JPH05310947A - Autodoped polymer - Google Patents
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- Silicon Polymers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は総括的には導電性ポリマ
ーの分野に関する。より詳細には、本発明はブレンステ
ッド酸基をポリマーの主鎖に共有結合させた自己ドーピ
ングポリマーに関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates generally to the field of conductive polymers. More specifically, the present invention relates to self-doping polymers in which Bronsted acid groups are covalently attached to the polymer backbone.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、導電性材料としては、金属がこれ
まで使用されてきた。より最近の試みとしては、π共役
系の広がった炭素系ポリマーが注目されている。さらに
は、1980年代になって、溶剤に可溶、成形加工可能
なポリシラン化合物が発見され、ケイ素原子を含む高分
子化合物が、σ共役系に基づく導電性を有していること
が見出された。その代表的な例としては、J.Oreg
anometal.Chem.,300,327(19
86)に示されるようなポリマー主鎖のすべてがケイ素
原子からなるポリシランに関するものであった。2. Description of the Related Art Conventionally, metal has been used as a conductive material. As a more recent attempt, a carbon-based polymer having a wide π-conjugated system has been attracting attention. Furthermore, in the 1980s, a polysilane compound soluble in a solvent and moldable was discovered, and a polymer compound containing a silicon atom was found to have conductivity based on a σ-conjugated system. It was As a typical example thereof, J. Oreg
anometal. Chem. , 300, 327 (19
86) relates to a polysilane in which all of the polymer main chains consist of silicon atoms.
【0003】当分野において知られているこれら導電性
の高いポリマーは、代表的にはアクセプター又はドナー
によるドーピングプロセスにより導電性にさせる。アク
セプタードーピングでは、アクセプターがポリマーの主
鎖を酸化し、正の電荷をポリマー鎖に導入する。同様
に、ドナードーピングでは、ポリマーを還元し、負の電
荷をポリマー鎖に導入する。ドーピングポリマーの電導
性を誘起するのは、外部よりポリマー鎖に導入するこれ
ら移動性の正或は負の電荷である。加えて、このような
「p−タイプ」(酸化)或は「n−タイプ」(還元)の
ドーピングは、ドーピングした後に実質的に全ての電子
構造の変化、例えば、光学や赤外吸収スペクトルの変化
を誘起する。These highly conductive polymers known in the art are typically rendered conductive by an acceptor or donor doping process. In acceptor doping, the acceptor oxidizes the polymer backbone and introduces a positive charge into the polymer chain. Similarly, donor doping reduces the polymer and introduces a negative charge into the polymer chain. It is these mobile positive or negative charges introduced into the polymer chain from the outside that induce the conductivity of the doping polymer. In addition, such "p-type" (oxidation) or "n-type" (reduction) doping results in substantially all electronic structure changes after doping, such as optical or infrared absorption spectra. Induce a change.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来のドー
ピング方法では、全て、対イオンを外部のアクセプター
或はドナー機能から誘導している。中性及びイオン状態
の間の電気化学的サイクルの間に、対イオンがポリマー
本体を出たり入ったりしなければならない。外部より導
入する対イオンのこの固体状態の拡散が循環プロセスに
おいて律速段階となることはしばしば生ずる。電気化学
的或はエレクトロクロミックドーピングおよび脱ドーピ
ング操作においてこの制限を解消し、それにより応答時
間を短縮することが望ましい。本発明は迅速にドーピン
グ及び脱ドーピングすることができ、従来技術の導電性
ポリマーに比べて安定なドーピング状態を長期に保つこ
とができる導電性ポリマーを提供することを課題とす
る。That is, in all of the conventional doping methods, counter ions are derived from an external acceptor or donor function. During the electrochemical cycle between neutral and ionic states, counterions must enter and exit the polymer body. It is often the case that this solid-state diffusion of externally introduced counterions is the rate-limiting step in the circulation process. It is desirable to overcome this limitation in electrochemical or electrochromic doping and dedoping operations, thereby reducing response time. An object of the present invention is to provide a conductive polymer that can be rapidly doped and dedoped, and that can maintain a stable doping state for a long period of time as compared with the conductive polymers of the prior art.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題は、多数のモノ
マー単位からなり、該単位の0.01〜100モル%は
少なくとも1つのブレンステッド酸基を側鎖に有し、主
鎖に沿ってσ電子共役系を形成できる高分子化合物、特
に、少なくとも1つのブレンステッド酸基を側鎖に有す
るモノマー単位が式(1)である高分子化合物により解
決される。The above-mentioned problems consist of a large number of monomer units, 0.01 to 100 mol% of which have at least one Bronsted acid group in the side chain and along the main chain. The problem is solved by a polymer compound capable of forming a σ-electron conjugated system, particularly a polymer compound in which a monomer unit having at least one Bronsted acid group in its side chain is represented by formula (1).
【化2】 但し、Y1 、Y2 、Y3 及びY4 は水素又は−R−XM
であり、Rは炭素数1〜10の線状又は枝別れアルキ
ル、エーテル、エステル或はアミド成分であり、Xはブ
レンステッド酸アニオンであり、Mは酸化した場合に正
の一価対イオンを生じる原子である。すなわち、本発明
のポリマーの優れた性質に、導電性ポリマーを「自己ド
ーピング」状態で作り得る、つまり、導電性を付与する
対イオンをポリマー自体に共有結合させることができる
という知見から生じるものであり、従来技術のポリマー
と比較して、対イオンを外部導入する必要がないので、
固体状態における拡散律速段階をも改善することができ
る。[Chemical 2] However, Y 1 , Y 2 , Y 3 and Y 4 are hydrogen or -R-XM.
