WO2023145203A1 - 高分子化合物、反応性化合物、高分子架橋剤、高分子変性剤、架橋部形成方法、高分子修飾方法、高分子化合物の重合方法および分解方法 - Google Patents

高分子化合物、反応性化合物、高分子架橋剤、高分子変性剤、架橋部形成方法、高分子修飾方法、高分子化合物の重合方法および分解方法 Download PDF

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WO2023145203A1
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group
acid
polymer compound
polymer
aromatic ring
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PCT/JP2022/042578
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English (en)
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Inventor
宏 正井
潤 寺尾
Original Assignee
国立研究開発法人科学技術振興機構
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F30/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal
    • C08F30/04Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal
    • C08F30/08Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal containing silicon

Definitions

  • the present invention relates to a polymer compound, a reactive compound, a polymer cross-linking agent, a polymer modifier, a method for forming a cross-linked portion, a method for modifying a polymer, a method for polymerizing a polymer compound, and a method for decomposing a polymer compound.
  • Non-Patent Document 1 discloses an invention in which a platinum complex that is cleaved only in the presence of light and acid is introduced into a polymer.
  • Non-Patent Document 1 uses expensive platinum. Therefore, there is a demand for a material that is less expensive and can be photoprocessed stably under ambient light.
  • the present invention is an invention made in view of the above circumstances, a polymer compound that is inexpensive, stable under ambient light, and photoprocessable, a reactive compound, a polymer cross-linking agent, a polymer modifier,
  • An object of the present invention is to provide a method for forming a crosslinked portion, a method for modifying a polymer, a method for polymerizing a polymer compound, and a method for decomposing a polymer compound.
  • a conjugated carbon atom of the condensed polycyclic aromatic ring group and a silicon atom are in a form in which the bond can be cleaved by the synergistic action of light irradiation and acid. Including structures that are joined by
  • the polymer compound described in ⁇ 1> above may be irradiated with light that includes an absorption wavelength region possessed by a structure formed by bonding in a bond-cleavable manner.
  • the polymer compound described in ⁇ 1> or ⁇ 2> above may further have a side chain, and the structure may be included in the side chain.
  • the polymer compound described in ⁇ 1> or ⁇ 2> above may further have a cross-linking portion that bonds the main chains together, and the structure may be included in the cross-linking portion.
  • the polymer compound described in ⁇ 1> or ⁇ 2> above may include the structure in the main chain.
  • X 1 is a substituted or unsubstituted monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X 2 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group or a single bond
  • Y is a single bond, an oxygen atom or an alkylene group
  • R 1 is an alkyl group or an alkoxy group
  • R 2 is an alkyl group or an alkoxy group
  • n is 0 or 1
  • m is an integer of 0 to 5 and * is a bond, provided that n is 0 when Y is a single bond, and m is 1 when Y is an oxygen atom and n is 0. is.
  • the condensed polycyclic aromatic ring groups of X 1 and X 2 may be formed by condensing 2 to 6 aromatic rings.
  • m may be 0.
  • m may be 1.
  • R 1 may be a methyl group or an ethyl group
  • R 2 may be a methyl group or an ethyl group.
  • the condensed polycyclic aromatic ring group of X 2 may be a substituted or unsubstituted pyrenylene group.
  • a conjugated carbon atom possessed by a condensed polycyclic aromatic ring group and a silicon element are in a form in which the bond can be cleaved by the synergistic action of light irradiation and acid. and has one or more functional groups capable of bonding with other compounds.
  • the reactive compound described in ⁇ 12> above may be irradiated with light that includes an absorption wavelength region possessed by a structure formed by bonding in a bond-cleavable manner upon irradiation with light.
  • the structure of the reactive compound described in ⁇ 12> or ⁇ 13> may be represented by the following formula (2).
  • X 3 is a substituted or unsubstituted monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X 4 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group or a single bond
  • Y is a single bond, an oxygen atom or an alkylene group
  • R3 is an alkyl group or an alkoxy group
  • R4 is an alkyl group or an alkoxy group
  • n is 0 or 1
  • m is an integer of 0 to 5 and * is a bond, provided that n is 0 when Y is a single bond, and m is 1 when Y is an oxygen atom and n is 0. is.
  • the condensed polycyclic aromatic ring group of X 3 and X 4 may be formed by condensing 2 to 6 aromatic rings.
  • n 0.
  • n 1
  • R 3 may be a methyl group or an ethyl group
  • R 4 may be a methyl group or an ethyl group.
  • the condensed polycyclic aromatic ring group of X 4 may be a substituted or unsubstituted pyrenylene group.
  • a polymer cross-linking agent according to one aspect of the present invention includes the reactive compound according to any one of ⁇ 12> to ⁇ 19> above.
  • a polymer modifier according to one aspect of the present invention includes the reactive compound described in any one of ⁇ 12> to ⁇ 19> above.
  • a method for forming a cross-linked portion according to one aspect of the present invention is characterized in that the functional group of the reactive compound described in any one of ⁇ 12> to ⁇ 19> above and a polymer compound serving as a main chain are a step of forming a crosslinked portion by chemically bonding a functional group capable of bonding with another compound possessed.
  • a method for modifying a polymer according to one aspect of the present invention is characterized in that the functional group of the reactive compound described in any one of ⁇ 12> to ⁇ 19> above and the polymer compound serving as the main chain are and a step of modifying the polymer compound by chemically bonding a functional group capable of bonding with another compound possessed.
  • a method for polymerizing a polymer compound according to one aspect of the present invention comprises a step of polymerizing the reactive compound described in any one of ⁇ 12> to ⁇ 19> above and a polymerizable monomer. include.
  • a decomposition method comprises irradiating the polymer compound described in any one of the above ⁇ 1> to ⁇ 11> with light in the presence of an acid, thereby decomposing the Including the step of decomposing the structure.
  • a polymer compound that is inexpensive, stable under ambient light, and capable of photo-processing, a reactive compound, a polymer cross-linking agent, a polymer modifier, a method for forming a cross-linked portion, and a high It is possible to provide a method for modifying a molecule, a method for polymerizing a polymer compound, and a method for decomposing a polymer compound.
  • FIG. 1 is a diagram showing observation results of a polymer compound of Example 1 before light irradiation and observation results after light irradiation in the presence of an acid.
  • FIG. It is a graph which shows the result of having compared the swelling degree at the time of light irradiation processing in the presence of an acid, the swelling degree at the time of light irradiation processing only, and the swelling degree at the time of only acid processing.
  • FIG. 3 is a diagram showing the results of observation under ultraviolet (365 nm) irradiation of the side surface of a gel that has been subjected to light irradiation treatment in the presence of acid and then swollen with water.
  • FIG. 4 shows the results of observation of the upper surface of a gel swollen with water after light irradiation treatment in the presence of acid, under ultraviolet (365 nm) irradiation. It is an emission spectrum of a gel swollen with water after light irradiation treatment in the presence of an acid, measured using a hyperspectral camera.
  • FIG. 10 is a diagram showing the results of observation under ultraviolet (365 nm) irradiation of the side surface of a gel swollen with water after only light irradiation treatment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the results of observation of the upper surface of a gel swollen with water after only light irradiation treatment, under ultraviolet (365 nm) irradiation.
  • FIG. 10 is a diagram showing the observation results of the side surface of a gel swollen with water after only acid treatment under ultraviolet (365 nm) irradiation.
  • FIG. 3 is a diagram showing the observation results of the upper surface of a gel swollen with water after only acid treatment under ultraviolet (365 nm) irradiation.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the elapsed time and the storage elastic modulus G′ when viscoelasticity measurement is performed while intermittently irradiating light in the presence of acid.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between elapsed time and storage elastic modulus G′ at each acid concentration when viscoelasticity measurement is performed while irradiating light.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the elapsed time and the storage elastic modulus G′ at each irradiation intensity when viscoelasticity is measured while irradiating light.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the light irradiation time and the storage elastic modulus G′ when viscoelasticity measurement was performed while irradiating a dry gel (swelling degree: 1) with light in the presence of acid.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the light irradiation time and the storage elastic modulus G′ when viscoelasticity measurement is performed while irradiating a swollen gel (swelling degree: 3.4) with light in the presence of acid.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the light irradiation time and the storage elastic modulus G′ when viscoelasticity measurement was performed while irradiating a dry gel (swelling degree: 1) with light in the presence of acid.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the light irradi
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between light irradiation time and storage elastic modulus G′ when viscoelasticity measurement was performed while irradiating a gel in a swollen state (swelling degree: 5.4) with light in the presence of acid.
  • the present inventors have made intensive research on materials that can be photoprocessed and are stable under ambient light. It was found that the bond between the conjugated carbon atom and the silicon atom is cleaved by irradiating the structure in which the atoms are bonded to light in the presence of an acid. As described in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, dipyrenylsilane has conventionally been studied for photoresponse characteristics of fluorescence sensors and the like. , the cleavage of the bond between the conjugated carbon atom and the silicon atom has not been reported.
  • the present invention is an invention based on the above findings.
  • irradiating with light means, for example, irradiating with light including the absorption wavelength range of the structure capable of "cleaving the bond”.
  • cooperative action of light irradiation and acid means, for example, that each of light irradiation and acid having different actions cleaves the bond between a conjugated carbon atom and a silicon atom, so that the bond is cleaved. In the mechanism necessary to do so, it means an action that enables the bond cleavage by acting together while sharing roles and actions.
  • the “cooperative action between light irradiation and acid” may be a cooperative action between light irradiation and a directly applied acid, or a cooperative action between light irradiation and an indirectly applied acid.
  • the conjugated carbon atoms of the condensed polycyclic aromatic ring group and the silicon atoms are bonded in a form that can be cleaved by the cooperative action of light irradiation and acid.
  • a structure in which a conjugated carbon atom and a silicon atom are bonded in such a manner that the bond can be cleaved by the synergistic action of light irradiation and an acid is, for example, a conjugated carbon atom of a condensed polycyclic aromatic ring group.
  • the polymer compound according to the first embodiment has a main chain and a cross-linking portion connecting the main chains.
  • the cross-linking part is a structure in which the conjugated carbon atom of the condensed polycyclic aromatic ring group and the silicon atom are bonded in such a way that the bond can be cleaved by the synergistic action of light irradiation and acid (hereinafter referred to as cleavable structure).
  • cleavable structure the main chains in the polymer compound are crosslinked via the cleavable structure.
  • the polymer compound according to the first embodiment is stable under ambient light because the bond between the conjugated carbon atom and the silicon atom will not be cleaved even if it is irradiated with light if there is no acid.
  • One of the presumed mechanisms by which bond cleavage occurs is, for example, by irradiating a cleavable structure with light in the presence of an acid, protonated aromatic rings typified by Wheland intermediates or such intermediates It is conceivable that it is a mechanism through a reaction process in which a structure having the same action as is formed.
  • the structure in which a conjugated carbon atom and a silicon atom are bonded in such a manner that the bond can be cleaved by the synergistic action of light irradiation and acid is preferably a structure represented by the following formula (1).
  • X 1 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X 2 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group or a single bond is.
  • Y is a single bond, an oxygen atom or an alkylene group
  • R1 is an alkyl group or an alkoxy group
  • R2 is an alkyl group or an alkoxy group
  • n is 0 or 1
  • m is an integer of 0 to 5 and * is a bond.
  • n is 0 when Y is a single bond
  • m is 1 when Y is an oxygen atom and n is 0.
  • m may be 0 or 1.
  • X 1 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X 2 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group or a single bond.
  • X 1 and X 2 may be the same or different.
  • the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a group obtained by removing two hydrogen atoms from a condensed polycyclic aromatic ring.
  • a condensed polycyclic aromatic ring refers to an aromatic ring formed by two or more monocyclic rings sharing (condensing) only one edge of each ring with each other.
  • the rings constituting the condensed polycyclic aromatic ring group may be an aromatic ring only, may be a heteroaromatic ring, or may include an aromatic ring and a heteroaromatic ring. Preferably, it is only an aromatic ring.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is 2 or more. A more preferable number of rings is 4 or more.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is preferably 9 or less. More preferably, the number of rings in the fused polycyclic aromatic ring is 6 or less.
  • the condensed polycyclic aromatic ring group is preferably formed by condensing 2 to 6 aromatic rings, particularly preferably by condensing 4 aromatic rings.
  • the condensed polycyclic aromatic ring constituting the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a condensed polycyclic hydrocarbon
  • examples of the condensed polycyclic hydrocarbon include pentalene, indene, naphthalene, azulene, heptalene, and biphenylene.
  • the condensed polycyclic hydrocarbon for example, pyrene is preferable.
  • the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a pyrenylene group.
  • the condensed heterocyclic ring includes indole, indoline, indazole, chromene, quinoline, isoquinoline, phthalazine, quinazoline, and quinoxaline. , carbazole, phenazine, phenanthridine, phenoxazine and the like.
  • a hydrogen atom in the ring structure of the divalent condensed polycyclic aromatic ring group may be substituted.
  • Substituents for substituting hydrogen atoms in the ring structure are not particularly limited as long as they do not inhibit photoreaction.
  • substituents include alkyl groups, alkoxy groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, cyano groups, nitro groups, and the like.
  • the number of substituents is not particularly limited as long as the photoreaction is not suppressed.
  • the number of substituents in the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is 1-4.
  • R 1 and R 2 are alkyl or alkoxy groups.
  • R 1 and R 2 may be the same or different.
  • Alkyl groups include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group and decyl. and the like, but straight-chain lower alkyl groups are preferred.
  • R 1 and R 2 are alkyl groups, they are preferably methyl groups or ethyl groups.
  • Alkoxy groups include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, s-butoxy, t-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, and octyloxy groups. , a nonyloxy group, a decyloxy group and the like, and a straight-chain lower alkoxy group is preferred.
  • R 1 and R 2 are alkoxy groups, they are preferably methoxy or ethoxy groups.
  • main chain The structure of the main chain of the polymer compound according to the first embodiment is not particularly limited.
  • polymers that can be used for the main chain include polymers of polymerizable monomers.
  • the polymerization reaction is not particularly limited, and sequential polymerization such as polycondensation and polyaddition, radical polymerization, ring-opening polymerization, click reaction, and the like can be used.
  • polymerizable monomers capable of ring-opening polymerization examples include norbornene, acetylnorbornene, ethylene oxide, propylene oxide, ethyleneimine, trimethylene oxide, tetrahydrofuran, ⁇ -propiolactone, ⁇ -butyrolactone, and ⁇ -caprolactone.
  • Examples of polymerizable monomers capable of radical polymerization include vinylaryl monomers such as ethylene, styrene, ⁇ -methylstyrene, o-chlorostyrene, and vinyltoluene, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl-n-butyrate, and vinyl laurate. and esters of vinyl alcohol with monocarboxylic acids having 1 to 18 carbon atoms, such as vinyl stearate, having 3 to 6 carbon atoms, such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid.
  • vinylaryl monomers such as ethylene, styrene, ⁇ -methylstyrene, o-chlorostyrene, and vinyltoluene
  • vinyl acetate vinyl propionate
  • vinyl-n-butyrate vinyl laurate
  • esters of vinyl alcohol with monocarboxylic acids having 1 to 18 carbon atoms such as vinyl stearate, having 3 to 6 carbon
  • ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl acrylate, isobutyl methacrylate and 2-ethylhexyl acrylate, 2 - esters of alkanols having 1 to 12 carbon atoms such as ethylhexyl methacrylate, dimethyl maleate, di-n-butyl maleate with ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated monocarboxylic and dicarboxylic acids, benzyl acrylate, etc.
  • aryl acrylates nitriles of ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated carboxylic acids such as acrylonitrile, acrylamides such as N-isopropylacrylamide and hydroxyethylacrylamide, hydroxyl group-containing acrylates such as 2-hydroxyethyl acrylate, and 1,3 -C4-C8 conjugated dienes such as butadiene and isoprene.
  • the polymerizable monomer is preferably one or more of acrylic acid, methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, benzyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, and N-isopropyl acrylamide.
  • polymerizable monomers include polyvalent carboxylic acid monomers such as fumaric acid, maleic acid, mesaconic acid, succinic acid, citric acid, terephthalic acid, and isophthalic acid, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, hexanediol, and the like.
  • polyhydric alcohol monomers such as dimethyldichlorosilane, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate, 1 ,4-cyclohexane diisocyanate and 1,6-hexamethylene diisocyanate.
  • the above polymerizable monomer may be used alone, or two or more types may be used to form a random copolymer.
  • a suitable monomer can be selected and polymerized so as to obtain desired properties.
  • polymer compounds that can be used as the main chain include polystyrene, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyester, polyamide, polyurethane, polycarbonate, polyvinyl alcohol, and polyvinylpyrrolidone. , polyimide, polyamide, polybutadiene, dimethylpolysiloxane, polyacetylnorbornene, and the like.
  • the conjugated carbon atoms of the condensed polycyclic aromatic ring group and the silicon element are bonded in such a manner that they can be cleaved by the synergistic action of light irradiation and acid. (cleavable structure) and has two or more functional groups capable of bonding with other compounds. Each part will be described below.
  • the cleavable structure of the reactive compound is preferably a structure represented by the following formula (2).
  • X 3 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X 4 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group or a single bond
  • Y is a single bond, an oxygen atom or an alkylene group
  • R3 is an alkyl group or an alkoxy group
  • R4 is an alkyl group or an alkoxy group
  • n is 0 or 1
  • m is 0 is an integer from 5 to 5
  • * is a bond.
  • n is 0 when Y is a single bond
  • m is 1 when Y is an oxygen atom and n is 0.
  • the bonds of X3 and X4 may be bonded to a functional group capable of bonding to another compound, or may be bonded to another functional group or the like.
  • m may be 0 or 1.
  • X3 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X4 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group or a single bond.
  • X3 and X4 may be the same or different.
  • a divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a group obtained by removing two hydrogen atoms from a condensed polycyclic aromatic ring.
  • the rings constituting the condensed polycyclic aromatic ring group may be an aromatic ring only, may be a heteroaromatic ring, or may include an aromatic ring and a heteroaromatic ring. Preferably, it is only an aromatic ring.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is 2 or more. A more preferable number of rings is 4 or more.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is preferably 9 or less. More preferably, the number of rings in the fused polycyclic aromatic ring is 6 or less.
  • the condensed polycyclic aromatic ring group is preferably formed by condensing 2 to 6 aromatic rings, particularly preferably by condensing 4 aromatic rings.
  • the condensed polycyclic aromatic ring constituting the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a condensed polycyclic hydrocarbon
  • examples of the condensed polycyclic hydrocarbon include pentalene, indene, naphthalene, azulene, heptalene, and biphenylene.
  • the condensed polycyclic hydrocarbon for example, pyrene is preferable.
  • the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a pyrenylene group.
  • the condensed heterocyclic ring includes indole, indoline, indazole, chromene, quinoline, isoquinoline, phthalazine, quinazoline, and quinoxaline. , carbazole, phenazine, phenanthridine, phenoxazine and the like.
  • a hydrogen atom in the ring structure of the divalent condensed polycyclic aromatic ring group may be substituted.
  • Substituents for substituting hydrogen atoms in the ring structure are not particularly limited as long as they do not inhibit photoreaction.
  • substituents include alkyl groups, alkoxy groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, cyano groups, nitro groups, and the like.
  • the number of substituents is not particularly limited as long as the photoreaction is not suppressed.
  • the number of substituents in the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is 1-4.
  • R3 and R4 are alkyl or alkoxy groups.
  • R 3 and R 4 may be the same or different.
  • Alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl and decyl groups. and the like, but straight-chain lower alkyl groups are preferred.
  • R 3 and R 4 are alkyl groups, they are preferably methyl groups or ethyl groups.
  • Alkoxy groups include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, s-butoxy, t-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, and octyloxy groups. , a nonyloxy group, a decyloxy group and the like, and a straight-chain lower alkoxy group is preferred.
  • R 3 and R 4 are alkoxy groups, they are preferably methoxy or ethoxy groups.
  • the "functional group capable of bonding with another compound” of the reactive compound is not particularly limited as long as it can bond with another compound.
  • the functional group may be directly bonded to the divalent condensed polycyclic aromatic ring group, or may be bonded to the divalent condensed polycyclic aromatic ring group via another functional group (i.e., substituent). may be The number of said functional groups is two or more.
  • the reactive compound of the present disclosure functions as a polymer cross-linking agent.
  • the reactive compound of the present disclosure functions as a polymer modifier by having one functional polymerizable group.
  • the functional groups include hydroxyl group, carboxyl group, amino group, isocyanate group, isothiocyanate group, N-hydroxysuccinimide group, epoxy group, alkynyl group, azide group, thiol group, alkenyl group, (meth)acrylamide group, (meth) It has at least one selected from the group consisting of an acryloyl group, a cycloalkenyl group, an arylalkenyl group and a norbornene group.
  • (meth)acrylamide represents acrylamide and methacrylamide.
  • (Meth)acryloyl” represents acryloyl and methacryloyl.
  • Functional groups having a hydroxyl group include, for example, a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, a hydroxybutyl group, a hydroxypentyl group, a hydroxyhexyl group, a hydroxycyclopropyl group, and a hydroxyphenyl group.
  • Examples of functional groups having a carboxyl group include carboxymethyl group, carboxyethyl group, carboxypropyl group, carboxybutyl group, carboxypentyl group, carboxyhexyl group, carboxycyclopropyl group and carboxyphenyl group.
  • Functional groups having an amino group include, for example, aminomethyl group, aminoethyl group, aminopropyl group, aminobutyl group, aminopentyl group, aminohexyl group, aminocyclopropyl group and aminophenyl group.
  • Examples of the functional group having an isocyanate group include isocyanatemethyl group, isocyanateethyl group, isocyanatepropyl group, isocyanatebutyl group, isocyanatepentyl group, isocyanatehexyl group, and isocyanatephenyl group.
