RU2321601C1 - Branched polyphenylenes and method for their preparing - Google Patents

Branched polyphenylenes and method for their preparing Download PDF

Info

Publication number
RU2321601C1
RU2321601C1 RU2006119799/04A RU2006119799A RU2321601C1 RU 2321601 C1 RU2321601 C1 RU 2321601C1 RU 2006119799/04 A RU2006119799/04 A RU 2006119799/04A RU 2006119799 A RU2006119799 A RU 2006119799A RU 2321601 C1 RU2321601 C1 RU 2321601C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
benzene
polyphenylenes
tri
synthesis
formula
Prior art date
Application number
RU2006119799/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006119799A (en
Inventor
Ирина Анатольевна Хотина (RU)
Ирина Анатольевна Хотина
Натали Сергеевна Кушакова (RU)
Наталия Сергеевна Кушакова
Дмитрий Алексеевич Рудь (RU)
Дмитрий Алексеевич Рудь
Алексей Григорьевич Витухновский (RU)
Алексей Григорьевич Витухновский
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "МИРКОН"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "МИРКОН" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "МИРКОН"
Priority to RU2006119799/04A priority Critical patent/RU2321601C1/en
Publication of RU2006119799A publication Critical patent/RU2006119799A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2321601C1 publication Critical patent/RU2321601C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/31Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/312Non-condensed aromatic systems, e.g. benzene

Landscapes

  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

FIELD: organic chemistry, chemical technology, chemical industry, electronics.
SUBSTANCE: invention relates to branched polyphenylenes and a method for their synthesis. Invention concerns polyphenylenes of the following general formula:
Figure 00000003
wherein n means degree of polymerization from 5 to 20; m = 1, 2; q = 1, 2; Ar means arylene group, carboxynaphthyl group, naphthylimide, naphthyl, anthracene groups, heterocyclic group and among them pyridyl and bis-pyridyl groups. Also, invention relates to a method for synthesis of polyphenylenes of the formula given above that involves carrying out the polymerization reaction of cross-coupling in the presence of nickel or palladium complexes, and bromine- and/or boronoxy-substituted aromatic and heteroaromatic compounds wherein 1,3,5-tri-(p-bromophenyl)benzene of the formula (1): or 1,3,5-tri-(p-bromodiphenyl)benzene of the formula (2): are used a branching agent
Figure 00000004
Invention can be used in production of displays, in electrophotography, in making fixtures, photodetectors, sensors, field transistors, diode lasers and in other branches for providing luminescence in conversion of electric energy to light energy.
EFFECT: improved method of synthesis, valuable properties of compounds.
3 cl, 9 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к химической и электронной отраслям промышленности, а конкретно к разветвленным полифениленам и способу их получения. Изобретение может быть использовано при производстве дисплеев, в электрофотографии, при изготовлении осветительных источников, фотодетекторов, сенсоров, полевых транзисторов, диодных лазеров и в других областях, когда необходимо обеспечить люминесценцию при преобразовании электрической энергии в световую.The invention relates to the chemical and electronic industries, and in particular to branched polyphenylenes and to a process for their preparation. The invention can be used in the manufacture of displays, in electrophotography, in the manufacture of lighting sources, photodetectors, sensors, field effect transistors, diode lasers and in other areas when it is necessary to provide luminescence when converting electrical energy into light.

Одним из направлений конструирования дисплеев является использование органических материалов для светоизлучающих диодов (OLED), которые значительно более дешевы, чем на основе неорганических. Особый интерес представляют материалы, излучающие свет в синей и фиолетовой областях, и их круг ограничен фениленовыми структурами. К ним относятся полифенилены, разветвленные звездообразные полифенилены, полиариленэтинилены, а также разветвленные большие молекулы, такие как фениленовые дендримеры.One of the directions in the design of displays is the use of organic materials for light emitting diodes (OLED), which are much cheaper than inorganic ones. Of particular interest are materials emitting light in the blue and violet regions, and their circle is limited by phenylene structures. These include polyphenylenes, branched star-shaped polyphenylenes, polyarylethylene, as well as branched large molecules such as phenylene dendrimers.

Известны сшитые полифенилены следующей общей формулыCrosslinked polyphenylenes of the following general formula are known.

Figure 00000005
Figure 00000005

Эти полифенилены получают на основе диэтинильных ароматических соединений или смеси диэтинильных ароматических и моноэтинильных ароматических или алифатических соединений в присутствии металлокомплексов как катализаторов при температурах до 200°С (US №3705131, МПК 2 C08F 9/00, 1972; GB №1337740, МПК 2 C08F 9/00,1973).These polyphenylenes are obtained on the basis of diethyl aromatic compounds or a mixture of diethyl aromatic and monoethynyl aromatic or aliphatic compounds in the presence of metal complexes as catalysts at temperatures up to 200 ° C (US No. 3705131, IPC 2 C08F 9/00, 1972; GB No. 13777740, IPC 2 C08F 9 / 00.1973).

Сложность и нетехнологичность известного способа обусловлена синтезом этинильных соединений и применением специфических металлокомплексных катализаторов, синтез которых также затруднен. Кроме того, известный метод не позволяет получить светоизлучающие материалы вследствие тушения люминесценции металлокомплексом, остающимся в полимере после выделения.The complexity and low technology of the known method is due to the synthesis of ethinyl compounds and the use of specific metal complex catalysts, the synthesis of which is also difficult. In addition, the known method does not allow to obtain light-emitting materials due to quenching of luminescence by the metal complex remaining in the polymer after isolation.

