スピロピランの機能を備えたマルチスイッチング可能なポリテルチオフェン:光と電気化学制御を理解する
Klaudia Wagner1, Robert Byrne, Michele Zanoni
1ARC Centre of Excellence for Electromaterials Science and Intelligent Polymer Research Institute, University of Wollongong, Northfields Avenue, Wollongong, NSW 2522, Australia.
Journal of the American Chemical Society
|March 23, 2011
まとめ
ニトロスピロピランで代替された新しいポリテルチオフェンが合成され,スピロピランイソメリゼーションとポリマー酸化によって複数の色の状態を示した. ポリマーの特性に対する電気化学的な制御が達成され,導電性は0.4 S cm ((-1)) に達した.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- ポリマー化学のポリマー化学について
- 電気化学 電気化学について
背景:
- ポリテルチオフェンは,有機電子学の応用がある電気活性ポリマーです.
- スピロピランは,可逆性イソメリゼーションを経験できる光色および電色分子です.
- これらの材料を組み合わせることで,調節可能な性質を持つ新しい機能性ポリマーが生成される可能性があります.
研究 の 目的:
- 新しいニトロスピロピランで置換されたポリテルチオフェンを合成し,特徴づけること.
- 新しいポリマーの電気化学的およびスペクトロ電気化学的振る舞いを調査する.
- スピロピランイソメリゼーションとポリマーバックボーン電気化学の相互作用を理解するために.
主な方法:
- ニトロスピロピランで置換されたポリテルチオフェンモノマーとポリマーの合成.
- 電気化学的ポリメリゼーションとサイクル電圧測定の研究.
- スペクトロ電気化学,スキャニング電子顕微鏡 (SEM),原子力顕微鏡 (AFM).
主要な成果:
- ターゲットポリマーの合成が成功し,複数の色の状態を示します.
- 電気化学的酸化により,スピロピランからメロシアニンへの不可逆的なリング開きが起こります.
- メロシアニンの形成は電気化学的に可逆性はないが,光化学的に再生することができる.
- 電気化学的酸化はスピロピランのイソメリゼーション効率に影響を与え,プロパティの制御を可能にします.
- SEM/AFMでは,スピロピランを平面メロシアニンにイソメリゼーションすると,より滑らかなフィルムが得られます.
- フリースタンドポリマーフィルムの導電性は0.4 S cm ((-1) である.
結論:
- 合成されたニトロスピロピランで置換されたポリテルチオフェンは,調節可能な電染色特性を提供しています.
- 電気化学的および光化学的刺激は,ポリマーのイソメリゼーションおよび性質を制御することができます.
- この材料は,電染色デバイスやセンサーの応用の可能性を示しています.
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01:26Thermal 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.
01:26Photochemical 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
Selection Rules: Photochemical Activation
01:17Thermal 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
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