JP2007112878A - Benzodithiophene polymer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a π-conjugate polymer having excellent luminescence property and endurance and useful as a polymer material of an organic thin layer EL element and a polymer material for an organic transistor active layer. <P>SOLUTION: The polymer is characterized by having recurring unit represented by general formula (1). [Wherein, Ar is a (substituted) bivalent aromatic hydrocarbon or an aromatic heterocycle; R<SP>1</SP>and R<SP>4</SP>to R<SP>7</SP>are H or a (substituted) alkyl or alkoxy; x is 0 or an integer of 1-4; and when x is ≥2, R<SP>1</SP>may be different each other]. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機エレクトロニクス用素材として極めて有用なπ共役系重合体が得られる新規なベンゾジチオフェン重合体に関する。   The present invention relates to a novel benzodithiophene polymer from which a π-conjugated polymer extremely useful as a material for organic electronics can be obtained.

有機材料の発光特性や電荷輸送特性を利用して、有機エレクトロルミネッセンス(EL:Electro Luminescence)素子や、有機トランジスタ素子が提案されている。これらの素子に有機材料を用いることにより、軽量、安価、低製造コスト、フレキシブル等の利点が期待されている。   An organic electroluminescence (EL) element and an organic transistor element have been proposed by utilizing the light emission characteristics and charge transport characteristics of organic materials. By using an organic material for these elements, advantages such as light weight, low cost, low manufacturing cost, and flexibility are expected.

従来では、有機薄膜EL素子用の材料としては、低分子系および高分子系の様々な材料が報告されている。低分子系においては、種々の積層構造の採用により高効率化の実現が報告されており、また、ドーピング法をうまくコントロールすることにより耐久性を向上させることが報告されている。しかし、低分子集合体の場合には、長時間における経時での膜状態の変化が生じることが報告されており、膜の安定性に関して本質的な問題点を抱えている。   Conventionally, various materials of low molecular weight and high molecular weight have been reported as materials for organic thin film EL elements. In low molecular weight systems, it has been reported that high efficiency is achieved by employing various laminated structures, and that durability is improved by well controlling the doping method. However, in the case of low molecular aggregates, it has been reported that the film state changes over time for a long time, and has an essential problem regarding the stability of the film.

一方、高分子系材料においては、これまで、主にPPV(poly−p−phenylenevinylene)系列やpoly−thiophene等のπ共役系高分子について精力的に検討が行われてきた。しかしながら、これらの材料系は純度を上げることが困難であることや、本質的に蛍光量子収率が低いことが問題点として挙げられ、高性能なEL素子は得られていないのが現状である。   On the other hand, in the case of polymer materials, energetic studies have been made mainly on π-conjugated polymers such as PPV (poly-p-phenylene vinylene) series and poly-thiophene. However, it is difficult to increase the purity of these material systems and the intrinsically low fluorescence quantum yield is cited as a problem, and at present, high-performance EL devices have not been obtained. .

高分子材料を有する有機薄膜EL素子の従来技術としては、π共役高分子主鎖中にベンゾジチオフェン部位を含む高分子材料などが提案されている(例えば特許文献1参照)。   As a conventional technique of an organic thin film EL element having a polymer material, a polymer material containing a benzodithiophene moiety in a π-conjugated polymer main chain has been proposed (for example, see Patent Document 1).

高分子材料は本質的にガラス状態が安定であることを考慮すると、高蛍光量子効率を付与することができれば優れたEL素子の構築が可能となるため、この分野でさらなる改良が行われている。   In consideration of the fact that polymer materials are inherently stable in the glass state, if high fluorescence quantum efficiency can be imparted, an excellent EL device can be constructed, and further improvements have been made in this field. .

一方、有機薄膜トランジスタ素子においても、低分子系および高分子系の様々な材料が報告されている。例えば、低分子材料ではペンタセン、フタロシアニン、フラーレン、アントラジチオフェン、チオフェンオリゴマー、ビスジチエノチオフェンなどが挙げられる。また、高分子材料ではポリチオフェン(例えば非特許文献1参照)、ポリチエニレンビニレン(例えば非特許文献2参照)などの幾つかの材料が挙げられる。
特開2003−221579号公報 Soluble and processable regioregular poly(3-hexylthiophene) for thin film field-effect transistor applicatons with high mobility, Zhenan Bao, Ananth Dodabalapur, and Andrew J. Lovinger, Appl. Phys. Lett., Vol.69, No.26, p.4108, 23 December 1996 Polythienylenevinylene thin-film transistor with high carrier mobility, H. Fuchigami, A. Tsumura, and H. Koezuka, Appl. Phy. Lett., Vol.63, No.10, p.1372, 6 September 1993
On the other hand, various materials of low molecular weight and high molecular weight have been reported for organic thin film transistor elements. For example, pentacene, phthalocyanine, fullerene, anthradithiophene, thiophene oligomer, bisdithienothiophene and the like can be given as low molecular weight materials. Examples of the polymer material include several materials such as polythiophene (see, for example, Non-Patent Document 1) and polythienylene vinylene (see, for example, Non-Patent Document 2).
JP 2003-221579 A Soluble and processable regioregular poly (3-hexylthiophene) for thin film field-effect transistor applicatons with high mobility, Zhenan Bao, Ananth Dodabalapur, and Andrew J. Lovinger, Appl. Phys. Lett., Vol.69, No.26, p .4108, 23 December 1996 Polythienylenevinylene thin-film transistor with high carrier mobility, H. Fuchigami, A. Tsumura, and H. Koezuka, Appl. Phy. Lett., Vol.63, No.10, p.1372, 6 September 1993

しかしながら、上記の材料においても、低分子系では膜の安定性に関する問題があり、一方、高分子系では純度に起因する低性能の問題があり、さらなる改良が望まれている。   However, even in the above materials, there is a problem related to the stability of the film in the low molecular system, while there is a problem in the low performance due to the purity in the high molecular system, and further improvement is desired.

本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、優れた発光特性を有すると共に耐久性に優れた有機薄膜EL素子用の高分子材料として、また有機トランジスタの活性層用高分子材料として有用な新規なπ共役系重合体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has excellent light emission characteristics and excellent durability as a polymer material for an organic thin film EL element, and as a polymer material for an active layer of an organic transistor. An object is to provide a useful novel π-conjugated polymer.

上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、下記一般式(I)で表される繰り返し単位を含有するベンゾジチオフェン重合体であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a benzodithiophene polymer containing a repeating unit represented by the following general formula (I).

Figure 2007112878
Figure 2007112878

但し、式(I)中、Arは置換あるいは無置換の二価の芳香族炭素水素基または芳香族複素環基を表し、R1およびR4〜R7は、それぞれ独立して、水素原子、置換または無置換のアルキル基またはアルコキシ基を表し、xは0または1〜4の整数であり、xが2以上の場合、複数個のR1は同一でも、それぞれ異なっていてもよい。 However, in formula (I), Ar represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic carbon hydrogen group or aromatic heterocyclic group, R 1 and R 4 to R 7 are each independently a hydrogen atom, A substituted or unsubstituted alkyl group or an alkoxy group is represented, x is 0 or an integer of 1-4, and when x is 2 or more, a plurality of R 1 may be the same or different.

また、請求項2に記載の発明は、下記一般式(II)で表される繰り返し単位を含有するベンゾジチオフェン重合体であることを特徴とする。   The invention described in claim 2 is a benzodithiophene polymer containing a repeating unit represented by the following general formula (II).

