JP2004339206A - 二置換型9−アルキリデンフルオレンおよびその誘導体の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】二置換型9−アルキリデンフルオレンまたは構造的に類似した化合物、およびそれらのオリゴマーまたは(コ)ポリマーを製造するための、改善された方法を提供する。
【解決手段】本発明は、二置換型9−アルキリデンフルオレンおよび構造的に類似した化合物の製造方法、ならびにこの方法により製造された新規な化合物および中間体、それらの共役ポリマーおよびコポリマーの製造における使用、ならびにそれにより製造された新規なポリマーおよびコポリマーに関する。本発明記載の方法は、収率、反応段階、および合成のフレキシビリティの点で重要な利点を提供し、特に銅触媒の使用により反応温度を下げ、アルキルグリニャール試薬の量を減少させるなどの利点を有する。

Description

本発明は、二置換型9−アルキリデンフルオレンおよび構造的に類似した化合物の製造方法、ならびにこの方法により製造される新規な化合物および中間体に関する。本発明はさらに、前記方法により得ることができる化合物の、それらの共役ポリマーおよびコポリマーの製造における使用、ならびに製造された新規なポリマーおよびコポリマーに関する。本発明はさらに、前記化合物およびポリマーの、電界効果トランジスタ、電子発光、光起電およびセンサーデバイスを含む光学、電気光学または電子装置における、半導体または電荷移動材料としての使用に関する。本発明はさらに、新規な化合物およびポリマーを含む電界効果トランジスタおよび半導体部品に関する。
従来技術において、アルキリデンフルオレン(1)およびポリ(9−アルキリデンフルオレン)(2)は、半導体および電荷移動材料としての使用に好適であることが知られている。これらの材料は、9位における炭素のsp混成のために、例えばポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)などと比べ、主鎖において高い平面性ならびに、強い鎖間π−πスタック相互作用を示し、そのためこれらは、高いキャリア移動度を有する効果的な電荷移動材料となっている。さらに、融合されたフェニレン構造の高い共鳴安定性により、イオン化ポテンシャルが高められ、従って安定性がよくなる。また、アルキル置換基R、Rをアルキリデンフルオレン基に組み込むことにより、本発明による材料の溶解性が高められ、従って溶液加工性が高くなる。デバイス製造における溶液加工は、真空蒸着に比べコストが安く速い技術であるという利点を有する。
Figure 2004339206
特許文献1には、一置換型9−アルキリデンフルオレン(1)およびポリ(9−アルキリデンフルオレン)(2)(R=アルキル、R=H)が開示されている。二置換型9−アルキリデンフルオレン(R=R=随意的に置換されたアルキル)のコポリマーは、特許文献2に開示されているが、モノマー(1)の例またはその製造方法については開示されていない。特定の一置換型9−アルキリデンフルオレン(1)(R=アルキル、R=H)の合成については、非特許文献1に記載されている。
特定の二置換型9−アルキリデンフルオレン(1)(R=メチル、R=メチルまたはフェニル)の合成については、非特許文献2に開示されている。これには、9−フルオレニル−ホスホニウムまたはリン酸塩とケトンとの間のウィッティッヒ型の反応が関連している。しかしこの方法の主要な欠点は、ウィッティッヒ開始剤の合成が必要であり、脂肪族ケトンの入手が困難でまた高価であることである。
二置換型9−アルキリデンフルオレン(1)(R=メチル、R=エチル)の特定のコポリマーの合成は、非特許文献3に報告されている。この文献によれば、モノマー(1)は第二グリニャール試薬と2,7−ジブロモフルオレノンの反応と、それにより得られた第三アルコールの脱水によって製造される。しかしこの経路は、入手できる第二グリニャール試薬が不足していることから限定される。
さらに、上記非特許文献2および非特許文献3に開示された、二置換型9−アルキリデンフルオレンの製造方法は、プロピルより長いアルキル鎖を有する分子の製造のために変更することができない。また、これらの文献に開示されている非対称9−アルキリデンフルオレンのポリマーは、部位規則性に乏しいという一般的な問題を有しており、したがって、固体状態において規則性および充填性に乏しい。
特許文献3には、二置換型9−アルキリデンフルオレンの新規なモノマー、オリゴマーおよびポリマーが開示されている。また、上述の問題を、モノマー(1)の製造のための新しい3段階合成手順により、また(1)に由来するポリマーおよびコポリマーの製造の手順により克服する合成方法についても、開示されている。しかし、この方法による反応収率および反応時間には、さらに改善の余地が残されている。
US 6,169,163 WO 00/46321 EP 1 284 258 A2 K. Subba Reddy et al., Synthesis, 2000, 1, 165 K. C. Gupta et al., Indian J. Chem., Sect. B, 1986, 25B, 1067 M. Ranger and M. Leclerc, Macromolecules 1999, 32, 3306
二置換型9−アルキリデンフルオレンまたは構造的に類似した化合物、およびそれらのオリゴマーまたは(コ)ポリマーを製造するための改善された方法を提供することは、本発明の一つの目的である。
本発明の他の目的は、以下の詳細な説明により当業者には直ちに明らかである。
これらの目的は、以下に記述する、本発明による二置換型9−アルキリデンフルオレンの製造方法によって達成できることが見出された。特に、本発明は、収率が改善され反応時間が短縮された、モノマー(1)の製造のための改善された方法について記載する。本発明による方法はまた、9−アルキリデンフルオレン(1)に構造的に類似した芳香族化合物、例えば、4−アルキリデンシクロペンタジチオフェン(3)を製造するために用いられることも見出された。