R is a linear or branched alkyl, ether, ester or amide component having 1 to 10 carbon atoms, X is a Bronsted acid anion, and M is a positive monovalent counterion when oxidized. It is an atom that occurs. That is, the excellent properties of the polymers of the present invention result from the finding that conductive polymers can be made in a "self-doping" state, that is, counterions that impart conductivity can be covalently bound to the polymer itself. Yes, as compared to prior art polymers, there is no need to externally introduce counterions,
The diffusion-controlled step in the solid state can also be improved.
【0006】本発明において、導電性とは、イオン化原
子或は電子を通すことによって電荷を伝達する能力をい
い、導電性化合物とは、移動性イオン或は電子を包含す
る或は加入させた化合物、並びに酸化して移動性イオン
或は電子を包含する或は加入させることができる化合物
を含む。自己ドーピングとは、イオンを外部導入する慣
用のドーピング技法によらず物性を導電性にさせ得るこ
とを意味し、本発明の自己ドーピングポリマーでは、対
イオンになり得るものをポリマーの側鎖に共有結合させ
ている。ブレンステッド酸とは、1つ以上のプロトン源
として、すなわちプロトン−ドナーとして働くことがで
きる化学種をいうのに用いる。例えば、マグローヒルの
化学及び技術用語辞典(第3版、1984年)、220
頁を参照のこと。これより、ブレンステッド酸の例はカ
ルボン酸、スルホン酸、リン酸を含む。ブレンステッド
酸基とは、上に規定した通りのブレンステッド酸、ブレ
ンステッド酸のアニオン(すなわち、プロトンを取り去
った場合)、ブレンステッド酸アニオンと一価のカチオ
ン性対イオンとを会合させたブレンステッド酸の塩を意
味する。モノマー単位とは、ポリマーのくり返し構造単
位をいう。特定のポリマーの個々のモノマー単位は、ホ
モポリマーの場合のように同一であっても或はコポリマ
ーの場合のように異なってもよい。In the present invention, the term "conductivity" means the ability to transfer a charge by passing an ionized atom or an electron, and the term "conductive compound" means a compound containing or joining mobile ions or electrons. , As well as compounds that can be oxidized to contain or add mobile ions or electrons. Self-doping means that physical properties can be made conductive without using a conventional doping technique of externally introducing ions, and in the self-doping polymer of the present invention, a potential counter ion is shared by side chains of the polymer. It is combined. Bronsted acid is used to refer to a chemical species that can act as one or more proton sources, ie, proton-donors. For example, McGraw-Hill's Dictionary of Chemistry and Technical Term (3rd edition, 1984), 220.
See page. Thus, examples of Bronsted acids include carboxylic acids, sulfonic acids, phosphoric acids. The Bronsted acid group is a Bronsted acid as defined above, an anion of the Bronsted acid (that is, when a proton is removed), or a Brene compound obtained by associating the Bronsted acid anion with a monovalent cationic counterion. Means a salt of the Stead acid. The monomer unit refers to a repeating structural unit of a polymer. The individual monomer units of a particular polymer may be the same as in a homopolymer or different as in a copolymer.
【0007】本発明のポリマーはコポリマーであっても
或はホモポリマーであってもよく、σ電子共役系を与え
る主鎖構造を有する。かかるポリマー主鎖の例として
は、シリコン−シリコン結合から構成されるポリシラン
である。さらに詳述すれば、アルキル基、アリール基、
アラルキル基及びその誘導体を側鎖に有するモノマー単
位からなり、該単位の0.01〜100モル%は少なく
とも1つのブレンステッド酸基を側鎖に有し、主鎖に沿
ってσ電子共役系を有するポリシランである。The polymers of the present invention may be copolymers or homopolymers and have a backbone structure that provides a sigma electron conjugated system. An example of such a polymer backbone is polysilane composed of silicon-silicon bonds. More specifically, an alkyl group, an aryl group,
It is composed of a monomer unit having an aralkyl group and a derivative thereof in a side chain, and 0.01 to 100 mol% of the unit has at least one Bronsted acid group in the side chain and has a σ electron conjugated system along the main chain. It is a polysilane.
【0008】すなわち、高導電率を必要とする用途で
は、通常少なくとも10モル%、代表的には50〜10
0モル%のモノマー単位を置換する。半導体の用途で
は、置換するモノマー単位は10モル%より少ないのが
普通であり、0.1〜0.01モル%程に少ないことが
時にはある。従って、本発明のホモポリマーおよびコポ
リマーの両方において、ポリマーの0.01〜100モ
ル%は少なくとも1つのブレンステッド酸基を側鎖に有
するモノマー単位であることが必要である。That is, in applications requiring high conductivity, it is usually at least 10 mol%, typically 50 to 10 mol%.