Нерастворимость полимера затрудняет его переработку, в частности не позволяет наносить полимер на подложку в виде раствора, однако в случае получения полимера непосредственно на подложке в тонком слое в результате напыления компонентов и их последующей полимеризации полимерные сшивки также способствуют тушению люминесценции.The insolubility of the polymer makes it difficult to process, in particular, it does not allow the polymer to be applied to the substrate in the form of a solution, however, in the case of obtaining the polymer directly on the substrate in a thin layer as a result of sputtering of the components and their subsequent polymerization, polymer crosslinking also contributes to quenching of luminescence.

Известен более простой способ получения аналогичных структур, растворимых полифениленов общей формулыA simpler method for producing similar structures of soluble polyphenylenes of the general formula

RR

Figure 00000006
Figure 00000006

R1 и R2 - ароматические группы.R 1 and R 2 are aromatic groups.

В соответствии с этим известным способом полифенилены получают на основе доступных моно- и диацетилароматических соединений или их этилкеталей в растворе в присутствии кислотных катализаторов, например n-толуолсульфокислоты или газообразного хлористого водорода, при комнатной температуре (US №4064097, МПК 3 С08L 65/02, 1977; SU №302022, МПК 6 С08G 61/10,1972).In accordance with this known method, polyphenylenes are prepared on the basis of available mono- and diacetyl aromatic compounds or their ethyl ketals in solution in the presence of acid catalysts, for example n-toluenesulfonic acid or hydrogen chloride gas, at room temperature (US No. 4064097, IPC 3 C08L 65/02, 1977; SU No. 302022, IPC 6 C08G 61 / 10.1972).

Однако дефектные фрагменты дипнонового типа, а также концевые ацетильные или кетальные группы полностью исключают люминесценцию таких полимеров.However, defective dipnon type fragments, as well as terminal acetyl or ketal groups, completely exclude the luminescence of such polymers.

Технический результат изобретения заключается в получении разветвленных полифениленов с использованием реакций, которые приводят к полимерным структурам, лишенным химических дефектов, тушащих люминесценцию. Разветвленность структуры обеспечивает растворимость, то есть перерабатываемость полимерного материала, что является необходимьм условием его применения в OLED. Полимеры обладают эффективной люминесценцией в широком диапазоне видимого спектра, в том числе в сине-фиолетовой области, и могут быть применены в качестве активных слоев светоизлучающих диодов.The technical result of the invention is to obtain branched polyphenylenes using reactions that lead to polymer structures devoid of chemical defects quenching luminescence. The branching of the structure ensures solubility, that is, the processability of the polymer material, which is a prerequisite for its use in OLED. The polymers have effective luminescence in a wide range of the visible spectrum, including in the blue-violet region, and can be used as active layers of light-emitting diodes.

Для решения поставленной задачи используют полифенилены следующей общей формулы:To solve this problem, polyphenylenes of the following general formula are used:

Figure 00000007
Figure 00000007

гдеWhere

n - степень полимеризации от 5 до 20;n is the degree of polymerization from 5 to 20;

m = 1, 2;m is 1, 2;

q=1, 2;q is 1, 2;

Ar - ариленовая группа, карбоксинафтильная группа, нафтилимидная, нафтильная, антраценовая группы, гетероциклическая группа, в том числе пиридильная и бипиридильная.Ar is an arylene group, a carboxy naphthyl group, a naphthylimide, naphthyl, anthracene group, a heterocyclic group, including pyridyl and bipyridyl.

Способ получения полифениленов указанной выше общей формулы заключается в проведении полимеробразующей реакции кросс-сочетания бромзамещенных ароматических или гетероароматических соединений или реакции бромзамещенных и борокси- или пинаколборатзамещенных ароматических или гетероароматических соединений в присутствии комплексов никеля или палладия, в которой в качестве исходных и одновременно разветвляющих мономеров применяются 1,3,5-три(n-бромфенил)бензол или 1,3,5-три(n-бромдифенил)бензол.The method for producing polyphenylenes of the above general formula consists in carrying out a polymer-forming cross-coupling reaction of bromine-substituted aromatic or heteroaromatic compounds or a reaction of bromine-substituted and boroxo-or pinacolborate-substituted aromatic or heteroaromatic compounds in the presence of nickel or palladium complexes, in which 1 starting and simultaneously branching monomers are used 3,5-tri (n-bromophenyl) benzene or 1,3,5-tri (n-bromodiphenyl) benzene.

Материалы исследованы с точки зрения оптических свойств, в первую очередь, люминесценции. Определено, что данные вещества обладают эффективной флюоресценцией в синей области спектра при 370-410 нм и также обладают высокими относительньми квантовыми выходами флуоресценции в диапазоне от 50 до 94%. Предварительные исследования показали значительную электролюминесценцию пленок полимеров в данном спектральном диапазоне.The materials were studied in terms of optical properties, primarily luminescence. It was determined that these substances have effective fluorescence in the blue region of the spectrum at 370-410 nm and also have high relative quantum fluorescence yields in the range from 50 to 94%. Preliminary studies have shown significant electroluminescence of polymer films in this spectral range.

Возможность осуществления изобретения подтверждается следующими примерами синтеза.The possibility of carrying out the invention is confirmed by the following synthesis examples.

Пример 1. Получение полимера из 1,3,5-три(n-бромфенил)бензола (мономер 1) с катализатором Ni(0) (m = 1; q = 2) в соответствии с реакцией, протекающей по следующей схеме.Example 1. Obtaining a polymer from 1,3,5-tri (n-bromophenyl) benzene (monomer 1) with a Ni (0) catalyst (m = 1; q = 2) in accordance with the reaction proceeding according to the following scheme.

Figure 00000008
Figure 00000008

гдеWhere

Figure 00000009
[Ni0]NiCl2+Zn+Ph3P+bipy.
Figure 00000009
[Ni 0 ] NiCl 2 + Zn + Ph 3 P + bipy.

Предварительно проводят синтез разветвляющего мономера - 1,3,5-три(n-бромофенил)бензола (1).The synthesis of a branching monomer, 1,3,5-tri (n-bromophenyl) benzene (1), is preliminarily carried out.

