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JP2018193418A - Method for producing one-terminal modified polythiophene - Google Patents

Method for producing one-terminal modified polythiophene Download PDF

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JP2018193418A
JP2018193418A JP2017095666A JP2017095666A JP2018193418A JP 2018193418 A JP2018193418 A JP 2018193418A JP 2017095666 A JP2017095666 A JP 2017095666A JP 2017095666 A JP2017095666 A JP 2017095666A JP 2018193418 A JP2018193418 A JP 2018193418A
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江原 和也
Kazuya Ebara
和也 江原
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Abstract

To provide a method for producing a polythiophene with a selectively sealed one terminal to be a raw material for a block copolymer useful as a self-organization material.SOLUTION: The present invention provides a method for producing a one-terminal modified polythiophene represented by formula (3), including subjecting a compound represented by formula (1) to a reaction with a Grignard reagent RMgX to obtain a polymer, subjecting it to a coupling reaction with trialkyl silyl acetylene in the presence of a coupling catalyst, and then subjecting it to a desilylation reaction (Xand Xindependently represent a halogen atom; Rand Rindependently represent a monovalent organic group that does not change before and after the polymerization reaction, or H, where Rand Rmay not be hydrogen atoms at the same time).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、片末端修飾ポリチオフェンの製造方法に関し、さらに詳述すれば、片末端を選択的に修飾した、ブロックコポリマーの合成原料として好適に利用可能な片末端修飾ポリチオフェンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing one-end-modified polythiophene, and more specifically, relates to a method for producing one-end-modified polythiophene that can be suitably used as a raw material for synthesizing a block copolymer that is selectively modified at one end.

近年、材料科学の分野では、新規な物理的および化学的性質を有する微細構造を制御するために、π共役ブロックコポリマーの自己組織化が注目されている(非特許文献1〜3)。
例えば、π共役ポリマーの1つであるポリ(3−ヘキシルチオフェン)(P3HT)は、太陽電池、電界効果型トランジスタ、発光素子やセンサーなどへの適用可能性について研究されてきている。
また、例えば、ポリスチレンとのブロックコポリマー、ポリ(2−または4−ビニルピリジン)とのブロックコポリマー、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)とのブロックコポリマー、ポリエチレングリコールとのブロックコポリマー等の多くの種類のπ共役P3HTセグメントを用いたブロックコポリマーが設計され、合成されてきている(非特許文献5〜8)。
In recent years, in the field of materials science, self-assembly of π-conjugated block copolymers has attracted attention in order to control microstructures having novel physical and chemical properties (Non-Patent Documents 1 to 3).
For example, poly (3-hexylthiophene) (P3HT), which is one of π-conjugated polymers, has been studied for applicability to solar cells, field-effect transistors, light-emitting elements, sensors, and the like.
In addition, many types of π, such as block copolymers with polystyrene, block copolymers with poly (2- or 4-vinylpyridine), block copolymers with poly (N-isopropylacrylamide), block copolymers with polyethylene glycol, etc. Block copolymers using conjugated P3HT segments have been designed and synthesized (Non-Patent Documents 5 to 8).

一方、銅によって触媒されるアルキンとアジドとの環化反応(クリック反応)は、穏和かつ低温な条件で進行し、水酸基、酸基、アミノ基等の極性基にも安定なため、上記のようなブロックコポリマーの簡便な製造方法として有用である(非特許文献9)。しかも、この反応で生成するトリアゾール環は、高温、強酸性あるいは強塩基性など多くの特殊な条件下で安定であるという特徴がある。   On the other hand, the cyclization reaction (click reaction) between alkyne and azide catalyzed by copper proceeds under mild and low temperature conditions and is stable to polar groups such as hydroxyl, acid and amino groups. It is useful as a simple method for producing a simple block copolymer (Non-patent Document 9). Moreover, the triazole ring produced by this reaction is characterized by being stable under many special conditions such as high temperature, strong acidity or strong basicity.

十分に制御された末端アルキニルP3HTは、新たな特性を達成するための規則的なブロックコポリマーの製造原料として重要である。
ここで、2,5−ジブロモ−3−ヘキシルチオフェンのグリニャールメタセシス重合(GRIM)において、臭化エチニルマグネシウムを過剰に用いることで、末端にエチニル基を導入した例がある(非特許文献10)。
この手法によって、Br−エチニル末端を有する片末端封止P3HTが得られるものの、この片末端封止P3HTには、エチニル−エチニル末端を有する両末端封止P3HTが15%も含まれている。
したがって、上記反応で得られたP3HTをクリック反応に供した場合、ジブロックコポリマーとトリブロックコポリマーの混合物が得られ、これらのコポリマーは非常に分離が困難であるため、自己組織化材料としては適用が難しかった。
A well-controlled terminal alkynyl P3HT is important as a raw material for the production of regular block copolymers to achieve new properties.
Here, in Grignard metathesis polymerization (GRIM) of 2,5-dibromo-3-hexylthiophene, there is an example in which an ethynyl group is introduced at the terminal by excessive use of ethynylmagnesium bromide (Non-patent Document 10).
Although this method yields single-end-capped P3HT with Br-ethynyl ends, this single-end-capped P3HT contains 15% of both-end capped P3HT with ethynyl-ethynyl ends.
Therefore, when the P3HT obtained in the above reaction is subjected to a click reaction, a mixture of diblock copolymer and triblock copolymer is obtained, and these copolymers are very difficult to separate, so that they can be used as self-assembled materials. It was difficult.

Nano Lett. 2010, 10, 2609-2612Nano Lett. 2010, 10, 2609-2612 J. Mater. Chem. 1996, 6, 1763-1766J. Mater. Chem. 1996, 6, 1763-1766 Science 1998, 280, 1741-1744Science 1998, 280, 1741-1744 Solar Energy Materials and Solar Cells 2010, 94, 1333-1337Solar Energy Materials and Solar Cells 2010, 94, 1333-1337 Macromolecules 2008, 41, 7033-7040Macromolecules 2008, 41, 7033-7040 Macromolecules 2012, 45, 3070-3077Macromolecules 2012, 45, 3070-3077 J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2016, 54, 1785-1794J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2016, 54, 1785-1794 J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2016, 54, 544-551J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2016, 54, 544-551 J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 210-216J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 210-216 Adv. Mater. 2004, 16, 1017-1019Adv. Mater. 2004, 16, 1017-1019

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、自己組織化材料として有用なブロックコポリマーの製造方法、およびその原料となる片末端を選択的に封止したポリチオフェンの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for producing a block copolymer useful as a self-organizing material, and a method for producing polythiophene in which one end as a raw material is selectively sealed. The purpose is to do.

本発明者らは、3位および/または4位に所定の置換基を有する2,5−ジハロチオフェン化合物から片末端にハロゲン原子を有するポリチオフェンを合成した後、このハロゲン原子をさらに末端修飾することで、片末端を選択的に封止したポリチオフェンが得られることを見出すとともに、この片末端修飾ポリチオフェンを用いることで、ブロックコポリマーを効率的に合成できることを見出し、本発明を完成した。   The present inventors synthesized a polythiophene having a halogen atom at one end from a 2,5-dihalothiophene compound having a predetermined substituent at the 3-position and / or 4-position, and then further modified the end of the halogen atom. As a result, it was found that polythiophene having one end selectively sealed was obtained, and it was found that a block copolymer could be efficiently synthesized by using this one-end-modified polythiophene, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は、
1. 下記式(1)

