초록 ▼

연구목표
두 개의 아세틸렌 그룹을 포함하는 1,1-diethynylcyclocarbosilanes의 유기규소 고리화합물을 합성하고 구조를 확인하고자 한다. 또한, 이를 단량체로 사용하고 두 개의 아세틸렌 작용기를 이용한 산화성 짝지음 중합과 또한 유기보론 화합물과의 부가중합을 시행하여 새로운 형태의 폴리카보실란 고분자 물질을 합성한다. 그리고, 이들의 구조를 다양한 분광 분석법을 이용하여 밝히고 여러 가지 물성을 조사하고자 한다.
연구내용
1,1-Diethynylcyclocarbosilane 유기규소 화합물의 단량체

연구목표
두 개의 아세틸렌 그룹을 포함하는 1,1-diethynylcyclocarbosilanes의 유기규소 고리화합물을 합성하고 구조를 확인하고자 한다. 또한, 이를 단량체로 사용하고 두 개의 아세틸렌 작용기를 이용한 산화성 짝지음 중합과 또한 유기보론 화합물과의 부가중합을 시행하여 새로운 형태의 폴리카보실란 고분자 물질을 합성한다. 그리고, 이들의 구조를 다양한 분광 분석법을 이용하여 밝히고 여러 가지 물성을 조사하고자 한다.
연구내용
1,1-Diethynylcyclocarbosilane 유기규소 화합물의 단량체를 이용한 새로운 폴리카보실란 물질의 합성과 물성의 연구에 관하여 간략한 연구내용을 몇 가지로 나누어 서술한다.
첫째, 두 개의 아세틸렌 그룹을 지닌 유기규소 고리화합물로서 1,1-diethynyl-1-silacyclopent-3-ene, 1,1-diethynyl-3-triethylsilyl-1-silacyclopent-3-ene, 1,1-diethynyl-1-silacyclobutane, 및 1,3-di-tert-butyl-2,2-diethynyl-1,3-diaza-2-sila-4-cyclopentene 화합물을 합성하고 구조를 확인한다.
둘째, 합성한 1,1-diethynylcyclocarbosilane 단량체를 산화성 짝지음 중합반응을 시행하여 새로운 폴리카보실란류의 유기규소 고분자를 합성한다. 또한, 여러 가지 유기보란 유도체와의 부가 중합반응을 통하여 유기보론 그룹이 주사슬에 도입된 새로운 형태 폴리카보실란을 합성한다.
셋째, 새로이 합성한 고분자물질에 대해 여러 가지 분광기기를 사용하여 구조를 확인한다. 또한, UV-vis 및 형광분광법 등의 분광분석을 통하여 전자전이에 관하여 조사한다. 열적 성질은 TGA를 이용하여 질소 대기 하에서 조사한다.
연구성과
본 연구를 통하여 얻은 연구성과를 몇 가지로 나누어 간략히 서술한다.
첫째, 1,1-diethynylcyclocarbosilane의 새로운 유도체로서 1,1-diethynyl-1-silacyclopent-3-ene, 1,1-diethynyl-3-triethylsilyl-1-silacyclopent-3-ene, 1,1-diethynyl-1-silacyclobutane, 및 1,3-di-tert-butyl-2,2-diethynyl-1,3-diaza-2-sila-4-cyclopentene 화합물을 대응되는 1,1-dichlorolcyclocarbosilane의 각 화합물을 이용하여 성공적으로 합성하였으며 구조를 명확히 분석하였다.
둘째, 합성한 1,1-diethynylcyclocarbosilane의 유도체를 단량체로 사용하고 산화성 짝지음 중합반응을 통하여 새로운 형태의 폴리카보실란으로서 poly(1,1-diethynylcyclocarbosilanes)의 유기규소 고분자 물질을 성공적으로 합성하였다. 적외선 스펙트럼에서는 2146-2170$cm^{-1}$에서 C$\equiv$C의 신축진동에 의한 흡수띠가 나타났다. 고체상태에서 들뜬 상태 스펙트럼의 경우 255-257nm에서 최대 흡수띠가 관측되었으며 형광방출 스펙트럼에서는 401-402nm에서 최대 방출띠를 나타내고 있으며, 이것은 폴리카보실란의 고분자 주사슬에 ethynyl 작용기의 발색단에 기인된 것으로 고려된다.
셋째, 합성한 1,1-diethynylcyclocarbosilane의 유도체와 여러 가지 붕소 화합물간의 부가 중합반응을 시행하여 고분자 주사슬에 붕소와 규소그룹이 포함된 새로운 형태의 폴리카보실란 물질을 합성하였다. 적외선 흡수 스펙트럼에서는 1599-1714 $cm^{-1}$에서 붕소 원자에 인접한 vinyl에 의한 새로운 C=C의 신축진동 피크가 나타났고, THF 용매에서 측정한 UV-vis 스펙트럼에서는 최대흡수 봉우리 ${\lambda}_{max}$ 값이 228-291nm에서 관찰되었는데, 이것은 폴리카보실란 고분자 주사슬에 새로 생긴 C=C-B-C=C의 유기붕소그룹 발색단에 의한 것으로 생각된다.