При комнатной температуре в 500 мл колбу загрузили 60 г (0,3 моль) n-бромацетофенона, 60 мл (0,36 моль) ортомуравьиного эфира и 50 мл бензола и в течение трех часов пропускали через этот раствор газообразный HCI. Спустя один час раствор становится буро-красного цвета и выпадет осадок.At room temperature, 60 g (0.3 mol) of n-bromoacetophenone, 60 ml (0.36 mol) of orthoformate ether and 50 ml of benzene were charged into a 500 ml flask, and HCI gas was passed through this solution for three hours. After one hour, the solution turns brown-red and a precipitate forms.

Полученный осадок отфильтровывали, промывали ацетоном, пока розовый осадок не стал белым, и сушили в вакууме. Выход составил 29% (2,6 г).The resulting precipitate was filtered off, washed with acetone until the pink precipitate turned white, and dried in vacuo. The yield was 29% (2.6 g).

Перегоняют диметилформамид (ДМФА) в среде аргона в присутствии гидрида кальция. Ткип ДМФА=153°С. Безводный NiCl2 (0,026 г, 0,0002 моль), Ph3Р (0,112 г, 0,0004 моль), бипиридил (0,032 г, 0,0002 моль), 4-бромбензол (0,67 г, 4,25 моль) и 1,3,5-три(n-бромфенил)бензол (1) (2,3 г, 0,0043 моль) помещают в пробирку Шленка, заполненную аргоном. Пробирку вакуумируют и заполняют аргоном (5 раз). Затем в нее добавляют сухой ДМФА (1 мл).Dimethylformamide (DMF) is distilled under argon in the presence of calcium hydride. T bale DMF = 153 ° C. Anhydrous NiCl 2 (0.026 g, 0.0002 mol), Ph 3 P (0.112 g, 0.0004 mol), bipyridyl (0.032 g, 0.0002 mol), 4-bromobenzene (0.67 g, 4.25 mol ) and 1,3,5-tri (n-bromophenyl) benzene (1) (2.3 g, 0.0043 mol) are placed in a Schlenk tube filled with argon. The tube is evacuated and filled with argon (5 times). Then dry DMF (1 ml) was added to it.

Реакционную смесь быстро нагревают до 90°С и затем перемешивают при этой температуре в течение 6 часов. В первые 10 минут реакционная масса становится красно-коричневой, что свидетельствует об образовании каталитического комплекса. Конечный раствор высаживают в метанол, собирают осадок, промывают его раствором HCI, водой, метанолом и высушивают в вакуумном эксикаторе при комнатной температуре в течение 10 часов. Выход составляет 76% (1,7 г).The reaction mixture is quickly heated to 90 ° C and then stirred at this temperature for 6 hours. In the first 10 minutes, the reaction mass becomes red-brown, which indicates the formation of a catalytic complex. The final solution was precipitated in methanol, the precipitate was collected, washed with HCI solution, water, methanol and dried in a vacuum desiccator at room temperature for 10 hours. The yield is 76% (1.7 g).

Пример 2. Получение полимера из 1,3,5-три(n-бромдифенил)бензола (мономер 2) и фенилендиборной кислоты с катализатором Pd(0) в соответствии с реакцией, протекающей по следующей схеме.Example 2. Obtaining a polymer from 1,3,5-tri (n-bromodiphenyl) benzene (monomer 2) and phenylenediboric acid with a Pd (0) catalyst in accordance with the reaction proceeding according to the following scheme.

Figure 00000010
где Ar - в соответствии с примером 1,
Figure 00000010
where Ar is in accordance with example 1,

[Pd]=Pd(PPh3)4; PdCl2+Ph3P; PdCl2(Ph3P)2+Ph3P; Pd(Ac)2+Ph3P.[Pd] = Pd (PPh 3 ) 4 ; PdCl 2 + Ph 3 P; PdCl 2 (Ph 3 P) 2 + Ph 3 P; Pd (Ac) 2 + Ph 3 P.

Предварительно осуществляют синтез мономера - 1,3,5-три(n-бромдифенил)бензола (2).Pre-carry out the synthesis of the monomer - 1,3,5-tri (n-bromodiphenyl) benzene (2).

При комнатной температуре в 200 мл колбу загрузили 10 г (0,036 моль) бромацетофенона, 21,5 мл (0,13 моль) ортомуравьиного эфира и 25 мл бензола и в течение трех часов пропускали через этот раствор газообразный HCl. Спустя один час раствор становится буро-красного цвета и выпадет в осадок.At room temperature, 10 g (0.036 mol) of bromoacetophenone, 21.5 ml (0.13 mol) of orthoformate ether and 25 ml of benzene were charged into a 200 ml flask, and gaseous HCl was passed through this solution for three hours. After one hour, the solution turns brown-red and precipitates.

Полученный осадок отфильтровывали, промывали ацетоном, пока розовый осадок не стал белым, и сушили в вакууме. Выход составил 42% (3,9 г).The resulting precipitate was filtered off, washed with acetone until the pink precipitate turned white, and dried in vacuo. The yield was 42% (3.9 g).

Перегнали растворители непосредственно перед синтезом в среде аргона.Distilled solvents immediately before synthesis in argon.

В пробирку Шленка, продутую сухим аргоном, загружали исходные продукты в токе аргона: 0,5 г (0,003 моль) фенилдиборной кислоты, 0,9 г (0,001656 моль) 1,3,5-три(n-бромофенил)бензола и 0.375 г (0,00135 моль) 4-бром-1,8-нафталевого ангидрида, добавили ДМФА и катализатор - тетра-кистрифенилфосфин палладий, 25 мг тетрабутиламмония хлористого, подогревали до полного растворения исходных веществ.The Schlenk tube, purged with dry argon, was charged with the starting products in a stream of argon: 0.5 g (0.003 mol) of phenyl diboric acid, 0.9 g (0.001656 mol) of 1,3,5-tri (n-bromophenyl) benzene and 0.375 g (0.00135 mol) of 4-bromo-1,8-naphthalic anhydride, DMF and the catalyst tetra-cystriphenylphosphine palladium, 25 mg of tetrabutylammonium chloride were added, and heated to complete dissolution of the starting materials.

