로 표시되는 유기기 중의 탄소 원자에 결합하는 경우에는, 독립적으로, 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시기(치환될 수 있는 탄화수소 옥시기), 비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노기(즉, 치환될 수 있는 탄화수소 이치환 아미노기), 치환될 수 있는 탄화수소 메르캅토기(치환될 수 있는 탄화수소 메르캅토기), 치환될 수 있는 탄화수소 카르보닐기(치환될 수 있는 탄화수소 카르보닐기), 치환될 수 있는 탄화수소 옥시카르보닐기(치환될 수 있는 탄화수소 옥시카르보닐기), 비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노카르보닐기(즉, 치환될 수 있는 탄화수소 이치환 아미노카르보닐기), 또는 치환될 수 있는 탄화수소 옥시술포닐기 (치환될 수 있는 탄화수소 술포닐기)이고, 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시기, 비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노기, 치환될 수 있는 탄화수소 메르캅토기, 치환될 수 있는 탄화수소 카르보닐기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시카르보닐기가 바람직하고, 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시기, 비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노기가 보다 바람직하고, 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시기가 더욱 바람직하다. 이들 기에서, 수소 원자가 결합한 질소 원자는 1가의 탄화수소기로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 상기 화학식 I 중 R은, 상기 R이 Ar로 표시되는 유기기 중의 질소 원자에 결합하는 경우에는, 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기이다. 또한, R로 표시되는 기가 복수의 치환기를 갖는 경우에는, 2개의 치환기가 연결하여 환을 형성할 수 있다.
R로 표시되는 1가의 탄화수소기로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 노닐기, 도데실기, 펜타데실기, 옥타데실기, 도코실기 등의 탄소수 1 내지 50 정도의 알킬기; 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로노닐기, 시클로도데실기, 노르보닐기, 아다만틸기 등의 탄소수 3 내지 50 정도의 환상 포화 탄화수소기; 에테닐기, 프로페닐기, 3-부테닐기, 2-부테닐기, 2-펜테닐기, 2-헥세닐기, 2-노네닐기, 2-도데세닐기 등의 탄소수 2 내지 50 정도의 알케닐기; 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 2-메틸페닐기, 3-메틸페닐기, 4-메틸페닐기, 4-에틸페닐기, 4-프로필페닐기, 4-이소프로필페닐기, 4-부틸페닐기, 4-t-부틸페닐기, 4-헥실 페닐기, 4-시클로헥실페닐기, 4-아다만틸페닐기, 4-페닐페닐기 등의 탄소수 6 내지 50 정도의 아릴기; 페닐메틸기, 1-페닐렌에틸기, 2-페닐에틸기, 1-페닐-1-프로필기, 1-페닐-2-프로필기, 2-페닐-2-프로필기, 3-페닐-1-프로필기, 4-페닐-1-부틸기, 5-페닐-1-펜틸기, 6-페닐-1-헥실기 등의 탄소수 7 내지 50 정도의 아르알킬기를 들 수 있다.
R로 표시되는 1가의 탄화수소기로서는, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하고, 탄소수 2 내지 12인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 3 내지 10인 것이 더욱 바람직하고, 탄소수 3 내지 10인 알킬기가 특히 바람직하다.
R로 표시되는 탄화수소 옥시기, 탄화수소 메르캅토기, 탄화수소 카르보닐기, 탄화수소 옥시카르보닐기, 탄화수소 술포닐기는, 각각 옥시기, 메르캅토기, 카르보닐기, 옥시카르보닐기, 술포닐기에 상기 1가의 탄화수소기가 1개 결합하여 이루어지는 기이다.
R로 표시되는 "비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노기", "비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노카르보닐기"는, 각각 아미노기, 아미노카르보닐기(즉, -C(=O)-NH2) 중 2개의 수소 원자가 상기 1가의 탄화수소기로 치환된 기이다. 이들에 포함되는 1가의 탄화수소기의 구체예 및 바람직한 예는, 상기 R로 표시되는 1가의 탄화수소기와 동일하다.
R로 표시되는 1가의 탄화수소기, 탄화수소 옥시기, 탄화수소 메르캅토기, 탄화수소 카르보닐기, 탄화수소 옥시카르보닐기, 탄화수소 술포닐기는 이들 기에 포 함되는 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐 원자, 수산기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시기, 치환될 수 있는 탄화수소 메르캅토기, 치환될 수 있는 탄화수소 카르보닐기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시카르보닐기, 치환될 수 있는 탄화수소 술포닐기 등으로 치환될 수 있다.
R로서는 탄소수 1 내지 20의 1가 탄화수소기, 탄화수소 옥시기, 탄화수소 이치환 아미노기, 탄화수소 메르캅토기, 탄화수소 카르보닐기, 탄화수소 옥시카르보닐기, 탄화수소 이치환 아미노카르보닐기, 탄화수소 술포닐기가 바람직하고, 탄소수 2 내지 12의 1가 탄화수소기, 탄화수소 옥시기, 탄화수소 이치환 아미노기, 탄화수소 메르캅토기가 보다 바람직하고, 탄소수 3 내지 10의 1가 탄화수소기, 탄화수소 옥시기가 더욱 바람직하고, 탄소수 3 내지 10의 알킬기, 알콕시기가 특히 바람직하다.
상기 화학식 I 중 k는 1 이상의 정수이고, 1 내지 4의 정수가 바람직하고, 1 내지 3의 정수가 보다 바람직하고, 1 또는 2가 더욱 바람직하다.