Figure 2007112878
Figure 2007112878

但し、式(II)中、R1およびR4〜R8は、それぞれ独立して、水素原子、置換または無置換のアルキル基またはアルコキシ基を表し、xおよびyは、それぞれ独立に、0または1〜4の整数であり、xおよびyがそれぞれ2以上の場合、複数個のR1またはR8は、同一でも、それぞれ異なっていてもよい。 However, in formula (II), R 1 and R 4 to R 8 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an alkoxy group, and x and y are each independently 0 or When x and y are each 2 or more, a plurality of R 1 or R 8 may be the same or different from each other.

また、請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2記載のベンゾジチオフェン重合体において、下記一般式(III)で表されるカルボニル化合物と、下記一般式(IV)で表されるリン化合物とを反応させて得られることを特徴とする。   The invention described in claim 3 is the benzodithiophene polymer described in claim 1 or claim 2, wherein the carbonyl compound represented by the following general formula (III) and the following general formula (IV) are used. It is obtained by reacting with a phosphorous compound.

Figure 2007112878
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Figure 2007112878
Figure 2007112878

但し、式(III)中、R1,R4およびR7は、それぞれ独立して、水素原子、置換または無置換のアルキル基またはアルコキシ基を表し、xは0または1〜4の整数であり、xが2以上の場合、複数個のR1は同一でもよく、それぞれ異なっていてもよい。 In the formula (III), R 1, R 4 and R 7 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or alkoxy group, x is 0 or an integer from 1 to 4 , X is 2 or more, the plurality of R 1 may be the same or different.

また、式(IV)中、Zは−PO(OR')2(式中R'は低級アルキル基を表す)または−P+R''3-(式中R''はフェニル基あるいはアルキル基を、Yはハロゲン原子を表す)を表し、R5およびR6は水素原子、置換または無置換のアルキル基あるいはアルコキシ基を表し、Arは置換あるいは無置換の二価の芳香族炭素水素基あるいは芳香族複素環基を表す。 In the formula (IV), Z represents —PO (OR ′) 2 (wherein R ′ represents a lower alkyl group) or —P + R ″ 3 Y (where R ″ represents a phenyl group or an alkyl group). Y represents a halogen atom), R 5 and R 6 represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an alkoxy group, and Ar represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic carbon hydrogen group. Or represents an aromatic heterocyclic group.

また、請求項4に記載の発明は、請求項1または請求項2記載のベンゾジチオフェン重合体において、下記一般式(V)で表される化合物と、下記一般式(VI)で表されるカルボニル化合物とを反応させて得られることを特徴とする。   The invention described in claim 4 is represented by the compound represented by the following general formula (V) and the following general formula (VI) in the benzodithiophene polymer according to claim 1 or 2. It is obtained by reacting with a carbonyl compound.

Figure 2007112878
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Figure 2007112878
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但し、式(V)中、Zは−PO(OR')2(式中R'は低級アルキル基を表す)または−P+R''3-(式中R''はフェニル基あるいはアルキル基を、Yはハロゲン原子を表す)を表し、R1,R4およびR7は、それぞれ独立して、水素原子、置換または無置換のアルキル基またはアルコキシ基を表し、xは0または1〜4の整数であり、xが2以上の場合、複数個のR1は、同一でも、それぞれ異なっていてもよい。 In the formula (V), Z represents —PO (OR ′) 2 (wherein R ′ represents a lower alkyl group) or —P + R ″ 3 Y (where R ″ represents a phenyl group or an alkyl group). Y represents a halogen atom), R 1 , R 4 and R 7 each independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an alkoxy group, and x represents 0 or 1 to 1 When x is an integer of 4 and x is 2 or more, the plurality of R 1 may be the same or different.

また、式(VI)中、Arは置換あるいは無置換の二価の芳香族炭素水素基または芳香族複素環基を表し、R5およびR6は、水素原子、置換または無置換のアルキル基あるいはアルコキシ基を表す。 In the formula (VI), Ar represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic carbon hydrogen group or aromatic heterocyclic group, and R 5 and R 6 represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or Represents an alkoxy group.

また、請求項5に記載の発明は、請求項1記載のベンゾジチオフェン重合体において、下記一般式(VII)で表される化合物を用いて得られることを特徴とする。   The invention described in claim 5 is characterized in that the benzodithiophene polymer described in claim 1 is obtained using a compound represented by the following general formula (VII).

Figure 2007112878
Figure 2007112878

但し、式(VII)中、Yはハロゲン原子を表し、R1,R4およびR7は、それぞれ独立に、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基またはアルコキシ基を表し、xは0または1〜4の整数であり、xが2以上の場合、複数個のR1は、同一でも、それぞれ異なっていてもよい。 In the formula (VII), Y represents a halogen atom, R 1 , R 4 and R 7 each independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an alkoxy group, and x is 0 or 1 When x is an integer of 2 or more, the plurality of R 1 may be the same or different from each other.

このように、本発明によれば、前記一般式(I)で表される繰り返し単位を含有することを特徴とするベンゾジチオフェン重合体(但し、式中、Arは置換あるいは無置換の二価の芳香族炭素水素基あるいは芳香族複素環基を表し、R1およびR4〜R7は、それぞれ独立して、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基またはアルコキシ基を表し、xは0または1〜4の整数であり、xが2以上の場合、複数個のR1は同一でもそれぞれ異なっていてもよい。)により、優れた発光特性を有すると共に耐久性に優れた有機薄膜EL素子用の高分子材料として、また有機トランジスタ用の電荷輸送性高分子材料として非常に有用な新規なアリレンビニレン型ベンゾジチオフェン重合体を提供することが可能となる。このようなベンゾジチオフェン重合体は、有機半導体素子として、EL素子、光学活性素子(メモリあるいは表示素子)などの有機エレクトロニクスデバイスの材料として応用可能である。 As described above, according to the present invention, a benzodithiophene polymer containing a repeating unit represented by the general formula (I) (wherein Ar is a substituted or unsubstituted divalent valence) R 1 and R 4 to R 7 each independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an alkoxy group, and x is 0 or When X is 2 or more, a plurality of R 1 may be the same or different from each other.), For organic thin-film EL elements having excellent light emission characteristics and excellent durability It is possible to provide a novel arylene vinylene-type benzodithiophene polymer that is very useful as a high molecular weight material and as a charge transporting high molecular weight material for organic transistors. Such a benzodithiophene polymer can be applied as a material for organic electronic devices such as EL elements and optically active elements (memory or display elements) as organic semiconductor elements.

本発明者らは鋭意検討した結果、繰り返し単位としてベンゾジチオフェン構造を含有する新規なアリレンビニレン重合体が上記の課題に対して有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that a novel arylene vinylene polymer containing a benzodithiophene structure as a repeating unit is effective for the above problems, and have completed the present invention.

以下、図面を参照して、本実施形態のベンゾジチオフェン重合体をより詳細に説明する。なお、本実施形態は以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。   Hereinafter, the benzodithiophene polymer of the present embodiment will be described in more detail with reference to the drawings. In addition, this embodiment is not limited to what is described below, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.