При слабом нагреве произошло растворение, а при увеличении температуры масса стала ярко-оранжевая. Реакционную массу нагревали до 80°С и перемешивали при этой температуре в течение 2 часов.With weak heating, dissolution occurred, and with increasing temperature, the mass turned bright orange. The reaction mass was heated to 80 ° C and stirred at this temperature for 2 hours.

Раствор высадили в метанол и образовавшийся осадок отфильтровали. Осадок промывали раствором НС1, водой, метанолом и высушивали в вакуумном эксикаторе при комнатной температуре в течение 10 часов. Выход составил 65% (0,7 г).The solution was precipitated into methanol and the precipitate formed was filtered. The precipitate was washed with a solution of HCl, water, methanol and dried in a vacuum desiccator at room temperature for 10 hours. The yield was 65% (0.7 g).

Пример 3. Получение полимера из 1,3-ди(n-бороксифенил), 5-(n-бромфенил)бензола (мономер 3) с катализатором Pd(0) в соответствии с реакцией, протекающей по следующей схеме.Example 3. Obtaining a polymer from 1,3-di (n-boroxyphenyl), 5- (n-bromophenyl) benzene (monomer 3) with a Pd (0) catalyst in accordance with the reaction proceeding according to the following scheme.

Figure 00000011
Figure 00000011

Ar - в соответствии с примером 1,Ar - in accordance with example 1,

[Pd]=Pd(PPh3)4; PdCl2+Ph3P; PdCl2(Ph3P)2+Ph3P; Pd(Ac)2+Ph3P.[Pd] = Pd (PPh 3 ) 4 ; PdCl 2 + Ph 3 P; PdCl 2 (Ph 3 P) 2 + Ph 3 P; Pd (Ac) 2 + Ph 3 P.

Предварительно осуществляют получение 1,3-ди(n-бороксифенил), 5-(n-бромфенил)бензола (мономер 3).Preliminarily, 1,3-di (n-boroxyphenyl), 5- (n-bromophenyl) benzene (monomer 3) are obtained.

К раствору 3 г (0,0055 моль) мономера 1 (1,3,5-три(n-бромфенил)бензол) в ТГФ (100 мл) при температуре -78°С и перемешивании добавляют 6,64 мл 2,5 М раствора н-бутиллития в гексане в течение 30 мин. Реакционную массу перемешивают в течение 6 часов при этой же температуре и затем добавляют 4,1 мл (53 ммоль) триметилбората. Смесь нагревают до комнатной температуры, разбавляют хлороформом, промывают водой и сушат. Затем смесь разделяют на хроматографической колонке с силикагелем - элюэнт - хлороформ. Выход - 42%. Далее в пробирку Шленка, заполненную аргоном, помещают 1,3-ди(n-бороксифенил), 5-(n-бромфенил)бензола (мономер 3) (1,8 г, 0,0043 моль). Пробирку вакуумируют и заполняют аргоном (5 раз). Затем в нее добавляют сухой ДМФА (1 мл), катализатор - тетра-тас-трифенилфосфин палладий, 25 мг тетрабутиламмония хлористого. Реакционную смесь быстро нагревают до 90°С и затем перемешивают при этой температуре в течение 1 часа. Затем в пробирку добавляют бромбензол (0,67 г, 0,0043 моль) и нагревают при этой же температуре в течение 5 часов.To a solution of 3 g (0.0055 mol) of monomer 1 (1,3,5-tri (n-bromophenyl) benzene) in THF (100 ml) at a temperature of -78 ° C, 6.64 ml of 2.5 M are added with stirring a solution of n-butyllithium in hexane for 30 minutes The reaction mass is stirred for 6 hours at the same temperature, and then 4.1 ml (53 mmol) of trimethyl borate are added. The mixture was warmed to room temperature, diluted with chloroform, washed with water and dried. Then the mixture is separated on a chromatographic column with silica gel - eluent - chloroform. The yield is 42%. Next, 1,3-di (n-boroxyphenyl), 5- (n-bromophenyl) benzene (monomer 3) (1.8 g, 0.0043 mol) are placed in a Schlenk tube filled with argon. The tube is evacuated and filled with argon (5 times). Then dry DMF (1 ml) was added to it, the catalyst was tetra-tas-triphenylphosphine palladium, 25 mg of tetrabutylammonium chloride. The reaction mixture is quickly heated to 90 ° C and then stirred at this temperature for 1 hour. Then bromobenzene (0.67 g, 0.0043 mol) is added to the tube and heated at the same temperature for 5 hours.

Конечный раствор высаживают в метанол, собирают осадок, промывают его раствором HCl, водой, метанолом и высушивают в вакуумном эксикаторе при комнатной температуре в течение 10 часов. Выход составляет 95% (1,7 г).The final solution was precipitated in methanol, the precipitate was collected, washed with HCl solution, water, methanol and dried in a vacuum desiccator at room temperature for 10 hours. The yield is 95% (1.7 g).

Пример 4. Получение полимера из мономера 1 и 1,3,5-три(n-фенилпинаколборат)бензола (мономер 4) с катализатором Pd(0) в соответствии с реакцией, протекающей по следующей схеме.Example 4. Obtaining a polymer from monomer 1 and 1,3,5-tri (n-phenyl pinacolborate) benzene (monomer 4) with a Pd (0) catalyst in accordance with the reaction proceeding according to the following scheme.