  • Examples of the functional group having an isothiocyanate group include isothiocyanate group, methylisothiocyanatomethyl group, isothiocyanatoethyl group, isothiocyanatopropyl group, isothiocyanatobutyl group, isothiocyanatopentyl group, isothiocyanatohexyl group, isothiocyanatocyclo Examples include a propyl group and an isothiocyanatephenyl group.
  • a functional group having an N-hydroxysuccinimide group includes, for example, an NHS ester group, which is a functional group obtained by activating a general ester with N-hydroxysuccinimide (NHS).
  • NHS ester group which is a functional group obtained by activating a general ester with N-hydroxysuccinimide (NHS).
  • Examples of functional groups having epoxy groups include glycidyl groups and methylglycidyl groups.
  • the functional group is an alkynyl group, ethynyl group, acetylenyl group, 1-propynyl group, propargyl group, 1-butynyl group, 3-butynyl group, 1-pentynyl group, 1-hexynyl group, 1-heptynyl group, etc. is mentioned.
  • Functional groups having an azide group include an azidomethyl group, an azidoethyl group, an azidopropyl group, an azidobutyl group, an azidopentyl group, an azidohexyl group, an azidocyclopropyl group, and an azidophenyl group.
  • Functional groups having a thiol group include a thiolmethyl group, a thiolethyl group, a thiolpropyl group, a thiolbutyl group, a thiolpentyl group, a thiolhexyl group, a thiolcyclopropyl group, and a thiophenol group.
  • the functional group is an alkenyl group, vinyl group, allyl group, 1-propenyl group, isopropenyl group, 2-butenyl group, 1,3-butadienyl group and the like can be mentioned.
  • Functional groups having a (meth)acrylamide group include (meth)acrylamidomethyl, (meth)acrylamidoethyl, (meth)acrylamidopropyl, (meth)acrylamidobutyl, and (meth)acrylamidomethylpropyl groups. be done.
  • the functional group having a (meth)acryloyl group includes a (meth)acryloylmethyl group, (meth)acryloylethyl group, (meth)acryloylpropyl group, 2-propyl(meth)(meth)acryloylbutyl group, and the like.
  • the functional group is a cycloalkenyl group, it includes a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, and the like.
  • the functional group having an arylalkenyl group includes a styryl group and a styrylmethyl group.
  • Functional groups having a norbornene group include a methylnorbornene group, an ethylnorbornene group, and a butylnorbornene group.
  • the functional group may have two or more functional groups.
  • the functional groups include diol groups, dicarboxyl groups, diamino groups, diisocyanate groups, and the like.
  • the reaction between the functional group and the functional group of another compound is not particularly limited as long as a bond can be formed.
  • reaction between an azide group and an alkynyl group, reaction between an alkenyl group and a thiol group, and the like can be mentioned.
  • the functional group can be appropriately selected according to the type of functional group in the side chain of the polymer or the type of polymerization reaction during polymer polymerization.
  • Method for producing a polymer compound according to the first embodiment A method for producing a polymer compound according to the first embodiment will be described.
  • the functional group of the reactive compound according to the first embodiment and the functional group capable of bonding with another compound possessed by the polymer compound serving as the main chain are chemically It includes a step of forming a crosslinked portion by bonding (a method of forming a crosslinked portion).
  • the method for forming the crosslinked portion is not particularly limited as long as the main chains can be crosslinked.
  • the functional group in the side chain of the polymer compound forming the main chain and the functional group of the reactive compound according to the first embodiment may be chemically bonded.
  • the functional group of the polymer compound forming the main chain and the A functional group of the reactive compound according to one embodiment may be chemically bonded. Since the reactive compound according to the first embodiment has two or more functional groups, a crosslinked portion is formed between the main chains.
  • the functional group of the reactive compound according to the first embodiment can be appropriately selected according to the polymerization reaction of the main chain.
  • the reactive compound is a radically polymerizable functional group.
  • the reactive compound used in radical polymerization include ((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy )) bis(ethane-2,1-diyl) diacrylate.
  • the polymerizable monomer that serves as the raw material for the main chain polymer is not particularly limited.
  • Examples of polymerizable monomers for ring-opening polymerization include norbornene, acetylnorbornene, ethylene oxide, propylene oxide, ethyleneimine, trimethylene oxide, tetrahydrofuran, ⁇ -propiolactone, ⁇ -butyrolactone, and ⁇ -caprolactone.
  • polymerizable monomers include, for example, ethylene, styrene, ⁇ -methylstyrene, o-chlorostyrene, vinylaryl monomers such as vinyltoluene, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl-n-butyrate, vinyl Esters of vinyl alcohol with monocarboxylic acids having 1-18 carbon atoms such as laurate and vinyl stearate, 3-6 carbon atoms such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids having the , 2-ethylhexyl methacrylate, dimethyl maleate, di-n-butyl maleate and other alkanols having 1 to 12 carbon atoms with ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated monocarboxylic and dicarboxylic acids, benzyl Acrylic acid ary
  • the polymerizable monomer is preferably one or more of acrylic acid, methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, benzyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, and N-isopropyl acrylamide.
  • polymerizable monomers include polyvalent carboxylic acid monomers such as fumaric acid, maleic acid, mesaconic acid, succinic acid, citric acid, terephthalic acid, and isophthalic acid, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, hexanediol, and the like.
  • polyhydric alcohol monomers such as dimethyldichlorosilane, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate, 1 ,4-cyclohexane diisocyanate and 1,6-hexamethylene diisocyanate.
  • the above polymerizable monomer may be used alone, or two or more types may be used to form a random copolymer.
  • a catalyst or initiator may be used for the binding reaction between the polymerizable monomer and the reactive compound.
  • a catalyst or an initiator is not particularly limited as long as a polymer compound can be synthesized from a polymerizable monomer and a reactive compound.
  • the catalyst includes Grubb's catalyst, Hoveyda-Grubb's catalyst, Ru complex, tungsten chloride, tetramethyltin, and the like.
  • initiators include azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, hydrogen peroxide-iron (II) salt, persulfate-sodium hydrogen sulfite, and triethylborane.
  • the polymer compound according to the first embodiment can be obtained by copolymerizing the polymerizable monomer, the reactive compound according to the first embodiment, and, if necessary, adding a catalyst or an initiator.
  • a method for decomposing a polymer compound according to the first embodiment includes a step of decomposing a cleavable structure by irradiating light in the presence of an acid.
  • the type of acid is not particularly limited as long as the cleavable structure can be decomposed by irradiation with light in the presence of the acid. Bronsted acid can be used as the acid.
  • the acid includes hydrogen halides such as hydrogen chloride and hydrogen bromide, oxo acids such as sulfuric acid and nitric acid, and organic acids such as acetic acid and sulfonic acid.
  • the concentration of acid is not particularly limited. The higher the acid concentration, the more the decomposition reaction proceeds.
  • the method of introducing the acid is not particularly limited.
  • the acid may be directly applied to the polymer compound with light irradiation, or the acid may be applied indirectly to the polymer compound with light irradiation.
  • the acid When the acid is indirectly applied, it is preferable to give the acid in an inert state in advance.
  • the term "inactive state" refers to a state in which synergistic action between light irradiation and acid does not occur even when irradiated with light.
  • a method of directly applying an acid there are a method of immersing the polymer compound according to the first embodiment in an acid solution, and a method of introducing a gaseous acid into a container containing the polymer compound according to the first embodiment. be.
  • an acid is introduced into a polymer compound (gel) in a swollen state, and after the acid is taken into the inside of the polymer compound, the swelling occurs. and a method of drying the polymer compound.
  • a method of drying the polymer compound By drying the polymer compound, the action of acid within the polymer compound is suppressed. This makes it possible to suppress the synergistic action of light irradiation and acid.
  • the absorption wavelength region of the cleavable structure is the wavelength of the irradiation light.
  • the synergistic action of the light irradiation and the acid can cleave the bond in the cleavable structure.
  • the intensity of light is not particularly limited. Note that the higher the light intensity, the more the decomposition reaction progresses.
  • reaction time The longer the reaction time, the more the decomposition reaction progresses.
  • the reaction time can be appropriately set according to the strength of the acid, the concentration of the acid, and the intensity of the light. The stronger the acid, the higher the concentration of the acid, and the higher the intensity of the irradiated light, the shorter the reaction time.
  • the method for removing the acid after the decomposition reaction is finished is not particularly limited.
  • the acid after the decomposition reaction may be removed by immersing the polymer compound in an acid-free solution, or the acid may be removed by placing the polymer compound after the decomposition reaction in a reduced pressure environment.
  • the polymer compound according to the first embodiment has been described in detail above.
  • the polymer compound according to the present embodiment can be photoprocessed because the bond can be cleaved by irradiation with light in the presence of an acid. Since bond cleavage does not occur even when , the polymer compound according to the first embodiment is stable under ambient light.
  • the cleavable structure of the polymer compound according to the first embodiment is inexpensive because silicon is used.
  • polymer compound according to the second embodiment In the polymer compound according to the second embodiment, the conjugated carbon atoms of the condensed polycyclic aromatic ring group and the silicon atoms are bonded in such a manner that they can be cleaved by the synergistic action of light irradiation and acid. contains the structure A polymer compound according to the second embodiment has a main chain and side chains.
  • the side chain contains a cleavable structure.
  • the bond between the conjugated carbon atom and the silicon atom is cleaved, enabling photoprocessing.
  • the polymer compound according to the second embodiment is stable under ambient light because the bond between the conjugated carbon atom and the silicon atom is not cleaved even when irradiated with light if there is no acid.
  • the side chain portion on the side where the bond is cleaved and removed may have a liquid crystalline functional group, a luminescent functional group, a heavy atom, or the like.
  • X 1 is a substituted or unsubstituted monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X 2 is a substituted or unsubstituted divalent condensed a polycyclic aromatic ring group or a single bond
  • Y is a single bond
  • R1 is an alkyl group or an alkoxy group
  • R2 is an alkyl group or an alkoxy group
  • n is 0 or 1
  • m is an integer from 0 to 5, and * is a bond.
  • n is 0 when Y is a single bond
  • m is 1 when Y is an oxygen atom and n is 0.
  • X 1 is an unsubstituted monovalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • the bond of X 1 is bonded to hydrogen in the ring structure.
  • m may be 0 or 1.
  • X 1 is a substituted or unsubstituted monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group.
  • X2 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group or a single bond.
  • the condensed polycyclic aromatic rings in the condensed polycyclic aromatic ring groups of X 1 and X 2 may be the same or different.
  • the monovalent condensed polycyclic aromatic ring group is a group obtained by removing one hydrogen atom from a condensed polycyclic aromatic ring.
  • the rings constituting the condensed polycyclic aromatic ring group may be an aromatic ring only, may be a heteroaromatic ring, or may include an aromatic ring and a heteroaromatic ring. Preferably, it is only an aromatic ring.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is 2 or more. A more preferable number of rings is 4 or more.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is preferably 9 or less. More preferably, the number of rings in the fused polycyclic aromatic ring is 6 or less.
  • the condensed polycyclic aromatic ring group is preferably formed by condensing 2 to 6 aromatic rings, particularly preferably by condensing 4 aromatic rings.
  • the condensed polycyclic aromatic ring constituting the monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a condensed polycyclic hydrocarbon
  • examples of the condensed polycyclic hydrocarbon include pentalene, indene, naphthalene, azulene, heptalene, biphenylene, as-indacene, s-indacene, acenaphthylene, fluorene, phenalene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, acephenanthrylene, aceanthrylene, triphenylene, pyrene, chrysene, tetracene, pleiadene, picene, perylene, pentaphene, Pentacene, tetraphenylene, hexaphene and the like.
  • the condensed polycyclic hydrocarbon for example, pyrene is preferable.
  • the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a pyrenylene group.
  • a monovalent condensed polycyclic aromatic ring group becomes a pyrenyl group.
  • the condensed heterocyclic ring includes indole, indoline, indazole, chromene, quinoline, isoquinoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, carbazole, phenazine, phenanthridine, phenoxazine and the like.
  • a hydrogen atom in the ring structure of the monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group may be substituted.
  • Substituents for substituting hydrogen atoms in the ring structure are not particularly limited as long as they do not inhibit photoreaction.
  • substituents include alkyl groups, alkoxy groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, cyano groups, nitro groups, and the like.
  • the number of substituents is not particularly limited as long as the photoreaction is not suppressed.
  • the number of substituents in the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is 1-4.
  • R 1 and R 2 are alkyl groups or alkoxy groups. R 1 and R 2 may be the same or different.
  • Alkyl groups include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group and decyl. and the like, but straight-chain lower alkyl groups are preferred.
  • R 1 and R 2 are alkyl groups, they are preferably methyl groups or ethyl groups.
  • Alkoxy groups include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, s-butoxy, t-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, and octyloxy groups. , a nonyloxy group, a decyloxy group and the like, and a straight-chain lower alkoxy group is preferred.
  • R 1 and R 2 are alkoxy groups, they are preferably methoxy or ethoxy groups.
  • main chain The structure of the main chain of the polymer compound according to the second embodiment is not particularly limited.
  • main chain polymers include polymers of polymerizable monomers.
  • the reaction is not particularly limited, and sequential polymerization such as polycondensation and polyaddition, radical polymerization, ring-opening polymerization, click reaction, and the like can be used.
  • main chain the main chain polymer mentioned in the first embodiment can be used.
  • the conjugated carbon atoms of the condensed polycyclic aromatic ring group and the silicon element are bonded in such a manner that they can be cleaved by the synergistic action of light irradiation and acid. (cleavable structure) and has one or more, preferably one, functional group capable of binding to another compound. Since the reactive compound according to the second embodiment has one or more, preferably one, functional group, it can be used as a polymer modifier.
  • the reactive compound according to the second embodiment may have a liquid crystalline functional group, a luminescent functional group, or a heavy atom. Each part will be described below.
  • cleavable structure The cleavable structure of the reactive compound is preferably a structure represented by formula (2) above.
  • X3 is a substituted or unsubstituted monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X4 is a substituted or unsubstituted divalent condensed a polycyclic aromatic ring group or a single bond
  • Y is a single bond, an oxygen atom or an alkylene group
  • R3 is an alkyl group or an alkoxy group
  • R4 is an alkyl group or an alkoxy group
  • n is 0 or 1
  • m is an integer from 0 to 5, and * is a bond.
  • n 0 when Y is a single bond
  • m 1 when Y is an oxygen atom and n is 0.
  • the bonds of X3 and X4 may be bonded to a functional group capable of bonding to another compound, or may be bonded to another functional group or the like.
  • the bond of X3 is bonded to hydrogen in the ring structure.
  • m may be 0 or 1.
  • X3 is a substituted or unsubstituted monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X4 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group or a single bond.
  • the condensed polycyclic aromatic rings in the condensed polycyclic aromatic ring groups of X 3 and X 4 may be the same or different.
  • the rings constituting the condensed polycyclic aromatic ring group may be an aromatic ring only, may be a heteroaromatic ring, or may include an aromatic ring and a heteroaromatic ring. Preferably, it is only an aromatic ring.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is 2 or more. A more preferable number of rings is 4 or more.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is preferably 9 or less. More preferably, the number of rings in the fused polycyclic aromatic ring is 6 or less.
  • the condensed polycyclic aromatic ring group is preferably formed by condensing 2 to 6 aromatic rings, particularly preferably by condensing 4 aromatic rings.
  • the condensed polycyclic aromatic ring constituting the monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a condensed polycyclic hydrocarbon
  • examples of the condensed polycyclic hydrocarbon include pentalene, indene, naphthalene, azulene, heptalene, biphenylene, as-indacene, s-indacene, acenaphthylene, fluorene, phenalene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, acephenanthrylene, aceanthrylene, triphenylene, pyrene, chrysene, tetracene, pleiadene, picene, perylene, pentaphene, Pentacene, tetraphenylene, hexaphene and the like.
  • the condensed polycyclic hydrocarbon for example, pyrene is preferable. In this case, the divalent conden
  • the condensed heterocyclic ring includes indole, indoline, indazole, chromene, quinoline, isoquinoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, carbazole, phenazine, phenanthridine, phenoxazine and the like.
  • a hydrogen atom in the ring structure of the monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group may be substituted.
  • Substituents for substituting hydrogen atoms in the ring structure are not particularly limited as long as they do not inhibit photoreaction.
  • substituents include alkyl groups, alkoxy groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, cyano groups, nitro groups, and the like.
  • the number of substituents is not particularly limited as long as the photoreaction is not suppressed.
  • the number of substituents in the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is 1-4.
  • R3 and R4 are alkyl or alkoxy groups.
  • R 3 and R 4 may be the same or different.
  • Alkyl groups include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group and decyl. and the like, but straight-chain lower alkyl groups are preferred.
  • R 3 and R 4 are alkyl groups, they are preferably methyl groups or ethyl groups.
  • Alkoxy groups include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, s-butoxy, t-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, and octyloxy groups. , a nonyloxy group, a decyloxy group and the like, and a straight-chain lower alkoxy group is preferred.
  • R 3 and R 4 are alkoxy groups, they are preferably methoxy or ethoxy groups.
  • the “functional group capable of bonding with other compounds” of the reactive compound is capable of bonding with the functional group of the side chain in the polymer compound according to the second embodiment, or the material and chemical properties of the main chain polymer constituting the main chain. It is not particularly limited as long as it can form a bond.
  • the functional group those mentioned as the functional group of the reactive compound according to the first embodiment can be used.
  • Method for producing a polymer compound according to the second embodiment A method for producing a polymer compound according to the second embodiment will be described.
  • the functional group of the reactive compound according to the second embodiment and the functional group capable of bonding with another compound possessed by the polymer compound serving as the main chain are It includes a step of modifying the polymer compound by binding (polymer modification method).
  • the polymer modification method is not particularly limited as long as it can introduce a cleavable structure into the side chain of the polymer compound.
  • the functional group in the side chain of the polymer compound that constitutes the main chain and the functional group of the reactive compound according to the second embodiment may be chemically bonded.
  • the functional group of the polymer compound forming the main chain and the reactive compound according to the second embodiment may be chemically bonded. Since the reactive compound according to the second embodiment has one or more functional groups, a cleavable structure can be introduced into the side chain.
  • the functional group of the reactive compound according to the second embodiment can be appropriately selected according to the polymerization reaction of the main chain.
  • the reactive compound has radically polymerizable functional groups.
  • the polymerizable monomer that serves as the raw material for the main chain polymer is not particularly limited.
  • Examples of polymerizable monomers for ring-opening polymerization include norbornene, acetylnorbornene, ethylene oxide, propylene oxide, ethyleneimine, trimethylene oxide, tetrahydrofuran, ⁇ -propiolactone, ⁇ -butyrolactone, and ⁇ -caprolactone.
  • polymerizable monomers include, for example, ethylene, styrene, ⁇ -methylstyrene, o-chlorostyrene, vinylaryl monomers such as vinyltoluene, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl-n-butyrate, vinyl Esters of vinyl alcohol with monocarboxylic acids having 1-18 carbon atoms such as laurate and vinyl stearate, 3-6 carbon atoms such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids having the , 2-ethylhexyl methacrylate, dimethyl maleate, di-n-butyl maleate and other alkanols having 1 to 12 carbon atoms with ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated monocarboxylic and dicarboxylic acids, benzyl Acrylic acid ary
  • the polymerizable monomer is preferably one or more of acrylic acid, methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, benzyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, and N-isopropyl acrylamide.
  • polymerizable monomers include polyvalent carboxylic acid monomers such as fumaric acid, maleic acid, mesaconic acid, succinic acid, citric acid, terephthalic acid, and isophthalic acid, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, hexanediol, and the like.
  • polyhydric alcohol monomers such as dimethyldichlorosilane, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate, 1 ,4-cyclohexane diisocyanate and 1,6-hexamethylene diisocyanate.
  • the above monomers may be used alone if they can be polymerized alone, or two or more of them may be used to form a random copolymer.
  • a catalyst or an initiator may be used for the polymerization reaction between the polymerizable monomer and the reactive compound, depending on the type of polymerization reaction.
  • the catalyst includes Grubb's catalyst, Hoveyda-Grubb's catalyst, Ru complex, tungsten chloride, tetramethyltin, and the like.
  • initiators include azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, hydrogen peroxide-iron (II) salt, persulfate-sodium hydrogen sulfite, and triethylborane.
  • the polymer compound according to the second embodiment can be obtained by copolymerizing the polymerizable monomer, the reactive compound according to the second embodiment, and, if necessary, adding a catalyst or an initiator.
  • a method for controlling properties of a polymer compound according to the second embodiment includes a step of decomposing a cleavable structure by irradiating light in the presence of an acid.
  • the conditions of the polymer compound decomposition method of the first embodiment can be used.
  • the side chain having a cleavable structure can be cleaved. This can change properties such as emission properties, polarization properties, and refractive index.
  • the polymer compound according to the second embodiment has been described in detail above.
  • the polymer compound according to the second embodiment can be photoprocessed because the bond can be cleaved by irradiation with light in the presence of an acid.
  • the polymer compound of the second embodiment has a cleavable structure in its side chain. If the side chain site on the side where the bond is cleaved and removed has a liquid crystalline functional group, a luminescent functional group, or a heavy atom, various properties can be obtained by irradiating light in the presence of acid. can be removed. This makes it possible to adjust properties such as light emission properties, polarization properties, and refractive index of the polymer compound. In the absence of acid, bond cleavage does not occur even when exposed to light, so the polymer compound according to the second embodiment is stable under ambient light.
  • the cleavable structure of the polymer compound according to the second embodiment is inexpensive because silicon is used.
  • polymer compound according to the third embodiment In the polymer compound according to the third embodiment, the conjugated carbon atoms of the condensed polycyclic aromatic ring group and the silicon atoms are bonded in such a manner that they can be cleaved by the synergistic action of light irradiation and acid. contains the structure A polymer compound according to the third embodiment has a main chain.
  • the main chain contains a cleavable structure.
  • the bond between the conjugated carbon atom and the silicon atom is cleaved, enabling photoprocessing.
  • the polymer compound according to the third embodiment is stable under ambient light because the bond between the conjugated carbon atom and the silicon atom is not cleaved even when irradiated with light if there is no acid.
