JP6127789B2 - Copolymer, organic semiconductor material, organic electronic device and solar cell module - Google Patents

Copolymer, organic semiconductor material, organic electronic device and solar cell module Download PDF

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Description

本発明はコポリマー、並びにコポリマーを含む有機半導体材料、有機電子デバイス及び太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to copolymers, and organic semiconductor materials, organic electronic devices and solar cell modules containing the copolymers.

有機太陽電池、有機EL素子、有機薄膜トランジスタ、及び有機発光センサー等の有機電子デバイスの半導体材料として、π共役高分子が用いられている。特に有機太陽電池においては、太陽光の吸収効率を向上させることが望まれており、長波長(600nm以上)の光を吸収できるポリマーの開発が重要である。吸収波長の長波長化をなしとげるために、ドナー性モノマーとアクセプター性モノマーの共重合体(以後、コポリマーということがある)を光電変換素子に用いた例が報告されている。   A π-conjugated polymer is used as a semiconductor material for organic electronic devices such as organic solar cells, organic EL elements, organic thin film transistors, and organic light emitting sensors. In particular, in an organic solar cell, it is desired to improve sunlight absorption efficiency, and it is important to develop a polymer that can absorb light having a long wavelength (600 nm or more). In order to achieve a longer absorption wavelength, an example in which a copolymer of a donor monomer and an acceptor monomer (hereinafter sometimes referred to as a copolymer) is used for a photoelectric conversion element has been reported.

具体的には、非特許文献1にはイミドチオフェン骨格とジチエノシクロペンタジエン骨格を有するコポリマー、該コポリマーを使用した光電変換素子が記載されている。また、非特許文献1,2,3及び特許文献1には、イミドチオフェン骨格とジチエノシロール骨格を有するコポリマー、該コポリマーを使用した光電変換素子が記載されている。さらに非特許文献2には、イミドチオフェン骨格とジチエノゲルモール骨格を有するコポリマー、該コポリマーを使用した光電変換素子が記載されている。   Specifically, Non-Patent Document 1 describes a copolymer having an imidothiophene skeleton and a dithienocyclopentadiene skeleton, and a photoelectric conversion element using the copolymer. Non-Patent Documents 1, 2, 3 and Patent Document 1 describe a copolymer having an imidothiophene skeleton and a dithienosilole skeleton, and a photoelectric conversion element using the copolymer. Further, Non-Patent Document 2 describes a copolymer having an imidothiophene skeleton and a dithienogermol skeleton, and a photoelectric conversion element using the copolymer.

国際公開第2011/028827号International Publication No. 2011/028827

J.Mater.Chem.,2011,21,3895−3902J. et al. Mater. Chem. , 2011, 21, 3895-3902 J.Am.Chem.Soc.,2011,133,10062−10065J. et al. Am. Chem. Soc. , 2011, 133, 10062-10065 Chem.Commun.,2011,47,4920−4922Chem. Commun. , 2011, 47, 4920-4922.

有機電子デバイスをより容易に作製するためには、有機半導体材料を溶解させた溶液(以下、インクということある)を作製し、このインクを塗布する等して有機半導体材料を成膜することが望ましい。また、p型半導体として用いる場合、より大きな分子量を有したコポリマーの方が効率向上に有効である。
しかしながら、本願発明者らが検討したところ、より大きい分子量を有するように合成した上記のコポリマーと有機溶媒とを含有するインクは、室温にて数分間静置するだけでゲル化するという、インクの低保存安定性という課題が見出された。また、上記コポリマーを光電変換素子に用いた場合、得られる光電変換効率が不十分であった。
In order to fabricate an organic electronic device more easily, a solution in which an organic semiconductor material is dissolved (hereinafter sometimes referred to as ink) is produced, and the organic semiconductor material is formed by applying the ink. desirable. When used as a p-type semiconductor, a copolymer having a larger molecular weight is more effective for improving efficiency.
However, the inventors of the present application have investigated that an ink containing the above-described copolymer synthesized with a larger molecular weight and an organic solvent is gelled only by standing at room temperature for a few minutes. The problem of low storage stability was found. Moreover, when the said copolymer was used for the photoelectric conversion element, the photoelectric conversion efficiency obtained was inadequate.

本発明は、半導体材料として使用可能な、溶液としたときに安定性が高いコポリマーを提供することを目的とする。また、高い変換効率を有する光電変換素子を製造するためのコポリマーを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a copolymer that can be used as a semiconductor material and has high stability when in solution. Moreover, it aims at providing the copolymer for manufacturing the photoelectric conversion element which has high conversion efficiency.

本願発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ジチエノ縮合環骨格を有する
繰り返し単位と、ジオキソピロール縮合環骨格を有しかつ互いに異なる置換基を有する2種以上の繰り返し単位とを有するコポリマーは、より大きな分子量を有しているにもかかわらず、溶液とした時に安定性が高いことを見出し、この知見に基づいて本発明を完成した。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a repeating unit having a dithieno-fused ring skeleton and two or more kinds of repeating units having a dioxopyrrole-fused ring skeleton and different substituents from each other. The present copolymer was found to be highly stable when in solution despite having a larger molecular weight, and the present invention was completed based on this finding.

即ち、本発明の要旨は、以下に存する。
[1]下記式(1A)で表される繰り返し単位、式(1B)で表される繰り返し単位及び式(1C)で表される繰り返し単位を含むことを特徴とするコポリマー。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] A copolymer comprising a repeating unit represented by the following formula (1A), a repeating unit represented by the formula (1B), and a repeating unit represented by the formula (1C).

(式(1A)、式(1B)及び式(1C)中、A及びAは各々独立して、周期表第16族から選ばれる原子を表し、Qは周期表第14族から選ばれる原子を表し、Rは置換基を有していてもよい直鎖アルキル基を表し、Rは置換基を有していてもよい分岐アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい複素環基を表す。R及びRは各々独立して、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基を表す。)
[2]下記式(2A)及び式(2B)で表される繰り返し単位を含む、[1]に記載のコポリマー。
(In Formula (1A), Formula (1B) and Formula (1C), A 1 and A 2 each independently represent an atom selected from Group 16 of the Periodic Table, and Q is selected from Group 14 of the Periodic Table) R 1 represents a linear alkyl group that may have a substituent, R 2 represents a branched alkyl group that may have a substituent, or a cycloalkyl that may have a substituent A group, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, or a heterocyclic group which may have a substituent, each of R 3 and R 4 independently has a hetero atom; Represents a good hydrocarbon group.)
[2] The copolymer according to [1], comprising a repeating unit represented by the following formula (2A) and formula (2B).

(式(2A)及び式(2B)中、Q及びQは各々独立して、周期表第14族から選ばれる原子を表し、A、A、R〜Rは前記式(1)におけるものと同義である。R及びRは各々独立して、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基を表す。)
[3][1]又は[2]に記載のコポリマーを含むことを特徴とする、有機半導体材料。[4][3]に記載の有機半導体材料を含むことを特徴とする、有機電子デバイス。
[5]光電変換素子である、[4]に記載の有機電子デバイス。
[6]太陽電池である、[4]に記載の有機電子デバイス。
[7][6]に記載の有機電子デバイスを含有することを特徴とする、太陽電池モジュール。
(In Formula (2A) and Formula (2B), Q 1 and Q 2 each independently represent an atom selected from Group 14 of the periodic table, and A 1 , A 2 , R 1 to R 4 represent the above formula ( The same meaning as in 1), R 5 and R 6 each independently represents a hydrocarbon group optionally having a hetero atom.
[3] An organic semiconductor material comprising the copolymer according to [1] or [2]. [4] An organic electronic device comprising the organic semiconductor material according to [3].
[5] The organic electronic device according to [4], which is a photoelectric conversion element.
[6] The organic electronic device according to [4], which is a solar cell.
[7] A solar cell module comprising the organic electronic device according to [6].

半導体材料として使用可能な、溶液としたときに安定性が高いコポリマーを提供することができる。また、本発明に係るコポリマーを用いることにより、高い変換効率を有する光電変換素子を製造するためのコポリマーを提供することができる。   A copolymer that can be used as a semiconductor material and has high stability when in solution can be provided. Moreover, the copolymer for manufacturing the photoelectric conversion element which has high conversion efficiency can be provided by using the copolymer which concerns on this invention.

本発明の一実施形態としての光電変換素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the photoelectric conversion element as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としての太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the solar cell as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としての太陽電池モジュールの構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the solar cell module as one Embodiment of this invention.

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施形態の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に特定はされない。
<1.本発明に係るコポリマー>
本発明に係るコポリマーは、下記式(1A)で表される繰り返し単位、(1B)で表される繰り返し単位及び式(1C)で表される繰り返し単位を含む。本発明に係るコポリマーは、溶解させた際にゲル化しにくいため、塗布成膜するために適している。また、本発
明に係るコポリマーは、光吸収波長領域がより長波長にあり、かつ光吸収性が高く、さらに高い移動度を有する点から好ましい。また、本発明に係るコポリマーは、高分子量のものを得やすい点で好ましい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The description of the constituent requirements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not specified in these contents unless it exceeds the gist.
<1. Copolymer according to the present invention>
The copolymer according to the present invention includes a repeating unit represented by the following formula (1A), a repeating unit represented by (1B) and a repeating unit represented by formula (1C). The copolymer according to the present invention is suitable for coating film formation because it is difficult to gel when dissolved. Further, the copolymer according to the present invention is preferable in that the light absorption wavelength region is at a longer wavelength, the light absorption is high, and the mobility is higher. In addition, the copolymer according to the present invention is preferable in that it can be easily obtained having a high molecular weight.

式(1A)および式(1B)中、AとAは各々独立して、周期表第16族から選ばれる原子を表す。AとAとして具体的には、酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はテルル原子が挙げられる。なかでも、合成の容易性の点で好ましくは酸素原子、硫黄原子又はセレン原子であり、より好ましくは、硫黄原子又は酸素原子であり、特に好ましくは硫黄原子である。AとAは同一でも異なっていてもよく、好ましくは同一である。 In Formula (1A) and Formula (1B), A 1 and A 2 each independently represent an atom selected from Group 16 of the periodic table. Specific examples of A 1 and A 2 include an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, and a tellurium atom. Among these, an oxygen atom, a sulfur atom or a selenium atom is preferred from the viewpoint of ease of synthesis, more preferably a sulfur atom or an oxygen atom, and particularly preferably a sulfur atom. A 1 and A 2 may be the same or different, preferably the same.

式(1C)中、Qは周期表第14族元素から選ばれる原子を表す。周期表第14族元素から選ばれる原子として具体的には、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、スズ原子及び鉛原子が挙げられる。Qとして好ましくは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子及びスズ原子であり、より好ましくは、炭素原子、ケイ素原子及びゲルマニウム原子である。さらに好ましくは、ケイ素原子又はゲルマニウム原子である。ケイ素原子及びゲルマニウム原子は炭素原子と比較して原子半径が大きいことから、π−πスタッキングを阻害するような置換基R及びRによる立体障害が低減されうる。このことは、コポリマー間の分子間相互作用が適度に維持されうる点で好ましい。 In formula (1C), Q represents an atom selected from Group 14 elements of the periodic table. Specific examples of atoms selected from Group 14 elements of the periodic table include carbon atoms, silicon atoms, germanium atoms, tin atoms, and lead atoms. Q is preferably a carbon atom, a silicon atom, a germanium atom and a tin atom, and more preferably a carbon atom, a silicon atom and a germanium atom. More preferably, they are a silicon atom or a germanium atom. Since silicon atoms and germanium atoms have a larger atomic radius than carbon atoms, steric hindrance due to substituents R 3 and R 4 that inhibit π-π stacking can be reduced. This is preferable in that the intermolecular interaction between the copolymers can be maintained moderately.

式(1A)中、Rは置換基を有していてもよい直鎖アルキル基である。ポリマー間の相互作用を適度に強める観点から好ましい。
直鎖アルキル基の炭素数は、通常1以上、好ましくは3以上、より好ましくは4以上、一方、通常30以下、好ましくは20以下、より好ましくは16以下、更に好ましくは12以下である。直鎖アルキル基の炭素数が上記範囲内であることは、溶解性向上の点から好ましい。
In formula (1A), R 1 is a linear alkyl group which may have a substituent. This is preferable from the viewpoint of moderately strengthening the interaction between the polymers.
The carbon number of the linear alkyl group is usually 1 or more, preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and usually 30 or less, preferably 20 or less, more preferably 16 or less, and still more preferably 12 or less. It is preferable from the point of solubility improvement that carbon number of a linear alkyl group is in the said range.

直鎖アルキル基としては、例えば、メチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−ヘキサデシル基、n−イコシル基、n−テトラコシル基又はn−トリアコンチル基等が挙げられる。
なかでも好ましくは、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基
、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−ヘキサデシル基、n−イコシル基、n−テトラコシル基又はn−トリアコンチル基であり、より好ましくは、コポリマーの溶解度を高く維持しつつ、かつコポリマーの分子間距離を離し過ぎないことにより電荷移動を促進しうる点で、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基、又はn−ドデシル基である。
式(1B)中、Rは置換基を有していてもよい分岐アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい複素環基を表す。RとRがこのような組合せであることにより、ポリマー主鎖同士が規則正しく配向することによる起こる溶解度の低下やゲル化を抑制することができ、インク保存安定性を高めることができると考えられる。
なお、Rは、好ましくは、置換基を有していてもよい分岐アルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であり、より好ましくは置換基を有していてもよい分岐アルキル基である。
Examples of the linear alkyl group include a methyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an n-hexyl group, an n-octyl group, an n-decyl group, an n-dodecyl group, an n-tetradecyl group, and an n-hexadecyl group. Group, n-icosyl group, n-tetracosyl group, n-triacontyl group and the like.
Among these, n-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-hexadecyl group, n-icosyl group, n-tetracosyl group or an n-triacontyl group, and more preferably an n-butyl group and an n-hexyl group in that the charge transfer can be promoted by maintaining the solubility of the copolymer at a high level and by not separating the intermolecular distance of the copolymer too much. , N-octyl group, n-decyl group, or n-dodecyl group.
In Formula (1B), R 2 represents a branched alkyl group that may have a substituent, a cycloalkyl group that may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group that may have a substituent, or The heterocyclic group which may have a substituent is represented. It is considered that such a combination of R 1 and R 2 can suppress a decrease in solubility and gelation caused by regular alignment of polymer main chains, and can improve ink storage stability. It is done.
R 2 is preferably a branched alkyl group which may have a substituent or an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, more preferably a substituent. A good branched alkyl group.

分岐アルキル基としては、分岐1級アルキル基、分岐2級アルキル基又は分岐3級アルキル基が挙げられる。分岐1級アルキル基とは、遊離原子価を有する炭素原子に結合する水素原子が2つである分岐アルキル基を意味する。分岐2級アルキル基とは、遊離原子価を有する炭素原子に結合する水素原子が1つである分岐アルキル基を意味する。また分岐3級アルキル基とは、遊離原子価を有する炭素原子に結合する水素原子が無い分岐アルキル基を意味する。ここで、遊離原子価とは、有機化学・生化学命名法(上)(改訂第2版、南江堂、1992年発行)に記載のとおり、他の遊離原子価と結合を形成できるものをいう。   Examples of the branched alkyl group include a branched primary alkyl group, a branched secondary alkyl group, and a branched tertiary alkyl group. The branched primary alkyl group means a branched alkyl group having two hydrogen atoms bonded to a carbon atom having a free valence. The branched secondary alkyl group means a branched alkyl group having one hydrogen atom bonded to a carbon atom having a free valence. The branched tertiary alkyl group means a branched alkyl group having no hydrogen atom bonded to a carbon atom having a free valence. Here, the free valence refers to a substance that can form a bond with another free valence as described in the organic chemistry / biochemical nomenclature (above) (Revised 2nd edition, Nankodo, 1992).

適度に分子間相互作用を強めて移動度が向上する点で分岐1級アルキル基が好ましく、溶解性が向上する点で分岐2級アルキル基が好ましい。
分岐1級アルキル基の炭素数は、通常3以上、好ましくは6以上、より好ましくは8以上であり、一方、通常30以下、好ましくは20以下、より好ましくは16以下、更に好ましくは12以下である。分岐1級アルキル基の炭素数が上記範囲内にあることは、溶解性向上の点から好ましい。
A branched primary alkyl group is preferable from the viewpoint of moderately strengthening intermolecular interaction and improving mobility, and a branched secondary alkyl group is preferable from the viewpoint of improving solubility.
The carbon number of the branched primary alkyl group is usually 3 or more, preferably 6 or more, more preferably 8 or more, and usually 30 or less, preferably 20 or less, more preferably 16 or less, and further preferably 12 or less. is there. It is preferable from the point of solubility improvement that the carbon number of the branched primary alkyl group is in the above range.

分岐1級アルキル基としては、例えば、2−エチルヘキシル基、2−メチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、2−エチルブチル基、2,4−ジメチルヘキシル基、2−メチルペンチル基、2,3−ジメチルブチル基、2−ヘキシルデシル基、2,2−ジメチルブチル基、2−メチルヘプチル基、2−ブチルオクチル基、2−プロピルペンチル基、2−メチルオクチル基、2−メチルドデシル基又は2,5−ジメチルヘキシル基等が挙げられる。   Examples of the branched primary alkyl group include 2-ethylhexyl group, 2-methylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 2-ethylbutyl group, 2,4-dimethylhexyl group, 2-methylpentyl group, 2, 3-dimethylbutyl group, 2-hexyldecyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 2-methylheptyl group, 2-butyloctyl group, 2-propylpentyl group, 2-methyloctyl group, 2-methyldodecyl group or Examples include 2,5-dimethylhexyl group.

なかでも、2−エチルヘキシル基、2,4−ジメチルヘキシル基、2,6−ジメチルへプチル基、2−ヘキシルデシル基、2−メチルヘプチル基、2−ブチルオクチル基、2−プロピルペンチル基、2−メチルオクチル基、又は2,5−ジメチルヘキシル基が好ましく、より好ましくは2−エチルヘキシル基、2−ヘキシルデシル基、2−ブチルオクチル基又は2−ヘキシルオクチル基である。   Among them, 2-ethylhexyl group, 2,4-dimethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 2-hexyldecyl group, 2-methylheptyl group, 2-butyloctyl group, 2-propylpentyl group, 2 A methyl octyl group or a 2,5-dimethylhexyl group is preferable, and a 2-ethylhexyl group, a 2-hexyldecyl group, a 2-butyloctyl group or a 2-hexyloctyl group is more preferable.

分岐2級アルキル基の炭素数は、通常3以上、好ましくは4以上、より好ましくは5以上、一方、通常30以下、好ましくは20以下、より好ましくは16以下、更に好ましくは12以下である。分岐2級アルキル基の炭素数が上記範囲内にあることにより、溶解性を向上させることができる点で好ましい。
分岐2級アルキル基としては、例えば、1−メチルプロピル基、1−メチルヘプチル基、1−エチルヘキシル基、1−メチルペンチル基、1−メチルオクチル基、1−エチルブチル基、1−ブチルヘプチル基、4−メチル−1−プロピルヘキシル基、1,3−ジメチ
ルペンチル基、1−エチル−2−メチルペンチル基、1,2−ジメチルペンチル基、1−ブチルヘキシル基、1,3−ジメチルデシル基、又は1−プロピルヘプチル基等が挙げられる。
The carbon number of the branched secondary alkyl group is usually 3 or more, preferably 4 or more, more preferably 5 or more, and usually 30 or less, preferably 20 or less, more preferably 16 or less, and still more preferably 12 or less. A branched secondary alkyl group having a carbon number within the above range is preferable in that the solubility can be improved.
Examples of the branched secondary alkyl group include 1-methylpropyl group, 1-methylheptyl group, 1-ethylhexyl group, 1-methylpentyl group, 1-methyloctyl group, 1-ethylbutyl group, 1-butylheptyl group, 4-methyl-1-propylhexyl group, 1,3-dimethylpentyl group, 1-ethyl-2-methylpentyl group, 1,2-dimethylpentyl group, 1-butylhexyl group, 1,3-dimethyldecyl group, Or 1-propyl heptyl group etc. are mentioned.

なかでも、好ましくは1−エチルヘキシル基、1−エチル−2−メチルプロピル基、1−ブチルヘプチル基、1−エチルオクチル基、1−プロピルヘキシル基、4−エチル−1−メチルオクチル基、4−メチル−1−プロピルヘキシル基、1−エチル−2−メチルペンチル基、1−ブチルヘキシル基又は1−プロピルヘプチル基である。
分岐3級アルキル基の炭素数は、通常4以上、一方、通常30以下、好ましくは20以下、より好ましくは16以下、更に好ましくは12以下である。
Among them, preferably 1-ethylhexyl group, 1-ethyl-2-methylpropyl group, 1-butylheptyl group, 1-ethyloctyl group, 1-propylhexyl group, 4-ethyl-1-methyloctyl group, 4- A methyl-1-propylhexyl group, a 1-ethyl-2-methylpentyl group, a 1-butylhexyl group or a 1-propylheptyl group;
The carbon number of the branched tertiary alkyl group is usually 4 or more, on the other hand, usually 30 or less, preferably 20 or less, more preferably 16 or less, and further preferably 12 or less.

分岐3級アルキル基としては、例えば、t−ブチル基、2−エチル−1,1−ジメチルペンチル基、1−エチル−1,2−ジメチルプロピル基、1,1−ジブチルドデシル基、1−ブチル−1−エチルヘキシル基、1−エチル−1−プロピルペンチル基、1,1−ジメチルヘプチル基、1,1−ジメチルデシル基、1,1−ジメチルペンチル基、1,1−ジブチルペンチル基、1−ブチル−1−プロピルペンチル基、1−ヘキシル−1−メチルノニル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、又は1,1,2,2−テトラメチルプロピル基等が挙げられる。   Examples of the branched tertiary alkyl group include t-butyl group, 2-ethyl-1,1-dimethylpentyl group, 1-ethyl-1,2-dimethylpropyl group, 1,1-dibutyldodecyl group, 1-butyl. -1-ethylhexyl group, 1-ethyl-1-propylpentyl group, 1,1-dimethylheptyl group, 1,1-dimethyldecyl group, 1,1-dimethylpentyl group, 1,1-dibutylpentyl group, 1- Examples thereof include a butyl-1-propylpentyl group, 1-hexyl-1-methylnonyl group, 1-ethyl-1-methylpropyl group, 1,1,2,2-tetramethylpropyl group, and the like.

なかでも、t−ブチル基又は1,1−ジメチルプロピル基が好ましく、より好ましくはt−ブチル基である。
シクロアルキル基の炭素数は、通常3以上、より好ましくは4以上、一方、通常30以下、好ましくは20以下、より好ましくは16以下、更に好ましくは12以下である。
シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基又はシクロラウリル基等が挙げられる。なかでも、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基又はシクロオクチル基が好ましい。
Of these, a t-butyl group or a 1,1-dimethylpropyl group is preferable, and a t-butyl group is more preferable.
The carbon number of the cycloalkyl group is usually 3 or more, more preferably 4 or more, and usually 30 or less, preferably 20 or less, more preferably 16 or less, and still more preferably 12 or less.
Examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, and a cyclolauryl group. Of these, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group or a cyclooctyl group is preferable.

芳香族炭化水素基の炭素数は、通常6以上、一方、通常30以下、好ましくは20以下、より好ましくは14以下である。このような芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、インダニル基、インデニル基、フルオレニル基、アントラセニル基又はアズレニル基等が挙げられる。なかでも、フェニル基又はナフチル基が好ましい。
複素環基としては、脂肪族複素環基及び芳香族複素環基が挙げられる。脂肪族複素環基の炭素数は、通常2以上、一方、通常20以下、好ましくは14以下、より好ましくは12以下、さらに好ましくは10以下、特に好ましくは6以下である。このような脂肪族複素環基としては、例えば、オキセタニル基、ピロリジニル基、テトラヒドロフリル基、テトラヒドロチエニル基、ピペリジニル基、テトラヒドロピラニル基又はテトラヒドロチオピラニル基等が挙げられる。
The aromatic hydrocarbon group has usually 6 or more carbon atoms, usually 30 or less, preferably 20 or less, more preferably 14 or less. Examples of such an aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a naphthyl group, an indanyl group, an indenyl group, a fluorenyl group, an anthracenyl group, and an azulenyl group. Of these, a phenyl group or a naphthyl group is preferable.
Examples of the heterocyclic group include an aliphatic heterocyclic group and an aromatic heterocyclic group. The carbon number of the aliphatic heterocyclic group is usually 2 or more, on the other hand, usually 20 or less, preferably 14 or less, more preferably 12 or less, still more preferably 10 or less, and particularly preferably 6 or less. Examples of such an aliphatic heterocyclic group include an oxetanyl group, a pyrrolidinyl group, a tetrahydrofuryl group, a tetrahydrothienyl group, a piperidinyl group, a tetrahydropyranyl group, and a tetrahydrothiopyranyl group.