Figure 2018193418
(式中、X1およびX2は、それぞれ独立にハロゲン原子を表し、R1およびR2は、それぞれ独立に、重合反応の前後で変化しない1価の有機基または水素原子を表すが、R1およびR2が同時に水素原子となることはない。)
で表される2,5−ジハロチオフェン化合物を、下記式(2)
Figure 2018193418
(式中、R3は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、X3は、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す。)で表されるグリニャール試薬と反応させ、続いて重合触媒の存在下で重合させた後、塩酸でクエンチして下記式(3)
Figure 2018193418
(式中、X2、R1およびR2は、前記と同じ意味を表し、mは、1以上の整数を表し、nは、2以上の整数を表す。)
で表される重合体を得、次いで、これをトリアルキルシリルアセチレンと、カップリング触媒の存下でカップリング反応させた後、脱シリル化することを特徴とする、下記式(A)
Figure 2018193418
(式中、R1、R2、mおよびnは、前記と同じ意味を表す。)
で表される片末端修飾ポリチオフェンの製造方法、
2. 前記X1が、ヨウ素原子であり、X2が、臭素原子である1の片末端修飾ポリチオフェンの製造方法、
3. 前記重合反応の前後で変化しない1価の有機基が、炭素数1〜20の一価炭化水素基である1または2の片末端修飾ポリチオフェンの製造方法、
4. 前記R1およびR2のいずれか一方が、炭素数1〜10の直鎖アルキル基であり、他方が、水素原子である1または2の片末端修飾ポリチオフェンの製造方法、
5. 前記R3が、イソプロピル基である1〜4のいずれかの片末端修飾ポリチオフェンの製造方法、
6. 前記トリアルキルシリルアセチレンが、トリメチルシリルアセチレンである1〜5のいずれかの片末端修飾ポリチオフェンの製造方法、
7. 前記重合触媒が、ニッケル触媒である1〜6のいずれかの片末端修飾ポリチオフェンの製造方法、
8. 1〜7のいずれかの製造方法で得られた前記式(A)で表される片末端修飾ポリチオフェンを、下記式(4)
Figure 2018193418
(式中、R4は、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数7〜20のアラルキル基を表し、pは、2以上の整数を表す。)
で表される末端アジド基を有するポリ2−オキサゾリンと反応させる、下記式(B)
Figure 2018193418
(式中、R1、R2、R4、n、mおよびpは、前記と同じ意味を表す。)
で表されるブロック共重合体の製造方法、
9. 前記式(A)で表される片末端修飾ポリチオフェンと、前記式(4)で表される末端アジド基を有するポリ2−オキサゾリンとの反応によって生じた式(B)で表されるブロック共重合体を含む反応液を、中性酸化アルミニウムを充填したカラムで濾過する第1の工程と、前記第1の工程で得られた濾液から溶媒を留去して得られた残渣をメタノールに溶かした後、このメタノール溶液中にジエチルエーテルを加えて生じた析出物を濾過する第2の工程と、前記第2の工程で得られた濾過物をテトラヒドロフランに溶かし、この溶液に、ヘキサンを加えて前記式(B)で表されるブロック共重合体を析出させる第3の工程とを含む8のブロック共重合体の製造方法、
10. 下記式(A)で表される片末端修飾ポリチオフェン、
Figure 2018193418
(式中、R1およびR2は、それぞれ独立に、重合反応の前後で変化しない1価の有機基または水素原子を表すが、R1およびR2が同時に水素原子となることはない。mは、1以上の整数を表し、nは、2以上の整数を表す。)
11. 下記式(B)で表されるブロック共重合体
Figure 2018193418
(式中、R1およびR2は、それぞれ独立に、重合反応の前後で変化しない1価の有機基または水素原子を表すが、R1およびR2が同時に水素原子となることはなく、R4は、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数7〜20のアラルキル基を表し、mは、1以上の整数を表し、nは、2以上の整数を表し、pは、2以上の整数を表す。)
を提供する。 That is, the present invention
1. Following formula (1)
Figure 2018193418
(In the formula, X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, and R 1 and R 2 each independently represent a monovalent organic group or a hydrogen atom that does not change before and after the polymerization reaction. 1 and R 2 are not simultaneously hydrogen atoms.)
A 2,5-dihalothiophene compound represented by the following formula (2)
Figure 2018193418
(Wherein R 3 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and X 3 represents a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom), followed by reaction of the polymerization catalyst. After polymerization in the presence, the reaction product is quenched with hydrochloric acid and the following formula (3)
Figure 2018193418
(Wherein X 2 , R 1 and R 2 represent the same meaning as described above, m represents an integer of 1 or more, and n represents an integer of 2 or more.)
A polymer represented by the following formula (A) is obtained, which is then subjected to a coupling reaction with trialkylsilylacetylene in the presence of a coupling catalyst and then desilylated:
Figure 2018193418
(In the formula, R 1 , R 2 , m and n represent the same meaning as described above.)
A process for producing a single-end modified polythiophene represented by:
2. A process for producing one-end-modified polythiophene of 1 , wherein X 1 is an iodine atom and X 2 is a bromine atom;
3. A method for producing 1 or 2 one-end-modified polythiophene, wherein the monovalent organic group that does not change before and after the polymerization reaction is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms;
4). A process for producing 1 or 2 one-terminal-modified polythiophene, wherein either one of R 1 and R 2 is a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and the other is a hydrogen atom;
5). The method for producing one-end-modified polythiophene according to any one of 1 to 4, wherein R 3 is an isopropyl group,
6). The method for producing one-terminal-modified polythiophene according to any one of 1 to 5, wherein the trialkylsilylacetylene is trimethylsilylacetylene,
7). The method for producing a one-terminal modified polythiophene according to any one of 1 to 6, wherein the polymerization catalyst is a nickel catalyst,
8). One end-modified polythiophene represented by the above formula (A) obtained by the production method of any one of 1 to 7 is represented by the following formula (4):
Figure 2018193418
(In the formula, R 4 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and p represents an integer of 2 or more.)
It is made to react with the poly 2-oxazoline which has the terminal azide group represented by following formula (B)
Figure 2018193418
(Wherein R 1 , R 2 , R 4 , n, m and p have the same meaning as described above.)
A process for producing a block copolymer represented by:
9. Block copolymer represented by the formula (B) generated by the reaction of the one-end modified polythiophene represented by the formula (A) and the poly 2-oxazoline having a terminal azide group represented by the formula (4) The first step of filtering the reaction solution containing the union with a column filled with neutral aluminum oxide, and the residue obtained by distilling off the solvent from the filtrate obtained in the first step was dissolved in methanol. Thereafter, the second step of adding diethyl ether to the methanol solution and filtering the resulting precipitate, and the filtrate obtained in the second step were dissolved in tetrahydrofuran, and hexane was added to the solution to A method for producing a block copolymer of 8, comprising a third step of precipitating the block copolymer represented by the formula (B),
10. One-end modified polythiophene represented by the following formula (A),
Figure 2018193418
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a monovalent organic group or a hydrogen atom that does not change before and after the polymerization reaction, but R 1 and R 2 do not simultaneously become a hydrogen atom. Represents an integer of 1 or more, and n represents an integer of 2 or more.)
11. Block copolymer represented by the following formula (B)
Figure 2018193418
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represents a monovalent organic group or a hydrogen atom that does not change before and after the polymerization reaction, but R 1 and R 2 do not simultaneously become a hydrogen atom, 4 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, m represents an integer of 1 or more, n represents an integer of 2 or more, and p represents an integer of 2 or more. Represents.)
I will provide a.

本発明によれば、片方の末端を選択的に封止したポリ(3−置換または3,4−ジ置換チオフェン)(以下、片末端修飾ポリチオフェンまたは単にポリチオフェンともいう)を得ることができる。
この片末端修飾ポリチオフェンを用いることで、ブロックコポリマーを効率的に製造でき、また、得られたブロックコポリマーは、自己組織化材料として有用である。
According to the present invention, poly (3-substituted or 3,4-disubstituted thiophene) (hereinafter also referred to as single-end modified polythiophene or simply polythiophene) in which one end is selectively sealed can be obtained.
By using this one-end modified polythiophene, a block copolymer can be produced efficiently, and the obtained block copolymer is useful as a self-assembling material.

以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係る片末端修飾ポリチオフェンの製造方法は、下記式(1)で表される2,5−ジハロチオフェン化合物を、下記式(2)で表されるグリニャール試薬と反応させ、続いて重合触媒の存在下で重合させた後、塩酸でクエンチして下記式(3)で表される重合体を得、次いで、これをトリアルキルシリルアセチレンと、カップリング触媒の存下でカップリング反応させた後、脱シリル化して下記式(A)で表される片末端修飾ポリチオフェンを得るものである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the method for producing a single-end modified polythiophene according to the present invention, a 2,5-dihalothiophene compound represented by the following formula (1) is reacted with a Grignard reagent represented by the following formula (2), followed by polymerization. After polymerization in the presence of a catalyst, the reaction product is quenched with hydrochloric acid to obtain a polymer represented by the following formula (3), which is then subjected to a coupling reaction with trialkylsilylacetylene in the presence of a coupling catalyst. Then, desilylation is performed to obtain a one-end modified polythiophene represented by the following formula (A).

Figure 2018193418
Figure 2018193418

上記式(1)において、X1およびX2は、それぞれ独立にハロゲン原子を表し、R1およびR2は、それぞれ独立に、重合反応の前後で変化しない1価の有機基または水素原子を表し(ただし、R1およびR2が同時に水素原子となることはない)、式(2)において、R3は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、X3は、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表し、式(3)および(A)において、mは、1以上の整数を表し、nは2以上の整数を表す。 In the above formula (1), X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, and R 1 and R 2 each independently represent a monovalent organic group or a hydrogen atom that does not change before and after the polymerization reaction. (wherein, R 1 and R 2 are not a hydrogen atom at the same time), the formula (2), R 3 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, X 3 is a chlorine atom, a bromine atom or Represents an iodine atom, and in formulas (3) and (A), m represents an integer of 1 or more, and n represents an integer of 2 or more.

1およびX2のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられるが、反応性を考慮すると、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が好ましく、X1は、ヨウ素原子がより好ましく、X2は、塩素原子、臭素原子がより好ましく、臭素原子がより好ましい。
1およびR2の重合反応の前後で変化しない1価の有機基とは、本発明の製造方法に対して安定である置換基のことであり、より具体的には、ハロゲン原子が置換した芳香族環構造を含まず、末端にC=CH2基を有さず、末端にエチニル基を有さず、かつ、ハロゲン原子でもない置換基のことである。
このような重合反応の前後で変化しない1価の有機基としては、例えば、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基等の炭素数1〜20の一価炭化水素基;炭素数1〜20のアルキルオキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数7〜20のアラルキルオキシ基等の炭素数1〜20の一価炭化水素オキシ基;ヒドロキシ基、スルホ基、ポリエーテル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基等が挙げられる。
Examples of the halogen atom for X 1 and X 2 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. In consideration of reactivity, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom are preferable, and X 1 represents an iodine atom. X 2 is more preferably a chlorine atom or a bromine atom, and more preferably a bromine atom.
The monovalent organic group that does not change before and after the polymerization reaction of R 1 and R 2 is a substituent that is stable with respect to the production method of the present invention, and more specifically, a halogen atom is substituted. A substituent that does not contain an aromatic ring structure, does not have a C═CH 2 group at the terminal, does not have an ethynyl group at the terminal, and is not a halogen atom.
Examples of the monovalent organic group that does not change before and after the polymerization reaction include carbon numbers such as an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms. C 1-20 monovalent hydrocarbon group; C 1-20 monovalent carbon such as C 1-20 alkyloxy group, C 6-20 aryloxy group, C 7-20 aralkyloxy group, etc. A hydrogenoxy group; a hydroxy group, a sulfo group, a polyether group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group and the like.

