JP2008071840A - Organic semiconductor material, organic semiconductor device using it and manufacturing method for organic semiconductor device - Google Patents

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JP2008071840A JP2006247389A JP2006247389A JP2008071840A JP 2008071840 A JP2008071840 A JP 2008071840A JP 2006247389 A JP2006247389 A JP 2006247389A JP 2006247389 A JP2006247389 A JP 2006247389A JP 2008071840 A JP2008071840 A JP 2008071840A
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Kazuo Takimiya
和男 瀧宮
Yoshito Kunugi
義人 功刀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic semiconductor material containing a low molecular compound being proper to a welding process and having a solubility, an organic semiconductor device using the organic semiconductor material and a manufacturing method for the organic semiconductor device. <P>SOLUTION: The organic semiconductor material contains a compound shown by general formula (1). Herein, R<SB>1</SB>and/or R<SB>2</SB>in formula represents a functional group having a soluble effect. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光電気的、光電子的、電気的、電子的部品に用いられる有機半導体材料に関し、特に、テトラチアフルバレンにピロール環が縮合したピロロテトラチアフルバレンを骨格とするピロロテトラチアフルアバレン誘導体を含む有機半導体材料と、これを用いたトランジスタ、薄膜光電変換素子、色素増感太陽電池、有機キャリア輸送層を有する発光デバイス等の有機半導体デバイスに関する。   The present invention relates to an organic semiconductor material used for photoelectric, optoelectronic, electrical, and electronic components. The present invention relates to an organic semiconductor material including a transistor, a thin film photoelectric conversion element, a dye-sensitized solar cell, and a light emitting device having an organic carrier transport layer using the organic semiconductor material.

従来から、シリコン(Si)などを含む無機半導体材料が開発されていたが、近年、有機化合物を含む有機半導体材料が盛んに開発されている。   Conventionally, inorganic semiconductor materials containing silicon (Si) or the like have been developed, but in recent years, organic semiconductor materials containing organic compounds have been actively developed.

有機半導体材料を用いることの利点は、基板上に有機半導体材料を含む半導体層を配置する方法として溶接法を用いることができることである。これより、基板に紙やプラスチック等を用いることができるようになり、有機半導体デバイスの軽量化、柔軟化が可能になる。溶接法は有機半導体材料を含む溶液を基板に塗布することで半導体層を配置する方法であり、例えば、塗布法、スピンコート、インクジェット法等を挙げることができる。この方法を用いると、従来から用いられている真空蒸着法を用いたときと比べて、製造工程の簡便化や製造に要する装置類の大幅なコストダウンを行うこと、大面積の有機半導体デバイスの製造が可能となる。   An advantage of using an organic semiconductor material is that a welding method can be used as a method for disposing a semiconductor layer containing an organic semiconductor material on a substrate. As a result, paper, plastic, or the like can be used for the substrate, and the organic semiconductor device can be reduced in weight and flexibility. The welding method is a method of disposing a semiconductor layer by applying a solution containing an organic semiconductor material to a substrate, and examples thereof include a coating method, a spin coat method, and an ink jet method. When this method is used, compared to the case of using the conventional vacuum deposition method, the manufacturing process is simplified and the cost required for manufacturing is greatly reduced. Manufacture is possible.

従来は、特許文献1に開示されている、共役高分子やオリゴマー(ポリチオフェン誘導体、PPV誘導体、及びその共重合体など)、または特許文献2に開示されている、ペンタセンの可溶化前駆体などが代表的な溶接法に用いられる有機半導体材料であった。   Conventionally, conjugated polymers and oligomers (such as polythiophene derivatives, PPV derivatives, and copolymers thereof) disclosed in Patent Document 1, or solubilized precursors of pentacene disclosed in Patent Document 2 are used. It was an organic semiconductor material used for typical welding methods.

一方,最近では低分子化合物に可溶化官能基を導入した化合物が試されている。例えば、特許文献3に開示されている、官能基化された高溶解性ペンタセン誘導体などの成功例がある
また、非特許文献1にて、TTF誘導体の一つであるDT−TTF(Dithieno[3,4-d]tetrathiafulvalene)の単結晶が電界効果トランジスタとして高い電界効果移動度を示し、有機半導体材料として用いることができると報告されている。
特開2005−158520 特開2004−221318 特開2006−28055 M. Mas-Torrent; P. Hadley; S.T. Bromley; X. Ribas; J. Tarres; M. Mas; E. Molins; J. Veciana; C. Rovira, ,J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 8456-8553
On the other hand, recently, a compound in which a solubilizing functional group is introduced into a low molecular weight compound has been tried. For example, there is a successful example such as a functionalized highly soluble pentacene derivative disclosed in Patent Document 3. In Non-Patent Document 1, DT-TTF (Dithieno [3 , 4-d] tetrathiafulvalene) has been reported to exhibit high field effect mobility as a field effect transistor and can be used as an organic semiconductor material.
JP-A-2005-158520 JP 2004-221318 A JP 2006-28055 A M. Mas-Torrent; P. Hadley; ST Bromley; X. Ribas; J. Tarres; M. Mas; E. Molins; J. Veciana; C. Rovira,, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126 , 8456-8553

しかしながら、上記特許文献1、2に開示された有機半導体材料は、高分子であり、分子中に種々の官能基を導入することが困難であるため、上記有機半導体材料を改良することが難しい。よって、当該有機半導体材料を基にして、新たな有機半導体材料を開発することは難しいという欠点がある。   However, since the organic semiconductor materials disclosed in Patent Documents 1 and 2 are polymers and it is difficult to introduce various functional groups into the molecules, it is difficult to improve the organic semiconductor materials. Therefore, there is a drawback that it is difficult to develop a new organic semiconductor material based on the organic semiconductor material.

また、上記特許文献3に開示された有機半導体材料は、溶解性官能基の立体障害によって、半導体コア部分の分子間の重なりが妨げられるため、産業上利用できるまでには至っていない。   In addition, the organic semiconductor material disclosed in Patent Document 3 has not yet been industrially applicable because the steric hindrance of the soluble functional group prevents the semiconductor core portion from overlapping between molecules.

さらに、非特許文献1に開示された有機半導体材料は、有機溶媒に対しては難溶性を示すため溶接法に用いることはできないという問題がある。   Furthermore, the organic semiconductor material disclosed in Non-Patent Document 1 has a problem that it cannot be used in a welding method because it is hardly soluble in an organic solvent.

従来開発されている有機半導体材料は、このような問題点を有しているため、溶接法に適した有機半導体材料の開発は進んでいないのが現状である。   Conventionally developed organic semiconductor materials have such problems, and the development of organic semiconductor materials suitable for welding methods has not progressed.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は溶接法に適した溶解性のある低分子化合物を含む有機半導体材料、これを用いた有機半導体デバイスおよびその製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an organic semiconductor material containing a soluble low-molecular compound suitable for welding, an organic semiconductor device using the same, and a method for producing the same It is to be.

本発明者は、上記課題を解決するためにテトラチアフルバレン誘導体(以下、TTF誘導体という)を作製し、有機半導体材料として用いたところ、当該TTF誘導体の中でもピロール縮環TTF(以下、ピロロTTFという)を有する低分子化合物を含む有機半導体材料が、溶接法に適した有機半導体材料であることを見出し、本発明を完成させるに至った。   In order to solve the above problems, the present inventor made a tetrathiafulvalene derivative (hereinafter referred to as TTF derivative) and used it as an organic semiconductor material. Among the TTF derivatives, the pyrrole-fused TTF (hereinafter referred to as pyrrolo TTF). It was found that an organic semiconductor material containing a low-molecular compound having) is an organic semiconductor material suitable for welding, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明に係る有機半導体材料は、一般式(1)で表される化合物を含む有機半導体材料であることを特徴としている。   That is, the organic semiconductor material according to the present invention is an organic semiconductor material containing a compound represented by the general formula (1).

Figure 2008071840
Figure 2008071840

一般式(1)
式中、Rおよび/またはR溶解性効果を有する官能基を表す。
General formula (1)
In the formula, R 1 and / or R 2 represents a functional group having a solubility effect.

上記構成によれば、上記化合物はピロール環の窒素原子上に上記のR、Rで表される溶解性効果を有する官能基を導入されているピロロTTF誘導体である。ピロロTTF誘導体は酸化電位が低いためドナー性と伝導性に優れた低分子化合物であり、低分子でありながら、高い分子間相互作用が可能である。 According to the above configuration, the compound is a pyrrolo TTF derivatives as introducing a functional group having a solubility effect represented by the above R 1, R 2 on the nitrogen atom of the pyrrole ring. A pyrrolo TTF derivative is a low-molecular compound excellent in donor property and conductivity because of its low oxidation potential, and allows high intermolecular interaction while being a low molecule.

また、ピロロTTFから一般式(1)で表される化合物を合成した場合、異性体が生じることがないため、合成によって得られる当該化合物は均一である。従って、当該有機半導体材料を半導体層中に配置した場合、上下左右に均一に配置することが可能である。そのため、当該有機半導体材料に分子の配列効果が生じ、性能の良い有機半導体デバイスを作製することができる。   Further, when a compound represented by the general formula (1) is synthesized from pyrrolo TTF, an isomer is not generated, and thus the compound obtained by synthesis is uniform. Therefore, when the organic semiconductor material is disposed in the semiconductor layer, it can be uniformly disposed vertically and horizontally. Therefore, a molecular alignment effect occurs in the organic semiconductor material, and an organic semiconductor device with good performance can be manufactured.

なお、上記「分子の配列効果」とは、上下に隣りあう分子同士が良好に重なり合っている、および/または左右に隣りあう分子同士が良好に配置されている場合、各分子のπ電子軌道間の相互作用が良好に働き、キャリア、すなわち電子あるいは正孔が高速で分子間を移動することができる効果をいう。   In addition, the above-mentioned “molecular arrangement effect” means that when molecules adjacent to each other in the upper and lower sides overlap well and / or molecules adjacent to each other in the left and right are arranged well, the π electron orbit of each molecule The above-mentioned interaction works well, and it means an effect that carriers, that is, electrons or holes can move between molecules at high speed.

さらに、ピロロTTFは自体は有機溶媒に対して不溶性であるが、上記官能基を導入することで、有機溶媒に対する溶解性を向上させることができる。そのため、上記化合物を適切な有機溶媒に溶かすことができ、スピンコート等の溶接法を用いて上記化合物を基板上に配置することができる。従って、有機半導体の製造工程の簡便化や製造に要する装置類の大幅なコストダウンを行うこと、大面積の有機半導体デバイスの製造が可能となる。   Furthermore, although pyrrolo TTF itself is insoluble in an organic solvent, the solubility in an organic solvent can be improved by introducing the functional group. Therefore, the compound can be dissolved in an appropriate organic solvent, and the compound can be disposed on the substrate using a welding method such as spin coating. Therefore, it is possible to simplify the manufacturing process of the organic semiconductor, greatly reduce the cost of the equipment required for manufacturing, and manufacture an organic semiconductor device having a large area.