Abstract ▼

Purpose of Research
We intended to investigate the synthesis and properties of new polycarbosilane materials by using 1,1-diethynylcyclocarbosilane derivatives. The specific aims of the research proposed here are as follows;
1) synthesis and characterizations of cyclocarbosilane compounds cont

Purpose of Research
We intended to investigate the synthesis and properties of new polycarbosilane materials by using 1,1-diethynylcyclocarbosilane derivatives. The specific aims of the research proposed here are as follows;
1) synthesis and characterizations of cyclocarbosilane compounds containing functional groups such as chlorines and acetylenes,
2) synthesis of new polycarbosilane materials by oxidative coupling polymerization of diethynylcyclocarbosilanes and their polyaddition reactions with organonoranes, and
3) characterizations and study on the properties of these polycarbosilane materials.
Contents of Research
The contents of the research carried out here are as follows;
1) novel 1,1-diethynylcyclocarbosilane compounds such as 1,1-diethynyl-1- silacyclopent-3-ene, 1,1-diethynyl-3-triethylsilyl-1-silacyclopent-3-ene, 1,1- diethynyl-1-silacyclobutane, and 1,3-di-tert-butyl-2,2-diethynyl-1,3-diaza- 2-sila-4-cyclopentene were prepared by introduction of acetylene groups taking advantage of functional chlorine atoms in the 1,1-dichlorocyclocarbosilanes, respectively.
2) new polycarbosilane materials were synthesized by coupling reactions using acetylene functionality of the cyclocarbosilane monomers. Glaser oxidative coupling polymerizations of 1,1-diethynylcyclocarbosilanes were carried out by bubbling oxygen gas through reaction mixture in the presence of both amine such as pyridine or TMEDA and CuCl, which gave the poly(1,1- diethynylcyclocarbosilanes) materials containing C$\equiv$C group in the polymer main chain. The polyaddition reactions of 1,1-diethynylcyclocarbosilanes with oragnoborane derivatives afforded a new type of polycarbosilanes containing organoborane group of C=C-B-C=C in the polymer main chain.
3) the structures of these novel polycarbosilane polymeric materials were characterized by several spectroscopic instruments and GPC. The electronic and thermal properties of the prepared materials by using instruments of UV-vis, fluorescence, and TGA were also studied to investigate the possibilities for industrial applications along with basic research.
Effectiveness of Research
We expect the possible effectiveness of the proposed research in terms of both academy and industry as follows;
1) synthesis of novel 1,1-diethynylcyclocarbosilanes by introduction of acetylene groups utilizing functional chlorine atoms of 1,1-dichlorocyclocarbosilanes,
2) synthesis and properties of new polycarbosilane materials containing either acetylene groups or organoborane groups in the polymer main chains, and
3) study on the possibilities for industrial applications as well as basic research of the prepared polycarbosilane materials.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문 ...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용 및 결과 ...6
• 1. 서론 ...6
• 1-1. 연구배경 ...6
• 1-2. 연구목적 및 범위 ...6
• 2. 연구방법 ...9
• 2-1. 일반적인 사항v...9
• 2-2. 1,1-Diethynylcyclocarbosilane 화합물의 합성 ...9
• 2-3. 산화성 짝지음중합에 의한 폴리카보실란의 합성 ...10
• 2-4. 부가중합에 의한 폴리카보실란의 합성 ...11
• 3. 결과 및 고찰 ...14
• 3-1. 1,1-Diethynylcyclocarbosilane 화합물의 합성과 구조분석 ...14
• 3-2. 산화성 짝지음중합에 의한 폴리카보실란의 합성과 물성 ...16
• 3-3. 부가중합에 의한 폴리카보실란의 합성과 물성 ...17
• 4. 결론 ...20
• 5. 인용문헌 ...20