Figure 2004339206
本発明記載の方法によって製造された化合物は、特にオリゴマーおよびポリマーまたはコポリマー、例えばポリ(9−アルキリデンフルオレン)など、半導体または発光材料、部品もしくはデバイスのための電化移動材料として好適なものの製造に、特に有用である。
本発明は、式I
Figure 2004339206
で表される化合物の製造方法であって、
a)式Ia
Figure 2004339206
の化合物を、二硫化炭素または式[(R’S)CS]のトリチオ炭酸ジアルキルおよびアルキル化剤(R’X)の存在下で塩基と反応させること、および
b)式Ib
Figure 2004339206
で表される得られた反応物を、銅触媒の存在下でグリニャール試薬RMgXおよび/またはRMgXと反応させること、
ここで式中、
およびAは、互いに独立して、随意的に1個または2個以上のヘテロ原子を含み、随意的に1個または2個以上の同一または異なるR基により置換される、芳香族5員環、6員環または7員環であり、
Rは、ハロゲンまたはRの意味するものの一つであり、
およびRは、互いに独立して、1〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環式アルキルであって、無置換か、またはF、Cl、Br、IもしくはCNにより単置換もしくは多置換されてもよく、1個または2個以上の隣接しないCH基が、各々の場合互いに独立して、Oおよび/またはS原子が互いに直接的に連結しないものとして、−O−、−S−、−NH−、−NR−、−SiR00−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−SO−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−もしくは−C≡C−により置き換えられることも可能であり、随意的に置換されたアリールもしくはヘテロアリール、またはP−Spであり、
0およびR00は、互いに独立して、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、
Pは、重合可能な基または反応基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
Xは、ハロゲンであり、そして
R’は、1〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環式アルキルであって、無置換か、またはF、Cl、Br、IもしくはCNにより単置換もしくは多置換されてもよく、1個または2個以上の隣接しないCH基が、各々の場合互いに独立して、Oおよび/またはS原子が互いに直接的に連結しないものとして、−O−、−S−、−NH−、−NR−、−SiR00−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−SO−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−もしくは−C≡C−により置き換えられることも可能であり、または、20個までのC原子を有するアルキルアリールである、
による、前記製造方法に関する。
さらに特定的には、本発明は、式I1
Figure 2004339206
で表される化合物の製造方法であって、
a)式I1a
Figure 2004339206
の化合物を、二硫化炭素または式[(R’S)CS]のトリチオ炭酸ジアルキルおよびアルキル化剤(R’X)の存在下で塩基と反応させること、および
b)式I1b
Figure 2004339206
で表される得られた反応物を、銅触媒の存在下でグリニャール試薬RMgXおよび/またはRMgXと反応させること、
ここで式中、
、R、R’およびXは、請求項1に記載の意味を有し、
〜R10は、互いに独立して、HであるかまたはRについて記載された意味の1つを有し、ここで好ましくはR〜Rのうち少なくとも1個、RおよびR10は、互いに独立してハロゲンである、
による、前記製造方法に関する。
さらに、本発明は、式I2
Figure 2004339206
で表される化合物の製造方法であって、
a)式I2a
Figure 2004339206
の化合物を、二硫化炭素または式[(R’S)CS]のトリチオ炭酸ジアルキルおよびアルキル化剤(R’X)の存在下で塩基と反応させること、および
b)式I2b
Figure 2004339206
で表される得られた反応物を、銅触媒の存在下でグリニャール試薬RMgXおよび/またはRMgXと反応させること、
ここで式中、
〜R、R’およびXは、上に記載の意味を有し、RおよびR10は、互いに独立して、Hまたはハロゲンである、
による、前記製造方法に関する。
本発明はさらに、本明細書に記載の方法により得ることができるもしくは得られた、または該方法において使用される、新規な化合物および中間体、特に、式I、I1、I2、I1a、I1b、I2aおよびI2bの新規な化合物に関する。
本発明記載の方法は、従来技術において開示されている方法に比べ、収率、反応段階、および合成のフレキシビリティの点で重要な利点を提供する。したがって、例えば種々のRおよびR基を容易に組み込むことができる。特に本発明による方法は、高い収率と速い反応時間を可能にする。特に、銅触媒の使用は、還流(reflux)温度から0℃まで反応温度を下げ、アルキルグリニャール試薬の量を、例えば2.5当量(equivalent)から2.2当量まで減少させ、収率を改善し副生成物の量を減少させ、それによって精製を支援するという利点を有する。逆に、例えばNiまたはPd触媒の使用は、フルオレンコアの臭素グループの変位をも触媒するという、欠点を有する。