  • the cleavable structure can be at the terminus of the backbone or between the termini. When introduced for the purpose of controlling the molecular weight, it is preferred that there is a cleavable structure between the ends.
  • X 1 is a substituted or unsubstituted monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X 2 is a substituted or unsubstituted divalent condensed It is a polycyclic aromatic ring group or a single bond.
  • Y is a single bond, an oxygen atom or an alkylene group
  • R1 is an alkyl group or an alkoxy group
  • R2 is an alkyl group or an alkoxy group
  • n is 0 or 1
  • m is an integer of 0 to 5 and * is a bond.
  • Y is a single bond
  • n is 0, and when Y is an oxygen atom and n is 0, m is 1.
  • the cleavable structure is at the end of the polymer compound according to the third embodiment
  • X 1 is an unsubstituted monovalent condensed polycyclic aromatic ring group.
  • the X 1 bond is attached to a hydrogen in the ring structure.
  • m may be 0 or 1.
  • X1 is a substituted or unsubstituted monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X2 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group or a single bond.
  • the condensed polycyclic aromatic rings in the condensed polycyclic aromatic ring groups of X 1 and X 2 may be the same or different.
  • the ring constituting the condensed polycyclic aromatic ring group may be only an aromatic ring, may be a heteroaromatic ring, or may include an aromatic ring and a heteroaromatic ring. .
  • it is only an aromatic ring.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is 2 or more. A more preferable number of rings is 4 or more.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is preferably 9 or less. More preferably, the number of rings in the fused polycyclic aromatic ring is 6 or less.
  • the condensed polycyclic aromatic ring group is preferably formed by condensing 2 to 6 aromatic rings, particularly preferably by condensing 4 aromatic rings.
  • the condensed polycyclic aromatic ring constituting the monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a condensed polycyclic hydrocarbon
  • examples of the condensed polycyclic hydrocarbon include pentalene, indene, naphthalene, azulene, heptalene, biphenylene, as-indacene, s-indacene, acenaphthylene, fluorene, phenalene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, acephenanthrylene, aceanthrylene, triphenylene, pyrene, chrysene, tetracene, pleiadene, picene, perylene, pentaphene, Pentacene, tetraphenylene, hexaphene and the like.
  • the condensed polycyclic hydrocarbon for example, pyrene is preferable.
  • the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a pyrenylene group.
  • a monovalent condensed polycyclic aromatic ring group becomes a pyrenyl group.
  • the condensed heterocyclic ring includes indole, indoline, indazole, chromene, quinoline, isoquinoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, carbazole, phenazine, phenanthridine, phenoxazine and the like.
  • a hydrogen atom in the ring structure of the monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group may be substituted.
  • Substituents for substituting hydrogen atoms in the ring structure are not particularly limited as long as they do not inhibit photoreaction.
  • substituents include alkyl groups, alkoxy groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, cyano groups, nitro groups, and the like.
  • the number of substituents is not particularly limited as long as the photoreaction is not suppressed.
  • the number of substituents in the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is 1-4.
  • R 1 and R 2 are alkyl groups or alkoxy groups. R 1 and R 2 may be the same or different.
  • Alkyl groups include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group and decyl. and the like, but straight-chain lower alkyl groups are preferred.
  • R 1 and R 2 are alkyl groups, they are preferably methyl groups or ethyl groups.
  • Alkoxy groups include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, s-butoxy, t-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, and octyloxy groups. , a nonyloxy group, a decyloxy group and the like, and a straight-chain lower alkoxy group is preferred.
  • R 1 and R 2 are alkoxy groups, they are preferably methoxy or ethoxy groups.
  • Structures other than the cleavable structure in the main chain of the polymer compound according to the third embodiment are not particularly limited.
  • polymer compounds that can be used for the main chain include polymers of polymerizable monomers.
  • the reaction is not particularly limited, and sequential polymerization such as polycondensation and polyaddition, radical polymerization, ring-opening polymerization, click reaction, and the like can be used.
  • the main chain polymer mentioned in the first embodiment can be used as the structure other than the cleavable structure in the first embodiment can be used.
  • the conjugated carbon atoms of the condensed polycyclic aromatic ring group and the silicon element are bonded in such a manner that they can be cleaved by the synergistic action of light irradiation and acid. (cleavable structure) and has one or more functional groups capable of bonding with other compounds. Since the reactive compound according to the third embodiment has one or more functional groups, a cleavable structure can be introduced into the main chain. Each part will be described below.
  • the cleavable structure of the reactive compound is preferably a structure represented by formula (2) above.
  • X 3 is a substituted or unsubstituted monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X 4 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group or a single bond
  • Y is a single bond
  • R3 is an alkyl group or an alkoxy group
  • R4 is an alkyl group or an alkoxy group
  • n is 0 or 1
  • m is an integer of 0 to 5
  • * is a bond.
  • n is 0 when Y is a single bond
  • m is 1 when Y is an oxygen atom and n is 0.
  • m may be 0 or 1.
  • the bonds of X3 and X4 may be bonded to a functional group capable of bonding to another compound, or may be bonded to another functional group or the like.
  • the bond of X3 is bonded to hydrogen in the ring structure.
  • X3 is a substituted or unsubstituted monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group
  • X4 is a substituted or unsubstituted divalent condensed polycyclic aromatic ring group or a single bond.
  • the condensed polycyclic aromatic rings in the condensed polycyclic aromatic ring groups of X 3 and X 4 may be the same or different.
  • the rings constituting the condensed polycyclic aromatic ring group may be an aromatic ring only, may be a heteroaromatic ring, or may include an aromatic ring and a heteroaromatic ring. Preferably, it is only an aromatic ring.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is 2 or more. A more preferable number of rings is 4 or more.
  • the number of rings in the condensed polycyclic aromatic ring is preferably 9 or less. More preferably, the number of rings in the fused polycyclic aromatic ring is 6 or less.
  • the condensed polycyclic aromatic ring group is preferably formed by condensing 2 to 6 aromatic rings, particularly preferably by condensing 4 aromatic rings.
  • the condensed polycyclic aromatic ring constituting the monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group is a condensed polycyclic hydrocarbon
  • examples of the condensed polycyclic hydrocarbon include pentalene, indene, naphthalene, azulene, heptalene, biphenylene, as-indacene, s-indacene, acenaphthylene, fluorene, phenalene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, acephenanthrylene, aceanthrylene, triphenylene, pyrene, chrysene, tetracene, pleiadene, picene, perylene, pentaphene, Pentacene, tetraphenylene, hexaphene and the like.
  • the condensed polycyclic hydrocarbon for example, pyrene is preferable. In this case, the divalent conden
  • the condensed heterocyclic ring includes indole, indoline, indazole, chromene, quinoline, isoquinoline, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, carbazole, phenazine, phenanthridine, phenoxazine and the like.
  • a hydrogen atom in the ring structure of the monovalent or divalent condensed polycyclic aromatic ring group may be substituted.
  • Substituents for substituting hydrogen atoms in the ring structure are not particularly limited as long as they do not inhibit photoreaction.
  • substituents include alkyl groups, alkoxy groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, cyano groups, nitro groups, and the like.
  • the number of substituents is not particularly limited as long as the photoreaction is not suppressed.
  • the number of substituents in the divalent condensed polycyclic aromatic ring group is 1-4.
  • R3 and R4 are alkyl or alkoxy groups.
  • R 3 and R 4 may be the same or different.
  • Alkyl groups include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group and decyl. and the like, but straight-chain lower alkyl groups are preferred.
  • R 3 and R 4 are alkyl groups, they are preferably methyl groups or ethyl groups.
  • Alkoxy groups include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, s-butoxy, t-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, and octyloxy groups. , a nonyloxy group, a decyloxy group and the like, and a straight-chain lower alkoxy group is preferred.
  • R 3 and R 4 are alkoxy groups, they are preferably methoxy or ethoxy groups.
  • the "functional group capable of bonding with another compound” of the reactive compound is not particularly limited as long as a cleavable structure can be introduced into the main chain of the polymer compound according to the third embodiment.
  • the functional group those mentioned as the functional group of the reactive compound in the first embodiment can be used.
  • a method for producing a polymer compound according to the third embodiment includes a step of polymerizing a polymerizable monomer, which is a raw material of a polymer compound that becomes a main chain, and a reactive compound according to the third embodiment ( polymerization method).
  • Polymerization method for polymer compounds The polymer synthesis method is not particularly limited as long as it can introduce a cleavable structure into the main chain of the polymer compound.
  • the raw material (polymerizable monomer) of the polymer compound constituting the main chain is polymerized together with the reactive compound according to the third embodiment. Since the reactive compound according to the third embodiment has one or more functional groups, a cleavable structure can be introduced into the main chain.
  • the functional group of the reactive compound can be appropriately selected according to the polymerization reaction of the main chain.
  • the reactive compound has radically polymerizable functional groups.
  • the number of functional groups is preferably one.
  • the number of functional groups is preferably 2 or more.
  • the polymerizable monomer that serves as the raw material for the main chain polymer is not particularly limited.
  • Examples of polymerizable monomers for ring-opening polymerization include norbornene, acetylnorbornene, ethylene oxide, propylene oxide, ethyleneimine, trimethylene oxide, tetrahydrofuran, ⁇ -propiolactone, ⁇ -butyrolactone, and ⁇ -caprolactone.
  • polymerizable monomers include, for example, ethylene, styrene, ⁇ -methylstyrene, o-chlorostyrene, vinylaryl monomers such as vinyltoluene, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl-n-butyrate, vinyl Esters of vinyl alcohol with monocarboxylic acids having 1-18 carbon atoms such as laurate and vinyl stearate, 3-6 carbon atoms such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids having the , 2-ethylhexyl methacrylate, dimethyl maleate, di-n-butyl maleate and other alkanols having 1 to 12 carbon atoms with ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated monocarboxylic and dicarboxylic acids, benzyl Acrylic acid ary
  • the polymerizable monomer is preferably one or more of acrylic acid, methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, benzyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, and N-isopropylacrylamide.
  • polymerizable monomers include polyvalent carboxylic acid monomers such as fumaric acid, maleic acid, mesaconic acid, succinic acid, citric acid, terephthalic acid, and isophthalic acid, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, hexanediol, and the like.
  • polyhydric alcohol monomers such as dimethyldichlorosilane, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate, 1 ,4-cyclohexane diisocyanate and 1,6-hexamethylene diisocyanate.
  • the above monomers may be used alone if they can be polymerized alone, or two or more of them may be used to form a random copolymer.
  • a catalyst or an initiator may be used for the polymerization reaction between the polymerizable monomer and the reactive compound, depending on the type of polymerization reaction.
  • the catalyst includes Grubb's catalyst, Hoveyda-Grubb's catalyst, Ru complex, tungsten chloride, tetramethyltin, and the like.
  • initiators include azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, hydrogen peroxide-iron (II) salt, persulfate-sodium hydrogen sulfite, and triethylborane.
  • the polymer compound according to the third embodiment can be obtained by copolymerizing the polymerizable monomer, the reactive compound according to the third embodiment, and, if necessary, adding a catalyst or an initiator.
  • a method for adjusting the molecular weight of a polymer compound according to the third embodiment includes a step of decomposing a cleavable structure by irradiating light in the presence of an acid.
  • the conditions of the polymer compound decomposition method of the first embodiment can be used.
  • the synergistic action of light irradiation and acid further promotes bond cleavage, thereby decomposing (solating) the polymer compound according to the third embodiment.
  • the compound processed by the synergistic action of light irradiation and acid is stable to light by removing the acid. Therefore, for example, under optical excitation at 365 nm, it emits blue fluorescence derived from the pyrene structure in the skeleton. Therefore, it is possible to utilize the fluorescence emission characteristics of the polymer compound according to the third embodiment while performing optical processing based on patterning using a photomask.
  • the material of the present invention can also be used as a photoprocessable luminescent material.
  • the polymer compound according to the third embodiment has been described in detail above.
  • the polymer compound according to the third embodiment can be photoprocessed because the bond can be cleaved by irradiation with light in the presence of an acid.
  • the polymer compound of the third embodiment has a cleavable structure on its main chain. By irradiating light in the presence of an acid, the molecular weight of the polymer compound can be adjusted. In the absence of acid, bond cleavage does not occur even when irradiated with light, so the polymer compound according to the third embodiment is stable under ambient light.
  • the cleavable structure of the polymer compound according to the third embodiment is inexpensive because silicon is used.
  • dimethyldichlorosilane (51 ⁇ L, 0.422 mmol) was added to the resulting solution at ⁇ 70° C. or lower, and the resulting solution was allowed to warm from ⁇ 70° C. to room temperature overnight (overnight). Stirred.
  • the reaction solution was quenched by adding water to the reaction solution at room temperature.
  • the desired product (dimethylbis(6-(4-(2-((tetrahydro-2H-pyran-2-yl)oxy)ethoxy)phenyl)pyren-1-yl)silane) was extracted from the quenched reaction solution with dichloromethane. After that, the extracted solution containing the desired product was dehydrated with magnesium sulfate, filtered, and then the solvent was distilled off.
  • the desired product was obtained as a yellow solid (368 mg, yield 78%) by isolating from the obtained solid by preparative size exclusion chromatography.
  • 1 H-NMR showed that the obtained compound was dimethylbis(6-(4-(2-((tetrahydro-2H-pyran-2-yl)oxy)ethoxy)phenyl)pyren-1-yl)silane. It was confirmed.
  • the resulting mixture was then stirred overnight (overnight) at room temperature.
  • the reaction solution thus obtained was quenched by adding water at room temperature.
  • the desired product was extracted from the quenched reaction solution using dichloromethane.
  • the extracted target product (2,2′-((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethan-1-ol)
  • the resulting solution was dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated. Then, the obtained solid was washed with methanol to obtain the desired product as a yellow solid (164 mg, yield 70%).
  • the obtained target product (trimethyl(pyren-1-yl)silane) was obtained by irradiating light irradiation in the presence of acid in the low molecule according to the "bond cleavage confirmation experiment" described later (that is, It was determined whether cleavage occurs in the cleavable structure by the synergistic action of irradiation and acid).
  • the reaction solution was quenched by adding water to the reaction solution at room temperature. After extracting the target product (dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silane) from the quenched reaction solution using dichloromethane, the extracted solution containing the target product was dehydrated with magnesium sulfate, filtered, The solvent was distilled off. The desired product was then isolated from the resulting solid using preparative size exclusion chromatography to obtain a white solid (532 mg). It was confirmed by 1 H-NMR that the obtained compound was dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silane. The purity of the obtained target product (based on NMR peak assignment) was 90% or more.
  • the obtained target product (dimethyl (phenyl) (pyren-1-yl) silane) was obtained by irradiating light irradiation in the presence of acid in the low molecule by the "bond cleavage confirmation experiment" described later. It was determined whether cleavage occurred in the cleavable structure (ie, by synergistic action of irradiation and acid).
  • 1,3-Dichloro-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (157 ⁇ L, 0.804 mmol) was added to the resulting solution at ⁇ 70° C. or lower, and the resulting solution was cooled to ⁇ 70° C. The mixture was stirred overnight (overnight) while returning from °C to room temperature. The reaction solution was quenched by adding water to the reaction solution at room temperature. After extracting the target product (1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxane) from the quenched reaction solution using dichloromethane, a solution containing the extracted target product was dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated.
  • the desired product was obtained as a brown solid (83.4 mg, yield 17%) by isolating from the resulting solid using preparative size exclusion chromatography. It was confirmed by 1 H-NMR that the obtained compound was 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxane.
  • the obtained target product (1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxane) was confirmed by the "bond cleavage confirmation experiment" described later. It was determined whether cleavage occurs in the cleavable structure upon exposure to light irradiation in the presence (ie, through the synergistic action of irradiation and acid).
  • 1,2-Bis(chlorodimethylsilyl)ethane (171 mg, 0.799 mmol) was added to the obtained solution at -70°C or lower, and then the obtained solution was allowed to warm from -70°C to room temperature. , stirred overnight (overnight).
  • the reaction solution was quenched by adding water to the reaction solution at room temperature.
  • the target product (1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethane) was extracted from the quenched reaction solution using dichloromethane, the solution containing the extracted target product was dehydrated with magnesium sulfate. was filtered and the solvent was evaporated.
  • the obtained target product (1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethane) was confirmed by the below-described "bond cleavage confirmation experiment" in the low molecule in the presence of acid, under light irradiation. It was determined whether cleavage occurs in the cleavable structure by irradiating (ie, by synergistic action of irradiation and acid).
  • the desired product ((((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl) was obtained from the reaction solution with dichloromethane. diacrylate) was extracted, and the extracted target substance was washed with saturated saline. The resulting solution was dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated. Then, the desired product was obtained as a yellow solid (66 mg, yield 55%) by isolating from the obtained solid by preparative size exclusion chromatography.
  • the obtained reactive compound 1 is ((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethane- 2,1-diyl) diacrylate).
  • the obtained pregel solution is enclosed in a Teflon (registered trademark) container, and the entire Teflon (registered trademark) container is irradiated with a UV lamp having an intensity of 0.5 mW/cm 2 and a wavelength of 365 nm for 10 minutes. By doing so, the reaction was allowed to occur. After swelling the gel formed in the Teflon (registered trademark) container with N,N-dimethylformamide, it was shrunk with dichloromethane and acetone to remove dissolved components as impurities. Then, the resulting insoluble component (that is, the contracted gel) was swelled with N,N-dimethylformamide to obtain gel C (polymer compound of Example 3).
  • FIG. 1 shows the observation results of the polymer compound of Example 1 before light irradiation and the observation results after light irradiation in the presence of acid.
  • the left figure in FIG. 1 is a photograph of Gel A (the polymer compound of Example 1) before light irradiation, and the right figure in FIG. 1 is a photograph of Gel A after light irradiation in the presence of acid. is.
  • FIG. 1 it was confirmed that only the light-irradiated portion of the polymer compound of Example 1 was decomposed.
  • FIG. 2 compares the swelling degree of gel B when light irradiation treatment is performed in the presence of acid, the swelling degree of gel B when light irradiation treatment is performed alone, and the swelling degree of gel B when only acid treatment is performed. is a graph.
  • the vertical axis in FIG. 2 is the degree of swelling S 1 /S 0 .
  • HCl&UV on the horizontal axis indicates the case of light irradiation treatment in the presence of acid
  • UV indicates the case of light irradiation treatment alone
  • HCl indicates the case of acid treatment alone.
  • the shape of the obtained gel C was observed under light irradiation with a wavelength of 365 nm, and then the emission spectrum of the gel C was measured using a hyperspectral camera (under light irradiation with a wavelength of 365 nm). was measured.
  • the shape observation image of the gel was measured with a hyperspectral camera (Eba Japan, NH-8). Data were collected multiplied by a correction factor. The correction coefficient was determined from the ratio between the value of the spectrum of the xenon light source (MAX-303 manufactured by Asahi Spectrosco Co., Ltd.) measured with a photoluminescence device (PF-6000 manufactured by Shimadzu Corporation) and the value measured with a hyperspectral camera.
  • MAX-303 manufactured by Asahi Spectrosco Co., Ltd.
  • PF-6000 photoluminescence device manufactured by Shimadzu Corporation
  • FIG. 3 is an observation image of the shape of the side surface of the gel swollen with water after being irradiated with light in the presence of acid, under irradiation with light of 365 nm.
  • FIG. 4 is an observation image of the shape of the upper surface of the gel, which was swollen with water after light irradiation treatment in the presence of acid, under irradiation with light of 365 nm. As is clear from FIGS. 3 and 4, the light-irradiated portion was significantly swollen with water.
  • Fig. 5 shows the emission spectrum of a gel that has been subjected to light irradiation treatment in the presence of an acid and then swollen with water, measured using a hyperspectral camera under light irradiation of 365 nm.
  • the vertical axis in FIG. 5 indicates the emission intensity (a.u.), and the horizontal axis indicates the wavelength.
  • FIG. 5 it was found that the peak position of the emission spectrum of the processed portion was shifted to the short wavelength side. From this result, it was confirmed that the luminescence properties changed due to the cleavage of the crosslinked structure and the change in the cohesiveness (excimer formation) of the pyrene skeleton.
  • FIG. 6 is a shape observation image of the side surface of the gel swollen with water after being subjected to only light irradiation treatment, under irradiation with light of 365 nm.
  • FIG. 7 is a shape observation image of the upper surface of the gel swollen with water after only light irradiation treatment, under irradiation with light of 365 nm.
  • FIGS. 6 and 7 it was found that the degree of swelling was lower than in the case of light irradiation in the presence of acid. A slight difference was observed between the processed and unprocessed sites in the hyperspectral image, but there was almost no change. Therefore, it was confirmed that the chemical structure was not significantly changed only by light irradiation.
  • FIG. 8 is an observation image of the shape of the side surface of the gel swollen with water after only acid treatment under irradiation with 365 nm light.
  • FIG. 9 is a shape observation image of the upper surface of the gel swollen with water after only acid treatment, under irradiation with light of 365 nm.
  • Gel D (The polymer compound of Example 4) was prepared in an N,N-dimethylformamide/ethyl acetate solution containing 0.2M hydrogen chloride (the mixing ratio (v/v) of N,N-dimethylformamide and ethyl acetate was 19/1) for 2 hours. After that, the viscoelasticity was measured using a viscoelasticity measuring device (MCR 302e manufactured by Antonoul) while intermittently irradiating light.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between elapsed time and storage elastic modulus when viscoelasticity measurement was performed while intermittently irradiating light in the presence of acid.
  • the viscoelasticity measurement was performed without light irradiation for the first 60 seconds, and then the viscoelasticity measurement was performed while light irradiation was intermittent.
  • the horizontal axis is the elapsed time (s), and the vertical axis is the storage elastic modulus normalized by the storage elastic modulus before light irradiation.