芳香族複素環基の炭素数は、通常2以上、一方、通常30以下、好ましくは20以下、より好ましくは14以下である。このような芳香族複素環基としては、例えば、チエニル基、フラニル基、ピリジル基、ピリミジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、トリアゾリル基、ベンゾチオフェニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基又はベンゾトリアゾリル基等が挙げられる。なかでも、チエニル基、ピリジル基、ピリミジル基、チアゾリル基又はオキサゾリル基が好ましい。R及びRが「有していてもよい」置換基としては、本発明の効果を損なわない限り特に限定はないが、好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、カルバモイル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ボリル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シ
リル基、脂肪族複素環基、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基等が挙げられる。なかでも好ましくは、本発明に係るコポリマーの分子内極性をコントロールしうる点で、ハロゲン原子、アルコキシ基又はアルキルチオ基である。
The carbon number of the aromatic heterocyclic group is usually 2 or more, on the other hand, usually 30 or less, preferably 20 or less, more preferably 14 or less. Examples of such aromatic heterocyclic groups include thienyl, furanyl, pyridyl, pyrimidyl, thiazolyl, oxazolyl, triazolyl, benzothiophenyl, benzofuranyl, benzothiazolyl, and benzoxazolyl groups. Or a benzotriazolyl group etc. are mentioned. Of these, a thienyl group, a pyridyl group, a pyrimidyl group, a thiazolyl group, or an oxazolyl group is preferable. The substituent that R 1 and R 2 may “have” is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but preferably a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbamoyl group, an acyl group, Alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, boryl group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, amino group, substituted amino group, silyl Group, substituted silyl group, aliphatic heterocyclic group, aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group. Among these, a halogen atom, an alkoxy group, or an alkylthio group is preferable because the intramolecular polarity of the copolymer according to the present invention can be controlled.

及びRは各々独立して、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基を表す。具体的には、置換基を有していてもよい直鎖アルキル基、置換基を有していてもよい分岐アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基を表し、R及びRで定義したものと同義である。R及びRは、同一でも異なっていてもよい。 R 3 and R 4 each independently represents a hydrocarbon group which may have a hetero atom. Specifically, a linear alkyl group that may have a substituent, a branched alkyl group that may have a substituent, a cycloalkyl group that may have a substituent, and a substituent An aromatic hydrocarbon group that may be present, and a heterocyclic group that may have a substituent, are the same as those defined for R 1 and R 2 . R 3 and R 4 may be the same or different.

なかでも好ましくは、R及びRのうち少なくとも一方が置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基である。
溶解度を向上させる点からは、R及びRがともに、置換基を有していてもよいアルキル基がより好ましく、さらに好ましくは、置換基を有していてもよい分岐アルキル基であり、特に好ましくは置換基を有していてもよい分岐1級アルキルである。
Among them, preferably, at least one of R 3 and R 4 may have an alkyl group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, or a substituent. Good aromatic heterocyclic group.
From the viewpoint of improving the solubility, both R 3 and R 4 are more preferably an alkyl group which may have a substituent, and more preferably a branched alkyl group which may have a substituent, Particularly preferred is a branched primary alkyl optionally having a substituent.

また、別法として、Qが不斉原子となり、得られるコポリマーが、多数のジアステレオマーを持つことが出来るため、溶解性を向上させることができる点で、Rが、置換基を有していてもよい直鎖アルキル基、かつRが置換基を有していてもよい分岐アルキル基がより好ましく、特に好ましくは、Rが置換基を有していてもよい直鎖アルキル基、かつRが置換基を有していても良い分岐1級アルキル基である。 Further, alternatively, Q is a chiral atom, the resulting copolymer is, since it is possible to have a number of diastereomers, because it can improve the solubility, is R 3, a substituent More preferably a linear alkyl group that may be substituted, and a branched alkyl group in which R 4 may have a substituent, and particularly preferably a linear alkyl group in which R 3 may have a substituent, R 4 is a branched primary alkyl group which may have a substituent.

及びRが「有していてもよい」置換基としては、R及びRが「有していてもよい」置換基と同義である。なかでも、水素原子とヘテロ原子とを含む群から選択された原子からなる置換基が好ましく、より好ましくは、極性を上げる点でフッ素原子等のハロゲン原子、又は水素結合能を有する点でアミノカルボニル基若しくはカルボニルアミノ基等のアミド結合を有する基である。 The substituent that R 3 and R 4 may have have the same meaning as the substituent that R 1 and R 2 may have. Among them, a substituent consisting of an atom selected from the group containing a hydrogen atom and a hetero atom is preferable, and more preferably a halogen atom such as a fluorine atom in terms of increasing polarity, or an aminocarbonyl in terms of having hydrogen bonding ability. Or a group having an amide bond such as a carbonylamino group.

また、R及びRのうち少なくとも一方が置換基を有さない分岐アルキル基であることもまた好ましい。特に好ましくは、2−エチルヘキシル基、2−エチルヘプチル基、2−エチルオクチル基、2−エチルノニル基又は2−エチルデカニル基等が挙げられる。
及びRは、少なくともどちらか一方が、分岐鎖アルキル基を含むものが好ましく、両方が、分岐鎖アルキル基であることも溶解性をあげる観点から好ましい。
Moreover, it is also preferable that at least one of R 3 and R 4 is a branched alkyl group having no substituent. Particularly preferred are 2-ethylhexyl group, 2-ethylheptyl group, 2-ethyloctyl group, 2-ethylnonyl group, 2-ethyldecanyl group and the like.
It is preferable that at least one of R 3 and R 4 contains a branched alkyl group, and that both of them are branched alkyl groups from the viewpoint of increasing solubility.

式(1A)と式(1B)の中で、RとRの置換基が異なることにより、ポリマー間の距離を不均一にすることが出来るため、コポリマーの溶解性が向上する。
このことは、本発明に係るコポリマーの有機溶媒への溶解性が向上しやすく、本発明に係るコポリマーが塗布成膜しやすくなりうる点で好ましい。また、本発明に係るコポリマーを溶液とした時にコポリマーが析出したりゲル化したりすることが抑制され、保存安定性が向上しうる点でも好ましい。
In the formula (1A) and the formula (1B), when the substituents of R 1 and R 2 are different, the distance between the polymers can be made non-uniform, so that the solubility of the copolymer is improved.
This is preferable in that the solubility of the copolymer according to the present invention in an organic solvent is likely to be improved, and the copolymer according to the present invention can be easily formed by coating. Further, it is also preferable in that storage stability can be improved by suppressing the precipitation or gelation of the copolymer when the copolymer according to the present invention is used as a solution.

ジオキソピロール縮合環上に直鎖アルキル基を有する繰り返し単位とジオキソピロール縮合環上に分岐アルキル基等を有する繰り返し単位は、それぞれ、直線性をもつ置換基を有する繰り返し単位と空間的な広がりをもつ置換基を有する繰り返し単位となると考える。ゆえに、上記繰り返し単位を有する本発明に係るコポリマー同士の分子間距離が適度に離れうる部分と互いに近づける部分とが共存でき、コポリマー間に不規則な距離間を持たせることができることから、溶解性の向上を図ることができると考える。   The repeating unit having a linear alkyl group on the dioxopyrrole condensed ring and the repeating unit having a branched alkyl group on the dioxopyrrole condensed ring have a spatial extension with the repeating unit having a linear substituent, respectively. It is considered to be a repeating unit having a substituent having. Therefore, a portion where the intermolecular distance between the copolymers according to the present invention having the above repeating unit can be appropriately separated and a portion close to each other can coexist, and an irregular distance can be provided between the copolymers. We think that we can plan improvement of.

また、本発明のコポリマーは、直線性をもつ置換基を有する繰り返し単位と空間的な広
がりをもつ置換基を有する繰り返し単位を有することから、複数のコポリマー間において、ジチエノ縮合環とジオキソピロール縮合環との間、及び/又はジチエノ縮合環同士の分子間相互作用が適切に調整される。ゆえに、高分子量体であるにもかかわらず、同時に、溶解度が向上し、コポリマーの凝集、結晶化又はゲル化が抑制されるコポリマーとなり、結果としてコポリマーを含有するインクの安定性が向上しうると考える。
In addition, since the copolymer of the present invention has a repeating unit having a linear substituent and a repeating unit having a spatial extension, a dithieno condensed ring and a dioxopyrrole condensed between a plurality of copolymers. The intermolecular interaction between the rings and / or between the dithieno-fused rings is appropriately adjusted. Therefore, although it is a high molecular weight substance, at the same time, the solubility is improved and the copolymer is suppressed from aggregation, crystallization or gelation, and as a result, the stability of the ink containing the copolymer can be improved. Think.

本発明に係るコポリマーは、式(1A)で表される繰り返し単位、式(1B)で表される繰り返し単位、及び式(1C)で表される繰り返し単位のうち1以上のそれぞれを、2種以上含んでいてもよい。
本発明に係るコポリマーは、本発明の効果を損なわない範囲で、式(1A)、(1B)又は(1C)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を含んでいてもよい。式(1A)で表される繰り返し単位、式(1B)で表される繰り返し単位、及び式(1C)で表される繰り返し単位の合計が、本発明に係るコポリマーを構成する繰り返し単位に占める割合は、特段の制限は無いが、通常2モル%以上、好ましくは10モル%以上、より好ましくは25モル%以上、より好ましくは50モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上、よりさらに好ましくは90%以上である。特に好ましくは、本発明に係るコポリマーは、式(1A)で表される繰り返し単位、式(1B)で表される繰り返し単位,及び式(1C)で表される繰り返し単位を含みかつこれらの繰り返し単位のみで構成されるか、又はこれらの繰り返し単位を含みかつこれらの繰り返し単位のみで構成されるポリマー鎖を含む。
The copolymer according to the present invention includes two or more of each of one or more of the repeating unit represented by the formula (1A), the repeating unit represented by the formula (1B), and the repeating unit represented by the formula (1C). The above may be included.
The copolymer according to the present invention may contain a repeating unit other than the repeating unit represented by the formula (1A), (1B) or (1C) as long as the effects of the present invention are not impaired. The proportion of the repeating unit represented by the formula (1A), the repeating unit represented by the formula (1B), and the repeating unit represented by the formula (1C) in the repeating unit constituting the copolymer according to the present invention. Is not particularly limited, but is usually 2 mol% or more, preferably 10 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, still more preferably 70 mol% or more, still more preferably 90% or more. Particularly preferably, the copolymer according to the present invention comprises a repeating unit represented by the formula (1A), a repeating unit represented by the formula (1B), and a repeating unit represented by the formula (1C) and these repeating units. It is composed only of units, or includes a polymer chain that includes these repeating units and is composed only of these repeating units.

本発明に係るコポリマーを構成する繰り返し単位に占める、式(1A)で表される繰り返し単位の割合は、特段の制限は無いが、通常1モル%以上、好ましくは2モル%以上、より好ましくは10モル%以上、さらに好ましくは30モル%以上である。一方、通常99モル%以下、好ましくは90モル%以下、より好ましくは70モル%以下である。
本発明に係るコポリマーを構成する繰り返し単位に占める、式(1B)で表される繰り返し単位の割合は、特段の制限は無いが、通常1モル%以上、好ましくは10モル%以上、より好ましくは30モル%以上である。一方、通常99モル%以下、好ましくは90モル%以下、より好ましくは70モル%以下である。
The proportion of the repeating unit represented by the formula (1A) in the repeating unit constituting the copolymer according to the present invention is not particularly limited, but is usually 1 mol% or more, preferably 2 mol% or more, more preferably It is 10 mol% or more, more preferably 30 mol% or more. On the other hand, it is usually 99 mol% or less, preferably 90 mol% or less, more preferably 70 mol% or less.
The proportion of the repeating unit represented by the formula (1B) in the repeating unit constituting the copolymer according to the present invention is not particularly limited, but is usually 1 mol% or more, preferably 10 mol% or more, more preferably It is 30 mol% or more. On the other hand, it is usually 99 mol% or less, preferably 90 mol% or less, more preferably 70 mol% or less.

本発明に係るコポリマーを構成する繰り返し単位に占める、式(1C)で表される繰り返し単位の割合は、特段の制限は無いが、通常1モル%以上、好ましくは2モル%以上、より好ましくは10モル%以上、さらに好ましくは30モル%以上である。一方、通常99モル%以下、好ましくは90モル%以下、より好ましくは70モル%以下である。
本発明に係るコポリマーにおける、式(1A)+式(1B)で表される繰り返し単位の数に対する、式(1C)で表される繰り返し単の位の数比(1C/1A+1B)は、特段の制限は無いが、通常0.01以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上である。一方、通常100以下、好ましくは10以下、より好ましくは2以下である。
The proportion of the repeating unit represented by the formula (1C) in the repeating unit constituting the copolymer according to the present invention is not particularly limited, but is usually 1 mol% or more, preferably 2 mol% or more, more preferably It is 10 mol% or more, more preferably 30 mol% or more. On the other hand, it is usually 99 mol% or less, preferably 90 mol% or less, more preferably 70 mol% or less.
In the copolymer according to the present invention, the number ratio of repeating units represented by formula (1C) to the number of repeating units represented by formula (1A) + formula (1B) (1C / 1A + 1B) is Although there is no restriction | limiting, Usually, 0.01 or more, Preferably it is 0.1 or more, More preferably, it is 0.5 or more. On the other hand, it is usually 100 or less, preferably 10 or less, more preferably 2 or less.

本発明に係るコポリマーにおける、式(1A)、式(1B)及び式(1C)で表される繰り返し単位の配列状態は、ブロック又はランダムのいずれでもよい。すなわち、本発明に係るコポリマーは、ブロックコポリマー又はランダムコポリマーのいずれでもよい。また、これらのコポリマーのうち中間的な構造を有するコポリマー、例えばブロック性を帯びたランダムコポリマーであってもよい。また、主鎖に枝分かれがあり末端部が3つ以上あるコポリマー、及びデンドリマーも含まれる。なかでも、合成が容易であり、規則性がより低下しうる点で、ブロックコポリマー又はランダムコポリマーであることが好ましく、コポリマーの溶解性が向上しかつコポリマーを溶解させたインクの保存安定性がより向上しうる点で、ランダムコポリマーであることがより好ましい。   In the copolymer according to the present invention, the arrangement state of the repeating units represented by formula (1A), formula (1B) and formula (1C) may be either block or random. That is, the copolymer according to the present invention may be either a block copolymer or a random copolymer. In addition, a copolymer having an intermediate structure among these copolymers, for example, a random copolymer having a block property may be used. Also included are copolymers and dendrimers that are branched in the main chain and have three or more terminal portions. Among them, a block copolymer or a random copolymer is preferable because synthesis is easy and regularity can be further lowered, and the solubility of the copolymer is improved and the storage stability of the ink in which the copolymer is dissolved is more improved. In view of improvement, a random copolymer is more preferable.

なかでも、本発明に係るコポリマーは、下記式(2A)及び式(2B)で表される繰り
返し単位を有することが好ましい。下記式(2A)及び式(2B)で表される繰り返し単位を有するコポリマーは、電荷分離状態をより容易に維持しうる点で好ましい。
Especially, it is preferable that the copolymer which concerns on this invention has a repeating unit represented by following formula (2A) and formula (2B). A copolymer having repeating units represented by the following formulas (2A) and (2B) is preferable in that the charge separation state can be more easily maintained.

式(2A)及び式(2B)中、A、A、R〜Rは上述と同義である。
式(2A)及び式(2B)中、Q及びQは、それぞれ独立して周期表第14族元素から選ばれる原子を表す。Q及びQは、式(1B)及び(1C)におけるQ及びQと同様のものである。
及びRは、それぞれ独立して、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基を表し、R及びRと同義である。
In formula (2A) and formula (2B), A 1 , A 2 , and R 1 to R 4 have the same meanings as described above.
In formula (2A) and formula (2B), Q 1 and Q 2 each independently represents an atom selected from Group 14 elements of the periodic table. Q 1 and Q 2 are the same as Q 1 and Q 2 in the formula (1B) and (1C).
R 5 and R 6 each independently represent a hydrocarbon group that may have a hetero atom, and have the same meanings as R 3 and R 4 .

本発明に係るコポリマーは、式(2A)で表される繰り返し単位及び(2B)で表される繰り返し単位のうち1以上のそれぞれを、それぞれ2種以上含んでいてもよい。
本発明に係るコポリマーは、本発明の効果を損なわない範囲で、式(2A)又は(2B)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を含んでいてもよい。本発明に係るコポリマーを構成する繰り返し単位に占める式(2A)で表される繰り返し単位及び式(2B)で表される繰り返し単位の合計の割合は、特段の制限は無いが、通常2モル%以上、好ましくは10モル%以上、より好ましくは25モル%以上、より好ましくは50モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上、よりさらに好ましくは90%以上である。特に好ましくは、本発明に係るコポリマーは、式(2A)で表される繰り返し単位及び式(2B)で表される繰り返し単位を含みかつこれらの繰り返し単位のみで構成されるか、又はこれらの繰り返し単位を含みかつこれらの繰り返し単位のみで構成されるポリマー鎖を含む。
The copolymer according to the present invention may contain two or more of each one or more of the repeating units represented by the formula (2A) and (2B).
The copolymer according to the present invention may contain a repeating unit other than the repeating unit represented by the formula (2A) or (2B) as long as the effects of the present invention are not impaired. The total proportion of the repeating unit represented by the formula (2A) and the repeating unit represented by the formula (2B) in the repeating units constituting the copolymer according to the present invention is not particularly limited, but is usually 2 mol%. More preferably, it is 10 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, still more preferably 70 mol% or more, and still more preferably 90% or more. Particularly preferably, the copolymer according to the present invention comprises a repeating unit represented by the formula (2A) and a repeating unit represented by the formula (2B) and is composed only of these repeating units, or these repeating units. A polymer chain containing units and composed only of these repeating units is included.

本発明に係るコポリマーを構成する繰り返し単位に占める、式(2A)で表される繰り返し単位の割合は、特段の制限は無いが、通常1モル%以上、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上である。一方、通常99モル%以下、好ましくは90モル%以下、より好ましくは70モル%以下である。
本発明に係るコポリマーを構成する繰り返し単位に占める、式(2B)で表される繰り返し単位の割合は、特段の制限は無いが、通常1モル%以上、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上である。一方、通常99モル%以下、好ましくは90モル%以下、より好ましくは70モル%以下である。
The proportion of the repeating unit represented by the formula (2A) in the repeating unit constituting the copolymer according to the present invention is not particularly limited, but is usually 1 mol% or more, preferably 10 mol% or more, more preferably It is 20 mol% or more. On the other hand, it is usually 99 mol% or less, preferably 90 mol% or less, more preferably 70 mol% or less.
The proportion of the repeating unit represented by the formula (2B) in the repeating unit constituting the copolymer according to the present invention is not particularly limited, but is usually 1 mol% or more, preferably 10 mol% or more, more preferably It is 20 mol% or more. On the other hand, it is usually 99 mol% or less, preferably 90 mol% or less, more preferably 70 mol% or less.

本発明に係るコポリマーにおける、式(2B)で表される繰り返し単位の数に対する式(2A)で表される繰り返し単位の数の数比(2A/2B)は、特段の制限は無いが、通常0.01以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上である。一方、通常100以下、好ましくは10以下、より好ましくは5以下である。
本発明に係るコポリマーにおける、式(2A)及び式(2B)で表される繰り返し単位の配列状態は、交互、ブロック又はランダムのいずれでもよい。すなわち、本発明に係るコポリマーは、交互コポリマー、ブロックコポリマー又はランダムコポリマーのいずれでもよい。また、これらのコポリマーのうち中間的な構造を有するコポリマー、例えばブロック性を帯びたランダムコポリマーであってもよい。また、主鎖に枝分かれがあり末端部が3つ以上あるコポリマー、及びデンドリマーも含まれる。なかでも、合成が容易であり、規則性がより低下しうる点で、ブロックコポリマー又はランダムコポリマーであることが好ましく、コポリマーの溶解性が向上しかつコポリマーを溶解させたインクの保存安定性が向上しうる点で、ランダムコポリマーであることがより好ましい。
The number ratio (2A / 2B) of the number of repeating units represented by the formula (2A) to the number of repeating units represented by the formula (2B) in the copolymer according to the present invention is not particularly limited. 0.01 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more. On the other hand, it is usually 100 or less, preferably 10 or less, more preferably 5 or less.
In the copolymer according to the present invention, the arrangement state of the repeating units represented by the formula (2A) and the formula (2B) may be alternating, block or random. That is, the copolymer according to the present invention may be an alternating copolymer, a block copolymer, or a random copolymer. In addition, a copolymer having an intermediate structure among these copolymers, for example, a random copolymer having a block property may be used. Also included are copolymers and dendrimers that are branched in the main chain and have three or more terminal portions. Among these, a block copolymer or a random copolymer is preferable because it is easy to synthesize and regularity can be lowered, and the solubility of the copolymer is improved and the storage stability of the ink in which the copolymer is dissolved is improved. In view of this, a random copolymer is more preferable.

本発明に係るコポリマーの好ましい具体例を以下に示す。しかしながら、本発明に係るコポリマーが以下の例示に限られるわけではない。下記例示のm、nはモル分率を表し、m+n=1となる正の数である。   Preferred specific examples of the copolymer according to the present invention are shown below. However, the copolymer according to the present invention is not limited to the following examples. In the following examples, m and n represent mole fractions, and are positive numbers such that m + n = 1.

本発明に係るコポリマーのポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、通常2.0×10以上、好ましくは3.0×10以上、より好ましくは4.0×10以上、さらに好ましくは5.0×10以上、よりさらに好ましくは7.0×10以上、特に好ましくは1.0×10以上である。一方、好ましくは1.0×10以下、より好ましくは1.0×10以下、特に好ましくは5.0×10以下である。光吸収波長を長波長化するという観点、高い吸光度を実現するという観点、高いキャリア移動を実現できるという観点、及び有機溶媒への溶解度の観点から、重量平均分子量がこの範囲にあることが好ましい。 The polystyrene-converted weight average molecular weight (Mw) of the copolymer according to the present invention is usually 2.0 × 10 4 or more, preferably 3.0 × 10 4 or more, more preferably 4.0 × 10 4 or more, and still more preferably. It is 5.0 × 10 4 or more, more preferably 7.0 × 10 4 or more, and particularly preferably 1.0 × 10 5 or more. On the other hand, it is preferably 1.0 × 10 7 or less, more preferably 1.0 × 10 6 or less, and particularly preferably 5.0 × 10 5 or less. The weight average molecular weight is preferably in this range from the viewpoint of increasing the light absorption wavelength, from the viewpoint of realizing high absorbance, from the viewpoint of realizing high carrier movement, and from the viewpoint of solubility in an organic solvent.

本発明に係るコポリマーのポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は、通常5.0×10以上、好ましくは1.0×10以上、より好ましくは2.0×10以上、さらに好ましくは2.5×10以上、特に好ましくは3.0×10以上である。一方、好ましくは1.0×10以下、より好ましくは1.0×10以下、さらに好ましくは5.0×10以下、殊更に好ましくは2.0×10以下、特に好ましくは1.0×10以下である。光吸収波長を長波長化するという観点、高い吸光度を実現するという観点、高いキャリア移動を実現できるという観点、及び有機溶媒への溶解度の観点から、数平均分子量がこの範囲にあることが好ましい。 The polystyrene-reduced number average molecular weight (Mn) of the copolymer according to the present invention is usually 5.0 × 10 3 or more, preferably 1.0 × 10 4 or more, more preferably 2.0 × 10 4 or more, and still more preferably. It is 2.5 × 10 4 or more, particularly preferably 3.0 × 10 4 or more. On the other hand, it is preferably 1.0 × 10 7 or less, more preferably 1.0 × 10 6 or less, further preferably 5.0 × 10 5 or less, even more preferably 2.0 × 10 5 or less, and particularly preferably 1 0.0 × 10 5 or less. The number average molecular weight is preferably in this range from the viewpoint of increasing the light absorption wavelength, from the viewpoint of realizing high absorbance, from the viewpoint of realizing high carrier movement, and from the viewpoint of solubility in an organic solvent.

本発明に係るコポリマーの分子量分布(PDI,(重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)))は、通常1.0以上、好ましくは1.1以上、より好ましくは1.2以上、さらに好ましくは1.3以上である。一方、好ましくは20.0以下、より好ましくは15.0以下、さらに好ましくは10.0以下である。コポリマーの溶解度が塗布に適した範囲になりうるという点で、分子量分布がこの範囲にあることが好ましい。   The molecular weight distribution (PDI, (weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn))) of the copolymer according to the present invention is usually 1.0 or more, preferably 1.1 or more, more preferably 1.2 or more, Preferably it is 1.3 or more. On the other hand, it is preferably 20.0 or less, more preferably 15.0 or less, and still more preferably 10.0 or less. The molecular weight distribution is preferably in this range in that the solubility of the copolymer can be in a range suitable for coating.