Figure 00000012
Figure 00000012

Ar - в соответствии с примером 1,Ar - in accordance with example 1,

[Pd]-Pd(PPh3)4; PdCl2+Ph3P; PdCl2(Ph3P)2+Ph3P; Pd(Ac)2+Ph3P.[Pd] -Pd (PPh 3 ) 4 ; PdCl 2 + Ph 3 P; PdCl 2 (Ph 3 P) 2 + Ph 3 P; Pd (Ac) 2 + Ph 3 P.

Предварительно осуществляют получение 1,3,5-три(n-фенилпинаколборат)бензола (мономер 4). 2. Растворяем 1,3,5-три(n-бромфенил)бензол (0,5 г, 0,9208 ммоль) в перегнанном тетрагидрофуране (15 мл). 3. Добавляем катализатор -[1,1'-бис(дифенилфосфино)-ферроцен]дихлорпалладий (2) комплекс с дихлорметаном (1/1) (0,1 мол.%). Добавляем 4,4,5,5-тетраметил-1,3,2-диоксаборалан (2,7624 ммоль, 1 М, 3,3 мл (с учетом 20% избытка). Раствор моментально становится темно-вишневым. Затем добавляем основание (триэтиламин - 9 ммоль, 1,3 мл). Происходит бурное выделение газа. Производим нагревание до 80°С в течение 4-х часов. Образовавшийся осадок высаживаем в метанол, после чего фильтруем на мембранном фильтре.Preliminarily, 1,3,5-tri (n-phenyl pinacolborate) benzene is prepared (monomer 4). 2. Dissolve 1,3,5-tri (n-bromophenyl) benzene (0.5 g, 0.9208 mmol) in distilled tetrahydrofuran (15 ml). 3. Add the catalyst - [1,1'-bis (diphenylphosphino) -ferrocene] dichloropalladium (2) complex with dichloromethane (1/1) (0.1 mol%). Add 4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaboralan (2.7624 mmol, 1 M, 3.3 ml (taking into account a 20% excess). The solution instantly turns dark cherry. Then add the base ( triethylamine - 9 mmol, 1.3 ml). Vigorous gas evolution occurs. We produce heating to 80 ° C for 4 hours. The precipitate formed is precipitated in methanol, and then filtered on a membrane filter.

В пробирку Шлепка, продутую сухим аргоном, загружали исходные продукты в токе аргона: 0,21 г (0,003 моль) мономера 4, 0,9 г (0,001656 моль) 1,3,5-три(n-бромофенил)бензола и 0,375 г (0,00135 моль) 4-бром-1,8-нафталевого ангидрида, добавили ДМФА и катализатор - тетра-кистрифенилфосфинпалладий, 25 мг тетрабутиламмоний хлористый, подогревали до полного растворения исходных веществ.In the Slap test tube, purged with dry argon, the starting products were loaded in a stream of argon: 0.21 g (0.003 mol) of monomer 4, 0.9 g (0.001656 mol) of 1,3,5-tri (n-bromophenyl) benzene and 0.375 g (0.00135 mol) of 4-bromo-1,8-naphthalic anhydride, DMF and a tetra-cystriphenylphosphine palladium catalyst, 25 mg of tetrabutylammonium chloride were added, and heated to complete dissolution of the starting materials.

При слабом нагреве произошло растворение, а при увеличении температуры масса стала ярко-оранжевая. Реакционную массу нагревали до 80°С и перемешивали при этой температуре в течение 2 часов.With weak heating, dissolution occurred, and with increasing temperature, the mass turned bright orange. The reaction mass was heated to 80 ° C and stirred at this temperature for 2 hours.

Раствор высадили в метанол и образовавшийся осадок отфильтровали. Осадок промывали раствором HCl, водой, метанолом и высушивали в вакуумном эксикаторе при комнатной температуре в течение 10 часов. Выход составил 60% (0,56 г).The solution was precipitated into methanol and the precipitate formed was filtered. The precipitate was washed with HCl, water, methanol and dried in a vacuum desiccator at room temperature for 10 hours. The yield was 60% (0.56 g).

Строение полученных полимеров было подтверждено с помощью модельных соединений. В качестве модельных соединений были изучены 1,3,5-трифенилбензол (3), 1,3,5-три(дифенилил)бензол (4) и тридекафенил (5). Как исходные, так и модельные соединения были получены циклотримеризацией соответствующих моноацетилароматических соединений в присутствии триэтилортоформиата и кислотного катализатора (газообразного HCl) по схеме:The structure of the obtained polymers was confirmed using model compounds. As model compounds, 1,3,5-triphenylbenzene (3), 1,3,5-tri (diphenylyl) benzene (4) and tridecaphenyl (5) were studied. Both the starting and model compounds were obtained by cyclotrimerization of the corresponding monoacetyl aromatic compounds in the presence of triethyl orthoformate and an acid catalyst (gaseous HCl) according to the scheme:

Figure 00000013
Figure 00000013

На фиг.1 показан спектр ЯМР13С (и 1Н) для соединения 3 - 1,3,5-трифенилбензол с отнесением сигналов.Figure 1 shows the 13C NMR spectrum (and 1H) for compound 3 - 1,3,5-triphenylbenzene with signal assignment.

На фиг.2 показан спектр ПМР для соединения 5 - тридекафенил с отнесением сигналов.Figure 2 shows the PMR spectrum for compound 5 - tridecaphenyl with signal assignment.

На фиг.3 представлен рентгеноструктурный анализ соединения 4.Figure 3 presents the x-ray diffraction analysis of compound 4.

На фиг.4 показан масс-спектр соединения 1.Figure 4 shows the mass spectrum of compound 1.