  • the storage modulus continued to decrease during irradiation with light, but did not decrease while irradiation was stopped. From this result, it was confirmed that the change in viscoelasticity was based on light irradiation.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the elapsed time at each acid concentration and the storage elastic modulus when viscoelasticity was measured while irradiating with light.
  • the viscoelasticity measurement was performed without light irradiation for the first 60 seconds, and then the viscoelasticity measurement was performed while light irradiation was intermittent.
  • the horizontal axis is the elapsed time (s), and the vertical axis is the storage elastic modulus normalized by the storage elastic modulus before light irradiation.
  • the storage elastic modulus decreased according to the light irradiation time. From this, it was confirmed that the storage modulus does not decrease (the bond is not cleaved) only with light.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the elapsed time and the storage elastic modulus at each irradiation intensity when the viscoelasticity is measured while irradiating light.
  • the viscoelasticity measurement was performed without light irradiation for the first 60 seconds, and then the viscoelasticity measurement was performed while light irradiation was intermittent.
  • the horizontal axis is the elapsed time (s), and the vertical axis is the storage elastic modulus normalized by the storage elastic modulus before light irradiation.
  • the storage elastic modulus decreased according to the light irradiation time.
  • the acid alone does not lower the storage modulus (the bond is not cleaved).
  • the bond cleavage depends on the acid concentration and/or the light irradiation intensity. Therefore, it was found that the cleavage reaction is a cooperative action of light and acid.
  • the viscoelasticity of the dry polymer material E (polymer compound of Example 5) obtained while irradiating light using a viscoelasticity measuring device (MCR 302e manufactured by Anton refrigerator) was measured. Light irradiation was performed with a UV lamp (intensity 1 mW/cm 2 , wavelength 365 nm). The dry polymeric material E was swollen with water to different degrees of swelling as indicated below and viscoelasticity measurements were performed as in the dry state. The strain conditions in the viscoelasticity measurement were a shear strain of 1% and a frequency of 1 Hz.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the light irradiation time and the storage elastic modulus G' when viscoelasticity measurement was performed while irradiating a gel in a dry state (swelling degree: 1).
  • the horizontal axis of FIG. 13 is the irradiation time (min), and the vertical axis is the value obtained by normalizing the storage elastic modulus G' (kPa) by the initial storage elastic modulus G'(0) (kPa).
  • the normalized storage modulus G'/G'(0) did not decrease even when exposed to light. Therefore, it was found that the cleavage reaction is suppressed in the dry state because the acid does not have mobility in the material.
  • FIG. 14 shows that the gel in a swollen state (71% w/w, degree of swelling: 3.4, swollen state obtained by adding water twice the mass of the polymer material E) was irradiated with light while the viscosity was increased. It is a figure which shows the relationship between light irradiation time and storage elastic modulus G' when elasticity measurement is performed.
  • the horizontal axis of FIG. 14 is the irradiation time (min), and the vertical axis is the value obtained by normalizing the storage elastic modulus G' (kPa) by the initial storage elastic modulus G'(0) (kPa).
  • FIG. 15 shows the viscoelasticity of the gel in an equilibrium swelling state (81% w/w, degree of swelling: 5.4, equilibrium swelling state obtained by completely swelling polymer material E in water) while irradiating light. It is a figure which shows the relationship between light irradiation time and storage elastic modulus G' when measurement is performed.
  • the horizontal axis in FIG. 15 is the irradiation time (min), and the vertical axis is the storage elastic modulus G′ (kPa) normalized by the initial storage elastic modulus G′(0) (kPa).
  • the normalized storage modulus G'/G'(0) decreased as the light irradiation time increased.
  • the tendency was more conspicuous as the degree of swelling was higher.
  • the reaction solution was quenched by adding 5 mL of water and 5 mL of saturated saline to the reaction solution after the reaction. Yields were evaluated by the internal standard method. After adding tri-tert-butylbenzene as an internal standard, ethyl acetate was used to extract the product contained in the reaction solution. The extraction solution containing the product was quantified by gas chromatography (using GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation), and it was confirmed that pyrene was produced at a yield of 7%.
  • the reaction solution was quenched by adding 5 mL of water and 5 mL of saturated brine to the reaction solution after the reaction. After adding tri-tert-butylbenzene as an internal standard, ethyl acetate was used to extract the product contained in the reaction solution.
  • the extraction solution containing the product was quantified by gas chromatography (using GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation), and it was confirmed that the yield of pyrene was ⁇ 1%.
  • the reaction solution was quenched by adding 5 mL of water and 5 mL of saturated saline to the reaction solution after the reaction. After adding tri-tert-butylbenzene as an internal standard, ethyl acetate was used to extract the product contained in the reaction solution.
  • the extraction solution containing the product was quantified by gas chromatography (using GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation), and it was confirmed that pyrene was produced at a yield of 6%.
  • the reaction solution was quenched by adding 5 mL of water and 5 mL of saturated brine to the reaction solution after the reaction. After adding tri-tert-butylbenzene as an internal standard, ethyl acetate was used to extract the product contained in the reaction solution.
  • the extraction solution containing the product was quantified by gas chromatography (using GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation), and it was confirmed that the yield of pyrene was ⁇ 1%.
  • the resulting solution was irradiated with a UV lamp having an intensity of 50 mW/cm 2 and a wavelength of 365 nm from a distance of 1 cm for 10 minutes to cause a reaction.
  • the reaction solution was quenched by adding 5 mL of water and 5 mL of saturated saline to the reaction solution after the reaction.
  • ethyl acetate was used to extract the product contained in the reaction solution.
  • the extraction solution containing the product was quantified using gas chromatography (using GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation), and it was confirmed that pyrene was produced with a yield of 9%.
  • the resulting solution was irradiated with a UV lamp having an intensity of 50 mW/cm 2 and a wavelength of 365 nm from a distance of 1 cm for 10 minutes to cause a reaction.
  • the reaction solution was quenched by adding 5 mL of water and 5 mL of saturated brine to the reaction solution after the reaction.
  • ethyl acetate was used to extract the product contained in the reaction solution.
  • the extraction solution containing the product was quantified by gas chromatography (using GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation), and it was confirmed that the yield of pyrene was ⁇ 1%.
  • the reaction solution was quenched by adding 5 mL of water and 5 mL of saturated brine to the reaction solution after the reaction. After adding tri-tert-butylbenzene as an internal standard, ethyl acetate was used to extract the product contained in the reaction solution.
  • the extraction solution containing the product was quantified using gas chromatography (using GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation), and it was confirmed that pyrene was produced at a yield of 5%.
  • the resulting solution was irradiated with a UV lamp having an intensity of 50 mW/cm 2 and a wavelength of 365 nm from a distance of 1 cm for 10 minutes to cause a reaction.
  • the reaction solution was quenched by adding 5 mL of water and 5 mL of saturated saline to the reaction solution after the reaction. Yields were evaluated by the internal standard method. After adding tri-tert-butylbenzene as an internal standard, ethyl acetate was used to extract the product contained in the reaction solution.
  • the extraction solution containing the product was quantified using gas chromatography (using GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation), and it was confirmed that pyrene was produced at a yield of 15%.
  • the reaction solution was quenched by adding 5 mL of water and 5 mL of saturated saline to the reaction solution after the reaction. After adding tri-tert-butylbenzene as an internal standard, ethyl acetate was used to extract the product contained in the reaction solution.
  • the extraction solution containing the product was quantified by gas chromatography (using GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation), and it was confirmed that the yield of pyrene was ⁇ 1%.
  • the polymer compound, reactive compound, polymer cross-linking agent, polymer modifier, method for forming a cross-linked part, method for modifying a polymer, method for polymerizing a polymer compound, and method for decomposing a polymer compound of the present invention are inexpensive and can be used under ambient light. Since it is stable and optically processable, it has high industrial applicability.

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Abstract

この高分子化合物は、縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素原子とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造を含む。

Description

高分子化合物、反応性化合物、高分子架橋剤、高分子変性剤、架橋部形成方法、高分子修飾方法、高分子化合物の重合方法および分解方法
 本発明は、高分子化合物、反応性化合物、高分子架橋剤、高分子変性剤、架橋部形成方法、高分子修飾方法、高分子化合物の重合方法および分解方法に関する。
 本願は、2022年1月25日に、日本に出願された特願2022-9539号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 光で分解などする光加工可能な材料の研究が進められている。ところが、光加工可能な材料は基本的に光に不安定であり、環境光によって材料が変性する。そのため、光加工によって新機能を付与した材料は、環境光下において利用しにくいという問題がある。
 この問題を解決するために、非特許文献1には、光と酸との共存下でのみ開裂する白金錯体を高分子中に導入した発明が開示されている。これによって、加工時には光照射と酸との協働作用を用いて加工を行いつつ、加工後はどちらか一方の刺激(光照射または酸)を除去することによって、環境光に対する安定性を両立できる。
ラッセル豪マーティン・金子俊一・稲森大貴・正井宏・寺尾潤、「酸/光によって誘発される白金アセチリド錯体の結合開裂反応を利用したゲル-ゾル変換技術」、CSJ化学フェスタ2018予稿集、P2-075 Shin-ichi Kondo, Yuka Taguchi, Yi Bie, "Solvent dependent intramolecular excimer emission of di(1-pyrenyl)silane and di(1-pyrenyl)methane derivative", RSC Advances, 2015, 5, 5846-5849 桑嶋翼、近藤慎一、「ジアリールメタンおよびシラン誘導体の蛍光物性と溶媒依存性」、第30回記念 万有仙台シンポジウム予稿集、P-12
 しかしながら、非特許文献1の白金錯体は、高価な白金を用いている。そのため、より安価で、かつ、環境光下において安定な光加工可能な材料が求められている。
 本発明は、上記の事情を鑑みなされた発明であり、安価で、そして環境光下において安定で、かつ、光加工可能な高分子化合物、反応性化合物、高分子架橋剤、高分子変性剤、架橋部形成方法、高分子修飾方法、高分子化合物の重合方法および分解方法を提供することを目的とする。
  前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
 <1> 本発明の一態様に係る高分子化合物は、縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素原子とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造を含む。
 <2> 上記<1>記載の高分子化合物は、光照射が、結合開裂可能な形で結合してなる構造が有する吸収波長領域を含む光による照射光であってもよい。
 <3> 上記<1>または<2>記載の高分子化合物は、側鎖をさらに有し、前記構造が前記側鎖に含まれてもよい。
 <4> 上記<1>または<2>記載の高分子化合物は、主鎖同士を結合する架橋部をさらに有し、前記構造が前記架橋部に含まれてもよい。
 <5> 上記<1>または<2>記載の高分子化合物は、前記構造が主鎖に含まれてもよい。
 <6> 上記<1>~<5>のいずれか1つに記載される高分子化合物は、前記構造が下記式(1)で表されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 
  (式(1)中、Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合であり、Yは単結合、酸素原子またはアルキレン基であり、Rは、アルキル基またはアルコキシ基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、nは0または1であり、mは0乃至5の整数であり、*は結合手である。但し、Yが単結合である場合にはnは0であり、Yが酸素原子かつnが0である場合にはmは1である。)
 <7> 上記<6>記載の高分子化合物は、前記Xおよび前記Xの前記縮合多環式芳香環基が2~6の芳香環が縮合してなってもよい。
 <8> 上記<7>記載の高分子化合物は、前記mが0であってもよい。
 <9> 上記<7>記載の高分子化合物は、前記mが1であってもよい。
 <10> 上記<6>~<9>のいずれか1つに記載の高分子化合物は、前記Rはメチル基またはエチル基であり、前記Rはメチル基またはエチル基であってもよい。
 <11> 上記<6>~<10>のいずれか1項に記載される高分子化合物は、前記Xの前記縮合多環式芳香環基が置換または未置換のピレニレン基であってもよい。
 <12> 本発明の一態様に係る反応性化合物は、縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素元素とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造を有し、かつ、他の化合物と結合可能な官能基を1以上有する。
 <13> 上記<12>記載の反応性化合物は、光照射が、結合開裂可能な形で結合してなる構造が有する吸収波長領域を含む光による照射光であってもよい。
 <14> 上記<12>または<13>記載の反応性化合物は、前記構造が下記式(2)で表されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
  
  (式(2)中、Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合であり、Yは単結合、酸素原子またはアルキレン基であり、Rは、アルキル基またはアルコキシ基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、nは0または1であり、mは0乃至5の整数であり、*は結合手である。但し、Yが単結合である場合にはnは0であり、Yが酸素原子かつnが0である場合にはmは1である。)
 <15> 上記<14>記載の反応性化合物は、前記Xおよび前記Xの前記縮合多環式芳香環基が2~6の芳香環が縮合してなってもよい。
 <16> 上記<15>記載の反応性化合物は、前記mが0であってもよい。
 <17> 上記<15>記載の反応性化合物は、前記mが1であってもよい。
 <18> 上記<14>~<17>のいずれか1つに記載の反応性化合物は、前記Rはメチル基またはエチル基であり、前記Rはメチル基またはエチル基であってもよい。
 <19> 上記<14>~<18>のいずれか1つに記載される反応性化合物は、前記Xの前記縮合多環式芳香環基が置換または未置換のピレニレン基であってもよい。
 <20> 本発明の一態様に係る高分子架橋剤は、上記<12>~<19>のいずれか1つに記載の反応性化合物を含む。
 <21> 本発明の一態様に係る高分子変性剤は、上記<12>~<19>のいずれか1つに記載される反応性化合物を含む。
 <22> 本発明の一態様に係る架橋部形成方法は、上記<12>~<19>のいずれか1つに記載される反応性化合物の前記官能基と、主鎖となる高分子化合物が有する他の化合物と結合可能な官能基と、を化学結合させることで架橋部を形成する工程を含む。
 <23> 本発明の一態様に係る高分子修飾方法は、上記<12>~<19>のいずれか1つに記載される反応性化合物の前記官能基と、主鎖となる高分子化合物が有する他の化合物と結合可能な官能基と、を化学結合させることで、前記高分子化合物を修飾する工程を含む。
 <24> 本発明の一態様に係る高分子化合物の重合方法は、上記<12>~<19>のいずれか1つに記載される反応性化合物と、重合性モノマーと、を重合する工程を含む。
 <25> 本発明の一態様に係る分解方法は、上記<1>~<11>のいずれか1つに記載される高分子化合物に対し、酸存在下で、光を照射することで、前記構造を分解する工程を含む。
 本発明の上記態様によれば、安価で、そして環境光下において安定で、かつ、光加工可能な高分子化合物、反応性化合物、高分子架橋剤、高分子変性剤、架橋部形成方法、高分子修飾方法、高分子化合物の重合方法および分解方法を提供することができる。
実施例1の高分子化合物の光照射前の観察結果と、酸存在下で光を照射した後の観察結果を示す図である。 酸存在下で光照射処理をした場合の膨潤度、光照射処理のみをした場合の膨潤度、および酸処理のみをした場合の膨潤度を比較した結果を示すグラフである。 酸存在下で光照射処理をした後、水で膨潤させたゲルの側面の、紫外線(365nm)照射下における観察結果を示す図である。 酸存在下で光照射処理をした後、水で膨潤させたゲルの上面の、紫外線(365nm)照射下における観察結果を示す図である。 酸存在下で光照射処理をした後、水で膨潤させたゲルのハイパースペクトルカメラを用いて測定した発光スペクトルである。 光照射処理のみをした後、水で膨潤させたゲルの側面の、紫外線(365nm)照射下における観察結果を示す図である。 光照射処理のみをした後、水で膨潤させたゲルの上面の、紫外線(365nm)照射下における観察結果を示す図である。 酸処理のみをした後、水で膨潤させたゲルの側面の、紫外線(365nm)照射下における観察結果を示す図である。 酸処理のみをした後、水で膨潤させたゲルの上面の、紫外線(365nm)照射下における観察結果を示す図である。 酸存在下で間欠的に光照射をしながら粘弾性測定を行ったときの経過時間と貯蔵弾性率G’との関係を示す図である。 光を照射しながら粘弾性測定をしたときの各酸濃度における経過時間と貯蔵弾性率G’との関係を示す図である。 光を照射しながら粘弾性測定をしたときの各照射強度における経過時間と貯蔵弾性率G’との関係を示す図である。 乾燥状態のゲル(膨潤度:1)に対し、酸存在下で光照射をしながら粘弾性測定を行ったときの光照射時間と貯蔵弾性率G’との関係を示す図である。 膨潤状態のゲル(膨潤度:3.4)に対し、酸存在下で光照射をしながら粘弾性測定を行ったときの光照射時間と貯蔵弾性率G’との関係を示す図である。 膨潤状態のゲル(膨潤度:5.4)に対し、酸存在下で光照射をしながら粘弾性測定を行ったときの光照射時間と貯蔵弾性率G’との関係を示す図である。
 本発明者らは、環境光下において安定な光加工可能な材料について、鋭意研究を進めたところ、ジメチルジピレニルシランのような縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素原子とが結合した構造に酸存在下で光を照射することで、共役系炭素原子と、ケイ素原子と、の結合が開裂することを見出した。ジピレニルシランは、非特許文献2および非特許文献3に記載されるように、従来、蛍光センサーなどの光応答特性について研究が行われていたが、このような光照射と酸との協働作用によって、共役系炭素原子とケイ素原子との結合が開裂することは報告されていない。本発明は、上記の知見に基づいた発明である。
 尚、ここで、「光を照射する」とは、例えば、上記の「結合が開裂する」ことが可能である構造が有する吸収波長領域を含む光を照射することを意味するものである。また「光照射と酸との協働作用」とは、例えば、異なる作用を持つ光照射と酸との各々が、共役系炭素原子とケイ素原子との結合を開裂させるために、当該結合を開裂するに必要なメカニズムの中において、役割・作用を分担しながらともに作用することにより、当該結合開裂を可能にするような働きを意味するものである。「光照射と酸との協働作用」は、光照射と直接的に与えられる酸との協働作用であってもよいし、光照射と間接的に与えられる酸との協働作用であってもよい。「光照射と間接的に与えられる酸との協働作用」の場合において、間接的に酸を作用させるためには、高分子の母材に酸を予め持たせるという手法を加えることにより、光照射と直接的に与えられる水との表面的な協働作用に置き換えることもできる。
(第1実施形態)
 まずは、本発明に係る第1実施形態の高分子化合物について説明する。
(第1実施形態に係る高分子化合物)
 本発明の第1実施形態に係る高分子化合物は、縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素原子とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造を含む。共役系炭素原子と、ケイ素原子とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造は、例えば、縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素原子とが直接共有結合を形成し、かつ、ケイ素原子にアルキル基またはアルコキシ基のような電子供与基が結合した構造である。第1実施形態に係る高分子化合物は、主鎖と、主鎖同士を結合する架橋部とを有する。
「架橋部」