本発明に係るコポリマーのポリスチレン換算の重量平均分子量、数平均分子量、及び分子量分布は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により求めることができる。具体的には、カラムとして、PolymerLaboratories GPC用カラム(PLgel MIXED−B 10μm 内径7.5mm,長さ30cm)を2本直列に繋げて用い、ポンプとしてLC−10AT(島津製作所社製)、オーブンとしてCTO−10A(島津製作所社製)、検出器として示差屈折率検出器(島津製作所製:RID−10A)、及びUV−vis検出器(島津製作所製:SPD−10A)を用いることにより測定できる。測定方法としては、測定対象のコポリマー(1mg)をクロロホルム(200mg)に溶解させ、得られた溶液1μLをカラムに注入する。移動相としてクロロホルムを用い、1.0mL/minの流速で測定を行う。解析にはLC−Solution(島津製作所製)を用いる。   The polystyrene-reduced weight average molecular weight, number average molecular weight, and molecular weight distribution of the copolymer according to the present invention can be determined by gel permeation chromatography (GPC). Specifically, two Polymer Laboratories GPC columns (PLgel MIXED-B 10 μm inner diameter 7.5 mm, length 30 cm) are connected in series as a column, LC-10AT (manufactured by Shimadzu Corporation) as a pump, and an oven It can be measured by using CTO-10A (manufactured by Shimadzu Corp.), a differential refractive index detector (manufactured by Shimadzu Corp .: RID-10A), and a UV-vis detector (manufactured by Shimadzu Corp .: SPD-10A). As a measuring method, a copolymer (1 mg) to be measured is dissolved in chloroform (200 mg), and 1 μL of the obtained solution is injected into a column. Measurement is performed at a flow rate of 1.0 mL / min using chloroform as the mobile phase. For the analysis, LC-Solution (manufactured by Shimadzu Corporation) is used.

本発明に係るコポリマーは、好ましくは光吸収極大波長(λmax)が通常470nm以上、好ましくは480nm以上にあり、一方、通常1200nm以下、好ましくは1000nm以下、より好ましくは900nm以下にある。また、350nmから850nmの範囲で最も長波長側にある吸収極大波長の半値幅が通常10nm以上、好ましくは20nm以上であり、一方、通常300nm以下である。また、本発明に係るコポリマーを太陽電池用途に用いる場合、コポリマーの吸収波長領域は太陽光の波長領域に近いほど望ましい。 The copolymer according to the present invention preferably has a light absorption maximum wavelength (λ max ) of usually 470 nm or more, preferably 480 nm or more, while usually 1200 nm or less, preferably 1000 nm or less, more preferably 900 nm or less. Further, the full width at half maximum of the absorption maximum wavelength on the longest wavelength side in the range of 350 nm to 850 nm is usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, and usually 300 nm or less. Moreover, when using the copolymer which concerns on this invention for a solar cell use, it is so desirable that the absorption wavelength range of a copolymer is near the wavelength range of sunlight.

本発明に係るコポリマーの溶解度は、特に限定は無いが、好ましくは25℃におけるクロロベンゼンに対する溶解度が通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、さらに好ましくは1質量%以上であり、一方、通常30質量%以下、好ましくは20質量%である。溶解性が高いことは、塗布によりより厚い膜を成膜できるために好ましい。
本発明に係るコポリマーは、分子間で適度な相互作用が起こることが好ましい。本明細書において、分子間で相互作用するということは、分子間でのπ−πスタッキング等の相互作用によってポリマー鎖間の距離が短くなることを意味する。相互作用が強いほど、高い移動度及び/又は結晶性を示す傾向があるため、半導体材料として好適であるものと考えられる。すなわち、分子間で相互作用するコポリマーにおいては分子間での電子移動が起こりやすいため、例えば光電変換素子において活性層中に本発明に係るコポリマーを用いた場合に、活性層内のp型半導体化合物とn型半導体化合物との界面で生成した正孔(ホール)を効率よく電極(アノード)へ輸送できると考えられる。
The solubility of the copolymer according to the present invention is not particularly limited, but preferably the solubility in chlorobenzene at 25 ° C. is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more. On the other hand, it is usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass. High solubility is preferable because a thicker film can be formed by coating.
The copolymer according to the present invention preferably has an appropriate interaction between molecules. In the present specification, the interaction between molecules means that the distance between polymer chains is shortened by an interaction such as π-π stacking between molecules. The stronger the interaction, the higher the mobility and / or crystallinity, and the more suitable the semiconductor material is. That is, in a copolymer that interacts between molecules, electron transfer between molecules is likely to occur. For example, when the copolymer according to the present invention is used in an active layer in a photoelectric conversion element, a p-type semiconductor compound in the active layer is used. It is considered that holes generated at the interface between the n-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound can be efficiently transported to the electrode (anode).

結晶性の測定方法としてはX線回折法(XRD)が挙げられる。本明細書において結晶性を有するとは、XRD測定により得られたX線回折スペクトルが回折ピークを有するこ
とを意味する。結晶性を有することは、分子同士が配列した積層構造を有することを意味すると考えられ、後述する活性層を厚膜化できる傾向がある点で好ましい。XRD測定は公知文献(X線結晶解析の手引き(応用物理学選書4))に記載の方法に基づいて行うことができる。
An example of a crystallinity measuring method is an X-ray diffraction method (XRD). In this specification, having crystallinity means that an X-ray diffraction spectrum obtained by XRD measurement has a diffraction peak. Having crystallinity is considered to mean that it has a laminated structure in which molecules are arranged, and is preferable in that the active layer described later tends to be thickened. XRD measurement can be performed based on a method described in a known document (X-ray crystal analysis guide (applied physics selection book 4)).

本発明に係るコポリマーの正孔移動度(ホール移動度と記す場合がある)は、通常1.0×10−7cm/Vs以上、好ましくは1.0×10−6cm/Vs以上、より好ましくは1.0×10−5cm/Vs以上、特に好ましくは1.0×10−4cm/Vs以上である。一方、本発明に係るコポリマーの正孔移動度は通常1.0×10cm/Vs以下、好ましくは1.0×10cm/Vs以下であり、より好ましくは1.0×10cm/Vs以下であり、特に好ましくは1.0×10cm/Vs以下である。正孔移動度がこの範囲にあることにより、本発明に係るコポリマーは半導体材料として好適に用いられる。また、光電変換素子において高い変換効率を得るためには、n型半導体化合物の移動度と、p型半導体化合物の移動度とのバランスが重要である。本発明に係るコポリマーを光電変換素子においてp型半導体化合物として用いる場合、本発明に係るコポリマーの正孔移動度とn型半導体化合物の電子移動度とを近づける観点から、本発明に係るコポリマーの正孔移動度がこの範囲にあることが好ましい。正孔移動度の測定方法としてはFET法が挙げられる。FET法は公知文献(特開2010−045186号公報)に記載の方法により行うことができる。 The hole mobility of the copolymer according to the present invention (sometimes referred to as hole mobility) is usually 1.0 × 10 −7 cm 2 / Vs or more, preferably 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more. More preferably, it is 1.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more, and particularly preferably 1.0 × 10 −4 cm 2 / Vs or more. On the other hand, the hole mobility of the copolymer according to the present invention is usually 1.0 × 10 4 cm 2 / Vs or less, preferably 1.0 × 10 3 cm 2 / Vs or less, and more preferably 1.0 × 10 6. 2 cm 2 / Vs or less, particularly preferably 1.0 × 10 cm 2 / Vs or less. When the hole mobility is in this range, the copolymer according to the present invention is suitably used as a semiconductor material. Further, in order to obtain high conversion efficiency in the photoelectric conversion element, it is important to balance the mobility of the n-type semiconductor compound and the mobility of the p-type semiconductor compound. When the copolymer according to the present invention is used as a p-type semiconductor compound in a photoelectric conversion element, from the viewpoint of bringing the hole mobility of the copolymer according to the present invention close to the electron mobility of the n-type semiconductor compound, the copolymer according to the present invention is positive. The hole mobility is preferably within this range. As a method for measuring the hole mobility, there is an FET method. The FET method can be performed by a method described in a known document (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-045186).

一方で、本発明に係るコポリマーは溶液状態での保存安定性が高いことが好ましい。保存安定性が高いとは、溶液とした時に凝集しにくいことを意味する。より具体的には、本発明に係るコポリマー2mgを2mLのスクリューバイアルに入れ、1.5質量%の濃度になるようにo−キシレンに加熱溶解させてから室温まで冷却した際に、冷却を開始してから5分間以上ゲル化しないことが好ましく、1時間以上ゲル化しないことがより好ましい。   On the other hand, the copolymer according to the present invention preferably has high storage stability in a solution state. High storage stability means that it is difficult to aggregate when made into a solution. More specifically, 2 mg of the copolymer according to the present invention was placed in a 2 mL screw vial, dissolved in o-xylene to a concentration of 1.5% by mass, and then cooled to room temperature. Then, it is preferable not to gel for 5 minutes or more, and it is more preferable not to gel for 1 hour or more.

本発明に係るコポリマー中の不純物は極力少ないほうが好ましい。特に、パラジウム、銅等の遷移金属触媒が残っていると、遷移金属の重原子効果による励起子トラップが生じるために電荷移動が阻害され、結果として本発明に係るコポリマーを光電変換素子に用いた際に光電変換効率を低下させるおそれがある。遷移金属触媒の濃度は、コポリマー1gあたり、通常1000ppm以下、好ましくは500pm以下、より好ましくは100ppm以下である。一方、通常0ppmより大きく、1ppm以上であってもよく、3ppm以上であってもよい。   The impurities in the copolymer according to the present invention are preferably as few as possible. In particular, when a transition metal catalyst such as palladium or copper remains, exciton trapping occurs due to the heavy atom effect of the transition metal, which inhibits charge transfer. As a result, the copolymer according to the present invention was used in a photoelectric conversion element. In some cases, the photoelectric conversion efficiency may be reduced. The concentration of the transition metal catalyst is usually 1000 ppm or less, preferably 500 pm or less, more preferably 100 ppm or less, per 1 g of the copolymer. On the other hand, it is usually larger than 0 ppm and may be 1 ppm or more, or 3 ppm or more.

本発明に係るコポリマー中の、末端残基(例えば、後述する式(3A)〜(3C)におけるX及びY)を構成する原子の残存量は、特段の制限は無いが、コポリマー1gあたり、通常6000ppm以下、好ましくは4000ppm以下、より好ましくは3000ppm以下、さらに好ましくは2000ppm以下、よりさらに好ましくは1000ppm以下、特に好ましくは500ppm以下、最も好ましくは200ppm以下である。一方、通常0ppmより大きく、好ましくは1ppm以上、より好ましくは3ppm以上である。   In the copolymer according to the present invention, the residual amount of atoms constituting the terminal residue (for example, X and Y in the formulas (3A) to (3C) described later) is not particularly limited, but usually per 1 g of the copolymer. It is 6000 ppm or less, preferably 4000 ppm or less, more preferably 3000 ppm or less, further preferably 2000 ppm or less, still more preferably 1000 ppm or less, particularly preferably 500 ppm or less, and most preferably 200 ppm or less. On the other hand, it is usually greater than 0 ppm, preferably 1 ppm or more, more preferably 3 ppm or more.

特に、本発明に係るコポリマー中のSn原子の残存量としては、コポリマー1gあたり、通常5000ppm以下、好ましくは4000ppm以下、より好ましくは2500ppm以下、さらに好ましくは1000ppm以下、よりさらに好ましくは750ppm以下、特に好ましくは500ppm以下、最も好ましくは100ppm以下である。一方、通常0ppmより大きく、好ましくは1ppm以上、より好ましくは3ppm以上である。Sn原子の残存量が5000ppm以下であることは、熱分解しやすいアルキルスタニル基等が少ないことを意味し、安定性の点で高い性能を得ることができるために、好まし
い。
In particular, the residual amount of Sn atoms in the copolymer according to the present invention is usually 5000 ppm or less, preferably 4000 ppm or less, more preferably 2500 ppm or less, further preferably 1000 ppm or less, even more preferably 750 ppm or less, especially 1 g of copolymer. Preferably it is 500 ppm or less, and most preferably 100 ppm or less. On the other hand, it is usually greater than 0 ppm, preferably 1 ppm or more, more preferably 3 ppm or more. The remaining amount of Sn atoms of 5000 ppm or less is preferable because it means that there are few alkylstannyl groups and the like that are easily thermally decomposed, and high performance can be obtained in terms of stability.

また、本発明に係るコポリマー中のハロゲン原子の残存量は、コポリマー1gあたり、通常5000ppm以下、好ましくは4000ppm以下、より好ましくは2500ppm以下、さらに好ましくは1000ppm以下、よりさらに好ましくは750ppm以下、特に好ましくは500ppm以下、最も好ましくは100ppm以下である。一方、通常0ppmより大きく、好ましくは1ppm以上、より好ましくは3ppm以上である。ハロゲン原子の残存量を5000ppm以下にすることは、コポリマーの光電変換特性及び耐久性等の性能が向上する傾向にあるため、好ましい。   Further, the residual amount of halogen atoms in the copolymer according to the present invention is usually 5000 ppm or less, preferably 4000 ppm or less, more preferably 2500 ppm or less, further preferably 1000 ppm or less, even more preferably 750 ppm or less, and particularly preferably, per 1 g of the copolymer. Is 500 ppm or less, most preferably 100 ppm or less. On the other hand, it is usually greater than 0 ppm, preferably 1 ppm or more, more preferably 3 ppm or more. It is preferable to set the residual amount of halogen atoms to 5000 ppm or less because performances such as the photoelectric conversion characteristics and durability of the copolymer tend to be improved.

コポリマー中の、末端残基(例えば、後述する式(3A)〜(3C)におけるX及びY)を構成する原子の残存量は、元素量を測定することにより決定できる。コポリマーの元素分析は、例えばPd及びSnについてはICP質量分析法で実施することができ、臭素イオン(Br)及びヨウ素イオン(I)についても、ICP質量分析法で実施することができる。 The residual amount of atoms constituting the terminal residue (for example, X and Y in formulas (3A) to (3C) described later) in the copolymer can be determined by measuring the element amount. The elemental analysis of the copolymer can be carried out by ICP mass spectrometry for Pd and Sn, for example, and can also be carried out by ICP mass spectrometry for bromine ions (Br ) and iodine ions (I ).

ICP質量分析法は、公知文献(「プラズマイオン源質量分析」(学会出版センター))に記載されている方法により実施できる。具体的には、Pd及びSnについては、試料を湿式分解後、分解液中のPd,SnをICP質量分析装置(Agilent Technologies社製 ICP質量分析装置 7500ce型)を用いて検量線法により定量することができる。又、Br及びIについては、試料を試料燃焼装置(三菱化学アナリテック社製 試料燃焼装置 QF−02型)にて燃焼し、燃焼ガスを還元剤入りのアルカリ吸収液に吸収させた後、吸収液中のBr及びIをICP質量分析装置(Agilent Technologies社製 ICP質量分析装置 7500ce型)を用いて検量線法により定量することができる。 ICP mass spectrometry can be carried out by a method described in a known document (“Plasma ion source mass spectrometry” (Academic Publishing Center)). Specifically, for Pd and Sn, after wet decomposition of the sample, Pd and Sn in the decomposition solution are quantified by a calibration curve method using an ICP mass spectrometer (ICP mass spectrometer 7500ce type manufactured by Agilent Technologies). be able to. For Br and I , the sample was burned with a sample combustion device (sample combustion device QF-02 type manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.), and the combustion gas was absorbed into an alkaline absorbent containing a reducing agent. Br and I in the absorbing solution can be quantified by a calibration curve method using an ICP mass spectrometer (ICP mass spectrometer 7500ce type manufactured by Agilent Technologies).

<2.本発明に係るコポリマーの製造方法>
本発明に係るコポリマーの製造方法には特に限定はなく、例えばジオキソピロール縮合環を有する化合物と、ジチエノ縮合環を有する化合物と、を用いて公知の方法で製造することができる。好ましい方法としては、下記一般式(3A)で表される化合物と、下記一般式(3B)で表される化合物と、下記一般式(3C)で表される化合物とを、必要であれば適当な触媒の存在下で、重合する方法が挙げられる。
<2. Method for producing copolymer according to the present invention>
The method for producing the copolymer according to the present invention is not particularly limited. For example, the copolymer can be produced by a known method using a compound having a dioxopyrrole condensed ring and a compound having a dithieno condensed ring. As a preferable method, a compound represented by the following general formula (3A), a compound represented by the following general formula (3B), and a compound represented by the following general formula (3C) are suitably used if necessary. And polymerization in the presence of a catalyst.

式(3A)中、R及びAは、式(1A)で規定されたものと同義であり、 式(3
B)中、R及びAは、式(1B)で規定されたものと同義である。式(3C)中、R、R、及びQは式(1C)で規定されたものと同義である。
式(3A)〜(3C)中、X及びYは、重合反応の種類に応じて適宜選択できる。例えば、本発明に係るコポリマーは、カップリング反応を用いた重合反応により製造することができる。使用可能な反応としては、Suzuki−Miyauraクロスカップリング反応方法、Stilleカップリング反応方法、Yamamotoカップリング反応方法、Grignard反応方法、ヘック反応方法、薗頭反応方法、FeCl等の酸化剤を用いる反応方法、電気化学的な酸化反応を用いる方法、適当な脱離基を有する中間体化合物の分解による反応方法等が挙げられる。これらの中でも、Suzuki−Miyauraカップリング反応方法、Stilleカップリング反応方法、Yamamotoカップリング反応方法、Grignard反応方法が、構造制御がしやすい点で好ましい。特に、Suzuki−Miyauraクロスカップリング反応方法、Stilleカップリング反応方法、Grignard反応方法が、材料の入手しやすさ、反応操作の簡便さの点からも好ましい。これらの反応は、「クロスカップリング−基礎と産業応用−(CMC出版)」、「有機合成のための遷移金属触媒反応(辻二郎著:有機合成化学協会編)」、「有機合成のための触媒反応103(檜山為次郎:東京化学同人)」等の公知文献の記載の方法に従って行うことができる。
In formula (3A), R 1 and A 1 have the same meaning as defined in formula (1A), and
In B), R 2 and A 2 have the same meaning as defined in formula (1B). In formula (3C), R 3 , R 4 and Q have the same meanings as defined in formula (1C).
In formulas (3A) to (3C), X and Y can be appropriately selected according to the type of polymerization reaction. For example, the copolymer according to the present invention can be produced by a polymerization reaction using a coupling reaction. Usable reactions include a Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction method, a Stille coupling reaction method, a Yamamoto coupling reaction method, a Grignard reaction method, a Heck reaction method, a Sonogashira reaction method, and a reaction using an oxidizing agent such as FeCl 3. And a method using an electrochemical oxidation reaction, a reaction method by decomposition of an intermediate compound having an appropriate leaving group, and the like. Among these, the Suzuki-Miyaura coupling reaction method, the Stille coupling reaction method, the Yamamoto coupling reaction method, and the Grignard reaction method are preferable in terms of easy structure control. In particular, the Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction method, the Stille coupling reaction method, and the Grignard reaction method are preferable from the viewpoint of easy availability of materials and easy reaction operation. These reactions are described in "Cross Coupling-Fundamentals and Industrial Applications (CMC Publishing)", "Transition Metal Catalyzed Reactions for Organic Synthesis (edited by Jiro Jiro: edited by Organic Synthetic Chemical Society)", "For Organic Synthesis" The reaction can be carried out according to a method described in known literature such as “catalytic reaction 103 (Teijiro Hatakeyama: Tokyo Kagaku Dojin)”.

X及びYの例としては、それぞれ独立して、ハロゲン原子、アルキルスタニル基、アルキルスルホ基、アリールスルホ基、アリールアルキルスルホ基、ホウ酸エステル残基、スルホニウムメチル基、ホスホニウムメチル基、ホスホネートメチル基、モノハロゲン化メチル基、ホウ酸残基(−B(OH))、ホルミル基、シリル基、アルケニル基又はアルキニル基等が挙げられる。 Examples of X and Y are each independently a halogen atom, alkylstannyl group, alkylsulfo group, arylsulfo group, arylalkylsulfo group, boric acid ester residue, sulfoniummethyl group, phosphoniummethyl group, phosphonatemethyl Group, monohalogenated methyl group, boric acid residue (-B (OH) 2 ), formyl group, silyl group, alkenyl group or alkynyl group.

ハロゲン原子としては、臭素原子又はヨウ素原子が好ましい。アルケニル基としては、例えば炭素数2以上12以下のアルケニル基が挙げられる。
ホウ酸エステル残基としては、例えば、下式で示されるものが挙げられる。下式において、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。
As the halogen atom, a bromine atom or an iodine atom is preferable. Examples of the alkenyl group include alkenyl groups having 2 to 12 carbon atoms.
Examples of the boric acid ester residue include those represented by the following formula. In the following formulae, Me represents a methyl group, and Et represents an ethyl group.

アルキルスタニル基としては、例えば、下式で示されるものが挙げられる。下式において、Meはメチル基を表し、Buはn−ブチル基を表す。   Examples of the alkylstannyl group include those represented by the following formula. In the following formulae, Me represents a methyl group, and Bu represents an n-butyl group.

式(3A)〜(3C)で表される化合物の合成上の観点及び反応のし易さの観点から、XとYとの一方がハロゲン原子であり、他方がアルキルスタニル基、ホウ酸エステル残基、又はホウ酸残基(−B(OH))であることが好ましい。
重合反応は公知の方法に従って行うことができる。例えば、X又はYがアルキルスタニル基である場合には公知のStilleカップリング反応の条件に従って反応を行えばよい。また、X又はYがホウ酸エステル残基又はホウ酸残基である場合には公知のSuzuki−Miyauraカップリング反応の条件に従って反応を行えばよい。さらに、X又はYがシリル基である場合には公知のHiyamaカップリング反応の条件に従って反応を行えばよい。カップリング反応の触媒としては例えば、パラジウム等の遷移金属と、配位子(例えばトリフェニルホスフィン等のホスフィン配位子)との組み合わせを用いることができる。
From the viewpoints of synthesis of compounds represented by formulas (3A) to (3C) and ease of reaction, one of X and Y is a halogen atom, and the other is an alkylstannyl group or borate ester. It is preferably a residue or a boric acid residue (—B (OH) 2 ).
The polymerization reaction can be performed according to a known method. For example, when X or Y is an alkylstannyl group, the reaction may be performed in accordance with known Stille coupling reaction conditions. In addition, when X or Y is a boric acid ester residue or a boric acid residue, the reaction may be performed according to the conditions of a known Suzuki-Miyaura coupling reaction. Furthermore, when X or Y is a silyl group, the reaction may be carried out in accordance with known Hiyama coupling reaction conditions. As a catalyst for the coupling reaction, for example, a combination of a transition metal such as palladium and a ligand (for example, a phosphine ligand such as triphenylphosphine) can be used.

以下では、Stilleカップリング反応方法を用いて本発明に係るコポリマーを製造する方法について述べる。Stilleカップリング反応方法を用いる場合、式(3A)〜(3C)において、Xがハロゲン原子でありかつYがアルキルスタニル基であるか、Xがアルキルスタニル基でありかつYがハロゲン原子であることが好ましい。
重合反応において用いられる、式(3A)と式(3B)で表される化合物の量に対する、式(3C)で表される化合物の量との合計の比((3A+3B)/3C)は、モル比換算にして、通常0.90以上、好ましくは0.95以上であり、一方、通常1.3以下、好ましくは1.2以下である。比率がこのような範囲内にあることは、より高い収率で高分子量体を取得しうる点で好ましい。
Hereinafter, a method for producing the copolymer according to the present invention using the Stille coupling reaction method will be described. When the Stille coupling reaction method is used, in the formulas (3A) to (3C), X is a halogen atom and Y is an alkylstannyl group, or X is an alkylstannyl group and Y is a halogen atom. Preferably there is.
The ratio ((3A + 3B) / 3C) of the sum of the amount of the compound represented by the formula (3C) to the amount of the compound represented by the formula (3A) and the formula (3B) used in the polymerization reaction is mol In terms of ratio, it is usually 0.90 or more, preferably 0.95 or more, and is usually 1.3 or less, preferably 1.2 or less. It is preferable that the ratio is in such a range in that a high molecular weight product can be obtained with a higher yield.

重合反応において用いられる、式(3A)で表される化合物の量に対する、式(3B)で表される化合物の量の比(3A/3B)は、特段の制限は無く目的に応じて適宜設定しうるが、モル比換算にして、通常0.01以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上である。一方、通常100以下、好ましくは10以下、より好ましくは2以下である。   The ratio (3A / 3B) of the amount of the compound represented by the formula (3B) to the amount of the compound represented by the formula (3A) used in the polymerization reaction is appropriately set depending on the purpose without any particular limitation. However, in terms of molar ratio, it is usually 0.01 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more. On the other hand, it is usually 100 or less, preferably 10 or less, more preferably 2 or less.

本発明に係るコポリマーが高純度であることが望ましい場合には、重合前のモノマー(式(3A)〜(3C)で表される化合物)を精製した後に、重合反応を行うことが好ましい。精製方法としては、例えば、蒸留、昇華精製、カラムクロマトグラフィー又は再結晶等が挙げられる。
例えば本発明に係るコポリマーを有機光電変換素子用の材料として用いる場合、その純度が高いことにより素子特性が向上しうるため、コポリマーが高純度であることが望ましい。本発明に係るコポリマーを有機光電変換素子用の材料として用いる場合、式(3A)〜(3C)で表される化合物のそれぞれの純度は通常90%以上、好ましくは95%以上である。
When it is desirable that the copolymer according to the present invention has a high purity, it is preferable to carry out the polymerization reaction after purifying the monomer before polymerization (compounds represented by formulas (3A) to (3C)). Examples of the purification method include distillation, sublimation purification, column chromatography, recrystallization, and the like.
For example, when the copolymer according to the present invention is used as a material for an organic photoelectric conversion device, it is desirable that the copolymer has a high purity since the device characteristics can be improved due to its high purity. When the copolymer according to the present invention is used as a material for an organic photoelectric conversion element, the purity of each of the compounds represented by formulas (3A) to (3C) is usually 90% or more, preferably 95% or more.