また、本発明に係る有機半導体材料に含まれる、上記一般式(1)で表される化合物のRおよび/またはRが、主鎖に炭素骨格を含む官能基であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that R 1 and / or R 2 of the compound represented by the general formula (1) contained in the organic semiconductor material according to the present invention is a functional group containing a carbon skeleton in the main chain.

上記構成によれば、主鎖に炭素骨格を含む官能基を用いることで、疎水的相互作用が官能基同士および/または一般式(1)で表される化合物と官能基との間に生じる。生じた疎水的相互作用は、有機溶媒に化合物を溶解させるためには特に有効であり、有機溶媒に対する溶解性をさらに向上させることができる。そのため、上記化合物を適切な有機溶媒に溶かすことができ、スピンコート等の溶接法を用いて上記化合物を基板上に配置することができる。従って、有機半導体の製造工程の簡便化や製造に要する装置類の大幅なコストダウンを行うこと、大面積の有機半導体デバイスの製造が可能となる。   According to the above configuration, by using a functional group containing a carbon skeleton in the main chain, a hydrophobic interaction occurs between the functional group and / or the compound represented by the general formula (1) and the functional group. The generated hydrophobic interaction is particularly effective for dissolving the compound in the organic solvent, and can further improve the solubility in the organic solvent. Therefore, the compound can be dissolved in an appropriate organic solvent, and the compound can be disposed on the substrate using a welding method such as spin coating. Therefore, it is possible to simplify the manufacturing process of the organic semiconductor, greatly reduce the cost of the equipment required for manufacturing, and manufacture an organic semiconductor device having a large area.

また、本発明に係る有機半導体材料に含まれる、上記一般式(1)で表される化合物のRおよび/またはRは、炭素数4以上のアルキル基であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that R < 1 > and / or R < 2 > of the compound represented by the said General formula (1) contained in the organic-semiconductor material which concerns on this invention is a C4 or more alkyl group.

上記構成によれば、炭素数4以上のアルキル基を導入することで、当該アルキル基同士および/またはアルキル基とピロロTTF間での疎水相互作用が向上し、有機溶媒に対する溶解性をさらに向上させることができる。そのため、上記化合物を適切な有機溶媒に溶かすことができ、スピンコート等の溶接法を用いて上記化合物を基板上に配置することができる。従って、有機半導体の製造工程の簡便化や製造に要する装置類の大幅なコストダウンを行うこと、大面積の有機半導体デバイスの製造が可能となる。   According to the above configuration, by introducing an alkyl group having 4 or more carbon atoms, hydrophobic interaction between the alkyl groups and / or between the alkyl group and pyrroloTTF is improved, and solubility in an organic solvent is further improved. be able to. Therefore, the compound can be dissolved in an appropriate organic solvent, and the compound can be disposed on the substrate using a welding method such as spin coating. Therefore, it is possible to simplify the manufacturing process of the organic semiconductor, greatly reduce the cost of the equipment required for manufacturing, and manufacture an organic semiconductor device having a large area.

さらに、上記一般式(1)で表される化合物に、アルキル基同士の相互作用によって、分子の配列効果がより強く生じる。そのため、半導体の性能に関わる、ドナー性と伝導性を向上させることができる。   Furthermore, in the compound represented by the general formula (1), the molecular alignment effect is more strongly generated by the interaction between the alkyl groups. Therefore, donor property and conductivity related to the performance of the semiconductor can be improved.

また、本発明に係る有機半導体材料に含まれる、上記一般式(1)で表される化合物のRおよび/またはRが、炭素数12以上の直鎖型アルキル基であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that R < 1 > and / or R < 2 > of the compound represented by the said General formula (1) contained in the organic-semiconductor material which concerns on this invention is a C12 or more linear alkyl group.

上記構成によれば、炭素数12以上の直鎖型アルキル基を用いることで、当該アルキル基同士および/またはアルキル基とピロロTTF間での疎水相互作用が、さらに向上し上記一般式(1)で表される化合物の有機溶媒に対する溶解度をより高めることができる。さらに、直鎖型アルキル基同士の相互作用によって分子の配列効果がさらに強く生じる。そのため、電界効果トランジスタの材料として用いたときに、電界効果移動度が優れているという驚くべき効果を奏する。   According to the above configuration, by using a linear alkyl group having 12 or more carbon atoms, hydrophobic interaction between the alkyl groups and / or between the alkyl group and pyrroloTTF is further improved, and the general formula (1) The solubility with respect to the organic solvent of the compound represented by can be improved more. In addition, the molecular alignment effect is more intense due to the interaction between the linear alkyl groups. Therefore, when used as a material for a field effect transistor, there is a surprising effect that field effect mobility is excellent.

また、本発明は、上記有機半導体材料を含むことを特徴とする有機半導体デバイスでもある。   Moreover, this invention is also an organic-semiconductor device characterized by including the said organic-semiconductor material.

上記構成によれば、本発明に係る有機半導体デバイスは、本発明に係る有機半導体材料を含んでいるので、溶接法を用いて製造されることが可能である。従って、上記有機半導体デバイスは軽量、柔軟および大面積であるという特徴を有することができる。   According to the said structure, since the organic-semiconductor device concerning this invention contains the organic-semiconductor material concerning this invention, it can be manufactured using a welding method. Therefore, the organic semiconductor device can be characterized by being lightweight, flexible and large in area.

また、本発明に係る有機半導体デバイスは、トランジスタである上記有機半導体デバイスも含む。   The organic semiconductor device according to the present invention also includes the organic semiconductor device that is a transistor.

上記構成によれば、本発明に係るトランジスタは、本発明に係る有機半導体材料を含んでいるので、軽量、柔軟および大面積であるという特徴を有することができる。   According to the above configuration, since the transistor according to the present invention includes the organic semiconductor material according to the present invention, the transistor can have characteristics of being lightweight, flexible, and having a large area.

また、本発明に係る有機半導体デバイスは、有機キャリア輸送層および/または発光層を有する発光デバイスである上記有機半導体デバイスも含む。   The organic semiconductor device according to the present invention also includes the above organic semiconductor device which is a light emitting device having an organic carrier transport layer and / or a light emitting layer.

上記構成によれば、本発明に係る有機キャリア輸送層および/または発光層を有する発光デバイスは、本発明に係る有機半導体材料を含んでいるので、軽量、柔軟および大面積であるという特徴を有することができる。   According to the above configuration, the light-emitting device having the organic carrier transport layer and / or the light-emitting layer according to the present invention includes the organic semiconductor material according to the present invention, and thus has features of being lightweight, flexible, and having a large area. be able to.

また、本発明は、上記有機半導体材料を溶接法により基板に配置する工程を含む有機半導体デバイスの製造方法も含む。   Moreover, this invention also includes the manufacturing method of the organic-semiconductor device including the process of arrange | positioning the said organic-semiconductor material to a board | substrate with a welding method.

上記構成によれば、本発明に係る有機半導体材料を用いるため、低コストで、軽量、柔軟および大面積である有機半導体デバイスを製造することができる。さらに、有機半導体デバイスを製造する場合に、製造工程の簡便化や製造に要する装置類の大幅なコストダウンを行うことが可能となる。   According to the said structure, since the organic-semiconductor material which concerns on this invention is used, the organic-semiconductor device which is low cost, lightweight, flexible, and a large area can be manufactured. Furthermore, when manufacturing an organic semiconductor device, it is possible to simplify the manufacturing process and significantly reduce the cost of equipment required for manufacturing.

本発明に係る有機半導体材料は、以上のように、一般式(1)で表される化合物を含む構成である。なお、式中、Rおよび/またはRは溶解性効果を有する官能基を表す。上記一般式(1)で表される化合物は、ドナー性と伝導性に優れ高い分子間相互作用を有するだけでなく、官能基が導入されることで有機溶媒に対する高い溶解性を獲得する。 As described above, the organic semiconductor material according to the present invention includes a compound represented by the general formula (1). In the formula, R 1 and / or R 2 represent a functional group having a solubility effect. The compound represented by the general formula (1) not only has excellent donor properties and conductivity but also has high intermolecular interaction, and acquires high solubility in an organic solvent by introducing a functional group.

それゆえ、半導体層を配置する方法の一つである溶接法に適した低分子化合物を含む、有機半導体材料、これを用いた軽量、柔軟および大面積である有機半導体デバイス、およびその製造方法を提供することができるという効果を奏する。   Therefore, an organic semiconductor material containing a low molecular weight compound suitable for a welding method which is one of methods for arranging a semiconductor layer, an organic semiconductor device having a light weight, flexibility and large area using the organic semiconductor material, and a manufacturing method thereof There is an effect that it can be provided.

本発明の一実施形態について説明すると、以下の通りであるが、本発明はこれに限定されるものではない。   An embodiment of the present invention will be described as follows, but the present invention is not limited to this.

具体的には、本発明者らは、TTF誘導体であるピロール縮環TTF誘導体(以下、ピロロTTF誘導体という)の以下の点に着目し、ピロロTTF誘導体を合成した。   Specifically, the present inventors focused on the following points of a pyrrole-fused TTF derivative (hereinafter referred to as a pyrrolo TTF derivative), which is a TTF derivative, and synthesized a pyrrolo TTF derivative.

1)単結晶、または真空蒸着法によって半導体層が配置された、電界効果トランジスタにおいて高い電界効果移動度を示したジチエノTTFに分子骨格が類似しているため、高性能の有機半導体材料と期待できる。   1) Since the molecular skeleton is similar to that of a dithieno TTF that has a high field effect mobility in a field effect transistor in which a semiconductor layer is arranged by a single crystal or vacuum deposition method, it can be expected to be a high-performance organic semiconductor material. .

2)2つの官能基を分子間のTTF間相互作用を妨げないためにピロール環の窒素上に導入した場合に、ピロロTTFではシス、トランスの異性体が生じないため、分子の配列効果が期待できる。   2) When two functional groups are introduced on the nitrogen of the pyrrole ring so as not to prevent the interaction between TTFs between molecules, cis and trans isomers do not occur in pyrrolo TTF, so that the molecular alignment effect is expected. it can.