상기 화학식 I 중 X는 할로겐 원자, 니트로기 또는 -SO3Q로 표시되는 기(여기서, Q는 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기를 나타냄)이다. X는 Ar로 표시되는 유기기 중에 포함되는 방향환 내의 탄소 원자에 결합한다.
X로 표시되는 할로겐 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있고, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자가 바람직하다.
-SO3Q로 표시되는 기 중 Q로 표시되는 1가의 탄화수소기로서는, 상기 R로 표 시되는 1가의 탄화수소기의 구체예 및 바람직한 예를 들 수 있다. 이 Q로 표시되는 1가의 탄화수소기는 치환될 수 있고, 그 치환기로서는, 예를 들면 불소 원자를 들 수 있다.
-SO3Q로 표시되는 기의 바람직한 구체예로서는, 메탄술포네이트기, 벤젠술포네이트기, p-톨루엔술포네이트기, 트리플루오로메탄술포네이트기를 들 수 있다.
X는 바람직하게는 할로겐 원자, -SO3Q로 표시되는 기이고, 보다 바람직하게는 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, -SO3Q로 표시되는 기이고, 더욱 바람직하게는 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, 트리플루오로메탄술포네이트기이고, 특히 바람직하게는 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자이다.
상기 화학식 I 중 Y는 산소 원자, 황 원자, 이미노기, 치환 이미노기, 에테닐렌기, 치환 에테닐렌기 또는 에티닐렌기이고, 바람직하게는 산소 원자, 이미노기, 치환 이미노기, 에티닐렌기, 보다 바람직하게는 산소 원자, 이미노기, 치환 이미노기, 더욱 바람직하게는 산소 원자, 이미노기이다. Y는 Ar로 표시되는 유기기 중에 포함되는 방향환 내의 탄소 원자에 결합한다.
상기 화학식 I 중 n은 0 또는 1이고, 바람직하게는 0이다.
Y로 표시되는 치환 이미노기는 -N(Q')-(식 중, Q'는 치환기를 나타냄)으로 표시되는 기이다. Q'로 표시되는 치환기로서는, 예를 들면 1가의 탄화수소기를 들 수 있다. 이 1가의 탄화수소기의 구체예로서는, 상기 R로 표시되는 1가의 탄화수소기의 구체예를 들 수 있다.
Y로 표시되는 치환 에테닐렌기는 -C(Q'')=C(Q''')-(식 중, Q'' 및 Q'''은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내되, 단 Q'' 및 Q'''의 1개 이상은 치환기임)로 표시되는 기이다. Q'', Q'''으로 표시되는 치환기로서는, 예를 들면 1가의 탄화수소기를 들 수 있다. 이 1가의 탄화수소기의 구체예로서는, 상기 R로 표시되는 1가의 탄화수소기의 구체예, 바람직한 예를 들 수 있다.
상기 화학식 I 중 M은 수소 원자, -B(OQ1)2, -Si(Q2)3, -Sn(Q3)3 또는 -Z1(Z2)m을 나타낸다(여기서, Q1은 수소 원자 또는 1가의 탄화수소기를 나타내고, 2개의 Q1은 동일하거나 상이할 수 있고, 2개의 Q1이 하나 되어 환을 형성할 수 있고, Q2는 1가의 탄화수소기를 나타내고, 3개의 Q2는 동일하거나 상이할 수 있고, Q3은 1가의 탄화수소기를 나타내고, 3개의 Q3은 동일하거나 상이할 수 있고, Z1은 금속 원자 또는 금속 이온을 나타내고, Z2는 상대 이온을 나타내고, m은 0 이상의 정수임). 한편, n이 0인 경우에는, M은 Ar로 표시되는 유기기 중에 포함되는 방향환 내의 탄소 원자에 결합한다.
-B(OQ1)2 중의 Q1은 수소 원자 또는 1가의 탄화수소기를 나타낸다. 2개의 Q1은 동일하거나 상이할 수 있고, 2개의 Q1이 하나 되어 환을 형성할 수 있다. Q1로 표시되는 1가의 탄화수소기는, 상기 R로 표시되는 1가의 탄화수소기로서 설명하고 예시한 것과 동일한 의미를 갖지만, 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, 펜틸기, 헥실기, 노닐기가 보다 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기가 더욱 바람직하다. 2개의 Q1이 하나 되어 환을 형성하는 경우에는, 2개의 Q1을 포함하는 탄화수소기(즉, 2가의 탄화수소기)로서, 1,2-에틸렌기, 1,1,2,2-테트라메틸-1,2-에틸렌기, 1,3-프로필렌기, 2,2-디메틸-1,3-프로필렌기, 1,2-페닐렌기가 바람직하다. -Si(Q2)3 중의 Q2는 1가의 탄화수소기를 나타낸다. 3개의 Q2는 동일하거나 상이할 수 있다. Q2로 표시되는 1가의 탄화수소기는, 상기 R로 표시되는 1가의 탄화수소기로서 설명하고 예시한 것과 동일한 의미를 갖지만, 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, 펜틸기, 헥실기, 노닐기가 보다 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기가 더욱 바람직하다.
-Sn(Q3)3 중의 Q3은 1가의 탄화수소기를 나타낸다. 3개의 Q3은 동일하거나 상이할 수 있다. Q3으로 표시되는 1가의 탄화수소기는, 상기 R로 표시되는 1가의 탄화수소기로서 설명하고 예시한 것과 동일한 의미를 갖지만, 알킬기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, 펜틸기, 헥실기, 노닐기가 보다 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기가 더욱 바람직하다.
