JP2006062964A - pi-ELECTRON-CONJUGATED ORGANIC SILANE COMPOUND AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B57/00—Other synthetic dyes of known constitution
- C09B57/007—Squaraine dyes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Abstract
Description
本発明は、π電子共役系有機シラン化合物及びその製造方法に関し、更に詳しくは、電気材料として有用な、導電性又は半導電性の新規物質であるπ電子共役系有機シラン化合物及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a π-electron conjugated organosilane compound and a method for producing the same, and more particularly, to a π-electron conjugated organosilane compound that is a novel conductive or semiconductive substance useful as an electrical material and a method for producing the same. .
近年、無機材料を用いた半導体に対し、製造が簡単で加工しやすく、デバイスの大型化にも対応でき、かつ量産によるコスト低下が見込め、無機材料よりも多様な機能を有した有機化合物を合成できることから、有機化合物を用いた半導体(有機半導体)が着目されており、デバイスの研究開発とともに半導体材料の開発が行われている。従来、半導体層は主に蒸着法により形成されていたことより、材料開発は主にπ電子共役系の骨格に注力されており、その代表例がペンタセンである。一方、蒸着法により形成した半導体層はプロセスが煩雑であることあるいは膜強度が小さいことなどの課題を有していることから、基板との強い相互作用を有し、かつ結晶性薄膜を形成しうる有機材料の開発が求められている。 In recent years, semiconductors using inorganic materials are easy to manufacture, easy to process, can respond to device enlargement, and can be expected to reduce costs due to mass production, and synthesize organic compounds with more functions than inorganic materials. Because of this, semiconductors using organic compounds (organic semiconductors) are attracting attention, and semiconductor materials are being developed along with device research and development. Conventionally, since semiconductor layers have been mainly formed by vapor deposition, material development has been mainly focused on π-electron conjugated skeletons, and a typical example is pentacene. On the other hand, the semiconductor layer formed by vapor deposition has problems such as complicated processes and low film strength, and thus has a strong interaction with the substrate and forms a crystalline thin film. The development of organic materials that can be used is required.
このような有機薄膜の形成方法としては、近年自己組織化を利用する方法が着目されるようになり、それに伴って自己組織化能力を有する材料の開発もされるようになった。なかでも、耐久性が高い点で、ケイ素系化合物膜が注目されており、その代表的な開発としては撥水効果の高いアルキル基や、フッ化アルキル基を有機官能基として有するシランカップリング剤あるいは、分子の末端に官能基としてチオフェン環を1つ有し、チオフェン環が直鎖炭化水素基を介してケイ素原子と結合した化合物が提案されている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、上記に提案されている有機化合物では十分な秩序性、結晶性、電気伝導特性を有する有機薄膜を得ることはできなかった。 However, with the organic compounds proposed above, it has not been possible to obtain an organic thin film having sufficient order, crystallinity, and electrical conductivity.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、簡便な製造方法により容易に結晶化させて有機薄膜を形成することができるとともに、得られた有機薄膜を基板表面に強固に吸着させて、物理的な剥がれを防止して、かつ、高い秩序性、結晶性、電気伝導特性を有する有機薄膜を作製するための化合物及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can be easily crystallized by a simple manufacturing method to form an organic thin film, and the obtained organic thin film is firmly adsorbed on the substrate surface, It is an object of the present invention to provide a compound for producing an organic thin film that prevents physical peeling and has high order, crystallinity, and electrical conductivity, and a method for producing the same.
本発明は、一般式(α);
H−(R1)m−SiR2R3R4 (α)
(式中、R1は5員環および/または6員環の単環式炭化水素環で構成される縮合環数2〜10の縮合多環式炭化水素化合物に由来する2価の有機基である;mは2〜10の整数である;R2〜R4はそれぞれ独立してハロゲン原子または炭素数1〜4のアルコキシ基である)で表されるπ電子共役系有機シラン化合物に関する。
The present invention relates to a general formula (α)
H- (R 1 ) m -SiR 2 R 3 R 4 (α)
(In the formula, R 1 is a divalent organic group derived from a condensed polycyclic hydrocarbon compound having 2 to 10 condensed rings composed of a 5-membered ring and / or a 6-membered monocyclic hydrocarbon ring. M is an integer of 2 to 10; R 2 to R 4 are each independently a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms).
本発明はまた、一般式(β);
H−(R1)m−MgX1 (β)
(式中、R1は5員環および/または6員環の単環式炭化水素環で構成される縮合環数2〜10の縮合多環式炭化水素化合物に由来する2価の有機基である;mは2〜10の整数である;X1はハロゲン原子である)で表される化合物と、一般式(γ);
X2−SiR2R3R4 (γ)
(式中、X2は水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜4のアルコキシ基である;R2〜R4はそれぞれ独立してハロゲン原子または炭素数1〜4のアルコキシ基である)で表される化合物とをグリニャール反応させることを特徴とする上記π電子共役系有機シラン化合物の製造方法に関する。
The present invention also provides a general formula (β);
H- (R 1 ) m -MgX 1 (β)
(In the formula, R 1 is a divalent organic group derived from a condensed polycyclic hydrocarbon compound having 2 to 10 condensed rings composed of a 5-membered ring and / or a 6-membered monocyclic hydrocarbon ring. M is an integer of 2 to 10; X 1 is a halogen atom) and a general formula (γ);
X 2 —SiR 2 R 3 R 4 (γ)
Wherein X 2 is a hydrogen atom, a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms; R 2 to R 4 are each independently a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. The present invention relates to a method for producing the above π-electron conjugated organosilane compound, characterized by causing a Grignard reaction with the compound to be produced.
本発明有機シラン化合物は、末端にシリル基を有することより、自己組織化能力を有しているため、溶液法によって、非常に高い安定性を有し、且つ、高度に結晶化された有機薄膜を構成することができる。また、本発明の有機シラン化合物は、縮合多環式炭化水素化合物の骨格を含有しているため、有機薄膜としたときに高い伝導性を付与することができる。したがって、有機薄膜トランジスタ材料のみならず、太陽電池、燃料電池、センサー等の有機デバイスにおいて、本発明の有機シラン化合物は非常に有用である。 Since the organic silane compound of the present invention has a silyl group at the terminal and thus has a self-organizing ability, the organic thin film has a very high stability and is highly crystallized by a solution method. Can be configured. Moreover, since the organosilane compound of the present invention contains a skeleton of a condensed polycyclic hydrocarbon compound, high conductivity can be imparted when an organic thin film is formed. Therefore, the organosilane compound of the present invention is very useful not only in organic thin film transistor materials but also in organic devices such as solar cells, fuel cells, and sensors.
(有機シラン化合物)
本発明のπ電子共役系有機シラン化合物は、一般式(α);
H−(R1)m−SiR2R3R4 (α)
で表されるものである(以下、一般式(α)で表される有機シラン化合物を有機シラン化合物(α)という)。
(Organic silane compound)
The π-electron conjugated organosilane compound of the present invention has the general formula (α);
H- (R 1 ) m -SiR 2 R 3 R 4 (α)
(Hereinafter, the organosilane compound represented by the general formula (α) is referred to as an organosilane compound (α)).