まず、本実施形態のベンゾジチオフェン重合体の製造法について説明する。
本実施形態のベンゾジチオフェン重合体の製造方法は、例えば、カルボニル化合物とホスホン酸エステル化合物とを用いたWittig−Horner反応、カルボニル化合物とホスホニウム塩とを用いたWittig反応、ビニル化合物とハロゲン化合物とを用いたHeck反応、ハロメチル化合物を用いたGILCH重合などを用いて重合することができる。中でも特に、Wittig−Horner反応およびWittig反応は反応操作の簡便さから有効である。
First, the manufacturing method of the benzodithiophene polymer of this embodiment is demonstrated.
The production method of the benzodithiophene polymer of the present embodiment includes, for example, a Wittig-Horner reaction using a carbonyl compound and a phosphonic acid ester compound, a Wittig reaction using a carbonyl compound and a phosphonium salt, a vinyl compound and a halogen compound, Polymerization can be performed using a Heck reaction using GI, GILCH polymerization using a halomethyl compound, or the like. Of these, the Wittig-Horner reaction and Wittig reaction are particularly effective because of the simplicity of the reaction procedure.

一例として、Wittig−Horner反応を用いた本実施形態におけるベンゾジチオフェン重合体の製造方法について説明する。
本実施形態におけるベンゾジチオフェン重合体は、下記の反応式(1)で示されるように、ホスホン酸エステル化合物およびアルデヒド化合物が化学量論的に等しく存在する溶液と、その2倍モル量以上の塩基とを混合させる。これによって重合反応が進行して、本実施形態のベンゾジチオフェン重合体を得ることができる。
As an example, the manufacturing method of the benzodithiophene polymer in this embodiment using Wittig-Horner reaction is demonstrated.
As shown in the following reaction formula (1), the benzodithiophene polymer in the present embodiment includes a solution in which the phosphonic acid ester compound and the aldehyde compound are present stoichiometrically, and a molar amount of at least twice that amount. Mix with base. As a result, the polymerization reaction proceeds and the benzodithiophene polymer of this embodiment can be obtained.

Figure 2007112878
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本実施形態のベンゾジチオフェン重合体を製造する場合には、例えば、上記反応式(1)のAの部位に、2価となり得るベンゾジチオフェン基をもつ前記一般式(V)で表されるモノマーと、ジカルボニル化合物との反応により合成することができる。または、上記反応式(1)のBの部位に、ベンゾジチオフェン部位をもつ前記一般式(III)で表されるモノマーと、ホスホン酸エステル化合物との組み合わせによっても同様の重合体を得ることができる。   In the case of producing the benzodithiophene polymer of the present embodiment, for example, the benzodithiophene polymer represented by the general formula (V) having a benzodithiophene group that can be divalent at the site A in the reaction formula (1). It can be synthesized by a reaction between a monomer and a dicarbonyl compound. Alternatively, a similar polymer can be obtained by combining the monomer represented by the general formula (III) having a benzodithiophene moiety at the site B in the reaction formula (1) and the phosphonate compound. it can.

モノマーとなる一般式(III)で表されるジカルボニル化合物は、公知の種々の反応により合成することが可能である。例えば、Journal of Organic Chemistry, 32, 3093, 1967.等に記載されている下記反応式(2)に記載の方法に従ってベンゾジチオフェンを合成した後、例えば、下記反応式(3)に示すVilsmeier反応、あるいは、下記反応式(4)に示すような、アリールリチウム化合物と、DMF、N−ホルミルモルホリン、N−ホルミルピペリジン等をはじめとするカルボニル化剤との反応、あるいは、下記反応式(5)に示すような、Gatterman反応等の反応を用いてジカルボニル化合物を合成することができる。   The dicarbonyl compound represented by the general formula (III) as a monomer can be synthesized by various known reactions. For example, after synthesizing benzodithiophene according to the method described in the following reaction formula (2) described in Journal of Organic Chemistry, 32, 3093, 1967. Alternatively, the reaction of an aryl lithium compound with a carbonylating agent such as DMF, N-formylmorpholine, N-formylpiperidine, or the like as shown in the following reaction formula (4), or the following reaction formula (5) The dicarbonyl compound can be synthesized using a reaction such as Gutterman reaction as shown in FIG.

Figure 2007112878
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Figure 2007112878
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Figure 2007112878
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Figure 2007112878
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または、前記一般式(V)で示されるベンゾジチオフェンのリン化合物のモノマーを用いて重合を行う場合、該リン化合物は上記カルボニル化合物からさらに誘導して合成することができる。例えば下記に示すように、上記の方法で得られたカルボニル化合物を、例えば水素化ホウ素ナトリウムのような還元剤でアルコール化合物とし、さらにこの水酸基を塩化チオニル等の適当なハロゲン化剤でハロゲン化し、一般式(VII)で示されるハロメチル化合物へ誘導する。   Or when superposing | polymerizing using the monomer of the phosphorus compound of the benzodithiophene shown by the said general formula (V), this phosphorus compound can be further induced | guided | derived and synthesized from the said carbonyl compound. For example, as shown below, the carbonyl compound obtained by the above method is converted into an alcohol compound with a reducing agent such as sodium borohydride, and the hydroxyl group is further halogenated with an appropriate halogenating agent such as thionyl chloride. The compound is derived to a halomethyl compound represented by the general formula (VII).

Figure 2007112878
Figure 2007112878

このハロメチル化合物は、次の反応式(7)に示すように、ベンゾジチオフェンからパラホルムアルデヒドとハロゲン化水素とによって直接合成することもできる。   This halomethyl compound can also be directly synthesized from benzodithiophene by paraformaldehyde and hydrogen halide as shown in the following reaction formula (7).

Figure 2007112878
Figure 2007112878

このようにして得られた一般式(VII)で示されるハロメチル化合物を用いて、最後にMichaelis−Arbuzov反応として知られるトリアルキルホスホン酸エステル:P(OR)3(トリアルキルホスホン酸エステルの式中、Rは低級アルキル基を表す)との反応(下記反応式(8)参照)により、ホスホン酸エステル化合物を合成することが可能である。このようにして得られたカルボニル化合物或いはリン化合物を用いてWittig−Horner反応により重合を行うことができる。 Using the halomethyl compound represented by the general formula (VII) thus obtained, finally, a trialkylphosphonate ester known as the Michaelis-Arbuzov reaction: P (OR) 3 (in the formula of trialkylphosphonate ester) , R represents a lower alkyl group) (see reaction formula (8) below) to synthesize a phosphonate ester compound. Polymerization can be performed by the Wittig-Horner reaction using the carbonyl compound or phosphorus compound thus obtained.

Figure 2007112878
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その他の重合法として、Wittig反応にて重合を行う場合には、上記一般式(VII)で示されるハロメチル化合物をホスフィン化合物PR3(PR3中、Rはフェニル基またはアルキル基を表す)と反応させて、Wittig試薬を調製すればよい(下記反応式(9)参照)。 Other polymerization methods, when carrying out the polymerization in Wittig reaction, (in PR 3, R represents a phenyl group or an alkyl group) halomethyl compound phosphine compound PR 3 represented by the general formula (VII) and the reaction The Wittig reagent may be prepared (see the following reaction formula (9)).

Figure 2007112878
Figure 2007112878

このリン化合物は、前述したホスホン酸エステル化合物同様、カルボニル化合物と反応して二重結合を形成するため、本実施形態の一般式(I)または(II)の繰り返し単位で示される重合体を得ることができる。   Since this phosphorus compound reacts with a carbonyl compound to form a double bond as in the phosphonate compound described above, a polymer represented by the repeating unit of the general formula (I) or (II) of this embodiment is obtained. be able to.