3)直鎖状の炭素骨格である官能基をピロール環の窒素上に導入した場合、分子は直線状に伸長した構造をとりうるため、上記官能基間のファスナー効果によりTTF間のπ−π、及びS−S間相互作用が強化されることが期待できる。   3) When a functional group that is a linear carbon skeleton is introduced onto the nitrogen of the pyrrole ring, the molecule can take a linearly extended structure. Therefore, π-π between TTFs due to the fastener effect between the functional groups. , And S-S interaction can be expected to be enhanced.

炭素数が4以上のアルキル基が導入されたピロロTTF誘導体は、有機溶媒に対して可溶性を示した。さらに、炭素数が12以上のアルキル基が導入されたピロロTTF誘導体を有機半導体デバイスの材料として用いた場合に、有機半導体デバイスは非常に高い電界効果移動度を示すことが分かった。   The pyrrolo TTF derivative introduced with an alkyl group having 4 or more carbon atoms was soluble in an organic solvent. Furthermore, it has been found that when a pyrrolo TTF derivative having an alkyl group having 12 or more carbon atoms introduced therein is used as a material for an organic semiconductor device, the organic semiconductor device exhibits a very high field effect mobility.

なお、本発明のピロロTTF誘導体についてR、Rで表される官能基が両方ともn−C、で表される官能基からなるピロロTTFは「J.O.Jeppensen; K, Takimiya; F. Jensen; T.Brimert; K. Nielsen; N.Thorup; J. Becher ,J. Org. Chem., 2000, 65, 5794- 5805」においてすでに公知であるが、上記化合物が有機半導体材料として用いられることは上記文献では一切記述されておらず、上記化合物が有機半導体材料として非常に有用であるという知見は本発明によって初めて明らかにされたものである。当業者が予想することは困難であるといえる。従って、上記化合物を有機半導体の材料として用いることは、本発明者らが鋭意研究を行った結果得られた新規知見によるものであるので、上記化合物も本発明に含まれる。 In the pyrrolo TTF derivative of the present invention, the pyrrolo TTF composed of the functional groups represented by R 1 and R 2 both represented by nC 4 H 9 is “JOJeppensen; K, Takimiya; F. Jensen; T. Brimert; K. Nielsen; N. Thorup; J. Becher, J. Org. Chem., 2000, 65, 5794-5805 ”, the above compounds are used as organic semiconductor materials. Is not described at all in the above-mentioned literature, and the finding that the above-mentioned compound is very useful as an organic semiconductor material has been revealed for the first time by the present invention. It can be said that it is difficult for those skilled in the art to predict. Therefore, the use of the above compound as a material for an organic semiconductor is based on new knowledge obtained as a result of intensive studies by the present inventors, and thus the above compound is also included in the present invention.

〔有機半導体材料の特徴〕
本発明の有機半導体材料は一般式(1)で表される化合物を含むことを特徴としている。有機半導体材料は、一般式(1)で表される化合物のみからなっていてもよいし、一般式(1)で表される化合物の特性を阻害しない限り、他の物質を含んでいてもよい。
[Characteristics of organic semiconductor materials]
The organic semiconductor material of the present invention is characterized by containing a compound represented by the general formula (1). The organic semiconductor material may consist only of the compound represented by the general formula (1), or may contain other substances as long as the properties of the compound represented by the general formula (1) are not impaired. .

上記他の物質として、例えば、PF、AsF、FeCl等のルイス酸;塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸;ヨウ素、臭素等のハロゲン原子;ナトリウム、カリウム等の金属原子等のドーパントを挙げることができる。 Examples of the other substances include Lewis acids such as PF 6 , AsF 5 and FeCl 3 ; acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and sulfonic acid; halogen atoms such as iodine and bromine; dopants such as metal atoms such as sodium and potassium Can be mentioned.

上記ドーパントを加えることで有機半導体材料の導電性を調整することができる。ドープの方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。例えば、気相ドーピング、液相ドーピング、固相ドーピング等を挙げることができるがこれらに限られるものではない。   The conductivity of the organic semiconductor material can be adjusted by adding the dopant. The doping method is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. Examples include, but are not limited to, gas phase doping, liquid phase doping, solid phase doping, and the like.

上記一般式(1)で表される化合物は、R、Rで表される2つの溶解性を有する官能基を導入可能なピロロTTF誘導体である。上記「R」、「R」は、同じ官能基であっても良いし、別々の官能基であっても良いが、同じ官能基である場合の方が、分子の配列効果が優れているのでより好ましい。 The compound represented by the above general formula (1) is a pyrrolo TTF derivative capable of introducing two functional groups represented by R 1 and R 2 having solubility. The above-mentioned “R 1 ” and “R 2 ” may be the same functional group or may be different functional groups. However, when the functional groups are the same, the molecular alignment effect is superior. This is more preferable.

上記「R」、「R」は、溶解性効果を有する官能基であれば特に限定されない。 The “R 1 ” and “R 2 ” are not particularly limited as long as they are functional groups having a solubility effect.

一般式(1)で表される化合物が有機溶媒に対して難溶である理由の一つに、当該化合物同士の分子間相互作用が強く、密着して存在するということが挙げられる。さらに化合物同士が密着していると、ファンデルワールス力によって、分子間相互作用が強くなるため、ますます有機溶媒に溶けにくくなる。   One of the reasons why the compound represented by the general formula (1) is hardly soluble in an organic solvent is that the intermolecular interaction between the compounds is strong and exists in close contact. Furthermore, when the compounds are in close contact with each other, the intermolecular interaction becomes stronger due to the van der Waals force, which makes it more difficult to dissolve in organic solvents.

従って、一般式(1)で表される化合物に働く分子間相互作用を弱めるおよび/または分子間の距離を長くすることができれば、当該化合物は、有機溶媒に対して溶解することができる。すなわち、上記溶解性効果とは、上述の一般式(1)で表される化合物同士の分子間相互作用を弱めるおよび/または分子間の距離を長くすることで、化合物の有機溶媒に対する溶解度を向上させる効果をいう。   Therefore, if the intermolecular interaction acting on the compound represented by the general formula (1) can be weakened and / or the intermolecular distance can be increased, the compound can be dissolved in an organic solvent. In other words, the solubility effect described above improves the solubility of the compound in an organic solvent by weakening the intermolecular interaction between the compounds represented by the general formula (1) and / or increasing the distance between the molecules. Refers to the effect of

具体的には、上記「溶解性効果を有する官能基」とは、一般式(1)で表される化合物に導入された場合に、官能基同士および/または官能基と上記化合物との間に静電的相互作用、疎水的相互作用、親水的相互作用、立体的相互作用からなる群より選ばれる相互作用が生じる官能基である。   Specifically, the above-mentioned “functional group having a solubility effect” means that when introduced into the compound represented by the general formula (1), between the functional groups and / or between the functional group and the compound. It is a functional group that generates an interaction selected from the group consisting of electrostatic interaction, hydrophobic interaction, hydrophilic interaction, and steric interaction.

上記の静電的相互作用とは、電荷を有する化合物、または、誘起効果により分極している化合物同士の間に働く相互作用のことをいう。また、上記疎水的相互作用とは、炭化水素化合物等の極性を有さない化合物同士の間に働く相互作用のことをいう。また、上記親水的相互作用とは、アルコール基、カルボキシル基等の極性を有する化合物同士の間に働く相互作用のことをいう。
上記立体的相互作用とは、立体効果を有するフェニル基等のかさ高い化合物同士の間に働く相互作用のことをいう。
The above-mentioned electrostatic interaction refers to an interaction that acts between compounds having a charge or compounds that are polarized by an induced effect. Moreover, the said hydrophobic interaction means the interaction which acts between compounds which do not have polarity, such as a hydrocarbon compound. Moreover, the said hydrophilic interaction means the interaction which acts between compounds which have polarity, such as an alcohol group and a carboxyl group.
The steric interaction means an interaction that works between bulky compounds such as a phenyl group having a steric effect.

上記相互作用は1種類だけ生じてもよいし2種類以上の相互作用が同時に生じてもよい。   One type of interaction may occur, or two or more types of interaction may occur simultaneously.

上記溶解性効果を有する官能基として例えば、主鎖に炭素骨格を含む官能基、アルコール基、カルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルバモイル基、スルフィニル基、アミノ基、ハロゲン原子、シアノ基、シリル基等が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、上記化合物が、エーテル結合、アミド結合、チオエーテル結合、ポリエーテル結合、エステル結合等を介して互いに結合しているような官能基であっても良い。また、上記化合物が、エーテル結合、チオエーテル結合、ポリエーテル結合、エステル結合等を介して一般式(1)で表される化合物と結合できるような官能基であっても良い。   Examples of the functional group having a solubility effect include a functional group containing a carbon skeleton in the main chain, an alcohol group, a carbonyl group, a sulfamoyl group, an acyl group, an acyloxy group, an amide group, a carbamoyl group, a sulfinyl group, an amino group, and a halogen atom. , Cyano group, silyl group and the like, but are not limited thereto. Furthermore, a functional group in which the above compounds are bonded to each other through an ether bond, an amide bond, a thioether bond, a polyether bond, an ester bond, or the like may be used. Moreover, the functional group which can couple | bond with the compound represented by General formula (1) through an ether bond, a thioether bond, a polyether bond, an ester bond, etc. may be sufficient as the said compound.

さらに、化合物を有機溶媒へ溶解させるということと、前述の分子の配列効果とを考えると、疎水的相互作用に優れた官能基が好ましい。   Furthermore, considering the fact that the compound is dissolved in an organic solvent and the molecular alignment effect described above, a functional group excellent in hydrophobic interaction is preferable.

例えば、そのような官能基が、一般式(1)で表される化合物に導入されると、当該官能基同士および/または当該官能基と上記化合物の間に疎水的相互作用が生じる。生じた疎水的相互作用により、上記化合物間の距離が長くなること、および/または分子間相互作用が弱まることによって、一般式(1)で表される化合物の有機溶媒への溶解性が高まる。   For example, when such a functional group is introduced into the compound represented by the general formula (1), a hydrophobic interaction occurs between the functional groups and / or between the functional group and the compound. The generated hydrophobic interaction increases the distance between the compounds and / or weakens the intermolecular interaction, thereby increasing the solubility of the compound represented by the general formula (1) in an organic solvent.

上述の観点からすると、本発明に係る官能基は主鎖に炭素骨格を含む官能基であることが好ましい。   From the above viewpoint, the functional group according to the present invention is preferably a functional group containing a carbon skeleton in the main chain.

上記主鎖の炭素骨格を含む官能基は、主鎖が炭素原子と水素原子からなる炭素骨格であれば、その他に酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子等を含んでいても良い。   The functional group containing a carbon skeleton of the main chain may contain an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a halogen atom or the like as long as the main chain is a carbon skeleton composed of a carbon atom and a hydrogen atom.