式(α)中、R1は5員環および/または6員環の単環式炭化水素環で構成されるπ電子共役系の縮合多環式炭化水素化合物に由来する2価の有機基であり、すなわち当該縮合多環式炭化水素化合物のいずれかの環構成原子から2個の水素原子を除いてなる2価の残基である。π電子共役とは、化合物が有するσ結合及びπ結合に基づいて、π結合をつかさどるπ電子が非局在化することを意味する。 In the formula (α), R 1 is a divalent organic group derived from a π-electron conjugated condensed polycyclic hydrocarbon compound composed of a 5-membered ring and / or a 6-membered monocyclic hydrocarbon ring. Yes, that is, a divalent residue obtained by removing two hydrogen atoms from any ring-constituting atom of the condensed polycyclic hydrocarbon compound. The π electron conjugation means that π electrons that control the π bond are delocalized based on the σ bond and π bond of the compound.
そのような縮合多環式炭化水素化合物を構成する5員環および6員環の単環式炭化水素環として以下に示す環が挙げられる。
縮合多環式炭化水素化合物を構成する縮合環(単環式炭化水素環)の合計数は2〜10であり、収率を考慮すると2〜5が好ましい。 The total number of condensed rings (monocyclic hydrocarbon rings) constituting the condensed polycyclic hydrocarbon compound is 2 to 10, and 2 to 5 is preferable in consideration of the yield.
有機基R1を誘導し得る縮合多環式炭化水素化合物として以下の一般式(I)〜(IX)で表される化合物が挙げられる。すなわち、有機基R1はそれぞれ独立して、そのような化合物からなる群から選択される縮合多環式炭化水素化合物に由来する2価の有機基であればよい。
式(I)中、n1は0〜8、好ましくは0〜4の整数である。
式(II)中、n2およびn3はそれぞれ、それらの和が1〜9、好ましくは2〜6となるような0以上の整数である。n2およびn3はそれぞれ、上記一般式において左下方向および右下方向に伸びる縮合ベンゼン環の数を示す。
式(III)中、n4およびn5はそれぞれ、それらの和が2〜9、好ましくは2〜6となるような1以上の整数である。n4およびn5はそれぞれ、上記一般式において左下方向および右下方向に伸びる縮合ベンゼン環の数を示す。
式(IV)中、n6は0〜7、好ましくは2〜6の整数である。n6は、上記一般式において右方向に伸びる縮合ベンゼン環の数を示す。
In formula (I), n1 is an integer of 0 to 8, preferably 0 to 4.
In formula (II), n2 and n3 are each an integer of 0 or more such that the sum thereof is 1 to 9, preferably 2 to 6. n2 and n3 respectively represent the number of condensed benzene rings extending in the lower left direction and the lower right direction in the above general formula.
In the formula (III), n4 and n5 are each an integer of 1 or more such that the sum thereof is 2 to 9, preferably 2 to 6. n4 and n5 respectively represent the number of condensed benzene rings extending in the lower left direction and the lower right direction in the above general formula.
In formula (IV), n6 is an integer of 0-7, preferably 2-6. n6 represents the number of condensed benzene rings extending rightward in the above general formula.
一般式(I)で表される縮合多環式炭化水素化合物の具体例として、例えば、以下に示す化合物が挙げられる。 Specific examples of the condensed polycyclic hydrocarbon compound represented by the general formula (I) include the following compounds.
一般式(II)で表される縮合多環式炭化水素化合物の具体例として、例えば、以下に示す化合物が挙げられる。 Specific examples of the condensed polycyclic hydrocarbon compound represented by the general formula (II) include the following compounds.
一般式(III)で表される縮合多環式炭化水素化合物の具体例として、例えば、以下に示す化合物が挙げられる。 Specific examples of the condensed polycyclic hydrocarbon compound represented by the general formula (III) include the following compounds.
一般式(IV)で表される縮合多環式炭化水素化合物の具体例として、例えば、以下に示す化合物が挙げられる。 Specific examples of the condensed polycyclic hydrocarbon compound represented by the general formula (IV) include the following compounds.
縮合多環式炭化水素化合物が2価の有機基R1を誘導すべく除かれる2個の水素原子の位置、すなわち有機基R1における他の基との結合位置は特に制限されるものではないが、例えば、化合物分子が略線状の場合は該分子の両端であることが好ましい。また例えば、化合物分子が線対称性を有する場合には、2つの結合位置を結んだ線が線対称性の基準となる中心線の中点を通るような結合位置であることが好ましい。また例えば、化合物分子が点対称性を有する場合には、2つの結合位置を結んだ線が点対称性の基準となる中心点を通るような結合位置であることが好ましい。 The position of the two hydrogen atoms from which the condensed polycyclic hydrocarbon compound is removed to derive the divalent organic group R 1 , that is, the bonding position with other groups in the organic group R 1 is not particularly limited. However, for example, when the compound molecule is substantially linear, it is preferably at both ends of the molecule. Further, for example, when the compound molecule has line symmetry, it is preferable that the bond position is such that the line connecting the two bond positions passes through the midpoint of the center line serving as a reference for line symmetry. Further, for example, when the compound molecule has point symmetry, it is preferable that the bond position is such that a line connecting the two bond positions passes through the center point which is a reference for point symmetry.
全ての有機基R1は同一であってもよいし、または一部または全部が異なっていても良い。 All the organic groups R 1 may be the same or part or all may be different.
本発明において、有機基R1の好ましい組み合わせは以下の群aから選択される化合物に由来する基の組み合わせである。
群a;一般式(I)〜(V)で表される化合物。
In the present invention, a preferable combination of the organic group R 1 is a combination of groups derived from a compound selected from the following group a.
Group a: Compounds represented by general formulas (I) to (V).
式(α)中、mは、単結合によって結合される有機基R1の数を示すものであり、2以上の整数であれば特に制限されるものではないが、収率を考慮すると2〜10、特に2〜5の整数が好ましい。 In the formula (α), m represents the number of organic groups R 1 bonded by a single bond, and is not particularly limited as long as it is an integer of 2 or more. An integer of 10, especially 2 to 5 is preferred.
上記式(α)中、シリル基を構成するR2〜R4はそれぞれ独立してハロゲン原子または炭素数1〜4のアルコキシ基である。アルコキシ基は直鎖状のものが好ましい。
アルコキシ基の具体例として、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、2−プロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基などが挙げられる。アルコキシ基は一部の水素がさらに別の置換基、例えば、トリアルキルシリル基(アルキル基は炭素数1〜4)、アルコキシ基(炭素数1〜4)などで置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子などが挙げられるが、反応性を考慮すると、好ましくは塩素原子である。
好ましいR2〜R4はそれぞれ独立して塩素原子または炭素数1〜2のアルコキシ基であり、より好ましくは同一の基である。
In the above formula (α), R 2 to R 4 constituting the silyl group are each independently a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. The alkoxy group is preferably linear.
Specific examples of the alkoxy group include, for example, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, 2-propoxy group, n-butoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group and the like. In the alkoxy group, part of hydrogen may be further substituted with another substituent, for example, a trialkylsilyl group (the alkyl group has 1 to 4 carbon atoms), an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms), or the like.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, an iodine atom, and a bromine atom, and a chlorine atom is preferable in consideration of reactivity.
Preferred R 2 to R 4 are each independently a chlorine atom or an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, and more preferably the same group.