Replace 0 mol% of the monomer units. For semiconductor applications, it is common to replace less than 10 mole percent monomer units, and sometimes as little as 0.1-0.01 mole percent. Therefore, in both the homopolymers and copolymers of the present invention, it is necessary that 0.01 to 100 mol% of the polymer is a monomer unit having at least one Bronsted acid group in the side chain.
【0009】好ましい具体例では、本発明は式(1)で
与えられる電気的に中性のポリマーを含む。ポリマーを
導電性にさせるために、ポリマーを酸化してM成分を除
き、両性イオン構造を含有するポリマーを生じなければ
ならない。In a preferred embodiment, the present invention comprises an electrically neutral polymer given by formula (1). In order for the polymer to be conductive, it must be oxidized to remove the M component, yielding a polymer containing a zwitterionic structure.
【0010】好ましい具体例において、例えばMには
H、Na、Li或はKにするのがよく、XはCO2 、S
O3 或はHPO3 にするのがよく、Rは直鎖のアルキレ
ン或はエーテル基[すなわち、−(CH2 )x −或は−
(CH2 )y O(CH2 )Z −(ここで、 x及び( Y+
2)は1〜10である。)]である。特に好ましい具体
例では、MはH、Li或はNaであり、XはCO2 或は
SO3 であり、Rは炭素数2〜6の線状アルキレンであ
る。In a preferred embodiment, for example, M may be H, Na, Li or K, and X may be CO 2 , S.
It is preferably O 3 or HPO 3 , where R is a straight chain alkylene or ether group [ie — (CH 2 ) x — or —
(CH 2 ) y O (CH 2 ) Z − (where x and ( Y +
2) is 1-10. )]. In a particularly preferred embodiment, M is H, Li or Na, X is CO 2 or SO 3 , and R is a linear alkylene having 2 to 6 carbon atoms.
【0011】ポリマーの両性イオン形を脱ドーピングす
るためには、電荷をドーピングで用いたのと反対方向に
供給すればよい(代りに、温和な還元剤を上で検討した
通りに用いてもよい)。M成分をポリマー中に移動させ
てX- 対イオンを中和する。こうして、脱ドーピングプ
ロセスはドーピングプロセスと同じように速い。To dedope the zwitterionic form of the polymer, charge may be provided in the opposite direction to that used in the doping (alternatively, a mild reducing agent may be used as discussed above). ). The M component is moved in a polymer X - to neutralize the counterion. Thus, the dedoping process is as fast as the doping process.
【0012】式(2)は上記のポリマーの酸化及び還
元、すなわち電気的に中性形と導電性の両性イオン形と
の間の転移を表わす。Equation (2) represents the oxidation and reduction of the above polymers, ie the transition between the electrically neutral and the conductive zwitterionic form.
【化3】 XがCO2 である場合、上記の電気化学的転化はpH1〜
6の範囲で強くpHに依存する[式(1)でX−CO2 及
びM−Hの場合のpKaは約5である]。他方、XがS
O3 である場合、上記の電気化学反応は約1〜14のず
っと広いpHの範囲にわたりpHに依存しない[式(1)で
X−SO3 及びM−Hの場合のpKaは約1である]。
すなわち、スルホン酸誘導体は実質的には任意のpHにお
いて電荷され、カルボン酸誘導体は低い方のpHにおいて
のみ電荷される。それで、ポリマー溶液のpHを変えるこ
とにより、カルボン酸誘導体の導電率を調節することが
対応するスルホン酸誘導体の導電率を調節するよりも一
層容易である。すなわち、特定のブレンステッド酸成分
の選定は特定の用途による。[Chemical 3] When X is CO 2, the electrochemical conversion of the above pH1~
It depends strongly pH in a range of 6 [pKa when in formula (1) X-CO 2 and M-H is about 5. On the other hand, X is S
When O 3 , the above electrochemical reaction is pH independent over a much wider pH range of about 1 to 14 [pKa for X-SO 3 and MH in formula (1) is about 1]. ].
That is, the sulfonic acid derivative is charged at virtually any pH and the carboxylic acid derivative is charged only at the lower pH. Thus, by changing the pH of the polymer solution, adjusting the conductivity of the carboxylic acid derivative is easier than adjusting the conductivity of the corresponding sulfonic acid derivative. That is, the selection of a particular Bronsted acid component depends on the particular application.
【0013】これらの自己ドーピングポリマーが有する
導電率は少なくとも10-6S/cmであり、好ましくは
10-3S/cm以上、さらに好ましくは1S/cm以上
である。また、鎖の長さはモノマー単位100〜10,
000の範囲が望ましく、特に1,000〜10,00
0の高い分子量が好ましい。The conductivity of these self-doping polymers is at least 10 -6 S / cm, preferably 10 -3 S / cm or more, more preferably 1 S / cm or more. In addition, the chain length is 100 to 10 monomer units,
The range of 000 is desirable, especially 1,000 to 10,000
A high molecular weight of 0 is preferred.
【0014】本発明において、ブレンステッド酸基をポ
リマー中に導入する方法は、ブレンステッド酸基を有す
るモノマーを重合又は共重合させてもよいし、式(1)
において、ブレンステッド酸基を有さないモノマー単位
のポリマー或はコポリマーを作り、次いでブレンステッ
ド酸基を導入してもよい。ブレンステッド酸基をモノマ
ー或はポリマーに導入させることは当分野の技術の範囲
内である。In the present invention, the method for introducing a Bronsted acid group into the polymer may be to polymerize or copolymerize a monomer having a Bronsted acid group, or to formula (1)
In, a polymer or copolymer of monomer units having no Bronsted acid group may be prepared, and then the Bronsted acid group may be introduced. It is within the skill of the art to incorporate Bronsted acid groups into a monomer or polymer.