-Z1(Z2)m 중의 Z1은 금속 원자 또는 금속 이온을 나타내고, Z2는 상대 이온을 나타내고, m은 0 이상의 정수이다. Z1로 표시되는 금속, 금속 이온의 구체예로서는, 예를 들면 Li, Na, K, Rb, Cs 등의 알칼리 금속, Be, Mg, Ca, Sr, Ba 등의 알칼리 토금속, Al, Ga, In, Tl, Pb, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Ag, Cd, La, Ce, Sm, Eu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg 등의 원자 또는 이온을 들 수 있고, 바람직하게는 Li, Na, K, Rb, Cs 등의 알칼리 금속, Be, Mg, Ca, Sr, Ba 등의 알칼리 토금속, Al, Ga, In, Tl, Pb, Sc, Ti, Cu, Zn, Y, Zr, Ag, Hg의 원자 또는 이온, 보다 바람직하게는 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, In, Tl, Pb, Cu, Zn, Zr, Ag, Hg의 원자 또는 이온, 더욱 바람직하게는 Li, Na, K, Mg, Ca, Cu, Zn의 원자 또는 이온이다.
-Z1(Z2)m 중의 Z2는 상대 이온을 나타내지만, 통상적으로 음이온이다. 이 상대 이온에는, 통상적으로 브뢴스테드산의 공액염기가 사용되고, 구체예로서는 불화물 이온, 염화물 이온, 브롬화물 이온, 요오드화물 이온 등의 할로겐화물 이온, 황산 이온, 질산 이온, 탄산 이온, 과염소산 이온, 테트라플루오로보레이트 이온, 헥사플루오로포스페이트 이온, 메탄술폰산 이온, 트리플루오로메탄술폰산 이온, 톨루엔술폰산 이온, 아세트산 이온, 트리플루오로아세트산 이온, 프로피온산 이온, 벤조산 이온, 수산화물 이온, 산화물 이온, 메톡사이드 이온, 에톡사이드 이온 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 염화물 이온, 브롬화물 이온, 요오드화물 이온, 황산 이온, 질산 이온, 탄산 이온, 메탄술폰산 이온, 트리플루오로메탄술폰산 이온, 톨루엔술폰산 이온, 아세트산 이온, 트리플루오로아세트산 이온, 프로피온산 이온, 벤조산 이온, 보다 바람직하게는 염화물 이온, 브롬화물 이온, 요오드화물 이온, 메탄술폰산 이온, 트리플루오로메탄술폰산 이온, 톨루엔술폰산 이온, 아세트산 이온, 트리플루오로아세트산 이온, 프로피온산 이온, 벤조산 이온, 더욱 바람직하게는 염화물 이온, 브롬화물 이온, 요오드화물 이온, 메탄술폰산 이온, 트리플루오로메탄술폰산 이온, 아세트산 이온, 트리플루오로아세트산 이온, 특히 바람직하게는 염화물 이온, 브롬화물 이온, 요오드화물 이온이다.
-Z1(Z2)m 중의 m은 상기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물이 전기적으로 중성이 되게 결정된다. 한편, M이 Z1(Z2)m인 경우(즉, 상기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물이 Z1(Z2)m-(Y)n-Ar-X로 표시되는 경우)에는, Z1(Z2)m 부분을 +1가로 간주하고, (Y)n-Ar-X 부분을 -1가로 간주하고, Z1(Z2)m 부분과 (Y)n-Ar-X 부분과는 이온 결합하고 있다고 간주한다. m으로서는 0 내지 3의 정수가 바람직하고, 0 내지 2의 정수가 보다 바람직하고, 0 또는 1이 더욱 바람직하다.
M으로서는 -B(OQ1)2, -Si(Q2)3, -Sn(Q3)3, -Z1(Z2)m이 바람직하고, -B(OQ1)2, -Z1(Z2)m이 보다 바람직하고, -Z1(Z2)m이 더욱 바람직하고, -MgCl, -MgBr, -MgI가 특히 바람직하다.
-바람직한 방향족 화합물-
상기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물은, 하기 화학식 III으로 표시되는 것이 바람직하다.
Figure 112008064494335-PCT00008
(식 중, Z1, Z2, m, Ar, R 및 k는 상기와 동일한 의미이고, Xa는 할로겐 원자를 나타냄)
상기 화학식 III 중 Xa로 표시되는 할로겐 원자로서는, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자가 바람직하고, 브롬 원자, 요오드 원자가 보다 바람직하고, 브롬 원자가 더욱 바람직하다. Z1, Z2, m, Ar, R 및 k의 구체예 및 바람직한 예는 상기와 동일하지만, Ar이 탄소 원자와 수소 원자를 포함하는 방향환, 단환성 방향환인 것이 특히 바람직하다.
상기 화학식 III으로 표시되는 방향족 화합물은, 하기 화학식 IV로 표시되는 방향족 마그네슘 화합물인 것이 보다 바람직하다.
Figure 112008064494335-PCT00009
(식 중, Ar, R, Xa 및 k는 상기와 동일한 의미이고, Za는 할로겐화물 이온을 나타냄)
상기 화학식 IV 중 Za로 표시되는 할로겐화물 이온으로서는, 염화물 이온, 브롬화물 이온, 요오드화물 이온이 바람직하고, 브롬화물 이온, 요오드화물 이온이 보다 바람직하고, 브롬화물 이온이 더욱 바람직하다. 한편, Ar, R, Xa 및 k의 구체예 및 바람직한 예는 상기와 동일하지만, Ar이 탄소 원자와 수소 원자를 포함하는 방향환, 단환성 방향환인 것이 특히 바람직하다.