あるいは、一般式(VII)で示される化合物に、溶媒中、この化合物の2倍モルの塩基を作用させると容易に重合反応が進行し、一般式(I)で示される重合体を得ることが可能である。これはGILCH重合と呼ばれ、その詳細は、例えばMacromolecules,1999,32,4295−4932.に記載されている。   Alternatively, when a compound represented by the general formula (VII) is allowed to react with a double mole of the base of this compound in a solvent, the polymerization reaction proceeds easily to obtain a polymer represented by the general formula (I). Is possible. This is called GILCH polymerization, and its details are described, for example, in Macromolecules, 1999, 32, 4295-4932.

次に、Wittig−Horner反応による重合反応について詳細に説明する。重合反応に使用する塩基は、ホスホネートカルボアニオンが形成されるものであれば特に限定されず、このような塩基としては、金属アルコシド、金属ヒドリド、有機リチウム化合物等が挙げられる。具体的には、例えば、カリウムt−ブトキシド、ナトリウムt−ブトキシド、リチウムt−ブトキシド、カリウム2−メチル−2−ブトキシド、ナトリウム2−メチル−2−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、カリウムメトキシド、水素化ナトリウム、水素化カリウム、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、フェニルリチウム、リチウムナフチリド、リチウムアミド、リチウムジイソプロピルアミド等を挙げることができる。   Next, the polymerization reaction by the Wittig-Horner reaction will be described in detail. The base used for the polymerization reaction is not particularly limited as long as a phosphonate carbanion is formed. Examples of such a base include metal alcosides, metal hydrides, and organolithium compounds. Specifically, for example, potassium t-butoxide, sodium t-butoxide, lithium t-butoxide, potassium 2-methyl-2-butoxide, sodium 2-methyl-2-butoxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium ethoxy Potassium, methoxide, sodium hydride, potassium hydride, methyl lithium, ethyl lithium, propyl lithium, n-butyl lithium, s-butyl lithium, t-butyl lithium, phenyl lithium, lithium naphthylide, lithium amide, lithium diisopropyl Examples include amides.

反応に用いる塩基の量は、通常、ホスホン酸エステル化合物の重合活性点に対して同量使用するだけでよいが、さらに過剰量用いてもよい。   The amount of the base used in the reaction is usually only the same amount as the polymerization active point of the phosphonate compound, but an excessive amount may be used.

また、上記の塩基は固形状態や懸濁溶液の状態で反応系内に添加してもよい。しかし、得られる重合体の均質性が良好になることから、特に均一溶液として添加することが好ましい。   The above base may be added to the reaction system in a solid state or a suspended solution state. However, since the homogeneity of the obtained polymer becomes good, it is particularly preferable to add it as a homogeneous solution.

塩基を溶解する溶媒としては、使用する塩基と安定な溶液を形成する溶媒を選択しなければならない。その他の要因としては、塩基の溶解度が高いものがよく、また、反応系で生成する高分子量体の反応溶媒に対する溶解性を損ねないものがよく、さらには、生成する高分子量体が良好に溶解する溶媒がよく、用いる塩基と製造する高分子量体の特性に応じて、一般に知られているアルコール系、エーテル系、アミン系、炭化水素系溶媒等から任意に選択することが可能である。   As a solvent for dissolving the base, a solvent that forms a stable solution with the base to be used must be selected. As other factors, those having high base solubility are preferable, those that do not impair the solubility of the high molecular weight product produced in the reaction system in the reaction solvent, and further, the high molecular weight product to be produced dissolves well. The solvent to be used is good, and can be arbitrarily selected from generally known alcohol-based, ether-based, amine-based, hydrocarbon-based solvents and the like according to the characteristics of the base used and the high molecular weight to be produced.

塩基とそれを均一に溶解する溶媒の組み合わせとしては、例えば、ナトリウムメトキシドのメタノール溶液、ナトリウムエトキシドのエタノール溶液、カリウムt−ブトキシドの2−プロパノール溶液、カリウムt−ブトキシドの2−メチル−2−プロパノール溶液、カリウムt−ブトキシドのテトラヒドロフラン溶液、カリウムt−ブトキシドのジオキサン溶液、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液、メチルリチウムのエーテル溶液、リチウムt−ブトキシドのテトラヒドロフラン溶液、リチウムジイソプロピルアミドのシクロヘキサン溶液、カリウムビストリメチルシリルアミドのトルエン溶液等をはじめとして、種々の組み合わせの溶液が挙げられ、幾つかの溶液は市販品として容易に入手することができる。温和な反応条件、取り扱いの容易さの観点から、好ましくは金属アルコキシド系の溶液が用いられ、生成する重合体の溶解性、取り扱いの容易さ、反応の効率性、生成する重合体の溶解性等の観点から、より好ましくは金属t−ブトキシドのエーテル系溶液が用いられ、さらに好ましくはカリウムt−ブトキシドのテトラヒドロフラン溶液が用いられることになる。   Examples of a combination of a base and a solvent for uniformly dissolving the base include sodium methoxide in methanol, sodium ethoxide in ethanol, potassium t-butoxide in 2-propanol, and potassium t-butoxide in 2-methyl-2. -Propanol solution, potassium t-butoxide in tetrahydrofuran, potassium t-butoxide in dioxane, n-butyllithium in hexane, methyllithium in ether, lithium t-butoxide in tetrahydrofuran, lithium diisopropylamide in cyclohexane, potassium There are various combinations of solutions including a toluene solution of bistrimethylsilylamide, and several solutions are easily available as commercial products. From the viewpoint of mild reaction conditions and ease of handling, metal alkoxide-based solutions are preferably used. Solubility of the resulting polymer, ease of handling, efficiency of the reaction, solubility of the resulting polymer, etc. From the above viewpoint, an ether-based solution of metal t-butoxide is more preferably used, and a tetrahydrofuran solution of potassium t-butoxide is more preferably used.

上記の重合反応は、ホスホン酸エステル化合物およびアルデヒド化合物の溶液に塩基溶液を添加してもよく、塩基溶液にホスホン酸エステル化合物およびアルデヒド化合物の溶液を加えてもよい。また、同時に反応系に加えてもよく、添加の順序に制約はない。   In the above polymerization reaction, a base solution may be added to the solution of the phosphonate ester compound and the aldehyde compound, or a solution of the phosphonate ester compound and the aldehyde compound may be added to the base solution. Moreover, you may add to a reaction system simultaneously and there is no restriction | limiting in the order of addition.

上記の重合反応における重合時間は、用いられるモノマーの反応性、または望まれる重合体の分子量等に応じて適宜設定すればよいが、0.2時間〜30時間が好適である。
また、上記の重合反応における反応温度は特に制御する必要はなく、室温において良好に重合反応が進行するが、反応効率をより上げるために加熱または冷却して、より温和な条件にすることも可能である。
The polymerization time in the above polymerization reaction may be appropriately set according to the reactivity of the monomers used or the molecular weight of the desired polymer, but is preferably 0.2 hours to 30 hours.
In addition, the reaction temperature in the above polymerization reaction does not need to be controlled in particular, and the polymerization reaction proceeds well at room temperature. However, heating or cooling can be performed under milder conditions to increase the reaction efficiency. It is.