【0015】例として、式(3)に示す通りに、N−ブ
ロモスクシンアミド(NBS)を用いてモノマー合成時
或はポリマー側鎖上のアルキル基をハロゲン化アルキル
に変換することができる。As an example, as shown in the formula (3), N-bromosuccinamide (NBS) can be used to convert an alkyl group into a halogenated alkyl during monomer synthesis or on a polymer side chain.
【化4】 次いで、ハロゲン化物をシアン化ナトリウム/水酸化ナ
トリウム或は亜硫酸ナトリウムで処理した後に加水分解
してそれぞれカルボン或はスルホンブレンステッド酸に
することができる。この反応を式(4)に示す。[Chemical 4] The halide can then be treated with sodium cyanide / sodium hydroxide or sodium sulfite and then hydrolyzed to the carvone or sulfone Bronsted acid, respectively. This reaction is shown in formula (4).
【化5】 [Chemical 5]
【0016】エーテル結合基を有するブレンステッド酸
の合成方法例を式(5)に示す。An example of a method for synthesizing a Bronsted acid having an ether bond group is shown in formula (5).
【化6】 [Chemical 6]
【0017】本発明のポリマーの合成は、R.ウエスト
等のJ.Polym Sci.,Polym.Let
t.Ed.,23,469(1985)に記載されてい
るようなアルカリ金属による還元的なカップリング反応
が一般的である。その他にも、例えば、J.F.ハロル
ド等のACS Symp.Ser.,360,89(1
988)に記載されているような遷移金属による脱水素
カップリング反応、H.サクライ等のJ.Am.Cle
m.Soc.,111,7641(1989)に記載さ
れているような、マスクされたジシランのアニオン重
合、K.マティジャワゼウスキー等のACS Sym
p.Ser.,360,78(1988)の開環重合及
び電気化学による還元的なカップリング反応等が知られ
ているが、特に限定されるものではない。The synthesis of the polymers of the present invention is described in R.S. Waist et al. Polym Sci. , Polym. Let
t. Ed. , 23, 469 (1985), a reductive coupling reaction with an alkali metal is general. In addition, for example, J. F. ACS Symp. Ser. , 360, 89 (1
Dehydrogenative coupling reaction with transition metals as described in H. 988). Sakurai et al. Am. Cle
m. Soc. , 111,7641 (1989), anionic polymerization of masked disilanes, K .; ACS Sym such as Matizawazeusky
p. Ser. , 360, 78 (1988), and reductive coupling reaction by electrochemistry are known, but are not particularly limited.
【0018】本発明のポリマーは電気化学電池における
電極として用いられる慣用の導電性ポリマーを超える特
有の利点を提供する。対イオンがポリマーに共有結合さ
れているため、電池容量は電解質の濃度や溶解度によっ
て制限されない。このことは、最適化電池では、電解質
及び溶媒の全員を相当に低減することができ、こうして
得られる電池のエネルギー密度を高めることができる。The polymers of the present invention offer unique advantages over conventional conductive polymers used as electrodes in electrochemical cells. Since the counterion is covalently attached to the polymer, battery capacity is not limited by electrolyte concentration or solubility. This means that in optimized batteries the total electrolyte and solvent can be significantly reduced and the energy density of the batteries thus obtained can be increased.
【0019】自己ドーピングにより、動力学的なイオン
輸送が容易になり、迅速な充電、放電並びに素速いエレ
クトロクロミックスイッチングを行うことができる。本
発明のポリマーを用いて作られる電極は、これらのポリ
マー或はこれらのポリマーを被覆した慣用の基体から作
ることができる。慣用の基体は、例えばインジウムスズ
オキシドを被覆したガラス、白金、ニッケル、パラジウ
ム或はその他任意の適当な電極材料を含む。電極として
用いる場合、ポリマーの内部自己ドーピングは式(2)
によって表わされる転移を生じる。Self-doping facilitates kinetic ion transport and allows for rapid charging, discharging and fast electrochromic switching. Electrodes made with the polymers of this invention can be made from these polymers or conventional substrates coated with these polymers. Conventional substrates include, for example, indium tin oxide coated glass, platinum, nickel, palladium or any other suitable electrode material. When used as an electrode, the internal self-doping of the polymer is expressed by the formula (2)
Results in a transition represented by.
【0020】本発明の自己ドーピングポリマーは、ま
た、長期の性能が、ドーパントイオンが絶えず移動性で
ないことを要する種々のデバイス用途に用いると、慣用
の導電性ポリマーを超える特有の利点を提供する。この
ような用途の例はショットキーダイオード、電界効果型
トランジスター等である。自己ドーピングポリマーで
は、ドーパントイオンはポリマー鎖に共有結合されてい
るため、イオンの拡散の問題は解決される。The self-doping polymers of the present invention also provide unique advantages over conventional conductive polymers for long-term performance in various device applications where the dopant ions are not constantly mobile. Examples of such applications are Schottky diodes, field effect transistors and the like. In self-doping polymers, the dopant ions are covalently attached to the polymer chain, thus eliminating the ion diffusion problem.