상기 화학식 IV로 표시되는 방향족 마그네슘 화합물은, 하기 화학식 V로 표시되는 디할로겐화 방향족 화합물과 유기 마그네슘 시약을 반응시켜 얻는 것이 바람직하다.
Figure 112008064494335-PCT00010
(식 중, Ar, R, k 및 Xa는 상기와 동일한 의미이고, Xb는 할로겐 원자를 나타냄)
상기 화학식 V 중 Xb는 할로겐 원자이고, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원 자가 바람직하고, 브롬 원자, 요오드 원자가 보다 바람직하고, 브롬 원자가 더욱 바람직하다. 한편, Ar, R, k 및 Xa의 구체예 및 바람직한 예는 상기와 동일하다.
유기 마그네슘 시약으로서는, 예를 들면 화학식: R'MgX' (식 중, R'는 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 탄소수 2 내지 8의 비닐기, 또는 페닐기를 나타내고, X'는 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자를 나타냄)로 표시되는 화합물이다. 이들 알킬기, 비닐기, 페닐기는 치환될 수 있다. 특히 바람직한 유기 마그네슘 시약으로서는, 이소프로필 마그네슘 클로라이드를 들 수 있다.
유기 마그네슘 시약의 사용량은, 통상적으로 상기 화학식 V로 표시되는 디할로겐화 방향족 화합물 1 몰에 대하여, 0.5 내지 10 몰이지만, 바람직하게는 0.9 내지 1.1 몰이고, 보다 바람직하게는 0.95 내지 1.05 몰이다.
상기 화학식 V로 표시되는 디할로겐화 방향족 화합물과 유기 마그네슘 시약과의 반응에는, 통상적으로 용매가 이용된다. 이러한 용매로서는, 예를 들면 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소; 헵탄, 시클로헥산 등의 쇄상 및 환상의 지방족 탄화수소; 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 디클로로메탄 등의 할로겐화 탄화수소;아세토니트릴, 벤조니트릴 등의 니트릴류; 디옥산, 테트라히드로푸란, 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류; N,N-디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드류; 니트로메탄, 니트로벤젠 등의 니트로 화합물류를 들 수 있지만, 바람직하게는 방향족 탄화수소 또는 에테르류이다. 이들 용매는, 1종 단독으로 이용하거나 2종 이상을 병용할 수 있다.
상기 용매의 사용량은, 통상적으로 상기 화학식 V로 표시되는 디할로겐화 방향족 화합물 1 g에 대하여 0.01 내지 10,000 mL이지만, 바람직하게는 0.1 내지 1,000 mL이고, 보다 바람직하게는 1 내지 100 mL이다.
상기 화학식 V로 표시되는 디할로겐화 방향족 화합물과 유기 마그네슘 시약과의 반응 온도는, 통상적으로 -60 ℃ 내지 160 ℃이고, 바람직하게는 -40 ℃ 내지 120 ℃이고, 보다 바람직하게는 -20 ℃ 내지 80 ℃이다. 또한, 이 반응의 시간은 통상적으로 1분간 내지 200시간이고, 바람직하게는 5분간 내지 96시간이고, 보다 바람직하게는 10분간 내지 48시간이다.
-니켈 착체-
상기 화학식 II 중 R1은 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기를 나타낸다. 4개의 R1은 동일하거나 상이할 수 있고, 2개의 R1이 하나 되어 환을 형성할 수도 있다.
R1로 표시되는 1가의 탄화수소기로서는, 상기한 R로 표시되는 1가의 탄화수소기의 구체예를 들 수 있고, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 3 내지 12의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 12의 아릴기가 보다 바람직하고, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 아릴기가 더욱 바람직하고, 이소프로필기, t-부틸기, 시클로헥실기, 페닐기가 특히 바람직하다. R1로 표시되는 1가의 탄화수소기는 치환될 수 있 고, 구체적으로는 상기 1가의 탄화수소기 중의 수소 원자의 일부 또는 전부가, 예를 들면 할로겐 원자, 수산기, 아미노기, 니트로기, 시아노기나, 상기 R로 표시되는 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시기, 치환될 수 있는 탄화수소 메르캅토기, 치환될 수 있는 탄화수소 카르보닐기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시카르보닐기, 치환될 수 있는 탄화수소 술포닐기 등으로 치환될 수 있다.
R2로 표시되는 치환될 수 있는 2가의 탄화수소기는, 통상적으로 탄소수 2 내지 18인 것이고, 바람직하게는 탄소수 2 내지 12인 것, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 6인 것이다.
또한, 상기 화학식 II 중 2개의 인 원자 사이는, 바람직하게는 2개 또는 3개의 탄소 원자로 결합되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 범위를 만족시키면, 특히 분자량 분포가 좁은 방향족 중합체가 얻어진다. 바꿔 말하면, 상기 2개의 인 원자 사이가 -(CR** 2)s-(식 중, s는 2 또는 3이고, R**는 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내거나, 또는 2개의 R**이 하나 되어 환을 형성할 수도 있음)로 표시되는 2가의 기로 결합되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 1,2-에틸렌기, 1,3-프로필렌기, 1,2-페닐렌기 및 1,3-페닐렌기를 일례로서 설명하면, 상기 2개의 인 원자 사이에 존재하는 탄소 원자의 개수는 탄소 원자수가 최소가 되도록 세고, 예를 들면 하기 구조식 중에 붙인 번호와 같이 센다.