アルキル基としては、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル基等の炭素数1〜20の直鎖または分岐鎖状アルキル基;シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル基等の炭素数3〜20の環状アルキル基などが挙げられる。当該アルキル基の任意の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。
アリール基としては、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル基等が挙げられる。
アラルキル基としては、ベンジル、フェニルエチル基等が挙げられる。当該アリール基の任意の水素原子は、ハロゲン原子ではない置換基、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、スルホ基、シアノ基およびニトロ基から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
ポリエーテル基としては、末端が水酸基、炭素数1〜10のアルコキシ基またはフェノキシ基であり、チオフェンとの結合が酸素原子であればよい。より具体的には、−O−((CH2rO)q−R5基で表され、rは2か3で同一置換基内ではすべて同じであり、末端の置換基R5が水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、またはフェニル基であって、炭素数の合計が2〜20の置換基等が挙げられる。
これらの中でも、R1,R2としては、一方が水素原子、他方が炭素数1〜10のアルキル基またはポリエーテル基、双方が炭素数1〜10のアルキル基、および双方がポリエーテル基が好ましく、一方が水素原子で、他方が炭素数1〜10の直鎖アルキル基がより好ましく、R2が水素原子で、R1が炭素数1〜8の直鎖アルキル基がより一層好ましい。
The alkyl group may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl group; cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclo Examples thereof include cyclic alkyl groups having 3 to 20 carbon atoms such as octyl, cyclononyl, and cyclodecyl groups. Any hydrogen atom of the alkyl group may be substituted with a halogen atom.
Examples of the aryl group include phenyl, 1-naphthyl and 2-naphthyl groups.
Examples of the aralkyl group include benzyl and phenylethyl groups. Any hydrogen atom of the aryl group may be substituted with a substituent that is not a halogen atom, for example, a substituent selected from an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, a sulfo group, a cyano group, and a nitro group.
As a polyether group, a terminal is a hydroxyl group, a C1-C10 alkoxy group, or a phenoxy group, and the bond with thiophene should just be an oxygen atom. More specifically, it is represented by a —O — ((CH 2 ) r O) q —R 5 group, r is 2 or 3, and all are the same within the same substituent, and the terminal substituent R 5 is hydrogen. Examples of the substituent include an atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and a phenyl group, and having a total carbon number of 2 to 20.
Among these, as R 1 and R 2 , one is a hydrogen atom, the other is an alkyl group or polyether group having 1 to 10 carbon atoms, both are alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, and both are polyether groups. Preferably, one is a hydrogen atom and the other is more preferably a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 2 is a hydrogen atom and R 1 is more preferably a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.

3の炭素数1〜5のアルキル基としては、上記R1で例示したアルキル基のうち、炭素数1〜5のものが挙げられるが、中でも、炭素数1〜3のアルキル基が好ましく、イソプロピル基がより好ましい。
3としては、塩素原子、臭素原子が好ましい。
mは1以上の整数、nは2以上の整数であれば特に限定はないが、後述するポリマーの数平均分子量を考慮すると、nは、2〜1,000が好ましく、10〜500がより好ましい。
また、m+nは、3〜1,000が好ましく、10〜500がより好ましい。
Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R 3 include those having 1 to 5 carbon atoms among the alkyl groups exemplified in the above R 1 , among which alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms are preferable, An isopropyl group is more preferable.
X 3 is preferably a chlorine atom or a bromine atom.
If m is an integer of 1 or more and n is an integer of 2 or more, there is no particular limitation, but considering the number average molecular weight of the polymer described later, n is preferably 2 to 1,000, more preferably 10 to 500. .
Further, m + n is preferably from 3 to 1,000, and more preferably from 10 to 500.

[1]式(1)で表される2,5−ジハロチオフェン化合物の重合
式(1)で表される2,5−ジハロチオフェン化合物の重合反応条件は、McCulloughのグリニャールメタセシス反応を用いたポリチオフェン合成法に準じる。
具体的には、上記式(1)で表される2,5−ジハロチオフェン化合物を、溶媒中、式(2)で示されるグリニャール試薬、すなわち、有機マグネシウムハロゲン化合物と反応させて、上記式(1)で表される2,5−ジハロチオフェン化合物の有機マグネシウムハロゲン化合物を調製した後、重合触媒を加えて重合させる。
[1] Polymerization of 2,5-dihalothiophene compound represented by formula (1) The polymerization reaction conditions for the 2,5-dihalothiophene compound represented by formula (1) are based on Grignard metathesis reaction of McCullough. In accordance with the conventional polythiophene synthesis method.
Specifically, the 2,5-dihalothiophene compound represented by the above formula (1) is reacted with a Grignard reagent represented by the formula (2) in the solvent, that is, an organomagnesium halogen compound, to obtain the above formula. After preparing an organomagnesium halogen compound of the 2,5-dihalothiophene compound represented by (1), a polymerization catalyst is added and polymerized.

式(2)で表される有機マグネシウムハロゲン化合物の具体例としては、メチルマグネシウムクロリド、メチルマグネシウムブロミド、エチルマグネシウムクロリド、エチルマグネシウムブロミド、i−プロピルマグネシウムクロリド、i−プロピルマグネシウムブロミド、t−ブチルマグネシウムクロリド、t−ブチルマグネシウムブロミド等の炭素数1〜5のアルキルマグネシウムハライドが挙げられるが、中でも、i−プロピルマグネシウムクロリド、i−プロピルマグネシウムブロミドが好ましい。
有機マグネシウムハロゲン化合物の使用量は、特に限定されるものではないが、基質である2,5−ジハロチオフェン化合物1モルに対し、0.8〜2モル倍の範囲が好ましく、その後の重合反応の選択性および反応効率を考慮すると、0.9〜1.5モル倍の範囲がより好ましく、0.95〜1.0モル倍の範囲がより一層好ましい。
Specific examples of the organomagnesium halogen compound represented by the formula (2) include methylmagnesium chloride, methylmagnesium bromide, ethylmagnesium chloride, ethylmagnesium bromide, i-propylmagnesium chloride, i-propylmagnesium bromide, t-butylmagnesium. Although C1-C5 alkyl magnesium halides, such as a chloride and t-butyl magnesium bromide, are mentioned, Especially, i-propyl magnesium chloride and i-propyl magnesium bromide are preferable.
The amount of the organomagnesium halogen compound used is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.8 to 2 moles per mole of the 2,5-dihalothiophene compound as a substrate, and the subsequent polymerization reaction In view of the selectivity and reaction efficiency, the range of 0.9 to 1.5 mol times is more preferable, and the range of 0.95 to 1.0 mol times is even more preferable.

上記グリニャールメタセシス反応に用いられる溶媒は、反応に悪影響を及ぼさない限り特に限定されるものではなく、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘキサン等の飽和脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、o−エチルトルエン、m−エチルトルエン、p−エチルトルエン等の芳香族炭化水素類;ジメチルエーテル、エチルメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ブチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル類などが挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。中でも、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンが好ましい。   The solvent used in the Grignard metathesis reaction is not particularly limited as long as it does not adversely affect the reaction. For example, saturated aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, and cyclohexane; benzene , Aromatic hydrocarbons such as toluene, ethylbenzene, propylbenzene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, o-ethyltoluene, m-ethyltoluene, p-ethyltoluene; dimethyl ether, ethylmethyl ether, diethyl ether , Dipropyl ether, butyl methyl ether, t-butyl methyl ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, diphenyl ether, tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, etc. Such as Le acids and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and 1,4-dioxane are preferable.

上記グリニャールメタセシス反応の温度は、特に限定されるものではないが、副反応を抑制することを考慮すると、−20〜50℃程度が好ましく、−10〜30℃程度が好ましく、−5〜10℃程度がより好ましい。
上記グリニャールメタセシス反応で得られた中間体である2,5−ジハロチオフェン化合物の有機マグネシウムハロゲン化合物は、反応操作の簡略化の観点から精製せず、そのまま重合反応に用いることが好ましく、ワンポットで重合反応させることがより好ましい。
The temperature of the Grignard metathesis reaction is not particularly limited, but is preferably about −20 to 50 ° C., preferably about −10 to 30 ° C., and −5 to 10 ° C. in consideration of suppressing side reactions. The degree is more preferable.
The organomagnesium halogen compound of the 2,5-dihalothiophene compound, which is an intermediate obtained by the Grignard metathesis reaction, is preferably used in the polymerization reaction as it is without purification from the viewpoint of simplifying the reaction operation. It is more preferable to carry out a polymerization reaction.

