ポリエーテルイミド（PEI）について

質問

現在、大学の研究でPEIについて研究を行っているんですがPEIに官能基であるニトロ基がついてるものとついてないものを色々調べているのですが、PEIのニトロ基有と無とではドナー性を示すのかアクセプタ性を示すのかだけがわかりません。ニトロ基は電子受容器がついてるのは調べてわかったのですが・・・、どなたかヒントや御回答を頂けると幸いです。よろしくお願いします。

回答No.4

anthracene

＞補足へ
酸化還元という概念自体は高校でも教えますし、教科書や参考書にも載っていますが、残念ながら高校レベルでは有機化合物のレドックス（redox = 酸化還元）は扱わないと思います。
電気分解の概念ややり方は一応載っていますので、読むだけはしておかれた方が良いでしょう。

実際の有機化合物の酸化還元の測定や、データなどについては、大学レベルの有機化学、電気化学の教科書や論文を当たる必要があります。
また、有機半導体や有機ELの本にも、有機化合物のレドックスについて載っていることがあります。
それは、これらの電気材料では、有機化合物を電極の中に挟んで電流を流しているため、常にホールと電子の注入が起こっている、すなわち電気分解と似た状況が起こっているので、有機材料の酸化還元電位が重要なデータだからです。

フタルイミドなどのイミド類の還元電位（n型半導体なので還元電位）は良く調べられていることと思います。
ジフェニルエーテルのほうはどうかな？ちょっと分かりません。
ひょっとしたら、PEI自体（およびニトロ基のついたもの）について、酸化還元過程を既に分析している報告もあるかもしれません。

まわりに有機半導体や有機ELなどやっている方がいたら、コンタクトをとってみられれば有益な情報が得られると思います。

回答No.3

anthracene

化学にあまりお詳しくないようですので、いきなりポリマーについて考える前に、構成単位の性質についてもお考えになって見られてはどうですか？
PEIの場合だと、ジフェニルエーテルとフタルイミドが繰り返し単位となっているかと思います。
ジフェニルエーテルは弱い電子供与体ですが、フタルイミドは電子受容体として働きますから、これらを組み合わせた場合はフタルイミドの性質が勝つと思います。さらにニトロ基を足せば、トータルで電子受容性が強くでるでしょう。

厳密に言えば、PEIの中ではこれら二つのユニットが酸素原子でつながれているので、この酸素原子の効果や、ユニット間の電子的相互作用の効果が考えられ、単量体とは異なった物性を示すでしょうが、ある程度の目安にはなると思います。

数値的なデータとしては、これらの化学種の酸化還元電位などを調べて見られてはいかがですか？

お礼

はい、私は物理を専攻していたのであまり化学は詳しくないのです。化学の参考書を買って色々勉強しなおさなければいけないと痛感しました。
未熟な私へのanthracene様の熱心なご意見・ご教授は感謝おります。
>数値的なデータとしては、これらの化学種の酸化還元電位などを調べて見られてはいかがですか？
これは高校の教科書とか参考書を見直せば理解できますか？
はずかしながら記憶にないというのが情けないところなので・・・

回答No.2

anthracene

注意点として、ベンゼン環に直接ついた酸素原子はベンゼン環に電子を与えます。電子不足にはしません。
ですから、ベンゼンに比べフェノールやアニソール（メトキシベンゼン）は電子豊富になります。
もっと進んでヒドロキノンになると、これは還元剤や酸化防止剤としてよく用いられますね。

一方、イミドはベンゼン環にカルボニル基がついています。
カルボニル基は電子をベンゼン環から引っ張りますから、イミドは電子不足になり、他から電子をもらいやすくなります。

＞ニトロ基はベンゼン環についている
それはそうです。
私が聞いたのは、ジフェニルエーテル部位についているのか、イミド部位についているのか、ということを聞いているのです。

ですが、どちらに付こうとも、このくらいの化合物ならニトロ化されたことで電子求引性になると思います。

お礼

anthracene様、こんな無知な私に解かりやすい説明やヒントをありがとうございます。もっと勉強をし当たり前の質問をしないように精進いたします。
こんな素人な私ですがまたなにかあればよろしく御願いします。

回答No.1

anthracene

ニトロ基は、PEIのどこについているのでしょうか？

イミドは基本的には電子受容性です。
有名な例は、ペリレンビスイミドで、これは有機n型半導体になります。
一方、エーテルは電子豊富なので、どちらかといえば電子供与体となります。しかしその電子供与性はさほど高くはないと思います。一応、酸素が付けば付くほど供与性は上がります。

ニトロ基が付くと、一気に電子不足になりますから、基本的にはアクセプター性が上がるはずです。

補足

ニトロ基はベンゼン環についていました、するとNO1様の話からではニトロ基つきではアクセプタ性なのですね。普通のPEIは酸素やや酸素が多いので無でもアクセプタ性なのですね？化学をあまりやっていなかった自分に後悔です・・・。