Figure 112008064494335-PCT00011
한편, R2가 1,1'-페로세닐렌기와 같이, 2개의 인 원자 사이의 거리가 너무 떨어지거나, 2개의 인 원자가 탄소 이외의 원자로 연결되어 있으면, 분자량이 높으면서 분자량 분포가 좁은 방향족 중합체가 얻어지지 않는 경우가 있다.
R2로 표시되는 치환될 수 있는 2가의 탄화수소기의 구체예로서는, 치환될 수 있는 1,2-에틸렌기, 치환될 수 있는 1,3-프로필렌기, 치환될 수 있는 1,2-페닐렌기, 치환될 수 있는 1,3-페닐렌기 등을 들 수 있다. R2로 표시되는 2가의 탄화수소기가 치환되어 있는 경우에는, 구체적으로는 상기 2가의 탄화수소기 중의 수소 원자의 일부 또는 전부가, 예를 들면 할로겐 원자, 수산기, 아미노기, 니트로기, 시아노기나, 상기 R에 있어서의 치환될 수 있는 탄화수소 옥시기, 치환될 수 있는 탄화수소 메르캅토기, 치환될 수 있는 탄화수소 카르보닐기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시카르보닐기, 치환될 수 있는 탄화수소 술포닐기 등으로 치환될 수 있다.
R2로 표시되는 치환될 수 있는 2가의 탄화수소기로서는, 치환될 수 있는 1,2-에틸렌기, 치환될 수 있는 1,3-프로필렌기, 치환될 수 있는 1,2-페닐렌기가 바람직하고, 1,2-에틸렌기, 1-메틸-1,2-에틸렌기, 1,2-디메틸-1,2-에틸렌기, 1,1-디메틸-1,2-에틸렌기, 1,1,2,2-테트라메틸-1,2-에틸렌기, 1,3-프로필렌기, 2,2-디메 틸-1,3-프로필렌기, 1,2-페닐렌기가 보다 바람직하고, 1,2-에틸렌기, 1,3-프로필렌기, 1,2-페닐렌기가 더욱 바람직하고, 1,2-에틸렌기, 1,3-프로필렌기가 특히 바람직하다.
본 발명의 제조 방법에는, 상기 니켈 착체로서, 상기 화학식 II로 표시되는 포스핀 화합물과 니켈 (O) 또는 니켈 (II)염을 포함하는 착체가 이용된다. 상기 니켈 착체로서는, 상기 화학식 II로 표시되는 포스핀 화합물과 니켈(II) 염을 포함하는 착체가 바람직하다.
니켈(II) 염으로서는, 불화 니켈, 염화 니켈, 브롬화 니켈, 요오드화 니켈, 질산 니켈, 황산 니켈, 탄산 니켈, 인산 니켈, 아세트산 니켈, 메탄술폰산 니켈, 트리플루오로메탄술폰산 니켈, 톨루엔술폰산 니켈 등을 들 수 있으며, 염화 니켈, 브롬화 니켈, 요오드화 니켈이 바람직하고, 염화 니켈, 브롬화 니켈이 보다 바람직하고, 염화 니켈이 더욱 바람직하다.
본 발명의 제조 방법에서 이용되는 니켈 착체에 있어서, 상기 화학식 II로 표시되는 포스핀 화합물과 니켈 (O) 또는 니켈 (II)염의 몰 비는, 통상적으로 1:1이다.
상기 니켈 착체로서는, Ni(dppe)Cl2[즉, 니켈-1,2-비스(디페닐포스피노)에탄-디클로라이드], Ni(dppp)Cl2[즉, 니켈-1,3-비스(디페닐포스피노)프로판-디클로라이드]가 바람직하다.
본 발명의 제조 방법 중의 상기 중축합에 있어서, 상기 니켈 착체의 사용량 은 상기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물 1 몰에 대하여, 통상적으로 0.0001 내지 10 몰이지만, 바람직하게는 0.001 내지 5 몰이고, 보다 바람직하게는 0.01 내지 5 몰이다.
본 발명의 제조 방법 중의 상기 중축합은 할로겐화 알칼리염의 존재하(즉, 상기 니켈 착체와 할로겐화 알칼리염의 공존하)에서 행하는 것이 바람직하다. 할로겐화 알칼리염으로서, 바람직하게는 염화리튬, 염화나트륨, 염화칼륨, 브롬화리튬, 브롬화나트륨, 브롬화칼륨이고, 보다 바람직하게는 염화리튬, 브롬화리튬이고, 특히 바람직하게는 염화리튬이다. 할로겐화 알칼리염의 첨가량은 상기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물 1 몰에 대하여, 통상적으로 0.01 내지 100 몰이지만, 바람직하게는 0.1 내지 50 몰이고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 10 몰이다.
본 발명의 제조 방법에서, 상기 방향족 화합물을 상기 니켈 착체 존재하에서 중축합할 때의 반응 조건으로서는, 문헌[Chem. Rev. 102, 1359 (2002)] 및 그의 참조 문헌에 기재되어 있는 니켈 촉매를 이용하는 다양한 방향족 커플링의 반응 조건을 사용할 수 있다. 특히, 상기 화학식 IV로 표시되는 방향족 마그네슘 화합물을 이용하는 반응이 대표적이고, 대표예를 이하에서 설명한다.