本発明で用いる重合触媒としては、例えばR.D. McCullough, Adv.Mater., 1998, 10(2), 93-116およびその引用文献に列挙されているような、位置選択的重合に好適に使用されるパラジウム触媒またはニッケル触媒を用いることができ、その具体例としては、ビス(トリフェニルホスフィノ)パラジウムジクロリド(Pd(PPh3)Cl2)、酢酸パラジウム(II)(Pd(OAc)2)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh34)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(Ni(PPh34)、ニッケル(II)アセチルアセトネート(Ni(acac)2)、ジクロロ(2,2’−ビピリジン)ニッケル、ジブロモビス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(Ni(PPh32Br2)や、配位子含有ニッケルおよびパラジウム触媒、例えばトリ−t−ブチルホスフィン、トリアダマンチルホスフィン、1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)イミダゾリジニウムクロリド、1,3−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミダゾリジニウムクロリドまたは1,3−ジアダマンチルイミダゾリジニウムクロリドを含有するニッケルおよびパラジウム触媒などが挙げられるが、ニッケル触媒が好ましく、特に、ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパンニッケルジクロリド(Ni(dppp)Cl2)、ビス(ジフェニルホスフィノ)エタンニッケルジクロリド(Ni(dppe)Cl2)がより好ましい。
なお、配位子が上記されたものの組み合わせからなる、パラジウムおよびニッケルの触媒も同様に用いることができる。
As the polymerization catalyst used in the present invention, for example, RD McCullough, Adv. Mater., 1998, 10 (2), 93-116 and the referential selective polymerization as listed in the cited references are suitably used. A palladium catalyst or a nickel catalyst can be used, and specific examples thereof include bis (triphenylphosphino) palladium dichloride (Pd (PPh 3 ) Cl 2 ), palladium (II) acetate (Pd (OAc) 2 ), tetrakis (Triphenylphosphine) palladium (Pd (PPh 3 ) 4 ), tetrakis (triphenylphosphine) nickel (Ni (PPh 3 ) 4 ), nickel (II) acetylacetonate (Ni (acac) 2 ), dichloro (2, 2'-bipyridine) nickel, and dibromobis (triphenylphosphine) nickel (Ni (PPh 3) 2 Br 2), the ligand-containing two Kel and palladium catalysts such as tri-t-butylphosphine, triadamantylphosphine, 1,3-bis (2,4,6-trimethylphenyl) imidazolidinium chloride, 1,3-bis (2,6-diisopropylphenyl) Examples thereof include nickel and palladium catalysts containing imidazolidinium chloride or 1,3-diadamantylimidazolidinium chloride, with nickel catalysts being preferred, in particular bis (diphenylphosphino) propane nickel dichloride (Ni (dpppp) Cl. 2), bis (diphenylphosphino) ethane nickel dichloride (Ni (dppe) Cl 2) is more preferable.
Palladium and nickel catalysts comprising a combination of the ligands described above can be used as well.

重合触媒の使用量は、特に限定されるものではないが、2,5−ジハロチオフェン化合物の量に基づいて、典型的には0.1〜20mol%であり、好ましくは10〜20mol%、より好ましくは10〜15mol%の範囲である。   The amount of the polymerization catalyst used is not particularly limited, but is typically 0.1 to 20 mol%, preferably 10 to 20 mol%, based on the amount of the 2,5-dihalothiophene compound. More preferably, it is the range of 10-15 mol%.

なお、上記式(1)で表される2,5−ジハロチオフェン化合物、式(2)で表されるグリニャール試薬および重合触媒は、市販品を用いても、従来公知の方法によって調製したものを用いてもよい。   The 2,5-dihalothiophene compound represented by the above formula (1), the Grignard reagent and the polymerization catalyst represented by the formula (2) were prepared by a conventionally known method even when using commercially available products. May be used.

上記重合反応に使用される有機溶媒としては、有機金属化合物と反応せず、重合反応に悪影響を与えないものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサンまたはヘプタン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の芳香族炭化水素類;ジエチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジブチルエーテル、アミルエーテル、1,4−ジオキサンおよびTHF等のエーテル類などが挙げられ、これらは1種単独で用いても、THFとトルエンとの混合溶媒等2種以上混合して用いてもよい。
これらの中でも、本発明では、エーテル類が好ましく、THFがより好ましい。
The organic solvent used in the polymerization reaction is not particularly limited as long as it does not react with the organometallic compound and does not adversely affect the polymerization reaction. For example, pentane, hexane, cyclohexane, heptane, etc. Aliphatic hydrocarbons; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; and ethers such as diethyl ether, t-butyl methyl ether, dibutyl ether, amyl ether, 1,4-dioxane and THF These may be used alone or in combination of two or more such as a mixed solvent of THF and toluene.
Among these, ethers are preferable in the present invention, and THF is more preferable.

重合反応の温度は、特に限定されるものではなく、−10〜200℃程度が採用できるが、重合時の温度は、10〜100℃程度が好ましく、20〜50℃程度がより好ましい。また、重合触媒添加時の温度は、−10〜20℃程度が好ましく、−5〜10℃程度がより好ましい。
重合反応時の圧力は特に限定されるものではなく、大気下で行うことができる。
The temperature of the polymerization reaction is not particularly limited, and about −10 to 200 ° C. can be adopted. However, the temperature during polymerization is preferably about 10 to 100 ° C., more preferably about 20 to 50 ° C. Moreover, about -10-20 degreeC is preferable and the temperature at the time of a polymerization catalyst addition has more preferable about -5-10 degreeC.
The pressure during the polymerization reaction is not particularly limited, and can be performed in the atmosphere.

重合反応後、塩酸でクエンチすることで、上記式(3)で表される末端にハロゲン原子を有する重合体が得られる。
この場合、塩酸の濃度は、特に限定されるものではなく、1〜12M程度、好ましくは、3〜10M程度、より好ましくは、4〜7M程度である。
塩酸によるクエンチ後は、常法に従って後処理および精製をすることで純粋な式(3)で表される重合体を得ることができる。
After the polymerization reaction, a polymer having a halogen atom at the terminal represented by the above formula (3) is obtained by quenching with hydrochloric acid.
In this case, the concentration of hydrochloric acid is not particularly limited, and is about 1 to 12M, preferably about 3 to 10M, and more preferably about 4 to 7M.
After quenching with hydrochloric acid, a pure polymer represented by the formula (3) can be obtained by post-treatment and purification according to a conventional method.

なお、上記重合反応では、重合開始時に下記式で示されるチオフェン2量体の金属錯体が生成して反応が進行する。   In the above polymerization reaction, a metal complex of a thiophene dimer represented by the following formula is generated at the start of polymerization and the reaction proceeds.

Figure 2018193418
(式中、R1、R2およびX2は上記と同じ意味を表し、Mは、触媒金属を、Lはリガンドを表す。)
Figure 2018193418
(Wherein R 1 , R 2 and X 2 represent the same meaning as described above, M represents a catalyst metal, and L represents a ligand.)

したがって、得られた重合体の分子鎖末端または分子鎖中には、上記2量体由来の構造が必ず含まれることになり、末端に含まれる場合、得られる重合体は式(3−1)の構造となり、主鎖中に含まれる場合、得られる重合体は式(3−2)の構造となるが、本発明では、これらを併せて上記式(3)で表している。   Accordingly, the molecular chain terminal or molecular chain of the obtained polymer always contains the structure derived from the dimer, and when it is included at the terminal, the resulting polymer has the formula (3-1) When the polymer is contained in the main chain, the resulting polymer has the structure of formula (3-2). In the present invention, these are collectively represented by the above formula (3).

Figure 2018193418
(式中、R1、R2およびX2は上記と同じ意味を表す。)
Figure 2018193418
(Wherein R 1 , R 2 and X 2 represent the same meaning as described above.)

[2]式(A)で表される片末端修飾ポリチオフェンの合成
式(A)で表されるポリチオフェンは、上記式(3)で表される重合体の末端に残存するハロゲン原子を足掛かりに、トリアルキルシリルアセチレンと、カップリング触媒存在下で、薗頭反応などのカップリング反応を行った後、脱シリル化して得ることができる。
トリアルキルシリルアセチレンの具体例としては、トリメチルシリルアセチレン、トリエチルシリルアセチレン、トリイソプロピルシリルアセチレン等が挙げられるが、トリメチルシリルアセチレンが好ましい。
[2] Synthesis of single-end modified polythiophene represented by formula (A) The polythiophene represented by formula (A) is based on a halogen atom remaining at the end of the polymer represented by formula (3), It can be obtained by desilylation after conducting a coupling reaction such as Sonogashira reaction with trialkylsilylacetylene in the presence of a coupling catalyst.
Specific examples of the trialkylsilylacetylene include trimethylsilylacetylene, triethylsilylacetylene, triisopropylsilylacetylene and the like, and trimethylsilylacetylene is preferable.

カップリング触媒としては、金属錯体触媒が通常用いられる。
金属錯体としては、パラジウム錯体やニッケル錯体が挙げられるが、パラジウム錯体が好ましく、また、反応によっては銅触媒を助触媒として共存させることが好ましい。
金属錯体触媒としては、種々の構造のものを用いることができるが、いわゆる低原子価の金属錯体を用いることが好ましく、特に、3級ホスフィンや3級ホスファイトを配位子とするゼロ価金属錯体触媒が好ましい。
また、反応系中で容易にゼロ価金属錯体触媒に変換される適当な前駆体を用いることもでき、さらに、反応系中で、3級ホスフィンや3級ホスファイトを配位子として含まない金属錯体と、配位子である3級ホスフィンや3級ホスファイトとを混合し、3級ホスフィンや3級ホスファイトを配位子とする低原子価金属錯体触媒を生成させることもできる。
As the coupling catalyst, a metal complex catalyst is usually used.
Examples of the metal complex include a palladium complex and a nickel complex, but a palladium complex is preferable, and depending on the reaction, a copper catalyst is preferably used as a co-catalyst.
As the metal complex catalyst, those having various structures can be used, but it is preferable to use a so-called low-valent metal complex, particularly a zero-valent metal having a tertiary phosphine or tertiary phosphite as a ligand. Complex catalysts are preferred.
In addition, a suitable precursor that can be easily converted into a zero-valent metal complex catalyst in the reaction system can be used, and further, a metal that does not contain tertiary phosphine or tertiary phosphite as a ligand in the reaction system. A complex and a tertiary phosphine or tertiary phosphite which is a ligand can be mixed to produce a low-valent metal complex catalyst having tertiary phosphine or tertiary phosphite as a ligand.