本発明による2段階法が、下のスキーム1に例示的に示されている。第1段階では、2,7−ジハロフルオレン、好ましくは、安価で容易に入手できる出発物質である2,7−ジブロモフルオレン(4)の、二硫化炭素(CS)およびアルキル化剤(R’X)の存在下での、塩基との反応が関与する。これにより、ジチオアルキル置換フルオレン(5)が一つの段階で直接生成される。CSの代替として、式[(R’S)CS]のトリチオ炭酸ジアルキルを使用することもでき、ここで式中、R’は、上に定義されたとおりである。この場合、アルキル化剤(R’X)およびトリチオ炭酸ジアルキル[(R’S)CS]は、同じR’基を含む(例えば、メチル)。アルキル化剤R’Xは任意の第一アルキルまたはハロゲン化アルキルアリールであってよい。Xは、例えばCl、BrまたはI、好ましくはBrである。R’は、例えばアルキルまたはアルキルアリール基、例えばメチル、ヘキシルまたはベンジルである。次に(5)は、例えばLiCuClなどの銅触媒の存在下でグリニャール試薬RMgXと反応し、ここでRおよびXは上に定義の通りであり、その結果二置換型9−アルキリデンフルオレン(6)が形成される。
Figure 2004339206
構造的に類似した化合物、例えば4−アルキリデンシクロペンタジチオフェンの製造は、上記の方法と同様にして実施でき、下のスキーム2に例示的に示される。2,6−ジブロモシクロペンタジエンチオフェン(7)は、二硫化炭素およびアルキル化剤(R’X)の存在下で塩基と反応し、ジチオアルキル置換化合物(8)を生成し、反応物は例えばLiCuClなどの銅触媒の存在下でグリニャール試薬RMgXと反応し、二置換型4−アルキリデンシクロペンタジエンチオフェン(9)が形成される。
Figure 2004339206
本発明の方法で用いられる出発物質および試薬は、市場で入手可能であるか(例えばアルドリッヒより)、または当業者に良く知られた方法により簡単に合成可能である。
本発明の方法における段階a)は、二硫化炭素(CS)の存在下、または、より好ましくは、式[(R’S)CS]のトリチオ炭酸ジアルキルの存在下で行われる。ここでR’は、好ましくはメチル、エチルまたはプロピルから選択され、より好ましくはメチルである。
段階a)におけるアルキル化剤は、任意のアルキル化剤、例えばハロゲン化アルキルまたはハロゲン化アルキルアリールであってよい。好ましくは、アルキル化剤は式R’Xから選択され、式中、Xはハロゲンであり、好ましくはCl、BrまたはIであり、より好ましくはBrまたはIであり、R’は、1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアリールである。より好ましくは、ヨウ化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、臭化ヘキシルまたは臭化ベンジルから選択され、最も好ましくはヨウ化メチル、臭化エチルまたは臭化ベンジルから選択される。式[(R’S)CS]のトリチオ炭酸ジアルキルが段階a)において使用される場合は、両方のR’基は同一であるのが好ましい。
段階a)における塩基は、基本的には十分な強度を有する任意の塩基であってよい。好ましくは、塩基はNaH、NaOtBut、KOtBut、KOH、NaOH、NaOMe、NaOEt、NaOtPent、KOtPentから選択され、より好ましくはNaH、NaOtBut、KOtButまたはKOHから選択される。
反応段階a)は、二極性非プロトン性溶媒中で行われるのが好ましく、該溶媒はこのタイプの任意の溶媒でよく、例えばDMSO、DMF、DMPU、DMAcまたはNMPである。
段階b)における銅触媒は、有機金属試薬に関連する反応に好適な任意の触媒でよく、好ましくは、Cul、CuBrまたはLiCuClから選択され、最も好ましくはLiCuClである。
段階b)におけるグリニャール試薬は任意のグリニャール試薬でよく、好ましくは式RMgXのグリニャール試薬から選択され、式中、XはCl、BrまたはIであり、好ましくはBrまたはClである。好ましくは、段階b)におけるグリニャール試薬は、式Ib、I1b、I2bのチオアルキル置換化合物に対しそれぞれ2〜3当量、より好ましくは2〜2.4当量、最も好ましくは2〜2.2当量で添加される。
反応段階b)は、極性非プロトン性溶媒中で行われるのが好ましく、該溶媒はこのタイプの任意の溶媒でよく、例えばTHF、ジエチルエーテル、ジオキサン、1,2−ジメチオキシエタンまたはtertブチルメチルエーテルである。
本発明による方法は、任意の温度で実施することができ、十分な転換率を提供する。反応は、0℃から溶媒の還流温度までの温度で行うのが好ましく、特に、本明細書に特定された温度範囲で行うのが好ましい。反応時間は、個々の反応の実際の反応率に依存する。
反応時間は、本明細書に記載の時間であるのが好ましい。
段階a)では、反応温度は10℃〜100℃が好ましく、15℃〜40℃が最も好ましい。反応時間は、15分〜24時間であり、最も好ましくは30分〜4時間である。段階b)では、反応温度は−5℃〜還流(温度)であるのが好ましく、0℃〜30℃が最も好ましい。反応時間は、3時間〜48時間であり、最も好ましくは3時間〜24時間である。
本発明の方法により製造された反応生成物は、当業者によく知られた標準の手順による、通常の操作および精製によって単離することができる。段階a)で得られた原製品は、段階b)で直接用いてもよいし、または次の反応の前に精製してもよい。段階b)で得られた製品は、既知の方法により精製でき、またはさらなる精製なしで、例えばポリマーやコポリマーの製造に用いることができる。
本発明による方法は、以下のように実施されるのが好ましい:
段階a)