본 발명의 제조 방법 중의 중축함에서는 통상적으로 용매가 이용된다. 이러한 용매로서는, 예를 들면 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소; 헵탄, 시클로헥산 등의 쇄상 및 환상의 지방족 탄화수소; 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 디클로로메탄 등의 할로겐화 탄화수소; 아세토니트릴, 벤조니트릴 등의 니트릴류; 디옥산, 테트라히드로푸란, 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류; N,N-디메틸포름 아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드류; 니트로메탄, 니트로벤젠 등의 니트로 화합물류 등을 들 수 있으며, 방향족 탄화수소계 또는 에테르류가 바람직하다. 이들 용매는 1종 단독으로 이용하거나 2종 이상을 병용할 수 있다.
상기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물(예를 들면, 상기 화학식 IV로 표시되는 방향족 마그네슘 화합물 등)을 상기 유기 마그네슘 시약과의 반응에 의해 합성하는 경우에는, 상기 반응에 사용하는 용매와 상기 중축합에 사용하는 용매가 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 중축합에 있어서, 상기 용매의 사용량은, 통상적으로 상기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물 1 g에 대하여, 0.01 내지 10,000 mL이고, 바람직하게는 0.1 내지 1,000 mL이고, 보다 바람직하게는 1 내지 100 mL이다.
본 발명의 제조 방법 중의 중축합 반응의 온도는, 통상적으로 -60 ℃ 내지 100 ℃이고, 바람직하게는 -50 ℃ 내지 60 ℃이고, 보다 바람직하게는 -40 ℃ 내지 40 ℃이다. 이 반응 시간은 통상적으로 10분간 내지 1,000시간이고, 바람직하게는 30분간 내지 500시간이고, 보다 바람직하게는 1시간 내지 200시간이다.
상기 중축합 반응의 종료 후에, 얻어진 중합 혼합물을 필요에 따라서 염산 수용액이나 물로 세정하고, 그 후 유기 용매를 증발시키거나, 또는 빈용매를 가하여 방향족 중합체를 침전시켜서 단리하는 것이 바람직하다. 빈용매로서는, 방향족 중합체가 녹지 않는 용매를 이용할 수 있고, 예를 들면 헵탄, 시클로헥산 등의 쇄상 및 환상의 지방족 탄화수소; 메탄올, 에탄올, n-프로필 알코올, 이소-프로필 알코올 등의 알코올류; 물을 들 수 있고, 바람직하게는 메탄올이다. 빈용매의 사용 량은, 통상적으로 상기 중축합 반응에 이용하는 용매 10 mL에 대하여, 1 내지 1,000 mL이고, 바람직하게는 5 mL 내지 100 mL이다.
-방향족 중합체-
본 발명의 방향족 중합체는, 예를 들면 상기 제조 방법 등으로 제조되는 것으로서, 하기 화학식 VI로 표시되는 반복 단위를 갖는 방향족 중합체이고, 보다 바람직하게는 하기 화학식 VII로 표시되는 반복 단위를 갖는 방향족 중합체이다.
Figure 112008064494335-PCT00012
(식 중, Ar, R, k 및 Y는 상기와 동일한 의미임)
Figure 112008064494335-PCT00013
(식 중, Ar, R 및 k는 상기와 동일한 의미임)
상기 화학식 VI 및 상기 화학식 VII 중의 Ar, R, k 및 Y의 구체예 및 바람직한 예는, 상기 구체예 및 바람직한 예와 동일하다.
본 발명의 방향족 중합체로서, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 VIII로 표시되는 반복 단위를 갖는 방향족 중합체이다.
<화학식 VIII>
Figure 112008064494335-PCT00014
(식 중, Ar*은 벤젠환 또는 피롤환을 나타내고, R 및 k는 상기와 동일한 의미임)
상기 화학식 VIII 중 R 및 k의 구체예 및 바람직한 예는 상기와 동일하다. 본 발명의 방향족 중합체는, 폴리스티렌 환산의 수평균 분자량(Mn)이 하한에 대해서 바람직하게는 3,000 이상이고, 보다 바람직하게는 6,000 이상이고, 더욱 바람직하게는 10,000 이상이다. 또한, 상한에 대해서, 바람직하게는 1,000,000 이하이고, 보다 바람직하게는 500,000 이하이고, 더욱 바람직하게는 100,000 이하이다.
본 발명의 방향족 중합체는, (폴리스티렌 환산의 중량평균 분자량)/(폴리스티렌 환산의 수평균 분자량)으로 규정되는 분자량 분포(Mw/Mn)가 바람직하게는 1.0 내지 1.8이고, 보다 바람직하게는 1.0 내지 1.6이고, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 1.4이고, 특히 바람직하게는 1.0 내지 1.3이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 방향족 중합체는 폴리스티렌 환산의 수평균 분자량이 10,000 이상이고, 또한 상기 분자량 분포가 1.0 내지 1.8인 것이다.
본 발명의 보다 바람직한 실시 형태에서, 상기 방향족 중합체는 상기 화학식 VIII로 표시되는 반복 단위를 갖고, 폴리스티렌 환산의 수평균 분자량이 10,000 이상이면서 상기 분자량 분포가 1.0 내지 1.3인 것이며, 특히 상기 요건에 더하여 상기 화학식 VIII에서 Ar*이 벤젠환인 요건을 만족시키는 것이다.
이들 바람직한 실시 형태의 방향족 중합체는, 특히 분자량 분포가 좁기 때문에 고도로 자기 집적화하거나, 정밀한 층 구조를 형성하는 특성이 보다 우수하다.