また、上述した重合操作において分子量を調節するために分子量調節剤、または末端修飾基として重合体の末端を封止するための封止剤を反応途中で反応系に添加することも可能であり、反応開始時に添加しておくことも可能である。したがって、本実施形態におけるアリールアミン重合体の末端には、停止剤に基づく置換基が結合していてもよい。
分子量調節剤、末端封止剤としては、たとえばベンジルホスホン酸ジエチル、ベンズアルデヒド等をはじめとする、反応活性基を1個有する化合物が挙げられる。
Moreover, it is also possible to add a molecular weight regulator in order to adjust the molecular weight in the polymerization operation described above, or a sealing agent for sealing the end of the polymer as a terminal modifying group to the reaction system during the reaction, It is also possible to add it at the start of the reaction. Accordingly, a substituent based on the terminator may be bonded to the terminal of the arylamine polymer in the present embodiment.
Examples of the molecular weight regulator and the end-capping agent include compounds having one reactive group such as diethyl benzylphosphonate and benzaldehyde.

本実施形態におけるベンゾジチオフェン重合体の好ましい分子量は、ポリスチレン換算数平均分子量で1,000〜1,000,000程度であり、より好ましくは2,000〜500,000である。分子量が小さすぎる場合には、クラックの発生等の成膜性が悪化することがあり、実用性に乏しくなる可能性がある。また分子量が大きすぎる場合には、一般の有機溶媒への溶解性が悪くなり、溶液の粘度が高くなって塗工による加工が困難になり、場合によって実用性上問題になる場合がある。   The preferred molecular weight of the benzodithiophene polymer in the present embodiment is about 1,000 to 1,000,000, more preferably 2,000 to 500,000 in terms of polystyrene-reduced number average molecular weight. If the molecular weight is too small, the film formability such as the generation of cracks may be deteriorated and the practicality may be poor. On the other hand, if the molecular weight is too large, the solubility in a general organic solvent is deteriorated, the viscosity of the solution becomes high and the processing by coating becomes difficult, and in some cases, there is a problem in practicality.

また、機械的特性を改良するために、重合時に分岐化剤を少量加えることも可能である。使用される分岐化剤は、重合反応活性基を3つ以上(同種でも異種でもよい)有する化合物である。これらの分岐化剤は単独で使用してもよく、また複数併用してもよい。   It is also possible to add a small amount of a branching agent during the polymerization in order to improve the mechanical properties. The branching agent used is a compound having three or more polymerization reaction active groups (which may be the same or different). These branching agents may be used alone or in combination.

以上のようにして得られたベンゾジチオフェン重合体は、重合に使用した塩基、未反応モノマー、末端停止剤、重合中に発生した無機塩等の不純物を除去して使用される。これらの精製操作は、再沈澱、抽出(例えば、ソックスレー抽出など)限外濾過、透析等をはじめとする従来公知の方法を使用して純化することができる。   The benzodithiophene polymer obtained as described above is used after removing impurities such as the base used in the polymerization, unreacted monomers, terminal terminators, and inorganic salts generated during the polymerization. These purification operations can be purified using conventionally known methods such as reprecipitation, extraction (eg, Soxhlet extraction) ultrafiltration, dialysis, and the like.

このように、上記の製造方法によって得られた本実施形態のベンゾジチオフェン重合体は、スピンコート法、キャスト法、ディップ法、インクジェット法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法、スプレー塗工等の公知の成膜方法により、クラックがなく、強度、靭性、耐久性等に優れた良好な薄膜を作製することが可能であり、各種有機エレクトロニクスデバイスの材料として好適に用いることができる。   As described above, the benzodithiophene polymer of the present embodiment obtained by the above production method is known as spin coating method, casting method, dipping method, ink jet method, doctor blade method, screen printing method, spray coating, etc. With this film formation method, it is possible to produce a good thin film free from cracks and excellent in strength, toughness, durability and the like, and can be suitably used as a material for various organic electronic devices.

次に、本実施形態の一般式(I)および(II)で表される重合体について、さらに詳細に説明する。   Next, the polymers represented by the general formulas (I) and (II) of this embodiment will be described in more detail.

本実施形態において、「芳香族炭素水素基あるいは芳香族複素環基」としては、単環基、多環基(縮合多環基、非縮合多環基)の何れでもよく、一例として、ベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、ターフェニル、ピレン、フルオレン、9,9−ジメチルフルオレン、アズレン、アントラセン、トリフェニレン、クリセン、9−ベンジリデンフルオレン、5H−ジベンゾ[a,d]シクロヘプテン、トリフェニルアミン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジチエニルベンゼン、フラン、ベンゾフラン、カルバゾール等の二価基が挙げられる。これらは置換もしくは無置換のアルキル基およびアルコキシ基を置換基として有していてもよい。   In the present embodiment, the “aromatic carbon hydrogen group or aromatic heterocyclic group” may be either a monocyclic group or a polycyclic group (a condensed polycyclic group or a non-condensed polycyclic group). Naphthalene, biphenyl, terphenyl, pyrene, fluorene, 9,9-dimethylfluorene, azulene, anthracene, triphenylene, chrysene, 9-benzylidenefluorene, 5H-dibenzo [a, d] cycloheptene, triphenylamine, thiophene, benzothiophene, Divalent groups such as dithienylbenzene, furan, benzofuran, carbazole and the like can be mentioned. These may have a substituted or unsubstituted alkyl group and alkoxy group as a substituent.

本実施形態における置換もしくは無置換のアルキル基とは、炭素数が1〜25の直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基であり、これらのアルキル基は更に、フッ素原子、シアノ基、フェニル基又はハロゲン原子もしくは直鎖又は分岐鎖のアルキル基で置換されたフェニル基を含有してもよい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、t−ブチル基、s−ブチル基、n−ブチル基、i−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−エチルヘキシル基、トリフルオロメチル基、2−シアノエチル基、ベンジル基、4−クロロベンジル基、4−メチルベンジル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。   The substituted or unsubstituted alkyl group in this embodiment is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 25 carbon atoms, and these alkyl groups are further a fluorine atom, a cyano group, a phenyl group or You may contain the phenyl group substituted by the halogen atom or the linear or branched alkyl group. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, t-butyl group, s-butyl group, n-butyl group, i-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, Octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, 3,7-dimethyloctyl, 2-ethylhexyl, trifluoromethyl, 2-cyanoethyl, benzyl, 4-chlorobenzyl, 4-methyl A benzyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc. are mentioned.

また、置換もしくは無置換のアルコキシ基である場合は、上記のアルキル基の結合位に酸素原子を挿入してアルコキシ基としたものが具体例として挙げられる(たとえば、メチル基:CH3−に対して、CH3O−など。以下同様。)。 Further, in the case of a substituted or unsubstituted alkoxy group, a specific example is one in which an oxygen atom is inserted into the bonding position of the alkyl group to form an alkoxy group (for example, with respect to a methyl group: CH 3 —). CH 3 O—, etc., and so on.

これら置換基は,同一のものを複数導入してもよいし異なるものを複数導入してもよい。また、これらのアルキル基及びアルコキシ基はさらに,ハロゲン原子、シアノ基、アリール基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、または、炭素数1〜12の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、アルコキシ基あるいはアルキルチオ基で置換されたアリール基を含有していてもよい。   As for these substituents, a plurality of the same ones may be introduced or a plurality of different ones may be introduced. In addition, these alkyl groups and alkoxy groups are further halogen atoms, cyano groups, aryl groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, alkoxy groups or alkylthio groups. An aryl group substituted with a group may be contained.