ジブロモフルオレン(3)または2,6−ジブロモシクロペンタジエン−チオフェン(7)を、二極性非プロトン性溶媒、例えばDMSO、DMFまたはDMAcに溶解し、室温(RT)またはRTに近い温度、例えば25℃で、乾燥雰囲気中、例えば窒素または乾燥大気のもとで攪拌する。2当量より多い量、好ましくは2.1当量の塩基を、一部分ずつまたは溶液として前記溶媒中に加える。好適で好ましい塩基には、例えば、NaH、ナトリウムtertブトキシド、細かく粉砕されたKOHおよびカリウムtertブトキシドが含まれる。反応混合物を約10分間攪拌後、二硫化炭素またはトリチオ炭酸ジメチル(MeS)CSをそのままの液体として添加する。トリチオ炭酸ジメチルは二硫化炭素より好ましく、これは二硫化炭素の発火点が200℃より低いため、大規模な製造において問題となるからである。得られた溶液は約15分間攪拌し、アルキル化剤、例えばヨウ化メチル、臭化エチルまたは臭化ベンジルをそのまま加える。反応物を、RTで1時間攪拌し、水中に注ぎ入れ、得られた析出物をろ過して原製品(>95%)を得る。該製品は、例えばTHFから再結晶化することもでき、または乾燥させて次の段階でそのまま使用することもできる。
段階b)
化合物(5)または(7)を、THFまたは当量の溶媒例えばDME、ジエチルエーテル等に溶解し、不活性ガス雰囲気下、例えば窒素中で0℃に冷却する。銅触媒の溶液、好ましくはLiCuClの溶液を、好適な溶媒中例えばTHF中(好ましくは3mol%の0.1M溶液)にて加え、次に2当量より大、好ましくは2.2当量のアルキルまたはアリールグリニャール試薬を、THFまたはジエチルエーテル中にて、典型的には0.5〜2M以上の濃度で加える。反応物を0℃で4時間攪拌する。反応物を希水酸化ナトリウム溶液(好ましくは5%)で急冷し(quench)、ろ過し、THFまたは酢酸エチル中に抽出する。減圧下で溶媒を除去し、得られた固体を好適な溶媒(例えば石油)から再結晶化して、それぞれ(6)または(9)を典型的には60〜80%の収率で得る。
特に好ましいのは、式I、I1およびI2で表される化合物であり、式中、
−AおよびAは、N、OおよびSから選択される1個または2個のヘテロ原子を随意的に含む芳香族5員環または6員環であり、
−AおよびAは、ベンゼン、チオフェンまたはピリジンから選択され、
−RとRは同一であり(これらは、段階bにおいて1種のグリニャール試薬RMgXまたはRMgXを用いて得ることができる)、
−RおよびRは異なっており(これらは、段階bにおいて2種のグリニャール試薬RMgXおよびRMgXの混合物を用いて得ることができる)、
−RおよびRは、随意的に1個または2個以上のフッ素原子により置換されたC〜C20−アルキル、C〜C20−アルケニル、C〜C20−アルキニル、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−チオアルキル、C〜C20−シリル、C〜C20−エステル、C〜C20−アミノ、C〜C20−フルオロアルキル、または随意的に置換されたアリールもしくはヘテロアリール、特にC〜C20−アルキルまたはC〜C20−フルオロアルキルから選択され、
−R〜RはHであり、
−RおよびRは、随意的に1個または2個以上のフッ素原子により置換されたC〜C20−アルキル、C〜C20−アルケニル、C〜C20−アルキニル、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−チオアルキル、C〜C20−シリル、C〜C20−エステル、C〜C20−アミノ、C〜C20−フルオロアルキル、または随意的に置換されたアリールもしくはヘテロアリール、特にC〜C20−アルキルまたはC〜C20−フルオロアルキルから選択され、ならびにR〜RはHであり、
−R〜Rは、随意的に1個または2個以上のフッ素原子により置換されたC〜C20−アルキル、C〜C20−アルケニル、C〜C20−アルキニル、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−チオアルキル、C〜C20−シリル、C〜C20−エステル、C〜C20−アミノ、C〜C20−フルオロアルキル、および随意的に置換されたアリールもしくはヘテロアリールから選択され、
−RおよびR10は、Cl、BrまたはIであり、特に好ましくはBrである。
アリールおよびヘテロアリールは、好ましくは、25個までのC原子を有する、1、2または3環式芳香族またはヘテロ芳香族基を意味し、それはさらに、縮合環を有してもよく、随意的に1個または2個以上の式Iに定義されたR基により置換されてもよい。
特に好ましいアリールおよびヘテロアリール基はフェニルであって、ここでさらに1個または2個以上のCH基がN、ナフタレン、チオフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、アルキルフルオレンおよびオキサゾールにより置換されてもよく、これらすべては無置換か、またはLにより単置換もしくは多置換することもでき、ここでLはハロゲンまたは1〜12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルもしくはアルコキシカルボニル基であって1個または2個以上のH原子はFまたはClにより置換されてもよい。
アリーレンおよびヘテロアリーレンは、好ましくは、25個までのC原子を有する二価の1、2または3環式芳香族またはヘテロ芳香族基を意味し、それはまた縮合環を含んでもよく、随意的に1個または2個以上のR基により置換される。
特に好ましいアリーレンおよびヘテロアリーレン基は1,4−フェニレンであり、式中さらに、1個または2個以上のCH基はN、ナフタレン−2,6−ジイル、チオフェン−2,5−ジイル、チエノチオフェン−2,5−ジイル、ジチエノチオフェン−2,6−ジイル、アルキルフルオレンおよびオキサゾールにより置換されてもよく、これら全ては無置換か、または上記定義のLにより単置換もしくは多置換されることもできる。
CX=CXは好ましくは、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−、−CH=C(CN)−または−C(CN)=CH−である。
本明細書中の式においてR〜Rの一つがアルキルまたはアルコキシラジカルである場合、すなわち、末端のCH基が−O−により置換されている場合、直鎖状でも分枝状でもよい。好ましくは、直鎖状で2〜8個の炭素原子を有し、したがって例えば、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキシルオキシ、ヘプトキシ、またはオクトキシ、さらに、メチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシが好ましい。