【0021】[0021]
【実施例】以下に本発明の好ましい実施例を説明する
が、これらは例示の目的であり、本発明を制限するもの
ではない。The preferred embodiments of the present invention are described below, but these are for the purpose of illustration and not limitation of the present invention.
【0022】実施例1 500ミリリットルの乾燥THF溶媒中窒素雰囲気下
で、P−(クロロヘキシル)フェニルトリクロロシラン
330gを25℃にて撹拌しながら、2.0Mメチルマ
グネシウムクロライド−エーテル溶液500ミリリット
ルを2.0時間で滴下した。得られた反応生成物を濾過
し、濾液をエバポレーターにかけて溶媒を除去した後、
蒸留して、生成物のメチル、P−(クロロヘキシル)フ
ェニルジクロロシランを155g得た。収率は50%、
純度はガスクロで99%以上であった。1H−核磁気共
鳴スペクトルは(CDCl3 溶液中で測定)、NMR
1H(CDCl3 ) δ1.05(3H、−CH3 );
δ1.30(8H、−CH2 −);δ2.60(2H、
−CH2 −Ph);δ3.40(2H、−CH2 −C
l);δ7.20−7.70(4H、Ph)であった。Example 1 In a nitrogen atmosphere of 500 ml of dry THF solvent, while stirring 330 g of P- (chlorohexyl) phenyltrichlorosilane at 25 ° C., 500 ml of 2.0 M methylmagnesium chloride-ether solution was added. It dripped at 0.0 hours. After filtering the obtained reaction product and removing the solvent by applying the filtrate to an evaporator,
Distillation gave 155 g of the product methyl, P- (chlorohexyl) phenyldichlorosilane. 50% yield,
The purity was 99% or more by gas chromatography. 1 H-nuclear magnetic resonance spectrum (measured in CDCl 3 solution), NMR
1 H (CDCl 3 ) δ1.05 (3H, —CH 3 );
δ 1.30 (8H, —CH 2 —); δ 2.60 (2H,
-CH 2 -Ph); δ3.40 (2H , -CH 2 -C
1); δ 7.20-7.70 (4H, Ph).
【0023】次に、500ミリリットルの乾燥トルエン
溶媒中窒素雰囲気下で、ナトリウム23gを加え、系内
のトルエンが還流するように熱を加え、激しく撹拌する
ことによってナトリウムを分散させた。この系に、メチ
ル、P−(クロロヘキシル)フェニルジクロロシラン1
55gを、1.5時間に渡って滴下することにより重合
を行った。この後、反応混合物に炭酸水素ナトリウム
2.47gと2−プロパノール24.7ミリリットルか
らなるスラリー溶液を加え、さらに水1000ミリリッ
トルを加えて残存の活性ナトリウムを失活させた。得ら
れた反応混合物をトルエンを用いて抽出し、得られた有
機相を乾燥させた後、トルエン/2−プロパノール混合
溶剤にて一回再沈澱を行って、ポリ{メチル、P−(ク
ロロヘキシル)フェニルシラン}、24gを得た。収率
20%。Next, 23 g of sodium was added under a nitrogen atmosphere in 500 ml of a dry toluene solvent, heat was applied so that toluene in the system was refluxed, and the mixture was vigorously stirred to disperse sodium. To this system, methyl, P- (chlorohexyl) phenyldichlorosilane 1
Polymerization was carried out by dropwise adding 55 g over 1.5 hours. Then, a slurry solution of 2.47 g of sodium hydrogen carbonate and 24.7 ml of 2-propanol was added to the reaction mixture, and 1000 ml of water was further added to deactivate the remaining active sodium. The obtained reaction mixture was extracted with toluene, the obtained organic phase was dried, and then reprecipitated once with a toluene / 2-propanol mixed solvent to give poly {methyl, P- (chlorohexyl). ) Phenylsilane}, 24 g was obtained. Yield 20%.
【0024】このようにして得られたポリシラン化合物
について、GPCを用いて分子量を測定した結果、重量
平均分子量(Mw)は1.2万であった。更に、このポ
リシラン化合物についての機器分析の結果を以下に示
す。NMR 1H(CDCl3 ) δ0.65(3H、
−CH3 );δ0.90(8H、−CH2 −);δ2.
20(2H、−CH2 −Ph);δ3.00(2H、−
CH2 −Cl);δ6.80−7.30(4H、Ph) 元素分析 (C13 H17 Si1 Cl1 )n 理論値 C,66.0;H,7.2;Si,11.
8;Cl,15.0 測定値 C,67.0;H,6.7;Si,11.
3;Cl,15.0The weight average molecular weight (Mw) of the polysilane compound thus obtained was measured by GPC and found to be 12,000. Further, the results of instrumental analysis of this polysilane compound are shown below. NMR 1 H (CDCl 3 ) δ 0.65 (3H,
-CH 3); δ0.90 (8H, -CH 2 -); δ2.
20 (2H, -CH 2 -Ph) ; δ3.00 (2H, -
CH 2 -Cl); δ6.80-7.30 (4H , Ph) Elemental analysis (C 13 H 17 Si 1 Cl 1) n theory C, 66.0; H, 7.2; Si, 11.