本実施形態の重合体は、アルキル基やアルコキシ基の存在により、溶媒への溶解性を向上させることができる。これら重合体において、溶媒への溶解性を向上させることは、有機エレクトロニクスデバイス製造の際の、湿式成膜過程の製造上で許容範囲(flexible-productivity)が大きくなることから重要である。溶解性の向上により、例えば、塗工溶媒の選択肢、溶液調製時の温度範囲、並びに、溶媒の乾燥時の温度範囲及び圧力範囲を拡大することができ、これらプロセッシビリティーが高まり、結果的に高純度で均一性の高い高品質な薄膜が得られる。   The polymer of this embodiment can improve the solubility to a solvent by presence of an alkyl group or an alkoxy group. In these polymers, it is important to improve the solubility in a solvent because the tolerance (flexible-productivity) increases in the production of a wet film-forming process in the production of an organic electronic device. By improving solubility, for example, the choice of coating solvent, the temperature range at the time of solution preparation, and the temperature range and pressure range at the time of solvent drying can be expanded. A high-quality thin film with high purity and high uniformity can be obtained.

以下に、本実施形態の実施例を更に具体的に説明する。しかし、本実施形態は以下に述べる実施例によって制限されて解釈されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。   Hereinafter, examples of the present embodiment will be described more specifically. However, the present embodiment is not construed as being limited by the examples described below, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present embodiment.

Figure 2007112878
Figure 2007112878

まず、上記の反応式(10)の(a)に示すヘキシルベンゾジチオフェン(Journal of Organic Chemistry, 32, 3093, 1967.に従って合成した)(a)11.00g(40.08mmol)を、容量1Lの四つ口フラスコに入れ、系内を窒素置換した後、乾燥ジエチルエーテル440mlを入れて、0℃に冷却した。ここにn−ブチルリチウム1.56M inヘキサン77ml(120.2mmol)をゆっくりと滴下し、滴下終了後室温で1.5時間撹拌した。これを再び0℃に冷却し、乾燥DMF(ジメチルホルムアミド)29.3ml(400mmol)を加えて0.5時間撹拌した。反応溶液を希塩酸、飽和食塩水の順に洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後溶媒を留去した。残渣をカラムクロマトグラフィーにより精製し、反応式(10)に示すジアルデヒド(b)を10.01g(30.28mmol)得た(収率76%,融点82−83℃)。   First, hexyl benzodithiophene (synthesized according to Journal of Organic Chemistry, 32, 3093, 1967.) shown in (a) of the above reaction formula (10) (a) 11.00 g (40.08 mmol) The flask was purged with nitrogen, and then 440 ml of dry diethyl ether was added and cooled to 0 ° C. To this, 77 ml (120.2 mmol) of n-butyllithium 1.56M in hexane was slowly added dropwise, and the mixture was stirred at room temperature for 1.5 hours after the completion of the addition. This was cooled again to 0 ° C., 29.3 ml (400 mmol) of dry DMF (dimethylformamide) was added, and the mixture was stirred for 0.5 hour. The reaction solution was washed with diluted hydrochloric acid and saturated brine in that order, dried over anhydrous sodium sulfate, and then the solvent was distilled off. The residue was purified by column chromatography to obtain 10.1 g (30.28 mmol) of dialdehyde (b) represented by the reaction formula (10) (yield: 76%, melting point: 82-83 ° C.).

このようにして得られた上記の反応式(10)の(b)に示すジアルデヒド(b)7.01g(21.20mmol)を容量500mlの四つ口フラスコに入れて、系内を窒素置換した。次に、エタノール150ml及びTHF70mlを入れた後、0℃に冷却して、水素化ホウ素ナトリウム2.01g(53mmol)を少しずつ加えた。全量を加えた後、室温で20分撹拌した。その後、再び0℃に冷却し、1Mの塩酸およそ60mlをゆっくりと加えた。エタノールを減圧留去した後、酢酸エチルを加えて、水、飽和食塩水の順で洗浄した。そして無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去し、目的となる上記反応式(10)の(c)に示すビスヒドロキシメチル体(c)を6.96g(20.81mmol)得た(収率99%,融点125−127℃)。   The dialdehyde (b) 7.01 g (21.20 mmol) shown in (b) of the above reaction formula (10) thus obtained was placed in a 500 ml four-necked flask, and the system was purged with nitrogen. did. Next, 150 ml of ethanol and 70 ml of THF were added, and then cooled to 0 ° C., and 2.01 g (53 mmol) of sodium borohydride was added little by little. After the entire amount was added, the mixture was stirred at room temperature for 20 minutes. Thereafter, the mixture was cooled again to 0 ° C., and approximately 60 ml of 1M hydrochloric acid was slowly added. Ethanol was distilled off under reduced pressure, ethyl acetate was added, and the mixture was washed with water and then saturated brine. After drying over anhydrous sodium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 6.96 g (20.81 mmol) of the bishydroxymethyl compound (c) shown in (c) of the above reaction formula (10) ( Yield 99%, melting point 125-127 ° C.).

次に、上記操作で得られた上記反応式(10)の(c)に示すビスヒドロキシメチル体(c)6.95g(20.78mmol)を、容量200mlの四つ口フラスコに入れ、系内を窒素置換した。1,4−ジオキサン30ml及び塩化チオニル4.2ml(58.18mmol)を加えた後、50℃に加熱して4.5時間撹拌した。これを0℃に冷却した後、少量のジエチルエーテルを加えて希釈し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を発泡しなくなるまでゆっくりと加えた。そして、ジエチルエーテルで抽出した後、有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。この後、溶媒を減圧留去して、上記反応式(10)の(d)に示す目的のビスクロロメチル体(d)を7.64g(20.57mmol)得た(収率99%,黄色粘稠液体)。   Next, 6.95 g (20.78 mmol) of the bishydroxymethyl compound (c) shown in (c) of the above reaction formula (10) obtained by the above operation was placed in a four-necked flask having a capacity of 200 ml, Was replaced with nitrogen. After adding 30 ml of 1,4-dioxane and 4.2 ml (58.18 mmol) of thionyl chloride, the mixture was heated to 50 ° C. and stirred for 4.5 hours. After cooling this to 0 ° C., a small amount of diethyl ether was added to dilute, and a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was slowly added until no foaming occurred. Then, after extraction with diethyl ether, the organic layer was washed with saturated brine and dried over anhydrous sodium sulfate. Thereafter, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 7.64 g (20.57 mmol) of the desired bischloromethyl compound (d) shown in (d) of the above reaction formula (10) (yield 99%, yellow). Viscous liquid).

このようにして得られたビスクロロメチル体(d)の1H−NMRスペクトル(400MHz,CDCl3,TMS)を図1に、IRスペクトル(窓材としてKBr使用)を図2に示す。 The 1 H-NMR spectrum (400 MHz, CDCl 3 , TMS) of the bischloromethyl compound (d) thus obtained is shown in FIG. 1, and the IR spectrum (using KBr as the window material) is shown in FIG.

上記で得られたビスクロロメチル体(d)7.00g(18.85mmol)及び、亜燐酸トリエチル14.3mlを容量300mlの四つ口フラスコに入れ、135℃に加熱した。ここで、135℃で5時間撹拌した後、亜燐酸トリエチルを減圧留去した。そして、残渣をカラムクロマトグラフィーにより精製し、上記反応式(10)の(e)に示す目的のリン化合物(e)を3.04g(5.29mmol)得た(収率28%,黄色粘稠液体)。   7.00 g (18.85 mmol) of the bischloromethyl compound (d) obtained above and 14.3 ml of triethyl phosphite were placed in a 300 ml four-necked flask and heated to 135 ° C. Here, after stirring at 135 ° C. for 5 hours, triethyl phosphite was distilled off under reduced pressure. The residue was purified by column chromatography to obtain 3.04 g (5.29 mmol) of the target phosphorus compound (e) shown in (e) of the above reaction formula (10) (yield 28%, yellow viscous). liquid).