重合反応において重合促進のために用いる触媒としては、遷移金属触媒等が挙げられる。遷移金属触媒は、重合の種類に応じて選択すればよい。遷移金属触媒としては、均一系遷移金属触媒と不均一系遷移金属触媒とが挙げられる。
均一系遷移金属触媒としては、重合反応に用いる溶媒に十分に溶解するものが好ましい。好ましい例としては、特に、パラジウム、ニッケル、鉄、又は銅を含む、後周期遷移金属錯体触媒が挙げられる。具体的な例としては、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh)又はトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd(dba))等の0価のパラジウム触媒;ビス(トリフェニルホスフィン)塩化パラジウム(PdCl((PPh)))又は酢酸パラジウム等の2価のパラジウム触媒等のパラジウム(Pd)触媒;Ni(dppp)Cl又はNi(dppe)Cl等のニッケル触媒;塩化鉄等の鉄触媒;ヨウ化銅等の銅触媒等が挙げられる。ここで、dbaはジベンジリデンアセトンを表し、dpppは1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパンを表し、dppeは1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタンを表す。
Examples of the catalyst used for the promotion of polymerization in the polymerization reaction include transition metal catalysts. What is necessary is just to select a transition metal catalyst according to the kind of superposition | polymerization. Examples of transition metal catalysts include homogeneous transition metal catalysts and heterogeneous transition metal catalysts.
The homogeneous transition metal catalyst is preferably one that is sufficiently soluble in the solvent used for the polymerization reaction. Preferred examples include late transition metal complex catalysts containing palladium, nickel, iron, or copper, among others. Specific examples include zero-valent palladium catalysts such as tetrakis (triphenylphosphine) palladium (Pd (PPh 3 ) 4 ) or tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (Pd 2 (dba) 3 ); bis (tri Palladium (Pd) catalysts such as phenylphosphine) palladium chloride (PdCl 2 ((PPh 3 )) 2 ) or divalent palladium catalysts such as palladium acetate; nickel such as Ni (dppp) Cl 2 or Ni (dppe) Cl 2 Catalysts: iron catalysts such as iron chloride; copper catalysts such as copper iodide. Here, dba represents dibenzylideneacetone, dppp represents 1,2-bis (diphenylphosphino) propane, and dppe represents 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane.

0価のPd触媒として具体的には、Pd(PPh、Pd(P(o−tolyl)
、Pd(PCy、Pd(dba)3、PdCl(PPh))等が挙げられる。PdCl((PPh))又は酢酸パラジウム等の2価のPd触媒を用いる場合には、PPhやP(o−tolyl)等の有機配位子と併せて使用することが好ましい。ここで、Phはフェニル基を表し、Cyはシクロヘキシル基を表し、o−tolylは2−トリル基を表す。
Specific examples of the zero-valent Pd catalyst include Pd (PPh 3 ) 4 , Pd (P (o-tolyl)
3) 4, Pd (PCy 3 ) 2, Pd 2 (dba) 3, PdCl 2 (PPh 3)) 2 and the like. When a divalent Pd catalyst such as PdCl 2 ((PPh 3 )) 2 or palladium acetate is used, it is preferably used in combination with an organic ligand such as PPh 3 or P (o-tolyl) 3 . Here, Ph represents a phenyl group, Cy represents a cyclohexyl group, and o-tolyl represents a 2-tolyl group.

不均一系遷移金属触媒としては、上述のような均一系遷移金属触媒を、担体に担持させることによって得られる触媒が挙げられる。不均一系遷移金属触媒が含む遷移金属の好ましい例としては、パラジウム、ニッケル、鉄、又は銅を含む、後周期遷移金属が挙げられる。不均一系遷移金属錯体触媒が有する有機配位子としては、均一系遷移金属錯体触媒について挙げたものと同様のものを用いることができる。また、公知文献(Strem社,”Heterogeneous Catalysts”(2011年))記載の有機配位子を用いることもできる。担体の例としては、金属、ナノコロイド、ナノ粒子、磁性化合物、金属酸化物、多孔質物質、粘土、例えば尿素樹脂のようなポリマー、及びデンドリマー等が挙げられる。多孔質物質の具体的な例としては、ミクロ孔物質、メソ孔物質、活性炭、シリカゲル、アルミナ、及びゼオライト等が挙げられる。特に、ポリマーに担持された不均一系遷移金属錯体触媒を用いることは、不均一系遷移金属錯体触媒の回収が容易であるために好ましい。また、ポリマーが多孔性であることは、反応を促進する点でより好ましい。   Examples of the heterogeneous transition metal catalyst include a catalyst obtained by supporting a homogeneous transition metal catalyst as described above on a carrier. Preferable examples of the transition metal included in the heterogeneous transition metal catalyst include late transition metals including palladium, nickel, iron, or copper. As an organic ligand which a heterogeneous transition metal complex catalyst has, the same thing as what was mentioned about the homogeneous transition metal complex catalyst can be used. In addition, organic ligands described in known literature (Strem, “Heterogeneous Catalysts” (2011)) can also be used. Examples of the carrier include metals, nanocolloids, nanoparticles, magnetic compounds, metal oxides, porous materials, clays, polymers such as urea resins, and dendrimers. Specific examples of the porous material include microporous material, mesoporous material, activated carbon, silica gel, alumina, and zeolite. In particular, it is preferable to use a heterogeneous transition metal complex catalyst supported on a polymer because the heterogeneous transition metal complex catalyst can be easily recovered. Moreover, it is more preferable that the polymer is porous in terms of promoting the reaction.

重合反応においては、2種以上の遷移金属錯体触媒を用いることが、高分子量のコポリマーが得られうる点で好ましい。例えば、2種以上の均一系遷移金属錯体を用いてもよいし、2種以上の不均一系遷移金属錯体を用いてもよいし、均一系遷移金属錯体と不均一系遷移金属錯体とを組み合わせて用いてもよい。この2種以上の遷移金属錯体触媒のうち、少なくとも1種は不均一系金属錯体触媒であることが、カップリング反応条件下でモノマーをすばやくオリゴマーに変換することができる点で好ましい。また、オリゴマーになると不均一系金属触媒による重合反応速度が落ちる傾向にあるため、オリゴマーからポリマーへの誘導を均一系金属触媒で行う方が、高分子量体を得るために好ましい。この観点から、2種以上の遷移金属錯体触媒のうち、少なくとも1種が不均一系金属錯体触媒であり、かつ少なくとも1種が均一系金属錯体触媒であることがより好ましい。   In the polymerization reaction, it is preferable to use two or more transition metal complex catalysts in that a high molecular weight copolymer can be obtained. For example, two or more kinds of homogeneous transition metal complexes may be used, two or more kinds of heterogeneous transition metal complexes may be used, or a combination of a homogeneous transition metal complex and a heterogeneous transition metal complex may be used. May be used. Of these two or more transition metal complex catalysts, at least one of them is preferably a heterogeneous metal complex catalyst in that a monomer can be quickly converted into an oligomer under coupling reaction conditions. In addition, since oligomerization tends to decrease the polymerization reaction rate due to the heterogeneous metal catalyst, it is preferable to induce the oligomer to the polymer with the homogeneous metal catalyst in order to obtain a high molecular weight product. From this viewpoint, it is more preferable that at least one of the two or more transition metal complex catalysts is a heterogeneous metal complex catalyst and at least one is a homogeneous metal complex catalyst.

式(3A)〜(3C)で表される化合物の量の合計に対する遷移金属錯体の添加率は、通常1×10−4mol%以上、好ましくは1×10−3mol%以上、より好ましくは1×10−2mol%以上であり、一方、通常1×10mol%以下、より好ましくは5mol%以下である。触媒の添加率がこの範囲にあることは、より低コストかつ高い収率で、より高分子量のコポリマーが得られる傾向にある点で好ましい。
遷移金属触媒を使用する場合に、アルカリ、補触媒又は相間移動触媒を併用してもよい。
The addition rate of the transition metal complex with respect to the total amount of the compounds represented by formulas (3A) to (3C) is usually 1 × 10 −4 mol% or more, preferably 1 × 10 −3 mol% or more, more preferably and a 1 × 10 -2 mol% or more, whereas, usually 1 × 10 2 mol%, more preferably at most 5 mol%. It is preferable that the addition ratio of the catalyst is within this range because a copolymer having a higher molecular weight tends to be obtained at a lower cost and a higher yield.
When using a transition metal catalyst, an alkali, a cocatalyst or a phase transfer catalyst may be used in combination.

アルカリとしては、例えば、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸セシウム等の無機塩基;トリエチルアミン等の有機塩基;等が挙げられる。
補触媒としては、例えば、フッ化セシウム、酸化銅又はハロゲン化銅等の無機塩が挙げられる。補触媒の添加率は、式(3A)〜(3C)で表される化合物の量の合計に対して、通常1×10−4mol%以上、好ましくは1×10−3mol%以上、より好ましくは1×10−2mol%以上であり、一方、通常1×10mol%以下、好ましくは1×10mol%以下、より好ましくは1.5×10mol%以下である。補触媒の添加率がこの範囲にあることは、より低コストかつ高い収率でコポリマーが得られる傾向にある点で好ましい。
Examples of the alkali include inorganic bases such as potassium carbonate, sodium carbonate and cesium carbonate; organic bases such as triethylamine.
Examples of the cocatalyst include inorganic salts such as cesium fluoride, copper oxide, and copper halide. The addition rate of the cocatalyst is usually 1 × 10 −4 mol% or more, preferably 1 × 10 −3 mol% or more, based on the total amount of the compounds represented by formulas (3A) to (3C). Preferably, it is 1 × 10 −2 mol% or more, and is usually 1 × 10 4 mol% or less, preferably 1 × 10 3 mol% or less, more preferably 1.5 × 10 2 mol% or less. It is preferable that the addition rate of the cocatalyst is within this range because the copolymer tends to be obtained at a lower cost and with a higher yield.

相間移動触媒としては、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド又はAliquat3
36(アルドリッチ社製)のような四級アンモニウム塩等が挙げられる。相間移動触媒の添加率は、式(3A)〜(3C)で表される化合物の量の合計に対して、通常1×10−4mol%以上、好ましくは1×10−3mol%以上、より好ましくは1×10−2mol%以上であり、一方、通常5mol%以下、より好ましくは3mol%以下である。相間移動触媒の添加率がこの範囲にあることは、より低コストかつ高い収率でコポリマーが得られる傾向にある点で好ましい。
Phase transfer catalysts include tetraethylammonium hydroxide or Aliquat 3
And quaternary ammonium salts such as 36 (manufactured by Aldrich). The addition rate of the phase transfer catalyst is usually 1 × 10 −4 mol% or more, preferably 1 × 10 −3 mol% or more, based on the total amount of the compounds represented by formulas (3A) to (3C), More preferably, it is 1 × 10 −2 mol% or more, while it is usually 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less. The addition rate of the phase transfer catalyst within this range is preferable because the copolymer tends to be obtained at a lower cost and with a higher yield.

重合反応に用いられる溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン又はシクロヘキサン等の飽和炭化水素;ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン又はキシレン等の芳香族炭化水素;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン又はトリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール又はt−ブチルアルコール等のアルコール類;水;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン又はジオキサン等のエーテル類;DMF等の非プロトン性極性有機溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、一種を単独で用いても二種以上を併用してもよい。   Examples of the solvent used in the polymerization reaction include saturated hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene; halogens such as chlorobenzene, dichlorobenzene, and trichlorobenzene. Aromatic hydrocarbons; alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol or t-butyl alcohol; water; ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, methyl t-butyl ether, tetrahydrofuran, tetrahydropyran or dioxane; DMF And aprotic polar organic solvents such as These solvents may be used alone or in combination of two or more.

溶媒の添加率は、式(3A)〜(3C)で表される化合物の合計1gに対して、通常、1×10−2mL以上、好ましくは1×10−1mL以上、より好ましくは1mL以上であり、一方、通常1×10mL以下、好ましくは1×10mL以下、より好ましくは2×10mL以下である。溶媒の添加率がこの範囲にあることは、反応の制御がより容易となる点で好ましい。 The addition rate of the solvent is usually 1 × 10 −2 mL or more, preferably 1 × 10 −1 mL or more, more preferably 1 mL with respect to 1 g of the total of the compounds represented by formulas (3A) to (3C). On the other hand, it is usually 1 × 10 5 mL or less, preferably 1 × 10 3 mL or less, more preferably 2 × 10 2 mL or less. It is preferable that the addition rate of the solvent is within this range because the control of the reaction becomes easier.

重合反応の反応温度は、通常0℃以上、好ましくは20℃以上、より好ましくは40℃以上、さらに好ましくは60℃以上である。一方、通常300℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは180℃以下、特に好ましくは160℃以下である。加熱方法としては特段の制限は無いが、オイルバス加熱、熱電対加熱、赤外線加熱、マイクロウェーブ加熱の他、IHヒーターを用いた接触による加熱等が挙げられる。重合反応の時間は、通常1分間以上、好ましくは10分間以上、一方、通常160時間以下、好ましくは120時間以下、より好ましくは100時間以下である。また重合反応は窒素(N)又はアルゴン(Ar)雰囲気下で行うことが好ましい。これらの反応条件で反応を行うことにより、より短時間かつ高い収率でコポリマーが得られうる。 The reaction temperature of the polymerization reaction is usually 0 ° C. or higher, preferably 20 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and further preferably 60 ° C. or higher. On the other hand, it is usually 300 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower, further preferably 180 ° C. or lower, and particularly preferably 160 ° C. or lower. The heating method is not particularly limited, but examples include oil bath heating, thermocouple heating, infrared heating, microwave heating, heating by contact using an IH heater, and the like. The time for the polymerization reaction is usually 1 minute or more, preferably 10 minutes or more, while it is usually 160 hours or less, preferably 120 hours or less, more preferably 100 hours or less. The polymerization reaction is preferably performed in a nitrogen (N 2 ) or argon (Ar) atmosphere. By carrying out the reaction under these reaction conditions, the copolymer can be obtained in a shorter time and with a higher yield.

重合反応により得られたコポリマーに対しては、さらに末端処理を行うことが好ましい。コポリマーの末端処理を行うことにより、コポリマーの末端残基(上述のX及びY)の残存量を減らすことができる。例えば、Stilleカップリング反応によってコポリマーを重合した場合には、コポリマーの末端に存在する臭素(Br)やヨウ素(I)等のハロゲン原子及びアルキルスタニル基を、末端処理によって減らすことができる。この末端処理を行うことは、効率及び耐久性の点でよりよい性能のコポリマーを得ることができるために、好ましい。   It is preferable to further end-treat the copolymer obtained by the polymerization reaction. By performing the terminal treatment of the copolymer, the residual amount of the terminal residues (X and Y described above) can be reduced. For example, when a copolymer is polymerized by a Stille coupling reaction, halogen atoms such as bromine (Br) and iodine (I) and alkylstannyl groups present at the terminal of the copolymer can be reduced by terminal treatment. This terminal treatment is preferable because a copolymer having better performance in terms of efficiency and durability can be obtained.

重合反応後に行うコポリマーの末端処理方法としては、特段の制限は無いが、例えば末端残基を芳香族基のような他の置換基で置換する方法が挙げられる。
例えば、Stilleカップリング反応によってコポリマーを重合した場合の末端処理方法としては、以下の方法が挙げられる。コポリマーのハロゲン原子の末端処理方法としては、重合反応後の精製前の反応系中に、末端処理剤としてアリールトリアルキルスズを加えた後、加熱攪拌を行うことにより行うことができる。アリールトリアルキルスズの例としてはフェニルトリメチルスズ又はチエニルトリメチルスズ等が挙げられる。コポリマーの末端のハロゲン原子を芳香族基に置換することは、共役安定効果により、コポリマーがより安定になるために、好ましい。
The terminal treatment method of the copolymer after the polymerization reaction is not particularly limited, and examples thereof include a method of substituting the terminal residue with another substituent such as an aromatic group.
For example, as a terminal treatment method when a copolymer is polymerized by a Stille coupling reaction, the following method may be mentioned. The method for terminal treatment of the halogen atom of the copolymer can be carried out by adding aryltrialkyltin as a terminal treatment agent to the reaction system after the polymerization reaction and before purification, followed by heating and stirring. Examples of aryltrialkyltin include phenyltrimethyltin or thienyltrimethyltin. Substitution of a halogen atom at the terminal of the copolymer with an aromatic group is preferable because the copolymer becomes more stable due to the conjugate stability effect.

末端処理剤の添加量としては、特段の制限は無いが、重合反応に用いたハロゲン原子を末端に有するモノマー(3Aおよび3B、又は3C)の量に対して、通常1.0×10−2モル当量以上、好ましくは0.1モル当量以上、より好ましくは1モル当量以上であり、一方、通常50モル当量以下、好ましくは20モル当量以下、より好ましくは10モル当量以下である。ハロゲン原子の末端処理の反応温度は、通常0℃以上、好ましくは20℃以上、より好ましくは40℃以上、さらに好ましくは60℃以上である。一方、通常300℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは180℃以下、特に好ましくは160℃以下である。加熱方法としては、特段の制限は無いが、オイルバス加熱、熱電対加熱、赤外線加熱、マイクロウェーブ加熱の他、IHヒーターを用いた接触による加熱等が挙げられる。コポリマーのハロゲン原子の末端処理の反応時間は、特段の制限は無いが、通常30分以上、好ましくは1時間以上であり、一方、通常50時間以下、好ましくは20時間以下である。これらの反応条件で反応を行うことにより、より短時間かつ高い変換率で末端処理を行うことができる。 The addition amount of the end treatment agent is not particularly limited, but is usually 1.0 × 10 −2 with respect to the amount of the monomer having a halogen atom at the end (3A and 3B, or 3C) used in the polymerization reaction. The molar equivalent or higher, preferably 0.1 molar equivalent or higher, more preferably 1 molar equivalent or higher, and usually 50 molar equivalents or lower, preferably 20 molar equivalents or lower, more preferably 10 molar equivalents or lower. The reaction temperature of the halogen atom terminal treatment is usually 0 ° C. or higher, preferably 20 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and further preferably 60 ° C. or higher. On the other hand, it is usually 300 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower, further preferably 180 ° C. or lower, and particularly preferably 160 ° C. or lower. The heating method is not particularly limited, and examples thereof include oil bath heating, thermocouple heating, infrared heating, microwave heating, heating by contact using an IH heater, and the like. The reaction time of the terminal treatment of the halogen atom of the copolymer is not particularly limited, but is usually 30 minutes or longer, preferably 1 hour or longer, and is usually 50 hours or shorter, preferably 20 hours or shorter. By performing the reaction under these reaction conditions, the terminal treatment can be performed in a shorter time and with a higher conversion rate.

また、コポリマーのアルキルスタニル基の末端処理方法としては、重合反応後の精製前の反応系中に、末端処理剤としてアリールハライドを加えたのち、加熱攪拌を行うことにより行うことができる。アリールハライドの例としてはヨードチオフェン、ヨードベンゼン、ブロモチオフェン又はブロモベンゼン等が挙げられる。コポリマーの末端のアルキルスタニル基を別の置換基へと置換することにより、熱分解しやすいアルキルスタニル基中のSn原子がコポリマー中に存在しなくなり、コポリマーの経時劣化が抑えられうる。また、コポリマーの末端のアルキルスタニル基をアリール基に置換することは、共役安定効果によりコポリマーがより安定になりうる点においても好ましい。   Further, the terminal treatment method of the alkylstannyl group of the copolymer can be carried out by adding an aryl halide as a terminal treating agent in the reaction system after the polymerization reaction and before purification, followed by heating and stirring. Examples of aryl halides include iodothiophene, iodobenzene, bromothiophene or bromobenzene. By substituting the alkylstannyl group at the terminal of the copolymer with another substituent, the Sn atom in the alkylstannyl group which is easily thermally decomposed does not exist in the copolymer, and deterioration of the copolymer over time can be suppressed. Further, substitution of the alkylstannyl group at the terminal of the copolymer with an aryl group is also preferable in that the copolymer can be more stable due to the conjugate stability effect.

末端処理剤の添加量としては、特段の制限は無いが、重合に用いたアルキルスタニル基を末端に有するモノマー(3A及び3B、又は3C)の量に対して、通常1.0×10−2モル当量以上、好ましくは0.1モル当量以上、より好ましくは1モル当量以上であり、一方、通常50モル当量以下、好ましくは20モル当量以下、より好ましくは10モル当量以下である。アルキルスタニル基の末端処理の反応温度及び反応条件としては、コポリマーのハロゲン原子の末端処理と同様のものを用いることができる。これらの反応条件で反応を行うことにより、より短時間かつ高い変換率で末端処理を行うことができる。 The addition amount of the end treatment agent is not particularly limited, but is usually 1.0 × 10 − with respect to the amount of the monomer (3A and 3B, or 3C) having an alkylstannyl group used for polymerization. It is 2 molar equivalents or more, preferably 0.1 molar equivalents or more, more preferably 1 molar equivalents or more, and is usually 50 molar equivalents or less, preferably 20 molar equivalents or less, more preferably 10 molar equivalents or less. As the reaction temperature and reaction conditions for the terminal treatment of the alkylstannyl group, those similar to the terminal treatment of the halogen atom of the copolymer can be used. By performing the reaction under these reaction conditions, the terminal treatment can be performed in a shorter time and with a higher conversion rate.

また、Suzuki−Miyauraクロスカップリング反応によりコポリマーを重合した場合の末端処理の方法としては、以下の方法が挙げられる。コポリマーのハロゲン原子の末端処理方法としては、アリールボロン酸を加えたのち、加熱攪拌を行う方法が挙げられる。コポリマーのホウ素原子含有基の末端処理方法としては、末端処理剤としてアリールハライドを加えたのち、加熱攪拌を行う方法が挙げられる。   Moreover, the following method is mentioned as a method of terminal treatment at the time of polymerizing a copolymer by Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction. Examples of the method for terminal treatment of the halogen atom of the copolymer include a method in which arylboronic acid is added and then heated and stirred. Examples of the terminal treatment method of the boron atom-containing group of the copolymer include a method in which an aryl halide is added as a terminal treatment agent and then heated and stirred.

末端残基Xの末端処理方法及び末端残基Yの末端処理方法に特段の制限はないが、それぞれ独立に行うことが好ましい。なお、それぞれの末端処理の順序に特段の制限は無く、適宜選択できる。
また、末端処理は、コポリマーの精製前に行ってもよいが、コポリマーの精製後に行ってもよい。末端処理をコポリマー精製後に行う場合には、コポリマーと片方の末端処理剤(例えばアリールハライド又はアリールトリアルキルスズ)とを有機溶剤に溶解した後、パラジウム触媒等の遷移金属触媒を加えて反応を行い、さらにもう片方の末端処理剤(アリールトリアルキルスズ又はアリールハライド)を加えて反応を行えばよい。反応を促進する観点から、末端処理をコポリマー精製前に行う場合と同様に、末端処理時には加熱攪拌を行うことか好ましい。また、収率を向上させる観点から、反応を窒素条件下で行うことも好ましい。反応時間は、特段の制限は無いが、通常30分以上、好ましくは1時間以上であり、一方、通常25時間以下、好ましくは10時間以下である。
There are no particular restrictions on the terminal treatment method for terminal residue X and the terminal treatment method for terminal residue Y, but it is preferable to carry out each independently. In addition, there is no special restriction | limiting in the order of each terminal process, It can select suitably.
Further, the terminal treatment may be performed before the purification of the copolymer, but may be performed after the purification of the copolymer. When the end treatment is performed after the copolymer purification, the copolymer and one of the end treatment agents (for example, aryl halide or aryltrialkyltin) are dissolved in an organic solvent, and then a reaction is performed by adding a transition metal catalyst such as a palladium catalyst. Further, the other end treatment agent (aryltrialkyltin or aryl halide) may be added to carry out the reaction. From the viewpoint of accelerating the reaction, it is preferable to perform heating and stirring during the terminal treatment, as in the case where the terminal treatment is performed before the purification of the copolymer. Moreover, it is also preferable to perform reaction under nitrogen conditions from a viewpoint of improving a yield. The reaction time is not particularly limited, but is usually 30 minutes or longer, preferably 1 hour or longer, and is usually 25 hours or shorter, preferably 10 hours or shorter.

遷移金属触媒の添加量としては、特段の制限は無いが、式(3A)〜(3C)で表される化合物の量の合計に対して、通常5.0×10−3モル当量以上、好ましくは1.0×10−2モル当量以上であり、一方、通常1.0×10−1モル当量以下、好ましくは5.0×10−2モル当量以下である。触媒の添加量がこの範囲にあることにより、より低コストかつ高い変換率で末端処理を行うことができる。 The addition amount of the transition metal catalyst is not particularly limited, but is usually 5.0 × 10 −3 molar equivalents or more with respect to the total amount of the compounds represented by formulas (3A) to (3C), preferably Is 1.0 × 10 −2 molar equivalent or more, and is usually 1.0 × 10 −1 molar equivalent or less, preferably 5.0 × 10 −2 molar equivalent or less. When the addition amount of the catalyst is within this range, the end treatment can be performed at a lower cost and at a higher conversion rate.