以上のような有機シラン化合物(α)の好ましい具体例として、以下に示す有機シラン化合物が挙げられる。
(製造方法)
本発明の有機化合物(α)は、一般式(β);
H−(R1)m−MgX1 (β)
(式中、R1およびmはそれぞれ一般式(α)においてと同様である;X1はハロゲン原子である)で表される化合物と、一般式(γ);
X2−SiR2R3R4 (γ)
(式中、X2は水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜4のアルコキシ基である;R2〜R4はそれぞれ一般式(α)においてと同様である)で表される化合物とをグリニャール反応させることによって製造可能である。
(Production method)
The organic compound (α) of the present invention has the general formula (β);
H- (R 1 ) m -MgX 1 (β)
Wherein R 1 and m are the same as in general formula (α); X 1 is a halogen atom, and a general formula (γ);
X 2 —SiR 2 R 3 R 4 (γ)
(Wherein X 2 is a hydrogen atom, a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms; R 2 to R 4 are the same as those in formula (α)) and Grignard It can be produced by reacting.
反応温度は、例えば、−100〜150℃が好ましく、より好ましくは−20〜100℃である。反応時間は、例えば、0.1〜48時間程度である。反応は、通常、反応に影響のない有機溶媒中で行われる。反応に悪影響のない有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、ペンタン、ベンゼン、トルエン等の脂肪族又は芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル系溶媒、四塩化炭素、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素等が挙げられ、これらは単独で又は混合液として用いることができる。なかでも、ジエチルエーテル、THFおよび四塩化炭素が好適である。反応は、任意に触媒を用いてもよい。触媒としては、白金触媒、パラジウム触媒、ニッケル触媒等、触媒として公知のものを用いることができる。 For example, the reaction temperature is preferably −100 to 150 ° C., more preferably −20 to 100 ° C. The reaction time is, for example, about 0.1 to 48 hours. The reaction is usually carried out in an organic solvent that does not affect the reaction. Examples of the organic solvent that does not adversely influence the reaction include aliphatic or aromatic hydrocarbons such as hexane, pentane, benzene, and toluene, ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dioxane, and tetrahydrofuran (THF), and tetrachloride. Examples thereof include halogenated hydrocarbons such as carbon and methylene chloride, and these can be used alone or as a mixed solution. Of these, diethyl ether, THF and carbon tetrachloride are preferred. The reaction may optionally use a catalyst. As the catalyst, a known catalyst such as a platinum catalyst, a palladium catalyst, or a nickel catalyst can be used.
このようにして得られる有機シラン化合物(α)は、公知の手段、例えば転溶、濃縮、溶媒抽出、分留、結晶化、再結晶、クロマトグラフィー等により反応溶液から単離、精製することができる。 The organosilane compound (α) thus obtained can be isolated and purified from the reaction solution by known means such as phase transfer, concentration, solvent extraction, fractional distillation, crystallization, recrystallization, chromatography and the like. it can.
上記一般式(β)で表される化合物(以下、化合物(β)という;グリニヤール試薬)は、前記と同様の有機溶媒中、一般式(β−1);
H−(R1)m−X1 (β−1)
(式中、R1、mおよびX1はそれぞれ一般式(β)においてと同様である)で表される化合物(以下、化合物(β−1)という)を金属マグネシウムと反応させることによって得ることができる。
The compound represented by the general formula (β) (hereinafter referred to as the compound (β); Grignard reagent) is represented by the general formula (β-1) in the same organic solvent as described above.
H- (R 1 ) m -X 1 (β-1)
(Wherein R 1 , m and X 1 are the same as those in formula (β)) and obtained by reacting with magnesium metal (hereinafter referred to as compound (β-1)). Can do.
化合物(β−1)は、一般式(β−2);
H−(R1)m−H (β−2)
(式中、R1およびmはそれぞれ一般式(β)においてと同様である)で表される化合物(以下、化合物(β−2)という)を四塩化炭素等の溶媒中、N−クロロスクシンイミド(NCS)、N−ブロモスクシンイミド(NBS)等を用いて、所定の位置でハロゲン化することによって得ることができる。
Compound (β-1) has the general formula (β-2);
H- (R < 1 >) m- H ([beta] -2)
(Wherein R 1 and m are the same as those in formula (β)), N-chlorosuccinimide in a solvent such as carbon tetrachloride (hereinafter referred to as compound (β-2)) (NCS), N-bromosuccinimide (NBS) or the like can be used for halogenation at a predetermined position.
化合物(β−2)は、R1を誘導する縮合多環式炭化水素化合物をグリニヤール反応によって連結させることによって得ることができる。例えば、一般式(β−3);
H−R1a−R1b−H (β−3)
(式中、R1aおよびR1bは一般式(β)におけるR1と同様であり、同一であっても、または異なっていても良い)で表される化合物(以下、化合物(β−3)という)は、一般式(β−4)で表される化合物または一般式(β−5)で表される化合物の一方の化合物を用いたグリニヤール試薬を調製し、該グリニヤール試薬と、他方の化合物のハロゲン化物とを反応させることにより得ることができる。
H−R1a−H (β−4)
(式中、R1aは一般式(β−3)においてと同様である)
H−R1b−H (β−5)
(式中、R1bは一般式(β−3)においてと同様である)
The compound (β-2) can be obtained by linking a condensed polycyclic hydrocarbon compound that derives R 1 by a Grignard reaction. For example, the general formula (β-3);
HR 1a -R 1b -H (β-3)
(Wherein R 1a and R 1b are the same as R 1 in formula (β) and may be the same or different) (hereinafter referred to as compound (β-3)). Prepared a Grignard reagent using one of the compound represented by the general formula (β-4) or the compound represented by the general formula (β-5), and the Grignard reagent and the other compound It can obtain by making it react with the halide of this.
HR la- H (β-4)
(Wherein R 1a is the same as in general formula (β-3))
HR 1b -H (β-5)
(Wherein R 1b is the same as in general formula (β-3))
例えば、化合物(β−4)を用いてグリニヤールを調製する場合、一般的には、該化合物の所定部位をハロゲン化し、該ハロゲン原子にマグネシウム等の金属を作用させてグリニヤール試薬を調製する。次いで、該グリニヤール試薬を、化合物(β−5)のハロゲン化物と反応させればよい。この場合、特に、化合物(β−4)の両端をジハロゲン化し、両方のハロゲン原子にマグネシウム等の金属を作用させて調製したグリニヤール試薬を、化合物(β−5)のモノハロゲン化物と反応させると、化合物(β)に対応する化合物を得ることができる。 For example, when preparing a Grignard using the compound (β-4), generally, a predetermined site of the compound is halogenated, and a metal such as magnesium is allowed to act on the halogen atom to prepare a Grignard reagent. Next, the Grignard reagent may be reacted with a halide of the compound (β-5). In this case, in particular, when both ends of the compound (β-4) are dihalogenated and a Grignard reagent prepared by allowing a metal such as magnesium to act on both halogen atoms is reacted with the monohalide of the compound (β-5). A compound corresponding to the compound (β) can be obtained.
所望の縮合多環式炭化水素化合物を新たに用いて、上記のようなグリニヤール反応を適宜繰り返して行うことにより、mが3以上の化合物(β−2)を得ることができる。 A compound (β-2) in which m is 3 or more can be obtained by newly repeating a Grignard reaction as described above using a desired condensed polycyclic hydrocarbon compound.