На фиг.5 показан ПМР-спектр 1,3,5-три(4-пинаколборат-ил-фенил)бензола.Figure 5 shows the PMR spectrum of 1,3,5-tri (4-pinacolborate-yl-phenyl) benzene.

На фиг.6 представлен ЯМР13С-спектр 1,3,5-три(4-пинаколборат-ил-фенил)бензола.Figure 6 presents the NMR13C spectrum of 1,3,5-tri (4-pinacolborate-yl-phenyl) benzene.

На фиг.7 показан ИК-спектр полимера с карбоксинафтильными группами.7 shows the IR spectrum of a polymer with carboxy-naphthyl groups.

На фиг.8 показан ПМР-спектр разветвленного полифенилена.On Fig shows the PMR spectrum of branched polyphenylene.

На фиг.9 представлен ЯМР13С-спектр полифенилена.Figure 9 presents the NMR13C spectrum of polyphenylene.

Были изучены ЯМР-спектры соединения 3, что позволило отнести сигналы основной ароматической структуры в полимерах. На фиг.1 показаны ЯМР 13С-спектры 1,3,5-трифенилбензола (3); а) 13С - {1Н}-спектр); b) спин-спиновое взаимодействие 13С-1Н не скомпенсировано. Положения сигналов монозамещенных бензольных колец находятся в хорошем соответствии с положениями, приведенными в каталогах для бифенила. Два сигнала - "а" и "f" следует отнести к четвертичным и третичным атомам углерода 1,3,5-тризамещенного бензольного кольца соответственно. Это подтверждается 13С-ЯМР-спектром 3, в котором спин-спиновое взаимодействие 13С-1H не подавлено: сигнал третичных атомов углерода ("f") с константами спин-спинового взаимодействия 1J(13C-1H)≈157 Hz и 3J(13C-1Н)≈6,2 Hz и сигнал четвертичного атома углерода ("а") на триплет с константой 2J(13C-1Н)≈3,4 Hz.The NMR spectra of compound 3 were studied, which made it possible to attribute the signals of the main aromatic structure in polymers. Figure 1 shows the 13 NMR spectra of 1,3,5-triphenylbenzene (3); a) 13 C - { 1 H} -spectrum); b) the spin-spin interaction of 13 C- 1 H is not compensated. The signal positions of monosubstituted benzene rings are in good agreement with the positions given in the catalogs for biphenyl. Two signals - “a” and “f” should be attributed to the quaternary and tertiary carbon atoms of the 1,3,5-trisubstituted benzene ring, respectively. This is confirmed by the 13 C-NMR spectrum 3, in which the spin-spin interaction of 13 C- 1 H is not suppressed: the signal of tertiary carbon atoms ("f") with the spin-spin coupling constants 1J ( 13 C- 1 H) ≈157 Hz and 3J (13C-1Н) ≈6.2 Hz and the signal of the Quaternary carbon atom ("a") per triplet with the constant 2J (13C-1Н) ≈3.4 Hz.

На фиг.2 представлен ПМР-спектр тридекафенила (5) с отнесением сигналов. Положение сигналов и соотношение интегральных интенсивностей однозначно подтверждает строение этого соединения.Figure 2 presents the PMR spectrum of tridecaphenyl (5) with reference signals. The position of the signals and the ratio of integrated intensities unambiguously confirm the structure of this compound.

Строение соединения 4 подтверждено данными рентгеноструктурного анализа, представленного на фиг.3.The structure of compound 4 is confirmed by the data of x-ray diffraction analysis, presented in figure 3.

Длины связей центрального бензольного кольца молекулы 4 (1,395(3) Å (фиг.3) соответствуют стандартной длине ароматической связи (1,394(5) Å). Однако в п-фениленовых фрагментах С-С-связи уже слегка укорочены. Длины связи CPh-CPh равны 1,480 Å для 4. Эти величины близки по длине или чуть короче тех же связей в 1,3,5-трифенилбензоле (3) (1,487 Å).The bond lengths of the central benzene ring of molecule 4 (1.395 (3) Å (Fig. 3) correspond to the standard length of the aromatic bond (1.394 (5) Å). However, in the p-phenylene fragments the C-C bonds are already slightly shortened. The bond lengths CPh- CPhs are 1.480 Å for 4. These values are similar in length or slightly shorter than the same bonds in 1,3,5-triphenylbenzene (3) (1,487 Å).

Замечено, что длины связей в терминальных фенильных группах, так же как и длины связей между терминальным ядром и предыдущим ядром, несколько короче стандартных величин, вероятно, благодаря термическому движению молекулы. Бензольные кольца в молекуле 4 планарны. Трифенилбензольный фрагмент в соответствии с его 32-симметрией имеет конформацию пропеллера. В целом, для молекулы 4 большинство длин связей и углов близко к их низкомолекулярным аналогам, т.е. геометрические параметры не изменяются с увеличением размера молекулы.It is noted that the bond lengths in the terminal phenyl groups, as well as the bond lengths between the terminal core and the previous core, are somewhat shorter than the standard values, probably due to the thermal motion of the molecule. The benzene rings in molecule 4 are planar. Triphenylbenzene fragment in accordance with its 32-symmetry has the conformation of the propeller. In general, for molecule 4, most bond lengths and angles are close to their low molecular weight counterparts, i.e. geometric parameters do not change with increasing size of the molecule.

Таким образом, сравнение данных рентгеноструктурного анализа для циклотримеров 3 и 4 показало, что центральное 1,3,5-трифенилбензольное кольцо указанных соединений является достаточно планарным по отношению к соседним бензольным кольцам, а структура ветвей является рыхлой и допускает внедрение молекул включения.Thus, a comparison of X-ray diffraction analysis data for cyclotrimers 3 and 4 showed that the central 1,3,5-triphenylbenzene ring of these compounds is rather planar with respect to neighboring benzene rings, and the structure of the branches is loose and allows inclusion molecules to be introduced.

