An ionic polyacetylene derivative was synthesized via in-situ quaternization polymerization of 2-ethynylpyridine using 1-(bromoacetyl)pyrene. The monomeric N-(2-oxo-2-(pyrene)ethyl)-2-ethynylpyridinium bromide firstly formed from the reaction of 2-ethynylpyridine and 1-(bromoacetyl)pyrene was spontaneously polymerized without any additional catalyst systems to give the ionic polyacetylene in high yield (85%). The analysis results on the polymer structure using instrumental methods such as NMR, IR, and UV-visible spectroscopies showed that the polymer had the conjugated backbone system with the designed pyrene moieties. This polymer dissolves well in organic solvents such as DMSO, DMF, DMAc, etc. The UV-visible spectrum of polymers showed characteristic absorption peaks in visible light regions above 400 nm that were not observed in the spectrum of 2-ethylpyridine and 1-(bromoacetyl) pyrene, indicating the formation of conjugated structural polymers. The cyclic voltammogram of the polymer showed an oxidation peak at 1.0V and a reduction peak at -1.3 V, demonstrating stable electrochemical behavior during continuous scanning up to 50 cycles. Additionally, it was observed that the current of oxidation and reduction processes increased stably even when the scan rate was increased up to 150 mV/s.

1-(브로모아세틸)피렌을 이용한 2-에티닐피리딘의 4차염화 in-situ 중합반응으로 새로운 이온성 폴리아세틸렌 유도체를 합성하였다. 2-에티닐피리딘과 1-(브로모아세틸)피렌의 첫 번째 반응에서 생성된 N-(2-옥소-2-(피렌)에틸)-2-에티닐피리디늄 브로마이드)가 별도의 개시제나 촉매의 도움없이 중합반응이 잘 진행되어 85%의 수율로 원하는 치환기를 갖는 이온성 폴리아세틸렌 유도체가 합성되었다. NMR, IR, UV-visible 등과 같은 분석장비를 사용하여 합성한 고분자의 분자구조를 분석한 결과, 피렌 부분을 포함한 피리디늄 측쇄를 갖는 공액구조 고분자가 합성되었음을 확인할 수 있었다. 이 고분자는 DMSO, DMF, DMAc 등과 같은 유기 용매에 잘 용해하였다. 합성 고분자의 UV-visible 스펙트럼에서는 2-에티닐피리딘 및 1-(브로모아세틸)피렌의 스펙트럼에서는 관찰되지 않았던 400 nm 이상의 가시광선 영역에서 특징적인 흡수 피크를 보여주었는데, 이는 공액구조 고분자가 형성되었음을 의미한다. 중합체의 사이클릭 볼타모그램은 1.0 V에서의 산화 피크와 –1.3 V에서의 환원 피크를 보여주며, 50회까지의 연속 스캔 작동시 안정한 전기화학적 거동을 나타내었다. 또한, 스캔 속도가 150 mV/sec 까지 증가하여도 산화 및 환원의 전류량이 안정적으로 증가하는 결과를 관찰할 수 있었다.

Keywords: polyacetylene, conjugated polymer, 2-ethynylpyridine, 1-(bromoacetyl)pyrene, quaternization polymerization.

본 연구는 과학기술정보통신부 재원으로 한국연구재단 기초연구사업의 지원(RS-2023-00243822)에 의해 수행되었습니다. 또한 본 연구는 경일대학교 교내학술연구비지원에 의해 수행되었습니다.

저자들은 이해상충이 없음을 선언합니다.