上記官能基として、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルキルオキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ハロゲン化炭化水素基等が挙げられるがこれらに限定されない。   Examples of the functional group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkyloxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an arylthio group, and an alkoxy group. Examples thereof include, but are not limited to, a carbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, and a halogenated hydrocarbon group.

さらに上記の溶解性効果を有する官能基としては、炭素数4以上のアルキル基であることが好ましい。   Furthermore, the functional group having the above-described solubility effect is preferably an alkyl group having 4 or more carbon atoms.

上記アルキル基として、直鎖型、分岐型、環状型のアルキル基であれば特に制限はないが、分子の配列効果の観点から、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基等が挙げられるがこれらに限定されない。   The alkyl group is not particularly limited as long as it is a linear, branched or cyclic alkyl group, but from the viewpoint of molecular alignment effect, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n -Heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n -A heptadecyl group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group etc. are mentioned, However It is not limited to these.

さらに、上記直鎖型アルキル基の中でも特に、炭素数12以上の直鎖型アルキル基であれば、高性能の有機半導体材料を提供することができる。   Further, among the above linear alkyl groups, a high performance organic semiconductor material can be provided if it is a linear alkyl group having 12 or more carbon atoms.

上記炭素数12以上の直鎖型アルキル基として、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基等が挙げられるがこれらに限定されない。   Examples of the linear alkyl group having 12 or more carbon atoms include n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, n- Nonadecyl group etc. are mentioned, However It is not limited to these.

なお、上記直鎖型アルキル基を導入する方法として、アルキルブロマイドを用いる方法が合成の簡便さの観点から好ましい。一般的に、アルキルブロマイドは、炭素数22までのものが入手可能であり、アルキルブロマイドを合成するための原料であるアルコールまたは、アルキルクロライドは、炭素数30までのものが一般的に入手可能である。さらに、アルキルブロマイドが長鎖になるほど、当該アルキルブロマイドの融点が上昇し取り扱いが困難なるという問題、および当該アルキルブロマイドの除去が困難になり、反応後の化合物の精製が困難になるという問題がある。従って、炭素数20までのアルキルブロマイドが本発明の有機半導体材料の合成に適しているといえる。   As a method for introducing the linear alkyl group, a method using an alkyl bromide is preferable from the viewpoint of ease of synthesis. Generally, alkyl bromides having up to 22 carbon atoms are available, and alcohols or alkyl chlorides that are raw materials for synthesizing alkyl bromides are generally available having up to 30 carbon atoms. is there. In addition, the longer the alkyl bromide, the higher the melting point of the alkyl bromide, making it difficult to handle, and the difficulty of removing the alkyl bromide, making it difficult to purify the compound after the reaction. . Therefore, it can be said that an alkyl bromide having up to 20 carbon atoms is suitable for the synthesis of the organic semiconductor material of the present invention.

以上のことを考慮すると、直鎖型アルキル基の炭素数の上限は、30であることが好ましく、22であることがより好ましく、20であることが特に好ましい。   Considering the above, the upper limit of the carbon number of the linear alkyl group is preferably 30, more preferably 22, and particularly preferably 20.

〔有機半導体材料の合成〕
上記有機半導体材料を合成する方法は特に限定されるものではなく、文献1(J.O.Jeppensen; K, Takimiya; F. Jensen; T.Brimert; K. Nielsen; N.Thorup; J. Becher ,J. Org. Chem., 2000, 65, 5794- 5805)に記載ように、トシル体のテトラチアフルバレンをアルキル化して合成する方法や、文献2(Peter J. Skabara and Klaus Mullen, J. Mater. Chem., 1998, 8(8), 1719 - 1724)に記載のアルキル体のジチオロピロールをカップリングして合成する方法等を用いることができる。
[Synthesis of organic semiconductor materials]
The method for synthesizing the organic semiconductor material is not particularly limited, and Document 1 (JOJeppensen; K, Takimiya; F. Jensen; T. Brimert; K. Nielsen; N. Thorup; J. Becher, J. Org. Chem., 2000, 65, 5794-5805), and a method of synthesizing a tosyl tetrathiafulvalene by alkylation, or reference 2 (Peter J. Skabara and Klaus Mullen, J. Mater. Chem., 1998). , 8 (8), 1719-1724), and a method of synthesizing by coupling an alkyl dithiolopyrrole.

例えば、一般式(1)で表される化合物からなる有機半導体材料の合成方法としては、具体的な一例として、図1に示された反応経路で合成することができる。また、反応経路に記載されている数字は対応する化合物を表している。   For example, as a specific example of the method for synthesizing the organic semiconductor material composed of the compound represented by the general formula (1), the organic semiconductor material can be synthesized by the reaction route shown in FIG. Moreover, the number described in the reaction pathway represents the corresponding compound.

1,2−ジブロモエタン(以下、適宜「化合物2」という)と二硫化炭素(CS)を出発材料として、触媒の存在下で当業者に周知の方法で反応させた後、文献1に記載の方法を用いて1,3−ジチオラン−2−チオン(以下、適宜「化合物3」という)を合成することができる。 Described in Reference 1 after reacting 1,2-dibromoethane (hereinafter referred to as “Compound 2” where appropriate) and carbon disulfide (CS 2 ) in the presence of a catalyst by a method well known to those skilled in the art 1,3-dithiolane-2-thione (hereinafter referred to as “compound 3” as appropriate) can be synthesized.

上記の反応において、上記触媒としてテトラn−ブチルアンモニウムブロマイド(BuNBr)などの従来公知の相関移動触媒を好適に用いることができる。また、化合物2と二硫化炭素(CS)の反応溶液に水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性溶液を加えて、反応溶液を塩基性にすることで上記の反応を促進することができる。上記水酸化ナトリウム水溶液に含まれる水酸化ナトリウムの量は、上記化合物2、1.0モルに対して1.0〜3.0モルであることが好ましく、1.5〜2.0モルであることがより好ましい。 In the above reaction, a conventionally known phase transfer catalyst such as tetra n-butylammonium bromide (Bu 4 NBr) can be suitably used as the catalyst. In addition the basic solution such as aqueous sodium hydroxide to the reaction solution of Compound 2 with carbon disulfide (CS 2), the reaction solution can be promoting the above reaction by basic. The amount of sodium hydroxide contained in the aqueous sodium hydroxide solution is preferably 1.0 to 3.0 mol, and 1.5 to 2.0 mol, relative to 1.0 mol of the compound 2. It is more preferable.

次に、文献1に記載の方法を用いて、上記化合物3から4,5−ビス(メトキシカルボニル)−1,3−ジチオール−2−チオン(以下、適宜「化合物4」という)合成することができる。   Next, using the method described in Document 1, 4,5-bis (methoxycarbonyl) -1,3-dithiol-2-thione (hereinafter referred to as “compound 4” as appropriate) can be synthesized from the compound 3. it can.

次に、「J. O. Jeppesen, K. Takimiya, N. Thorup, J. Becher; Synthesis 1999, No. 5 803-810」に記載の方法に従って、4,5−ビス(ヒドロキシメチル)−1,3−ジチオール−2−チオン(以下、適宜「化合物5」という)を合成することができる。すなわち、上記化合物4を還元剤を用いて還元することで、化合物5を合成することができる。   Next, according to the method described in “JO Jeppesen, K. Takimiya, N. Thorup, J. Becher; Synthesis 1999, No. 5 803-810”, 4,5-bis (hydroxymethyl) -1,3-dithiol -2-thione (hereinafter referred to as “Compound 5” as appropriate) can be synthesized. That is, compound 5 can be synthesized by reducing compound 4 using a reducing agent.

上記還元剤として水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)、ヒドラジン(NH−NH)、水酸化アルミニウムリチウム(LiAlH)等の公知の還元剤を用いることができるが、特に水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)を用いることが好ましい。なお、上記文献では還元に係る反応温度は室温であるが、副生成物の発生を避けるという点で反応温度は0〜−10℃が好ましく、−5〜−10℃がより好ましい。 As the reducing agent, known reducing agents such as sodium borohydride (NaBH 4 ), hydrazine (NH 2 —NH 2 ), lithium aluminum hydroxide (LiAlH 4 ) can be used, and in particular, sodium borohydride (NaBH) 4 ) is preferably used. In the above document, the reaction temperature for reduction is room temperature, but the reaction temperature is preferably 0 to −10 ° C., more preferably −5 to −10 ° C. in order to avoid generation of by-products.

また、上記文献では、還元に係る反応時間は1時間であるが、副生成物の発生を避けるという点で反応時間は0.5〜15時間が好ましく、5〜12時間がより好ましく、8〜10時間がさらに好ましい。また、上記の反応に臭化リチウム(LiBr)を化合物4の1.0モルに対して2.0モル加えることで、エステル基を選択的に還元することができる。   In the above-mentioned document, the reaction time for reduction is 1 hour, but the reaction time is preferably 0.5 to 15 hours, more preferably 5 to 12 hours, in view of avoiding the generation of by-products. 10 hours is more preferable. Further, by adding 2.0 mol of lithium bromide (LiBr) to 1.0 mol of the compound 4 in the above reaction, the ester group can be selectively reduced.

さらに、化合物5を精製する際に酢酸エチルを用いてカラムクロマトグラフィーを行い、次いで塩化メチレン/酢酸エチル(2:1 v/v)を用いてカラムクロマトグラフィーを行うことで化合物5の収量を増やすことができる。   Further, when the compound 5 is purified, column chromatography is performed using ethyl acetate, and then column chromatography is performed using methylene chloride / ethyl acetate (2: 1 v / v) to increase the yield of compound 5. be able to.

次に、文献1に記載の方法を用いて、上記化合物5から、4,5−ビス(ブロモメチル)―1,3−ジチオール−2−チオン(以下、適宜「化合物6」という)を合成することができる。   Next, using the method described in Document 1, 4,5-bis (bromomethyl) -1,3-dithiol-2-thione (hereinafter referred to as “Compound 6” as appropriate) is synthesized from Compound 5 above. Can do.

上記化合物6がトシル化したトシル体またはアルキル化したアルキル体を用いることで一般式(1)で表される化合物からなる有機半導体材料を合成することができる。   The organic semiconductor material which consists of a compound represented by General formula (1) is compoundable by using the tosyl body to which the said compound 6 was tosylated, or the alkylated alkyl body.