8; Cl, 15.0 measured value C, 67.0; H, 6.7; Si, 11.
3; Cl, 15.0
【0025】Na2 SO3 28.4g(0.2モル)
のTHF/水−1:1混合溶液1リットルに上記ポリ
{メチル、P−(クロロヘキシル)フェニルシラン}、
23.9gを添加し、この反応混合物を70℃で45時
間加熱還流させた。得られた混合物を蒸発乾固させた。
得られた固形物は、所望のポリ{メチル、P−(ヘキシ
ルスルホン酸ナトリウム)フェニルシラン}と過剰の亜
硫酸ナトリウム不純物との混合物であり、アセトンに固
形物を溶解、ロ過することにより亜硫酸ナトリウムを除
去し、さらにアセトンを蒸発させることにより、ポリ
{メチル、P−(ヘキシルスルホン酸ナトリウム)フェ
ニルシラン}を得た。28.4 g (0.2 mol) of Na 2 SO 3
To 1 liter of a THF / water-1: 1 mixed solution of poly {methyl, P- (chlorohexyl) phenylsilane},
23.9 g were added and the reaction mixture was heated to reflux at 70 ° C. for 45 hours. The resulting mixture was evaporated to dryness.
The resulting solid is a mixture of the desired poly {methyl, P- (sodium hexyl sulfonate) phenylsilane} and an excess of sodium sulfite impurity, and the solid is dissolved in acetone and filtered to remove sodium sulfite. Was removed, and acetone was evaporated to obtain poly {methyl, P- (sodium hexylsulfonate) phenylsilane}.
【0026】分析値は次の通りであった。 NMR 1H(CDCl3 ) δ0.65(3H、−C
H3 );δ1.20−1.50(8H、−CH2 −);
δ2.30(2H、−CH2 −Ph);δ4.80−
4.90(2H、−CH2 −Cl);δ6.80−7.
30(4H、Ph) IR(KBr、νcm-1、Na2 SO3 ピークは差引
き)で−SO3 Naに起因すると思われる。1242
S、1210S、1177S、1056S、が観測され
た。The analytical values were as follows: NMR 1 H (CDCl 3 ) δ 0.65 (3H, -C
H 3); δ1.20-1.50 (8H, -CH 2 -);
δ2.30 (2H, -CH 2 -Ph) ; δ4.80-
4.90 (2H, -CH 2 -Cl) ; δ6.80-7.
At 30 (4H, Ph) IR (KBr, νcm −1 , Na 2 SO 3 peak is subtracted), it is considered to be due to —SO 3 Na. 1242
S, 1210S, 1177S, 1056S were observed.
【0027】電気伝導度は、全接点を予め付着したガラ
ス基盤上に、重合体フィルムをキャストしたものを用い
た。標準の4端子法により測定した。ポリ{メチル、P
−(ヘキシルスルホン酸ナトリウム)フェニルシラン}
の電気伝導度は約1S/cmであった。さらにシュウ素
に露出すると、ポリ{メチル、P−(ヘキシルスルホン
酸ナトリウム)フェニルシラン}の電気伝導度は、約1
0S/cmに上昇した。The electric conductivity was obtained by casting a polymer film on a glass substrate to which all contacts were previously attached. It was measured by the standard 4-terminal method. Poly {methyl, P
-(Sodium hexyl sulfonate) phenylsilane}
Had an electric conductivity of about 1 S / cm. Upon further exposure to silicon, the electrical conductivity of poly {methyl, P- (sodium hexyl sulfonate) phenylsilane} is about 1
It rose to 0 S / cm.
【0028】実施例2 500ミリリットルの乾燥THF溶媒中窒素雰囲気下
で、P−(クロロペンチル)フェニルトリクロロシラン
316gを25℃にて撹拌しながら、2.0Mメチルマ
グネシウムクロライド−エーテル溶液500ミリリット
ルを2.0時間で滴下した。得られた反応生成物を濾過
し、濾液をエバポレーターにかけて溶媒を除去した後、
蒸留して、生成物のメチル、P−(クロロペンチル)フ
ェニルジクロロシランを154g得た。収率は52%、
純度はガスクロで99%以上であった。1H−核磁気共
鳴スペクトルは(CDCl3 溶液中で測定)、NMR
1H(CDCl3 ) δ1.05(3H、−CH3 );
δ1.28(6H、−CH2 −);δ2.59(2H、
−CH2 −Ph);δ3.38(2H、−CH2 −C
l);δ7.18−7.69(4H、Ph)であった。Example 2 500 ml of a 2.0 M methylmagnesium chloride-ether solution was stirred while stirring 316 g of P- (chloropentyl) phenyltrichlorosilane at 25 ° C. in a nitrogen atmosphere of 500 ml of dry THF solvent. It dripped at 0.0 hours. After filtering the obtained reaction product and removing the solvent by applying the filtrate to an evaporator,
Distillation gave 154 g of the product methyl, P- (chloropentyl) phenyldichlorosilane. The yield is 52%,
The purity was 99% or more by gas chromatography. 1 H-nuclear magnetic resonance spectrum (measured in CDCl 3 solution), NMR
1 H (CDCl 3 ) δ1.05 (3H, —CH 3 );
δ1.28 (6H, —CH 2 —); δ2.59 (2H,
-CH 2 -Ph); δ3.38 (2H , -CH 2 -C
1); δ7.18-7.69 (4H, Ph).