 架橋部は、縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素原子とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造(以下、開裂可能構造という場合がある)を含む。第1実施形態の高分子化合物では、開裂可能構造を介し、高分子化合物中の主鎖同士が架橋している。酸存在下で、開裂可能構造に光を照射することで、共役系炭素原子とケイ素原子との結合が開裂することで光加工が可能となる。即ち、光照射と酸との協働作用により共役系炭素原子とケイ素原子との結合が開裂し、光加工が可能となる。第1実施形態に係る高分子化合物は、酸が無ければ、光を照射しても共役系炭素原子とケイ素原子との結合が開裂しないので、環境光下で安定である。結合開裂が起こる推定メカニズムの一つとしては、例えば、酸存在下で開裂可能構造に光が照射されることで、Wheland中間体に代表されるプロトン化された芳香環または、そのような中間体と同じ作用を有する構造体が形成される反応過程を経た、メカニズムであること等が考えられる。
 共役系炭素原子と、ケイ素原子とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造は、下記式(1)で表される構造であることが好ましい。下記式(1)中、Xは、置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合である。Yは単結合、酸素原子またはアルキレン基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、nは0または1であり、mは0乃至5の整数であり、*は結合手である。但し、Yが単結合である場合にはnは0であり、Yが酸素原子かつnが0である場合にはmは1である。mは0であってもよいし、1であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 
 Xは、置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは、置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合である。XおよびXは、同一でも異なっていてもよい。ここで、2価の縮合多環式芳香環基とは、縮合多環式芳香環から2個の水素原子を除いた基である。縮合多環式芳香環とは、2以上の単環がそれぞれの環の辺を互いに1つだけ共有(縮合)してできる芳香環をいう。縮合多環式芳香環基を構成する環は、芳香環のみであってもよいし、複素芳香環であってもよいし、芳香環および複素芳香環を含むものであってもよい。好ましくは、芳香環のみであることがよい。
 縮合多環式芳香環中の環の数は、2以上である。より好ましい環の数は4以上である。縮合多環式芳香環中の環の数は、9以下が好ましい。より好ましくは、縮合多環式芳香環中の環の数は、6以下である。縮合多環式芳香環基は、2~6の芳香環が縮合してなることが好ましく、特に4の芳香環が縮合してなることが好ましい。
 2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合多環炭化水素である場合、縮合多環炭化水素としては、例えば、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、ビフェニレン、as-インダセン、s-インダセン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、ヘキサフェンなどが挙げられる。縮合多環炭化水素としては、例えば、ピレンが好ましい。この場合、2価の縮合多環式芳香環基は、ピレニレン基となる。
 2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合複素環である場合、縮合複素環としては、インドール、インドリン、インダゾール、クロメン、キノリン、イソキノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、カルバゾール、フェナジン、フェナントリジン、フェノキサジンなどが挙げられる。
 2価の縮合多環式芳香環基の環構造中の水素原子は置換されていてもよい。環構造中の水素原子を置換する置換基としては、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。置換基の数は、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、2価の縮合多環式芳香環基中の置換基の数は、1~4である。
 RおよびRは、アルキル基またはアルコキシ基である。RおよびRは同一でもよいし、異なっていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられるが、直鎖低級アルキル基が好ましい。RおよびRがアルキル基である場合には、メチル基または、エチル基であることが好ましい。またアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、へプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基などが挙げられるが、直鎖低級アルコキシ基が好ましい。RおよびRがアルコキシ基である場合には、メトキシ基または、エトキシ基であることが好ましい。RおよびRにメチル基またはエチル基のような直鎖低級アルキル基、あるいは、メトキシ基または、エトキシ基のような直鎖低級アルコキシ基を用いることで、立体障害の影響を低減することができる。
「主鎖」
 第1実施形態に係る高分子化合物の主鎖の構造は特に限定されない。例えば、主鎖に用いることが可能な高分子としては重合性モノマーの重合体などが挙げられる。重合反応は特に限定されず、重縮合、重付加などの逐次重合、ラジカル重合、開環重合、クリック反応などを用いることができる。
 開環重合できる重合性モノマーとしては、例えば、ノルボルネン、アセチルノルボルネン、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エチレンイミン、トリメチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、β-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトンなどが挙げられる。
 ラジカル重合できる重合性モノマーとしては、例えば、エチレン、スチレン、α-メチルスチレン、o-クロロスチレンまたはビニルトルエンなどのビニルアリールモノマー、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニル-n-ブチレート、ビニルラウレートおよびビニルステアレートなどの1~18個の炭素原子を有するモノカルボン酸とビニルアルコールとのエステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸およびイタコン酸などの3~6個の炭素原子を有するα,β-モノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n-ブチルアクリレート、n-ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレートおよび2-エチルヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ジメチルマレエート、ジ-n-ブチルマレエートなどの1~12個の炭素原子を有するアルカノールとα,β-モノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸とのエステル、ベンジルアクリレートなどのアクリル酸アリールエステル、アクリロニトリルなどのα,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸のニトリル、N-イソプロピルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミドなどのアクリルアミド、2-ヒドロキシエチルアクリレートなどの水酸基含有アクリレート、および1,3-ブタジエンおよびイソプレンなどのC4~C8共役ジエンなどが挙げられる。ラジカル重合する場合、重合性モノマーとしては、アクリル酸、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ベンジルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、およびN-イソプロピルアクリルアミドのうち1種以上であることが好ましい。
 他の重合性モノマーとしては、フマル酸、マレイン酸、メサコン酸、コハク酸、クエン酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの多価カルボン酸モノマー、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ヘキサンジオールなどの多価アルコールモノマー、ジメチルジクロロシランなどのシラン系モノマー、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートなどの多価イソシアネートなどが挙げられる。
 重合体を合成する際、単独のモノマーで重合可能な場合には、上記重合性モノマーを単独で用いてもよいし、2種類以上用いることでランダム共重合体としてもよい。所望の特性が得られるように適宜モノマーを選択して重合することができる。
 主鎖として用いることができる高分子化合物(主鎖ポリマーという場合がある)の具体例は、例えば、ポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボナート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリイミド、ポリアミド、ポリブタジエン、ジメチルポリシロキサン、ポリアセチルノルボルネンなどである。
<反応性化合物>
 第1実施形態に係る反応性化合物は、縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素元素とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造(開裂可能構造)を有し、かつ、他の化合物と結合可能な官能基を2以上有する。以下、各部について説明する。
「開裂可能構造」
 反応性化合物の開裂可能構造は、下記式(2)で表される構造であることが好ましい。下記式(2)中、Xは、置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合であり、Yは単結合、酸素原子またはアルキレン基であり、Rは、アルキル基またはアルコキシ基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、nは0または1であり、mは0乃至5の整数であり、*は結合手である。但し、Yが単結合である場合にはnは0であり、Yが酸素原子かつnが0である場合にはmは1である。XおよびXの結合手は、他の化合物と結合可能な官能基と結合していてもよいし、別の官能基などと結合していてもよい。mは0であってもよいし、1であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 Xは、置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは、置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合である。XおよびXは、同一でも異なっていてもよい。2価の縮合多環式芳香環基とは、縮合多環式芳香環から2個の水素原子を除いた基である。縮合多環式芳香環基を構成する環は、芳香環のみであってもよいし、複素芳香環であってもよいし、芳香環および複素芳香環を含むものであってもよい。好ましくは、芳香環のみであることがよい。
 縮合多環式芳香環中の環の数は、2以上である。より好ましい環の数は4以上である。縮合多環式芳香環中の環の数は、9以下が好ましい。より好ましくは、縮合多環式芳香環中の環の数は、6以下である。縮合多環式芳香環基は、2~6の芳香環が縮合してなることが好ましく、特に4の芳香環が縮合してなることが好ましい。
 2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合多環炭化水素である場合、縮合多環炭化水素としては、例えば、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、ビフェニレン、as-インダセン、s-インダセン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、ヘキサフェンなどが挙げられる。縮合多環炭化水素としては、例えば、ピレンが好ましい。この場合、2価の縮合多環式芳香環基は、ピレニレン基となる。
 2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合複素環である場合、縮合複素環としては、インドール、インドリン、インダゾール、クロメン、キノリン、イソキノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、カルバゾール、フェナジン、フェナントリジン、フェノキサジンなどが挙げられる。
 2価の縮合多環式芳香環基の環構造中の水素原子は置換されていてもよい。環構造中の水素原子を置換する置換基としては、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。置換基の数は、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、2価の縮合多環式芳香環基中の置換基の数は、1~4である。
 RおよびRは、アルキル基またはアルコキシ基である。RおよびRは同一でもよいし、異なっていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられるが、直鎖低級アルキル基が好ましい。RおよびRがアルキル基である場合には、メチル基または、エチル基であることが好ましい。またアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、へプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基などが挙げられるが、直鎖低級アルコキシ基が好ましい。RおよびRがアルコキシ基である場合には、メトキシ基または、エトキシ基であることが好ましい。RおよびRにメチル基またはエチル基のような直鎖低級アルキル基、あるいは、メトキシ基または、エトキシ基のような直鎖低級アルコキシ基を用いることで、立体障害の影響を低減することができる。
「他の化合物と結合可能な官能基」
 反応性化合物の「他の化合物と結合可能な官能基」は、他の化合物と結合可能であれば、特に限定されない。前記官能基は、2価の縮合多環式芳香環基に直接結合していてもよいし、2価の縮合多環式芳香環基と他の官能基(即ち、置換基)を介し結合していてもよい。前記官能基の数は2以上である。前記官能基を2以上有することで、本開示の反応性化合物は、高分子架橋剤として機能する。因みに、後述の他実施態様についての説明で述べるように、前記官能重合性基を1つ有することで、本開示の反応性化合物は、高分子変性剤として機能する。
 前記官能基は、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、N-ヒドロキシスクシンイミド基、エポキシ基、アルキニル基、アジド基、チオール基、アルケニル基、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロイル基、シクロアルケニル基、アリールアルケニル基、ノルボルネン基からなる群から選択される少なくとも1つを有する。ここで、「(メタ)アクリルアミド」は、アクリルアミドおよびメタアクリルアミドを表す。「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルを表す。
 水酸基を有する官能基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシペンチル基、ヒドロキシヘキシル基、ヒドロキシシクロプロピル基、ヒドロキシフェニル基などが挙げられる。
 カルボキシル基を有する官能基としては、例えば、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、カルボキシプロピル基、カルボキシブチル基、カルボキシペンチル基、カルボキシヘキシル基、カルボキシシクロプロピル基、カルボキシフェニル基などが挙げられる。
 アミノ基を有する官能基としては、例えば、アミノメチル基、アミノエチル基、アミノプロピル基、アミノブチル基、アミノペンチル基、アミノヘキシル基、アミノシクロプロピル基、アミノフェニル基などが挙げられる。
 イソシアネート基を有する官能基としては、例えば、イソシアネートメチル基、イソシアネートエチル基、イソシアネートプロピル基、イソシアネートブチル基、イソシアネートペンチル基、イソシアネートヘキシル基、イソシアネートフェニル基などが挙げられる。
 イソチオシアネート基を有する官能基としては、例えば、イソチオシアネート基、メチルイソチオシアネートメチル基、イソチオシアネートエチル基、イソチオシアネートプロピル基、イソチオシアネートブチル基、イソチオシアネートペンチル基、イソチオシアネートヘキシル基、イソチオシアネートシクロプロピル基、イソチオシアネートフェニル基などが挙げられる。
 N-ヒドロキシスクシンイミド基を有する官能基としては、例えば、一般的なエステルをN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)によって活性化した官能基であるNHSエステル基が挙げられる。
 エポキシ基を有する官能基としては、例えば、グリシジル基、メチルグリシジル基などが挙げられる。
 前記官能基がアルキニル基である場合は、エチニル基、アセチレニル基、1-プロピニル基、プロパルギル基、1-ブチニル基、3-ブチニル基、1-ペンチニル基、1-ヘキシニル基、1-ヘプチニル基などが挙げられる。
 アジド基を有する官能基としては、アジドメチル基、アジドエチル基、アジドプロピル基、アジドブチル基、アジドペンチル基、アジドヘキシル基、アジドシクロプロピル基、アジドフェニル基などが挙げられる。
 チオール基を有する官能基としては、チオールメチル基、チオールエチル基、チオールプロピル基、チオールブチル基、チオールペンチル基、チオールヘキシル基、チオールシクロプロピル基、チオフェノール基などが挙げられる。
 前記官能基がアルケニル基である場合は、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、イソプロペニル基、2-ブテニル基、1,3-ブタジエニル基などが挙げられる。
 (メタ)アクリルアミド基を有する官能基としては、(メタ)アクリルアミドメチル基、(メタ)アクリルアミドエチル基、(メタ)アクリルアミドプロピル基、(メタ)アクリルアミドブチル基、(メタ)アクリルアミドメチルプロピル基などが挙げられる。
 (メタ)アクリロイル基を有する官能基としては、(メタ)アクリロイルメチル基、(メタ)アクリロイルエチル基、(メタ)アクリロイルプロピル基、2-プロピル(メタ)(メタ)アクリロイルブチル基などが挙げられる。
 前記官能基がシクロアルケニル基である場合は、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基などが挙げられる。
 アリールアルケニル基を有する官能基としては、スチリル基、スチリルメチル基などが挙げられる。
 ノルボルネン基を有する官能基としては、メチルノルボルネン基、エチルノルボルネン基、ブチルノルボルネン基などが挙げられる。
 前記官能基は、2以上の官能基を有していてもよい。2以上の官能基を有する場合、官能基としては、ジオール基、ジカルボキシル基、ジアミノ基、ジイソシアネート基などが挙げられる。
 前記官能基と他の化合物の官能基との反応は、結合が形成可能であれば特に限定されない。例えば、アジド基とアルキニル基との反応、アルケニル基とチオール基との反応などが挙げられる。前記官能基は、高分子の側鎖などにある官能基の種類、またはポリマー重合時の重合反応の種類に応じて適宜選択することができる。
(第1実施形態に係る高分子化合物の製造方法)
 第1実施形態に係る高分子化合物の製造方法について説明する。第1実施形態に係る高分子化合物の製造方法は、第1実施形態に係る反応性化合物の官能基と、主鎖となる高分子化合物が有する他の化合物と結合可能な官能基と、を化学結合させることで架橋部を形成する工程を含む(架橋部形成方法)。
「架橋部形成方法」
 架橋部を形成する方法は、主鎖同士を架橋することができれば、特に限定されない。例えば、主鎖を構成する高分子化合物の側鎖にある官能基と、第1実施形態に係る反応性化合物の官能基とを化学結合させてもよい。または、主鎖を構成する高分子化合物の原料(重合性モノマー)と、第1実施形態に係る反応性化合物と、を共に結合させることで、主鎖を構成する高分子化合物の官能基と第1実施形態に係る反応性化合物の官能基とを化学結合させてもよい。第1実施形態に係る反応性化合物には、2以上の前記官能基があるので、主鎖同士の間に架橋部が形成される。ここでは、重合性モノマーと第1実施形態に係る反応性化合物と、を共に重合する方法について説明するが、本発明は、以下の方法に限定されない。なお、側鎖の官能基に反応性化合物の官能基を化学結合させる場合は、公知の手法を用いることができる。
(第1実施形態に係る反応性化合物)
 第1実施形態に係る反応性化合物の官能基は、主鎖の重合反応に応じて適宜選択することができる。主鎖ポリマーがラジカル重合で合成される場合、反応性化合物は、ラジカル重合可能な官能基である。ラジカル重合で用いる反応性化合物としては、例えば、下記式(3)で表される((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl) diacrylateが挙げられる。
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 主鎖ポリマーの原料となる重合性モノマーは、特に限定されない。開環重合する場合重合性モノマーとしては、例えば、ノルボルネン、アセチルノルボルネン、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エチレンイミン、トリメチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、β-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトンなどが挙げられる。
 ラジカル重合する場合、重合性モノマーとしては、例えば、エチレン、スチレン、α-メチルスチレン、o-クロロスチレンまたはビニルトルエンなどのビニルアリールモノマー、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニル-n-ブチレート、ビニルラウレートおよびビニルステアレートなどの1~18個の炭素原子を有するモノカルボン酸とビニルアルコールとのエステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸およびイタコン酸などの3~6個の炭素原子を有するα,β-モノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n-ブチルアクリレート、n-ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレートおよび2-エチルヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ジメチルマレエート、ジ-n-ブチルマレエートなどの1~12個の炭素原子を有するアルカノールとα,β-モノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸とのエステル、ベンジルアクリレートなどのアクリル酸アリールエステル、アクリロニトリルなどのα,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸のニトリル、N-イソプロピルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミドなどのアクリルアミド、2-ヒドロキシエチルアクリレートなどの水酸基含有アクリレート、および1,3-ブタジエンおよびイソプレンなどのC4~C8共役ジエンなどが挙げられる。ラジカル重合する場合、重合性モノマーとしては、アクリル酸、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ベンジルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、およびN-イソプロピルアクリルアミドのうち1種以上であることが好ましい。
 他の重合性モノマーとしては、フマル酸、マレイン酸、メサコン酸、コハク酸、クエン酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの多価カルボン酸モノマー、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ヘキサンジオールなどの多価アルコールモノマー、ジメチルジクロロシランなどのシラン系モノマー、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートなどの多価イソシアネートなどが挙げられる。
 重合体を合成する際は、単独のモノマーで重合可能な場合は、上記重合性モノマーを単独で用いてもよいし、2種類以上用いることでランダム共重合体としてもよい。
 重合性モノマーと反応性化合物との結合反応には触媒または開始剤を用いてもよい。触媒または開始剤は、重合性モノマー、反応性化合物から高分子化合物が合成できれば特に限定されない。例えば、触媒としては、Grubb’s触媒、Hoveyda-Grubb’s触媒、Ru錯体、塩化タングステン、テトラメチルスズなどが挙げられる。また、開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、ジ-tert-ブチルペルオキシド、過酸化水素-鉄(II)塩、過硫酸塩-亜硫酸水素ナトリウム、トリエチルボランなどが挙げられる。
 重合性モノマーと、第1実施形態に係る反応性化合物と、必要に応じて触媒または開始剤などを加え共重合することで、第1実施形態に係る高分子化合物を得ることができる。
(第1実施形態に係る高分子化合物の分解方法)
 第1実施形態に係る高分子化合物の分解方法は、酸存在下で、光を照射することで、開裂可能構造を分解する工程を含む。
「酸条件」
 酸存在下で、光を照射することで、開裂可能構造を分解することができれば、酸の種類は特に限定されない。酸としては、ブレンステッド酸を用いることができる。具体的には、酸は、塩化水素、臭化水素などのハロゲン化水素、硫酸、硝酸などのオキソ酸、酢酸、スルホン酸などの有機酸が挙げられる。
 酸の濃度は特に限定されない。酸の濃度が高いほど分解反応が進行する。
 酸の導入方法は特に限定されない。酸を高分子化合物に光照射と直接的に与えてもよいし、高分子化合物に光照射と間接的に酸を与えてもよい。間接的に酸を与える場合は、予め不活性な状態で酸を与えることが好ましい。ここで不活性な状態とは、光を照射しても、光照射と酸との協働作用が起こらない状態を言う。酸を直接的に与える方法としては、酸溶液に第1実施形態に係る高分子化合物を浸漬する方法、第1実施形態に係る高分子化合物を入れた容器に気体状の酸を導入する方法がある。また、間接的に、不活性な状態の酸を与える方法としては、例えば、高分子化合物(ゲル)が膨潤した状態で酸を導入し、酸が高分子化合物の内部に取り込まれた後、膨潤した高分子化合物を乾燥する方法などが挙げられる。高分子化合物を乾燥することで、酸が高分子化合物内で作用することが抑制される。これによって、光照射と酸との協働作用を抑制することができる。
「光照射条件」
 開裂可能構造が有する吸収波長領域を照射光の波長とすることが好ましい。吸収波長領域の光を照射することで、光照射と酸との協働作用により開裂可能構造中の結合を開裂させることができる。光の強度は特に限定されない。なお、光の強度が高いほど分解反応が進行する。
「反応時間」
 反応時間が長いほど分解反応が進行する。反応時間は、酸の強さ、酸の濃度、光の強度に応じて適宜設定することができる。酸が強いほど、酸の濃度が高いほど、照射する光の強度が高いほど、反応時間を短くすることができる。
「反応後の処理」
 分解反応が終わった後の酸の除去方法は特に限定されない。例えば、高分子化合物を、酸を含まない溶液に浸漬することで分解反応後の酸を除去してもよいし、減圧環境下に分解反応後の高分子化合物を置くことで、酸を除去してもよい。
 以上、第1実施形態に係る高分子化合物について詳述した。本実施形態に係る高分子化合物は、酸存在下で光を照射することで結合を開裂させることができるため、光加工することが可能である、また、酸が無ければ、光を照射しても結合の開裂が発生しないため、第1実施形態に係る高分子化合物は、環境光下で安定である。また、第1実施形態に係る高分子化合物の開裂可能構造では、ケイ素を用いているため、安価である。
(第2実施形態)
 次に、本発明の第2実施形態に係る高分子化合物について説明する。
(第2実施形態に係る高分子化合物)
 第2実施形態に係る高分子化合物は、縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素原子とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造を含む。第2実施形態に係る高分子化合物は、主鎖と、側鎖とを有する。
「側鎖」
 第2実施形態の高分子化合物では、側鎖に開裂可能構造が含まれる。酸存在下で、開裂可能構造に光を照射することで、共役系炭素原子とケイ素原子との結合が開裂することで光加工が可能となる。第2実施形態に係る高分子化合物は、酸が無ければ、光を照射しても共役系炭素原子とケイ素原子との結合が開裂しないので、環境光下で安定である。結合が開裂して除去される側の側鎖部位に、液晶性の官能基、発光性の官能基、または重原子などを有していてもよい。
 共役系炭素原子と、ケイ素原子とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造は、上記式(1)で表される構造であることが好ましい。第2実施形態において、上記式(1)中、Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合であり、Yは単結合、酸素原子またはアルキレン基であり、Rは、アルキル基またはアルコキシ基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、nは0または1であり、mは0乃至5の整数であり、*は結合手である。但し、Yが単結合である場合にはnは0であり、Yが酸素原子かつnが0である場合にはmは1である。なお、第2実施形態に係る高分子化合物において、Xが未置換の1価の縮合多環式芳香環基の場合、Xの結合手は、環構造中の水素と結合する。mは0であってもよいし、1であってもよい。
 Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基である。Xは、置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合である。XおよびXの縮合多環式芳香環基中の縮合多環式芳香環は、同一でも異なっていてもよい。ここで、1価の縮合多環式芳香環基とは、縮合多環式芳香環から1個の水素原子を除いた基である。縮合多環式芳香環基を構成する環は、芳香環のみであってもよいし、複素芳香環であってもよいし、芳香環および複素芳香環を含むものであってもよい。好ましくは、芳香環のみであることがよい。
 縮合多環式芳香環中の環の数は、2以上である。より好ましい環の数は4以上である。縮合多環式芳香環中の環の数は、9以下が好ましい。より好ましくは、縮合多環式芳香環中の環の数は、6以下である。縮合多環式芳香環基は、2~6の芳香環が縮合してなることが好ましく、特に4の芳香環が縮合してなることが好ましい。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合多環炭化水素である場合、縮合多環炭化水素としては、例えば、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、ビフェニレン、as-インダセン、s-インダセン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、ヘキサフェンなどが挙げられる。縮合多環炭化水素としては、例えば、ピレンが好ましい。ピレンの場合、2価の縮合多環式芳香環基は、ピレニレン基となる。1価の縮合多環式芳香環基は、ピレニル基となる。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合複素環である場合、縮合複素環としては、インドール、インドリン、インダゾール、クロメン、キノリン、イソキノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、カルバゾール、フェナジン、フェナントリジン、フェノキサジンなどが挙げられる。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基の環構造中の水素原子は置換されていてもよい。環構造中の水素原子を置換する置換基としては、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。置換基の数は、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、2価の縮合多環式芳香環基中の置換基の数は、1~4である。
 RおよびRは、アルキル基またはアルコキシ基である。RおよびRは同一でもよいし、異なっていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられるが、直鎖低級アルキル基が好ましい。RおよびRがアルキル基である場合には、メチル基または、エチル基であることが好ましい。またアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、へプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基などが挙げられるが、直鎖低級アルコキシ基が好ましい。RおよびRがアルコキシ基である場合には、メトキシ基または、エトキシ基であることが好ましい。RおよびRにメチル基またはエチル基のような直鎖低級アルキル基、あるいは、メトキシ基または、エトキシ基のような直鎖低級アルコキシ基を用いることで、立体障害の影響を低減することができる。
「主鎖」
 第2実施形態に係る高分子化合物の主鎖の構造は特に限定されない。例えば、主鎖ポリマーとしては重合性モノマーの重合体などが挙げられる。反応は特に限定されず、重縮合、重付加などの逐次重合、ラジカル重合、開環重合、クリック反応などを用いることができる。主鎖としては、第1実施形態で挙げた主鎖ポリマーを用いることができる。
<第2実施形態に係る反応性化合物>
 第2実施形態に係る反応性化合物は、縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素元素とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造(開裂可能構造)を有し、かつ、他の化合物と結合可能な官能基を1または2以上、好ましくは1つ有する。第2実施形態に係る反応性化合物は、官能基を1または2以上、好ましくは1つ有するので、高分子変性剤として用いることができる。第2実施形態に係る反応性化合物は、液晶性の官能基、発光性の官能基、または重原子などを有していてもよい。以下、各部について説明する。