オキサアルキル、すなわち、1個のCH基が−O−により置換されている場合は、好ましくは、例えば直鎖状2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニル、または、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。
チオアルキル、すなわち、1個のCH基が−S−により置換されている場合は、好ましくは、直鎖状チオメチル(−SCH)、1−チオエチル(−SCHCH)、1−チオプロピル(=−SCHCHCH)、1−(チオブチル)、1−(チオペンチル)、1−(チオヘキシル)、1−(チオヘプチル)、1−(チオオクチル)、1−(チオノニル)、1−(チオデシル)、1−(チオウンデシル)または1−(チオドデシル)であり、ここで、sp混成したビニルカーボン原子の傍のCH基が置換されているのが好ましい。
フルオロアルキルは好ましくはC2i+1であり、式中iは1〜15の整数であり、特に、CF、C、C、C、C11、C13、C15、C17、特に好ましくはC13である。
ハロゲンは、F、BrまたはClが好ましい。
重合可能な基または反応基Pは、好ましくはCH=CW−COO−、
Figure 2004339206
CH=CW(O)k1−、CHCH=CH−O−、(CH=CH)CH−OCO−、(CH=CH−CHCH−OCO−、(CH=CH)CH−O−、(CH=CH−CHN−、(CH=CH−CHN−CO−、HO−CW−、HS−CW−、HWN−、HO−CW−NH−、CH=CW−CO−NH−、CH=CH−(COO)k1−Phe−(O)k2−、Phe−CH=CH−、HOOC−、OCN−、およびWSi−から選択され、式中、WはH、Cl、CN,フェニルまたは1〜5個のC原子を有するアルキルであり、特にH、Cl、またはCHであり、WおよびWは、互いに独立して、Hまたは1〜5個のC原子を有するアルキルであり、特に、メチル、エチル、またはn−プロピルであり、W、WおよびWは、互いに独立して、Clまたは1〜5個のC原子を有するオキサアルキルまたはオキサカルボニルアルキルであり、Pheは、1個または2個以上の上記定義のR基により随意的に置換された1,4−フェニレンであり、kおよびkは、互いに独立して0または1である。
特に好ましいP基は、CH=CH−COO−、CH=C(CH)−COO−、CH=CH−、CH=CH−O−、(CH=CH)CH−OCO−、(CH=CH)CH−O−、(CH=CH−CHN−、(CH=CH−CHN−CO−、および
Figure 2004339206
である。
特に好ましいのは、アクリレートおよびオキセタン基である。オキセタンは、重合(架橋)において収縮が少なく、そのためフィルム内での応力発生が減少し、高い秩序の維持と欠陥の減少をもたらす。オキセタンの架橋はまた、カチオン性の開始剤を必要とするが、カチオン性の開始剤はフリーラジカル開始剤と異なり、酸素に対して不活性である。
スペーサー基Spについては、当業者にこの目的で知られている全ての基を使用できる。スペーサー基Spは、好ましくは式Sp’−Xで表されるものであって、ここでP−Sp−がP−Sp’−X’−であり、式中、
Sp’は、30個までのC原子を有するアルキレンであり、無置換か、またはF、Cl、Br、IもしくはCNにより単置換もしくは多置換されており、1個または2個以上の隣接しないCH基が、各々の場合互いに独立して、Oおよび/またはS原子が互いに直接的に連結しないものとして、−O−、−S−、−NH−、−NR−、−SiR00−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−もしくは−C≡C−により置き換えられることも可能であり、
X’は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合であり、そして、
、R00、YおよびYは、上記の意味のうちの一つである。
X’は好ましくは、−O−、−S−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CX=CX−、−C≡C−または単結合であり、特に−O−、−S−、−C≡C−、−CX=CX−または単結合が好ましい。他の好ましい態様においては、X’は、共役系、例えば−C≡C−または−CX=CX−などを形成することができる基であるか、または単結合である。
典型的なSp’基は、例えば、−(CH−、−(CHCHO)−CHCH−、−CHCH−S−CHCH−または−CHCH−NH−CHCH−または−(SiR00−O)−であり、式中pは、2〜12の整数であり、qは1〜3の整数であり、RおよびR00は、上記と同じ意味を有する。
好ましいSp’基は、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、エチレンオキシエチレン、メチレンオキシブチレン、エチレン−チオエチレン、エチレン−N−メチルイミノエチレン、1−メチルアルキレン、エテニレン、プロペニレンおよびブテニレンである。
さらに好ましいのは、1個または2個以上のP−Sp基を有する化合物であり、式中、Spは単結合である。
2個のP−Sp基を有する化合物の場合は、2個の重合可能なP基および2個のスペーサー基のそれぞれは、同一でも異なっていてもよい。
本発明の他の観点は、式I、I1およびI2の化合物の、モノマー、オリゴマーおよびポリマー、またはそれらのコポリマーの製造、特に共役オリゴマーおよび共役(コ)ポリマーの製造における使用である。
本発明の他の観点は、式I、I1およびI2の化合物から得ることができる、モノマー、オリゴマーおよびポリマー、またはそれらのコポリマー、特に共役オリゴマーおよび共役(コ)ポリマーである。