このようにして得られたリン化合物(e)の1H−NMRスペクトル(400MHz,CDCl3,TMS)を図3に、IRスペクトル(neat,NaCl)を図4に示す。 The 1 H-NMR spectrum (400 MHz, CDCl 3 , TMS) of the phosphorus compound (e) thus obtained is shown in FIG. 3, and the IR spectrum (neat, NaCl) is shown in FIG.

<重合体1の合成>

Figure 2007112878
<Synthesis of Polymer 1>
Figure 2007112878

上述した合成の例(反応式10(a)〜(e))で得られたリン化合物(e)1.522g(2.648mmol)及び、上記反応式(11)の(f)に示すジアルデヒド(f)0.848g(2.648mmol)を容量200mlの四つ口フラスコに入れ、系内を窒素置換した。次に、乾燥THF(テトラヒドロフラン)80ml及び、ベンズアルデヒド14.05mg(0.132mmol)を加えた。この溶液にカリウムt−ブトキシドの1M THF溶液8ml滴下し、滴下終了後2時間撹拌した。さらに、ベンジルホスホン酸ジエチル60.5mg(0.265mmol)を加えて1時間撹拌した。その後、反応溶液を水に注ぎ、析出した固体を濾取して、1.107gの重合体1を得た(粗収率71%)。さらに、ジクロロメタンおよびメタノールから3回再沈精製し、赤色の粉末として0.624gの重合体1を得た(収率40%)。このときの元素分析値を表1に示す。   1.522 g (2.648 mmol) of the phosphorus compound (e) obtained in the above synthesis example (reaction formulas 10 (a) to (e)) and the dialdehyde shown in (f) of the above reaction formula (11) (F) 0.848 g (2.648 mmol) was placed in a 200 ml four-necked flask, and the system was purged with nitrogen. Next, 80 ml of dry THF (tetrahydrofuran) and 14.05 mg (0.132 mmol) of benzaldehyde were added. To this solution, 8 ml of 1M THF solution of potassium t-butoxide was added dropwise, and the mixture was stirred for 2 hours after completion of the addition. Furthermore, 60.5 mg (0.265 mmol) of diethyl benzylphosphonate was added and stirred for 1 hour. Thereafter, the reaction solution was poured into water, and the precipitated solid was collected by filtration to obtain 1.107 g of the polymer 1 (crude yield 71%). Furthermore, reprecipitation purification was performed three times from dichloromethane and methanol to obtain 0.624 g of polymer 1 as a red powder (yield 40%). The elemental analysis values at this time are shown in Table 1.

Figure 2007112878
Figure 2007112878

また、得られた反応式(11)に示す重合体1のIRスペクトル(NaClキャスト膜)を図5に示す。   Further, FIG. 5 shows an IR spectrum (NaCl cast film) of the polymer 1 shown in the obtained reaction formula (11).

<重合体2の合成>

Figure 2007112878
<Synthesis of Polymer 2>
Figure 2007112878

上記反応式(12)の(g)に示すジホスホネート化合物(g)2.724g(4.824mmol)及び、上述した合成の例(反応式10(a)〜(e))に記載した方法と同様の方法にて製造した反応式(12)内のジアルデヒド(h)2.000g(4.824mmol)を、容積200mlの四つ口フラスコに入れ、系内を窒素置換した。次に、乾燥THF100mlを加えた後、この溶液にカリウムt−ブトキシドの1M THF溶液17mlを滴下し、3時間撹拌した後、2時間還流した。ここで、ベンジルホスホン酸ジエチル0.10ml(0.48mmol)を加えて1時間還流した後、さらにベンズアルデヒド0.10ml(0.96mmol)を加えて1時間還流した。そして、反応溶液を水に注ぎ、析出した固体を濾取して、3.046gの重合体を得た(粗収率94%)。さらにTHF/メタノールから再沈精製し、赤色の粉末として2.902gの重合体2を得た(収率90%)。このときの元素分析値を表2に示す。   2.724 g (4.824 mmol) of the diphosphonate compound (g) shown in (g) of the above reaction formula (12) and the method described in the above-described synthesis example (reaction formulas 10 (a) to (e)) 2.000 g (4.824 mmol) of dialdehyde (h) in the reaction formula (12) produced by the same method was put into a 200 ml four-necked flask, and the inside of the system was purged with nitrogen. Next, after adding 100 ml of dry THF, 17 ml of a 1M THF solution of potassium t-butoxide was added dropwise to this solution, followed by stirring for 3 hours and then refluxing for 2 hours. Here, after adding 0.10 ml (0.48 mmol) of diethyl benzylphosphonate and refluxing for 1 hour, further adding 0.10 ml (0.96 mmol) of benzaldehyde and refluxing for 1 hour. Then, the reaction solution was poured into water, and the precipitated solid was collected by filtration to obtain 3.046 g of a polymer (crude yield 94%). Further, reprecipitation purification from THF / methanol yielded 2.902 g of polymer 2 as a red powder (yield 90%). The elemental analysis values at this time are shown in Table 2.

Figure 2007112878
Figure 2007112878

また、反応式(12)に示す重合体2のIRスペクトル(NaClキャスト膜)を図6に示す。   Further, FIG. 6 shows an IR spectrum (NaCl cast film) of the polymer 2 represented by the reaction formula (12).

本発明のベンゾジチオフェン重合体は、優れた電荷輸送特性、発光特性、あるいは、湿式成膜プロセスによる薄膜化の可能性とを有し、有機EL素子分野など多方面にわたる有機(半導体)デバイス応用研究を加速させる素材を提供可能となった。この分野における本発明の利用可能性は高い。   The benzodithiophene polymer of the present invention has excellent charge transport characteristics, light emission characteristics, and possibility of thinning by a wet film formation process, and is applicable to various organic (semiconductor) device applications such as organic EL element fields. It has become possible to provide materials that accelerate research. The applicability of the present invention in this field is high.