「開裂可能構造」
 反応性化合物の開裂可能構造は、上記式(2)で表される構造であることが好ましい。第2実施形態において、上記式(2)中、Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合であり、Yは単結合、酸素原子またはアルキレン基であり、Rは、アルキル基またはアルコキシ基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、nは0または1であり、mは0乃至5の整数であり、*は結合手である。但し、Yが単結合である場合にはnは0であり、Yが酸素原子かつnが0である場合にはmは1である。XおよびXの結合手は、他の化合物と結合可能な官能基と結合していてもよいし、別の官能基などと結合していてもよい。第2実施形態に係る反応性化合物において、Xが未置換の1価の縮合多環式芳香環基の場合には、Xの結合手は、環構造中の水素と結合する。mは0であってもよいし、1であってもよい。
 Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは、置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合である。XおよびXの縮合多環式芳香環基中の縮合多環式芳香環は、同一でも異なっていてもよい。縮合多環式芳香環基を構成する環は、芳香環のみであってもよいし、複素芳香環であってもよいし、芳香環および複素芳香環を含むものであってもよい。好ましくは芳香環のみであることがよい。
 縮合多環式芳香環中の環の数は、2以上である。より好ましい環の数は4以上である。縮合多環式芳香環中の環の数は、9以下が好ましい。より好ましくは、縮合多環式芳香環中の環の数は、6以下である。縮合多環式芳香環基は、2~6の芳香環が縮合してなることが好ましく、特に4の芳香環が縮合してなることが好ましい。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合多環炭化水素である場合、縮合多環炭化水素としては、例えば、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、ビフェニレン、as-インダセン、s-インダセン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、ヘキサフェンなどが挙げられる。縮合多環炭化水素としては、例えば、ピレンが好ましい。この場合、2価の縮合多環式芳香環基は、ピレニレン基となる。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合複素環である場合、縮合複素環としては、インドール、インドリン、インダゾール、クロメン、キノリン、イソキノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、カルバゾール、フェナジン、フェナントリジン、フェノキサジンなどが挙げられる。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基の環構造中の水素原子は置換されていてもよい。環構造中の水素原子を置換する置換基としては、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。置換基の数は、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、2価の縮合多環式芳香環基中の置換基の数は、1~4である。
 RおよびRは、アルキル基またはアルコキシ基である。RおよびRは同一でもよいし、異なっていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられるが、直鎖低級アルキル基が好ましい。RおよびRがアルキル基である場合には、メチル基または、エチル基であることが好ましい。またアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、へプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基などが挙げられるが、直鎖低級アルコキシ基が好ましい。RおよびRがアルコキシ基である場合には、メトキシ基または、エトキシ基であることが好ましい。RおよびRにメチル基またはエチル基のような直鎖低級アルキル基、あるいは、メトキシ基または、エトキシ基のような直鎖低級アルコキシ基を用いることで、立体障害の影響を低減することができる。
「他の化合物と結合可能な官能基」
 反応性化合物の「他の化合物と結合可能な官能基」は、第2実施形態に係る高分子化合物中の側鎖の官能基と結合可能もしくは、主鎖を構成する主鎖ポリマーの原料と化学結合を形成することができれば、特に限定されない。前記官能基としては、第1実施形態に係る反応性化合物の官能基として挙げられたものを用いることができる。
(第2実施形態に係る高分子化合物の製造方法)
 第2実施形態に係る高分子化合物の製造方法について説明する。第2実施形態に係る高分子化合物の製造方法は、第2実施形態に係る反応性化合物の官能基と、主鎖となる高分子化合物が有する他の化合物と結合可能な官能基と、を化学結合させることで高分子化合物を修飾する工程を含む(高分子修飾方法)。
「高分子修飾方法」
 高分子修飾方法は、高分子化合物の側鎖に開裂可能構造を導入することができれば、特に限定されない。例えば、主鎖を構成する高分子化合物の側鎖にある官能基と、第2実施形態に係る反応性化合物の官能基とを化学結合させてもよい。または、主鎖を構成する高分子化合物の原料(重合性モノマー)と、第2実施形態に係る反応性化合物と、を共に重合することで、主鎖を構成する高分子化合物の官能基と第2実施形態に係る反応性化合物の官能基とを化学結合させてもよい。第2実施形態に係る反応性化合物には、1または2以上の官能基があるので、側鎖に開裂可能構造を導入することができる。ここでは、重合性モノマーと第2実施形態に係る反応性化合物と、を共に重合する方法について説明するが、本発明は、以下の方法に限定されない。なお、側鎖の官能基に反応性化合物の重合性基を化学結合させる場合は、公知の手法を用いることができる。
(第2実施形態に係る反応性化合物)
 第2実施形態に係る反応性化合物の官能基は、主鎖の重合反応に応じて適宜選択することができる。主鎖ポリマーがラジカル重合で合成される場合、反応性化合物は、ラジカル重合可能な官能基を有する。
 主鎖ポリマーの原料となる重合性モノマーは、特に限定されない。開環重合する場合重合性モノマーとしては、例えば、ノルボルネン、アセチルノルボルネン、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エチレンイミン、トリメチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、β-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトンなどが挙げられる。
 ラジカル重合する場合、重合性モノマーとしては、例えば、エチレン、スチレン、α-メチルスチレン、o-クロロスチレンまたはビニルトルエンなどのビニルアリールモノマー、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニル-n-ブチレート、ビニルラウレートおよびビニルステアレートなどの1~18個の炭素原子を有するモノカルボン酸とビニルアルコールとのエステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸およびイタコン酸などの3~6個の炭素原子を有するα,β-モノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n-ブチルアクリレート、n-ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレートおよび2-エチルヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ジメチルマレエート、ジ-n-ブチルマレエートなどの1~12個の炭素原子を有するアルカノールとα,β-モノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸とのエステル、ベンジルアクリレートなどのアクリル酸アリールエステル、アクリロニトリルなどのα,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸のニトリル、N-イソプロピルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミドなどのアクリルアミド、2-ヒドロキシエチルアクリレートなどの水酸基含有アクリレート、および1,3-ブタジエンおよびイソプレンなどのC4~C8共役ジエンなどが挙げられる。ラジカル重合する場合、重合性モノマーとしては、アクリル酸、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ベンジルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、およびN-イソプロピルアクリルアミドのうち1種以上であることが好ましい。
 他の重合性モノマーとしては、フマル酸、マレイン酸、メサコン酸、コハク酸、クエン酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの多価カルボン酸モノマー、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ヘキサンジオールなどの多価アルコールモノマー、ジメチルジクロロシランなどのシラン系モノマー、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートなどの多価イソシアネートなどが挙げられる。
 重合物を合成する際は、単独で重合可能な場合は、上記モノマーを単独で用いてもよいし、2種類以上用いることでランダム共重合体としてもよい。
 重合性モノマーと反応性化合物との重合反応には、重合反応の種類に応じて、触媒あるいは開始剤を用いてもよい。重合性モノマー、反応性化合物から高分子化合物が合成できれば特に限定されない。例えば、触媒としては、Grubb’s触媒、Hoveyda-Grubb’s触媒、Ru錯体、塩化タングステン、テトラメチルスズなどが挙げられる。また、開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、ジ-tert-ブチルペルオキシド、過酸化水素-鉄(II)塩、過硫酸塩-亜硫酸水素ナトリウム、トリエチルボランなどが挙げられる。
 重合性モノマーと、第2実施形態に係る反応性化合物と、必要に応じて、触媒または開始剤などを加え共重合することで、第2実施形態に係る高分子化合物を得ることができる。
(第2実施形態に係る高分子化合物の特性制御方法)
 第2実施形態に係る高分子化合物の特性制御方法は、酸存在下で、光を照射することで、開裂可能構造を分解する工程を含む。光照射条件および酸導入条件は第1実施形態の高分子化合物の分解方法の条件を用いることができる。酸存在下で、第2実施形態に係る高分子化合物に光を照射することで、開裂可能構造を有する側鎖を切断することができる。これによって、発光特性、偏光特性、および屈折率などの特性を変化させることができる。
 以上、第2実施形態に係る高分子化合物について詳述した。第2実施形態に係る高分子化合物は、酸存在下で光を照射することで結合を開裂させることができるため、光加工することが可能である。第2実施形態の高分子化合物は、側鎖に開裂可能構造を有する。結合が開裂して除去される側の側鎖部位に、液晶性の官能基、発光性の官能基、または重原子など有している場合、酸存在下で光を照射することで、各特性に影響を与える部位を除去することができる。これによって、高分子化合物の発光特性、偏光特性、屈折率などの特性を調整することができる。酸が無ければ、光を照射しても結合の開裂が発生しないため、第2実施形態に係る高分子化合物は、環境光下で安定である。また、第2実施形態に係る高分子化合物の開裂可能構造では、ケイ素を用いているため、安価である。
(第3実施形態)
 次に、本発明の第3実施形態に係る高分子化合物について説明する。
(第3実施形態に係る高分子化合物)
 第3実施形態に係る高分子化合物は、縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素原子とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造を含む。第3実施形態に係る高分子化合物は、主鎖を有する。
「主鎖」
 第3実施形態の高分子化合物では、主鎖に開裂可能構造が含まれる。酸存在下で、開裂可能構造に光を照射することで、共役系炭素原子とケイ素原子との結合が開裂することで光加工が可能となる。第3実施形態に係る高分子化合物は、酸が無ければ、光を照射しても共役系炭素原子とケイ素原子との結合が開裂しないので、環境光下で安定である。開裂可能構造は、主鎖の末端にあってもよいし、末端と末端との間にあってもよい。分子量を制御する目的で導入する場合は、末端と末端との間に開裂可能構造があることが好ましい。
 共役系炭素原子と、ケイ素原子とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造は、上記式(1)で表される構造であることが好ましい。第3実施形態において、上記式(1)中、Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合である。Yは単結合、酸素原子またはアルキレン基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、nは0または1であり、mは0乃至5の整数であり、*は結合手である。但し、Yが単結合である場合にはnは0であり、Yが酸素原子かつnが0である場合にはmは1である。なお、第3実施形態に係る高分子化合物において、開裂可能構造が第3実施形態に係る高分子化合物の末端にあり、かつ、Xが未置換の1価の縮合多環式芳香環基の場合には、Xの結合手は、環構造中の水素と結合する。mは0であってもよいし、1であってもよい。
 Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは、置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合である。XおよびXの縮合多環式芳香環基中の縮合多環式芳香環は、同一でも異なっていてもよい。ここで、縮合多環式芳香環基を構成する環は、芳香環のみであってもよいし、複素芳香環であってもよいし、芳香環および複素芳香環を含むものであってもよい。好ましくは、芳香環のみであることがよい。
 縮合多環式芳香環中の環の数は、2以上である。より好ましい環の数は4以上である。縮合多環式芳香環中の環の数は、9以下が好ましい。より好ましくは、縮合多環式芳香環中の環の数は、6以下である。縮合多環式芳香環基は、2~6の芳香環が縮合してなることが好ましく、特に4の芳香環が縮合してなることが好ましい。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合多環炭化水素である場合、縮合多環炭化水素としては、例えば、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、ビフェニレン、as-インダセン、s-インダセン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、ヘキサフェンなどが挙げられる。縮合多環炭化水素としては、例えば、ピレンが好ましい。ピレンの場合、2価の縮合多環式芳香環基は、ピレニレン基となる。1価の縮合多環式芳香環基は、ピレニル基となる。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合複素環である場合、縮合複素環としては、インドール、インドリン、インダゾール、クロメン、キノリン、イソキノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、カルバゾール、フェナジン、フェナントリジン、フェノキサジンなどが挙げられる。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基の環構造中の水素原子は置換されていてもよい。環構造中の水素原子を置換する置換基としては、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。置換基の数は、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、2価の縮合多環式芳香環基中の置換基の数は、1~4である。
 RおよびRは、アルキル基またはアルコキシ基である。RおよびRは同一でもよいし、異なっていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられるが、直鎖低級アルキル基が好ましい。RおよびRがアルキル基である場合には、メチル基または、エチル基であることが好ましい。またアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、へプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基などが挙げられるが、直鎖低級アルコキシ基が好ましい。RおよびRがアルコキシ基である場合には、メトキシ基または、エトキシ基であることが好ましい。RおよびRにメチル基またはエチル基のような直鎖低級アルキル基、あるいは、メトキシ基または、エトキシ基のような直鎖低級アルコキシ基を用いることで、立体障害の影響を低減することができる。
「主鎖中の開裂可能構造以外の構造」
 第3実施形態に係る高分子化合物の主鎖中の開裂可能構造以外の構造は特に限定されない。例えば、主鎖に用いることが可能な高分子化合物としては重合性モノマーの重合体などが挙げられる。反応は特に限定されず、重縮合、重付加などの逐次重合、ラジカル重合、開環重合、クリック反応などを用いることができる。主鎖中の開裂可能構造以外の構造としては、第1実施形態で挙げた主鎖ポリマーを用いることができる。
<第3実施形態に係る反応性化合物>
 第3実施形態に係る反応性化合物は、縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素元素とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造(開裂可能構造)を有し、かつ、他の化合物と結合可能な官能基を1または2以上有する。第3実施形態に係る反応性化合物は、官能基を1または2以上有するので、主鎖に開裂可能構造を導入することができる。以下、各部について説明する。
「開裂可能構造」
 反応性化合物の開裂可能構造は、上記式(2)で表される構造であることが好ましい。上記式(2)中、Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合であり、Yは単結合、酸素原子またはアルキレン基であり、Rは、アルキル基またはアルコキシ基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、nは0または1であり、mは0乃至5の整数であり、*は結合手である。但し、Yが単結合である場合にはnは0であり、Yが酸素原子かつnが0である場合にはmは1である。mは0であってもよいし、1であってもよい。XおよびXの結合手は、他の化合物と結合可能な官能基と結合していてもよいし、別の官能基などと結合していてもよい。第3実施形態に係る反応性化合物において、Xが未置換の1価の縮合多環式芳香環基の場合には、Xの結合手は、環構造中の水素と結合する。
 Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは、置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合である。XおよびXの縮合多環式芳香環基中の縮合多環式芳香環は、同一でも異なっていてもよい。縮合多環式芳香環基を構成する環は、芳香環のみであってもよいし、複素芳香環であってもよいし、芳香環および複素芳香環を含むものであってもよい。好ましくは、芳香環のみであることがよい。
 縮合多環式芳香環中の環の数は、2以上である。より好ましい環の数は4以上である。縮合多環式芳香環中の環の数は、9以下が好ましい。より好ましくは、縮合多環式芳香環中の環の数は、6以下である。縮合多環式芳香環基は、2~6の芳香環が縮合してなることが好ましく、特に4の芳香環が縮合してなることが好ましい。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合多環炭化水素である場合、縮合多環炭化水素としては、例えば、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、ビフェニレン、as-インダセン、s-インダセン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、ヘキサフェンなどが挙げられる。縮合多環炭化水素としては、例えば、ピレンが好ましい。この場合、2価の縮合多環式芳香環基は、ピレニレン基となる。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基を構成する縮合多環式芳香環が縮合複素環である場合、縮合複素環としては、インドール、インドリン、インダゾール、クロメン、キノリン、イソキノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、カルバゾール、フェナジン、フェナントリジン、フェノキサジンなどが挙げられる。
 1価または2価の縮合多環式芳香環基の環構造中の水素原子は置換されていてもよい。環構造中の水素原子を置換する置換基としては、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。置換基の数は、光反応を抑制しなければ特に限定されない。例えば、2価の縮合多環式芳香環基中の置換基の数は、1~4である。
 RおよびRは、アルキル基またはアルコキシ基である。RおよびRは同一でもよいし、異なっていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられるが、直鎖低級アルキル基が好ましい。RおよびRがアルキル基である場合には、メチル基または、エチル基であることが好ましい。またアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、へプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基などが挙げられるが、直鎖低級アルコキシ基が好ましい。RおよびRがアルコキシ基である場合には、メトキシ基または、エトキシ基であることが好ましい。RおよびRにメチル基またはエチル基のような直鎖低級アルキル基、あるいは、メトキシ基または、エトキシ基のような直鎖低級アルコキシ基を用いることで、立体障害の影響を低減することができる。
「他の化合物と結合可能な官能基」
 反応性化合物の「他の化合物と結合可能な官能基」は、第3実施形態に係る高分子化合物の主鎖中に開裂可能構造を導入できれば、特に限定されない。前記官能基としては、第1実施形態の反応性化合物の官能基として挙げられたものを用いることができる。
(第3実施形態に係る高分子化合物の製造方法)
 第3実施形態の高分子化合物の製造方法について説明する。第3実施形態の高分子化合物の製造方法は、主鎖となる高分子化合物の原料である重合性モノマーと、第3実施形態に係る反応性化合物とを重合する工程を含む(高分子化合物の重合方法)。
「高分子化合物の重合方法」
 高分子合成方法は、高分子化合物の主鎖に開裂可能構造を導入することができれば、特に限定されない。例えば、主鎖を構成する高分子化合物の原料(重合性モノマー)を第3実施形態に係る反応性化合物と、を共に重合する。第3実施形態に係る反応性化合物には、1または2以上の官能基があるので、主鎖に開裂可能構造を導入することができる。
 反応性化合物
 反応性化合物の官能基は、主鎖の重合反応に応じて適宜選択することができる。主鎖ポリマーがラジカル重合で合成される場合、反応性化合物は、ラジカル重合可能な官能基を有する。高分子化合物の末端に開裂可能構造を導入する場合には、官能基の数は1が好ましい。末端間に、開裂可能構造を導入する場合には、官能基の数は2以上であることが好ましい。
 主鎖ポリマーの原料となる重合性モノマーは、特に限定されない。開環重合する場合重合性モノマーとしては、例えば、ノルボルネン、アセチルノルボルネン、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エチレンイミン、トリメチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、β-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトンなどが挙げられる。
 ラジカル重合する場合、重合性モノマーとしては、例えば、エチレン、スチレン、α-メチルスチレン、o-クロロスチレンまたはビニルトルエンなどのビニルアリールモノマー、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニル-n-ブチレート、ビニルラウレートおよびビニルステアレートなどの1~18個の炭素原子を有するモノカルボン酸とビニルアルコールとのエステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸およびイタコン酸などの3~6個の炭素原子を有するα,β-モノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n-ブチルアクリレート、n-ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレートおよび2-エチルヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ジメチルマレエート、ジ-n-ブチルマレエートなどの1~12個の炭素原子を有するアルカノールとα,β-モノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸とのエステル、ベンジルアクリレートなどのアクリル酸アリールエステル、アクリロニトリルなどのα,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸のニトリル、N-イソプロピルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミドなどのアクリルアミド、2-ヒドロキシエチルアクリレートなどの水酸基含有アクリレート、および1,3-ブタジエンおよびイソプレンなどのC4~C8共役ジエンなどが挙げられる。ラジカル重合する場合、重合性モノマーとしては、アクリル酸、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ベンジルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、およびN-イソプロピルアクリルアミドのうち1種以上であることが好ましい。
 他の重合性モノマーとしては、フマル酸、マレイン酸、メサコン酸、コハク酸、クエン酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの多価カルボン酸モノマー、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ヘキサンジオールなどの多価アルコールモノマー、ジメチルジクロロシランなどのシラン系モノマー、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートなどの多価イソシアネートなどが挙げられる。
 重合物を合成する際は、単独で重合可能な場合は、上記モノマーを単独で用いてもよいし、2種類以上用いることでランダム共重合体としてもよい。
 重合性モノマーと反応性化合物との重合反応には、重合反応の種類に応じて、触媒あるいは開始剤を用いてもよい。重合性モノマー、反応性化合物から高分子化合物が合成できれば特に限定されない。例えば、触媒としては、Grubb’s触媒、Hoveyda-Grubb’s触媒、Ru錯体、塩化タングステン、テトラメチルスズなどが挙げられる。また、開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、ジ-tert-ブチルペルオキシド、過酸化水素-鉄(II)塩、過硫酸塩-亜硫酸水素ナトリウム、トリエチルボランなどが挙げられる。
 重合性モノマーと、第3実施形態に係る反応性化合物と、必要に応じて、触媒または開始剤などを加え共重合することで、第3実施形態に係る高分子化合物を得ることができる。
(第3実施形態に係る高分子化合物の分子量調整方法)
 第3実施形態に係る高分子化合物の分子量調整方法は、酸存在下で、光を照射することで、開裂可能構造を分解する工程を含む。光照射条件および酸導入条件は第1実施形態の高分子化合物の分解方法の条件を用いることができる。酸存在下で、第3実施形態に係る高分子化合物に光を照射することで、開裂可能構造を切断することができる。これによって、第3実施形態に係る高分子化合物の分子量を低減することができる。
 第3実施形態に係る高分子化合物において光照射と酸との協働作用により、結合の開裂をさらに進行させることで、第3実施形態に係る高分子化合物を分解(ゾル化)することができる。また、光照射と酸との協働作用による加工を行った化合物は、酸を除くことで光に安定である。そのため、例えば、365nmの光励起下においては、骨格中のピレン構造に由来する青色の蛍光発光をする。よって、第3実施形態に係る高分子化合物に対してフォトマスクを用いたパターニングに基づく光加工を用いながら蛍光発光特性を活用することができる。これによって、本発明材料を光加工可能な発光材料としても利用できる。
 以上、第3実施形態に係る高分子化合物について詳述した。第3実施形態に係る高分子化合物は、酸存在下で光を照射することで結合を開裂させることができるため、光加工することが可能である。第3実施形態の高分子化合物は、主鎖に開裂可能構造を有する。酸存在下で光を照射することで、高分子化合物の分子量を調整することができる。酸が無ければ、光を照射しても結合の開裂が発生しないため、第3実施形態に係る高分子化合物は、環境光下で安定である。また、第3実施形態に係る高分子化合物の開裂可能構造では、ケイ素を用いているため、安価である。
 なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
 次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
(4-(6-bromopyren-1-yl)phenolの合成)
 窒素雰囲気下、1,6-ジブロモピレン(2g, 5.56mmol)、4-ヒドロキシフェニルボロン酸(766.7mg,5.56mmol)および炭酸カリウム(2.3g, 16.67mmol)を、1,4-ジオキサン(100mL)と水(5ml)との混合液に混合した後、これにジクロロ(トリストリフェニルホスフィン)パラジウム錯体(195mg,0.278mmol)を加えた。得られた混合液を80°Cで終夜(一晩)攪拌した後、前記混合物に4-ヒドロキシフェニルボロン酸(350mg)を加えた。なお、一晩は12時間以上24時間以内を意味する。さらに得られた混合液を80°Cで2.5時間攪拌した。このようにして得られた反応溶液に室温下で水を加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。クエンチ後の反応溶液からジクロロメタン・テトラヒドロフランを用いて目的物(4-(6-bromopyren-1-yl)phenol)を抽出した。抽出された目的物を含む溶液を硫酸マグネシウムで脱水し、濾過した後、溶媒を留去した。ついで、目的物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=1:1→0:1)および再結晶(ジクロロメタン・ヘキサン)で単離することにより、白色固体(879mg, 収率42%)として得た。H-NMRにより、得られた化合物が、(4-(6-bromopyren-1-yl)phenol)であることを確認した。
H-NMR (500 MHz; CDCl): δ  8.46 (d, J = 9.1 Hz, 1H), 8.26 (d, J = 6.0 Hz, 1H), 8.25 (d, J = 6.2 Hz, 1H), 8.20 (d, J = 9.1, 2H), 8.01-7.97 (m, 3H), 7.50 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.04 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 4.88 (s, 1H)
(2-(2-(4-(6-bromopyren-1-yl)phenoxy)ethoxy)tetrahydro-2H-pyranの合成)
 窒素雰囲気下、(4-(6-bromopyren-1-yl)phenol)(860mg, 2.06mmol)および炭酸カリウム(954mg, 6.18mmol)をN,N-ジメチルホルムアミド(15mL)に混合した後、これに2-(2-ブロモエトキシ)テトラヒドロ-2H-ピラン(643μL, 4.12mmol)を加えた。得られた混合液を70 °Cで終夜(一晩)攪拌した後、得られた反応溶液に室温下で水を加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。クエンチ後の反応溶液からジクロロメタンで目的物(2-(2-(4-(6-bromopyren-1-yl)phenoxy)ethoxy)tetrahydro-2H-pyran)を抽出した後、抽出された目的物を含む溶液を飽和食塩水で洗浄した。得られた溶液を硫酸マグネシウムで脱水し、濾過した後、溶媒を留去した。ついで、目的物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=1:1→0:1))で単離することにより、淡黄色固体(459mg, 収率 44%)として得た。H-NMRにより、得られた化合物が、2-(2-(4-(6-bromopyren-1-yl)phenoxy)ethoxy)tetrahydro-2H-pyran)であることを確認した。
H-NMR (500 MHz; CDCl): δ  8.46 (d, J = 9.2 Hz, 1H), 8.22 (m, 4H), 8.01-7.96 (m, 3H), 7.54 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.14 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 4.78 (t, J = 3.6 Hz, 1H), 4.30-4.28 (m, 2H), 4.16-4.12 (m, 1H), 3.94 (m, 2H), 3.60-3.56 (m, 1H), 1.92-1.56 (m, 6H).