<トシル体のテトラチアフルバレンをアルキル化して合成する方法>
文献1に記載の方法を用いて、化合物6とトシルアミドモノナトリウム塩(TsNHNa)を反応させて4,6−ジヒドロ−N−トシル−(1,3)ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−チオン(以下、適宜「化合物7」という)を合成することができる。
<Method of synthesizing tosyl tetrathiafulvalene by alkylation>
Using the method described in Document 1, compound 6 and tosylamide monosodium salt (TsNHNa) were reacted to produce 4,6-dihydro-N-tosyl- (1,3) dithiolo [4,5-c] pyrrole- 2-thione (hereinafter referred to as “compound 7” as appropriate) can be synthesized.

上記文献1では、上記反応終了後、ジメチルホルムアミド(DMF)を用いてろ過を行うことにより、化合物7を得ているが、ジメチルホルムアミド(DMF)の代わりにアセトニトリルを用いることで化合物7の収量を増加することができる。   In the above Reference 1, after completion of the above reaction, Compound 7 is obtained by filtration using dimethylformamide (DMF), but the yield of Compound 7 can be increased by using acetonitrile instead of dimethylformamide (DMF). Can be increased.

上記トシルアミドモノナトリウム塩(TsNHNa)は「Sebastiano Pappalado et. al; J. Org. Chem, 1998, 53, 3521-3529」に記載の従来公知の方法で、合成することができる。すなわち、エタノールに金属ナトリウムを溶かし、還流させたところに、トシルアミド(tosylamide)を加え、さらに還流して反応させる。上記エタノールは無水エタノールまたは、エタノールのどちらかを好適に用いることができる。特に、エタノールを用いる場合は、上記金属ナトリウムの量がトシルアミド(tosylamide)の1.0モルに対して1.0〜1.5モルであることが好ましく、1.2〜1.5モルであることがより好ましい。   The tosylamide monosodium salt (TsNHNa) can be synthesized by a conventionally known method described in “Sebastiano Pappalado et. Al; J. Org. Chem, 1998, 53, 3521-3529”. That is, metallic sodium is dissolved in ethanol and refluxed, tosylamide is added, and the reaction is further refluxed. As the ethanol, either anhydrous ethanol or ethanol can be suitably used. In particular, when ethanol is used, the amount of the metallic sodium is preferably 1.0 to 1.5 mol, and 1.2 to 1.5 mol with respect to 1.0 mol of tosylamide. It is more preferable.

反応終了後、生成した白色固体をエタノールで洗浄する。上記白色固体を無水硫酸マグネシウム等を用いて乾燥することで、トシルアミドモノナトリウム塩(TsNHNa)の白色固体を合成することができる。   After completion of the reaction, the produced white solid is washed with ethanol. The white solid of tosylamide monosodium salt (TsNHNa) can be synthesized by drying the white solid using anhydrous magnesium sulfate or the like.

次に、文献1に記載の方法を用いて、上記化合物7をケトン化し、4,6−ジヒドロ−N−トシル−(1,3)ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−オン(以下、適宜「化合物8」という)を合成することができる。   Next, using the method described in Document 1, the compound 7 is ketated to 4,6-dihydro-N-tosyl- (1,3) dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-one (hereinafter referred to as “the compound 7”). (Hereinafter referred to as “compound 8”).

その後、文献1に記載の方法を用いて、上記化合物8から、N−トシル−(1,3)ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−オン(以下、適宜「化合物9」という)を合成することができる。   Thereafter, using the method described in Document 1, N-tosyl- (1,3) dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-one (hereinafter referred to as “Compound 9” as appropriate) is converted from Compound 8 above. Can be synthesized.

上記の反応に用いられる有機溶媒としては、ヘキサン(n−C14)、ベンゼン(C)、トルエン(PhCH)、クロロホルム(CHCl)、クロロベンゼン(PhCl)等を好適に用いることができるが、化合物9の収量が増えるという理由からクロロベンゼン(PhCl)を用いることが好ましい。 As the organic solvent used in the above reaction, hexane (n-C 6 H 14 ), benzene (C 6 H 6 ), toluene (PhCH 3 ), chloroform (CHCl 3 ), chlorobenzene (PhCl), or the like is preferably used. However, chlorobenzene (PhCl) is preferably used because the yield of compound 9 is increased.

また、上記酸化剤として過マンガン酸カリウム(KMnO)、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノベンゾキノリン(DDQ)等の従来公知の酸化剤を従来公知の方法で用いることができる。 Furthermore, potassium permanganate as the oxidizing agent (KMnO 4), a known oxidizing agent such as 2,3-dichloro-5,6-dicyano-benzoquinone (DDQ) may be used a conventionally known method.

次に、文献1に記載の方法を用いて、上記化合物9同士をカップリングし、ビス(N−トシルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(以下、適宜「化合物10」という)を合成することができる。   Next, using the method described in Document 1, the compounds 9 are coupled together to synthesize bis (N-tosylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (hereinafter referred to as “Compound 10” as appropriate). can do.

次に、文献1に記載の方法を用いて、上記化合物10からビス(ピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(以下、適宜「化合物11」という)を合成することができる。   Next, bis (pyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (hereinafter, appropriately referred to as “compound 11”) can be synthesized from the compound 10 using the method described in Document 1.

次に、文献1に記載の方法を用いて、ハロゲン化アルキル基と上記化合物11とを反応させることで一般式(1)で表される化合物からなる有機半導体材料を合成することができる。   Next, an organic semiconductor material composed of the compound represented by the general formula (1) can be synthesized by reacting the halogenated alkyl group with the compound 11 using the method described in Document 1.

上記ハロゲン化アルキル基としては従来公知のものを用いることができる。例えば、ブロモメタン、ブロモエタン、nーブロモプロパン、フルオロメタン、フルオロエタン、nーフルオロプロパン等を用いることができる。   A conventionally well-known thing can be used as said halogenated alkyl group. For example, bromomethane, bromoethane, n-bromopropane, fluoromethane, fluoroethane, n-fluoropropane and the like can be used.

<アルキル体のジチオロピロールをカップリングして合成する方法>
化合物6をアルキル化し、アルキル体のジチオロピロールを合成する。その後、当該アルキル体のジチオロピロールをカップリングすることで一般式(1)で表される化合物からなる有機半導体材料を合成することができる。
<Method of synthesizing alkyl dithiolopyrrole by coupling>
Compound 6 is alkylated to synthesize alkyl dithiolopyrrole. Then, the organic semiconductor material which consists of a compound represented by General formula (1) is compoundable by coupling the dithiolopyrrole of the said alkyl body.

上記アルキル化の方法としては、アルキル化アミン(RNH;Rは任意のアルキル基を表す)を用いることができるがこれに限定されない。上記アルキル化アミンとしては例えば、メチルアミン(CHNH)、エチルアミン(CNH)、n−プロピルアミン(CNH)等を挙げることができるがこれに限定されない。 As the alkylation method, an alkylated amine (RNH 2 ; R represents an arbitrary alkyl group) can be used, but is not limited thereto. Examples of the alkylated amine include, but are not limited to, methylamine (CH 3 NH 2 ), ethylamine (C 2 H 5 NH 2 ), n-propylamine (C 3 H 7 NH 2 ), and the like. .

文献2に記載の方法を用いて、化合物6とアルキル化アミン(RNH)を反応させて4,6‐ジヒドロ−N‐アルキル‐(1,3)−ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−チオン(4,6-dihydro- N-alkyl- (1,3)-dithiolo[4,5-c]pyrrole-2-thione)(以下、適宜「化合物12」という)を合成することができる。 Using the method described in Document 2, compound 6 is reacted with alkylated amine (RNH 2 ) to give 4,6-dihydro-N-alkyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrole- 2-thione (4,6-dihydro-N-alkyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrole-2-thione) (hereinafter referred to as “compound 12” as appropriate) can be synthesized. .

上記反応の、反応温度は化合物12の収率を増加させるという目的から0〜10℃であることが好ましく、0〜5℃がより好ましい。   The reaction temperature of the above reaction is preferably 0 to 10 ° C., more preferably 0 to 5 ° C. for the purpose of increasing the yield of compound 12.

ここで、化合物12からチオン体であるN−アルキル−(1,3)−ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−チオン(以下、適宜「化合物13」という)を合成し、当該化合物13同士をカップリングさせることで一般式(1)で表される化合物からなる有機半導体材料を合成することができる。上記の反応は何れも従来公知の方法を用いることができる。   Here, N-alkyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-thione (hereinafter, referred to as “compound 13” as appropriate) was synthesized from compound 12 to give compound 13 An organic semiconductor material composed of the compound represented by the general formula (1) can be synthesized by coupling each other. Any of the above-mentioned reactions can use a conventionally known method.

また、文献2に記載の方法を用いて、化合物12をケトン化し、ケトン体である4,6ジヒドロ−N−アルキル−(1,3)−ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−オン(以下、適宜「化合物14」という)を合成する。   In addition, using the method described in Document 2, the compound 12 is ketated, and 4,6 dihydro-N-alkyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-one which is a ketone body (Hereinafter referred to as “Compound 14” as appropriate) is synthesized.

次に、化合物14を酸化し、N−アルキル−(1,3)−ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−オン(以下、適宜「化合物15」という)を合成することができる。   Next, compound 14 can be oxidized to synthesize N-alkyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-one (hereinafter referred to as “compound 15” as appropriate).

上記酸化剤として過マンガン酸カリウム(KMnO)、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノベンゾキノリン(DDQ)等の従来公知の酸化剤を従来公知の方法で用いることができる。特に、DDQを酸化剤として用いた場合は、酸化反応終了後の反応溶液を塩基性溶液で洗浄することで、未反応のDDQおよび、DDQの反応性生物である2、3−ジクロロ−5,6−ジシアノ−1,4−ヒドロキノンを有機層から取り除くことができる。 As the oxidizing agent, a conventionally known oxidizing agent such as potassium permanganate (KMnO 4 ), 2,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinoline (DDQ) can be used by a conventionally known method. In particular, when DDQ is used as an oxidizing agent, the reaction solution after completion of the oxidation reaction is washed with a basic solution, whereby unreacted DDQ and 2,3-dichloro-5, which is a reactive product of DDQ, are obtained. 6-Dicyano-1,4-hydroquinone can be removed from the organic layer.

さらに当該洗浄によって、10%以上の収率の向上を得ることができる。上記塩基性溶液として、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液、水酸化アンモニウム水溶液等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。   Further, the yield can be improved by 10% or more by the washing. Examples of the basic solution include, but are not limited to, an aqueous sodium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, and an aqueous ammonium hydroxide solution.