化合物(β−4)および化合物(β−5)に対応するような縮合多環式炭化水素化合物およびそのハロゲン化物は市販品として入手することもできるし、または合成することもできる。
例えば、2−ブロモナフタレンはCAS.No.90−11−9として登録されている公知の物質であり、市販品として入手可能である。
また例えば、2,7−ジブロモフルオレンはCAS.No.16433−88−8として登録されている公知の物質であり、市販品として入手可能である。
また例えば、2−ブロモフルオレンはCAS.No.1133−80−8として登録されている公知の物質であり、市販品として入手可能である。
また例えば、ベンゾ[k]フルオランテンはCAS.No.207−08−9として登録されている公知の物質であり、市販品として入手可能である。
また例えば、1−ブロモピレンはCAS.No.1714−29−0として登録されている公知の物質であり、市販品として入手可能である。
また例えば、ペリレンはCAS.No.198−55−0として登録されている公知の物質であり、市販品として入手可能である。
また例えば、1−ベンゾアントラセンはCAS.No.56−55−3として登録されている公知の物質であり、市販品として入手可能である。
また例えば、フェナントレンはCAS.No.85−01−8として登録されている公知の物質であり、市販品として入手可能である。
The condensed polycyclic hydrocarbon compound and the halide thereof corresponding to the compound (β-4) and the compound (β-5) can be obtained as a commercial product, or can be synthesized.
For example, 2-bromonaphthalene is a CAS. No. It is a known substance registered as 90-11-9, and is available as a commercial product.
Also, for example, 2,7-dibromofluorene is obtained from CAS. No. It is a known substance registered as 16433-88-8, and is available as a commercial product.
Also, for example, 2-bromofluorene is a CAS. No. It is a known substance registered as 1133-80-8, and is available as a commercial product.
Also, for example, benzo [k] fluoranthene is available from CAS. No. It is a known substance registered as 207-08-9, and is available as a commercial product.
Also, for example, 1-bromopyrene is a CAS. No. It is a known substance registered as 1714-29-0 and is available as a commercial product.
Also, for example, perylene is available from CAS. No. It is a known substance registered as 198-55-0, and is available as a commercial product.
Also, for example, 1-benzoanthracene is available from CAS. No. It is a known substance registered as 56-55-3, and is available as a commercial product.
Also, for example, phenanthrene is CAS. No. It is a known substance registered as 85-01-8, and is commercially available.
また例えば、前記一般式(I)で表されるアセン骨格含有分子は以下の方法によって合成可能である。
アセン骨格含有分子の合成方法としては、例えば、原料化合物の所定位置の炭素原子に結合する水素原子をトリフラート基で置換し、フラン又はその誘導体と反応させ、続いて酸化させる工程を繰り返す方法等が挙げられる。この方法を用いたアセン骨格の合成法の一例を以下に示す。なお、シアノ基やトリメチルシリル基等の置換基は公知の方法によって脱離可能である。
For example, the acene skeleton-containing molecule represented by the general formula (I) can be synthesized by the following method.
Examples of the method for synthesizing the acene skeleton-containing molecule include a method in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at a predetermined position of a raw material compound is substituted with a triflate group, reacted with furan or a derivative thereof, and subsequently oxidized. Can be mentioned. An example of a method for synthesizing an acene skeleton using this method is shown below. In addition, substituents such as a cyano group and a trimethylsilyl group can be removed by a known method.
(有機薄膜およびその形成方法)
本発明の有機シラン化合物(α)を用いて有機薄膜(特に、単分子膜)を形成できる。好ましくは、当該単分子膜は基板上に形成される。
(Organic thin film and method for forming the same)
An organic thin film (particularly, a monomolecular film) can be formed using the organosilane compound (α) of the present invention. Preferably, the monomolecular film is formed on a substrate.
有機シラン化合物(α)はシリル基によって化学結合(特にシラノール結合(−Si−O−))を介して基板と吸着(結合)可能である。そのため、当該有機シラン化合物(α)からなる単分子膜中、該有機シラン化合物(α)分子は、基板側にシリル基、膜表面側にR1基が位置するように配列する。その結果、そのような単分子膜は、当該化合物分子の高い秩序性(結晶性)ならびに優れた耐剥離性を有する。しかも有機シラン化合物(α)はπ電子共役を示すR1基を含有するので、得られる単分子膜は、有機薄膜トランジスタ、有機光電変換素子、および有機エレクトロルミネッセンス素子等の有機デバイスにおける有機層(薄膜)として用いた場合におけるキャリア移動特性などのような電気的特性が優れている。 The organosilane compound (α) can be adsorbed (bonded) to the substrate through a chemical bond (particularly silanol bond (—Si—O—)) by a silyl group. Therefore, in the monomolecular film made of the organosilane compound (α), the organosilane compound (α) molecules are arranged so that the silyl group is located on the substrate side and the R 1 group is located on the film surface side. As a result, such a monomolecular film has high orderness (crystallinity) of the compound molecule and excellent peeling resistance. Moreover, since the organosilane compound (α) contains an R 1 group exhibiting π-electron conjugation, the resulting monomolecular film is an organic layer (thin film) in organic devices such as organic thin film transistors, organic photoelectric conversion elements, and organic electroluminescence elements. ) Is excellent in electrical characteristics such as carrier movement characteristics.
基板は、例えば、シリコン、ゲルマニウム等の元素半導体、ガリウムヒ素、亜鉛化セレン等の化合物半導体材料、石英ガラス、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン等の高分子材料が使用可能である。また基板は半導体デバイスの電極として使用される無機物質からなっていてもよく、さらにその表面に有機物質からなる膜が形成されていてもよい。本発明において基板表面には水酸基やカルボキシル基等の親水基、特に水酸基を有し、有しない場合には、基板に親水化処理を施すことによって、親水基を基板表面に付与すればよい。基板の親水化処理は、過酸化水素水−硫酸混合溶液への浸漬、紫外光の照射等により行うことができる。 As the substrate, for example, an elemental semiconductor such as silicon or germanium, a compound semiconductor material such as gallium arsenide or selenium gallium, or a polymer material such as quartz glass, polyethylene, polyethylene terephthalate, or polytetrafluoroethylene can be used. The substrate may be made of an inorganic material used as an electrode of a semiconductor device, and a film made of an organic material may be formed on the surface of the substrate. In the present invention, the substrate surface has a hydrophilic group such as a hydroxyl group or a carboxyl group, in particular, a hydroxyl group. When the hydroxyl group does not have a hydroxyl group, the substrate surface may be subjected to a hydrophilic treatment to impart the hydrophilic group to the substrate surface. The hydrophilic treatment of the substrate can be performed by immersion in a hydrogen peroxide solution-sulfuric acid mixed solution, irradiation with ultraviolet light, or the like.
以下、有機シラン化合物(α)を用いた有機薄膜の形成方法を説明する。
有機薄膜の形成に際しては、まず、有機シラン化合物(α)のシリル基を加水分解して基板表面と反応させ、基板に直接吸着(結合)した単分子膜を形成する。具体的には、例えば、いわゆるLB法(Langmuir Blodget法)、ディッピング法、コート法等の方法を採用できる。
Hereinafter, a method for forming an organic thin film using the organosilane compound (α) will be described.
In forming the organic thin film, first, the silyl group of the organosilane compound (α) is hydrolyzed and reacted with the substrate surface to form a monomolecular film that is directly adsorbed (bonded) to the substrate. Specifically, for example, a so-called LB method (Langmuir Blodget method), a dipping method, a coating method, or the like can be employed.