コポリマー精製後の末端処理時における、アルキルスタニル基の末端処理剤の添加量としては、特段の制限は無いが、重合に用いたアルキルスタニル基を末端に有するモノマー(3B及び3C、又は3A)の量に対して、通常1.0×10−2モル当量以上、好ましくは1.0×10−1モル当量以上、より好ましくは1モル当量以上であり、一方、通常50モル当量以下、好ましくは20モル当量以下、より好ましくは10モル当量以下である。末端処理剤の添加量がこの範囲にあることにより、より低コストかつ高い変換率で末端処理を行うことができる。 The addition amount of the terminal treatment agent for the alkylstannyl group at the time of the terminal treatment after the purification of the copolymer is not particularly limited, but the monomer having the alkylstannyl group used for the polymerization (3B and 3C, or 3A) ) Is usually 1.0 × 10 −2 molar equivalent or more, preferably 1.0 × 10 −1 molar equivalent or more, more preferably 1 molar equivalent or more, while usually 50 molar equivalent or less, Preferably it is 20 molar equivalents or less, More preferably, it is 10 molar equivalents or less. When the added amount of the end treatment agent is within this range, the end treatment can be performed at a lower cost and at a higher conversion rate.

コポリマー生成後の末端処理時における、ハロゲン原子の末端処理剤の添加量としては、特段の制限は無いが、重合に用いたハロゲン原子を末端に有するモノマー(3Aおよび3B、又は3C)の量に対して、通常1.0×10−2モル当量以上、好ましくは1.0×10−1モル当量以上、より好ましくは1モル当量以上であり、一方、通常50モル当量以下、好ましくは20モル当量以下、より好ましくは10モル当量以下である。末端処理剤の添加量がこの範囲にあることにより、より低コストかつ高い変換率で末端処理を行うことができる。 The addition amount of the halogen atom end treatment agent at the end treatment after the formation of the copolymer is not particularly limited, but the amount of the monomer (3A and 3B, or 3C) having a halogen atom at the terminal used for polymerization is not limited. On the other hand, it is usually 1.0 × 10 −2 mole equivalent or more, preferably 1.0 × 10 −1 mole equivalent or more, more preferably 1 mole equivalent or more, and usually 50 mole equivalent or less, preferably 20 moles. The equivalent or less, more preferably 10 molar equivalent or less. When the added amount of the end treatment agent is within this range, the end treatment can be performed at a lower cost and at a higher conversion rate.

重合反応後に行う工程として特に限定はないが、通常はコポリマーを分離する工程が行われる。コポリマーの末端処理を行う場合には、末端処理後にコポリマーを分離する工程を行うことが好ましい。必要に応じて、コポリマーの末端処理前に、さらにコポリマーの分離及び精製を行なってもよい。より短い処理工程でコポリマーを得る観点からは、重合反応後に、コポリマーの末端処理、コポリマーの分離及びコポリマーの精製をこの順に行うことが好ましい。   Although there is no limitation in particular as a process performed after a polymerization reaction, Usually, the process of isolate | separating a copolymer is performed. When the terminal treatment of the copolymer is performed, it is preferable to perform a step of separating the copolymer after the terminal treatment. If necessary, further copolymer separation and purification may be performed prior to copolymer termination. From the viewpoint of obtaining the copolymer in a shorter processing step, it is preferable to carry out the terminal treatment of the copolymer, separation of the copolymer and purification of the copolymer in this order after the polymerization reaction.

コポリマーの分離方法としては、例えば、反応溶液と貧溶媒とを混合してコポリマーを析出させる方法、又は、水若しくは塩酸で反応溶液中の活性種をクエンチした後にコポリマーを有機溶媒で抽出し、この有機溶媒を留去する方法等が挙げられる。
コポリマーの精製方法としては、再沈精製、ソックスレー抽出器を用いた抽出、ゲル浸透クロマトグラフィー、又はスキャベンジャーを用いた金属除去等の、公知の方法が挙げられる。
As a method for separating the copolymer, for example, the reaction solution and a poor solvent are mixed to precipitate the copolymer, or the active species in the reaction solution is quenched with water or hydrochloric acid, and then the copolymer is extracted with an organic solvent. Examples include a method of distilling off the organic solvent.
Examples of the purification method of the copolymer include known methods such as reprecipitation purification, extraction using a Soxhlet extractor, gel permeation chromatography, or metal removal using a scavenger.

[2−1.式(3A)〜(3C)で表される化合物の製造方法]
重合反応の原料として用いられる式(3A)および(3B)で表される化合物は、J.Am.Chem.Soc.,2010,132(22),7595−7597に記載の方法に準じて製造することができる。また、式(3C)で表される化合物は、J.Mater.Chem.,2011,21,3895、及びJ.Am.Chem.Soc.2008,130,16144−16145に記載の方法に準じて製造することができる。
[2-1. Method for producing compounds represented by formulas (3A) to (3C)]
The compounds represented by the formulas (3A) and (3B) used as raw materials for the polymerization reaction are described in J. Org. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (22), 7595-7597. In addition, the compound represented by the formula (3C) is described in J. Org. Mater. Chem. , 2011, 21, 3895, and J.A. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16144-16145.

式(3C)で表される化合物の特に好ましい製造方法としては、下式(4C)で表される化合物を原料として用いる方法が挙げられる。より具体的には、式(4C)で表される化合物に非求核性塩基を反応させた後に、求電子剤を反応させることにより、式(3C)で表される化合物を得ることができる。この方法によれば、式(3C)で表される化合物を製造する際に生じる、例えば置換基Yを1つしか有さない副生物の量を減らすことができる。副生物の量が少ないことは、重合反応により得られる本発明に係るコポリマーがよ
り大きい分子量のものとなりうる点で好ましい。
A particularly preferred method for producing the compound represented by the formula (3C) includes a method using the compound represented by the following formula (4C) as a raw material. More specifically, the compound represented by the formula (3C) can be obtained by reacting the compound represented by the formula (4C) with a non-nucleophilic base and then reacting with an electrophile. . According to this method, it is possible to reduce the amount of by-products generated when producing the compound represented by the formula (3C), for example, having only one substituent Y. A small amount of by-products is preferable in that the copolymer according to the present invention obtained by the polymerization reaction can have a higher molecular weight.

式(4C)において、Q及びR〜Rは、式(3C)で規定されたものと同様である。
非求核性塩基の例としては、金属水素化物、嵩高い置換基を有する金属アルコキシド、アミン類、ホスファゼン塩基、嵩高い置換基を有する金属マグネシウム試薬(Grignard試薬)、又は金属アミド等が挙げられる。非求核性の塩基を用いることは、式(4C)で表される化合物が有する縮合環への求核攻撃を効果的に抑制することでき、副生物の生成を抑えることができる点で好ましい。塩基性の高さ及び求核性の低さの点から、非求核性塩基として好ましくは金属アミドであり、特に好ましくは嵩高い置換基を有する金属アミドである。
In the formula (4C), Q and R 3 to R 4 are the same as those defined in the formula (3C).
Examples of the non-nucleophilic base include a metal hydride, a metal alkoxide having a bulky substituent, an amine, a phosphazene base, a metal magnesium reagent having a bulky substituent (Grignard reagent), or a metal amide. . The use of a non-nucleophilic base is preferable in that it can effectively suppress nucleophilic attack on the condensed ring of the compound represented by formula (4C) and can suppress the formation of by-products. . From the viewpoint of high basicity and low nucleophilicity, the non-nucleophilic base is preferably a metal amide, and particularly preferably a metal amide having a bulky substituent.

非求核性塩基を用いて一般式(4C)で表される化合物を脱プロトン化した後、発生したアニオン種と求電子剤とを反応させることで、一般式(3C)で表される化合物を得ることができる。
置換基Yが、アルキルスタニル基である場合には、求電子剤としては、特段の限定は無いが、例えばハロゲン化トリアルキルスズ化合物が挙げられる。置換基Yが、ホウ酸残基又はホウ酸エステル残基である場合には、求電子剤としては、特段の限定は無いが、ホウ酸トリエステルが好ましく用いられる。ホウ酸トリエステルとの反応によって得られたホウ酸エステル残基を有する化合物をそのまま単離することもできるし、ホウ酸エステル残基を加水分解してホウ酸残基に導いた後に化合物を単離してもよい。
The compound represented by the general formula (3C) is obtained by deprotonating the compound represented by the general formula (4C) using a non-nucleophilic base and then reacting the generated anion species with an electrophile. Can be obtained.
In the case where the substituent Y is an alkylstannyl group, the electrophile is not particularly limited, and examples thereof include a trialkyltin halide compound. When the substituent Y is a boric acid residue or a boric acid ester residue, the electrophile is not particularly limited, but a boric acid triester is preferably used. A compound having a boric acid ester residue obtained by a reaction with a boric acid triester can be isolated as it is, or after the boric acid ester residue is hydrolyzed and led to a boric acid residue, the compound is simply used. May be separated.

式(3C)で表される化合物の、反応後の精製方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。特に好ましい方法としては、ゼオライトを用いる方法が挙げられる。より具体的には、得られた化合物をゼオライトと接触させればよい。この方法は、(3C)で表される化合物の分解を防ぎながら、より簡便に化合物を精製できるために好ましい。ゼオライトとしては、アルミノケイ酸塩、メタロケイ酸塩若しくはシリカライト等のアルミノケイ酸塩系ゼオライト;又は、アルミノリン酸塩、ガロリン酸塩若しくはベリロリン酸塩等のリン酸塩系ゼオライトが好ましい。   The purification method after the reaction of the compound represented by the formula (3C) is not particularly limited, and a known method can be used. A particularly preferred method is a method using zeolite. More specifically, the obtained compound may be contacted with zeolite. This method is preferable because the compound can be purified more easily while preventing the compound represented by (3C) from being decomposed. As the zeolite, aluminosilicate zeolite such as aluminosilicate, metallosilicate or silicalite; or phosphate zeolite such as aluminophosphate, gallophosphate or berylphosphate is preferable.

式(3C)で表される得られた化合物をゼオライトと接触させる方法としては、(1)ゼオライトを含む層を用意し、化合物を通過させる方法、(2)組成物中にゼオライトを投入し、その後ゼオライトを除去する方法、等が挙げられる。
式(4C)で表される化合物に対して加える非求核性塩基の量に特段の制限はなく、通常は式(4C)で表される化合物に対して2モル当量以上の非求核性塩基が用いられる。一方で、使用する試薬の量を減らすために、非求核性塩基の量は通常20モル当量以下、好ましくは10モル当量以下、さらに好ましくは5モル当量以下である。式(4C)で表される化合物に対して加える求電子試薬の量に特段の制限はなく、通常は式(4C)で表される化合物に対して2モル当量以上の求電子試薬が用いられる。一方で、使用する試薬の量を減らすために、求電子試薬の量は通常モル20当量以下、好ましくは10モル当量以下、さらに好ましくは5モル当量以下である。
As a method of bringing the obtained compound represented by the formula (3C) into contact with zeolite, (1) preparing a layer containing zeolite and allowing the compound to pass through, (2) charging the zeolite into the composition, Thereafter, a method of removing the zeolite, and the like can be mentioned.
There is no particular limitation on the amount of the non-nucleophilic base added to the compound represented by the formula (4C), and usually 2 mole equivalents or more of the non-nucleophilic base with respect to the compound represented by the formula (4C). A base is used. On the other hand, in order to reduce the amount of reagent used, the amount of non-nucleophilic base is usually 20 molar equivalents or less, preferably 10 molar equivalents or less, more preferably 5 molar equivalents or less. There is no particular limitation on the amount of the electrophile added to the compound represented by the formula (4C), and usually 2 mole equivalent or more of the electrophile is used with respect to the compound represented by the formula (4C). . On the other hand, in order to reduce the amount of the reagent used, the amount of the electrophilic reagent is usually 20 mole equivalents or less, preferably 10 mole equivalents or less, more preferably 5 mole equivalents or less.

式(4C)で表される化合物は、公知の方法を用いて製造することができるが、以下に
示す方法を用いて製造することが特に好ましい。すなわち、式(4C)で表される化合物にシリル基が付加した化合物から、シリル基を脱離させることにより、式(4C)で表される化合物を得ることができる。この方法は、より高収率で式(4C)で表される化合物を得ることができる点で好ましい。
The compound represented by the formula (4C) can be produced using a known method, but is particularly preferably produced using the method shown below. That is, the compound represented by the formula (4C) can be obtained by removing the silyl group from the compound obtained by adding a silyl group to the compound represented by the formula (4C). This method is preferable in that the compound represented by the formula (4C) can be obtained with higher yield.

例えば、式(4C)で表される化合物は、下式(5C)で表される化合物の、酸を用いた脱シリル化反応により製造することができる。   For example, the compound represented by the formula (4C) can be produced by a desilylation reaction using an acid of the compound represented by the following formula (5C).

式(5C)において、Q及びR〜Rは、式(3C)で規定されたものと同様である。(5C)において、R〜Rは置換基を有していてもよいシリル基を表す。2つの置換基Rは互いに異なっていてもよい。置換基を有していてもよいシリル基としては、トリアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、又はトリアリールシリル基等が挙げられる。脱シリル化反応において用いる酸としては特に限定はなく、無機酸又は有機酸を用いることができる。無機酸の種類に特に限定は無く、塩酸、硫酸、硝酸、又はリン酸等を用いることができる。有機酸の種類に特に限定は無く、酢酸、トリフルオロ酢酸、シュウ酸、クエン酸、安息香酸、クロロ安息香酸、又はp−トルエンスルホン酸等を用いることができる。 In the formula (5C), Q and R 3 to R 4 are the same as those defined in the formula (3C). In (5C), R 5 to R 6 represent a silyl group which may have a substituent. The two substituents R 7 may be different from each other. Examples of the silyl group that may have a substituent include a trialkylsilyl group, a dialkylarylsilyl group, an alkyldiarylsilyl group, and a triarylsilyl group. The acid used in the desilylation reaction is not particularly limited, and an inorganic acid or an organic acid can be used. There are no particular limitations on the type of inorganic acid, and hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, or the like can be used. There are no particular limitations on the type of organic acid, and acetic acid, trifluoroacetic acid, oxalic acid, citric acid, benzoic acid, chlorobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, and the like can be used.

式(5C)で表される化合物は、Qがケイ素原子又はゲルマニウム原子である場合、例えば、ビチオフェン化合物を塩基で処理し、シリルハライド又はゲルミルハライドと反応させることによって得ることができる。より具体的な例としては、5,5’−ビス(トリメチルシリル)−3,3’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェンをn−ブチルリチウムで処理し、RSiCl、RSiBr、RGeCl、又はRGeBrを反応させることにより、式(5C)で表される化合物が得られうる。また、式(3C)又は(4C)で表される化合物も、RSiCl、RSiBr、RGeCl、又はRGeBrを用いて合成しうる。この場合、RSiCl、RSiBr、RGeCl、又はRGeBrは、減圧蒸留で精製することが好ましい。容易に達成可能な減圧度かつより低い温度で減圧蒸留を行うためには、R及びRの炭素数は、15以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましい。 When Q is a silicon atom or a germanium atom, the compound represented by the formula (5C) can be obtained, for example, by treating a bithiophene compound with a base and reacting with a silyl halide or a germanyl halide. As a more specific example, 5,5′-bis (trimethylsilyl) -3,3′-dibromo-2,2′-bithiophene is treated with n-butyllithium, and R 3 R 4 SiCl 2 , R 3 R By reacting 4 SiBr 2 , R 3 R 4 GeCl 2 , or R 3 R 4 GeBr 2 , a compound represented by the formula (5C) can be obtained. A compound represented by the formula (3C) or (4C) is also synthesized using R 3 R 4 SiCl 2 , R 3 R 4 SiBr 2 , R 3 R 4 GeCl 2 , or R 3 R 4 GeBr 2. sell. In this case, R 3 R 4 SiCl 2 , R 3 R 4 SiBr 2 , R 3 R 4 GeCl 2 , or R 3 R 4 GeBr 2 is preferably purified by distillation under reduced pressure. In order to carry out vacuum distillation at a vacuum degree that can be easily achieved and at a lower temperature, the number of carbon atoms of R 3 and R 4 is preferably 15 or less, and more preferably 8 or less.

<3.本発明に係るコポリマーを含む有機半導体材料>
本発明に係るコポリマーは、溶媒に対する溶解性、及び長波長領域における光吸収性を持ち、有機半導体材料として好適である。
本発明に係る有機半導体材料は、少なくとも本発明に係るコポリマーを含む。本発明に係る有機半導体材料は、本発明に係るコポリマーのうち一種を含有していてもよく、二種以上を任意の組み合わせで含有していてもよい。また、本発明に係る有機半導体材料は、本発明に係るコポリマーのみからなるものであってもよいが、その他の成分(例えば、その他の高分子、モノマー、各種の添加剤等)を含有していてもよい。
<3. Organic Semiconductor Material Containing Copolymer According to the Present Invention>
The copolymer according to the present invention has solubility in a solvent and light absorption in a long wavelength region, and is suitable as an organic semiconductor material.
The organic semiconductor material according to the present invention includes at least the copolymer according to the present invention. The organic semiconductor material according to the present invention may contain one of the copolymers according to the present invention, or may contain two or more kinds in any combination. Further, the organic semiconductor material according to the present invention may be composed only of the copolymer according to the present invention, but contains other components (for example, other polymers, monomers, various additives, etc.). May be.

本発明に係る有機半導体材料は、後述する有機電子デバイスの有機半導体層又は有機活性層の材料として好適である。この場合、有機半導体材料を成膜して用いることが好ましい。この際に、本発明に係るコポリマーの有機溶剤への可溶性及びその加工性に優れてい
る等の物性が好ましく活用される。本発明に係る有機半導体を有機電子デバイスにおいて用いる方法については後述する。
The organic semiconductor material according to the present invention is suitable as a material for an organic semiconductor layer or an organic active layer of an organic electronic device described later. In this case, an organic semiconductor material is preferably used after being formed into a film. In this case, physical properties such as the solubility of the copolymer according to the present invention in an organic solvent and its excellent processability are preferably used. A method of using the organic semiconductor according to the present invention in an organic electronic device will be described later.

本発明に係る有機半導体材料は半導体特性を示し、例えば、電界効果移動度測定において、正孔移動度(ホール移動度と記す場合がある)が通常1.0×10−7cm/Vs以上、好ましくは1.0×10−6cm/Vs以上、より好ましくは1.0×10−5cm/Vs以上、特に好ましくは1.0×10−4cm/Vs以上であり、一方、正孔移動度が通常1.0×10cm/Vs以下、好ましくは1.0×10cm/Vs以下、より好ましくは1.0×10cm/Vs以下、特に好ましくは1.0×10cm/Vs以下である。正孔移動度の測定方法としてはFET法が挙げられる。FET法は、公知文献(特開2010−045186号公報)に記載の方法により実施することができる。 The organic semiconductor material according to the present invention exhibits semiconductor characteristics. For example, in the field effect mobility measurement, the hole mobility (sometimes referred to as hole mobility) is usually 1.0 × 10 −7 cm 2 / Vs or more. , Preferably 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more, more preferably 1.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more, particularly preferably 1.0 × 10 −4 cm 2 / Vs or more, On the other hand, the hole mobility is usually 1.0 × 10 4 cm 2 / Vs or less, preferably 1.0 × 10 3 cm 2 / Vs or less, more preferably 1.0 × 10 2 cm 2 / Vs or less, particularly Preferably, it is 1.0 × 10 cm 2 / Vs or less. As a method for measuring the hole mobility, there is an FET method. The FET method can be carried out by a method described in a known document (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-045186).

本発明に係る有機半導体材料は、単独でも有機電子デバイスの有機半導体層の材料として用いられうるが、他の有機半導体材料と混合及び/又は積層して使用することも可能である。本発明に係る有機半導体材料と併用可能な他の有機半導体材料としては、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)(P3HT)、ポリ[2,6−(4,4−ビス[2−エチルヘキシル]−4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン)−alt−4,7−(2,1,3−ベンゾチアジアゾール)](PCPDTBT)、ベンゾポルフィリン(BP)、ペンタセン等の既知の有機半導体材料が挙げられ、さらに、n型半導体化合物として知られているペリレン−ビスイミド、[6,6]−フェニル−C61−酪酸メチルエステル([60]PCBM)又はC70等のより大きいフラーレンを有するPCBM、[6,6]−フェニル−C61−酪酸n−ブチルエステル([60]PCBNB)又はC70等のより大きいフラーレンを有するPCBNB等のフラーレン誘導体等も挙げられるが、特にこれらに限定されることはない。 The organic semiconductor material according to the present invention can be used alone or as a material of an organic semiconductor layer of an organic electronic device, but can also be mixed and / or laminated with other organic semiconductor materials. Other organic semiconductor materials that can be used in combination with the organic semiconductor material according to the present invention include poly (3-hexylthiophene) (P3HT), poly [2,6- (4,4-bis [2-ethylhexyl] -4H- Cyclopenta [2,1-b: 3,4-b ′] dithiophene) -alt-4,7- (2,1,3-benzothiadiazole)] (PCPDTBT), benzoporphyrin (BP), pentacene, etc. organic semiconductor materials and the like, further, perylene known as n-type semiconductor compound - bisimide, [6,6] - phenyl -C 61 - butyric acid methyl ester ([60] PCBM) or larger fullerenes C 70, etc. PCBM with, [6,6] - phenyl -C 61 - butyric acid n- butyl ester ([60] PCBNB) or larger fullerenes C 70, etc. Examples thereof include fullerene derivatives such as PCBNB, but are not particularly limited thereto.

また、本発明に係る有機半導体材料は、溶液の形で用いてもよい。本発明に係るコポリマーは溶液とした際の安定性が高いことから、本発明に係る有機半導体材料と溶媒とを含有する溶液、すなわち本発明に係るコポリマーと溶媒とを含有する溶液は、塗布法により有機半導体層を形成するために好ましく用いられうる。この場合、溶液を塗布して得られた半導体層が、上記の半導体特性を示すことが好ましい。   The organic semiconductor material according to the present invention may be used in the form of a solution. Since the copolymer according to the present invention has high stability when made into a solution, the solution containing the organic semiconductor material according to the present invention and the solvent, that is, the solution containing the copolymer according to the present invention and the solvent is applied by a coating method. Can be preferably used for forming an organic semiconductor layer. In this case, it is preferable that the semiconductor layer obtained by applying the solution exhibits the semiconductor characteristics described above.

溶媒としては、本発明に係るコポリマーを均一に溶解又は分散できるものであれば特に限定されないが、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン又はデカン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、クロロベンゼン又はオルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;メタノール、エタノール又はプロパノール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン又はシクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル又は乳酸メチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン又はトリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;エチルエーテル、テトラヒドロフラン又はジオキサン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド又はジメチルアセトアミド等のアミド類等が挙げられる。その中でも好ましくは、トルエン、キシレン、クロロベンゼン又はオルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類やクロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン又はトリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類である。   The solvent is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve or disperse the copolymer according to the present invention. For example, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, nonane or decane; toluene, xylene, Aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene or orthodichlorobenzene; lower alcohols such as methanol, ethanol or propanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone or cyclohexanone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate or methyl lactate Halogenated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane or trichloroethylene; ethers such as ethyl ether, tetrahydrofuran or dioxane; dimethylformamide or dimethylacetate Amides such as bromide, and the like. Among them, preferred are aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, chlorobenzene or orthodichlorobenzene, and halogen hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane or trichloroethylene.

<4.本発明に係る有機半導体材料を含む電子デバイス>
次に、本発明に係る有機電子デバイスについて説明する。本発明に係る有機電子デバイスは、本発明に係る有機半導体材料を用いて作製される。すなわち本発明に係る有機電子デバイスは、本発明に係る有機半導体材料を含む。本発明に係る有機半導体材料を適用可能なものであれば、本発明に係る有機電子デバイスの種類に特に制限はない。例としては
、発光素子、スイッチング素子、光電変換素子、光電導性を利用した光センサー等が挙げられる。
<4. Electronic Device Containing Organic Semiconductor Material According to the Present Invention>
Next, the organic electronic device according to the present invention will be described. The organic electronic device according to the present invention is manufactured using the organic semiconductor material according to the present invention. That is, the organic electronic device according to the present invention includes the organic semiconductor material according to the present invention. As long as the organic semiconductor material according to the present invention can be applied, the type of the organic electronic device according to the present invention is not particularly limited. Examples include a light emitting element, a switching element, a photoelectric conversion element, an optical sensor using photoelectric conductivity, and the like.