さらに、上記塩基性溶液を用いて洗浄する場合、1回だけ洗浄してもよいが、未反応のDDQを完全に除くために複数回洗浄するのが好ましい。また、複数回に渡って洗浄する場合、当該塩基性溶液で連続的に行っても良いし、一度当該塩基性溶液で洗浄した後、蒸留水で洗浄し、再び当該塩基性溶液で洗浄するというように断続的に行っても良い。当該塩基性溶液の濃度は1〜20%であることが好ましく、5〜10%であることがより好ましい。   Further, when the basic solution is used for washing, the washing may be carried out only once, but washing is preferably carried out a plurality of times in order to completely remove unreacted DDQ. Moreover, when washing | cleaning over multiple times, you may carry out continuously with the said basic solution, and after washing | cleaning once with the said basic solution, washing with distilled water, and washing with the said basic solution again. You may go intermittently. The concentration of the basic solution is preferably 1 to 20%, more preferably 5 to 10%.

次に、文献2に記載の方法を用いて、当該化合物15同士をカップリングすることで、一般式(1)で表される化合物からなる有機半導体材料を合成することができる。   Next, an organic semiconductor material composed of the compound represented by the general formula (1) can be synthesized by coupling the compounds 15 using the method described in Document 2.

〔有機半導体デバイス〕
本発明は、本発明の有機半導体材料を含む半導体層が基板上に配置された有機半導体デバイスと、当該有機半導体デバイスの製造方法とを提供することができる。
[Organic semiconductor devices]
The present invention can provide an organic semiconductor device in which a semiconductor layer containing the organic semiconductor material of the present invention is disposed on a substrate, and a method for manufacturing the organic semiconductor device.

上記有機半導体デバイスは、具体的には、基板上に配置された上記半導体層と、それに接する2以上の電極とを備える有機半導体デバイスである。上記半導体層は薄膜であることが好ましく、その膜厚は、デバイスの構造、大きさに応じて適宜選択すれば良い。例えば、20〜1000nMの膜厚が一般的に用いられているが、これに限定されるものではない。   Specifically, the organic semiconductor device is an organic semiconductor device including the semiconductor layer disposed on a substrate and two or more electrodes in contact with the semiconductor layer. The semiconductor layer is preferably a thin film, and the film thickness may be appropriately selected according to the structure and size of the device. For example, a film thickness of 20 to 1000 nM is generally used, but is not limited thereto.

上記半導体層を基板に配置する方法として、真空蒸着法または溶接法を用いることができる。特に、本発明の有機半導体材料は有機溶媒に溶解することができるので溶接法を用いることが好ましい。上記溶接法として特開2006−114701や特開2006−28055に記載の公知の方法を用いることができる。   As a method for disposing the semiconductor layer on the substrate, a vacuum deposition method or a welding method can be used. In particular, since the organic semiconductor material of the present invention can be dissolved in an organic solvent, it is preferable to use a welding method. As the welding method, known methods described in JP-A-2006-114701 and JP-A-2006-28055 can be used.

具体的な溶接法は、以下の工程を含んでいる。   A specific welding method includes the following steps.

<本発明の有機半導体材料を有機溶媒に溶解する工程>
溶接法に用いることのできる有機溶媒としては、本発明の有機半導体材料が溶解することができれば特に限定されることはない。例えば、ジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒;テトラヒドロフランやジオキサン等の環状エーテル系溶媒;アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒;クロロホルムや1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒;トルエン、o−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、m−クレゾール等の芳香族系溶媒、N−メチルピロリドン、2硫化炭素等を好適に用いることができる。特に、本発明の有機半導体材料を良好に溶解するという理由、および、有機溶媒自体が適度な揮発性を有するという理由から、トルエンを用いることが好ましい。また、本発明の有機半導体材料の濃度としては0.1〜1wt%が好ましく、0.2〜0.5wt%がより好ましく、0.3〜0.4wt%がさらに好ましい。
<Step of dissolving the organic semiconductor material of the present invention in an organic solvent>
The organic solvent that can be used in the welding method is not particularly limited as long as the organic semiconductor material of the present invention can be dissolved. For example, chain ether solvents such as diethyl ether and diisopropyl ether; cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane; ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; alkyl halide solvents such as chloroform and 1,2-dichloroethane; toluene Aromatic solvents such as o-dichlorobenzene, nitrobenzene and m-cresol, N-methylpyrrolidone, carbon disulfide and the like can be preferably used. In particular, it is preferable to use toluene because it dissolves the organic semiconductor material of the present invention well and because the organic solvent itself has appropriate volatility. Moreover, as a density | concentration of the organic-semiconductor material of this invention, 0.1-1 wt% is preferable, 0.2-0.5 wt% is more preferable, 0.3-0.4 wt% is further more preferable.

上記溶解の方法としては、例えば、有機半導体材料を上記の有機溶媒に加え、攪拌や懸濁等を行う方法を用いることができる。さらに、溶解の最中に加熱や冷却をしても良い。   As the dissolution method, for example, a method of adding an organic semiconductor material to the organic solvent and stirring or suspending can be used. Furthermore, heating or cooling may be performed during the dissolution.

<有機半導体材料が溶解した有機溶媒を基板上にコートする工程>
溶接法では基板の材料としては、ガラスやセラミックスに加えて紙、プラスチック、プラスチックフィルム等を用いることができる。これにより、有機半導体デバイスの軽量化、柔軟化を行うことが可能になる。
<Process of coating on substrate with organic solvent in which organic semiconductor material is dissolved>
In the welding method, paper, plastic, plastic film, etc. can be used as the substrate material in addition to glass and ceramics. This makes it possible to reduce the weight and flexibility of the organic semiconductor device.

上記プラスチックの材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等を挙げることができる。   Examples of the plastic material include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC). ), Cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like.

さらに、上記基板の表面をOctyl trichlorosilaneやHexamethyldisilazane等のシランカップリング剤、ポリスチレン等の有機ポリマー等の化合物を用いて加工することもできる。   Furthermore, the surface of the substrate can be processed using a compound such as a silane coupling agent such as Octyl trichlorosilane or Hexamethyldisilazane, or an organic polymer such as polystyrene.

上記コート法としては、キャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、アブレーション法等の従来公知の方法を好適に用いることができる。   As the coating method, conventionally known methods such as cast coating, spin coating, printing, ink jet method, and ablation method can be suitably used.

<上記工程の結果得られた基板を乾燥する工程>
上記工程の結果得られた基板を乾燥する方法は、特に限定されることなく、送風乾燥法、真空乾燥法、または、加熱乾燥法等の従来公知の方法を用いることができる。
<The process of drying the board | substrate obtained as a result of the said process>
The method for drying the substrate obtained as a result of the above step is not particularly limited, and a conventionally known method such as a blow drying method, a vacuum drying method, or a heat drying method can be used.

上記溶接法は、大面積の基板上に半導体層を配置することができるという利点や、真空蒸着法に比べて複雑な工程を必要としないため、有機半導体デバイスの製造コストを抑えることができるという利点を持つ。   The above-mentioned welding method has the advantage that a semiconductor layer can be disposed on a large-area substrate and does not require a complicated process compared to the vacuum evaporation method, so that the manufacturing cost of an organic semiconductor device can be suppressed. With advantages.

<有機半導体デバイス>
上記有機半導体デバイスとして、例えば、トランジスタやダイオード、コンデンサ、光電変換、色素増感太陽電池、有機キャリア輸送層および/または発光層を有する発光デバイスを挙げることができる。
<Organic semiconductor devices>
As said organic-semiconductor device, the light emitting device which has a transistor, a diode, a capacitor | condenser, photoelectric conversion, a dye-sensitized solar cell, an organic carrier transport layer, and / or a light emitting layer can be mentioned, for example.

また、上記トランジスタはユニポーラトランジスタ(電界効果トランジスタ)であってもバイポーラトランジスタであってもよい。以下では、本発明に係る電界効果トランジスタの態様と製造方法について説明する。   The transistor may be a unipolar transistor (field effect transistor) or a bipolar transistor. Below, the aspect and manufacturing method of the field effect transistor which concern on this invention are demonstrated.

なお、本発明の有機半導体材料を用いること以外の上記バイポーラトランジスタの態様と製造方法は、例えば、特開平10−214044に記載されている公知のものを例示することができる。   In addition, the aspect and manufacturing method of the said bipolar transistor other than using the organic-semiconductor material of this invention can illustrate the well-known thing described in Unexamined-Japanese-Patent No. 10-214044, for example.

本発明に係る電界効果トランジスタの態様や製造方法は、本発明に係る有機半導体材料を用いることを除けば、例えば、特開2006−28055または、特開2006−114701に開示されているものを例示することができる。具体的には、基板上に配置された半導体層に接するソース電極とドレイン電極と、当該ソース電極とドレイン電極との間にゲート絶縁体層を介して当該半導体層上に接するゲート電極とを含む電界効果トランジスタを挙げることができる。   Examples of the field effect transistor according to the present invention and the manufacturing method thereof include those disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-28055 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-114701 except that the organic semiconductor material according to the present invention is used. can do. Specifically, the semiconductor device includes a source electrode and a drain electrode that are in contact with a semiconductor layer disposed on the substrate, and a gate electrode that is in contact with the semiconductor layer via a gate insulator layer between the source electrode and the drain electrode. A field effect transistor can be mentioned.

上記構成によれば、上記ドレイン電極に一定の電圧を印加した状態で、上記ゲート電極に印加する電圧を変化させることでソース電極とドレイン電極との間に流れる電流を制御することができる。以下、上記構成の電界効果トランジスタについてさらに詳細に説明する。   According to the above configuration, the current flowing between the source electrode and the drain electrode can be controlled by changing the voltage applied to the gate electrode in a state where a constant voltage is applied to the drain electrode. Hereinafter, the field effect transistor having the above configuration will be described in more detail.

上記ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の金属;またはこれらの金属を含む合金;酸化スズ、酸化インジウム、スズ(ITO)等の導電性の酸化物;シリコン、ゲルマニウム等の半導体;等を用いることができるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ITOが好ましい。   The material of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode is not particularly limited as long as it is a conductive material. A metal such as platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, aluminum, titanium, and magnesium; or these Alloys containing these metals; conductive oxides such as tin oxide, indium oxide and tin (ITO); semiconductors such as silicon and germanium; etc. can be used, but in particular, platinum, gold, silver, copper, aluminum ITO is preferred.

あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。   Alternatively, a known conductive polymer whose conductivity is improved by doping or the like, for example, conductive polyaniline, conductive polypyrrole, conductive polythiophene, a complex of polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid, or the like is also preferably used. Among them, those having low electrical resistance at the contact surface with the semiconductor layer are preferable.