詳しくは、例えば、LB法では、有機シラン化合物(α)を非水系有機溶剤に溶解し、得られた溶液をpHが調整された水面上に滴下し、水面上に薄膜を形成する。このとき、有機シラン化合物(α)のシリル基におけるR2〜R4基が加水分解によって水酸基に変換される。次いで、その状態で水面上に圧力を加え、親水基(特に水酸基)を表面に有する基板を引き上げることによって、有機シラン化合物(α)におけるシリル基と基板とが反応して化学結合(特にシラノール結合)が形成され単分子膜が得られる。溶液が滴下される水のpHはR2〜R4基が加水分解されるように適宜調整されればよい。 Specifically, for example, in the LB method, the organic silane compound (α) is dissolved in a non-aqueous organic solvent, and the obtained solution is dropped on the water surface whose pH is adjusted to form a thin film on the water surface. At this time, R 2 to R 4 groups in the silyl group of the organosilane compound (α) are converted to hydroxyl groups by hydrolysis. Next, pressure is applied to the water surface in this state, and the substrate having a hydrophilic group (especially a hydroxyl group) is pulled up, whereby the silyl group in the organosilane compound (α) reacts with the substrate to form a chemical bond (especially a silanol bond). ) To form a monomolecular film. The pH of the water into which the solution is dropped may be adjusted as appropriate so that the R 2 to R 4 groups are hydrolyzed.
また例えば、ディッピング法、コート法では、有機シラン化合物(α)を非水系有機溶剤に溶解し、得られた溶液中に、親水基(特に水酸基)を表面に有する基板を浸漬して、引き上げる。あるいは、得られた溶液を基体表面にコートする。このとき、非水系有機溶剤中の微量の水によって、有機シラン化合物(α)のシリル基におけるR2〜R4基が加水分解され、水酸基に変換される。次いで、所定時間、保持することによって、有機シラン化合物(α)におけるシリル基と基板とが反応して化学結合(特にシラノール結合)が形成され単分子膜が得られる。R2〜R4基が加水分解されない場合は、溶液中に、pHが調整された水を少量混合すればよい。 Further, for example, in the dipping method and the coating method, the organic silane compound (α) is dissolved in a non-aqueous organic solvent, and a substrate having a hydrophilic group (particularly a hydroxyl group) on the surface is immersed in the obtained solution and pulled up. Alternatively, the resulting solution is coated on the substrate surface. At this time, the R 2 to R 4 groups in the silyl group of the organosilane compound (α) are hydrolyzed by a trace amount of water in the non-aqueous organic solvent and converted into a hydroxyl group. Next, by holding for a predetermined time, the silyl group in the organosilane compound (α) reacts with the substrate to form a chemical bond (particularly a silanol bond) to obtain a monomolecular film. When the R 2 to R 4 groups are not hydrolyzed, a small amount of water adjusted in pH may be mixed in the solution.
非水系有機溶剤は、水と相溶せず、かつ有機シラン化合物(α)を溶解可能な限り特に制限されず、例えば、ヘキサン、クロロホルム、四塩化炭素等が使用可能である。 The non-aqueous organic solvent is not particularly limited as long as it is incompatible with water and can dissolve the organic silane compound (α), and for example, hexane, chloroform, carbon tetrachloride and the like can be used.
単分子膜を形成した後は、通常、非水系有機溶剤を用いて単分子膜から未反応の有機シラン化合物を洗浄除去する。さらには水洗し、放置するか加熱することにより乾燥する。 After forming the monomolecular film, the non-reacted organosilane compound is usually washed away from the monomolecular film using a non-aqueous organic solvent. Further, it is washed with water and left to stand or dried by heating.
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例1;前記一般式(A)にて表される有機シラン化合物の合成
まず、2−ブロモナフタレン (CASno.90−11−9)を50mM含む四塩化炭素溶液中に100mM NBS及びAIBNを加え、N2雰囲気下で60℃2時間反応させることで、2,6−ジブロモナフタレンを合成した。続いて、2−ブロモナフタレン40mMをTHFに溶解させ、金属マグネシウムを加えN2雰囲気下60℃1時間反応させることでグリニヤール試薬を合成した後、前記2,6−ジブロモナフタレン20mMを含むTHF溶液に前記グリニヤール試薬を加え、20℃9時間反応させることで、[2,2’;6’,2’’]Ternaphthaleneを合成した。その後、前記[2,2’;6’,2’’]テルナフタレンを10mM含む四塩化炭素溶液中に20mM NBS及びAIBNを加え、N2雰囲気下で60℃2時間反応させることで、6−ブロモ−[2,2’;6’,2’’]テルナフタレンを形成した後、金属マグネシウムを加えN2雰囲気下60℃1時間反応させることでグリニヤール試薬を合成し、さらに、クロロトリエトキシシラン10mMを加え60℃2時間反応させることで標記の化合物を収率40%で得た。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to a following example.
Example 1; Synthesis of organosilane compound represented by general formula (A) First, 100 mM NBS and AIBN were added to a carbon tetrachloride solution containing 50 mM 2-bromonaphthalene (CASno. 90-11-9). 2,6-dibromonaphthalene was synthesized by reacting at 60 ° C. for 2 hours in an N 2 atmosphere. Subsequently, after synthesizing Grignard reagent by dissolving 2-bromonaphthalene 40 mM in THF, adding metal magnesium and reacting at 60 ° C. for 1 hour in an N 2 atmosphere, the THF solution containing 2,6-dibromonaphthalene 20 mM is added to the THF solution. Grignard reagent was added and reacted at 20 ° C. for 9 hours to synthesize [2,2 ′; 6 ′, 2 ″] Ternephthalene. Thereafter, 20 mM NBS and AIBN were added to a carbon tetrachloride solution containing 10 mM of the [2,2 ′; 6 ′, 2 ″] ternaphthalene, and reacted at 60 ° C. for 2 hours in an N 2 atmosphere. Bromo- [2,2 ′; 6 ′, 2 ″] ternaphthalene was formed, then magnesium metal was added and reacted at 60 ° C. for 1 hour in an N 2 atmosphere to synthesize a Grignard reagent. Further, chlorotriethoxysilane 10 mM Was added and reacted at 60 ° C. for 2 hours to obtain the title compound in a yield of 40%.
得られた化合物について、赤外吸収スペクトル測定を行ったところ、1090cm−1にSiC由来の吸収が観測され、化合物がSiC結合を有することが確認できた。
更に化合物の核磁気共鳴(NMR)測定を行った。
7.9ppm(m) (4H 芳香族)
7.6ppm(m) (8H 芳香族)
7.5ppm(m) (4H 芳香族)
7.3ppm(m) (3H 芳香族)
3.6ppm(m) (6H エトキシ基メチレン基)
1.5ppm(m) (9H エトキシ基メチル基)
この結果から、得られた化合物が前記一般式(A)に示す化合物であることを確認した。
When infrared absorption spectrum measurement was performed on the obtained compound, absorption derived from SiC was observed at 1090 cm −1 , and it was confirmed that the compound had a SiC bond.
Furthermore, the nuclear magnetic resonance (NMR) measurement of the compound was performed.
7.9 ppm (m) (4H aromatic)
7.6 ppm (m) (8H aromatic)
7.5ppm (m) (4H aromatic)
7.3 ppm (m) (3H aromatic)
3.6 ppm (m) (6H ethoxy group methylene group)
1.5 ppm (m) (9H ethoxy group methyl group)
From this result, it was confirmed that the obtained compound was a compound represented by the general formula (A).