発光素子としては、表示デバイスに用いられる各種の発光素子が挙げられる。具体例としては、液晶表示素子、高分子分散型液晶表示素子、電気泳動表示素子、エレクトロルミネッセント素子、エレクトロクロミック素子等が挙げられる。
スイッチング素子の具体例としては、ダイオード(pn接合ダイオード、ショットキー・ダイオード、MOSダイオード等)、トランジスタ(バイポーラートランジスタ、電界効果トランジスタ(FET)等)、サイリスタ、更にはそれらの複合素子(例えばTTL等)等が挙げられる。
Examples of the light emitting element include various light emitting elements used for display devices. Specific examples include a liquid crystal display element, a polymer dispersion type liquid crystal display element, an electrophoretic display element, an electroluminescent element, an electrochromic element, and the like.
Specific examples of the switching element include a diode (pn junction diode, Schottky diode, MOS diode, etc.), a transistor (bipolar transistor, field effect transistor (FET), etc.), a thyristor, and a composite element thereof (for example, TTL). Etc.).

光電変換素子の具体例としては、薄膜太陽電池、電荷結合素子(CCD)、光電子増倍管、フォトカプラ等が挙げられる。また、光電導性を利用した光センサーとしては、これらの光電変換素子を利用したものが挙げられる。
本発明に係る有機半導体材料を有機電子デバイスのどの部位に用いるかは特に制限されず、任意の部位に用いることが可能である。本発明に係る有機半導体材料の半導体特性を活用するために、有機電子デバイスの半導体層に、本発明に係る有機半導体材料を用いる事が好ましい。特に光電変換素子の場合には、通常は、本発明に係る有機半導体材料を含有する有機半導体層は、有機活性層として使用される。
Specific examples of the photoelectric conversion element include a thin film solar cell, a charge coupled device (CCD), a photomultiplier tube, and a photocoupler. Moreover, what utilized these photoelectric conversion elements is mentioned as an optical sensor using photoelectric conductivity.
In which part of the organic electronic device the organic semiconductor material according to the present invention is used is not particularly limited, and can be used in any part. In order to utilize the semiconductor characteristics of the organic semiconductor material according to the present invention, it is preferable to use the organic semiconductor material according to the present invention in the semiconductor layer of the organic electronic device. Particularly in the case of a photoelectric conversion element, the organic semiconductor layer containing the organic semiconductor material according to the present invention is usually used as an organic active layer.

<5.光電変換素子>
本発明に係る光電変換素子は、一対の電極と、該電極間に配置された活性層とを備える光電変換素子であって、この活性層は本発明に係るコポリマーを含有する。
<5. Photoelectric conversion element>
The photoelectric conversion element according to the present invention is a photoelectric conversion element including a pair of electrodes and an active layer disposed between the electrodes, and the active layer contains the copolymer according to the present invention.

[5−1.光電変換素子の構成]
図1に、本発明に係る光電変換素子の一実施形態を示す。図1に示される光電変換素子は、一般的な有機薄膜太陽電池に用いられる光電変換素子であるが、本発明に係る光電変換素子が図1に示されるものに限られるわけではない。本発明の一実施形態としての光電変換素子107は、基材106、アノード101、正孔取り出し層102、活性層103(p型半導体材料とn型半導体材料との混合層)、電子取り出し層104、及びカソード105を含む層構造を有する。なお、図1では、各層が上述した順番に積層された光電変換素子の例を示しているが、光電変換素子107は、基材106、カソード105、電子取り出し層104、活性層103、正孔取り出し層102、及びアノード101をこの順に有する構成であってもよい。また、活性層103は、p型半導体材料とn型半導体材料とを積層させた構成であってもよい。さらに、正孔取り出し層102及び電子取り出し層104は必須の構成ではなく、任意で設ければよい。
[5-1. Configuration of photoelectric conversion element]
FIG. 1 shows an embodiment of a photoelectric conversion element according to the present invention. The photoelectric conversion element shown in FIG. 1 is a photoelectric conversion element used in a general organic thin film solar cell, but the photoelectric conversion element according to the present invention is not limited to that shown in FIG. A photoelectric conversion element 107 according to an embodiment of the present invention includes a base material 106, an anode 101, a hole extraction layer 102, an active layer 103 (a mixed layer of a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material), and an electron extraction layer 104. , And a layer structure including the cathode 105. Note that FIG. 1 illustrates an example of a photoelectric conversion element in which each layer is stacked in the order described above, but the photoelectric conversion element 107 includes a base material 106, a cathode 105, an electron extraction layer 104, an active layer 103, and holes. The structure which has the taking-out layer 102 and the anode 101 in this order may be sufficient. The active layer 103 may have a structure in which a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material are stacked. Further, the hole extraction layer 102 and the electron extraction layer 104 are not essential components and may be provided arbitrarily.

活性層103の層構成は、p型半導体材料とn型半導体材料の混合層(バルクヘテロ接合型と称す場合がある。)が好ましいが、他の構成であってもよい。例えば、p型半導体材料とn型半導体材料が積層された薄膜積層型、薄膜積層型の中間層にp型半導体材料とn型半導体材料の混合層(i層)を有する構造であってもよい。なお、活性層103のp型半導体材料としては、本発明に係るコポリマーを用いることが好ましい。   The layer structure of the active layer 103 is preferably a mixed layer of a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material (sometimes referred to as a bulk heterojunction type), but may be another structure. For example, it may be a thin film laminated type in which a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material are laminated, or a structure having a mixed layer (i layer) of a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material in an intermediate layer of the thin film laminated type. . In addition, as the p-type semiconductor material of the active layer 103, it is preferable to use the copolymer according to the present invention.

また、光電変換素子107が有するそれぞれの層の間には、後述の各層の機能に影響を与えない程度に、別の層が挿入されていてもよい。   Further, another layer may be inserted between the layers of the photoelectric conversion element 107 to the extent that the functions of the layers described later are not affected.

基板106、アノード101、正孔取り出し層102、活性層103のn型半導体材料、電子取り出し層104、及びカソード105は、公知の材料や方法を用いて形成すればよい。具体的には、Solar Energy Materials&Solar Cells 96(2012)155−159、国際公開第2011/016430号又は特
開2012−191194号公報等に記載の通りである。なお、活性層103のp型半導体材料に関しても、本発明に係るコポリマーに加えて、上記公知文献に記載されたようなp型半導体材料とを組み合わせて用いてもよい。また、基板106及び光電変換素子107を構成する各層の好ましい膜厚についても上記公知文献に記載された通りである。なお、上記の公知文献に記載された中でも、基板106及び光電変換素子を構成する各層の材料について好ましいものを以下に説明する。
The substrate 106, the anode 101, the hole extraction layer 102, the n-type semiconductor material of the active layer 103, the electron extraction layer 104, and the cathode 105 may be formed using known materials and methods. Specifically, it is as described in Solar Energy Materials & Solar Cells 96 (2012) 155-159, International Publication No. 2011-016430 or JP 2012-191194 A. Note that the p-type semiconductor material of the active layer 103 may also be used in combination with a p-type semiconductor material described in the above-mentioned publicly known document in addition to the copolymer according to the present invention. Moreover, the preferable film thickness of each layer which comprises the board | substrate 106 and the photoelectric conversion element 107 is also as having described in the said well-known literature. Note that among the materials described in the above-described publicly known documents, preferable materials for the layers constituting the substrate 106 and the photoelectric conversion element are described below.

基板106としては、ガラス基板等の無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート又はポリイミド等のプラスチック基板、紙又は合成紙等の紙材料から成る基板、ステンレス、銅、チタン又はアルミニウム等の金属に絶縁性を付与するために表面をコート又はラミネートしたもの等の複合材料から成る基板が挙げられる。軽量でフレキシブルな光電変換素子が得られる点で、基板106の材料としてはプラスチック基板あるいは複合材料から成る基板を用いることが好ましい。   As the substrate 106, an inorganic material substrate such as a glass substrate, a plastic substrate such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate or polyimide, a substrate made of paper material such as paper or synthetic paper, and insulated from metals such as stainless steel, copper, titanium or aluminum Examples thereof include a substrate made of a composite material such as a surface coated or laminated for imparting properties. It is preferable to use a plastic substrate or a substrate made of a composite material as the material of the substrate 106 in that a lightweight and flexible photoelectric conversion element can be obtained.

カソード105としては、特に、インジウム・スズ酸化物(ITO)、銀、銅、アルミニウム等が挙げられる。   Examples of the cathode 105 include indium tin oxide (ITO), silver, copper, and aluminum.

電子取り出し層104としては、無機化合物あるいは有機化合物のいずれでも良いが、成膜安定性が優れる点、及び生産コストが低減しうる点で、酸化チタン(TiOx)又は酸化亜鉛(ZnO)が好ましい。   As the electron extraction layer 104, either an inorganic compound or an organic compound may be used, but titanium oxide (TiOx) or zinc oxide (ZnO) is preferable in terms of excellent film formation stability and reduced production cost.

活性層103のn型半導体化合物としては、LUMOエネルギー準位は、特に限定はされないが、例えばサイクリックボルタモグラム測定法により算出される真空準位に対する値が、通常−4.0eV以上、好ましくは−3.9eV以上である材料が好ましい。開放電圧(Voc)はp型半導体化合物のHOMOエネルギー準位とn型半導体化合物のLUMOエネルギー準位との差に依存するため、n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位を高くすると、Vocが高くなる傾向がある。一方、LUMOエネルギー準位を高くしすぎると、p型半導体化合物からの電子移動が起こりにくくなる為、通常−1.0eV以下、好ましくは−2.0eV以下、より好ましくは−3.0eV以下、さらに好ましくは−3.3eV以下である。n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位が上記の範囲にあることで、開放電圧(Voc)と短絡電流密度(Jsc)を同時に高めることができる。   The LUMO energy level of the n-type semiconductor compound of the active layer 103 is not particularly limited. For example, the value with respect to the vacuum level calculated by a cyclic voltammogram measurement method is usually −4.0 eV or more, preferably − A material that is 3.9 eV or higher is preferred. Since the open-circuit voltage (Voc) depends on the difference between the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound and the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound, increasing the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound increases Voc. Tend. On the other hand, if the LUMO energy level is too high, electron transfer from the p-type semiconductor compound is difficult to occur, and is usually −1.0 eV or less, preferably −2.0 eV or less, more preferably −3.0 eV or less. More preferably, it is −3.3 eV or less. When the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound is in the above range, the open-circuit voltage (Voc) and the short-circuit current density (Jsc) can be increased at the same time.

n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位は、特に限定は無いが、通常−5.0eV以下、好ましくは−5.5eV以下である。一方、通常−7.0eV以上、好ましくは−6.6eV以上である。n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−7.0eV以上であることは、n型半導体化合物の光吸収も発電に利用しうる点で好ましい。n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−5.0eV以下であることは、正孔の逆移動を阻止できる点で好ましい。   The HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is not particularly limited, but is usually −5.0 eV or less, preferably −5.5 eV or less. On the other hand, it is usually −7.0 eV or more, preferably −6.6 eV or more. It is preferable that the HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is −7.0 eV or more because light absorption of the n-type semiconductor compound can also be used for power generation. The HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is preferably −5.0 eV or less from the viewpoint of preventing reverse movement of holes.

n型半導体化合物の電子移動度は、特段の制限はないが、通常1.0×10−6cm/Vs以上であり、1.0×10−5cm/Vs以上が好ましく、5.0×10−5cm/Vs以上がより好ましく、1.0×10−4cm/Vs以上がさらに好ましい。一方、通常1.0×10cm/Vs以下であり、1.0×10cm/Vs以下が好ましく、5.0×10cm/Vs以下がより好ましい。n型半導体化合物の電子移動度が上記の範囲であることは、本発明とのコポリマーとの組合せにおいて、変換効率向上等の効果が得られうる点で好ましい。電子移動度の測定方法としてはFET法が挙げられ、公知文献(特開2010−045186号公報)に記載の方法により実施することができる。 The electron mobility of the n-type semiconductor compound is not particularly limited, but is usually 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more, preferably 1.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more. 0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more is more preferable, and 1.0 × 10 −4 cm 2 / Vs or more is more preferable. On the other hand, it is usually 1.0 × 10 4 cm 2 / Vs or less, preferably 1.0 × 10 3 cm 2 / Vs or less, and more preferably 5.0 × 10 2 cm 2 / Vs or less. It is preferable that the electron mobility of the n-type semiconductor compound be in the above range in that an effect such as improvement in conversion efficiency can be obtained in combination with the copolymer of the present invention. As a method for measuring the electron mobility, an FET method can be mentioned, which can be performed by a method described in a known document (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-045186).

n型半導体化合物は有機溶媒に溶解することが本発明のコポリマーとの組合わせで高い
光電変換効率を達成し易い為に好ましい。25℃でのトルエンに対する溶解度は、0.5重量%以上が好ましく、1.0重量%以上がより好ましく、1.5重量%以上がさらに好ましい。一方、通常90重量%以下が好ましく、80重量%以下がより好ましく、70重量%以下がさらに好ましい。n型半導体化合物の25℃でのトルエンに対する溶解度が0.5重量%以上であることは、溶液中でのn型半導体化合物の分散安定性が向上し、凝集、沈降、分離等を起こしにくくなるために、好ましい。
The n-type semiconductor compound is preferably dissolved in an organic solvent because it is easy to achieve high photoelectric conversion efficiency in combination with the copolymer of the present invention. The solubility in toluene at 25 ° C. is preferably 0.5% by weight or more, more preferably 1.0% by weight or more, and further preferably 1.5% by weight or more. On the other hand, it is usually preferably 90% by weight or less, more preferably 80% by weight or less, and further preferably 70% by weight or less. When the solubility of the n-type semiconductor compound in toluene at 25 ° C. is 0.5% by weight or more, the dispersion stability of the n-type semiconductor compound in the solution is improved, and aggregation, sedimentation, separation, and the like are less likely to occur. Therefore, it is preferable.

具体的には、本発明のコポリマーとの間で理想的な相分離構造を形成し易いことから、置換基を有するフラーレン誘導体が好ましく、特に好ましくはPCBMである。   Specifically, a fullerene derivative having a substituent is preferable because it is easy to form an ideal phase separation structure with the copolymer of the present invention, and PCBM is particularly preferable.

正孔取り出し層102としては、制限するわけではないが、フェルミ準位が−5.0eV以下(あるいは仕事関数が5.0eV以上)の材料であることが好ましい。より好ましくは、フェルミ準位が−5.1eV以下(仕事関数が5.1eV以上)、特に好ましくはフェルミ準位が−5.2eV以下(仕事関数が5.2eV以上)である。フェルミ準位(あるいは仕事関数)が上記の範囲であることにより、本発明のポリマーから正孔を取り出しやすくなり、光電変換効率や耐久性に優れた光電変換素子を提供することができる。このような条件を満たす材料であれば特段の制限はないが、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、トリフェニレンジアミン又はポリアニリン等に、スルホン酸及び/又はヨウ素等がドーピングされた導電性ポリマー、スルホニル基を置換基として有するポリチオフェン誘導体、アリールアミン等の導電性有機化合物、三酸化モリブデン等の金属酸化物等が挙げられる。が好ましい。   The hole extraction layer 102 is not limited, but is preferably a material having a Fermi level of −5.0 eV or less (or a work function of 5.0 eV or more). More preferably, the Fermi level is −5.1 eV or less (work function is 5.1 eV or more), and particularly preferably, the Fermi level is −5.2 eV or less (work function is 5.2 eV or more). When the Fermi level (or work function) is in the above range, holes can be easily extracted from the polymer of the present invention, and a photoelectric conversion element excellent in photoelectric conversion efficiency and durability can be provided. There is no particular limitation as long as the material satisfies such conditions. For example, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, triphenylenediamine, polyaniline, or the like is doped with a sulfonic acid and / or iodine or the like, a sulfonyl group. Examples thereof include polythiophene derivatives having a substituent, conductive organic compounds such as arylamine, and metal oxides such as molybdenum trioxide. Is preferred.

アノード101としては、特に制限はなく、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電性金属酸化物、銀、金、白金、クロム又はコバルト等の金属あるいはその合金を用いることができる。   The anode 101 is not particularly limited, and a conductive metal oxide such as indium tin oxide (ITO), a metal such as silver, gold, platinum, chromium, or cobalt, or an alloy thereof can be used.

<6.本発明に係る太陽電池>
本発明に係る光電変換素子107は、太陽電池、なかでも薄膜太陽電池の太陽電池素子として使用されることが好ましい。
図2は本発明の一実施形態としての薄膜太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。図2に示すように、本実施形態の薄膜太陽電池14は、耐候性保護フィルム1と、紫外線カットフィルム2と、ガスバリアフィルム3と、ゲッター材フィルム4と、封止材5と、太陽電池素子6と、封止材7と、ゲッター材フィルム8と、ガスバリアフィルム9と、バックシート10とをこの順に備える。そして、耐候性保護フィルム1が形成された側(図中下方)から光が照射されて、太陽電池素子6が発電するようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等の防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。
<6. Solar Cell According to the Present Invention>
The photoelectric conversion element 107 according to the present invention is preferably used as a solar cell, particularly a solar cell element of a thin film solar cell.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a thin film solar cell as one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the thin film solar cell 14 of this embodiment includes a weather-resistant protective film 1, an ultraviolet cut film 2, a gas barrier film 3, a getter material film 4, a sealing material 5, and a solar cell element. 6, a sealing material 7, a getter material film 8, a gas barrier film 9, and a back sheet 10 are provided in this order. And light is irradiated from the side (downward in the figure) where the weather-resistant protective film 1 is formed, and the solar cell element 6 generates power. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. Good.

上記構成及びその製造方法については、周知技術を用いることができ、具体的には国際公開第2011/016430号等の公知文献に記載のものを採用することができる。
本発明に係る太陽電池、特には上述した薄膜太陽電池14の用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。本発明に係る薄膜太陽電池を適用する分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池又は玩具用太陽電池等である。
For the above-described configuration and the manufacturing method thereof, a well-known technique can be used, and specifically, those described in known documents such as International Publication No. 2011/016430 can be adopted.
There is no restriction | limiting in the use of the solar cell which concerns on this invention, especially the thin film solar cell 14 mentioned above, It can use for arbitrary uses. Examples of the field to which the thin-film solar cell according to the present invention is applied include building material solar cells, automobile solar cells, interior solar cells, railway solar cells, marine solar cells, airplane solar cells, and spacecrafts. Solar cells, solar cells for home appliances, solar cells for mobile phones, solar cells for toys, and the like.

本発明に係る太陽電池、特に薄膜太陽電池はそのまま用いても、基材上に太陽電池を設置して太陽電池モジュールとして用いてもよい。例えば、図3に模式的に示すように、基材12上に薄膜太陽電池14を備えた太陽電池モジュール13を用意し、これを使用場所
に設置して用いればよい。基材12については、周知技術を用いることができ、具体的には国際公開第2011/016430号等の公知文献に記載のものを採用することができる。
The solar cell according to the present invention, particularly a thin-film solar cell, may be used as it is, or a solar cell may be installed on a substrate and used as a solar cell module. For example, as schematically shown in FIG. 3, a solar cell module 13 including a thin film solar cell 14 on a base material 12 is prepared and used at a place of use. For the base material 12, well-known techniques can be used, and specifically those described in publicly known documents such as International Publication No. 2011-016430 can be adopted.

具体例を挙げると、基材12として建材用板材を使用する場合、この板材の表面に薄膜太陽電池14を設けることにより、太陽電池モジュール13として太陽電池パネルを作製することができる。   As a specific example, when a building material plate is used as the base material 12, a solar cell panel can be produced as the solar cell module 13 by providing the thin film solar cell 14 on the surface of the plate material.

以下に、実施例により本発明の実施形態を説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。なお、本実施例に記載の項目は以下の方法によって測定した。
[重量平均分子量及び数平均分子量の測定方法]
ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)により求めた。なお、分子量分布(PDI)は、Mw/Mnを表す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples as long as the gist of the present invention is not exceeded. The items described in the examples were measured by the following methods.
[Method for measuring weight average molecular weight and number average molecular weight]
The weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene were determined by gel permeation chromatography (GPC). The molecular weight distribution (PDI) represents Mw / Mn.

ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)測定は以下の条件で行った。
カラム:PolymerLaboratories GPC用カラム(PLgel MIXED−B 10μm 内径7.5mm,長さ30cm)2本直列に接続して使用 ポンプ:LC−10AT(島津製作所社製)
オーブン:CTO−10A(島津製作所社製)
検出器:示差屈折率検出器(島津製作所社製,RID−10A)及びUV−vis検出器(島津製作所社製,SPD−10A)
サンプル:試料1mgをクロロホルム(200mg)に溶解させた液1μL
移動相:クロロホルム
流速:1.0mL/min
解析:LC−Solution(島津製作所社製)
Gel permeation chromatography (GPC) measurement was performed under the following conditions.
Column: PolymerLaboratories GPC column (PLgel MIXED-B 10 μm inner diameter 7.5 mm, length 30 cm) used in series connected Pump: LC-10AT (manufactured by Shimadzu Corporation)
Oven: CTO-10A (manufactured by Shimadzu Corporation)
Detector: differential refractive index detector (manufactured by Shimadzu Corporation, RID-10A) and UV-vis detector (manufactured by Shimadzu Corporation, SPD-10A)
Sample: 1 μL of 1 mg sample dissolved in chloroform (200 mg)
Mobile phase: Chloroform
Flow rate: 1.0 mL / min
Analysis: LC-Solution (manufactured by Shimadzu Corporation)

[コポリマー含有インクの保存安定性試験]
コポリマー含有インクの保存安定性試験は、次の方法により実施した。2mLのスクリューバイアル中にコポリマーを2mg入れ、ここに1.5質量%の濃度になるようにo−キシレンを加えた。蓋をして容器を密閉し、コポリマーが溶解するまで加熱した。得られたコポリマー含有インクを室温まで冷却し、ゲル化するまでの時間を測定した。ゲル化の判定方法として、所定時間経過後にスクリューバイアルを上下逆さまにした状態で1分間静置し、流動性が認められなかった場合に、ゲル化したものとした。具体的には、熱源から容器を離し、室温下で静置した時点から5分後にゲル化しているか、及び1時間後にゲル化しているかを判定した。
[Storage stability test of copolymer-containing ink]
The storage stability test of the copolymer-containing ink was carried out by the following method. 2 mg of the copolymer was placed in a 2 mL screw vial, and o-xylene was added thereto to a concentration of 1.5% by mass. The vessel was sealed with a lid and heated until the copolymer dissolved. The resulting copolymer-containing ink was cooled to room temperature and the time until gelation was measured. As a method for determining gelation, the gel was gelled when no fluidity was observed after standing for 1 minute with the screw vial turned upside down after a predetermined time. Specifically, the container was removed from the heat source and gelled after 5 minutes from the time of standing at room temperature, and whether gelled after 1 hour was determined.

[光電変換効率の測定方法]
光電変換素子に4mm角のメタルマスクを付け、照射光源としてエアマス(AM)1.5G、放射照度100mW/cm2のソーラシミュレーター(ワコム電創社製、WXS―100SU―10,AM1.5G)を用い、ソースメーター(ケイスレー社製,2400型)により、ITO電極と銀電極との間における電流−電圧特性を測定した。開放電圧Voc(V)、短絡電流密度Jsc(mA/cm2)、形状因子FF、及び光電変換効率PCE(%)を算出した。ここで、開放電圧Vocとは電流値=0(mA/cm)の際の電圧値であり、短絡電流密度Jscとは電圧値=0(V)の際の電流密度である。形状因子FFとは内部抵抗を表すファクターであり、最大出力をPmaxとすると次式で表される。
FF = Pmax/(Voc×Jsc)
また、光電変換効率PCEは、入射エネルギーをPinとすると次式で与えられる。
PCE = (Pmax/Pin)×100 = (Voc×Jsc×FF/Pin)×100
<合成例1:化合物E2の合成>
[Measurement method of photoelectric conversion efficiency]
A 4 mm square metal mask is attached to the photoelectric conversion element, and an air mass (AM) 1.5 G and an irradiance 100 mW / cm 2 solar simulator (WXS-100SU-10, AM1.5G, manufactured by Wacom Denso Co., Ltd.) are used as the irradiation light source. The current-voltage characteristics between the ITO electrode and the silver electrode were measured with a source meter (Keisley, Model 2400). The open circuit voltage Voc (V), the short circuit current density Jsc (mA / cm 2), the shape factor FF, and the photoelectric conversion efficiency PCE (%) were calculated. Here, the open circuit voltage Voc is a voltage value when the current value = 0 (mA / cm 2 ), and the short circuit current density Jsc is a current density when the voltage value = 0 (V). The form factor FF is a factor representing the internal resistance, and is represented by the following expression when the maximum output is Pmax.
FF = Pmax / (Voc × Jsc)
Further, the photoelectric conversion efficiency PCE is given by the following equation when the incident energy is Pin.
PCE = (Pmax / Pin) × 100 = (Voc × Jsc × FF / Pin) × 100
<Synthesis Example 1: Synthesis of Compound E2>

窒素雰囲気下、200mL四口ナスフラスコ中に、4,4−ビス(2−エチルヘキシル)−2,6−ビス(トリメチルシリル)−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール(化合物E1,非特許文献J.Am.Chem.Soc.2008,130,16144−16145に従って合成,1.03g,1.786mmol)を入れ、クロロホルム(50mL)に溶解させた。さらにトリフルオロ酢酸(0.265mL,3.573mmol)を滴下後、約3.5時間攪拌した。反応液に水を加え、下層を水洗後、硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧濃縮を行った。ヘキサンに溶解してシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:ヘキサン)に供することで、4,4−ビス(2−エチルヘキシル)−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール(化合物E2)を淡黄色の油状物として得た(702mg,収率94%)。   In a 200 mL four-necked eggplant flask under a nitrogen atmosphere, 4,4-bis (2-ethylhexyl) -2,6-bis (trimethylsilyl) -dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] silole ( Compound E1, Non-Patent Document J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16144-16145, synthesized, 1.03 g, 1.786 mmol) was added and dissolved in chloroform (50 mL). Further, trifluoroacetic acid (0.265 mL, 3.573 mmol) was added dropwise, followed by stirring for about 3.5 hours. Water was added to the reaction solution, the lower layer was washed with water, dried over sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. By dissolving in hexane and subjecting to silica gel column chromatography (solvent: hexane), 4,4-bis (2-ethylhexyl) -dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] silole (compound E2 ) Was obtained as a pale yellow oil (702 mg, 94% yield).