Таким образом, наличие в циклотримерах 1,3,5-тризамещенного ядра доказано различными методами, в спектрах ЯМР произведено отнесение сигналов, которое позволяет отнести сигналы в спектрах полимеров и доказать их структуру.Thus, the presence of a 1,3,5-trisubstituted nucleus in cyclotrimers was proved by various methods, and signals were assigned in the NMR spectra, which allowed the signals to be attributed to the polymer spectra and to prove their structure.

Одним из исходных соединений для синтеза полифениленов служил 1,3,5-три(п-бромфенилил)бензол (1).One of the starting compounds for the synthesis of polyphenylenes was 1,3,5-tri (p-bromophenyl) benzene (1).

Масс-спектр соединения 1 приведен на фиг.4.The mass spectrum of compound 1 is shown in Fig.4.

На фиг.5 и 6 показаны ЯМР-спектры (1Н и 13С соответственно), полностью подтверждающие строение исходного для реакций Сузуки соединения - 1,3,5-три(4-пинаколборат-ил-фенил)бензола, синтезированного из соединения 1, его взаимодействием с бис-пинаколборатом по Сузуки. Данные элементного анализа по бору полностью соответствуют расчетным данным.Figures 5 and 6 show NMR spectra ( 1 H and 13 C, respectively) that completely confirm the structure of the starting compound for Suzuki reactions - 1,3,5-tri (4-pinacolborate-yl-phenyl) benzene synthesized from compound 1 , its interaction with bis-pinacolborate according to Suzuki. The data of elemental analysis for boron are fully consistent with the calculated data.

Полифенилены были охарактеризованы элементным анализом. Для контроля содержания концевых групп брома проводили анализ на бром. Содержание брома составляло от 5 до 25%. Последнее значение соответствовало полимеру, который был получен только на основе три- и монофункционального мономера. Более низкие значения брома получались при блокировании концевых групп дополнительной порцией монофункционального соединения. В полимерах с нафтилимидной, пиридильной и бипиридильной группами определяли содержание азота. Например, в полимере с нафтилимидной группой оно составляло 5,8% (расчет - 6,2%).Polyphenylenes were characterized by elemental analysis. To control the content of the bromine end groups, bromine analysis was performed. The bromine content was from 5 to 25%. The latter value corresponded to the polymer, which was obtained only on the basis of tri - and monofunctional monomer. Lower bromine values were obtained by blocking the end groups with an additional portion of the monofunctional compound. In polymers with naphthylimide, pyridyl and bipyridyl groups, the nitrogen content was determined. For example, in a polymer with a naphthylimide group, it was 5.8% (calculated at 6.2%).

Полимер с карбоксинафтильными группами был исследован ИК-спектроскопией (фиг.6).The polymer with carboxy-naphthyl groups was investigated by IR spectroscopy (Fig.6).

На фиг.7 показан ИК-спектр полимера с карбоксинафтильными группами.7 shows the IR spectrum of a polymer with carboxy-naphthyl groups.

В спектре наблюдаются колебания при длине волн 830, 1500 и 1600 см-1, что соответствует замещеному бензольному кольцу. Также присутствуют полосы при 1730-1770 см-1, характеризующие ангидридную группу.Oscillations are observed in the spectrum at a wavelength of 830, 1500 and 1600 cm -1 , which corresponds to a substituted benzene ring. Also present are bands at 1730-1770 cm -1 characterizing the anhydride group.

Были сняты ЯМР-спектры ряда полимеров. Наиболее характерные приведены на фиг.8 и 9.The NMR spectra of a number of polymers were recorded. The most characteristic are shown in Figs. 8 and 9.

В спектре ПМР (1Н) дублет дублетов при 7,14-7-25 м.д. может быть отнесен к п-замещению бензольных колец. Синглет при 7,72 м.д. относится к 1,3,5-замещенному бензольному кольцу. Больше информации можно извлечь из спектра 13С ЯМР (фиг.6).In the PMR spectrum ( 1 N), a doublet of doublets at 7.14-7-25 ppm. can be attributed to the p-substitution of benzene rings. Singlet at 7.72 ppm refers to a 1,3,5-substituted benzene ring. More information can be extracted from the 13 C NMR spectrum (FIG. 6).

Сигналы при 131,94 мд., а также при 128,5-129,0 м.д. можно отнести к атомам углерода бензольного кольца. Сигналы при 141,32 и 125,01 м.д. относятся к замещенному и незамещенному атому углерода бензольного кольца соответственно.Signals at 131.94 ppm, as well as at 128.5-129.0 ppm. can be attributed to carbon atoms of the benzene ring. Signals at 141.32 and 125.01 ppm refer to a substituted and unsubstituted carbon atom of the benzene ring, respectively.

Были измерены молекулярные массы полимеров.The molecular weights of the polymers were measured.

Средневесовые молекулярные массы Mw, определенные ГПХ с полистирольным стандартом, составляли от 1039 и до 1650 с коэффициентом полидисперсности 1,6 и 1,3 соответственно. Вероятно, для таких разветвленных полимеров только значения полидисперсности заслуживают доверия, тогда как абсолютные значения молекулярных масс могут очень сильно отличаться от истинных значений в связи с использованием полистирольных стандартов, не подходящих для данных полимеров. Определение молекулярной массы для полимеров методом седиментации в ультрацентрифуге дало Mw - от 5330 и до 8500.The weight average molecular weights Mw, determined by GPC with a polystyrene standard, ranged from 1039 to 1650 with a polydispersity coefficient of 1.6 and 1.3, respectively. It is likely that for such branched polymers, only the polydispersity values are reliable, while the absolute values of molecular weights can differ very much from the true values due to the use of polystyrene standards that are not suitable for these polymers. The determination of molecular weight for polymers by sedimentation in an ultracentrifuge gave Mw from 5330 to 8500.

