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ポリマー及びその製造方法 NEW コモンズ

国内特許コード P190015821
整理番号 (NU-644)
掲載日 2019年1月24日
出願番号 特願2017-563871
出願日 平成29年1月27日(2017.1.27)
国際出願番号 JP2017003037
国際公開番号 WO2017131190
国際出願日 平成29年1月27日(2017.1.27)
国際公開日 平成29年8月3日(2017.8.3)
優先権データ
  • 特願2016-014380 (2016.1.28) JP
発明者
  • 伊丹 健一郎
  • 伊藤 英人
  • 矢野 裕太
  • 宮内 雄平
  • 三苫 伸彦
出願人
  • 国立大学法人名古屋大学
発明の名称 ポリマー及びその製造方法 NEW コモンズ
発明の概要 多環芳香族化合物を繰り返し単位とし、該繰り返し単位としての多環芳香族化合物は、前記多環芳香族化合物中のベンゼン環を構成する1つの結合を共有するように、隣接する繰り返し単位としての多環芳香族化合物と結合している、ポリマー。前記ポリマーは、K領域及びシロール骨格を有する多環芳香族化合物、又はK領域を有する多環芳香族化合物とシロール骨格を有する多環芳香族化合物とを原料として(共)重合しており、少ない工程且つ副反応を抑制した方法で得られ、幅及び長さを制御したGNRを構成することができる。前記繰り返し単位は、一般式:



[式中、*は繰り返し部位を示す。mは1以上の整数を示す。AはK領域を有する芳香族環を示す。mが2以上の整数である場合、複数のAは同一でも異なってもよい。R1及びR3は水素原子を示す。R2及びR4は同一又は異なって、分岐鎖アルキル基、又は一般式:



(式中、*、m、A、R1及びR3は前記に同じである。R2aは分岐鎖アルキル基を示す。R1とR2a、R1とA、及びR3とAの少なくとも1つは互いに結合し、環を形成してもよい。)
で表される基を示す。R1とR2、R3とR4、R1とA、及びR3とAの少なくとも1つは互いに結合し、環を形成してもよい。]
で表される繰り返し単位が好ましい。
従来技術、競合技術の概要


グラフェンナノリボン(GNR)は、高いホール移動度、半導体的性質、透明性、機械的強度、柔軟性等を有していることから、半導体、太陽電池、透明電極、高速トランジスタ、有機EL素子等への応用が期待されている。



GNRの物理的性質は、その幅、長さ及びエッジ構造に依存することから、所望の性質の発現のためには、nmオーダーで幅、長さ及びエッジ構造を制御した精密合成が必要不可欠である。GNRの合成方法としては、大別してトップダウン法とボトムアップ法の2種類が存在する。特に、後者はエッジ構造及び幅を精密に制御して大量にGNRを合成できる点で魅力的である。ただし、長さの短いGNRは溶解性が乏しいため、長さの短いGNRを合成してからそれを中間体として用いてさらに反応させる手法は採用できない。このため、溶解性の高い基質化合物から短い工程数で重合反応を引き起こして長さの長いGNRを合成する方法が求められている。



一般的なナノグラフェンの合成としては、芳香環成分のカップリング反応、Diels-Alder反応を駆使し、最後に脱水素環化反応によるグラフェン化を行っている(例えば、非特許文献1参照)。GNRの合成においても同様の方法が採用さえている。

産業上の利用分野


本発明は、ポリマー及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
多環芳香族化合物を繰り返し単位とし、該繰り返し単位としての多環芳香族化合物は、前記多環芳香族化合物中のベンゼン環を構成する1つの結合を共有するように、隣接する繰り返し単位としての多環芳香族化合物と結合している、ポリマー。

【請求項2】
K領域及びシロール骨格を有する多環芳香族化合物、又はK領域を有する多環芳香族化合物とシロール骨格を有する多環芳香族化合物とを原料として(共)重合している、請求項1に記載のポリマー。

【請求項3】
一般式(1):
【化1】


[式中、*は繰り返し部位を示す。mは1以上の整数を示す。AはK領域を有する芳香族環を示す。mが2以上の整数である場合、複数のAは同一でも異なってもよい。R1及びR3は水素原子を示す。R2及びR4は同一又は異なって、分岐鎖アルキル基、又は一般式(2):
【化2】