化合物E2:H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.18(d,2H,J=4.8Hz),7.08(d,2H,J=4.8Hz),1.43−1.35(m,2H),1.28−1.09(m,16H),0.98−0.80(m,10H),0.75(d,6H,J=7.3Hz).
<合成例2:化合物E3の合成>
Compound E2: 1 H-NMR (400 MHz, solvent: deuterated chloroform): δ 7.18 (d, 2H, J = 4.8 Hz), 7.08 (d, 2H, J = 4.8 Hz), 1.43- 1.35 (m, 2H), 1.28-1.09 (m, 16H), 0.98-0.80 (m, 10H), 0.75 (d, 6H, J = 7.3 Hz).
<Synthesis Example 2: Synthesis of Compound E3>

窒素雰囲気下、20mLシュレンク管中に、化合物E2(100mg,0.239mmol)を入れ、テトラヒドロフラン(THF,2.5mL)に溶解させ、−78℃に冷却した。さらにリチウムジイソプロピルアミド(LDA)のテトラヒドロフラン/ヘキサン溶液(関東化学社製,濃度1.11M,0.258mL,1.2eq)を滴下し、約1時間攪拌した。さらに塩化トリメチルスズのテトラヒドロフラン溶液(Aldrich社製,1.0M,0.287mL,1.2eq)を滴下後、徐々に室温まで昇温した。再び−78℃に冷却後、リチウムジイソプロピルアミド(LDA)のテトラヒドロフラン/ヘキサン溶液(関東化学社製,濃度1.11M,0.258mL,1.2eq)を滴下し、約1時間攪拌した。さらに塩化トリメチルスズのテトラヒドロフラン溶液(Aldrich社製,1.0M,0.287mL,1.2eq)を滴下後、徐々に室温まで昇温した。再び−78℃に冷却後、リチウムジイソプロピルアミド(LDA)のテトラヒドロフラン/ヘキサン溶液(関東化学社製,濃度1.11M、0.258mL,1.2eq)を滴下し、約1時間攪拌した。さらに塩化トリメチルスズのテトラヒドロフラン溶液(Aldrich社製,1.0M,0.310mL,1.3eq)を滴下後、徐々に室温まで昇温した
。反応液に水を加え、ヘキサンで抽出後、有機層を水洗した。有機層を硫酸ナトリウム上で乾燥し、ろ過して減圧濃縮後、真空下で乾燥することにより、4,4−ビス(2−エチルヘキシル)−2,6−ビス(トリメチルスズ)−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール(化合物E3)を黄緑色油状物として定量的に得た。
Under a nitrogen atmosphere, Compound E2 (100 mg, 0.239 mmol) was placed in a 20 mL Schlenk tube, dissolved in tetrahydrofuran (THF, 2.5 mL), and cooled to -78 ° C. Further, a tetrahydrofuran / hexane solution of lithium diisopropylamide (LDA) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., concentration 1.11 M, 0.258 mL, 1.2 eq) was added dropwise and stirred for about 1 hour. Further, a tetrahydrofuran solution of trimethyltin chloride (manufactured by Aldrich, 1.0 M, 0.287 mL, 1.2 eq) was added dropwise, and the temperature was gradually raised to room temperature. After cooling again to −78 ° C., a tetrahydrofuran / hexane solution of lithium diisopropylamide (LDA) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., concentration 1.11 M, 0.258 mL, 1.2 eq) was added dropwise and stirred for about 1 hour. Further, a tetrahydrofuran solution of trimethyltin chloride (manufactured by Aldrich, 1.0 M, 0.287 mL, 1.2 eq) was added dropwise, and the temperature was gradually raised to room temperature. After cooling to −78 ° C. again, a tetrahydrofuran / hexane solution of lithium diisopropylamide (LDA) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., concentration 1.11 M, 0.258 mL, 1.2 eq) was added dropwise and stirred for about 1 hour. Further, a tetrahydrofuran solution of trimethyltin chloride (manufactured by Aldrich, 1.0 M, 0.310 mL, 1.3 eq) was added dropwise, and the temperature was gradually raised to room temperature. Water was added to the reaction solution, followed by extraction with hexane, and the organic layer was washed with water. The organic layer was dried over sodium sulfate, filtered, concentrated under reduced pressure, and then dried under vacuum, whereby 4,4-bis (2-ethylhexyl) -2,6-bis (trimethyltin) -dithieno [3, 2-b: 2 ′, 3′-d] silole (compound E3) was quantitatively obtained as a yellow-green oil.

化合物E3:H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.07(s,2H),1.45−1.37(m,2H),1.32−1.08(m,16H),0.99−0.80(m,10H),0.77(t,6H,J=7.3Hz),0.36(s,18H).
<合成例3:化合物E5の合成>
Compound E3: 1 H-NMR (400 MHz, solvent: deuterated chloroform): δ 7.07 (s, 2H), 1.45-1.37 (m, 2H), 1.32-1.08 (m, 16H) 0.99-0.80 (m, 10H), 0.77 (t, 6H, J = 7.3 Hz), 0.36 (s, 18H).
<Synthesis Example 3: Synthesis of Compound E5>

窒素雰囲気下、300mL四口ナスフラスコ中に、4,4−ビス(2−エチルヘキシル)−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルモール(化合物E4,J.Am.Chem.Soc.,2011,133,10062−10065に従って合成,7.43g,16.0mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン(THF,150mL)に溶解させ、−78℃に冷却した。さらにリチウムジイソプロピルアミド(LDA)のテトラヒドロフラン/ヘキサン溶液(関東化学社製,濃度1.11M,17.3mL,1.2eq)を滴下し、30分攪拌した。続いて、塩化トリメチルスズのテトラヒドロフラン溶液(Aldrich社製,1.0M,19.2mL,1.2eq)を滴下し、30分攪拌した。さらに、リチウムジイソプロピルアミド(LDA)のテトラヒドロフラン/ヘキサン溶液(関東化学社製,濃度1.11M,17.3mL,1.2eq)を滴下し、30分攪拌し、塩化トリメチルスズのテトラヒドロフラン溶液(Aldrich社製,1.0M,19.2mL,1.2eq)を滴下し、30分攪拌した。再度、リチウムジイソプロピルアミド(LDA)のテトラヒドロフラン/ヘキサン溶液(関東化学社製,濃度1.11M、17.3mL,1.2eq)を滴下し、30分攪拌し、塩化トリメチルスズのテトラヒドロフラン溶液(Aldrich社製,1.0M,20.8mL,1.3eq)を滴下後、30分攪拌し、室温に昇温した。反応液に水を加え、ヘキサンで抽出後、有機層を水洗した。有機層を硫酸ナトリウム上で乾燥し、ゼオライトろ過した。有機層を減圧濃縮し、メタノールで懸洗してから、真空下で乾燥することにより、4,4−ビス(2−エチルヘキシル)−2,6−ビス(トリメチルスズ)−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルモール(化合物E5)を黄緑色油状物として定量的に得た。   In a 300 mL four-necked eggplant flask under nitrogen atmosphere, 4,4-bis (2-ethylhexyl) -dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] germole (compound E4, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 10062-10065, 7.43 g, 16.0 mmol) was added, dissolved in anhydrous tetrahydrofuran (THF, 150 mL), and cooled to -78 ° C. Further, a tetrahydrofuran / hexane solution of lithium diisopropylamide (LDA) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., concentration 1.11 M, 17.3 mL, 1.2 eq) was added dropwise and stirred for 30 minutes. Subsequently, a solution of trimethyltin chloride in tetrahydrofuran (Aldrich, 1.0M, 19.2 mL, 1.2 eq) was added dropwise and stirred for 30 minutes. Further, a tetrahydrofuran / hexane solution of lithium diisopropylamide (LDA) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., concentration 1.11 M, 17.3 mL, 1.2 eq) was added dropwise, stirred for 30 minutes, and a tetrahydrofuran solution of trimethyltin chloride (Aldrich). Manufactured, 1.0M, 19.2 mL, 1.2 eq) was added dropwise and stirred for 30 minutes. Again, a tetrahydrofuran / hexane solution of lithium diisopropylamide (LDA) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., concentration 1.11 M, 17.3 mL, 1.2 eq) was added dropwise, stirred for 30 minutes, and a tetrahydrofuran solution of trimethyltin chloride (Aldrich). Manufactured, 1.0M, 20.8 mL, 1.3 eq) was added dropwise, and the mixture was stirred for 30 minutes and warmed to room temperature. Water was added to the reaction solution, followed by extraction with hexane, and the organic layer was washed with water. The organic layer was dried over sodium sulfate and filtered through zeolite. The organic layer was concentrated under reduced pressure, washed with methanol, and then dried under vacuum, whereby 4,4-bis (2-ethylhexyl) -2,6-bis (trimethyltin) -dithieno [3,2- b: 2 ′, 3′-d] germol (compound E5) was quantitatively obtained as a yellow-green oil.

化合物E5:H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.07(s,2H),1.48(m,2H),1.35−1.12(m,20H),0.85−0.75(m,12H),0.37(s,18H).
<実施例1:コポリマー1の合成>
Compound E5: 1 H-NMR (400 MHz, solvent: deuterated chloroform): δ 7.07 (s, 2H), 1.48 (m, 2H), 1.35-1.12 (m, 20H), 0.85 -0.75 (m, 12H), 0.37 (s, 18H).
Example 1: Synthesis of Copolymer 1

窒素雰囲気下、50mL二口ナスフラスコに、モノマーとして、公知文献(Organic Letters 6巻,3381−3384ページ,2004年)に記載の方法を参考にして得られた1,3−ジブロモ−5−オクチル−4H−チエノ[3,4−c]ピロール−4,6−(5H)−ジオン(化合物E6、57.8mg、0.137mmol)、公知文献(Organic Letters 6巻,3381−3384ページ,2004年)に記載の方法を参考にして得られた1,3−ジブロモ−5−イソペンチル−4H−チエノ[3,4−c]ピロール−4,6−(5H)−ジオン(化合物E7、52.1mg、0.138mmol)、合成例2で得られた化合物E3(218.9mg、0.294mmol)を入れ、さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(10mg,3mol%)、不均一系錯体触媒Pd−EnCatTPP30(Aldrich社製,22mg,3mol%)、トルエン(4.9mL)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(1.2mL)を入れ、90℃で1時間、続いて100℃で10時間攪拌した。反応液をトルエンで4倍に希釈してさらに0.5時間加熱撹拌した後、末端処理として、トリメチル(フェニル)スズ(0.04mL)を加えて8時間加熱撹拌し、さらにブロモベンゼン(0.2mL)を加えて8時間加熱攪拌して、反応溶液をメタノール中に注ぎ、析出した沈殿をろ取した。得られた固体をクロロホルムに溶解させ、ジアミンシリカゲル(Fujiシリシア化学製)を加えて1時間室温で攪拌し、酸性シリカゲルのショートカラムを通した。溶液を濃縮し、クロロホルム/酢酸エチルを溶媒として再結晶を行い、析出した沈殿を濾別して、目的とするコポリマー1(144mg)を得た。重量平均分子量Mwは1.56×10であり、PDIは3.1であった。
<実施例2:コポリマー2の合成>
1,3-Dibromo-5-octyl obtained by referring to a method described in a known document (Organic Letters Vol. 6, pp. 3383-1384, 2004) as a monomer in a 50 mL two-necked eggplant flask under a nitrogen atmosphere -4H-thieno [3,4-c] pyrrole-4,6- (5H) -dione (compound E6, 57.8 mg, 0.137 mmol), known literature (Organic Letters 6, 3383-1384, 2004) 1,3-dibromo-5-isopentyl-4H-thieno [3,4-c] pyrrole-4,6- (5H) -dione (compound E7, 52.1 mg) 0.138 mmol), compound E3 (218.9 mg, 0.294 mmol) obtained in Synthesis Example 2 was added, and tetrakis was added. (Triphenylphosphine) palladium (0) (10 mg, 3 mol%), heterogeneous complex catalyst Pd-EnCatTPP30 (Aldrich, 22 mg, 3 mol%), toluene (4.9 mL), and N, N-dimethylformamide ( 1.2 mL) and stirred at 90 ° C. for 1 hour and then at 100 ° C. for 10 hours. The reaction solution was diluted 4-fold with toluene and further stirred with heating for 0.5 hour, then, as a terminal treatment, trimethyl (phenyl) tin (0.04 mL) was added and stirred with heating for 8 hours, and further bromobenzene (0. 2 mL) was added, and the mixture was heated and stirred for 8 hours. The reaction solution was poured into methanol, and the deposited precipitate was collected by filtration. The obtained solid was dissolved in chloroform, diamine silica gel (Fuji Silysia Chemical) was added, and the mixture was stirred for 1 hour at room temperature and passed through a short column of acidic silica gel. The solution was concentrated, recrystallized using chloroform / ethyl acetate as a solvent, and the deposited precipitate was separated by filtration to obtain the desired copolymer 1 (144 mg). The weight average molecular weight Mw was 1.56 × 10 5 and the PDI was 3.1.
<Example 2: Synthesis of copolymer 2>

窒素雰囲気下、50mL二口ナスフラスコに、モノマーとして、実施例1で用いた化合物E6(91.4mg、0.216mmol)、公知文献(Organic Letters 6巻,3381−3384ページ,2004年)に記載の方法を参考にして得られた1,3−ジブロモ−5−ヘキサデシル−4H−チエノ[3,4−c]ピロール−4,6−(5H)−ジオン(化合物E8、22.8mg、0.054mmol)、合成例3で得られた化合物E5(229.0mg、0.290mmol)を入れ、さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(10mg,3mol%)、不均一系錯体触媒Pd−EnCatTPP30(Aldrich社製,22mg,3mol%)、トルエン(4.8mL)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(1.1mL)を入れ、90℃で1時間、続いて100℃で10時間攪拌した。反応液をトルエンで4倍に希釈してさらに0.5時間加熱撹拌した後、末端処理として、トリメチル(フェニル)スズ(0.04mL)を加えて8時間加熱撹拌し、さらにブロモベンゼン(0.2mL)を加えて8時間加熱攪拌して、反応溶液をメタノール中に注ぎ、析出した沈殿をろ取した。得られた固体をクロロホルムに溶解させ、ジアミンシリカゲル(Fujiシリシア化学製)を加えて1時間室温で攪拌し、酸性シリカゲルのショートカラムを通した。溶液を濃縮し、クロロホルム/酢酸エチルを溶媒として再結晶を行い、析出した沈殿を濾別して、目的とするコポリマー2(150mg)を得た。重量平均分子量Mwは2.13×10であり、PDIは4.5であった。
<実施例3:コポリマー3の合成>
In a 50 mL two-necked eggplant flask under a nitrogen atmosphere, the compound E6 (91.4 mg, 0.216 mmol) used in Example 1 was used as a monomer and described in known literature (Organic Letters 6, 3383-1384, 2004). 1,3-dibromo-5-hexadecyl-4H-thieno [3,4-c] pyrrole-4,6- (5H) -dione (compound E8, 22.8 mg, 0. 054 mmol), compound E5 (229.0 mg, 0.290 mmol) obtained in Synthesis Example 3 was added, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (10 mg, 3 mol%), heterogeneous complex catalyst Pd-EnCatTPP30 (Aldrich, 22 mg, 3 mol%), toluene (4.8 mL), and N, N- Put methylformamide (1.1 mL), 1 hour at 90 ° C., followed by stirring for 10 hours at 100 ° C.. The reaction solution was diluted 4-fold with toluene and further stirred with heating for 0.5 hour, then, as a terminal treatment, trimethyl (phenyl) tin (0.04 mL) was added and stirred with heating for 8 hours, and further bromobenzene (0. 2 mL) was added, and the mixture was heated and stirred for 8 hours. The reaction solution was poured into methanol, and the deposited precipitate was collected by filtration. The obtained solid was dissolved in chloroform, diamine silica gel (Fuji Silysia Chemical) was added, and the mixture was stirred for 1 hour at room temperature and passed through a short column of acidic silica gel. The solution was concentrated, recrystallized using chloroform / ethyl acetate as a solvent, and the deposited precipitate was separated by filtration to obtain the desired copolymer 2 (150 mg). The weight average molecular weight Mw was 2.13 × 10 5 and the PDI was 4.5.
<Example 3: Synthesis of copolymer 3>

窒素下50mL二口ナスフラスコに、モノマーとして、実施例1で用いた化合物E6(116mg、0.274mmol)、公知文献(Organic Letters 6巻,3381−3384ページ,2004年)に記載の方法を参考にして得られた1,3−ジブロモ−5−(p−キシリル)−4H−チエノ[3,4−c]ピロール−4,6−(5H)−ジオン(化合物E9、114mg、0.274mmol)、合成例2で得られた化合物E3(439.0mg、0.590mmol)を入れ、さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(20mg,3mol%)、不均一系錯体触媒Pd−EnCatTPP30(Aldrich社製,44mg,3mol%)、トルエン(9.2mL)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(2.2mL)を入れ、90℃で1時間、続いて100℃で10時間攪拌した。反応液をトルエンで4倍に希釈してさらに0.5時間加熱撹拌した後、末端処理として、トリメチル(フェニル)スズ(0.4mL)を加えて8時間加熱撹拌し、さらにブロモベンゼン(4mL)を加えて8時間加熱攪拌して、反応溶液をメタノール中に注ぎ、析出した沈殿をろ取した。得られた固体をクロロホルムに溶解させ、ジアミンシリカゲル(Fujiシリシア化学製)を加えて1時間室温で攪拌し、酸性シリカゲルのショートカラムを通した。溶液を濃縮し、クロロホルム/酢酸エチルを溶媒として再結晶を行い、析出した沈殿を濾別して、目的とするコポリマー3(325mg)を得た。重量平均分子量Mwは1.94×10であり、PDIは3.5であった。
<実施例4:コポリマー4の合成>
In a 50 mL two-necked flask under nitrogen, as a monomer, the compound E6 used in Example 1 (116 mg, 0.274 mmol), a method described in a known document (Organic Letters 6, Vol. 3381-3384, 2004) was referred. 1,3-dibromo-5- (p-xylyl) -4H-thieno [3,4-c] pyrrole-4,6- (5H) -dione (compound E9, 114 mg, 0.274 mmol) Compound E3 (439.0 mg, 0.590 mmol) obtained in Synthesis Example 2 was added, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (20 mg, 3 mol%), heterogeneous complex catalyst Pd-EnCatTPP30 (Aldrich) , 44 mg, 3 mol%), toluene (9.2 mL), and N, N-dimethyl Put formamide (2.2 mL), 1 hour at 90 ° C., followed by stirring for 10 hours at 100 ° C.. The reaction solution was diluted 4 times with toluene and further stirred with heating for 0.5 hour, then, as a terminal treatment, trimethyl (phenyl) tin (0.4 mL) was added and stirred with heating for 8 hours, and further bromobenzene (4 mL). Was added with stirring for 8 hours, the reaction solution was poured into methanol, and the deposited precipitate was collected by filtration. The obtained solid was dissolved in chloroform, diamine silica gel (Fuji Silysia Chemical) was added, and the mixture was stirred for 1 hour at room temperature and passed through a short column of acidic silica gel. The solution was concentrated, recrystallized using chloroform / ethyl acetate as a solvent, and the deposited precipitate was separated by filtration to obtain the desired copolymer 3 (325 mg). The weight average molecular weight Mw was 1.94 × 10 5 and the PDI was 3.5.
<Example 4: Synthesis of copolymer 4>

窒素雰囲気下、1つ目の50mL二口ナスフラスコ(A)に、モノマーとして、実施例1で用いた化合物E6(118mg、0.280mmol)及び合成例2で得られた化合物E3(224mg,0.301mmol)を入れ、さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(10mg,3mol%)、トリフェニルホスフィン含有不均一系パラジウム錯体触媒Pd−EnCatTPP30(Aldrich社製,22mg,3mol%)、トルエン(4.7mL)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(1.1mL)を入れ、90℃で1時間、続いて100℃で1時間攪拌した。   In a nitrogen atmosphere, in a first 50 mL two-necked eggplant flask (A), the compound E6 (118 mg, 0.280 mmol) used in Example 1 and the compound E3 (224 mg, 0) obtained in Synthesis Example 2 were used as monomers. .301 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (10 mg, 3 mol%), triphenylphosphine-containing heterogeneous palladium complex catalyst Pd-EnCatTPP30 (manufactured by Aldrich, 22 mg, 3 mol%), toluene ( 4.7 mL) and N, N-dimethylformamide (1.1 mL) were added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 1 hour and then at 100 ° C. for 1 hour.

