JP3386781B2 - 新規な多分岐共重合体、その製造方法及びそれを用いた有機半導体材料 - Google Patents

新規な多分岐共重合体、その製造方法及びそれを用いた有機半導体材料

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は新規なポリアミン系
共重合体、その製造方法及びそれを用いた有機半導体材
料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、トリフェニルアミンを構成単位と
して有する化合物は電気化学的活性を示すとともに、エ
レクトロクロミック現象を利用した表示材料として注目
されている。酸化により陰イオンがドーピングされp型
半導体となり、この性質を用いて電極材料への応用、及
び酸化・還元時の色変化を用いた表示材料としての応用
が可能である。しかしながら、従来知られている化合物
及びそれを製造する方法はポリトリフェニルアミンの原
料となるAB型モノマーを合成する必要があり製造工
程上煩雑さを避けることが困難であった(Chemical Com
munications, 1997, 2063)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、汎用の有機
溶媒に可溶で、成形加工性に優れたトリフェニルアミン
系重合体、及び原料モノマーとしてAB型モノマーを
経由することなく一段階の重縮合反応によりトリフェニ
ルアミン系重合体を製造する方法を提供することを目的
とする。さらに本発明は、汎用の有機溶媒に可溶で、成
形加工性に優れたポリアミン系の有機半導体を提供する
ことを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を克服すべく鋭意研究を行った結果、トリス(4-ハロゲ
ン化フェニル)アミンとベンゼン-1,4-ジボロニックア
シッドとの脱ハロゲン化重縮合により得られる規則的な
枝分かれを有する(以下、多分岐という)ある種のトリ
フェニルアミン系共重合体がその目的に適合することを
見出し、この知見に基づき本発明をなすに至った。すな
わち本発明は、 (1)下記式(IV)
【0005】
【化4】
【0006】で表される構造を有し、かつ、有機溶媒に
可溶性であることを特徴とする重合体、 (2)下記式(II)
【0007】
【化5】
【0008】(式中、Xはハロゲン原子を示す。)で表
される化合物と、下記式(III)
【0009】
【化6】
【0010】で表される化合物を脱ハロゲン化重縮合さ
せることを特徴とする(1)項記載の重合体の製造方
法、
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】(3)(1)項記載の重合体に、陰イオン
をドーピングさせてなることを特徴とする有機半導体材
料、及び (4)前記陰イオンが、テトラフルオロホウ酸イオン、
過塩素酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、硫酸イ
オン、硫酸水素イオン、トリフルオル酢酸イオン又はp
−トルエンスルホン酸イオンであることを特徴とする
(3)項記載の有機半導体材料を提供するものである。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の、前記式(IV)で表される
構造を有してなるトリフェニルアミン系多分岐共重合体
は新規化合物であって、クロロホルム、テトラヒドロフ
ランなどの有機溶媒に可溶であるので、フィルムなどに
容易に成形することができ、例えば容易にキャストフィ
ルムなどを作成することができる。このトリフェニルア
ミン系多分岐共重合体は前記式(II)で表される化合物
と前記式(III)で表される化合物とを芳香族系溶媒
中、パラジウム触媒存在下、不活性雰囲気で重縮合する
ことにより一段階で製造することができる。前記式(I
I)で表される化合物において、Xとして塩素、臭素又
はヨウ素原子が好ましく、臭素又はヨウ素原子がより好
ましい。
【0016】この重縮合の際に用いられる芳香族系溶媒
としてはベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられ
る。パラジウム触媒としてはテトラキス(トリフェニル
ホスフィン)パラジウムなどが用いられる。パラジウム
触媒の使用量は、上記式(II)で表される化合物に対し
て、好ましくは0.1〜10モル%、より好ましくは
0.2〜5モル%である。反応温度としては好ましくは
50〜150℃、より好ましくは80〜120℃である。また、反
応は不活性雰囲気、例えばアルゴン、窒素中などで行な
うのが好ましい。このように不活性雰囲気下で行えば、
副生物の生成を抑制することができる。
【0017】本発明の製造方法において、前記式(II)
で表される化合物と前記式(III)で表される化合物
は、好ましくは等モルの割合で用いられる。本発明の製
造方法では、前記式(II)と式(III)との反応でXB
(OH)が離脱し、目的とする重合体が得られる。こ
のXB(OH)に由来する副生物は、ホウ酸と同様に
水、アルコール等の溶媒に可溶である。したがって、反
応終了後に、得られた反応混合物をこれらの溶媒に投入
し、副生物を溶媒に溶解させて除去することができる。
【0018】本発明の前記式(IV)で表される構造を有
してなる重合体は、赤外吸収スペクトルで、1,4-ジ置換
ベンゼンの面外変角振動、C−N結合の伸縮振動に帰属
されるバンドが、それぞれ812, 1269cm−1に観測され
。なお、前記(IV)は説明的に示したものであり繰
り返し単位の数を示すものでなく、通常、末端にさらに
下記式(I)の繰り返し単位が結合しているものであ
る。また、最終末端には水素原子又はハロゲン原子が結