配位子である3級ホスフィンまたは3級ホスファイトの具体例としては、トリフェニルホスフィン、トリ−o−トリルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィン、フェニルジメチルホスフィン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、トリメチルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリフェニルホスファイト等が挙げられ、これらの配位子は、1種単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。   Specific examples of the tertiary phosphine or tertiary phosphite as the ligand include triphenylphosphine, tri-o-tolylphosphine, diphenylmethylphosphine, phenyldimethylphosphine, 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane, 1,3-bis (diphenylphosphino) propane, 1,4-bis (diphenylphosphino) butane, 1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene, trimethyl phosphite, triethyl phosphite, triphenyl phosphite, etc. These ligands may be used alone or in combination of two or more.

3級ホスフィンや3級ホスファイトを配位子として含むパラジウム錯体の具体例としては、(エチレン)ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ビス(トリフェニルホスフィン)ジクロロパラジウム等が挙げられる。
また、金属錯体触媒として、3級ホスフィンや3級ホスファイトを含まないパラジウム錯体と、3級ホスフィンまたは3級ホスファイトを配位子として含むパラジウム錯体とを組み合わせて用いることもでき、この場合、上記配位子をさらに組み合わせてもよい。
3級ホスフィンや3級ホスファイトを含まないパラジウム錯体の具体例としては、ビス(ベンジリデンアセトン)パラジウム、トリス(ベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(アセトニトリル)ジクロロパラジウム、ビス(ベンゾニトリル)ジクロロパラジウム、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、パラジウム−活性炭等が挙げられる。
Specific examples of a palladium complex containing tertiary phosphine or tertiary phosphite as a ligand include (ethylene) bis (triphenylphosphine) palladium, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, bis (triphenylphosphine) dichloropalladium, etc. Is mentioned.
In addition, as a metal complex catalyst, a palladium complex not containing tertiary phosphine or tertiary phosphite and a palladium complex containing tertiary phosphine or tertiary phosphite as a ligand can be used in combination. You may further combine the said ligand.
Specific examples of the palladium complex containing no tertiary phosphine or tertiary phosphite include bis (benzylideneacetone) palladium, tris (benzylideneacetone) dipalladium, bis (acetonitrile) dichloropalladium, bis (benzonitrile) dichloropalladium, acetic acid. Palladium, palladium chloride, palladium-activated carbon, etc. are mentioned.

カップリング触媒の使用量は、いわゆる触媒量でよく、原料である式(3)で表される重合体に対し、20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましい。
また、助触媒としての銅触媒は1価のものが好ましく、その具体例としては、塩化銅(I)、臭化銅(I)、ヨウ化銅(I)、酢酸銅(I)等が挙げられる。
助触媒の使用量は特に限定されるものではないが、原料である式(A)で表される重合体に対し、10モル%以下が好ましく、5モル%以下がより好ましい。
The amount of the coupling catalyst used may be a so-called catalytic amount, preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less with respect to the polymer represented by the formula (3) as the raw material.
The copper catalyst as the co-catalyst is preferably monovalent, and specific examples thereof include copper (I) chloride, copper (I) bromide, copper (I) iodide, copper (I) acetate and the like. It is done.
Although the usage-amount of a promoter is not specifically limited, 10 mol% or less is preferable with respect to the polymer represented by the formula (A) which is a raw material, and 5 mol% or less is more preferable.

なお、上記カップリング反応では塩基を用いることもでき、その具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、燐酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム等の無機塩基;メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、イミダゾール、キノリン、コリジン、ピロリジン、ピペリジン、モルフォリン、N−メチルモルフォリン等のアミン類;酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム等が挙げられる。
塩基を用いる場合、その使用量は特に限定されるものではないが、原料である式(3)で表される重合体1モルに対し、1〜10モル倍程度が好ましい。
In the above coupling reaction, a base can also be used. Specific examples thereof include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium phosphate, sodium carbonate, potassium carbonate, carbonic acid. Inorganic bases such as lithium and cesium carbonate; methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, tripropylamine, isopropylamine, diisopropylamine, triisopropylamine, butylamine, dibutylamine, tri Amines such as butylamine, diisopropylethylamine, pyridine, imidazole, quinoline, collidine, pyrrolidine, piperidine, morpholine, N-methylmorpholine; Arm, potassium acetate, lithium acetate, and the like.
When the base is used, the amount used is not particularly limited, but is preferably about 1 to 10 moles per mole of the polymer represented by the formula (3) as the raw material.

反応溶媒としては、当該反応条件下で安定であって、反応に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されるものではなく、例えば、水;メタノール、エタノール等のアルコール類;トリエチルアミン等のアミン類;ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等の非プロトン性極性有機溶媒;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、THF、1,4−ジオキサン等のエーテル類;ペンタン、へキサン、ヘプタン、石油エーテル等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、テトラリン等の芳香族炭化水素類、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン等のハロゲン系炭化水素類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル等の低級脂肪酸エステル類、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル等のニトリル類などが使用できる。これらの溶媒は、反応の起こり易さなどを考慮して適宜選択することができ、1種単独で用いても2種以上混合して用いてもよい。
なお、上記溶媒は、適当な脱水剤や乾燥剤を用いて水を含有しない溶媒として用いることもできる。
The reaction solvent is not particularly limited as long as it is stable under the reaction conditions and does not adversely influence the reaction. For example, water; alcohols such as methanol and ethanol; amines such as triethylamine Aprotic polar organic solvents such as dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone; ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, methyl t-butyl ether, cyclopentyl methyl ether, THF, 1,4-dioxane; Aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, petroleum ether, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, nitrobenzene, tetralin, chloroform, dichloromethane Carbon tetrachloride, halogenated hydrocarbons dichloroethane, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, lower fatty acid esters of methyl propionate, acetonitrile, propionitrile, etc. nitriles such as butyronitrile may be used. These solvents can be appropriately selected in consideration of the ease of reaction and the like, and may be used singly or in combination of two or more.
In addition, the said solvent can also be used as a solvent which does not contain water using a suitable dehydrating agent and a desiccant.

反応温度は、−100℃から使用する反応溶媒の沸点までを採用できるが、−50〜200℃が好ましく、20〜150℃がより好ましい。
反応時間は、通常、0.1〜1,000時間程度であるが、0.5〜100時間が好ましい。
反応終了後は、常法に従って後処理および必要に応じて精製することで、末端にトリアルキルシリルエチニル基を有する重合体を得ることができる。
得られたトリアルキルシリルエチニル基を有する重合体を、テトラブチルアンモニウムフルオライド(TBAF)等の脱シリル化剤で処理した後、常法に従って後処理することで、目的とする式(A)で表される片末端修飾ポリチオフェンが得られる。
Although reaction temperature can employ | adopt from the boiling point of the reaction solvent to be used to -100 degreeC, -50-200 degreeC is preferable and 20-150 degreeC is more preferable.
The reaction time is usually about 0.1 to 1,000 hours, but preferably 0.5 to 100 hours.
After completion of the reaction, a polymer having a trialkylsilylethynyl group at the terminal can be obtained by post-treatment according to a conventional method and purification as necessary.
After the obtained polymer having a trialkylsilylethynyl group is treated with a desilylating agent such as tetrabutylammonium fluoride (TBAF), it is post-treated according to a conventional method to obtain the target formula (A). The one-terminal modified polythiophene represented is obtained.

本発明で得られる片末端修飾ポリチオフェンの分子量は特に限定されるものではないが、数平均分子量で、1,000〜500,000程度が好ましく、3,000〜100,000程度が好ましく、5,000〜50,000程度がより好ましい。なお、数平均分子量は、GPCによるポリスチレン換算値である。   The molecular weight of the one-end modified polythiophene obtained in the present invention is not particularly limited, but the number average molecular weight is preferably about 1,000 to 500,000, preferably about 3,000 to 100,000, 000 to 50,000 is more preferable. The number average molecular weight is a polystyrene equivalent value by GPC.

[3]クリック反応
以上で得られた式(A)で表される片末端修飾ポリチオフェンは、片末端のみにエチニル基を有しているため、当該ポリチオフェンと下記式(4)で表される、末端にアジド基を有するポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)と反応させることで、効率的にブロックコポリマーを製造することができる。
[3] Click reaction Since the one-end modified polythiophene represented by the formula (A) obtained above has an ethynyl group only at one end, the polythiophene is represented by the following formula (4). A block copolymer can be efficiently produced by reacting with poly (2-ethyl-2-oxazoline) having an azide group at the terminal.