(式中、*、m、A、R1及びR3は前記に同じである。R2aは分岐鎖アルキル基を示す。R1とR2a、R1とA、及びR3とAの少なくとも1つは互いに結合し、環を形成してもよい。)
で表される基を示す。R1とR2、R3とR4、R1とA、及びR3とAの少なくとも1つは互いに結合し、環を形成してもよい。]
で表される繰り返し単位を有する、請求項1又は2に記載のポリマー。

【請求項4】
前記繰り返し単位が、一般式(1A)~(1F):
【化3】


[式中、*、R2a及びR4aは前記に同じである。Yは同一又は異なって、CH又はNを示す。R2b及びR4bは同一又は異なって、分岐鎖アルキル基を示す。]
のいずれかで表される繰り返し単位である、請求項1~3のいずれかに記載のポリマー。

【請求項5】
数平均分子量が10000以上である、請求項1~4のいずれかに記載のポリマー。

【請求項6】
請求項1~5のいずれかに記載のポリマーからなるグラフェンナノリボン。

【請求項7】
幅が0.5~10.0 nm、長さが10 nm以上である、請求項6に記載のグラフェンナノリボン。

【請求項8】
請求項1~5のいずれかに記載のポリマーの製造方法であって、
(1)パラジウム化合物及びo-クロラニルの存在下、K領域及びシロール骨格を有する多環芳香族化合物を反応させる工程、又は
(2)パラジウム化合物及びo-クロラニルの存在下、K領域を有する多環芳香族化合物と、シロール骨格を有する多環芳香族化合物とを反応させる工程
を備える、製造方法。

【請求項9】
前記工程(1)において、K領域及びシロール骨格を有する多環芳香族化合物が、一般式(3A)又は(3B):
【化4】


[式中、Aは同一又は異なって、K領域を有する芳香族環を示す。R1及びR3は水素原子を示す。R2a及びR4aは同一又は異なって、分岐鎖アルキル基を示す。R1とR2a、R3とR4a、R1とA、及びR3とAの少なくとも1つは互いに結合し、環を形成してもよい。R5及びR6は同一又は異なって、水素原子又はアルキル基を示す。]
で表される化合物である、請求項8に記載の製造方法。

【請求項10】
前記工程(2)において、K領域を有する多環芳香族化合物が、一般式(4):
【化5】


[式中、Aは同一又は異なって、K領域を有する芳香族環を示す。R1及びR3は水素原子を示す。R2及びR4は同一又は異なって、分岐鎖アルキル基、又は一般式(4A):
【化6】


(式中、A、R1及びR3は前記に同じである。R2aは分岐鎖アルキル基を示す。R1とR2a、R1とA、及びR3とAの少なくとも1つは互いに結合し、環を形成してもよい。)
で表される基を示す。R1とR2、R3とR4、R1とA、及びR3とAの少なくとも1つは互いに結合し、環を形成してもよい。]
で表される化合物である、請求項8又は9に記載の製造方法。

【請求項11】
前記工程(2)において、シロール骨格を有する多環芳香族化合物が、一般式(5):
【化7】


[式中、Bは同一又は異なって、シロール骨格を有する芳香族環を示す。R1及びR3は水素原子を示す。R2a及びR4aは同一又は異なって、分岐鎖アルキル基を示す。R1とR2a、R3とR4a、R1とB、及びR3とBの少なくとも1つは互いに結合し、環を形成してもよい。R5及びR6は同一又は異なって、水素原子又はアルキル基を示す。]
で表される化合物である、請求項8~10のいずれかに記載の製造方法。

【請求項12】
前記工程(1)及び(2)が、銀化合物の存在下に行われる、請求項8~11のいずれかに記載の製造方法。

【請求項13】
前記銀化合物が、AgSbF6又はAgBF4を含有する、請求項12に記載の製造方法。

【請求項14】
前記銀化合物の使用量が、前記K領域及びシロール骨格を有する多環芳香族化合物、前記K領域を有する多環芳香族化合物、又は前記シロール骨格を有する多環芳香族化合物1モルに対して、0.5~5.0モルである、請求項12又は13に記載の製造方法。

【請求項15】
前記パラジウム化合物の使用量が、前記K領域及びシロール骨格を有する多環芳香族化合物、前記K領域を有する多環芳香族化合物、又は前記シロール骨格を有する多環芳香族化合物1モルに対して、0.07~5.0モルである、請求項8~14のいずれかに記載の製造方法。

【請求項16】
導電材料の上に、請求項6又は7に記載のグラフェンナノリボンが配置されている、積層体。

【請求項17】
前記導電材料がグラフェンである、請求項16に記載の積層体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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