オリゴマーおよびポリマーは、式I、I1およびI2の化合物から、EP 1 284 258 A2またはその引用文献に記載の方法により製造することができる。
本発明の他の観点は、1種または2種以上の式I、I1およびI2の化合物ならびにそれらのモノマー、オリゴマーおよびポリマーまたはコポリマー、特にそれらの共役オリゴマーおよび共役(コ)ポリマーを含む、半導体または電荷移動材料、部品またはデバイスである。
本発明の他の観点は、式I、I1およびI2の化合物ならびにそれらのモノマー、オリゴマーおよびポリマーまたはコポリマーの、半導体または電荷移動材料としての使用、特に、光学、電気光学もしくは電子装置において、例えば電界効果トランジスタ(FET)における集積回路部品として、フラットパネルディスプレイ用途における薄膜トランジスタとして、もしくは電波方式認識(RFID)タグ部品として、または有機発光ダイオード(OLED)用途の半導体部品として、例えば電子発光ディスプレイまたは液晶ディスプレイ用のバックライトとして、光起電もしくはセンサーデバイスにおけるバッテリーの電極材料として、また電子写真記録などの電子写真用途における光導電体としての使用である。
本発明の他の観点は、本発明記載の化合物またはモノマー、オリゴマーまたは(コ)ポリマーの、光起電もしくはセンサーデバイスにおける電子発光材料として、バッテリーにおける電極材料として、電子写真記録などの電子写真用途における光導電体として、LCDまたはOLEDデバイスにおける配列層としての使用である。
本発明の他の観点は、本発明記載の半導体もしくは電荷移動材料、部品もしくはデバイスを含んでいる、光学、電気光学もしくは電子デバイス、FET、集積回路(IC)、TFT、OLEDまたは配列層である。
本発明の他の観点は、本発明記載の半導体もしくは電荷移動材料、部品もしくはデバイスまたはFET、IC、TFT、またはOLEDを含んでいる、フラットパネルディプレイ用のTFTまたはTFTアレイ、電波方式認識(RFID)タグ、電子発光ディスプレイまたはバックライトである。
本発明の他の観点は、本発明記載のTFTまたはRFIDタグを含むセキュリティマークまたはデバイスである。
以下の例は、本発明を限定することなく本発明について説明するものである。本明細書においては、特に断りのない限り、温度は全てセ氏で記載され、パーセンテジは全て重量%である。
例1:
2,7−ジブロモ−9−(ビス−メチルスルファニル−メチレン)フルオレンの製造(二硫化炭素との反応による):
ナトリウムtertブトキシド(31.1g、0.32mol)を一部分ずつ5分間かけて、DMSO(100ml)中の2,7−ジブロモフルオレン溶液(50g、0.154mol)に、RT(22℃)および窒素雰囲気下で加えた。得られた赤色溶液に、シリンジを介して二硫化炭素(13g、0.17mol)を加え、発熱反応により35℃にした。反応物は、内部温度が30℃になるまで10分間攪拌した。ヨウ化メチル(46g、0.32mol)を、2分間かけて加え、発熱反応により42℃にした。反応物を1時間攪拌し、氷水(1000ml)および濃縮アンモニア(20ml)を加えて急冷した。反応物を10分間攪拌し、減圧下でろ過し、さらに水(500ml)で洗浄した。乾燥の後、原産生物は64.8g(98%、純度(HPLC)97.8%)であった。酢酸エチル/THF(2:1)からの再結晶により、55.2g(純度(HPLC)99.2%)を得た。Hおよび13C NMRスペクトルは予想の通りであった;M=428(t)。Anal.Calcd.C1612Brについて:C、44.9;H、2.8;N、0.0。得られた値:C、44.7;H、3.1;N、<0.3。
例2:
2,7−ジブロモ−9−(ビス−メチルスルファニル−メチレン)フルオレンの製造(トリチオ炭酸ジメチルとの反応による):
ナトリウムtertブトキシド(1.24g、12.9mmol)を一部分ずつ2分間かけて、DMSO(40ml)中の2,7−ジブロモフルオレン溶液(2.0g、6.2mmol)に、RTおよび窒素雰囲気下で加えた。得られた赤色溶液に、シリンジを介してトリチオ炭酸ジメチル(0.94g、6.8mmol)を加えた。反応物を5分間攪拌し、ヨウ化メチル(1.8g、12.6mmol)を2分間かけて加えた。反応物を1時間攪拌し、上と同様の操作を行った。酢酸エチル/THF(2:1)からの再結晶により、2.4g(91%)を得た。得られた試料は、全ての点で上記のものと同一であった。
例3:
2,7−ジブロモ−9−(ビス−ヘキシルスルファニル−メチレン)フルオレンの製造:
鉱油(0.26g、6.5mmol)中の水素化ナトリウムの60%分散物を、窒素雰囲気下で無水ジメチルスルホキシド(20ml)中の2,7−ジブロモフルオレン(1.000g、3.09mmol)に室温で攪拌しながら加えた。反応混合物を、室温で10分間攪拌した。二硫化炭素(0.25g、0.2ml、3.3mmol)をシリンジを介して加え、反応混合物を室温で10分間攪拌した。1−ブロモヘキサン(1.08g、6.5mmol)を加え、反応混合物を室温で4時間攪拌した。氷水(100ml)を加え、得られた固体をろ過した。原製造物をイソヘキサンからの再結晶により精製し、1.225g(70%)の生成物を、純度100%(GC)の明るい黄色の固体として得た:Hおよび13C NMRスペクトルは予想の通りであった;M=568(t)。
例4:
2,7−ジブロモ−9−(ビスデシル−メチレン)フルオレンの製造:
乾燥THF(150ml)中の2,7−ジブロモ−9−(ビス−メチルスルファニル−メチレン)フルオレン溶液(10.1g、23.5mmol)に、0℃および窒素雰囲気下にて、リチウムテトラクロロ銅塩(lithium tetrachlorocuprate)溶液(THF中、0.1M溶液5ml、2mol%)を加えた。臭化デシルマグネシウム溶液(ジエチルエーテル中1.0M溶液52ml、0.052mol)を一滴ずつ30分間かけて加えた。反応物を2時間攪拌し、その間内部温度を15℃まで上げた。反応物を0℃に冷却し、さらにリチウムテトラクロロ銅塩(THF中、0.1M溶液1ml、0.5mol%)を加えた。反応物をさらに2時間攪拌し、15℃まで暖めた後、5%NaOH(100ml)を用いて急冷した。反応物を10分間攪拌し、セライトでろ過した。有機層を分離し、水層をさらに酢酸エチル(100ml)で洗浄した。有機物の混合物(combined organics)をブライン(100ml)で洗浄し、乾燥し(硫酸ナトリウム)、減圧下で濃縮した。粗生成オイルは、塩基性アルミナの層(1cm x 5cm)で被覆したシリカプラグ(5cm x 5cm)によりろ過してさらに精製し、ガソリンで溶出した。濃縮の後、エイコサン(グリニャール試薬のホモカプリングにより形成される)を減圧下での蒸留により除去し、残留物をイソヘキサンから再結晶して、9.75gの製品を白い結晶(68%)として得た。純度(HPLC>98%)。Hおよび13C NMRスペクトルは予想の通りであった;M=616(t)。
例5:
2,7−ジブロモ−9−(ビスヘキシル−メチレン)フルオレンの製造:
乾燥THF(80ml)中の2,7−ジブロモ−9−(ビス−メチルスルファニル−メチレン)フルオレン溶液(5.1g、12mmol)に、0℃および窒素雰囲気下にて、リチウムテトラクロロ銅塩溶液(THF中、0.1M溶液3ml、3mol%)を加えた。臭化ヘキデシルマグネシウム溶液(ジエチルエーテル中2.0M溶液13ml、0.026mol)を一滴ずつ30分間かけて加えた。反応物を2時間攪拌し、その間内部温度を15℃まで上げた。反応物を0℃に冷却し、さらにリチウムテトラクロロ銅塩(THF中、0.1M溶液1ml、1mol%)を加えた。反応物をさらに25℃で24時間攪拌した後、急冷および上記と同じ操作を行った。収率(61%)。M.p47〜49℃。Hおよび13C NMRスペクトルは予想の通りであった。M=504(t)。Anal.Calcd.C2632Brについて:C、61.9;H、6.4;N、0.0。得られた値:C、61.8;H、6.1;N、<0.3。
例6:
2,7−ジブロモ−9−(ビスオクチル−メチレン)フルオレンの製造:
乾燥THF(100ml)中の2,7−ジブロモ−9−(ビス−メチルスルファニル−メチレン)フルオレン溶液(5.1g、12mmol)に、0℃および窒素雰囲気下にて、リチウムテトラクロロ銅塩溶液(THF中、0.1M溶液5ml、5mol%)を加えた。臭化オクチルマグネシウム溶液(ジエチルエーテル中2.0M溶液13ml、0.026mol)を一滴ずつ30分間かけて加えた。反応物を5℃で2時間攪拌した。反応物を0℃に冷却し、さらにリチウムテトラクロロ銅塩(THF中、0.1M溶液1ml、1mol%)を加えた。反応物をさらに15℃で24時間攪拌した後、急冷および上記と同じ操作を行った。収率(60%)。純度(HPLC>99%)。Hおよび13C NMRスペクトルは予想の通りであった。M=560(t)。
例7:
2,7−ジブロモ−9−(ビスドデシル−メチレン)フルオレンの製造:
乾燥THF(70ml)中の2,7−ジブロモ−9−(ビス−メチルスルファニル−メチレン)フルオレン溶液(4.28g、10mmol)に、0℃および窒素雰囲気下にて、リチウムテトラクロロ銅塩溶液(THF中、0.1M溶液2ml、2mol%)を加えた。臭化ドデシルマグネシウム溶液(ジエチルエーテル中1.0M溶液22ml、0.022mol)を一滴ずつ15分間かけて加えた。反応物を0〜5℃で3時間攪拌した後、5%NaOH(100ml)を用いて急冷した。反応物を10分間攪拌し、セライトでろ過した。有機層を分離し、水層をさらに酢酸エチル(100ml)で洗浄した。有機物の混合物をブライン(100ml)で洗浄し、乾燥し(硫酸ナトリウム)、減圧下で濃縮した。粗生成オイルは、塩基性アルミナの層(1cm x 5cm)で被覆したシリカプラグ(5cm x 5cm)を通してろ過し、ガソリンで溶出することにより、さらに精製した。濃縮の後、イソヘキサンからの再結晶化により、4.2gの製品を白い結晶(62%)として得た。純度(HPLC>98%)。Hおよび13C NMRスペクトルは予想の通りであった。
例8:
2,7−ジブロモ−9−ビス(6−メトキシヘキシル−メチレン)フルオレンの製造:
乾燥THF(150ml)中の2,7−ジブロモ−9−(ビス−メチルスルファニル−メチレン)フルオレン溶液(8.60g、20.1mmol)に、0℃および窒素雰囲気下にて、リチウムテトラクロロ銅塩溶液(THF中、0.1M溶液10ml、5mol%)を加えた。臭化6−メトキシヘキシルマグネシウム溶液(THF中1.0M溶液50ml、0.05mol)を一滴ずつ15分間かけて加えた。反応物を20℃で36時間攪拌した後、急冷および上記と同じ操作を行った。ガソリンからの再結晶により、8.5g(75%)の製品を得た。Hおよび13C NMRスペクトルは予想の通りであった。

Claims (11)

  1. 式I
    Figure 2004339206
    で表される化合物の製造方法であって、
    a)式Ia
    Figure 2004339206
    の化合物を、二硫化炭素または式[(R’S)CS]のトリチオ炭酸ジアルキルおよびアルキル化剤(R’X)の存在下で塩基と反応させること、および
    b)式Ib
    Figure 2004339206
    で表される得られた反応物を、銅触媒の存在下でグリニャール試薬RMgXおよび/またはRMgXと反応させること、
    ここで式中、
    およびAは、互いに独立して、随意的に1個または2個以上のヘテロ原子を含み、随意的に1個または2個以上の同一または異なるR基により置換される、芳香族5員環、6員環または7員環であり、
    Rは、ハロゲンまたはRの意味するものの一つであり、