Claims (2)

1. Полифенилены общей формулы1. Polyphenylenes of the general formula
Figure 00000014
Figure 00000014
где n - степень полимеризации от 5 до 20;where n is the degree of polymerization from 5 to 20; m = 1, 2;m is 1, 2; q = 1, 2;q is 1, 2; Ar - ариленовая группа, карбоксинафтильная группа, нафтилимидная, нафтильная, антраценовая группы, гетероциклическая группа, в том числе пиридильная и бипиридильная.Ar is an arylene group, a carboxy naphthyl group, a naphthylimide, naphthyl, anthracene group, a heterocyclic group, including pyridyl and bipyridyl.
2. Способ получения полифениленов по п.1 включает проведение полимеробразующей реакции кросс-сочетания бромзамещенных ароматических или гетероароматических соединений или реакции бромзамещенных и борокси- или пинаколборатзамещенных ароматических или гетероароматических соединений в присутствии комплексов никеля или палладия, в которой в качестве исходных и одновременно разветвляющих мономеров применяются 1,3,5-три(n-бромфенил)бензол или 1,3,5-три(n-бромдифенил)бензол.2. The method for producing polyphenylenes according to claim 1 includes carrying out a polymer-forming cross-coupling reaction of bromine-substituted aromatic or heteroaromatic compounds or a reaction of bromine-substituted and boroxo-or pinacolborate-substituted aromatic or heteroaromatic compounds in the presence of nickel or palladium complexes, in which the starting and simultaneously branching monomers are used 1,3,5-tri (n-bromophenyl) benzene or 1,3,5-tri (n-bromodiphenyl) benzene.
RU2006119799/04A 2006-06-07 2006-06-07 Branched polyphenylenes and method for their preparing RU2321601C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006119799/04A RU2321601C1 (en) 2006-06-07 2006-06-07 Branched polyphenylenes and method for their preparing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006119799/04A RU2321601C1 (en) 2006-06-07 2006-06-07 Branched polyphenylenes and method for their preparing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006119799A RU2006119799A (en) 2007-12-27
RU2321601C1 true RU2321601C1 (en) 2008-04-10

Family

ID=39018372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006119799/04A RU2321601C1 (en) 2006-06-07 2006-06-07 Branched polyphenylenes and method for their preparing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2321601C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015099566A1 (en) * 2013-12-26 2015-07-02 Автономная Некоммерческая Образовательная Организация Высшего Профессионального Образования "Сколковский Институт Науки И Технологий" Fluorinated phenyl-substituted polyphenylenes and dielectric materials based thereon

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015099566A1 (en) * 2013-12-26 2015-07-02 Автономная Некоммерческая Образовательная Организация Высшего Профессионального Образования "Сколковский Институт Науки И Технологий" Fluorinated phenyl-substituted polyphenylenes and dielectric materials based thereon

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006119799A (en) 2007-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Franc et al. Diels–Alder “click” chemistry in designing dendritic macromolecules
JP4781341B2 (en) Iridium complex, carbazole derivative, and copolymer having them
JP2015227457A (en) Water soluble near infrared sensing polymers with low band gaps
JP5895297B2 (en) Phosphor and use thereof
Fu et al. Synthesis and properties of photodegradable poly (furan-amine) s by a catalyst-free multicomponent cyclopolymerization
Mustafin et al. Poly [N-(2-chloroprop-2-en-1-yl) aniline] s: synthesis, polymer analogous reaction, and physicochemical properties
CN113121302B (en) Monodisperse polymer with main chain containing fluorene-diacetylene structure and preparation method and application thereof
RU2321601C1 (en) Branched polyphenylenes and method for their preparing
JP2015059109A (en) Fulvene derivative and method for producing fulvene derivative
Al-Muaikel Synthesis and characterization of new unsaturated polyesters and copolyesters containing azo groups in the main chain
Wang et al. Synthesis and characterization of a partial-conjugated hyperbranched poly (p-phenylene vinylene)(HPPV)
CN115745747B (en) Three-arm star-type organic spin molecular initiator, homopolymer, block copolymer, preparation method thereof and polymer film
Yan et al. Molecular optical switches: synthesis, structure, and photoluminescence of spirosila compounds
CN109851784B (en) Method for preparing 1, 4-stereoregular polytriazole under catalysis of ruthenium complex
Ueda et al. Synthesis of hydroxyphenylglycine-derived novel poly (silylenevinylenephenyleneethynylene) s
Liu et al. Exploring 9‐arylcarbazole moiety as the building block for the synthesis of photoluminescent group 10–12 heavy metal diynes and polyynes with high‐energy triplet states
CN115260455A (en) Low-temperature long-afterglow polymer based on biphenyl structure and preparation method thereof
RU2370501C2 (en) Branched polyphenylenes - poly-(1,3,5-triphenylbenzene-4'-triyl) with branching centre - 1,3,5-triphenylbenzene ring, with high electroluminescence effectiveness, and method of producing said polyphenylenes
KR101222146B1 (en) Photocontrolled photochromic electroluminescent and electroconducting polymers for photonics
Park Grignard Metathesis Polymerization and Properties of 1, 1-Disubstituted-2, 5-dibromo-3, 4-diphenylsiloles.
US20030225232A1 (en) Hyperbranched polymers
Yamauchi et al. Synthesis of acrylonitrile side chain-appended π-conjugated polymers by a Suzuki cross-coupling polycondensation and a Knoevenagel condensation, and their optical properties
JP3733527B2 (en) Co-polymer compound of metaphenylene and orthophenylene
Rhee et al. Soluble and Processable Poly (p‐phenylene) with Pendant Imide Groups
Jadhav et al. Preparation of silicon containing polymers—III: Synthesis and characterization of organosilicon azopolyamides

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100608

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120927

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170608