準備例1;2−ブロモペンタセンの合成
実施例2にて使用する2−ブロモペンタセンは以下の手法により合成した。まず、攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下ロートを備えた100mlナスフラスコに四塩化炭素50mLに溶解させたペンタセン100mM及びNBSを加え、AIBN存在下で1.5時間反応させた。未反応物及びHBrをろ過により除去した後、カラムクロマトグラフを用いて、1箇所のみがブロモ化された貯留物を取り出すことにより、表記の2−ブロモペンタセンを得た。
Preparation Example 1; Synthesis of 2-bromopentacene 2-Bromopentacene used in Example 2 was synthesized by the following method. First, 100 mM pentacene dissolved in 50 mL carbon tetrachloride and NBS were added to a 100 ml eggplant flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dropping funnel, and reacted in the presence of AIBN for 1.5 hours. After removing unreacted substances and HBr by filtration, the stored 2-bromopentacene was obtained by using a column chromatograph to take out a reservoir brominated at only one position.
実施例2;前記一般式(B)にて表される有機シラン化合物の合成
まず、2,7−ジブロモフルオレン (CASNO.16433−88−8)50mMをTHF溶液に溶解させ、金属マグネシウムを加え、60℃8時間反応させることで、式(1)で表されるグリニヤール試薬1を形成した。
続いて、準備例1にて形成した2−ブロモペンタセン25mMを含むTHF溶液に前記グリニヤール試薬1を加え、20℃2時間反応させることで、下記式(2)にて表されるグリニヤール試薬2を形成した。
さらに、2−ブロモフルオレン(CASNO.1133−80−8)25mMを加え、20℃3時間反応させることで、7−ペンタセン−2−イル−9H,9’H−[2,2’]ビフルオレニルを合成した。その後、金属マグネシウムを加えN2雰囲気下60℃1時間反応させることで下記式(3)にて表されるグリニヤール試薬を合成し、さらに、クロロトリメトキシシラン10mMを加え60℃で2時間反応させることで標記の化合物を収率25%で得た。
得られた化合物について、赤外吸収スペクトル測定を行ったところ、1080cm−1にSiC由来の吸収が観測され、化合物がSiC結合を有することが確認できた。
更に化合物の核磁気共鳴(NMR)測定を行った。
8.2ppm(m) (2H ペンタセン)
8.0ppm(m) (2H ペンタセン)
7.9ppm(m) (9H ペンタセン及びフルオレン)
7.8ppm(m) (4H ペンタセン及びフルオレン)
7.6ppm(m) (5H ペンタセン及びフルオレン)
7.4ppm(m) (3H ペンタセン及びフルオレン)
3.9ppm(m) (4H フルオレン)
3.6ppm(m) (9H メトキシ基メチル基)
この結果から、得られた化合物が前記一般式(B)に示す化合物であることを確認した。
When infrared absorption spectrum measurement was performed on the obtained compound, absorption derived from SiC was observed at 1080 cm −1 , and it was confirmed that the compound had a SiC bond.
Furthermore, the nuclear magnetic resonance (NMR) measurement of the compound was performed.
8.2 ppm (m) (2H pentacene)
8.0 ppm (m) (2H pentacene)
7.9 ppm (m) (9H pentacene and fluorene)
7.8 ppm (m) (4H pentacene and fluorene)
7.6 ppm (m) (5H pentacene and fluorene)
7.4 ppm (m) (3H pentacene and fluorene)
3.9 ppm (m) (4H fluorene)
3.6 ppm (m) (9H methoxy group methyl group)
From this result, it was confirmed that the obtained compound was a compound represented by the general formula (B).
実施例3;前記一般式(C)にて表される有機シラン化合物の合成
まず、実施例1の中間体である2,6−ジブロモナフタレン50mMをTHF溶液に溶解させ、金属マグネシウムを加え、60℃8時間反応させることで、式(4)で表されるグリニヤール試薬1を形成した。
一方、ベンゾ[k]フルオランテン(CASNO.207−08−9)を50mM含む四塩化炭素溶液中に100mMNBS及びAIBNを加え、N2雰囲気下で60℃2時間反応させたのち、未反応物をろ過により除去した後、カラムクロマトグラフを用いて、1箇所のみがブロモ化された貯留物を取り出すことにより、2−ブロモ−ベンゾ[k]フルオランテンを合成した。続いて、前記グリニヤール試薬20mMを含むTHF溶液中に前記2−Bromo−ベンゾ[k]フルオランテン20mMを加え、20℃4時間反応させることによって、2−(6−ブロモ−ナフタレン−2−イル)−ベンゾ[k]フルオランテンを合成した。さらに、前記2−(6−ブロモ−ナフタレン−2−イル)−ベンゾ[k]フルオランテンを10mM含む四塩化炭素溶液中に金属マグネシウムを加え、60℃1時間反応させることで、グリニヤール試薬2を合成した後、実施例2と同様にクロロトリメトキシシラン10mMを加え60℃で2時間反応させることで標記の化合物を収率30%で得た。 On the other hand, 100 mM NBS and AIBN were added to a carbon tetrachloride solution containing 50 mM of benzo [k] fluoranthene (CASNO.207-08-9), reacted at 60 ° C. for 2 hours in an N 2 atmosphere, and unreacted matter was filtered. Then, 2-bromo-benzo [k] fluoranthene was synthesized by taking out a reservoir brominated at only one position using a column chromatograph. Subsequently, 2- (6-bromo-naphthalen-2-yl)-is added by adding 20 mM 2-Bromo-benzo [k] fluoranthene to a THF solution containing 20 mM Grignard reagent and reacting at 20 ° C. for 4 hours. Benzo [k] fluoranthene was synthesized. Furthermore, magnesium metal is added to a carbon tetrachloride solution containing 10 mM of 2- (6-bromo-naphthalen-2-yl) -benzo [k] fluoranthene and reacted at 60 ° C. for 1 hour to synthesize Grignard reagent 2. Then, in the same manner as in Example 2, 10 mM chlorotrimethoxysilane was added and reacted at 60 ° C. for 2 hours to obtain the title compound in a yield of 30%.
得られた化合物について、赤外吸収スペクトル測定を行ったところ、1080cm−1にSiC由来の吸収が観測され、化合物がSiC結合を有することが確認できた。
更に化合物の核磁気共鳴(NMR)測定を行った。
8.1ppm(m) (1H ベンゾフルオランテン)
8.0ppm(m) (1H ベンゾフルオランテン)
7.9ppm(m) (2H ベンゾフルオランテン及びナフタレン)
7.8ppm(m) (1H ベンゾフルオランテン)
7.7ppm(m) (7H ベンゾフルオランテン及びナフタレン)
7.6ppm(m) (1H ベンゾフルオランテン)
7.5ppm(m) (1H ナフタレン)
7.3ppm(m) (3H ベンゾフルオランテン及びナフタレン)
3.6ppm(m) (9H メトキシ基メチル基)
この結果から、得られた化合物が前記一般式(C)に示す化合物であることを確認した。
When infrared absorption spectrum measurement was performed on the obtained compound, absorption derived from SiC was observed at 1080 cm −1 , and it was confirmed that the compound had a SiC bond.
Furthermore, the nuclear magnetic resonance (NMR) measurement of the compound was performed.