次に、窒素雰囲気下で、2つ目の50mL二口ナスフラスコ(B)に、モノマーとして、実施例3で用いた化合物E9(116mg、0.280mmol)及び合成例2で得られた化合物E3(224mg、0.301mmol)を入れ、さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(10mg,3mol%)、トリフェニルホスフィン含有不均一系パラジウム錯体触媒Pd−EnCatTPP30(Aldrich社製,22mg,3mol%)、トルエン(4.7mL)、及びN,N−ジメチルホルムアミド
(1.1mL)を入れ、90℃で1時間、続いて100℃で1時間攪拌した。ここでフラスコ(B)の反応溶液をフラスコ(A)の反応溶液に加え、100℃で10時間攪拌した。トルエンで4倍に希釈して100℃でさらに0.5時間加熱攪拌した後、末端処理として、トリメチル(フェニル)スズ(0.4mL)を加えて100℃で8時間加熱攪拌し、さらにブロモベンゼン(4.0mL)を加えて100℃で8時間加熱攪拌して、反応溶液をメタノール中に注ぎ、析出した沈殿をろ取した。得られた固体をクロロホルムに溶解させ、ジアミンシリカゲル(Fujiシリシア化学製)を加えて1時間室温で攪拌し、酸性シリカゲルのショートカラムを通した。溶液を濃縮し、クロロホルム/酢酸エチルを溶媒として再結晶を行い、析出した沈殿を濾別することで、目的とするコポリマー4(361mg)を得た。得られたコポリマー4の重量平均分子量Mwは1.94×10であり、PDIは3.7であった。
<比較例1:コポリマー5の合成>
Next, in a second 50 mL two-necked eggplant flask (B) under a nitrogen atmosphere, the compound E9 (116 mg, 0.280 mmol) used in Example 3 and the compound E3 obtained in Synthesis Example 2 were used as monomers. (224 mg, 0.301 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (10 mg, 3 mol%), triphenylphosphine-containing heterogeneous palladium complex catalyst Pd-EnCatTPP30 (manufactured by Aldrich, 22 mg, 3 mol%) ), Toluene (4.7 mL), and N, N-dimethylformamide (1.1 mL) were added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 1 hour and then at 100 ° C. for 1 hour. Here, the reaction solution of the flask (B) was added to the reaction solution of the flask (A) and stirred at 100 ° C. for 10 hours. After diluting 4 times with toluene and heating and stirring at 100 ° C. for another 0.5 hours, as a terminal treatment, trimethyl (phenyl) tin (0.4 mL) was added and heating and stirring at 100 ° C. for 8 hours. Further, bromobenzene (4.0 mL) was added, and the mixture was stirred with heating at 100 ° C. for 8 hours. The reaction solution was poured into methanol, and the deposited precipitate was collected by filtration. The obtained solid was dissolved in chloroform, diamine silica gel (Fuji Silysia Chemical) was added, and the mixture was stirred for 1 hour at room temperature and passed through a short column of acidic silica gel. The solution was concentrated, recrystallized using chloroform / ethyl acetate as a solvent, and the deposited precipitate was separated by filtration to obtain the target copolymer 4 (361 mg). The resulting copolymer 4 had a weight average molecular weight Mw of 1.94 × 10 5 and a PDI of 3.7.
<Comparative Example 1: Synthesis of Copolymer 5>

窒素雰囲気下、50mL二口ナスフラスコに、モノマーとして、実施例1で用いた化合物E6(138mg、0.33mmol)及び合成例2で得られた化合物E3(255mg,0.34mmol)を入れ、さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(12mg,3mol%)、トリフェニルホスフィン含有不均一系パラジウム錯体触媒Pd−EnCatTPP30(Aldrich社製,23mg,3mol%)、トルエン(5.3mL)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(1.3mL)を入れ、90℃で1時間、続いて100℃で10時間攪拌した。反応液をトルエンで4倍に希釈して100℃でさらに0.5時間加熱攪拌した後、末端処理として、トリメチル(フェニル)スズ(0.3mL)を加えて100℃で8時間加熱攪拌し、さらにブロモベンゼン(1.5mL)を加えて100℃で8時間加熱攪拌して、反応溶液をメタノール中に注ぎ、析出した沈殿をろ取した。得られた固体をクロロホルムに溶解させ、ジアミンシリカゲル(Fujiシリシア化学製)を加えて1時間室温で攪拌し、酸性シリカゲルのショートカラムを通した。溶液を濃縮し、クロロホルム/酢酸エチルを溶媒として再結晶を行い、析出した沈殿を濾別することで、目的とするコポリマー5(174mg)を得た。得られたコポリマー5の重量平均分子量Mwは1.37×10であり、PDIは3.3であった。
<比較例2:コポリマー6の合成>
In a nitrogen atmosphere, a compound of E6 (138 mg, 0.33 mmol) used in Example 1 and Compound E3 (255 mg, 0.34 mmol) obtained in Synthesis Example 2 were added as monomers to a 50 mL two-necked eggplant flask, Tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (12 mg, 3 mol%), triphenylphosphine-containing heterogeneous palladium complex catalyst Pd-EnCatTPP30 (manufactured by Aldrich, 23 mg, 3 mol%), toluene (5.3 mL), and N , N-dimethylformamide (1.3 mL) was added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 1 hour and then at 100 ° C. for 10 hours. After the reaction solution was diluted 4-fold with toluene and heated and stirred at 100 ° C. for another 0.5 hours, as a terminal treatment, trimethyl (phenyl) tin (0.3 mL) was added and heated and stirred at 100 ° C. for 8 hours. Bromobenzene (1.5 mL) was further added, and the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 8 hours. The reaction solution was poured into methanol, and the deposited precipitate was collected by filtration. The obtained solid was dissolved in chloroform, diamine silica gel (Fuji Silysia Chemical) was added, and the mixture was stirred for 1 hour at room temperature and passed through a short column of acidic silica gel. The solution was concentrated, recrystallized using chloroform / ethyl acetate as a solvent, and the deposited precipitate was separated by filtration to obtain the target copolymer 5 (174 mg). The weight average molecular weight Mw of the obtained copolymer 5 was 1.37 * 10 < 5 >, and PDI was 3.3.
<Comparative Example 2: Synthesis of Copolymer 6>

比較例1において、合成例2で得られた化合物E3の代わりに、合成例3で得られた化合物E5を用いた以外は、比較例1と同様にして合成を行い、目的とするコポリマー6(392mg)を得た。得られたコポリマー6の重量平均分子量Mwは1.87×10であり、PDIは5.7であった。
<実施例5:コポリマー7の合成>
In Comparative Example 1, synthesis was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that Compound E5 obtained in Synthesis Example 3 was used instead of Compound E3 obtained in Synthesis Example 2, and the target copolymer 6 ( 392 mg). The resulting copolymer 6 had a weight average molecular weight Mw of 1.87 × 10 5 and a PDI of 5.7.
Example 5 Synthesis of Copolymer 7

窒素下50mL二口ナスフラスコに、モノマーとして、実施例1で用いた化合物E6(169.3mg、0.400mmol)、公知文献(Organic Letters 6巻,3381−3384ページ,2004年)に記載の方法を参考にして得られた1,3−ジブロモ−5−(p−キシリル)−4H−チエノ[3,4−c]ピロール−4,6−(5H)−ジオン(化合物E9、41.5mg、0.100mmol)、合成例2で得られた化合物E3(400.0mg、0.537mmol)を入れ、さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(20mg,3mol%)、不均一系錯体触媒Pd−EnCatTPP30(Aldrich社製,44mg,3mol%)、トルエン(9.2mL)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(2.2mL)を入れ、90℃で1時間、続いて100℃で10時間攪拌した。反応液をトルエンで4倍に希釈してさらに0.5時間加熱撹拌した後、末端処理として、トリメチル(フェニル)スズ(0.4mL)を加えて8時間加熱撹拌し、さらにブロモベンゼン(4mL)を加えて8時間加熱攪拌して、反応溶液をメタノール中に注ぎ、析出した沈殿をろ取した。得られた固体をクロロホルムに溶解させ、ジアミンシリカゲル(Fujiシリシア化学製)を加えて1時間室温で攪拌し、酸性シリカゲルのショートカラムを通した。溶液を濃縮し、クロロホルム/酢酸エチルを溶媒として再結晶を行い、析出した沈殿を濾別して、目的とするコポリマー7(270mg)を得た。重量平均分子量Mwは1.65×10であり、PDIは2.6であった。
<実施例6:コポリマー8の合成>
In a 50 mL two-necked eggplant flask under nitrogen, the method described in Example 1 as compound E6 (169.3 mg, 0.400 mmol), known literature (Organic Letters 6: 3381-3384, 2004) as a monomer. 1,3-dibromo-5- (p-xylyl) -4H-thieno [3,4-c] pyrrole-4,6- (5H) -dione (compound E9, 41.5 mg, 0.100 mmol), compound E3 (400.0 mg, 0.537 mmol) obtained in Synthesis Example 2 was added, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (20 mg, 3 mol%), heterogeneous complex catalyst Pd -EnCatTPP30 (Aldrich, 44 mg, 3 mol%), toluene (9.2 mL), and N, N-di Placed a solution of triethylsilane (2.2 mL), 1 hour at 90 ° C., followed by stirring for 10 hours at 100 ° C.. The reaction solution was diluted 4 times with toluene and further stirred with heating for 0.5 hour, then, as a terminal treatment, trimethyl (phenyl) tin (0.4 mL) was added and stirred with heating for 8 hours, and further bromobenzene (4 mL). Was added with stirring for 8 hours, the reaction solution was poured into methanol, and the deposited precipitate was collected by filtration. The obtained solid was dissolved in chloroform, diamine silica gel (Fuji Silysia Chemical) was added, and the mixture was stirred for 1 hour at room temperature and passed through a short column of acidic silica gel. The solution was concentrated, recrystallized using chloroform / ethyl acetate as a solvent, and the deposited precipitate was separated by filtration to obtain the desired copolymer 7 (270 mg). The weight average molecular weight Mw was 1.65 × 10 5 and the PDI was 2.6.
<Example 6: Synthesis of copolymer 8>

窒素雰囲気下、1つ目の50mL二口ナスフラスコ(A)に、モノマーとして、実施例1で用いた化合物E6(432mg、1.02mmol)及び合成例2で得られた化合物E3(800mg,1.07mmol)を入れ、さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(40mg,3mol%)、トリフェニルホスフィン含有不均一系パラジウム錯体触媒Pd−EnCatTPP30(Aldrich社製,88mg,3mol%)、トルエン(18.4mL)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(4.4mL)を入れ、90℃で1時間、続いて100℃で1時間攪拌した。
次に、窒素雰囲気下で、2つ目の50mL二口ナスフラスコ(B)に、モノマーとして、実施例3で用いた化合物E9(104mg、0.250mmol)及び合成例2で得られた化合物E3(200mg、0.269mmol)を入れ、さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(10mg,3mol%)、トリフェニルホスフィン含有不均一系パラジウム錯体触媒Pd−EnCatTPP30(Aldrich社製,22mg,3mol%)、トルエン(4.6mL)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(1.1mL)を入れ、90℃で1時間、続いて100℃で1時間攪拌した。ここでフラスコ(B)の反応溶液をフラスコ(A)の反応溶液に加え、100℃で10時間攪拌した。トルエンで4倍に希釈して100℃でさらに0.5時間加熱攪拌した後、末端処理として、トリメチル(フェニル)スズ(1.0mL)を加えて100℃で8時間加熱攪拌し、さらにブロモベンゼン(10.0mL)を加えて100℃で8時間加熱攪拌して、反応溶液をメタノール中に注ぎ、析出した沈殿をろ取した。得られた固体をクロロホルムに溶解させ、ジアミンシリカゲル(Fujiシリシア化学製)を加えて1時間室温で攪拌し、酸性シリカゲルのショートカラムを通した。溶液を濃縮し、クロロホルム/酢酸エチルを溶媒として再結晶を行い、析出した沈殿を濾別することで、目的とするコポリマー8(670mg)を得た。得られたコポリマー8の重量平均分子量Mwは3.10×10であり、PDIは3.7であった。
<比較例3:コポリマー9の合成>
In a nitrogen atmosphere, in a first 50 mL two-necked flask (A), as a monomer, the compound E6 (432 mg, 1.02 mmol) used in Example 1 and the compound E3 (800 mg, 1) obtained in Synthesis Example 2 were used. 0.07 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (40 mg, 3 mol%), triphenylphosphine-containing heterogeneous palladium complex catalyst Pd-EnCatTPP30 (manufactured by Aldrich, 88 mg, 3 mol%), toluene ( 18.4 mL) and N, N-dimethylformamide (4.4 mL) were added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 1 hour and then at 100 ° C. for 1 hour.
Next, in a second 50 mL two-necked eggplant flask (B) in a nitrogen atmosphere, the compound E9 (104 mg, 0.250 mmol) used in Example 3 and the compound E3 obtained in Synthesis Example 2 were used as monomers. (200 mg, 0.269 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (10 mg, 3 mol%), triphenylphosphine-containing heterogeneous palladium complex catalyst Pd-EnCatTPP30 (Aldrich, 22 mg, 3 mol%) ), Toluene (4.6 mL), and N, N-dimethylformamide (1.1 mL) were added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 1 hour and then at 100 ° C. for 1 hour. Here, the reaction solution of the flask (B) was added to the reaction solution of the flask (A) and stirred at 100 ° C. for 10 hours. After diluting 4 times with toluene and heating and stirring at 100 ° C. for another 0.5 hours, as a terminal treatment, trimethyl (phenyl) tin (1.0 mL) was added and heating and stirring at 100 ° C. for 8 hours. Further, bromobenzene (10.0 mL) was added, and the mixture was stirred with heating at 100 ° C. for 8 hours. The reaction solution was poured into methanol, and the deposited precipitate was collected by filtration. The obtained solid was dissolved in chloroform, diamine silica gel (Fuji Silysia Chemical) was added, and the mixture was stirred for 1 hour at room temperature and passed through a short column of acidic silica gel. The solution was concentrated, recrystallized using chloroform / ethyl acetate as a solvent, and the deposited precipitate was separated by filtration to obtain the target copolymer 8 (670 mg). The resulting copolymer 8 had a weight average molecular weight Mw of 3.10 × 10 5 and a PDI of 3.7.
<Comparative Example 3: Synthesis of Copolymer 9>

化合物E6の代わりに、公知文献(J.Am.Chem.Soc.2010,132,7595−7597)に記載の方法を参考にして得られた1,3−ジブロモ−5−(2−エチルヘキシル)−4H−チエノ[3,4−c]ピロール−4,6−(5H)−ジオン(化合物E8(250mg,0.59mmol)を用い、他の試薬を同様の比率で用いたこと以外は、比較例1と同様にして目的とするコポリマー9を得た。得られたコポリマー9の重量平均分子量Mwは2.00×10であり、PDIは3.2であった。 1,3-dibromo-5- (2-ethylhexyl)-obtained by referring to a method described in known literature (J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7595-7597) instead of the compound E6 Comparative example except that 4H-thieno [3,4-c] pyrrole-4,6- (5H) -dione (compound E8 (250 mg, 0.59 mmol) was used, and other reagents were used in the same ratio) The target copolymer 9 was obtained in the same manner as in 1. The obtained copolymer 9 had a weight average molecular weight Mw of 2.00 × 10 5 and a PDI of 3.2.

実施例1〜6及び比較例1〜3で得られたコポリマーのそれぞれについて、上記の方法により、コポリマー含有インクの保存安定性試験を行った。結果を下記表1に記載する。表1において、×は熱源から容器を離し室温下で静置した時点から5分以内にゲル化が確認されたことを、○は5分後の時点でゲル化が確認されなかったが1時間後の時点ではゲル化が確認されたことを、◎は1時間後の時点でもゲル化が確認されなかったことを、それぞれ表す。また表1において、モル比(%)は、各コポリマーを構成する繰り返し単位のうち、式(2A)及び(2B)で表される繰り返し単位のモル比を表す。   Each of the copolymers obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 was subjected to a storage stability test of the copolymer-containing ink by the above method. The results are listed in Table 1 below. In Table 1, x indicates that gelation was confirmed within 5 minutes from the time when the container was removed from the heat source and allowed to stand at room temperature, and ○ indicates that gelation was not confirmed after 5 minutes, but 1 hour. Gelation was confirmed at a later time point, and ◎ represents that gelation was not confirmed even at a time point after 1 hour. Moreover, in Table 1, molar ratio (%) represents the molar ratio of the repeating unit represented by Formula (2A) and (2B) among the repeating units which comprise each copolymer.

<実施例7:光電変換素子1の作製> <Example 7: Production of photoelectric conversion element 1>

p型半導体化合物として実施例5で得られたコポリマー7、及びn型半導体化合物としてフラーレン化合物であるPC61BM(フェニルC61酪酸メチルエステル)とPC71BM(フェニルC71酪酸メチルエステル)との混合物(フロンティアカーボン社,nanom spectra E123)を1.8質量%の濃度となるように窒素雰囲気中でo−キシレンとテトラリンとの混合溶媒(体積比9:1)に溶解させた。この時、p型半導体化合物とn型半導体化合物との質量比は1:2とした。この溶液をホットスターラー上で80℃の温度にて1時間攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を1μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過することにより、活性層塗布用インクを得た。   Copolymer 7 obtained in Example 5 as a p-type semiconductor compound, and a mixture of PC61BM (phenyl C61 butyric acid methyl ester) and PC71BM (phenyl C71 butyric acid methyl ester) which are fullerene compounds as an n-type semiconductor compound (Frontier Carbon Corporation, nanom spectra E123) was dissolved in a mixed solvent (volume ratio 9: 1) of o-xylene and tetralin in a nitrogen atmosphere so as to have a concentration of 1.8% by mass. At this time, the mass ratio of the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound was 1: 2. This solution was stirred and mixed on a hot stirrer at a temperature of 80 ° C. for 1 hour. The solution after stirring and mixing was filtered through a 1 μm polytetrafluoroethylene (PTFE) filter to obtain an ink for coating an active layer.

インジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜がパターニングされたガラス基板(ジオマテック社製)を、アセトンによる超音波洗浄、ついでイソプロパノールによる超音波洗浄の後、窒素ブローでの乾燥およびUV―オゾン処理を行った。次に、酢酸亜鉛(II)二水和物(和光純薬社)を濃度105mg/mLになるように2−メトキシエタノール(Aldrich社)とエタノールアミン(Aldrich社)の混合溶媒(体積比100:3)に溶解した溶液(約0.1mL)を3000rpmの速度にてスピンコートし、UV―オゾン処理した後、200℃のオーブンで15分間加熱することで、電子取り出し層を形成した。電子取り出し層を成膜した基板をグローブボックスに持ち込み、窒素雰囲気下150℃で3分間加熱処理し、冷却後に上述のように作製した活性層塗布用インク(0.12mL)をスピンコートすることにより活性層を形成した。さらに、活性層上に、正孔取り出し層として厚さ1.5nmの三酸化モリブデン(MoO3)膜を、次いで電極層
として厚さ100nmの銀膜を、抵抗加熱型真空蒸着法により順次成膜し、5mm角の光電変換素子を作製した。このように作製した光電変換素子の光電変換効率を上記の方法で測定した。その結果を、活性層の膜厚と共に表2に示す。
<実施例8:光電変換素子2の作製>
A glass substrate (manufactured by Geomatic Co., Ltd.) patterned with an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film is subjected to ultrasonic cleaning with acetone, followed by ultrasonic cleaning with isopropanol, followed by drying with nitrogen blow and UV-ozone treatment. went. Next, a mixed solvent of 2-methoxyethanol (Aldrich) and ethanolamine (Aldrich) at a concentration of 105 mg / mL of zinc (II) acetate dihydrate (Wako Pure Chemical Industries) (volume ratio 100: The solution (about 0.1 mL) dissolved in 3) was spin-coated at a speed of 3000 rpm, subjected to UV-ozone treatment, and then heated in an oven at 200 ° C. for 15 minutes to form an electron extraction layer. By bringing the substrate on which the electron extraction layer is formed into a glove box, heat-treating at 150 ° C. for 3 minutes in a nitrogen atmosphere, and spin-coating the active layer coating ink (0.12 mL) prepared as described above after cooling. An active layer was formed. Further, a molybdenum trioxide (MoO 3) film having a thickness of 1.5 nm as a hole extraction layer and a silver film having a thickness of 100 nm as an electrode layer are sequentially formed on the active layer by a resistance heating vacuum deposition method. A 5 mm square photoelectric conversion element was produced. The photoelectric conversion efficiency of the thus produced photoelectric conversion element was measured by the above method. The results are shown in Table 2 together with the thickness of the active layer.
<Example 8: Production of photoelectric conversion element 2>

p型半導体化合物として実施例6で得られたコポリマー8を用いたこと以外は実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、光電変換効率を測定した。結果を表1に示す。
<比較例4:光電変換素子3の作製>
A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the copolymer 8 obtained in Example 6 was used as the p-type semiconductor compound, and the photoelectric conversion efficiency was measured. The results are shown in Table 1.
<Comparative Example 4: Production of photoelectric conversion element 3>

p型半導体化合物として比較例1で得られたコポリマー5を用いたこと以外は実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、光電変換効率を測定した。結果を表1に示す。
A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the copolymer 5 obtained in Comparative Example 1 was used as the p-type semiconductor compound, and the photoelectric conversion efficiency was measured. The results are shown in Table 1.

以上のように、比較例1〜3のコポリマーは、高い分子量を有するものの、これらのポリマーを含有するインクの保存安定性は良くないことが判る。一方で、本発明に係るコポリマーである実施例1〜6のコポリマーは、いずれも、分子量が高く、コポリマーを含有するインクの保存安定性が良好であることがわかる。
特に、比較例1のコポリマー5のイミドチオフェン環の窒素原子が有する置換基をオクチル基(直鎖アルキル基)から2−エチルヘキシル基(分岐アルキル基)に置き換えた比較例3のコポリマー9では、インクの保存安定性は向上しなかった。
As described above, although the copolymers of Comparative Examples 1 to 3 have a high molecular weight, it is understood that the storage stability of the ink containing these polymers is not good. On the other hand, it can be seen that all of the copolymers of Examples 1 to 6, which are copolymers according to the present invention, have a high molecular weight and good storage stability of the ink containing the copolymer.
In particular, in the copolymer 9 of Comparative Example 3 in which the substituent of the nitrogen atom of the imide thiophene ring of the copolymer 5 of Comparative Example 1 is replaced with an 2-ethylhexyl group (branched alkyl group) from an octyl group (linear alkyl group), the ink The storage stability of was not improved.

しかし、これら両方の置換基(オクチル基および2−エチルヘキシル基)を併せ持つ、実施例2に記載のコポリマー2の場合では、溶解性が向上し、インクの保存安定性は良好であった。さらに、実施例3〜6に示すように、窒素原子が有する置換基がo−キシレニル基(芳香族基)であるイミドチオフェン環も、窒素原子が有する置換基がオクチル基であるイミドチオフェン環と組み合わせて用いることで、溶解性が向上した。
このように、イミドチオフェン環として、式(1A)又は式(1B)で表される繰り返し単位のみを有するコポリマーでは、インクの保存安定性を保つのが難しい場合も、式(1A)と式(1B)の置換基の直線性と置換基の空間的広がりの効果を組み合わせることで、コポリマーの特性を損なうことなく、インクの保存安定性を上げることが可能となる。
However, in the case of the copolymer 2 described in Example 2 having both of these substituents (octyl group and 2-ethylhexyl group), the solubility was improved and the storage stability of the ink was good. Furthermore, as shown in Examples 3 to 6, the imidothiophene ring in which the substituent that the nitrogen atom has is an o-xylenyl group (aromatic group) is also an imidothiophene ring in which the substituent that the nitrogen atom has is an octyl group. By using in combination, solubility was improved.
As described above, when the copolymer having only the repeating unit represented by the formula (1A) or the formula (1B) is used as the imidothiophene ring, the formula (1A) and the formula ( By combining the linearity of the substituent of 1B) and the effect of the spatial spread of the substituent, it is possible to increase the storage stability of the ink without impairing the properties of the copolymer.

このように、式(1A)で表される繰り返し単位、式(1B)で表される繰り返し単位及び式(1C)で表される繰り返し単位を含むコポリマーを含有するインクの保存安定性は高く、このインクを用いて塗布成膜を行うことは容易であることから、本発明に係るコポリマーは光電変換素子材料として用いるのに適していることがわかる。   Thus, the storage stability of the ink containing the copolymer containing the repeating unit represented by the formula (1A), the repeating unit represented by the formula (1B) and the repeating unit represented by the formula (1C) is high, Since it is easy to carry out coating film formation using this ink, it can be seen that the copolymer according to the present invention is suitable for use as a photoelectric conversion element material.

また、本発明に係るコポリマーを用いて作製した光電変換素子は従来のコポリマーを用いて作製した光電変換素子と比較して、光電変換効率が大幅に向上した。この結果からも、本発明に係るコポリマーを用いることによって、光電変換効率の高い光電変換素子を製造することができる。   Moreover, the photoelectric conversion element produced using the copolymer which concerns on this invention improved the photoelectric conversion efficiency significantly compared with the photoelectric conversion element produced using the conventional copolymer. Also from this result, a photoelectric conversion element having high photoelectric conversion efficiency can be produced by using the copolymer according to the present invention.

101 アノード
102 正孔取り出し層
103 活性層
104 電子取り出し層
105 カソード
106 基材
107 光電変換素子
1 耐候性保護フィルム
2 紫外線カットフィルム
3,9 ガスバリアフィルム
4,8 ゲッター材フィルム
5,7 封止材
6 太陽電池素子
10 バックシート
12 基材
13 太陽電池ユニット
14 薄膜太陽電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Anode 102 Hole taking-out layer 103 Active layer 104 Electron taking-out layer 105 Cathode 106 Base material 107 Photoelectric conversion element 1 Weatherproofing protective film 2 Ultraviolet cut film 3, 9 Gas barrier film 4, 8 Getter material film 5, 7 Sealing material 6 Solar cell element 10 Back sheet 12 Base material 13 Solar cell unit 14 Thin film solar cell

Claims (7)

下記式(1A)で表される繰り返し単位、式(1B)で表される繰り返し単位及び式(1C)で表される繰り返し単位を含むことを特徴とするコポリマー。
(式(1A)、式(1B)及び式(1C)中、A及びAは各々独立して、周期表第16族から選ばれる原子を表し、Qは周期表第14族から選ばれる原子を表し、Rは置換基を有していてもよい直鎖アルキル基を表し、Rは置換基を有していてもよい分岐アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい複素環基を表す。R及びRは各々独立して、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基を表す。)
A copolymer comprising a repeating unit represented by the following formula (1A), a repeating unit represented by the formula (1B), and a repeating unit represented by the formula (1C).
(In Formula (1A), Formula (1B) and Formula (1C), A 1 and A 2 each independently represent an atom selected from Group 16 of the Periodic Table, and Q is selected from Group 14 of the Periodic Table) R 1 represents a linear alkyl group that may have a substituent, R 2 represents a branched alkyl group that may have a substituent, or a cycloalkyl that may have a substituent A group, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, or a heterocyclic group which may have a substituent, each of R 3 and R 4 independently has a hetero atom; Represents a good hydrocarbon group.)
下記式(2A)及び式(2B)で表される繰り返し単位を含む、請求項1に記載のコポリマー。
(式(2A)及び式(2B)中、Q及びQは各々独立して、周期表第14族から選ばれる原子を表し、A、A、R〜Rは前記式(1)におけるものと同義である。R及びRは各々独立して、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基を表す。)
The copolymer of Claim 1 containing the repeating unit represented by a following formula (2A) and a formula (2B).
(In Formula (2A) and Formula (2B), Q 1 and Q 2 each independently represent an atom selected from Group 14 of the periodic table, and A 1 , A 2 , R 1 to R 4 represent the above formula ( The same meaning as in 1), R 5 and R 6 each independently represents a hydrocarbon group optionally having a hetero atom.
請求項1又は2に記載のコポリマーを含むことを特徴とする、有機半導体材料。   An organic semiconductor material comprising the copolymer according to claim 1. 請求項3に記載の有機半導体材料を含むことを特徴とする、有機電子デバイス。   An organic electronic device comprising the organic semiconductor material according to claim 3. 光電変換素子である、請求項4に記載の有機電子デバイス。   The organic electronic device according to claim 4 which is a photoelectric conversion element. 太陽電池である、請求項4に記載の有機電子デバイス。   The organic electronic device according to claim 4 which is a solar cell. 請求項6に記載の有機電子デバイスを含有することを特徴とする、太陽電池モジュール。   A solar cell module comprising the organic electronic device according to claim 6.
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