導電性ポリチオフェンの固体合成は,前例のないヘテロサイクルの結合反応による
Hong Meng1, Dmitrii F Perepichka, Michael Bendikov
1Department of Chemistry and Biochemistry and the Exotic Materials Institute, Microfabrication Lab, University of California, Los Angeles, California 90095-1569, USA.
Journal of the American Chemical Society
|December 5, 2003
まとめ
結晶の2,5-ジブロモ-3,4-エチレンダイオキシチオフェン (DBEDOT) の温かい加熱または長期保存により,固体ポリメリゼーション (SSP) が誘発され,高伝導性ポリ3,4-エチレンダイオキシチオフェン (PEDOT) が形成されます. この方法により,柔軟なプラスチックに導電性PEDOTフィルムが生成されます.
科学分野:
- 材料科学 材料科学とは
- ポリマー化学のポリマー化学について
- オーガニック・エレクトロニクス
背景:
- ポリー ((3,4-エチレン・ダイオキシチオフェン) (PEDOT) は,有機電子工学で応用される高伝導性ポリマーです.
- PEDOTの伝統的な合成方法は複雑であり,最適な導電性や膜特性を得られない場合があります.
- PEDOTのための新しいポリメリゼーション経路の探索は,その性能と適用性の向上に不可欠です.
研究 の 目的:
- 2,5-ジハロ-3,4-エチレン二酸化チオフェン (DHEDOT) 誘導体の固体ポリメリゼーション (SSP) を調査する.
- SSP.を介して高伝導性PEDOTを達成するための最適な条件を決定する.
- 柔軟な基板に導電性PEDOTフィルムを製造する可能性を評価する.
主な方法:
- 結晶のDBEDOT,DCEDOT,DIEDOTは,長期保存および熱処理を受けた.
- 固体NMR,FTIR,CV,Vis-NIR,ESR,DSC,顕微鏡,重力測定分析が特徴付けに使用されました.
- X線構造分析は,ジハロチオフェンの分子包装を理解するために使用されました.
- 結果となるPEDOT素材とフィルムに導電性測定が行われました.
主要な成果:
- DBEDOTの長期保存または温和な加熱 (50~80°C) は,SSP経由で高伝導性,ブロミン添加PEDOTを生成しました.
- SSPはDCEDOTでは観察されず,DIEDOTではより高い温度 (>130°C) が求められました.
- X線解析により,DBEDOTとDIEDOTでのハロゲン-ハロゲン間の距離が短いことが明らかになり,SSPが容易になりました.
- DBEDOT.について, ~26 kcal/molの活性化エネルギーを持つ外熱的SSP反応 (14 kcal/mol) が観察されました.
- SSP-PEDOTは,ヨウ素ドーピングによりさらに強化された20-80S/cmの伝導性を示した.
- 20S/cmまでの伝導率を持つPEDOTの薄膜は,柔軟なプラスチック表面で製造されました.
結論:
- DBEDOTの固体ポリメリゼーションは,高伝導性PEDOTを生成するための効果的な方法です.
- ディハロチオフェンの分子構造と包装は,SSPへの傾向に大きな影響を与えます.
- このSSPアプローチは,電子アプリケーションのための柔軟な基板上に導電性PEDOTフィルムを製造するための実行可能な経路を提供します.
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Thermal and Photochemical Electrocyclic Reactions: Overview
Electrocyclic reactions are reversible reactions. They involve an intramolecular cyclization or ring-opening of a conjugated polyene. Shown below are two examples of electrocyclic reactions. In the first reaction, the formation of the cyclic product is favored. In contrast, in the second reaction, ring-opening is favored due to the high ring strain associated with cyclobutene formation.
Thermal Electrocyclic Reactions: Stereochemistry
The stereochemistry of electrocyclic reactions is strongly influenced by the orbital symmetry of the polyene HOMO. Under thermal conditions, the reaction proceeds via the ground-state HOMO.
Selection Rules: Thermal Activation
Conjugated systems containing an even number of π-electron pairs undergo a conrotatory ring closure. For example, thermal electrocyclization of (2E,4E)-2,4-hexadiene, a conjugated diene containing two π-electron pairs, gives trans-3,4-dimethylcyclobutene.
Selection Rules: Thermal Activation
Conjugated systems containing an even number of π-electron pairs undergo a conrotatory ring closure. For example, thermal electrocyclization of (2E,4E)-2,4-hexadiene, a conjugated diene containing two π-electron pairs, gives trans-3,4-dimethylcyclobutene.
Photochemical Electrocyclic Reactions: Stereochemistry
The absorption of UV–visible light by conjugated systems causes the promotion of an electron from the ground state to the excited state. Consequently, photochemical electrocyclic reactions proceed via the excited-state HOMO rather than the ground-state HOMO. Since the ground- and excited-state HOMOs have different symmetries, the stereochemical outcome of electrocyclic reactions depends on the mode of activation; i.e., thermal or photochemical.
Selection Rules: Photochemical Activation
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