電極の配置方法としては、上記材料を原料として、例えば、真空蒸着やスパッタリング等の方法を用いて配置した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて配置する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法等がある。   As an electrode placement method, for example, a conductive thin film placed using the above-mentioned materials as a raw material by a method such as vacuum deposition or sputtering, a method using a known photolithography method or a lift-off method, aluminum or copper Etching using a resist such as thermal transfer or ink jet on a metal foil such as

また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により配置してもよい。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。   Alternatively, the conductive polymer solution or dispersion, or the conductive fine particle dispersion may be directly patterned by ink jetting, or may be disposed from the coating film by lithography, laser ablation, or the like. Furthermore, a method of patterning an ink containing a conductive polymer or conductive fine particles, a conductive paste, or the like by a printing method such as a relief printing plate, an intaglio printing plate, a planographic printing plate or a screen printing can be used.

また、上記電極の厚みは、作製する電界効果トランジスタの種類、構造等に応じて適宜選択すればよく特に限定されるものではない。例えば、上記トランジスタの場合、電極の厚みは、0.01μm以上、10μm以下であることが好ましく、0.02μm以上、0.1μm以下であることがより好ましい。0.01μm以上であることにより、電極として機能することができ、また0.1μm以下であることにより、平滑性が維持できる。ただし、好ましい電極の厚みは種々の要素に影響されるため、これに限定されるものではない。   The thickness of the electrode is not particularly limited as long as it is appropriately selected according to the type and structure of the field effect transistor to be manufactured. For example, in the case of the above transistor, the thickness of the electrode is preferably 0.01 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.02 μm or more and 0.1 μm or less. When it is 0.01 μm or more, it can function as an electrode, and when it is 0.1 μm or less, smoothness can be maintained. However, the preferred electrode thickness is affected by various factors and is not limited to this.

上記ゲート絶縁体層の材料としては絶縁体性を有する種々の化合物を用いることができる。例えば、無機化合物、無機酸化化合物、有機化合物を挙げることができる。上記無機化合物として、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等を挙げることができる。   As the material for the gate insulator layer, various compounds having insulating properties can be used. For example, an inorganic compound, an inorganic oxide compound, and an organic compound can be mentioned. Examples of the inorganic compound include silicon nitride and aluminum nitride.

また、上記無機酸化化合物としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ等が挙げられる。また、上記有機化合物としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、エポキシ樹脂等のポリマー;これらを組み合わせた共有重合体;等が挙げられる。   Examples of the inorganic oxide compound include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, and tin oxide. Moreover, as said organic compound, polymers, such as a polyimide, polyamide, polyester, an epoxy resin; Copolymer which combined these; etc. are mentioned, for example.

ゲート絶縁体層の配置方法としては、真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等のウェットプロセスを挙げることができる。特に有機化合物を用いてゲート絶縁体層を配置する方法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。またこれら絶縁体膜の膜厚としては、50nm〜3μmであることが好ましく、100nm〜1μmであることがより好ましい。   Examples of the arrangement method of the gate insulator layer include a wet process such as a vacuum deposition method, a CVD method, a sputtering method, and a patterning method such as printing or inkjet. In particular, the wet process is preferable as a method of disposing a gate insulator layer using an organic compound. The film thickness of these insulator films is preferably 50 nm to 3 μm, and more preferably 100 nm to 1 μm.

本発明の有機半導体材料は電界効果移動度に優れているので電界効果トランジスタの半導体層に用いることができる。本発明に係る有機半導体材料を含む半導体層を上記基板に配置するには、真空蒸着法により基板上に配置することもできるが、上述したような溶接法を用いて基板上に配置することが好ましい。   Since the organic semiconductor material of the present invention is excellent in field effect mobility, it can be used for a semiconductor layer of a field effect transistor. In order to dispose the semiconductor layer containing the organic semiconductor material according to the present invention on the substrate, it can be disposed on the substrate by a vacuum deposition method, but it may be disposed on the substrate using a welding method as described above. preferable.

上記溶接法を用いることで、軽量、柔軟性および大面積である電界効果トランジスタを低コストで簡便に製造することができる。   By using the welding method, a field effect transistor having a light weight, flexibility, and large area can be easily manufactured at low cost.

本発明に係る電界効果トランジスタの製造方法は、特に限定されることなく、その構造に応じて、上述したような材料、用いて上述した方法で製造すればよい。   The manufacturing method of the field effect transistor according to the present invention is not particularly limited, and may be manufactured by the above-described method using the above-described materials according to the structure.

例えば、以下のような手順で製造することができる。まず、真空蒸着法によって、酸化ケイ素のゲート絶縁体層をガラス製の基板上に配置する。次に、溶液法を用いて当該ゲート絶縁体層に有機半導体材料を含む半導体層を配置する。その後、基板に真空蒸着法を用いて金を材料とするソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を配置する。   For example, it can be manufactured by the following procedure. First, a silicon oxide gate insulator layer is placed on a glass substrate by vacuum deposition. Next, a semiconductor layer containing an organic semiconductor material is disposed on the gate insulator layer by a solution method. Thereafter, a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode made of gold are disposed on the substrate using a vacuum deposition method.

本発明の有機半導体材料を用いること以外の上記ダイオードの態様や製造方法は、例えば、特開2002−289878に記載されている公知のものを例示することができる。   Examples of the embodiment and manufacturing method of the diode other than using the organic semiconductor material of the present invention can include known ones described in JP-A-2002-289878, for example.

また、本発明の有機半導体材料を用いること以外の上記のコンデンサの態様や製造方法は、例えば、特開2005−150705に記載されている公知のものを例示することができる。   In addition, examples of the above-described capacitor aspect and manufacturing method other than using the organic semiconductor material of the present invention can include known ones described in JP-A-2005-150705.

本発明の有機半導体材料を用いること以外の上記の光電変換の態様や製造方法は、例えば、特開2006−060104に記載されている公知のものを例示することができる。   Examples of the above-described photoelectric conversion mode and manufacturing method other than the use of the organic semiconductor material of the present invention include known ones described in JP-A-2006-060104.

また、本発明の有機半導体材料を用いること以外の上記の色素増感太陽電池の態様や製造方法は、例えば、特開2004−047752に記載されている公知のものを例示することができる。   Moreover, the aspect and manufacturing method of said dye-sensitized solar cell other than using the organic-semiconductor material of this invention can illustrate the well-known thing described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-047752, for example.

上記有機キャリア輸送層および/または発光層を有する発光デバイスに係る、有機キャリア輸送層とは、正孔輸送層と電子輸送層との2種類を挙げることができる。上記正孔輸送層は、陽極から注入された正孔を発光層まで輸送する機能を有するものであり、上記電子輸送層は、陰極から注入された電子を発光層まで輸送する機能を有するものである。   Examples of the organic carrier transport layer according to the light emitting device having the organic carrier transport layer and / or the light emitting layer include a hole transport layer and an electron transport layer. The hole transport layer has a function of transporting holes injected from the anode to the light emitting layer, and the electron transport layer has a function of transporting electrons injected from the cathode to the light emitting layer. is there.

また、上記発光層とは、発光材料を含む半導体層であって、電圧印加時に陽極側から正孔を、陰極側から電子を注入することができ、正孔と電子が再結合する場を提供できるものである。上記発光材料には、以下に示すような、各種低分子の発光材料、各種高分子の発光材料があり、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。また、発光層に本発明の有機半導体材料が含まれていても良い。   The light emitting layer is a semiconductor layer containing a light emitting material, which can inject holes from the anode side and electrons from the cathode side when a voltage is applied, and provides a field where holes and electrons recombine. It can be done. The light-emitting material includes various low-molecular light-emitting materials and various high-molecular light-emitting materials as described below, and at least one of them can be used. In addition, the light emitting layer may contain the organic semiconductor material of the present invention.

上記低分子の発光材料としては、例えば、ジスチリルベンゼン(DSB)、ジアミノジスチリルベンゼン(DADSB)のようなベンゼン系化合物、ナフタレン、ナイルレッドのようなナフタレン系化合物、フェナントレンのようなフェナントレン系化合物等の従来公知の化合物を挙げることができる。   Examples of the low-molecular light emitting material include benzene compounds such as distyrylbenzene (DSB) and diaminodistyrylbenzene (DADSB), naphthalene compounds such as naphthalene and nile red, and phenanthrene compounds such as phenanthrene. Conventionally known compounds such as

上記高分子の発光材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ(ジ−フェニルアセチレン)(PDPA)、ポリ(アルキル,フェニルアセチレン)(PAPA)のようなポリアセチレン系化合物、ポリ(パラ−フェンビニレン)(PPV)、ポリ(2,5−ジアルコキシ−パラ−フェニレンビニレン)(RO−PPV)等の従来公知の化合物を挙げることができる。   Examples of the polymer light-emitting material include trans-acetylene, cis-polyacetylene, poly (di-phenylacetylene) (PDPA), polyacetylene-based compounds such as poly (alkyl, phenylacetylene) (PAPA), and poly (para Examples thereof include conventionally known compounds such as -phenvinylene) (PPV) and poly (2,5-dialkoxy-para-phenylenevinylene) (RO-PPV).

また、有機キャリア輸送層に上記発光材料を包含させることで有機キャリア輸送層からなる発光デバイスを製造することができる。   Moreover, the light emitting device which consists of an organic carrier transport layer can be manufactured by including the said luminescent material in an organic carrier transport layer.

すなわち、正孔輸送層に発光材料を包含させた場合は、正孔輸送性発光層と電子輸送層とを含む発光デバイスとなる。また、電子輸送層に発光材料を包含させた場合は、電子輸送性発光層と正孔輸送層とを含む発光デバイスなる。この場合、正孔輸送性発光層の電子輸送層との界面付近が、また、電子輸送性発光層の正孔輸送層との界面付近が、それぞれ発光層として機能する。   That is, when a light emitting material is included in the hole transport layer, a light emitting device including a hole transport light emitting layer and an electron transport layer is obtained. Further, when a light emitting material is included in the electron transport layer, a light emitting device including an electron transport light emitting layer and a hole transport layer is obtained. In this case, the vicinity of the interface between the hole-transporting light-emitting layer and the electron-transporting layer and the vicinity of the interface between the electron-transporting light-emitting layer and the hole-transporting layer function as the light-emitting layer.

一方、本発明の有機半導体材料を発光層に包含させることで発光層からなる発光デバイスを製造することができる。   On the other hand, the light emitting device which consists of a light emitting layer can be manufactured by including the organic-semiconductor material of this invention in a light emitting layer.

本発明の有機キャリア輸送層および/または発光層を有する発光デバイスの具体的な一例として、有機EL素子を例示することができる。なお、本発明の有機半導体材料を用いること以外の上記の有機EL素子の態様や製造方法は、例えば、特開2006−199909に記載されているの公知のものを例示することができる。   An organic EL element can be illustrated as a specific example of the light emitting device having the organic carrier transport layer and / or the light emitting layer of the present invention. In addition, the aspect and manufacturing method of said organic EL element other than using the organic-semiconductor material of this invention can illustrate the well-known thing described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-199909, for example.