【0029】次に、500ミリリットルの乾燥トルエン
溶媒中窒素雰囲気下で、ナトリウム23gを加え、系内
のトルエンが還流するように熱を加え、激しく撹拌する
ことによってナトリウムを分散させた。この系に、メチ
ル、P−(クロロペンチル)フェニルジクロロシラン1
48gを、1.5時間に渡って滴下することにより重合
を行った。この後、反応混合物に炭酸水素ナトリウム
2.47gと2−プロパノール24.7ミリリットルか
らなるスラリー溶液を加え、さらに水1000ミリリッ
トルを加えて残存の活性ナトリウムを失活させた。得ら
れた反応混合物をトルエンを用いて抽出し、得られた有
機相を乾燥させた後、トルエン/2−プロパノール混合
溶剤にて一回再沈澱を行って、ポリ{メチル、P−(ク
ロロペンチル)フェニルシラン}、25gを得た。収率
22%。Next, 23 g of sodium was added to 500 ml of a dry toluene solvent in a nitrogen atmosphere, and heat was applied so that toluene in the system was refluxed. By vigorous stirring, sodium was dispersed. Methyl, P- (chloropentyl) phenyldichlorosilane 1 was added to this system.
Polymerization was carried out by dropwise adding 48 g over 1.5 hours. Then, a slurry solution of 2.47 g of sodium hydrogen carbonate and 24.7 ml of 2-propanol was added to the reaction mixture, and 1000 ml of water was further added to deactivate the remaining active sodium. The obtained reaction mixture was extracted with toluene, the obtained organic phase was dried, and then reprecipitated once with a toluene / 2-propanol mixed solvent to obtain poly {methyl, P- (chloropentyl). ) Phenylsilane}, 25 g was obtained. Yield 22%.
【0030】このようにして得られたポリシラン化合物
について、GPCを用いて分子量を測定した結果、重量
平均分子量(Mw)は1.3万であった。更に、このポ
リシラン化合物についての機器分析の結果を以下に示
す。 NMR 1H(CDCl3 ) δ0.65(3H、−C
H3 );δ0.88(6H、−CH2 −);δ2.18
(2H、−CH2 −Ph);δ2.99(2H、−CH
2 −Cl);δ6.78−7.29(4H、Ph) 元素分析 (C12 H17 Si1 Cl1 )n 理論値 C,64.1;H,7.6;Si,12.
5;Cl,15.8 測定値 C,63.9;H,7.7;Si,12.
7;Cl,15.7With respect to the polysilane compound thus obtained, the weight average molecular weight (Mw) was 13,000 as a result of measuring the molecular weight using GPC. Further, the results of instrumental analysis of this polysilane compound are shown below. NMR 1 H (CDCl 3 ) δ 0.65 (3H, -C
H 3); δ0.88 (6H, -CH 2 -); δ2.18
(2H, -CH 2 -Ph); δ2.99 (2H, -CH
2 -Cl); δ6.78-7.29 (4H, Ph) Elemental analysis (C 12 H 17 Si 1 Cl 1) n theory C, 64.1; H, 7.6; Si, 12.
5; Cl, 15.8 measured value C, 63.9; H, 7.7; Si, 12.
7; Cl, 15.7
【0031】Na2 SO3 28.4g(0.2モル)
のTHF/水−1:1混合溶液1リットルに上記ポリ
{メチル、P−(クロロペンチル)フェニルシラン}、
22.5gを添加し、この反応混合物を70℃で45時
間加熱還流させた。得られた混合物を蒸発乾固させた。
得られた固形物は、所望のポリ{メチル、P−(ペンチ
ルスルホン酸ナトリウム)フェニルシラン}と過剰の亜
硫酸ナトリウム不純物との混合物であり、アセトンに固
形物を溶解、ロ過することにより亜硫酸ナトリウムを除
去し、さらにアセトンを蒸発させることにより、ポリ
{メチル、P−(ペンチルスルホン酸ナトリウム)フェ
ニルシラン}を得た。28.4 g (0.2 mol) of Na 2 SO 3
Of the above poly {methyl, P- (chloropentyl) phenylsilane} into 1 liter of a THF / water-1: 1 mixed solution of
22.5 g was added and the reaction mixture was heated to reflux at 70 ° C. for 45 hours. The resulting mixture was evaporated to dryness.
The resulting solid is a mixture of the desired poly {methyl, P- (sodium pentyl sulfonate) phenylsilane} and an excess of sodium sulfite impurity, and the solid is dissolved in acetone and filtered to remove sodium sulfite. Was removed, and acetone was further evaporated to obtain poly {methyl, P- (sodium pentylsulfonate) phenylsilane}.
【0032】分析値は次の通りであった。 NMR 1H(CDCl3 ) δ0.65(3H、−C
H3 );δ1.19−1.49(6H、−CH2 −);
δ2.29(2H、−CH2 −Ph);δ4.79−
4.88(2H、−CH2 −Cl);δ6.79−7.