 (dimethylbis(6-(4-(2-((tetrahydro-2H-pyran-2-yl)oxy)ethoxy)phenyl)pyren-1-yl)silaneの合成)
 窒素雰囲気下、(2-(2-(4-(6-bromopyren-1-yl)phenoxy)ethoxy)tetrahydro-2H-pyran )(459mg, 0.939mmol)をテトラヒドロフラン(20mL)に溶解させた後、得られた溶解液に、-70°C以下でノルマルブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M, 645μL)を加えた。得られた溶解液を-70°C以下で30分攪拌した。ついで、得られた溶解液に、-70°C以下でジメチルジクロロシラン(51μL,0.422mmol)を加えた後、得られた溶解液を-70℃から室温に戻しながら、終夜(一晩)攪拌した。得られた反応溶液に室温下で水を加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。クエンチ後の反応溶液からジクロロメタンで目的物(dimethylbis(6-(4-(2-((tetrahydro-2H-pyran-2-yl)oxy)ethoxy)phenyl)pyren-1-yl)silane)を抽出した後、抽出された目的物を含む溶液を硫酸マグネシウムで脱水し、濾過した後、溶媒を留去した。ついで、前記目的物を、得られた固体から分取サイズ排除クロマトグラフィーで単離することにより、黄色固体(368mg, 収率78%)として得た。H-NMRにより、得られた化合物が、dimethylbis(6-(4-(2-((tetrahydro-2H-pyran-2-yl)oxy)ethoxy)phenyl)pyren-1-yl)silaneであることを確認した。
H-NMR (500 MHz; CDCl): δ  8.42 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 8.23-8.19 (m, 3H), 8.08 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 8.03 (d, J = 9.4 Hz, 1H), 7.89 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.82 (d, J = 9.2 Hz, 1H), 7.52 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.12 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 4.77 (t, J = 3.8 Hz, 1H), 4.30-4.27 (m, 2H), 4.15-4.11 (m, 1H), 3.98-3.88 (m, 2H), 3.60-3.55 (m, 1H), 1.92-1.57 (m, 6H), 1.09 (s, 3H).
(2,2’-((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethan-1-ol)の合成)
 窒素雰囲気下、(dimethylbis(6-(4-(2-((tetrahydro-2H-pyran-2-yl)oxy)ethoxy)phenyl)pyren-1-yl)silane)(290mg, 0.32mmol)をテトラヒドロフラン(20mL)とメタノール(20mL)との混合液に溶解させた後、これにp-トルエンスルホン酸・一水和物(40mg, 0.21mmol)を加えた。ついで得られた混合物を室温で終夜(一晩)攪拌した。このようにして得られた反応溶液に室温下で水を加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。クエンチした後の反応溶液からジクロロメタンを用いて目的物を抽出した。抽出された目的物(2,2’-((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethan-1-ol))を含む溶液を飽和食塩水で洗浄した。得られた溶液を硫酸マグネシウムで脱水し、濾過した後、溶媒を留去した。ついで、得られた固体をメタノールで洗浄することにより、前記目的物を黄色固体(164mg, 収率 70%)として得た。
 H-NMRにより、得られた化合物が、2,2’-((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethan-1-ol)であることを確認した。
H-NMR (500 MHz; CDCl): δ  8.42 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 8.23-8.19 (m, 3H), 8.08 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 8.04 (d, J = 9.3 Hz, 1H), 7.89 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.82 (d, J = 9.2 Hz, 1H), 7.53 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.11 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 4.22 (t, J = 4.5 Hz, 2H), 4.05 (dt, J = 5.9, 4.6 Hz, 2H), 2.08 (t, J = 6.3 Hz, 1H), 1.10 (s, 3H).
(trimethyl(pyren-1-yl)silaneの合成)
 窒素雰囲気下、1-ブロモピレン(500mg, 1.79mmol)をテトラヒドロフラン(20mL)に溶解させた後、得られた溶解液に、-70°C以下でノルマルブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M, 1.45mL)を加えた。得られた溶解液を-70°C以下で30分攪拌した。ついで、得られた溶解液に、-70°C以下でクロロトリメチルシラン(292μL,2.32mmol)を加えた後、得られた溶解液を-70℃から室温に戻しながら、終夜(一晩)攪拌した。得られた反応溶液に室温下で水を加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。クエンチ後の反応溶液からジクロロメタンを用いて目的物(trimethyl(pyren-1-yl)silane)を抽出した後、抽出された目的物を含む溶液を硫酸マグネシウムで脱水し、濾過した後、溶媒を留去した。ついで、前記目的物を、得られた固体から分取サイズ排除クロマトグラフィーを用いて単離することにより、茶色固体(358mg,収率73%)として得た。H-NMRにより、得られた化合物が、trimethyl(pyren-1-yl)silaneであることを確認した。
(NMR)
H-NMR (500 MHz; CDCl): δ °8.37 (d, J = 9.1 Hz, 1H), 8.21-8.12 (m, 5H), 8.08 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 8.06 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 8.01 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 0.60 (s, 6H).
 尚、得られた目的物(trimethyl(pyren-1-yl)silane)は、後述の「結合開裂確認実験」によって、当該低分子において、酸存在下で、光照射を照射することで(即ち、照射と酸との協働作用により)、開裂可能構造において開裂が起こるかどうかを確認した。
(dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silaneの合成) 窒素雰囲気下、1-ブロモピレン(500mg,1.79mmol)をテトラヒドロフラン(20mL)に溶解させた後、得られた溶解液に、-70°C以下でノルマルブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M,1.45mL)を加えた。得られた溶解液を-70°C以下で30分攪拌した。ついで、得られた溶解液に、-70°C以下でクロロジメチルフェニルシラン(369μL,2.32mmol)を加えた後、得られた溶解液を-70℃から室温に戻しながら、終夜(一晩)攪拌した。得られた反応溶液に室温下で水を加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。クエンチ後の反応溶液からジクロロメタンを用いて目的物(dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silane)を抽出した後、抽出された目的物を含む溶液を硫酸マグネシウムで脱水し、濾過した後、溶媒を留去した。ついで、前記目的物を、得られた固体から分取サイズ排除クロマトグラフィーを用いて単離することにより、白色固体(532mg)として得た。H-NMRにより、得られた化合物が、dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silaneであることを確認した。尚、得られた目的物の純度(NMRピークのアサインメントに基づく)は、90%以上であった。
(NMR)
H-NMR (500 MHz; CDCl): δ °8.24 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 8.21-8.15 (m, 4H), 8.09 (m, 2H), 8.01-7.97 (m, 2H), 7.60-7.58 (m, 2H), 7.38-7.34 (m, 3H), 0.84 (s, 6H).
 尚、得られた目的物(dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silane)は、後述の「結合開裂確認実験」によって、当該低分子において、酸存在下で、光照射を照射することで(即ち、照射と酸との協働作用により)、開裂可能構造において開裂が起こるかどうかを確認した。
(1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxaneの合成)
 窒素雰囲気下、1-ブロモピレン(500mg,1.79mmol)をテトラヒドロフラン(20mL)に溶解させた後、得られた溶解液に、-70°C以下でノルマルブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M,1.23mL)を加えた。得られた溶解液を-70°C以下で30分攪拌した。ついで、得られた溶解液に、-70°C以下で1,3-Dichloro-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane(157μL,0.804mmol)を加えた後、得られた溶解液を-70℃から室温に戻しながら、終夜(一晩)攪拌した。得られた反応溶液に室温下で水を加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。クエンチ後の反応溶液からジクロロメタンを用いて目的物(1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxane)を抽出した後、抽出された目的物を含む溶液を硫酸マグネシウムで脱水し、濾過した後、溶媒を留去した。ついで、前記目的物を、得られた固体から分取サイズ排除クロマトグラフィーを用いて単離することにより、茶色固体(83.4mg, 収率17%)として得た。H-NMRにより、得られた化合物が、1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxaneであることを確認した。
(NMR)
H-NMR (500 MHz; CDCl): δ °8.48 (d, J = 9.1 Hz, 2H), 8.22 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 8.16 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 8.10-8.06 (m, 6H), 7.99 (m, 4H), 7.87 (d, J = 9.2 Hz, 2H), 0.65 (s, 12H).
 尚、得られた目的物(1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxane)は、後述の「結合開裂確認実験」によって、当該低分子において、酸存在下で、光照射を照射することで(即ち、照射と酸との協働作用により)、開裂可能構造において開裂が起こるかどうかを確認した。
(1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethaneの合成)
 窒素雰囲気下、1-ブロモピレン(500mg,1.79mmol)をテトラヒドロフラン(27mL)に溶解させた後、得られる溶解液に、-70°C以下でノルマルブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M,1.22mL)を加えた。得られる溶解液を-70°C以下で30分攪拌した。ついで、得られた溶解液に、-70°C以下で1,2-Bis(chlorodimethylsilyl)ethane(171mg,0.799mmol)を加えた後、得られた溶解液を-70℃から室温に戻しながら、終夜(一晩)攪拌した。得られた反応溶液に室温下で水を加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。クエンチ後の反応溶液からジクロロメタンを用いて目的物(1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethane)を抽出した後、抽出される目的物を含む溶液を硫酸マグネシウムで脱水し、濾過した後、溶媒を留去した。ついで、前記目的物を、得られる固体から分取サイズ排除クロマトグラフィーを用いて単離することにより、目的物を得た(326mg,収率67%)。
H-NMRにより、得られた化合物が、1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethaneであることを確認した。
(NMR)
H-NMR (500 MHz; CDCl):δ 8.16 (d, J = 7.0 Hz, 2H), 8.13-7.96 (m, 16H), 7.76 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 1.04 (s, 4H), 0.53 (s, 12H).
 尚、得られた目的物(1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethane)は、後述の「結合開裂確認実験」によって、当該低分子において、酸存在下で、光照射を照射することで(即ち、照射と酸との協働作用により)、開裂可能構造において開裂が起こるかどうかを確認した。
(反応性化合物1の合成)
 窒素雰囲気下、(2,2’-((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethan-1-ol))(105mg, 0.144mmol)を、ジクロロメタン(15mL)とトリエチルアミン(300μL)との混合液に溶解させた後、得られた溶解液に、0°Cでアクリル酸クロリド(93.4mL,1.15mmol)を加えた。得られた溶解液を室温で2時間攪拌した後、得られた反応溶液に室温下で飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。前記反応溶液からジクロロメタンで目的物(((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl) diacrylate)を抽出した後、抽出された目的物を飽和食塩水で洗浄した。得られた溶液を硫酸マグネシウムで脱水し、濾過した後、溶媒を留去した。
ついで、目的物を、得られた固体から分取サイズ排除クロマトグラフィーで単離することにより、黄色固体(66mg, 収率55%)として得た。
 H-NMRにより、得られた反応性化合物1が、((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl) diacrylate)であることを確認した。
H-NMR (500 MHz; CDCl): δ  8.42 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 8.20 (m, 3H), 8.08 (d, J = 7.9 Hz, 2H), 8.03 (d, J = 9.4 Hz, 2H), 7.89 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.82 (d, J = 9.3 Hz, 1H), 7.53 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.11 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 6.49 (dd, J = 17.3, 1.4 Hz, 1H), 6.21 (dd, J = 17.3, 10.5 Hz, 1H), 5.89 (dd, J = 10.5, 1.4 Hz, 1H), 4.60 (t, J = 4.8 Hz, 2H), 4.34 (t, J = 4.8 Hz, 2H), 1.10 (s, 3H).
(実施例1の高分子化合物の合成)
 Methyl methacrylate(371μL)、反応性化合物1(((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl) diacrylate) (2.64mg,3.15×10-3mmol)および2,2’-Azobis(2,4-dimethylvaleronitorile)(0.52mg, 2.1×10-3mmol)をN,N-ジメチルホルムアミド(173μL)に溶解させた後、得られた溶解液をテフロン(登録商標)製容器内に入れ、これを60°Cで18時間反応させた。テフロン(登録商標)製容器内に生成したゲルをN,N-ジメチルホルムアミドおよびジクロロメタンで膨潤させた後、これをメタノール中で収縮させることにより、溶解成分を不純物として除去した。ついで、得られた不溶解成分(即ち、収縮させたゲル)をN,N-ジメチルホルムアミドに膨潤させることにより、ゲルA(実施例1の高分子化合物)を得た。
(実施例2の高分子化合物の合成)
 Methyl methacrylate(371μL)、反応性化合物1(((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl) diacrylate)(1.76mg,2.1×10-3mmol)、N,N’-methylenbis(acrylamide)(0.16mg,1.05×10-3mmol)および2,2’-Azobis(2,4-dimethylvaleronitorile)(0.52mg, 2.1×10-3mmol)をN,N-ジメチルホルムアミド(173μL)に溶解させた後、得られた溶解物をテフロン(登録商標)製容器内に入れ、これを60°Cで18時間反応させた。テフロン(登録商標)製容器内に生成したゲルをN,N-ジメチルホルムアミドおよびジクロロメタンで膨潤させた後、これをメタノール中で収縮させることにより、溶解成分を不純物として除去した。ついで、得られた不溶解成分(即ち、収縮させたゲル)をN,N-ジメチルホルムアミドに膨潤させることにより、ゲルB(実施例2の高分子化合物)を得た。
(実施例3の高分子化合物の合成)
 N-(2-Hydroxyethyl)acrylamide(333μL)、反応性化合物1(((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl) diacrylate)(0.81mg, 9.6×10-4 mmol)および1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone(3.5mg, 1.7×10-2mmol)をジメチルスルホキシド(167 μL)に溶解させることにより、プレゲル溶液を調製した。ついで、得られたプレゲル溶液をテフロン(登録商標)製容器内に封入し、テフロン(登録商標)製容器の全体に対して強度0.5mW/cm、波長365nmのUVランプを10分照射することにより、反応させた。テフロン(登録商標)製容器内に生成したゲルをN,N-ジメチルホルムアミドで膨潤させた後、これをジクロロメタンとアセトンで収縮させることにより、溶解成分を不純物として除去した。ついで、得られた不溶解成分(即ち、収縮させたゲル)をN,N-ジメチルホルムアミドで膨潤させることにより、ゲルC(実施例3の高分子化合物)を得た。
(実施例4の高分子化合物の合成)
 Methyl acrylate(372μL)、反応性化合物1(((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl) diacrylate) (3.1mg,3.7×10-3mmol)および2,2’-Azobis(2,4-dimethylvaleronitorile)(1.02mg, 4.1×10-3mmol)をN,N-ジメチルホルムアミド(174μL)に溶解させた後、得られた溶解液をテフロン(登録商標)製容器内に入れ、これを60°Cで18時間反応させた。テフロン(登録商標)製容器内に生成したゲルをN,N-ジメチルホルムアミドおよびジクロロメタンで膨潤させた後、これをメタノール中で収縮させることにより、溶解成分を除去した。ついで、得られた不溶成分(即ち、収縮させたゲル)をN,N-ジメチルホルムアミドに膨潤させることにより、ゲルD(実施例1の高分子化合物)を得た。
(実施例5の高分子化合物の合成)
 Acrylic acid(220μL)、反応性化合物1(((((dimethylsilanediyl)bis(pyrene-6,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl) diacrylate) (1.35mg,1.61×10-3mmol)および2,2’-Azobis(2,4-dimethylvaleronitorile)(0.4.23mg, 1.7×10-2mmol)をジメチルスルホキシド(110μL)に溶解させた後、得られた溶解液をテフロン(登録商標)製容器内に入れ、これを60°Cで18時間反応させた。テフロン(登録商標)製容器内に生成したゲルをアセトンで膨潤させた後、これを真空下で収縮させることにより、乾燥高分子材料E(実施例5の高分子化合物)を得た。
(光照射と酸との協働作用の確認実験1)
 ゲルA(実施例1の高分子化合物)をメタノール中で収縮させた。ついで、0.2Mの塩化水素を含む酢酸エチル溶液で2時間膨潤させた後、これに対して部分的に強度50mW/cm、波長365nmのUVランプを10分照射した。
 このようにして酸と紫外光とが同時処理されたゲルAを酢酸エチルで洗浄した後、これをメタノールで収縮させて真空引きを行った。得られた収縮させたゲルAをN,N-メチルホルムアミドに膨潤させることにより、得られたゲルの形状を観察した。
 得られた結果を図1に示す。図1は、実施例1の高分子化合物の光照射前の観察結果と、酸存在下で光を照射した後の観察結果とを示す図である。図1の左図は、光を照射する前のゲルA(実施例1の高分子化合物)の写真であり、図1の右図は、酸存在下で光を照射した後のゲルAの写真である。図1から明らかなように、実施例1の高分子化合物は、光照射部分のみが分解していることが確認された。
 (光照射と酸との協働作用の確認実験2)
 次に、処理条件の違いによる膨潤度の違いを調べた。具体的には、酸存在下で光照射処理をした場合の膨潤度、光照射処理のみをした場合の膨潤度、および酸処理のみをした場合の膨潤度を比較した。以下、具体的な条件を説明する。
(酸存在下で光照射処理をした場合の膨潤度)
 ゲルB(実施例2の高分子化合物)の質量(S)を測定した。ゲルBをメタノール中で収縮させた。ついで、0.2Mの塩化水素を含む酢酸エチル溶液で2時間膨潤させた後、これに対して強度50mW/cm、波長365nmのUVランプを10分照射した。このようにして得られた酸と紫外光とが同時処理されたゲルBを酢酸エチルで洗浄した後、これをメタノールで収縮させて真空引きを行った。得られた収縮させたゲルをN,N-ジメチルホルムアミドに膨潤させることにより、得られたゲルの形状を観察したうえで、質量(S)を測定し、ゲルBの膨潤度(S=S/S)を測定した。
(光照射処理のみをした場合の膨潤度)
 ゲルB(実施例2の高分子化合物)の質量(S)を測定した。ゲルBをメタノール中で収縮させた。ついで、酢酸エチルで2時間膨潤させた後、これに対して強度50mW/cm、波長365nmのUVランプを10分照射した。
 このようにして得られた紫外光のみが処理されたゲルを酢酸エチルで洗浄した後、これをメタノールで収縮させて真空引きを行った。得られた収縮させたゲルをN,N-ジメチルホルムアミドに膨潤させることにより、得られたゲルの形状を観察したうえで、質量(S)を測定し、ゲルBの膨潤度(S=S/S)を測定した。
(酸処理のみをした場合の膨潤度)
 ゲルB(実施例2の高分子化合物)の質量(S)を測定した。ゲルBをメタノール中で収縮させた。ついで、0.2Mの塩化水素を含む酢酸エチル溶液で2時間膨潤させた後、これを10分間40°Cに加熱した。このようにして得られた酸のみが処理されたゲルBを酢酸エチルで洗浄した後、これをメタノールで収縮させて真空引きを行った。得られた収縮させたゲルBをN,N-ジメチルホルムアミドに膨潤させることにより、得られたゲルの形状を観察したうえで、質量(S)を測定し、ゲルBの膨潤度(S=S/S)を測定した。
 得られた結果を図2に示す。図2は、酸存在下で光照射処理をした場合のゲルBの膨潤度、光照射処理のみをした場合のゲルBの膨潤度、および酸処理のみをした場合のゲルBの膨潤度を比較したグラフである。図2の縦軸は膨潤度S/Sである。横軸のHCl&UVは、酸存在下で光照射処理をした場合を示し、UVは、光照射処理のみをした場合を示し、HClは、酸処理のみをした場合を示す。図2より明らかなように、光照射のみ、酸処理のみをした場合には、膨潤度に違いが見られなかったが、一方、酸存在下で光を照射した場合のみ膨潤度が大きく上昇した。これは、酸存在下で開裂可能構造中の結合が開裂し、架橋密度が低下したためと考えられる。この結果から、実施例2の高分子化合物は、酸存在下で光を照射した場合のみ分解可能であることが確認された。