本実施形態で合成されたベンゾジチオフェン化合物の1H−NMRスペクトルであり、横軸はppmを、縦軸はシグナル強度(arb.)をそれぞれ示す。It is a < 1 > H-NMR spectrum of the benzodithiophene compound synthesize | combined by this embodiment, a horizontal axis shows ppm and a vertical axis | shaft shows signal intensity | strength (arb.), Respectively. 本実施形態で合成されたベンゾジチオフェン化合物の赤外吸収スペクトルであり、横軸は波数(cm-1)を、横軸は吸光度(T%)をそれぞれ示す。It is an infrared absorption spectrum of the benzodithiophene compound synthesized in the present embodiment, where the horizontal axis represents the wave number (cm −1 ) and the horizontal axis represents the absorbance (T%). 本実施形態で合成された他のベンゾジチオフェン化合物の1H−NMRスペクトルであり、横軸はppmを、縦軸はシグナル強度(arb.)をそれぞれ示す。It is a < 1 > H-NMR spectrum of the other benzodithiophene compound synthesize | combined by this embodiment, a horizontal axis shows ppm and a vertical axis | shaft shows signal intensity | strength (arb.), Respectively. 本実施形態で合成された他のベンゾジチオフェン化合物の赤外吸収スペクトルであり、横軸は波数(cm-1)を、横軸は吸光度(T%)をそれぞれ示す。It is an infrared absorption spectrum of the other benzodithiophene compound synthesize | combined by this embodiment, a horizontal axis shows a wave number (cm <-1> ) and a horizontal axis shows a light absorbency (T%), respectively. 重合体1の合成で得られた本実施形態のベンゾジチオフェン重合体の赤外吸収スペクトルであり、横軸は波数(cm-1)を、横軸は吸光度(T%)をそれぞれ示す。It is an infrared absorption spectrum of the benzodithiophene polymer of this embodiment obtained by the synthesis | combination of the polymer 1, A horizontal axis shows a wave number (cm <-1> ) and a horizontal axis shows a light absorbency (T%), respectively. 重合体2の合成で得られた本実施形態のベンゾジチオフェン重合体の赤外吸収スペクトルであり、横軸は波数(cm-1)を、横軸は吸光度(T%)をそれぞれ示す。It is an infrared absorption spectrum of the benzodithiophene polymer of this embodiment obtained by the synthesis | combination of the polymer 2, A horizontal axis shows a wave number (cm <-1> ) and a horizontal axis shows a light absorbency (T%), respectively.

Claims (5)

下記一般式(I)で表される繰り返し単位を含有することを特徴とするベンゾジチオフェン重合体。
Figure 2007112878
(但し、式(I)中、Arは置換あるいは無置換の二価の芳香族炭素水素基または芳香族複素環基を表し、R1およびR4〜R7は、それぞれ独立して、水素原子、置換または無置換のアルキル基またはアルコキシ基を表し、xは0または1〜4の整数であり、xが2以上の場合、複数個のR1は同一でも、それぞれ異なっていてもよい。)
A benzodithiophene polymer comprising a repeating unit represented by the following general formula (I):
Figure 2007112878
(In the formula (I), Ar represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic carbon hydrogen group or aromatic heterocyclic group, and R 1 and R 4 to R 7 are each independently a hydrogen atom. Represents a substituted or unsubstituted alkyl group or alkoxy group, x is 0 or an integer of 1 to 4, and when x is 2 or more, a plurality of R 1 may be the same or different.
下記一般式(II)で表される繰り返し単位を含有することを特徴とするベンゾジチオフェン重合体。
Figure 2007112878
(但し、式(II)中、R1およびR4〜R8は、それぞれ独立して、水素原子、置換または無置換のアルキル基またはアルコキシ基を表し、xおよびyは、それぞれ独立に、0または1〜4の整数であり、xおよびyがそれぞれ2以上の場合、複数個のR1またはR8は、同一でも、それぞれ異なっていてもよい。)
A benzodithiophene polymer comprising a repeating unit represented by the following general formula (II):
Figure 2007112878
(In the formula (II), R 1 and R 4 to R 8 each independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an alkoxy group, and x and y each independently represents 0 Or an integer of 1 to 4, and when x and y are each 2 or more, a plurality of R 1 or R 8 may be the same or different.
下記一般式(III)で表されるカルボニル化合物と、下記一般式(IV)で表されるリン化合物とを反応させて得られることを特徴とする請求項1または請求項2記載のベンゾジチオフェン重合体。
Figure 2007112878
(但し、式(III)中、R1,R4およびR7は、それぞれ独立して、水素原子、置換または無置換のアルキル基またはアルコキシ基を表し、xは0または1〜4の整数であり、xが2以上の場合、複数個のR1は同一でもよく、それぞれ異なっていてもよい。)
Figure 2007112878
(但し、式(IV)中、Zは−PO(OR')2(式中R'は低級アルキル基を表す)または−P+R''3-(式中R''はフェニル基あるいはアルキル基を、Yはハロゲン原子を表す)を表し、R5およびR6は水素原子、置換または無置換のアルキル基あるいはアルコキシ基を表し、Arは置換あるいは無置換の二価の芳香族炭素水素基あるいは芳香族複素環基を表す。)
The benzodithiophene according to claim 1 or 2, which is obtained by reacting a carbonyl compound represented by the following general formula (III) with a phosphorus compound represented by the following general formula (IV): Polymer.
Figure 2007112878
(In the formula (III), R 1 , R 4 and R 7 each independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an alkoxy group, and x is 0 or an integer of 1 to 4) Yes, when x is 2 or more, the plurality of R 1 may be the same or different.)
Figure 2007112878
(In the formula (IV), Z represents —PO (OR ′) 2 (wherein R ′ represents a lower alkyl group) or —P + R ″ 3 Y (where R ″ represents a phenyl group or An alkyl group, Y represents a halogen atom), R 5 and R 6 represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an alkoxy group, and Ar represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic carbon hydrogen. Represents a group or an aromatic heterocyclic group.)
下記一般式(V)で表される化合物と、下記一般式(VI)で表されるカルボニル化合物とを反応させて得られることを特徴とする請求項1または請求項2記載のベンゾジチオフェン重合体。
Figure 2007112878
(但し、式(V)中、Zは−PO(OR')2(式中R'は低級アルキル基を表す)または−P+R''3-(式中R''はフェニル基あるいはアルキル基を、Yはハロゲン原子を表す)を表し、R1,R4およびR7は、それぞれ独立して、水素原子、置換または無置換のアルキル基またはアルコキシ基を表し、xは0または1〜4の整数であり、xが2以上の場合、複数個のR1は、同一でも、それぞれ異なっていてもよい。)
Figure 2007112878
(但し、式(VI)中、Arは置換あるいは無置換の二価の芳香族炭素水素基または芳香族複素環基を表し、R5およびR6は、水素原子、置換または無置換のアルキル基あるいはアルコキシ基を表す。)
3. The benzodithiophene weight according to claim 1, which is obtained by reacting a compound represented by the following general formula (V) with a carbonyl compound represented by the following general formula (VI): Coalescence.
Figure 2007112878
(In the formula (V), Z represents —PO (OR ′) 2 (wherein R ′ represents a lower alkyl group) or —P + R ″ 3 Y (where R ″ represents a phenyl group or An alkyl group, Y represents a halogen atom), R 1 , R 4 and R 7 each independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an alkoxy group, and x is 0 or 1 And when x is 2 or more, the plurality of R 1 may be the same or different from each other.)
Figure 2007112878
(In the formula (VI), Ar represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic carbon hydrogen group or aromatic heterocyclic group, and R 5 and R 6 represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, and Or represents an alkoxy group.)
下記一般式(VII)で表される化合物を用いて得られることを特徴とする請求項1記載のベンゾジチオフェン重合体。
Figure 2007112878
(但し、式(VII)中、Yはハロゲン原子を表し、R1,R4およびR7は、それぞれ独立に、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基またはアルコキシ基を表し、xは0または1〜4の整数であり、xが2以上の場合、複数個のR1は、同一でも、それぞれ異なっていてもよい。)
The benzodithiophene polymer according to claim 1, which is obtained by using a compound represented by the following general formula (VII).
Figure 2007112878
(In the formula (VII), Y represents a halogen atom, R 1 , R 4 and R 7 each independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an alkoxy group, and x is 0 or When it is an integer of 1 to 4 and x is 2 or more, a plurality of R 1 may be the same or different.)
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