合する。
【0019】式(I)
【化7】
【0020】本発明の重合体の重量平均分子量は、通常
1500〜50000、好ましくは2500〜50000である。
【0021】本発明の前記式(IV)で表される構造を有
してなる重合体はそのままでは電気的に絶縁体である
が、テトラフルオロホウ酸イオン、過塩素酸イオン、ヘ
キサフルオロリン酸イオン、硫酸イオン、硫酸水素イオ
ン、トリフルオル酢酸イオンまたはp-トルエンスルホン
酸イオンなどの陰イオンをドーピングすることにより半
導体としての性質をもつ。本発明において、ドーピング
量は、通常、式(IV)で示される構造を有してなる重合
体に対し、式(I)の繰り返し単位当り好ましくは5モ
ル%以上、より好ましくは、10〜50モル%である。
【0022】このような陰イオンのドーピングを行なっ
た本発明の前記式(IV)で表される構造を有してなる重
合体は、特に、薄膜状態では緑色を示し、陰イオンを脱
ドープすれば黄褐色を示す。このようなエレクトロクロ
ミック現象を利用して表示素子としての応用が可能であ
る。本発明の重合体によれば、前記のように、容易にキ
ャストフィルムを作成することができる。白金板上ある
いは透明ガラス電極上に作成したフィルムを、上記陰イ
オンを含む、支持電解質を溶解した溶液中に浸し、電位
を印加することにより陰イオンをドーピングすることが
できる。また、電位を0Vに戻せば、陰イオンは脱ドー
ピングし、この脱着現象は印加電位の調節により繰り返
し行うことができる。これを利用して電極材料としての
応用が可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明のトリフェニルアミン系重合体
は、汎用の有機溶媒に可溶で、成形加工性に優れてい
る。また、本発明のトリフェニルアミン系重合体の製造
方法によれば、原料モノマーとしてAB型モノマーを
経由することなく一段階の重縮合反応により目的の重合
体を製造することができる。さらに本発明のポリアミン
系の有機半導体は、汎用の有機溶媒に可溶で、成形加工
性に優れており、電極材料及び表示材料として好適に用
いられる。
【0024】
【実施例】次の実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例1 還流冷却器、マグネチックスターラー付き50ml三頸フラ
スコに、トリス(4-ブロモフェニル)アミン0.482g(1.
0ミリモル)、ベンゼン-1,4-ジボロニックアシッド0.16
5g(1.0ミリモル)、テトラキス(トリフェニルホスフ
ィン)パラジウム(0)11.6mg(0.01ミリモル)、2M
炭酸ナトリウム水溶液8ml、ベンゼン10ml、エタノール1
0mlを加え、アルゴン雰囲気下、20時間還流させた。反
応混合物から溶媒を除去して、アセトン50mlに投入後、
1N塩酸25mlで洗浄し真空乾燥した。淡黄色粉末303mg
(95%)を得た。このポリマーの赤外吸収スペクトルを
図1に示す。これより812, 1269cm−1にバンドが観測
され、それぞれ、1,4-ジ置換ベンゼンの面外変角振動、
C−N結合の伸縮振動に帰属され、前記式(IV)に示す
重合体であることが確認された。GPCによる重量平均
分子量は、カラムをTSKgel G3000HXL、溶媒をテトラ
ヒドロフランで測定したところ5.4×10であった。
【0025】実施例2 実施例1において得られたポリマーをテトラヒドロフラ
ンに溶解し、白金板(1×1=1cm)上に塗布、乾燥さ
せてフィルムを作成した。この白金板を作用電極、銀線
を参照電極として、炭酸プロピレン中、0.1Mテトラフ
ルオロホウ酸テトラフルオロボレートを支持電解質とし
て、20mV/sの掃引速度で0〜1.4V(vsAg)の範囲でサ
イクリックボルタモグラムを測定すると、1.2Vにポリ
マーが中性状態から、酸化状態への変化を示すピークが
認められた。したがって、この得られたポリマーは、1.
2Vの条件下で酸化反応が可能であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1により得られたトリフェニルアミン系
多分岐共重合体の赤外吸収スペクトル図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯 智昭 茨城県結城市鹿窪189 茨城県工業技術 センター内 (56)参考文献 特開 昭60−212421(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 61/12 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(IV) 【化1】 で表される構造を有し、かつ、有機溶媒に可溶性である
    ことを特徴とする重合体。
  2. 【請求項2】 下記式(II) 【化2】 (式中、Xはハロゲン原子を示す。)で表される化合物
    と、下記式(III) 【化3】 で表される化合物を脱ハロゲン化重縮合させることを特
    徴とする請求項1記載の重合体の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の重合体に、陰イオンをド
    ーピングさせてなることを特徴とする有機半導体材料。
  4. 【請求項4】 前記陰イオンが、テトラフルオロホウ酸
    イオン、過塩素酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオ
    ン、硫酸イオン、硫酸水素イオン、トリフルオル酢酸イ
    オン又はp−トルエンスルホン酸イオンであることを特
    徴とする請求項3記載の有機半導体材料。
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