8.1 ppm (m) (1H benzofluoranthene)
8.0 ppm (m) (1H benzofluoranthene)
7.9 ppm (m) (2H benzofluoranthene and naphthalene)
7.8 ppm (m) (1H benzofluoranthene)
7.7 ppm (m) (7H benzofluoranthene and naphthalene)
7.6 ppm (m) (1H benzofluoranthene)
7.5ppm (m) (1H naphthalene)
7.3 ppm (m) (3H benzofluoranthene and naphthalene)
3.6 ppm (m) (9H methoxy group methyl group)
From this result, it was confirmed that the obtained compound was a compound represented by the general formula (C).
実施例4;前記一般式(D)にて表される有機シラン化合物の合成
まず、1−ブロモピレン(CASNO.1714−29−0)を50mM含む四塩化炭素溶液中に50mM NBS及びAIBNを加え、N2雰囲気下で60℃2時間反応させることで、1,6−ジブロモピレンを合成した。続いて、1−ブロモナフタレン100mMを含むTHF溶液に、金属マグネシウムを加え、60℃2時間反応させることで、グリニヤール試薬を形成した。さらに、前記グリニヤール試薬50mMを含むTHF溶液中に、前記1,6−ジブロモピレン25mMを加え、20℃4時間反応させることで、1,6−ジ−ナフタレン−2−イル−ピレンを合成した。その後、前記1,6−ジ−ナフタレン−2−イル−ピレンを20mM含む四塩化炭素溶液中に50mM NBS及びAIBNを加え、N2雰囲気下で60℃2時間反応させることで、ブロモ化させた後、前記ブロモ化物を10mM含む四塩化炭素溶液中に金属マグネシウムを加え、60℃1時間反応させることで、グリニヤール試薬を合成した。その後、実施例1と同様にクロロトリエトキシシラン10mMを加え60℃2時間反応させることで標記の化合物を収率25%で得た。
Example 4; Synthesis of organosilane compound represented by general formula (D) First, 50 mM NBS and AIBN were added to a carbon tetrachloride solution containing 50 mM 1-bromopyrene (CASNO.1714-29-0), 1,6-Dibromopyrene was synthesized by reacting at 60 ° C. for 2 hours under N 2 atmosphere. Subsequently, a Grignard reagent was formed by adding metal magnesium to a THF solution containing 100 mM 1-bromonaphthalene and reacting at 60 ° C. for 2 hours. Furthermore, 1,6-di-naphthalen-2-yl-pyrene was synthesized by adding 25 mM of 1,6-dibromopyrene to a THF solution containing 50 mM of Grignard reagent and reacting at 20 ° C. for 4 hours. Thereafter, bromation was performed by adding 50 mM NBS and AIBN to a carbon tetrachloride solution containing 20 mM of 1,6-di-naphthalen-2-yl-pyrene and reacting at 60 ° C. for 2 hours in an N 2 atmosphere. Thereafter, magnesium metal was added to a carbon tetrachloride solution containing 10 mM of the bromide and reacted at 60 ° C. for 1 hour to synthesize a Grignard reagent. Thereafter, 10 mM chlorotriethoxysilane was added and reacted at 60 ° C. for 2 hours in the same manner as in Example 1 to obtain the title compound in a yield of 25%.
得られた化合物について、赤外吸収スペクトル測定を行ったところ、1080cm−1にSiC由来の吸収が観測され、化合物がSiC結合を有することが確認できた。
更に化合物の核磁気共鳴(NMR)測定を行った。
8.2ppm(m) (1H ピレン)
8.0ppm(m) (2H ピレン)
7.9ppm(m) (3H ピレン及びナフタレン)
7.7ppm(m) (10H ピレン及びナフタレン)
7.5ppm(m) (2H ナフタレン)
7.3ppm(m) (3H ナフタレン)
3.6ppm(m) (6H エトキシ基メチレン基)
1.5ppm(m) (9H エトキシ基メチル基)
この結果から、得られた化合物が前記一般式(D)に示す化合物であることを確認した。
When infrared absorption spectrum measurement was performed on the obtained compound, absorption derived from SiC was observed at 1080 cm −1 , and it was confirmed that the compound had a SiC bond.
Furthermore, the nuclear magnetic resonance (NMR) measurement of the compound was performed.
8.2 ppm (m) (1H pyrene)
8.0 ppm (m) (2H pyrene)
7.9 ppm (m) (3H pyrene and naphthalene)
7.7 ppm (m) (10H pyrene and naphthalene)
7.5ppm (m) (2H naphthalene)
7.3 ppm (m) (3H naphthalene)
3.6 ppm (m) (6H ethoxy group methylene group)
1.5 ppm (m) (9H ethoxy group methyl group)
From this result, it was confirmed that the obtained compound was a compound represented by the general formula (D).
実施例5;前記一般式(E)にて表される有機シラン化合物の合成
まず、実施例1の中間体である6−ブロモ−[2,2’;6’,2’’]テルナフタレンを20mM含むTHF溶液に、金属マグネシウムを加えN2雰囲気下60℃1時間反応させることでグリニヤール試薬を形成した。続いて、6−ブロモ−[2,2’;6’,2’’]テルナフタレン20mMを含むTHF溶液中に前記グリニヤール試薬20mMを加え、20℃3時間反応させることで、式(5)に示される中間体を合成した。
さらに、前記中間体を10mM含む四塩化炭素溶液中に20mM NBS及びAIBNを加え、N2雰囲気下で60℃2時間反応させることで、末端をブロモ化させた化合物を合成した後、さらに金属マグネシウムを加え、60℃1時間反応させることで、グリニヤール試薬を合成させ、テトラクロロシラン10mMを加え60℃2時間反応させることで標記の化合物を収率25%で得た。 Furthermore, after adding 20 mM NBS and AIBN in a carbon tetrachloride solution containing 10 mM of the intermediate and reacting at 60 ° C. for 2 hours in an N 2 atmosphere, a compound having a terminal brominated compound was synthesized, and then metal magnesium Was added and reacted at 60 ° C. for 1 hour to synthesize a Grignard reagent, and 10 mM tetrachlorosilane was added and reacted at 60 ° C. for 2 hours to obtain the title compound in a yield of 25%.
得られた化合物について、赤外吸収スペクトル測定を行ったところ、1095cm−1にSiC由来の吸収が観測され、化合物がSiC結合を有することが確認できた。
更に化合物の核磁気共鳴(NMR)測定を行った。得られた化合物を直接NMR測定することは、化合物の反応性が高いことより不可能であるため、化合物をエタノールと反応させ(塩化水素の発生を確認した)、末端の塩素をエトキシ基に変換した後、測定を行った。
7.9ppm(m) (10H 芳香族)
7.7ppm(m) (14H 芳香族)
7.5ppm(m) (10H 芳香族)
7.3ppm(m) (3H 芳香族)
3.7ppm(m) (6H エトキシ基メチレン基)
1.4ppm(m) (9H エトキシ基メチル基)
この結果から、得られた化合物が前記一般式(E)に示す化合物であることを確認した。
When infrared absorption spectrum measurement was performed on the obtained compound, absorption derived from SiC was observed at 1095 cm −1 , and it was confirmed that the compound had a SiC bond.
Furthermore, the nuclear magnetic resonance (NMR) measurement of the compound was performed. Direct NMR measurement of the resulting compound is impossible due to the high reactivity of the compound, so the compound was reacted with ethanol (hydrogen chloride generation was confirmed), and the terminal chlorine was converted to an ethoxy group. Then, measurement was performed.