    およびRは、互いに独立して、1〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環式アルキルであって、無置換か、またはF、Cl、Br、IもしくはCNにより単置換もしくは多置換されてもよく、1個または2個以上の隣接しないCH基が、各々の場合互いに独立して、Oおよび/またはS原子が互いに直接的に連結しないものとして、−O−、−S−、−NH−、−NR−、−SiR00−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−SO−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−もしくは−C≡C−により置き換えられることも可能であり、随意的に置換されたアリールもしくはヘテロアリール、またはP−Spであり、
    0およびR00は、互いに独立して、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、
    Pは、重合可能な基または反応基であり、
    Spは、スペーサー基または単結合であり、
    Xは、ハロゲンであり、そして
    R’は、1〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環式アルキルであって、無置換か、またはF、Cl、Br、IもしくはCNにより単置換もしくは多置換されてもよく、1個または2個以上の隣接しないCH基が、各々の場合互いに独立して、Oおよび/またはS原子が互いに直接的に連結しないものとして、−O−、−S−、−NH−、−NR−、−SiR00−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−SO−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−もしくは−C≡C−により置き換えられることも可能であり、または、1〜20個のC原子を有するアルキルアリールである、
    による、前記製造方法。
  2. 式I1
    Figure 2004339206
    で表される化合物の製造方法であって、
    a)式I1a
    Figure 2004339206
    の化合物を、二硫化炭素または式[(R’S)CS]のトリチオ炭酸ジアルキルおよびアルキル化剤(R’X)の存在下で塩基と反応させること、および
    b)式I1b
    Figure 2004339206
    で表される得られた反応物を、銅触媒の存在下でグリニャール試薬RMgXおよび/またはRMgXと反応させること、
    ここで式中、
    、R、R’およびXは、請求項1に記載の意味を有し、
    〜Rは、互いに独立して、Hであるかまたは請求項1においてRについて記載された意味の1つを有し、そして
    およびR10は、互いに独立して、ハロゲンである、
    による、前記製造方法。
  3. 式I2
    Figure 2004339206
    で表される化合物の製造方法であって、
    a)式I2a
    Figure 2004339206
    の化合物を、二硫化炭素または式[(R’S)CS]のトリチオ炭酸ジアルキルおよびアルキル化剤(R’X)の存在下で塩基と反応させること、および
    b)式I2b
    Figure 2004339206
    で表される得られた反応物を、銅触媒の存在下でグリニャール試薬RMgXおよび/またはRMgXと反応させること、
    ここで式中、
    、R、R’およびXは、請求項1に記載の意味を有し、
    およびRは、互いに独立して、Hであるかまたは請求項1においてRについて記載された意味の1つを有し、そして
    およびR10は、互いに独立して、Hまたはハロゲンである、
    による、前記製造方法。
  4. 段階a)におけるアルキル化剤が、式R’Xで表されるアルキルハロゲン化物またはアルキルアリールハロゲン化物であり、式中、XはCl、BrまたはIであり、R’は1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルキルアリールであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 段階a)における塩基が、NaH、KOH、NaOtbutおよびKOtbutから選択されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. 段階b)における銅触媒がLiCuClであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
  7. 段階b)におけるグリニャール試薬がRMgXであり、式中XがCl、BrまたはIであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
  8. およびAがベンゼン、チオフェンまたはピリジンであることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
  9. およびRが、随意的に1個または2個以上のフッ素原子により置換されたC〜C20−アルキル、C〜C20−アルケニル、C〜C20−アルキニル、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−チオアルキル、C〜C20−シリル、C〜C20−エステル、C〜C20−アミノ、C〜C20−フルオロアルキル、または随意的に置換されたアリールもしくはヘテロアリールから選択されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
  10. およびR10がCl、BrまたはIであることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載の方法またはその中の段階a)によって得ることができる、式I、I1、I2、Ib、I1bまたはI2bで表される化合物。
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