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
하기의 실시예, 비교예에서 얻어진 화합물의 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정한 폴리스티렌에 대한 상대 분자량(즉, 폴리스티렌 환산의 분자량)이다. 수평균 분자량을 「Mn」으로 나타내고, 중량평균 분자량을 「Mw」로 나타낸다. 또한, 1,2-비스(디페닐포스피노)에탄을 「dppe」, 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판을 「dppp」, 1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센을 「dppf」라고 약기한다. 후술하는 하기 표 1에 나타내는 「중합체 수율」은 단량체 전환율의 값(실측값)으로부터 구해지는 이론값이다.
<실시예 1>
질소 기류하에서, 플라스크에 무수 염화리튬 0.0424 g (1.00 mmol)을 가하고, 히트건을 이용하여 플라스크를 가열하면서 감압 건조하고, 아르곤 치환한 후에 실온으로 되돌렸다. 여기에, 1,4-디브로모-2,5-디헥실옥시벤젠 0.436 g(1.00 mmol)과 내부 표준 물질로서 나프탈렌 0.0496 g(0.39 mmol)을 가하여 다시 아르곤 치환하였다. 건조 THF 5.0 ml를 가하고, 이소프로필 마그네슘 클로라이드 THF 용액(2.0 mol/l)을 0.50 ml(1.00 mmol) 가하였다. 실온에서 24시간 교반함으로써, 그리냐르화된 1,4-디브로모-2,5-디헥실옥시벤젠(이하, 「화합물 A」 또는 단순히 「A」라고 함)을 얻은 후, THF 5.0 ml에 현탁시킨 1.80 mol% Ni(dppp)Cl2 0.0095 g(0.018 mmol)을 가하고, 실온에서 15시간 교반하였다. 반응 종료 후, 5M 염산을 가하고, 클로로포름으로 추출하고, 유기층을 물로 세정한 후에 무수 황산마그네슘으로 건조시켰다. 감압하에서 용매를 증류 제거한 후, 담황색의 고체를 얻었다. 얻어진 고체(화합물)는 2,5-디헥실옥시-1,4-페닐렌 구조를 반복 단위로 하는 방향족 중합체였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타내었다.
<실시예 2>
실시예 1에서, 상기 Ni(dppp)Cl2 대신에 Ni(dppe)Cl2를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 화합물의 합성을 행하였다. 이 화합물은 2,5-디헥실옥시-1,4-페닐렌 구조를 반복 단위로 하는 방향족 중합체였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타내었다.
<비교예 1>
실시예 1에서, 상기 Ni(dppp)Cl2 대신에 Ni(dppf)Cl2를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 화합물의 합성을 행하였다. 이 화합물은 2,5-디헥실옥시-1,4-페닐렌 구조를 반복 단위로 하는 방향족 중합체였다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타내었다. 한편, 소수 둘째 자리에서 반올림하여 소수 첫째 자리까지 구하였다.
Figure 112008064494335-PCT00015
<실시예 3 내지 6>
실시예 2에서, Ni(dppe)Cl2의 사용량을 0.018 mmol로부터, 0.030 mmol(실시예 3), 0.014 mmol(실시예 4), 0.010 mmol(실시예 5), 0.007 mmol(실시예 6)로 변경한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 화합물의 합성을 행하였다. 이들 모든 화합물은 2,5-디헥실옥시-1,4-페닐렌 구조를 반복 단위로 하는 방향족 중합체였다.
얻어진 결과를 실시예 2의 결과와 같이 하기 표 2에 나타내었다. 또한, 이러한 결과에 기초하여, 횡축을 「화합물 A (몰)/Ni(dppe)Cl2 (몰)의 비」로 하고, 좌측 종축을 「수평균 분자량 Mn」(도 1 중, 마름모형으로 플롯함)으로 하고, 우측 종축을 「분자량 분포 Mw/Mn」(도 1 중, 정방형으로 플롯함)으로 한 그래프를 도 1에 나타내었다. 이 도 1에 따르면, 니켈 착체의 사용량에 의해 얻어지는 방향족 중합체의 수평균 분자량을 제어할 수 있음을 알 수 있다.
Figure 112008064494335-PCT00016
<실시예 7>
플라스크를 질소 치환하고, N-헥실-2,5-디브로모피롤 0.312 g(1.01 mmol), 나프탈렌 0.0434 g(0.339 mmol), dppe 0.00439(0.01 mmol) 및 건조 THF 5 mL를 가하였다. 이소프로필 마그네슘 클로라이드 THF 용액(2M)을 0.48 mL(0.96 mmol) 가하고, 실온에서 24시간 교반하여 그리냐르화된 N-헥실-2,5-디브로모피롤(그리냐르화율 76%)을 얻었다. 여기에, Ni(dppe)Cl2 0.0055 g(0.010 mmol, 1.00 mol%) 및 건조 THF 5 mL의 용액을 가하고, 실온에서 8시간 교반하였다. 반응 종료 후(그리냐르화된 단량체의 전환율 93%), 5M 염산을 가하여 켄칭시킨 후에 염화메틸렌으로 추출하였다. 유기층을 포화 탄산수소나트륨 수용액으로 세정한 후에 무수 황산나트륨으로 건조하고, 감압하에 용매를 증류 제거하여 적갈색 점성 액체로서, N-헥실-2,5-피롤릴렌 구조를 반복 단위로 하는 방향족 중합체(Mn=18000, Mw/Mn=1.14)를 얻었다.