Figure 2018193418
Figure 2018193418

上記R4は、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数7〜20のアラルキル基を表し、このアルキル基としては、上記と同様の基が挙げられ、アラルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基等が挙げられるが、ベンジル基が好ましい。
pは、2以上の整数を表すが、2〜1,000が好ましく、10〜500がより好ましい。
R 4 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms. Examples of the alkyl group include the same groups as described above. Examples of the aralkyl group include benzyl group, phenylethyl A benzyl group is preferred.
p represents an integer of 2 or more, preferably 2 to 1,000, and more preferably 10 to 500.

クリック反応の条件は、公知の条件を採用することができ、例えば、上記各ポリマーを、CuI等の銅触媒およびジイソプロピルアミン等の塩基存在下、0〜100℃程度で、0.1〜500時間程度反応させる手法を採用できる。
上記各ポリマーの反応比率は任意であり、所望のブロックコポリマーに応じて適宜設定することができる。
As the conditions for the click reaction, known conditions can be employed. For example, the above polymers can be used in the presence of a copper catalyst such as CuI and a base such as diisopropylamine at about 0 to 100 ° C. for 0.1 to 500 hours. A method of reacting to some extent can be adopted.
The reaction ratio of each of the above polymers is arbitrary, and can be set as appropriate according to the desired block copolymer.

反応終了後、固体の銅触媒や未反応のポリマーを効率的に除去するため、複数の精製を組み合わせることが好ましい。
例えば、まず、中性酸化アルミニウムを充填したカラムで濾過し、固体の同触媒を除去した後、濾液から溶媒を留去して得られた残渣をメタノールに溶かし、未反応のポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)を除去し、このメタノール溶液中に、ジエチルエーテルを加えてブロックコポリマーと未反応の片末端修飾ポリチオフェンを析出させ、これを濾過後、濾過物をTHFに溶かし、この溶液に、ヘキサンを加えてブロックコポリマーを析出させることで、純粋なブロックコポリマーを得ることができる。
After the reaction is completed, it is preferable to combine a plurality of purifications in order to efficiently remove the solid copper catalyst and the unreacted polymer.
For example, after filtering through a column filled with neutral aluminum oxide to remove the solid catalyst, the residue obtained by distilling off the solvent from the filtrate was dissolved in methanol and unreacted poly (2-ethyl). 2-oxazoline) was removed, and diethyl ether was added to the methanol solution to precipitate the block copolymer and unreacted one-end-modified polythiophene. After filtration, the filtrate was dissolved in THF. Pure block copolymer can be obtained by adding hexane to precipitate the block copolymer.

なお、上記クリック反応に用いる末端にアジド基を有するポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)は、公知の方法で製造することができる。
例えば、重合開始剤として臭化ベンジルを用いて、2−エチル−2−オキサゾリンを重合させた後、反応液にアジ化ナトリウムを加えて反応させることで、上記式(4)で表される末端にアジド基を有するポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)が得られる。
The poly (2-ethyl-2-oxazoline) having an azide group at the terminal used for the click reaction can be produced by a known method.
For example, 2-ethyl-2-oxazoline is polymerized using benzyl bromide as a polymerization initiator, and then reacted with sodium azide added to the reaction solution, whereby the terminal represented by the above formula (4) is obtained. Thus, poly (2-ethyl-2-oxazoline) having an azide group is obtained.

以下、合成例、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、実施例で用いた各測定装置は以下のとおりである。
[GPC]
装置:Shodex GPC−101(昭和電工(株)製)
カラム:Shodex KF−804L 2本(昭和電工(株)製)
カラム温度:40℃
溶媒:クロロホルム 1mL/分
検出器:UV(254nm)、RI
検量線:標準ポリスチレン
1H−NMR]
装置:JEOL ECA-500 and ECA-600
[TG−DTA]
装置:Seiko Instruments Inc. TG/DTA 6200
[MALDI−TOFF]
装置:AXIMA-CFR plus Shimadzu/Kratos
Reflection ion mode:レーザー(λ=337nm)
Matrix:1,8-dihydroxy-9[10H]-anthracenone
Hereinafter, although a synthesis example, an Example, and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Example. In addition, each measuring apparatus used in the Example is as follows.
[GPC]
Device: Shodex GPC-101 (manufactured by Showa Denko KK)
Column: 2 Shodex KF-804L (manufactured by Showa Denko KK)
Column temperature: 40 ° C
Solvent: Chloroform 1 mL / min Detector: UV (254 nm), RI
Calibration curve: Standard polystyrene [ 1 H-NMR]
Equipment: JEOL ECA-500 and ECA-600
[TG-DTA]
Equipment: Seiko Instruments Inc. TG / DTA 6200
[MALDI-TOFF]
Equipment: AXIMA-CFR plus Shimadzu / Kratos
Reflection ion mode: Laser (λ = 337nm)
Matrix: 1,8-dihydroxy-9 [10H] -anthracenone

[合成例1]PEtOxの合成

Figure 2018193418
(式中、pは上記と同じ意味を表す。) [Synthesis Example 1] Synthesis of PEtOx
Figure 2018193418
(Wherein p represents the same meaning as described above.)

よく乾燥させた耐圧封管を減圧下で加熱し、室温に冷却した後、アルゴンで置換した。この中に、アルゴン雰囲気下で、臭化ベンジル(0.1mL,0.8mmol)と2−エチル−2−オキサゾリン(2mL,20mmol)の乾燥ジメチルアセトアミド(5.0mL)溶液を加え、100℃で12時間撹拌した。室温まで放冷した後、アジ化ナトリウム(737.8mg,10mmol)を加え、80℃で12時間撹拌した。反応液を水でクエンチし、ジクロロメタンで抽出した。有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液で洗い、無水MgSO4で乾燥し、減圧濃縮した。残渣にジエチルエーテルを加え、不溶物を吸引ろ過で回収してジエチルエーテルで洗浄することにより、PEtOx(20.3g,収率98.2%)を得た。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 3.33-3.46 (b, 4H), 2.26-2.40(b, 2H), 1.08-1.11 (b, 3H).
GPC(溶離液:クロロホルム、ポリスチレン標準):RIシグナル、Mn=3,700、Mw/Mn=1.06.
The well-sealed pressure-resistant sealed tube was heated under reduced pressure, cooled to room temperature, and then replaced with argon. A solution of benzyl bromide (0.1 mL, 0.8 mmol) and 2-ethyl-2-oxazoline (2 mL, 20 mmol) in dry dimethylacetamide (5.0 mL) was added to the solution at 100 ° C. under an argon atmosphere. Stir for 12 hours. After allowing to cool to room temperature, sodium azide (737.8 mg, 10 mmol) was added and stirred at 80 ° C. for 12 hours. The reaction was quenched with water and extracted with dichloromethane. The organic layer was washed with aqueous sodium hydrogen carbonate solution, dried over anhydrous MgSO 4 and concentrated under reduced pressure. Diethyl ether was added to the residue, and the insoluble matter was collected by suction filtration and washed with diethyl ether to obtain PEtOx (20.3 g, yield 98.2%).
1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 ) δ 3.33-3.46 (b, 4H), 2.26-2.40 (b, 2H), 1.08-1.11 (b, 3H).
GPC (eluent: chloroform, polystyrene standard): RI signal, Mn = 3,700, Mw / Mn = 1.06.

[実施例1]P3HTPの合成
(1)P3HTBの合成

Figure 2018193418
(式中、m、nは、上記と同じ意味を表す。) [Example 1] Synthesis of P3HT P (1) Synthesis of P3HT B
Figure 2018193418
(In the formula, m and n represent the same meaning as described above.)

三方コックを装着し、内部をアルゴンで置換した200mLナスフラスコに、アルゴン雰囲気下、乾燥THF20mLに溶解した2−ブロモ−3−n−ヘキシル−5−ヨードチオフェン(943.2mg,2.53mmol)を0℃で加えた。そこへ、イソプロピルマグネシウムクロリド(2.0MのTHF溶液、1.23mL,2.45mmol)をシリンジで加え、0℃で2時間攪拌した。反応液にNi(dppp)Cl2(34.3mg,0.063mmol)を乾燥THF(10mL)に懸濁させた液を0℃で加えた後、室温で2時間撹拌した。反応液に5M塩酸を加えた後、クロロホルムで抽出した。有機層を水で洗い、無水MgSO4で乾燥させ、減圧濃縮した。残渣にメタノールを加え、不溶物を吸引ろ過で回収してメタノールで洗浄し、純粋なP3HTB(331mg、収率78.5%)を得た。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 6.98 (s, 1H), 2.81 (t, 2H), 1.71 (quint, 2H), 1.44-1.30 (m, 6H), 0.91 (t, 3H).
GPC(溶離液:クロロホルム、ポリスチレン標準):RIシグナル、Mn=10,200、Mw/Mn=1.04.UVシグナル、Mn=9,190、Mn/Mw=1.10.
2-Bromo-3-n-hexyl-5-iodothiophene (943.2 mg, 2.53 mmol) dissolved in 20 mL of dry THF was added under argon atmosphere to a 200 mL eggplant flask equipped with a three-way cock and purged with argon. Added at 0 ° C. To this was added isopropylmagnesium chloride (2.0 M THF solution, 1.23 mL, 2.45 mmol) with a syringe, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours. A solution obtained by suspending Ni (dppp) Cl 2 (34.3 mg, 0.063 mmol) in dry THF (10 mL) was added to the reaction solution at 0 ° C., followed by stirring at room temperature for 2 hours. 5M Hydrochloric acid was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with chloroform. The organic layer was washed with water, dried over anhydrous MgSO 4 and concentrated under reduced pressure. Methanol was added to the residue, and the insoluble matter was collected by suction filtration and washed with methanol to obtain pure P3HT B (331 mg, yield 78.5%).
1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 ) δ 6.98 (s, 1H), 2.81 (t, 2H), 1.71 (quint, 2H), 1.44-1.30 (m, 6H), 0.91 (t, 3H).
GPC (eluent: chloroform, polystyrene standard): RI signal, Mn = 10,200, Mw / Mn = 1.04. UV signal, Mn = 9,190, Mn / Mw = 1.10.