7.9 ppm (m) (10H aromatic)
7.7 ppm (m) (14H aromatic)
7.5ppm (m) (10H aromatic)
7.3 ppm (m) (3H aromatic)
3.7 ppm (m) (6H ethoxy group methylene group)
1.4 ppm (m) (9H ethoxy group methyl group)
From this result, it was confirmed that the obtained compound was a compound represented by the general formula (E).
実施例6;前記一般式(F)にて表される有機シラン化合物の合成
まず、1−ベンゾアントラセン(CASNO.56−55−3)を50mM含む四塩化炭素溶液中に100mM NBS及びAIBNを加え、N2雰囲気下で60℃2時間反応させることで、3−ブロモ−ベンゾ[a]アントラセンを合成した。続いて、前記3−ブロモ−ベンゾ[a]アントラセンを20mM含むTHF溶液中に金属マグネシウムを加え、65℃2時間反応させることでグリニヤール試薬を合成した。また、フェナントレン(CASNO.85−01−8)を50mM含む四塩化炭素溶液中に100mM NBS及びAIBNを加え、N2雰囲気下で60℃3時間反応させることで、2,7−ジブロモ−フェナントレンを合成した。続いて、前記2,7−ジブロモ−フェナントレンを5mMを含むTHF溶液中に、前記グリニヤール試薬5mMを加え、60℃で2時間反応させることで、3−(7−ブロモ−フェナントレン−2−イル)−ベンゾ[a]アントラセンを合成した。さらに、前記3−(7−ブロモ−フェナントレン−2−イル)−ベンゾ[a]アントラセンを1mM含む四塩化炭素溶液中に10mMNBS及びAIBNを加え、N2雰囲気下で60℃2時間反応させ、さらに金属マグネシウムを加え、60℃1時間反応させることで、グリニヤール試薬を合成し、クロロトリメトキシシラン2mMを加え60℃2時間反応させることで標記の化合物を収率10%で得た。
Example 6: Synthesis of organosilane compound represented by formula (F) First, 100 mM NBS and AIBN were added to a carbon tetrachloride solution containing 50 mM 1-benzoanthracene (CASNO.56-55-3). Then, 3-bromo-benzo [a] anthracene was synthesized by reacting at 60 ° C. for 2 hours in an N 2 atmosphere. Subsequently, magnesium metal was added to a THF solution containing 20 mM of 3-bromo-benzo [a] anthracene and reacted at 65 ° C. for 2 hours to synthesize a Grignard reagent. In addition, 100 mM NBS and AIBN were added to a carbon tetrachloride solution containing 50 mM phenanthrene (CASNO.85-01-8), and reacted at 60 ° C. for 3 hours in an N 2 atmosphere, whereby 2,7-dibromo-phenanthrene was obtained. Synthesized. Subsequently, by adding 5 mM of the Grignard reagent to a THF solution containing 5 mM of the 2,7-dibromo-phenanthrene and reacting at 60 ° C. for 2 hours, 3- (7-bromo-phenanthren-2-yl) -Benzo [a] anthracene was synthesized. Furthermore, 10 mM NBS and AIBN were added to a carbon tetrachloride solution containing 1 mM of 3- (7-bromo-phenanthren-2-yl) -benzo [a] anthracene, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 2 hours in an N 2 atmosphere. Metallic magnesium was added and reacted at 60 ° C. for 1 hour to synthesize a Grignard reagent. 2 mM chlorotrimethoxysilane was added and reacted at 60 ° C. for 2 hours to obtain the title compound in a yield of 10%.
得られた化合物について、赤外吸収スペクトル測定を行ったところ、1075cm−1にSiC由来の吸収が観測され、化合物がSiC結合を有することが確認できた。
更に化合物の核磁気共鳴(NMR)測定を行った。
8.5ppm(m) (3H 芳香族)
8.3ppm(m) (4H 芳香族)
8.1ppm(m) (3H 芳香族)
7.9ppm(m) (4H 芳香族)
7.7ppm(m) (2H 芳香族)
7.4ppm(m) (3H 芳香族)
3.7ppm(m) (9H メトキシ基メチル基)
この結果から、得られた化合物が前記一般式(F)に示す化合物であることを確認した。
When infrared absorption spectrum measurement was performed on the obtained compound, absorption derived from SiC was observed at 1075 cm −1 , and it was confirmed that the compound had a SiC bond.
Furthermore, the nuclear magnetic resonance (NMR) measurement of the compound was performed.
8.5 ppm (m) (3H aromatic)
8.3 ppm (m) (4H aromatic)
8.1 ppm (m) (3H aromatic)
7.9 ppm (m) (4H aromatic)
7.7 ppm (m) (2H aromatic)
7.4 ppm (m) (3H aromatic)
3.7 ppm (m) (9H methoxy group methyl group)
From this result, it was confirmed that the obtained compound was a compound represented by the general formula (F).
本発明の有機シラン化合物は、有機薄膜トランジスタのみならず、太陽電池、燃料電池、センサー等の有機デバイスにおける半導体材料として非常に有用である。 The organosilane compound of the present invention is very useful as a semiconductor material not only for organic thin film transistors but also for organic devices such as solar cells, fuel cells and sensors.
Claims (3)
H−(R1)m−SiR2R3R4 (α)
(式中、R1は5員環および/または6員環の単環式炭化水素環で構成される縮合環数2〜10の縮合多環式炭化水素化合物に由来する2価の有機基である;mは2〜10の整数である;R2〜R4はそれぞれ独立してハロゲン原子または炭素数1〜4のアルコキシ基である)で表されるπ電子共役系有機シラン化合物。 Formula (α);
H- (R 1 ) m -SiR 2 R 3 R 4 (α)
(In the formula, R 1 is a divalent organic group derived from a condensed polycyclic hydrocarbon compound having 2 to 10 condensed rings composed of a 5-membered ring and / or a 6-membered monocyclic hydrocarbon ring. M is an integer of 2 to 10; R 2 to R 4 are each independently a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms).
H−(R1)m−MgX1 (β)
(式中、R1は5員環および/または6員環の単環式炭化水素環で構成される縮合環数2〜10の縮合多環式炭化水素化合物に由来する2価の有機基である;mは2〜10の整数である;X1はハロゲン原子である)で表される化合物と、一般式(γ);
X2−SiR2R3R4 (γ)
(式中、X2は水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜4のアルコキシ基である;R2〜R4はそれぞれ独立してハロゲン原子または炭素数1〜4のアルコキシ基である)で表される化合物とをグリニャール反応させることを特徴とする請求項1または2に記載のπ電子共役系有機シラン化合物の製造方法。
Formula (β);
H- (R 1 ) m -MgX 1 (β)
(In the formula, R 1 is a divalent organic group derived from a condensed polycyclic hydrocarbon compound having 2 to 10 condensed rings composed of a 5-membered ring and / or a 6-membered monocyclic hydrocarbon ring. M is an integer of 2 to 10; X 1 is a halogen atom) and a general formula (γ);
X 2 —SiR 2 R 3 R 4 (γ)
Wherein X 2 is a hydrogen atom, a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms; R 2 to R 4 are each independently a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. The method for producing a π-electron conjugated organosilane compound according to claim 1, wherein the compound is subjected to Grignard reaction.
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- 2004-08-24 JP JP2004243508A patent/JP2006062964A/en active Pending
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