본 발명의 제조 방법에서는 특정한 방향족 화합물 및 특정한 니켈 착체를 이용함으로써, 고분자량이면서 좁은 분자량 분포를 갖는 방향족 중합체를 합성할 수 있다. 또한, 상기 니켈 착체의 양을 조정함으로써 얻어지는 방향족 중합체의 수평균 분자량을 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 방향족 중합체는 현저히 분자량 분포가 좁기 때문에, 고도로 자기 집적화하거나, 정밀한 층 구조를 형성하기도 하는 특성이 기대된다. 그 때문에, 예를 들면 전기 특성, 광학 특성, 내열성, 역학 특성 등의 점에서 우수한 특성을 갖게 되므로, 도전 재료, 광전 변환 재료, 발광 재료, 비선형 광학 재료, 전지용 재료, 전자 부품 재료, 자동차용 재료 등의 첨단 기능 재료에 특히 유용하다.

Claims (8)

  1. 하기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물을, 하기 화학식 II로 표시되는 포스핀 화합물을 포함하는 니켈 착체의 존재하에서 중축합하는 것을 특징으로 하는 방향족 중합체의 제조 방법.
    <화학식 I>
    Figure 112008064494335-PCT00017
    (식 중, Ar은 산소 원자 및/또는 질소 원자를 포함할 수 있는 방향환을 갖는 2가의 유기기이고, R은 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시기, 비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노기, 치환될 수 있는 탄화수소 메르캅토기, 치환될 수 있는 탄화수소 카르보닐기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시카르보닐기, 비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노카르보닐기, 또는 치환될 수 있는 탄화수소 술포닐기를 나타내고, k는 1 이상의 정수이고, R이 복수인 경우에는 모든 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 2개의 R이 하나 되어 환을 형성할 수 있고, X는 할로겐 원자, 니트로기 또는 -SO3Q로 표시되는 기(여기서, Q는 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기를 나타냄)를 나타내고, Y는 산소 원자, 황 원자, 이미노기, 치환 이미노기, 에테닐렌기, 치환 에테닐렌기 또는 에티닐렌기를 나타내고, n은 O 또는 1이고, M은 수소 원자, -B(OQ1)2, -Si(Q2)3, -Sn(Q3)3 또는 -Z1(Z2)m을 나타냄(여기서, Q1은 수소 원자 또는 1가의 탄화수소기를 나타내고, 2개의 Q1은 동일하거나 상이할 수 있고, 2개의 Q1이 하나 되어 환을 형성할 수 있고, Q2는 1가의 탄화수소기를 나타내고, 3개의 Q2는 동일하거나 상이할 수 있고, Q3은 1가의 탄화수소기를 나타내고, 3개의 Q3은 동일하거나 상이할 수 있고, Z1은 금속 원자 또는 금속 이온을 나타내고, Z2는 상대 이온을 나타내고, m은 O 이상의 정수임))
    <화학식 II>
    Figure 112008064494335-PCT00018
    (식 중, R1은 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기를 나타내고, 4개의 R1은 동일하거나 상이할 수 있고, 2개의 R1이 하나 되어 환을 형성할 수 있고, R2는 치환될 수 있는 2가의 탄화수소기를 나타냄)
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물이 하기 화학식 III으로 표시되는 것인 제조 방법.
    <화학식 III>
    Figure 112008064494335-PCT00019
    (식 중, Z1, Z2, m, Ar, R 및 k는 상기와 동일한 의미이고, Xa는 할로겐 원자를 나타냄)
  3. 제2항에 있어서, 상기 화학식 III으로 표시되는 방향족 화합물이 하기 화학식 IV로 표시되는 것인 제조 방법.
    <화학식 IV>
    Figure 112008064494335-PCT00020
    (식 중, Ar, R, Xa 및 k는 상기와 동일한 의미이고, Za는 할로겐화물 이온을 나타냄)
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중축합을 할로겐화 알칼리염의 존재하에서 행하는 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 II에서, 2개의 인 원자의 사이가 2개 또는 3개의 탄소 원자로 결합하고 있는 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 방향족 중합체.
  7. 제6항에 있어서, 폴리스티렌 환산의 수평균 분자량이 10,000 이상이면서, (폴리스티렌 환산의 중량평균 분자량)/(폴리스티렌 환산의 수평균 분자량)으로 규정되는 분자량 분포가 1.0 내지 1.8인 방향족 중합체.
  8. 하기 화학식 VIII로 표시되는 반복 단위를 갖고, 폴리스티렌 환산의 수평균 분자량이 10,000 이상이면서, (폴리스티렌 환산의 중량평균 분자량)/(폴리스티렌 환산의 수평균 분자량)으로 규정되는 분자량 분포가 1.0 내지 1.3인 방향족 중합체.
    <화학식 VIII>
    Figure 112008064494335-PCT00021
    (식 중, Ar*은 벤젠환 또는 피롤환을 나타내고, R은 치환될 수 있는 1가의 탄화수소기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시기, 비치환 또는 치환된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노기, 치환될 수 있는 탄화수소 메르캅토기, 치환될 수 있는 탄화수소 카르보닐기, 치환될 수 있는 탄화수소 옥시카르보닐기, 비치환 또는 치환 된 1가의 탄화수소기 2개로 치환된 아미노카르보닐기, 또는 치환될 수 있는 탄화수소 술포닐기를 나타내고, k는 1 이상의 정수이고, R이 복수인 경우에는 모든 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 2개의 R이 하나 되어 환을 형성할 수 있음)
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