(光照射と酸との協働作用の確認実験3)
 次に、開裂による発光スペクトルの変化を調べた。具体的には、酸存在下で光照射処理をした場合の形状観察およびハイパースペクトル測定、光照射処理のみをした場合の形状観察、および酸処理のみをした場合の形状観察を比較した。以下、具体的な条件を説明する。なお、形状観察は、365nmの光を照射環境下で観察した。
(酸存在下で光照射処理)
 ゲルC(実施例3の高分子化合物)を0.2Mの塩化水素を含むN,N-ジメチルホルムアミド/水溶液(N,N-ジメチルホルムアミドと水との混合比(v/v)は98/2)で2時間膨潤させた後、これに対して強度15mW/cm、波長365nmのUVランプを10分照射した。このようにして得られた酸と紫外光とが同時処理されたゲルをN,N-ジメチルホルムアミドで洗浄した後、これをジクロロメタンおよびアセトンで収縮させた。収縮させたゲルを水で膨潤させることにより、得られたゲルCの形状を波長365nmの光照射下で観察したうえで、ハイパースペクトルカメラを用いてゲルCの発光スペクトル(波長365nm光照射下)を測定した。
(光照射処理)
 ゲルC(実施例3の高分子化合物)をN,N-ジメチルホルムアミド/水混合液(N,N-ジメチルホルムアミドと水との混合比(v/v)は98/2)で2時間膨潤させた後、これに強度15mW/cm、波長365nmのUVランプを10分照射した。このようにして得られた紫外光のみが処理されたゲルを水で膨潤させることにより、得られたゲルの形状を365nm光照射下で観察した。
(酸処理)
 ゲルC(実施例3の高分子化合物)を0.2Mの塩化水素を含むN,N-ジメチルホルムアミド/水溶液(N,N-ジメチルホルムアミドと水との混合比(v/v)は98/2)で2時間膨潤させた後、これを10分間40°Cに加熱した。
 このようにして得られた酸のみが処理されたゲルをN,N-ジメチルホルムアミドで洗浄した後、これをジクロロメタンおよびアセトンで収縮させた。収縮させたゲルを水で膨潤させることにより、得られたゲルの形状を365nm光照射下で観察した。
(形状観察像)
 ゲルの形状観察像は、ハイパースペクトルカメラ(Eba Japan、NH-8)で測定した。データは、補正係数を乗じて収集した。補正係数は、キセノン光源(朝日分光社製MAX-303)のスペクトルをフォトルミネセンス装置(島津製作所社製PF-6000)で測定した値とハイパースペクトルカメラで測定した値との比から決定した。
(発光スペクトル測定)
 発光スペクトルは、ハイパースペクトルカメラ(Eba Japan、NH-8)を用い測定した。
 酸存在下で光照射処理をした場合の結果を図3~5に示す。図3は、酸存在下で光照射処理をした後、水で膨潤させたゲルの側面の365nm光照射下における形状観察像である。図4は、酸存在下で光照射処理をした後、水で膨潤させたゲルの上面の365nm光照射下における形状観察像である。図3および図4から明らかなように、光照射部は、水によって大きく膨潤した。
 図5は、酸存在下で光照射処理をした後、水で膨潤させたゲルを365nm光照射下でハイパースペクトルカメラを用いて測定した発光スペクトルである。図5の縦軸は、発光強度(a.u.)を示し、横軸は波長を示す。図5に示すように、加工部位の発光スペクトルは、ピーク位置が短波長側にシフトしていることが分かった。この結果から、架橋構造の開裂およびピレン骨格の凝集性(エキシマ―形成)が変化することで、発光特性が変化したことが確認された。
 光照射処理のみをした場合の結果を図6および図7に示す。図6は、光照射処理のみをした後、水で膨潤させたゲルの側面の365nm光照射下における形状観察像である。図7は、光照射処理のみをした後、水で膨潤させたゲルの上面の365nm光照射下における形状観察像である。図6および図7より明らかなように、酸存在下で光を照射した場合と比較して膨潤度が低いことが分かった。ハイパースペクトル像で加工部位と未加工部位とで若干違いが見られたが、ほぼ変化が無かった。そのため、光照射のみでは、化学構造に変化があまりないことが確認された。
 酸処理のみをした場合の結果を図8および図9に示す。図8は、酸処理のみをした後、水で膨潤させたゲルの側面の365nm光照射下における形状観察像である。図9は、酸処理のみをした後、水で膨潤させたゲルの上面の365nm光照射下における形状観察像である。図8および図9より明らかなように、酸存在下で光を照射した場合と比較して膨潤度が低いことが分かった。また、ハイパースペクトル像で加工部位と未加工部位とで変化が無かった。そのため、酸処理のみでは、化学構造に変化がないことが確認された。
(光照射と酸との協働作用の確認実験4)
 次に、開裂による粘弾性特性への影響を調べた。具体的には、酸存在下で光を間欠的に照射しながらゲルの粘弾性特性を測定することによって、ゲルの粘弾性特性の変化が光照射に基づいていることを確認した。同様に、光の照射条件および酸濃度条件を変えることで、光照射および酸濃度がゲルの粘弾性特性に与える影響についても調べた。以下、具体的な条件について説明する。
(酸存在下での光照射処理)
 ゲルD(実施例4の高分子化合物)を0.2Mの塩化水素を含むN,N-ジメチルホルムアミド/酢酸エチル溶液(N,N-ジメチルホルムアミドと酢酸エチルとの混合比(v/v)は19/1)で2時間膨潤させた。その後、粘弾性測定装置(Anton paar社製MCR 302e)を用いて、間欠的に光を照射しながら粘弾性を測定した。光の照射は、UVランプ(強度4mW/cm、波長365nm)で120s照射した後、120s照射を停止する処理を粘弾性測定が終了するまで繰り返した。また、ゲルDに対し、酸濃度の条件(0M~0.2M)を変えて、光(2mW)を照射しながらゲルDの粘弾性特性を測定した。同様に、酸存在下(0.2M塩化水素)において、光照射の条件(0.2mW~3.8mW)を変えて、光を照射しながらゲルDの粘弾性測定を行った。尚、いずれの粘弾性測定においても、ひずみ条件は、せん断ひずみ1%、周波数1Hzであった。
 図10は、酸存在下で間欠的に光照射をしながら粘弾性測定を行ったときの経過時間と貯蔵弾性率との関係を示す図である。尚、前記測定では、最初の60秒間は光照射をせずに粘弾性測定を行ない、その後、間欠的に光照射をしながら粘弾性測定を行った。横軸は経過時間(s)であり、縦軸は光照射前の貯蔵弾性率で規格化した貯蔵弾性率である。図10に示す通り、光を照射している間、貯蔵弾性率は低下し続けたが、照射を停止している間は、貯蔵弾性率は低下しなかった。この結果より、粘弾性の変化が光照射に基づくことが確認された。
 図11は、光を照射しながら粘弾性測定をしたときの各酸濃度における経過時間と貯蔵弾性率との関係を示す図である。尚、前記測定では、最初の60秒間は光照射をせずに粘弾性測定を行ない、その後、間欠的に光照射をしながら粘弾性測定を行った。横軸は経過時間(s)であり、縦軸は、光照射前の貯蔵弾性率で規格化した貯蔵弾性率である。図11に示す通り、酸の濃度が高くなるにつれて、光を照射することによる貯蔵弾性率の低下が顕著であった。また、光を照射した時間に応じて貯蔵弾性率が低下した。このことから、光のみでは貯蔵弾性率が低下しない(結合が開裂しない)ことが確認された。
 図12は、光を照射しながら粘弾性測定をしたときの各照射強度における経過時間と貯蔵弾性率との関係を示す図である。尚、前記測定では、最初の60秒間は光照射をせずに粘弾性測定を行ない、その後、間欠的に光照射をしながら粘弾性測定を行った。横軸は経過時間(s)であり、縦軸は、光照射前の貯蔵弾性率で規格化した貯蔵弾性率である。図12に示す通り、光の照射強度が高くなるにつれて、光を照射することによる貯蔵弾性率の低下が顕著であった。また、光を照射した時間に応じて貯蔵弾性率が低下した。このことから、酸のみでは貯蔵弾性率が低下しない(結合が開裂しない)ことが確認された。
 以上、結合の開裂が酸濃度および/または光照射強度に依存することが確認できた。したがって、当該開裂反応が光と酸との協働的な作用であることが分かった。
(光照射と酸との協働作用の確認実験5)
 次に、ゲルの膨潤状態の光照射と酸との協働作用への影響を調べた。具体的には、酸存在下で光を照射しながら膨潤度を変えたゲルの粘弾性特性を測定することによって、膨潤度(即ち、乾燥質量に対するゲル質量の比)の影響を確認した。以下、具体的な条件について説明する。
 乾燥高分子材料E(実施例5の高分子化合物)に対して、粘弾性測定装置(Anton paar社製MCR 302e)を用いて、光を照射しながら得られた乾燥高分子材料Eの粘弾性を測定した。光の照射は、UVランプ(強度1mW/cm、波長365nm)で行った。乾燥高分子材料Eを水で以下に示されるような異なる膨潤度で膨潤させて、乾燥状態と同様に粘弾性測定を行った。尚、粘弾性測定におけるひずみ条件は、せん断ひずみ1%、周波数1Hzであった。
 図13は、乾燥状態(膨潤度:1)のゲルに対し、光照射をしながら粘弾性測定を行ったときの光照射時間と貯蔵弾性率G’との関係を示す図である。図13の横軸は、照射時間(min)であり、縦軸は貯蔵弾性率G’(kPa)を初期の貯蔵弾性率G’(0)(kPa)で規格化した値である。図13に示すように、乾燥状態では、光を照射しても規格化貯蔵弾性率G’/G’(0)は低下しなかった。そのため、乾燥状態では、酸が材料中で運動性を持たないため、開裂反応が抑制されることが分かった。
 図14は、膨潤状態(71%w/w、膨潤度:3.4、高分子材料Eの質量の2倍量の水を加えてなる膨潤状態)のゲルに対し、光照射をしながら粘弾性測定を行ったときの光照射時間と貯蔵弾性率G’との関係を示す図である。図14の横軸は、照射時間(min)であり、縦軸は貯蔵弾性率G’(kPa)を初期の貯蔵弾性率G’(0)(kPa)で規格化した値である。図15は、平衡膨潤状態(81%w/w、膨潤度:5.4、高分子材料Eを水中で完全に膨潤させてなる平衡膨潤状態)のゲルに対し、光照射をしながら粘弾性測定を行ったときの光照射時間と貯蔵弾性率G’との関係を示す図である。図15の横軸は、照射時間(min)であり、縦軸は貯蔵弾性率G’(kPa)を初期の貯蔵弾性率G’(0)(kPa)で規格化した値である。図14および図15に示す通り、光の照射時間が長くなるほど規格化貯蔵弾性率G’/G’(0)が低下した。また、その傾向は、膨潤度が高いほうが顕著であった。図13~図15に示す通り、膨潤度が高くなるほど開裂反応が進行したことが確認された。以上の結果から、予め酸を乾燥状態の高分子化合物の内部に取り込ませることによって、必要な時に高分子化合物を水で膨潤させて、酸を高分子化合物内で作用させることにより、当該高分子化合物を分解させることが可能であることが確認された。
(結合開裂確認実験)
 次に、低分子において、酸存在下で、光照射を照射することで(即ち、照射と酸との協働作用により)、開裂可能構造において開裂が起こるかどうかを確認した。
(trimethyl(pyren-1-yl)silaneに対し酸存在下で光照射処理をした場合の反応)
 trimethyl(pyren-1-yl)silane(CAS番号18662-97-0)のN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に濃塩酸(37%)0.2mLを加えた。得られた溶液に、強度50mW/cm、波長365nmのUVランプを1cmの距離から10分照射することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。収率は内部標準法で評価した。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、収率7%でピレンが生成していることを確認した。
(trimethyl(pyren-1-yl)silaneに対し光照射処理のみをした場合の反応)
 trimethyl(pyren-1-yl)silane(CAS番号18662-97-0)のN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に水0.2mLを加えた。得られた溶液に、強度50mW/cm、波長365nmのUVランプを1cmの距離から10分照射することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、ピレンの生成量が収率<1%であることを確認した。
(trimethyl(pyren-1-yl)silaneに対し酸処理のみをした場合の反応)
 trimethyl(pyren-1-yl)silane(CAS番号18662-97-0)のN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に濃塩酸(37%)0.2mLを加えた。得られた溶液を、40°Cで10分間加熱攪拌することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、ピレンの生成量が収率<1%であることを確認した。
 以上より、trimethyl(pyren-1-yl)silaneに対し、酸存在下で光を照射することで結合が開裂し、ピレンが得られることが確認された。一方、光照射処理のみ、または酸処理のみを行っても、trimethyl(pyren-1-yl)silaneの結合が開裂しないことが確認された。
(dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silaneに対し酸存在下で光照射処理をした場合の反応)
 dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silaneのN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に濃塩酸(37%)0.2mLを加えた。得られた溶液に、強度50mW/m、波長365nmのUVランプを1cmの距離から10分照射することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、収率6%でピレンが生成していることを確認した。
(dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silaneに対し光照射処理のみをした場合の反応)
 dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silaneのN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に水0.2 mLを加えた。得られた溶液に、強度50mW/cm、波長365nmのUVランプを1cmの距離から10分照射することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、ピレンの生成量が収率<1%であることを確認した。
(dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silaneに対し酸処理のみをした場合の反応)
 dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silaneのN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に濃塩酸(37%)0.2mLを加えた。得られた溶液を、40°Cで10分間加熱攪拌することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、ピレンの生成量が収率<1%であることを確認した。
 以上より、dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silaneに対し、酸存在下で光を照射することで結合が開裂し、ピレンが得られることが確認された。一方、光照射処理のみ、または酸処理のみを行っても、dimethyl(phenyl)(pyren-1-yl)silaneの結合が開裂しないことが確認された。
(1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxaneに対し酸存在下で光照射処理をした場合の反応)
 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxaneのN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に濃塩酸(37%)0.2mLを加えた。得られた溶液に、強度50mW/cm、波長365nmのUVランプを1cmの距離から10分照射することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、収率9%でピレンが生成していることを確認した。
(1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxaneに対し光照射処理のみをした場合の反応)
 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxaneのN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に水0.2mLを加えた。得られた溶液に、強度50mW/cm、波長365nmのUVランプを1cmの距離から10分照射することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、ピレンの生成量が収率<1%であることを確認した。
(1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxaneに対し酸処理のみをした場合の反応)
 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di(pyren-1-yl)disiloxaneのN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に濃塩酸(37%)0.2mLを加えた。得られた溶液を、40°Cで10分間加熱攪拌することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、収率5%でピレンが生成していることを確認した。
(1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethaneに対し酸存在下で光照射処理をした場合の反応)
 1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethaneのN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に濃塩酸(37%)0.2mLを加えた。得られた溶液に、強度50mW/cm、波長365nmのUVランプを1cmの距離から10分照射することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。収率は内部標準法で評価した。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、収率15%でピレンが生成していることを確認した。
(1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethaneに対し光照射処理のみをした場合の反応)
 1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethaneのN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に水0.2mLを加えた。得られた溶液に、強度50mW/cm、波長365nmのUVランプを1cmの距離から10分照射することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、ピレンの生成量が収率<1%であることを確認した。
(1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethaneに対し酸処理のみをした場合の反応)
 1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethaneのN,N-ジメチルホルムアミド溶液(1mg/mL)を調製した。得られた溶液0.20mLをN,N-ジメチルホルムアミド0.80mLで希釈した後、得られた希釈液に濃塩酸(37%)0.2mLを加えた。得られた溶液を、40°Cで10分間加熱攪拌することにより、反応させた。反応後の反応溶液に、水5mLと飽和食塩水5mLとを加えることにより、前記反応溶液をクエンチした。内部標準としてトリtert-ブチルベンゼンを添加した後、酢酸エチルを用いて反応溶液に含まれる生成物を抽出した。生成物を含む抽出溶液を、ガスクロマトグラフィー(島津製作所社製GC-2010使用)を用いて生成物の定量を行ったところ、ピレンの生成量が収率1%であることを確認した。
 以上より、1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethaneに対し、酸存在下で光を照射することで結合が開裂し、ピレンが得られることが確認された。一方、光照射処理のみ、または酸処理のみを行っても、1,2-bis(dimethyl(pyren-1-yl)silyl)ethaneの結合が開裂しないことが確認された。
 本発明の高分子化合物、反応性化合物、高分子架橋剤、高分子変性剤、架橋部形成方法、高分子修飾方法、高分子化合物の重合方法および分解方法は、安価であり、環境光下において安定で、かつ、光加工可能であるため、産業上の利用可能性が高い。

Claims (25)

  1.  縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素原子とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造を含む、高分子化合物。
  2.  光照射が、結合開裂可能な形で結合してなる構造が有する吸収波長領域を含む光による照射光である、請求項1記載の高分子化合物。
  3.  側鎖をさらに有し、
     前記構造が前記側鎖に含まれる、請求項1または2記載の高分子化合物。
  4.  主鎖同士を結合する架橋部をさらに有し、
     前記構造が前記架橋部に含まれる、請求項1または2記載の高分子化合物。
  5.  前記構造が主鎖に含まれる、請求項1または2記載の高分子化合物。
  6.  前記構造が下記式(1)で表される、請求項1または2に記載される高分子化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     (式(1)中、Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合であり、Yは単結合、酸素原子またはアルキレン基であり、Rは、アルキル基またはアルコキシ基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、nは0または1であり、mは0乃至5の整数であり、*は結合手である。但し、Yが単結合である場合にはnは0であり、Yが酸素原子かつnが0である場合にはmは1である。)
  7.  前記Xおよび前記Xの前記縮合多環式芳香環基が2~6の芳香環が縮合してなる、請求項6記載の高分子化合物。
  8.  前記mが0である、請求項7記載の高分子化合物。
  9.  前記mが1である、請求項7記載の高分子化合物。
  10.  前記Rはメチル基またはエチル基であり、前記Rはメチル基またはエチル基である、請求項6記載の高分子化合物。
  11.  前記Xの前記縮合多環式芳香環基が置換または未置換のピレニレン基である、請求項6記載される高分子化合物。
  12.  縮合多環式芳香環基が有する共役系炭素原子と、ケイ素元素とが、光照射と酸との協働作用により結合開裂可能な形で結合してなる構造を有し、かつ、
     他の化合物と結合可能な官能基を1以上有する、反応性化合物。
  13.  光照射が、結合開裂可能な形で結合してなる構造が有する吸収波長領域を含む光による照射光である、請求項12記載の反応性化合物。
  14.  前記構造が下記式(2)で表される、請求項12または13記載の反応性化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     
     (式(2)中、Xは、置換または未置換の1価または2価の縮合多環式芳香環基であり、Xは置換または未置換の2価の縮合多環式芳香環基あるいは単結合であり、Yは単結合、酸素原子またはアルキレン基であり、Rは、アルキル基またはアルコキシ基であり、Rはアルキル基またはアルコキシ基であり、nは0または1であり、mは0乃至5の整数であり、*は結合手である。但し、Yが単結合である場合にはnは0であり、Yが酸素原子かつnが0である場合にはmは1である。)
  15.  前記Xおよび前記Xの前記縮合多環式芳香環基が2~6の芳香環が縮合してなる、請求項14記載の反応性化合物。
  16.  前記mが0である、請求項15記載の反応性化合物。
  17.  前記mが1である、請求項15記載の反応性化合物。
  18.  前記Rはメチル基またはエチル基であり、前記Rはメチル基またはエチル基である、請求項14記載の反応性化合物。
  19.  前記Xの前記縮合多環式芳香環基が置換または未置換のピレニレン基である、請求項14記載の反応性化合物。
  20.  請求項12記載の反応性化合物を含む高分子架橋剤。
  21.  請求項12記載の反応性化合物を含む高分子変性剤。
  22.  請求項12記載の反応性化合物の前記官能基と、
     主鎖となる高分子化合物が有する他の化合物と結合可能な官能基と、を化学結合させることで架橋部を形成する工程を含む架橋部形成方法。
  23.  請求項12記載の反応性化合物の前記官能基と、
     主鎖となる高分子化合物が有する他の化合物と結合可能な官能基と、を化学結合させることで、前記高分子化合物を修飾する工程を含む高分子修飾方法。
  24.  請求項12記載の反応性化合物と、重合性モノマーと、を重合する工程を含む、高分子化合物の重合方法。
  25.  請求項1記載の高分子化合物に対し、酸存在下で、光を照射することで、前記構造を分解する工程を含む、分解方法。
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