(2)P3HTSの合成

Figure 2018193418
(式中、m、nは、上記と同じ意味を表す。) (2) Synthesis of P3HT S
Figure 2018193418
(In the formula, m and n represent the same meaning as described above.)

よく乾燥させた200mLナスフラスコに、窒素雰囲気下、乾燥THF20mLに溶解したP3HTB(331mg,0.036mmol)、Pd(PPh32Cl2(4.74mg,6.76μmol)、CuI(0.7mg,3.75μmol)、トリメチルシリルアセチレン(0.022mL,0.157mmol)、ジイソプロピルアミン(20mL)を加え、凍結脱気サイクルを3回繰り返した。反応混合物を60℃にて終夜撹拌した。反応液を室温まで冷却した後、1Mの希塩酸でクエンチし、クロロホルムで抽出した。有機層を水で洗い、無水MgSO4で乾燥させ、減圧濃縮した。残渣にメタノールを加え、不溶物を吸引ろ過で回収してメタノールで洗浄することにより、純粋なP3HTS(319mg,収率96.4%)を得た。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 6.98 (s, 1H), 2.81 (t, 2H), 1.71 (quint, 2H), 1.44-1.30 (m, 6H), 0.91 (t, 3H), 0.27(s, 0.21H).
GPC(溶離液:クロロホルム、ポリスチレン標準):RIシグナル、Mn=9,340、Mw/Mn=1.09.UVシグナル、Mn=8,710、Mn/Mw=1.14.
In a well-dried 200 mL eggplant flask, P3HT B (331 mg, 0.036 mmol), Pd (PPh 3 ) 2 Cl 2 (4.74 mg, 6.76 μmol), CuI (0. 7 mg, 3.75 μmol), trimethylsilylacetylene (0.022 mL, 0.157 mmol) and diisopropylamine (20 mL) were added, and the freeze degassing cycle was repeated three times. The reaction mixture was stirred at 60 ° C. overnight. The reaction was cooled to room temperature, quenched with 1M dilute hydrochloric acid, and extracted with chloroform. The organic layer was washed with water, dried over anhydrous MgSO 4 and concentrated under reduced pressure. Methanol was added to the residue, and insoluble matter was collected by suction filtration and washed with methanol to obtain pure P3HT S (319 mg, yield 96.4%).
1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 ) δ 6.98 (s, 1H), 2.81 (t, 2H), 1.71 (quint, 2H), 1.44-1.30 (m, 6H), 0.91 (t, 3H), 0.27 ( s, 0.21H).
GPC (eluent: chloroform, polystyrene standard): RI signal, Mn = 9,340, Mw / Mn = 1.09. UV signal, Mn = 8,710, Mn / Mw = 1.14.

(3)P3HTPの合成

Figure 2018193418
(式中、m、nは、上記と同じ意味を表す。) (3) Synthesis of P3HT P
Figure 2018193418
(In the formula, m and n represent the same meaning as described above.)

よく乾燥させた200mLナスフラスコ中に、乾燥THF20mLに溶解したP3HTS(105mg)を加え、窒素雰囲気下、フッ素化テトラブチルアンモニウム(1mL、水とTHFの混合溶媒に23mg/mL)を0℃で加え、30分間撹拌した。反応液を大量のメタノールに注いだ後、不溶物を吸引ろ過で回収してメタノールで洗浄することにより、P3HTP(100mg,収率95.2%)を得た。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 6.98 (s, 1H), 3.53(s, 0.01H), 2.81 (t, 2H), 1.71 (quint, 2H), 1.44-1.30 (m, 6H), 0.92 (t, 3H).
GPC(溶離液:クロロホルム、ポリスチレン標準):RIシグナル、Mn=8,450、Mw/Mn=1.14.UVシグナル、Mn=8,670、Mn/Mw=1.12.
P3HT S (105 mg) dissolved in 20 mL of dry THF was added to a well-dried 200 mL eggplant flask, and fluorinated tetrabutylammonium (1 mL, 23 mg / mL in a mixed solvent of water and THF) was added at 0 ° C. under a nitrogen atmosphere. Added and stirred for 30 minutes. The reaction solution was poured into a large amount of methanol, and insoluble matter was collected by suction filtration and washed with methanol to obtain P3HT P (100 mg, yield 95.2%).
1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 ) δ 6.98 (s, 1H), 3.53 (s, 0.01H), 2.81 (t, 2H), 1.71 (quint, 2H), 1.44-1.30 (m, 6H), 0.92 (t, 3H).
GPC (eluent: chloroform, polystyrene standard): RI signal, Mn = 8,450, Mw / Mn = 1.14. UV signal, Mn = 8,670, Mn / Mw = 1.12.

[実施例2]P3HT−b−PEtOxの合成

Figure 2018193418
(式中、m、n、pは、上記と同じ意味を表す。) Example 2 Synthesis of P3HT-b-PEtOx
Figure 2018193418
(In the formula, m, n and p have the same meaning as described above.)

三方コックを取り付けた丸底フラスコを、減圧下で加熱した後、アルゴン雰囲気下で室温まで冷却した。その中に、P3HTP(9.83μmol)、PEtOx(49.3μmol)、CuI(37mg,0.196mmol)、およびジイソプロピルアミン(0.17mL,0.983mmol)をアルゴン雰囲気下で加えた後、乾燥THF(20mL)をシリンジで加えた。得られた混合物に対し、凍結乾燥脱気を3回繰り返した後、60℃で48時間撹拌した。
反応終了後、中性酸化アルミニウムを充填したカラムで濾過し、固体触媒であるCuを除去し、濾液を集め、減圧下で溶媒を留去した。続いて、得られた固体ポリマーをメタノール(100mL)に溶かし、未反応のPEtOxを除去した後、メタノール溶液中に、ブロック共重合体と未反応のP3HTPが析出するまでジエチルエーテルをゆっくりと加えた。濾過後、析出したポリマーをTHFで集め、このポリマーのTHF溶液200mLに、ブロック共重合体が析出するまでヘキサンをゆっくりと加えた。最終析出物をTHFにて集め、純粋なP3HT−b−PEtOx(105mg,収率63.6%)を得た。
A round bottom flask equipped with a three-way cock was heated under reduced pressure and then cooled to room temperature under an argon atmosphere. Into this, P3HT P (9.83 μmol), PEtOx (49.3 μmol), CuI (37 mg, 0.196 mmol), and diisopropylamine (0.17 mL, 0.983 mmol) were added under an argon atmosphere, and then dried. THF (20 mL) was added via syringe. The resulting mixture was lyophilized and degassed three times and then stirred at 60 ° C. for 48 hours.
After completion of the reaction, the mixture was filtered through a column filled with neutral aluminum oxide to remove Cu as a solid catalyst, the filtrate was collected, and the solvent was distilled off under reduced pressure. Subsequently, the obtained solid polymer was dissolved in methanol (100 mL) to remove unreacted PEtOx, and then diethyl ether was slowly added to the methanol solution until the block copolymer and unreacted P3HT P were precipitated. It was. After filtration, the precipitated polymer was collected with THF, and hexane was slowly added to 200 mL of this polymer in THF until the block copolymer was precipitated. The final precipitate was collected in THF to obtain pure P3HT-b-PEtOx (105 mg, yield 63.6%).

[比較例1]P3HTQの合成

Figure 2018193418
(式中、m、nは、上記と同じ意味を表す。) [Comparative Example 1] Synthesis of P3HT Q
Figure 2018193418
(In the formula, m and n represent the same meaning as described above.)