28(4H、Ph) IR(KBr、νcm-1、Na2 SO3 ピークは差引
き)で−SO3 Naに起因すると思われる。1242
S、1210S、1177S、1056S、が観測され
た。The analytical values were as follows: NMR 1 H (CDCl 3 ) δ 0.65 (3H, -C
H 3); δ1.19-1.49 (6H, -CH 2 -);
δ 2.29 (2H, -CH 2 -Ph); δ 4.79-
4.88 (2H, -CH 2 -Cl) ; δ6.79-7.
28 (4H, Ph) IR (KBr, νcm −1 , Na 2 SO 3 peak is subtracted) and it is considered to be due to —SO 3 Na. 1242
S, 1210S, 1177S, 1056S were observed.
【0033】電気伝導度は、全接点を予め付着したガラ
ス基盤上に、重合体フィルムをキャストしたものを用い
た。標準の4端子法により測定した。ポリ{メチル、P
−(ペンチルスルホン酸ナトリウム)フェニルシラン}
の電気伝導度は約1S/cmであった。さらにシュウ素
に露出すると、ポリ{メチル、P−(ペンチルスルホン
酸ナトリウム)フェニルシラン}の電気伝導度は、約1
0S/cmに上昇した。As the electric conductivity, a polymer film cast on a glass substrate to which all contacts were previously attached was used. It was measured by the standard 4-terminal method. Poly {methyl, P
-(Sodium pentylsulfonate) phenylsilane}
Had an electric conductivity of about 1 S / cm. Upon further exposure to silicon, the electrical conductivity of poly {methyl, P- (sodium pentylsulfonate) phenylsilane} is about 1
It rose to 0 S / cm.
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明のポリマーは少なくとも約10-6
S/cm程度の導電率を示すことができる。自己ドーピ
ングポリマーは電気化学電池における電極として、エレ
クトロクロミックディスプレー、電界効果トランジスタ
ー、ショットキーダイオード等における導電層として、
或は迅速なドーピングカイネティクスを示す高導電性ポ
リマーが望ましい数多くの用途において使用することが
できる。The polymers of this invention have at least about 10 -6.
A conductivity of about S / cm can be exhibited. Self-doping polymers are used as electrodes in electrochemical cells, as conductive layers in electrochromic displays, field effect transistors, Schottky diodes, etc.
Alternatively, highly conductive polymers that exhibit rapid doping kinetics can be used in many applications where it is desirable.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友澤 秀喜 東京都大田区多摩川2丁目24番25号 昭和 電工株式会社総合技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hideki Tomozawa 2-24-25 Tamagawa, Ota-ku, Tokyo Showa Denko K.K.
Claims (4)
0.01〜100モル%は少なくとも1つのブレンステ
ッド酸基を側鎖に有し、主鎖に沿ってσ電子共役系を形
成できる自己ドーピングポリマー。1. A self-polymerization system comprising a large number of monomer units, 0.01 to 100 mol% of which have at least one Bronsted acid group in the side chain, and which can form a σ-electron conjugated system along the main chain. Doping polymer.
マー単位が式(1)である請求項1記載の自己ドーピン
グポリマー。 【化1】 但し、Y1 、Y2 、Y3 及びY4 は水素又は−R−XM
であり、Rは炭素数1〜10の線状又は枝別れアルキ
ル、エーテル、エステル或はアミド成分であり、Xはブ
レンステッド酸アニオンであり、Mは酸化した場合に正
の一価対イオンを生じる原子である。2. The self-doping polymer according to claim 1, wherein the monomer unit having a Bronsted acid group in its side chain has the formula (1). [Chemical 1] However, Y 1 , Y 2 , Y 3 and Y 4 are hydrogen or -R-XM.
R is a linear or branched alkyl, ether, ester or amide component having 1 to 10 carbon atoms, X is a Bronsted acid anion, and M is a positive monovalent counterion when oxidized. It is an atom that occurs.
り、Rは炭素数1〜10の直鎖アルキル或はエーテル基
であり、XはCO2 或はSO3 であり、MはH、Li、
Na又はKである請求項2記載の高分子化合物。3. Y 1 , Y 2 , Y 3 and Y 4 are hydrogen, R is a straight chain alkyl or ether group having 1 to 10 carbon atoms, X is CO 2 or SO 3 . M is H, Li,
The polymer compound according to claim 2, which is Na or K.
り、MはH、Li又はNaである請求項3記載の高分子
化合物。4. The polymer compound according to claim 3, wherein R is a linear alkyl group having 2 to 4 carbon atoms, and M is H, Li or Na.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4114984A JPH05310947A (en) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | Autodoped polymer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4114984A JPH05310947A (en) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | Autodoped polymer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05310947A true JPH05310947A (en) | 1993-11-22 |
Family
ID=14651474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4114984A Pending JPH05310947A (en) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | Autodoped polymer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05310947A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017057310A (en) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | 株式会社神鋼環境ソリューション | Polysilane production method |
JP2022127487A (en) * | 2021-02-19 | 2022-08-31 | 株式会社クレハ | Method for producing polysilane |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP4114984A patent/JPH05310947A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017057310A (en) * | 2015-09-17 | 2017-03-23 | 株式会社神鋼環境ソリューション | Polysilane production method |
JP2022127487A (en) * | 2021-02-19 | 2022-08-31 | 株式会社クレハ | Method for producing polysilane |
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