p型、n型特性を制御した導電性高分子を電極とする反応場の設計と反応制御

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05235215
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 山本 隆一 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (10016743)
• キーワード: 電解還元重縮合 / 導電性高分子 / 酸化還元反応 / p型、n型特性 / 高分子修飾電極

研究概要

ニッケルゼロ価錯体を用いた脱ハロゲン化重縮合法により、p(positive型)導電性、n(negative型)導電性を制御した種々の新規のπ共役導電性高分子を合成した。そして、各々適当な有機溶媒から電極上にキャストすることにより、導電性高分子被覆電極を調製した。さらに、ニッケル2価錯体を電解槽中で電解還元し、系中で生成したニッケルゼロ価錯体を利用して脱ハロゲン化重縮合反応を進行させることにより、上記と同様なπ共役導電性高分子を電極上に薄膜として1段階で調整できることが明らかとなった。
得られた各種導電性高分子被覆電極を用いて、非水溶液系中での電気化学的酸化還元特性について検討した。その結果、ポリマーの単位構造にピリジン、キノリン、キノキサリン、ナフチリジン等の複素6員環骨格を有する含窒素π共役導電性高分子電極は電気化学的酸化反応に対しては不活性であったが、電気化学的還元反応によりカチオンのドーピングが起こりn型導電体へと変換された。また、それらの還元(n型ドーピング)電位は、単位構造中の電子吸引性イミン窒素原子の数や繰り返し構造の結合位置に大きく依存することがわかった。また、アルコキシ基、クラウンエーテル基を導入したポリチオフェン誘導体は、酸化反応によるp型ドーピングが可能であることに加えて、エーテル酸素とドーパントカチオンの相互作用により還元(n型ドーピング)状態が安定化されることが明かとなった。

研究成果

• [文献書誌] Nobuo Saito: "Chemical and Electrochemical Preparation of Poly(9,10-dihydrophenanthrene-2,7-diyl)Using Nickel Complexes and Electrochemical Properties of the Polymer" Polym.Bull.30. 285-290 (1993)
• [文献書誌] Nobuo Saito: "Chemical and Electrochemical Preparation of Poly(quinoline-2,6-diyl),Poly(quinoxaline-2,6-diyl),and Poly(1,5-naphthyridine-2,6-diyl)by Using Nickel Complexes." Chem.Lett.1775-1778 (1993)
• [文献書誌] Nobuo Saito: "Electrochemical and Chemical Preparation of Linear π-Conjugated Poly(quinoline-2,6-diyl)Using Nickel Complexes and Electrochemical Properties of the Polymer" Macromolecules. 27. 756-761 (1994)
• [文献書誌] Yuichi Miyazaki: "Preparation of Poly(3-alkoxythiophene-2,5-diyl)by Organometallic Process and Doping-Undoping Behaviors of the Polymers" Chem.Lett.415-418 (1993)
• [文献書誌] Takaki Kanbara: "Preparation and Properties of New π-Conjugated Poly(quinoxaline-5,8-diyl)and Poly(2,3-diethylquinoxaline-5,8-diyl)." Macromolecules. 26. 3464-3466 (1993)
• [文献書誌] Takakazu Yamamoto: "Properties and Structure of Substituted Poly(thiophene-2,5-diyl),Poly(pyridine-2,5-diyl),and Their Analogues Prepared by Organometallic Processes" Synth.Met.55-57. 1214-1220 (1993)