三方コックを装着し、内部をアルゴンで置換した200mLナスフラスコに、アルゴン雰囲気下、乾燥THF35mLに溶解した2−ブロモ−3−n−ヘキシル−5−ヨードチオフェン(1.51g,4.05mmol)を0℃で加えた。そこへ、イソプロピルマグネシウムクロリド(2.1MのTHF溶液、1.87mL,3.93mmol)をシリンジで加え、0℃で2時間撹拌した。反応液にNi(dppp)Cl2(62.7mg、0.160mmol)を乾燥THF(6mL)に懸濁させた液を0℃で加えた後、室温で1時間撹拌した。反応液にエチニルマグネシウムクロリド(0.5MのTHF溶液、1.4mL,0.696mmol)を0℃でシリンジにて加え、0℃で15分間撹拌した後、反応液を大量の冷メタノールに注いだ。不溶物を吸引ろ過で回収してメタノールとヘキサンで洗浄し、P3HTQ(441mg,収率65.7%)を得た。
1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 6.98 (s, 30.8H), 3.53 (s, 1H), 2.80 (t, 62.0H), 1.71 (quint, 63.5H), 1.44-1.30 (m, 191.8H), 0.91 (t, 94.6H).
GPC(溶離液:クロロホルム、ポリスチレン標準):RIシグナル、Mn=6,700、Mw/Mn=1.12.UVシグナル、Mn=6,730、Mn/Mw=1.12.
なお、MALDI−TOFF分析の結果、両末端エチニル体の存在が確認され、その含有割合は、1H−NMR分析の結果から17.6%であることが確認された。
2-Bromo-3-n-hexyl-5-iodothiophene (1.51 g, 4.05 mmol) dissolved in 35 mL of dry THF in an argon atmosphere was added to a 200 mL eggplant flask equipped with a three-way cock and purged with argon. Added at 0 ° C. Thereto, isopropylmagnesium chloride (2.1 M THF solution, 1.87 mL, 3.93 mmol) was added with a syringe, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours. A solution of Ni (dppp) Cl 2 (62.7 mg, 0.160 mmol) suspended in dry THF (6 mL) was added to the reaction solution at 0 ° C., and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Ethinyl magnesium chloride (0.5 M THF solution, 1.4 mL, 0.696 mmol) was added to the reaction solution with a syringe at 0 ° C., and the mixture was stirred at 0 ° C. for 15 minutes, and then the reaction solution was poured into a large amount of cold methanol. . The insoluble material was collected by suction filtration and washed with methanol and hexane to obtain P3HT Q (441 mg, yield 65.7%).
1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 ) δ 6.98 (s, 30.8H), 3.53 (s, 1H), 2.80 (t, 62.0H), 1.71 (quint, 63.5H), 1.44-1.30 (m, 191.8H ), 0.91 (t, 94.6H).
GPC (eluent: chloroform, polystyrene standard): RI signal, Mn = 6,700, Mw / Mn = 1.12. UV signal, Mn = 6,730, Mn / Mw = 1.12.
As a result of MALDI-TOFF analysis, the presence of both-end ethynyl compounds was confirmed, and the content ratio was confirmed to be 17.6% from the results of 1 H-NMR analysis.

Claims (11)

下記式(1)
Figure 2018193418
(式中、X1およびX2は、それぞれ独立にハロゲン原子を表し、R1およびR2は、それぞれ独立に、重合反応の前後で変化しない1価の有機基または水素原子を表すが、R1およびR2が同時に水素原子となることはない。)
で表される2,5−ジハロチオフェン化合物を、下記式(2)
Figure 2018193418
(式中、R3は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、X3は、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す。)で表されるグリニャール試薬と反応させ、続いて重合触媒の存在下で重合させた後、塩酸でクエンチして下記式(3)
Figure 2018193418
(式中、X2、R1およびR2は、前記と同じ意味を表し、mは、1以上の整数を表し、nは、2以上の整数を表す。)
で表される重合体を得、次いで、これをトリアルキルシリルアセチレンと、カップリング触媒の存下でカップリング反応させた後、脱シリル化することを特徴とする、下記式(A)
Figure 2018193418
(式中、R1、R2、mおよびnは、前記と同じ意味を表す。)
で表される片末端修飾ポリチオフェンの製造方法。
Following formula (1)
Figure 2018193418
(In the formula, X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, and R 1 and R 2 each independently represent a monovalent organic group or a hydrogen atom that does not change before and after the polymerization reaction. 1 and R 2 are not simultaneously hydrogen atoms.)
A 2,5-dihalothiophene compound represented by the following formula (2)
Figure 2018193418
(Wherein R 3 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and X 3 represents a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom), followed by reaction of the polymerization catalyst. After polymerization in the presence, the reaction product is quenched with hydrochloric acid and the following formula (3)
Figure 2018193418
(Wherein X 2 , R 1 and R 2 represent the same meaning as described above, m represents an integer of 1 or more, and n represents an integer of 2 or more.)
A polymer represented by the following formula (A) is obtained, which is then subjected to a coupling reaction with trialkylsilylacetylene in the presence of a coupling catalyst and then desilylated:
Figure 2018193418
(In the formula, R 1 , R 2 , m and n represent the same meaning as described above.)
The manufacturing method of the one terminal modified polythiophene represented by these.
前記X1が、ヨウ素原子であり、X2が、臭素原子である請求項1記載の片末端修飾ポリチオフェンの製造方法。 The method for producing one-end-modified polythiophene according to claim 1, wherein X 1 is an iodine atom, and X 2 is a bromine atom. 前記重合反応の前後で変化しない1価の有機基が、炭素数1〜20の一価炭化水素基である請求項1または2記載の片末端修飾ポリチオフェンの製造方法。   The method for producing a one-terminal modified polythiophene according to claim 1 or 2, wherein the monovalent organic group that does not change before and after the polymerization reaction is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. 前記R1およびR2のいずれか一方が、炭素数1〜10の直鎖アルキル基であり、他方が、水素原子である請求項1または2記載の片末端修飾ポリチオフェンの製造方法。 The method for producing a one-terminal modified polythiophene according to claim 1 or 2, wherein either one of R 1 and R 2 is a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and the other is a hydrogen atom. 前記R3が、イソプロピル基である請求項1〜4のいずれか1項記載の片末端修飾ポリチオフェンの製造方法。 Said R < 3 > is an isopropyl group, The manufacturing method of the one-end modified polythiophene of any one of Claims 1-4. 前記トリアルキルシリルアセチレンが、トリメチルシリルアセチレンである請求項1〜5のいずれか1項記載の片末端修飾ポリチオフェンの製造方法。   The method for producing a single-end modified polythiophene according to any one of claims 1 to 5, wherein the trialkylsilylacetylene is trimethylsilylacetylene. 前記重合触媒が、ニッケル触媒である請求項1〜6のいずれか1項記載の片末端修飾ポリチオフェンの製造方法。   The said polymerization catalyst is a nickel catalyst, The manufacturing method of the one-end modified polythiophene of any one of Claims 1-6. 請求項1〜7のいずれか1項記載の製造方法で得られた前記式(A)で表される片末端修飾ポリチオフェンを、下記式(4)
Figure 2018193418
(式中、R4は、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数7〜20のアラルキル基を表し、pは、2以上の整数を表す。)
で表される末端アジド基を有するポリ2−オキサゾリンと反応させる、下記式(B)
Figure 2018193418
(式中、R1、R2、R4、n、mおよびpは、前記と同じ意味を表す。)
で表されるブロック共重合体の製造方法。
The single-end modified polythiophene represented by the formula (A) obtained by the production method according to any one of claims 1 to 7 is represented by the following formula (4):
Figure 2018193418
(In the formula, R 4 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and p represents an integer of 2 or more.)
It is made to react with the poly 2-oxazoline which has the terminal azide group represented by following formula (B)
Figure 2018193418
(Wherein R 1 , R 2 , R 4 , n, m and p have the same meaning as described above.)
The manufacturing method of the block copolymer represented by these.
前記式(A)で表される片末端修飾ポリチオフェンと、前記式(4)で表される末端アジド基を有するポリ2−オキサゾリンとの反応によって生じた式(B)で表されるブロック共重合体を含む反応液を、中性酸化アルミニウムを充填したカラムで濾過する第1の工程と、
前記第1の工程で得られた濾液から溶媒を留去して得られた残渣をメタノールに溶かした後、このメタノール溶液中にジエチルエーテルを加えて生じた析出物を濾過する第2の工程と、
前記第2の工程で得られた濾過物をテトラヒドロフランに溶かし、この溶液に、ヘキサンを加えて前記式(B)で表されるブロック共重合体を析出させる第3の工程とを含む請求項8記載のブロック共重合体の製造方法。
Block copolymer represented by the formula (B) generated by the reaction of the one-end modified polythiophene represented by the formula (A) and the poly 2-oxazoline having a terminal azide group represented by the formula (4) A first step of filtering the reaction solution containing the union through a column filled with neutral aluminum oxide;
A second step of filtering the precipitate formed by adding diethyl ether to the methanol solution after dissolving the residue obtained by distilling off the solvent from the filtrate obtained in the first step in methanol; ,
The third step of dissolving the filtrate obtained in the second step in tetrahydrofuran and adding hexane to the solution to precipitate the block copolymer represented by the formula (B). The manufacturing method of the block copolymer of description.
下記式(A)で表される片末端修飾ポリチオフェン。
Figure 2018193418
(式中、R1およびR2は、それぞれ独立に、重合反応の前後で変化しない1価の有機基または水素原子を表すが、R1およびR2が同時に水素原子となることはない。mは、1以上の整数を表し、nは、2以上の整数を表す。)
One terminal modified polythiophene represented by the following formula (A).
Figure 2018193418
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a monovalent organic group or a hydrogen atom that does not change before and after the polymerization reaction, but R 1 and R 2 do not simultaneously become a hydrogen atom. Represents an integer of 1 or more, and n represents an integer of 2 or more.)
下記式(B)で表されるブロック共重合体。
Figure 2018193418
(式中、R1およびR2は、それぞれ独立に、重合反応の前後で変化しない1価の有機基または水素原子を表すが、R1およびR2が同時に水素原子となることはなく、R4は、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数7〜20のアラルキル基を表し、mは、1以上の整数を表し、nは、2以上の整数を表し、pは、2以上の整数を表す。)
A block copolymer represented by the following formula (B).
Figure 2018193418
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represents a monovalent organic group or a hydrogen atom that does not change before and after the polymerization reaction, but R 1 and R 2 do not simultaneously become a hydrogen atom, 4 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, m represents an integer of 1 or more, n represents an integer of 2 or more, and p represents an integer of 2 or more. Represents.)
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