具体的には、上記有機EL素子は基板と、基板上に設けられた陽極層と、陽極上に設けられた本発明の有機半導体材料を含む半導体層と、当該半導体層上に設けられた陰極層と、各層を覆うように設けられた保護層とから構成される。   Specifically, the organic EL element includes a substrate, an anode layer provided on the substrate, a semiconductor layer including the organic semiconductor material of the present invention provided on the anode, and a cathode provided on the semiconductor layer. It is comprised from the layer and the protective layer provided so that each layer might be covered.

また、上記半導体層は有機キャリア輸送層および/または発光層を含んでいる。さらに上記有機キャリア輸送層は正孔輸送層と電子輸送層との2層を含んでいる。上記半導体層に有機キャリア輸送層および発光層が含まれている場合、当該半導体層は正孔輸送層、発光層、電子輸送層の順で陽極上に配置されている。   The semiconductor layer includes an organic carrier transport layer and / or a light emitting layer. Further, the organic carrier transport layer includes two layers of a hole transport layer and an electron transport layer. When the semiconductor layer includes an organic carrier transport layer and a light emitting layer, the semiconductor layer is disposed on the anode in the order of a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer.

上記正孔輸送層は、陽極から注入された正孔を発光層まで輸送する機能を有するものであり、上記電子輸送層は、陰極から注入された電子を発光層まで輸送する機能を有するものである。   The hole transport layer has a function of transporting holes injected from the anode to the light emitting layer, and the electron transport layer has a function of transporting electrons injected from the cathode to the light emitting layer. is there.

上記構成によれば、陽極と陰極との間に通電(電圧を印加)すると、正孔輸送層中を正孔が、また、電子輸送層中を電子が移動し、発光層において正孔と電子とが再結合する。そして、発光層では、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン(励起子)が生成し、このエキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー(蛍光やりん光)を放出することで発光する。   According to the above configuration, when energization (voltage is applied) between the anode and the cathode, holes move in the hole transport layer, and electrons move in the electron transport layer, so that holes and electrons in the light emitting layer move. And recombine. In the light emitting layer, excitons (excitons) are generated by the energy released upon this recombination, and light is emitted by releasing energy (fluorescence or phosphorescence) when the excitons return to the ground state.

また、上記半導体層は、発光層がなく有機キャリア輸送層を含むものであってもよい。上記構成の場合、当該有機キャリア輸送層に、上述の正孔輸送性発光層や、電子輸送性発光層を用いることができる。この場合、正孔輸送性発光層の電子輸送層との界面付近が、また、電子輸送性発光層の正孔輸送層との界面付近が、それぞれ、発光層として機能する。   Further, the semiconductor layer may include an organic carrier transport layer without a light emitting layer. In the case of the said structure, the above-mentioned hole transportable light emitting layer and electron transportable light emitting layer can be used for the said organic carrier transport layer. In this case, the vicinity of the interface between the hole-transporting light-emitting layer and the electron-transporting layer, and the vicinity of the interface between the electron-transporting light-emitting layer and the hole-transporting layer function as a light-emitting layer.

正孔輸送性発光層を用いた場合には、陽極から正孔輸送性発光層に注入された正孔が電子輸送層によって閉じこめられ、また、電子輸送性発光層を用いた場合には、陰極から電子輸送性発光層に注入された電子が電子輸送性発光層に閉じこめられるため、いずれも、正孔と電子との再結合効率を向上させることができるという利点がある。
また、上記半導体層は、有機キャリア輸送層がなく発光層を含むものであってもよい。上記構成の場合、本発明の有機半導体材料と上述の発光材料とを含む発光層を用いることができる。
When the hole transporting light emitting layer is used, holes injected from the anode into the hole transporting light emitting layer are confined by the electron transporting layer, and when the electron transporting light emitting layer is used, the cathode Since electrons injected from the electron transporting light-emitting layer into the electron-transporting light-emitting layer are confined in the electron-transporting light-emitting layer, both have the advantage that the recombination efficiency between holes and electrons can be improved.
The semiconductor layer may include a light emitting layer without an organic carrier transport layer. In the case of the above structure, a light emitting layer containing the organic semiconductor material of the present invention and the above light emitting material can be used.

上記基板は、有機EL素子の支持体となるものであり、この基板上に各前記層が配置されている。上記基板の構成材料としては、透光性を有し、光学特性が良好な材料を用いることができる。   The said board | substrate becomes a support body of an organic EL element, and each said layer is arrange | positioned on this board | substrate. As a constituent material of the substrate, a material having translucency and good optical characteristics can be used.

このような材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような各種樹脂材料や、各種ガラス材料等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。   Examples of such materials include various resin materials such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene, cycloolefin polymer, polyamide, polyethersulfone, polymethyl methacrylate, polycarbonate, and polyarylate, and various glass materials. And at least one of these can be used.

上記基板の厚さは、特に限定されないが、0.1〜30mmであるのが好ましく、0.1〜10mmであるのがより好ましい。   Although the thickness of the said board | substrate is not specifically limited, It is preferable that it is 0.1-30 mm, and it is more preferable that it is 0.1-10 mm.

上記陽極は、上記正孔輸送層に正孔を注入する電極である。また、この陽極は、上記発光層からの発光を視認し得るように、実質的に透明(無色透明、有色透明、半透明)とされている。   The anode is an electrode that injects holes into the hole transport layer. The anode is substantially transparent (colorless transparent, colored transparent, translucent) so that light emission from the light emitting layer can be visually recognized.

このような陽極材料としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、SnO2、Sb含有SnO2、Al含有ZnO等の酸化物、Au、Pt、Ag、Cuまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。 Examples of such an anode material include ITO (Indium Tin Oxide), SnO 2 , Sb-containing SnO 2 , oxides such as Al-containing ZnO, Au, Pt, Ag, Cu, or alloys containing these, and the like. At least one of these can be used.

陽極の厚さは、特に限定されないが、10〜200nm程度であるのが好ましく、50〜150nm程度であるのがより好ましい。陽極の厚さが薄すぎると、陽極としての機能が充分に発揮されなくなるおそれがあり、一方、陽極が厚過ぎると、陽極材料の種類等によっては、光の透過率が著しく低下し、実用に適さなくなるおそれがある。   Although the thickness of an anode is not specifically limited, It is preferable that it is about 10-200 nm, and it is more preferable that it is about 50-150 nm. If the thickness of the anode is too thin, the function as the anode may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if the anode is too thick, depending on the type of anode material, etc., the light transmittance may be significantly reduced, which is practical. May not be suitable.

一方、陰極は、上記電子輸送層に電子を注入する電極である。陰極材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。このような陰極材料としては、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rbまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。   On the other hand, the cathode is an electrode for injecting electrons into the electron transport layer. As the cathode material, it is preferable to use a material having a small work function. Examples of such cathode materials include Li, Mg, Ca, Sr, La, Ce, Er, Eu, Sc, Y, Yb, Ag, Cu, Al, Cs, Rb, and alloys containing these, and the like. At least one of them can be used.

陰極の厚さは、1nm〜1μmであるのが好ましく、100〜400nmであるのがより好ましい。陰極の厚さが薄すぎると、陰極としての機能が充分に発揮されなくなるおそれがあり、一方、陰極が厚過ぎると、有機EL素子の発光効率が低下するおそれがある。   The thickness of the cathode is preferably 1 nm to 1 μm, and more preferably 100 to 400 nm. If the thickness of the cathode is too thin, the function as the cathode may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if the cathode is too thick, the light emission efficiency of the organic EL element may be reduced.

本発明の有機半導体材料はドナー性に優れているため電極からのホールの注入が容易となり、上記半導体層の正孔輸送層、および発光層の各層に用いることができる。従って、本発明の有機キャリア輸送層および/または発光層を有する発光デバイスは、上記半導体層のどれか1つの層に配置されているもの、または、それぞれ各層に配置されているものを含む。   Since the organic semiconductor material of the present invention has excellent donor properties, it is easy to inject holes from the electrode, and can be used for the hole transport layer of the semiconductor layer and each layer of the light emitting layer. Accordingly, the light-emitting device having the organic carrier transport layer and / or the light-emitting layer of the present invention includes one disposed in any one of the semiconductor layers, or one disposed in each layer.

本発明の有機半導体材料を上述の半導体層の各層へ配置するには、真空蒸着法により配置することもできるが、前記したような溶接法を用いて半導体層の各層へ配置することが好ましい。   In order to arrange the organic semiconductor material of the present invention in each layer of the above-mentioned semiconductor layer, it can be arranged by a vacuum vapor deposition method, but it is preferable to arrange it in each layer of the semiconductor layer using the above-described welding method.

上記溶接法を用いることで、軽量、柔軟性および大面積である有機EL素子を低コストで簡便に製造することができる。   By using the above-described welding method, an organic EL element having a light weight, flexibility and large area can be easily produced at low cost.

なお、各層同士の間には、任意の目的の層が設けられていてもよい。例えば、正孔輸送層と陽極との間には、陽極からの正孔の注入効率を向上させる正孔注入層を設けることができる。また、電子輸送層と陰極との間には、陰極からの電子の注入効率を向上させる電子注入層等を設けることができる。このように、有機EL素子に正孔注入層および電子注入層を設ける場合には、この正孔注入層および電子注入層の構成材料として、本発明の有機半導体材料を用いることができる。   An arbitrary target layer may be provided between the layers. For example, a hole injection layer that improves the efficiency of hole injection from the anode can be provided between the hole transport layer and the anode. In addition, an electron injection layer or the like that improves the efficiency of electron injection from the cathode can be provided between the electron transport layer and the cathode. Thus, when providing a positive hole injection layer and an electron injection layer in an organic EL element, the organic-semiconductor material of this invention can be used as a constituent material of this positive hole injection layer and an electron injection layer.

保護層は、有機EL素子を構成する各層を覆うように設けられている。この保護層は、有機EL素子を構成する各層を気密的に封止し、酸素や水分を遮断する機能を有する。保護層を設けることにより、有機EL素子の信頼性の向上や、変質・劣化の防止等の効果が得られる。   The protective layer is provided so as to cover each layer constituting the organic EL element. This protective layer has a function of hermetically sealing each layer constituting the organic EL element and blocking oxygen and moisture. By providing the protective layer, the effects of improving the reliability of the organic EL element and preventing deterioration and deterioration can be obtained.

保護層の構成材料としては、例えば、Al、Au、Cr、Nb、Ta、Tiまたはこれらを含む合金、酸化シリコン、各種樹脂材料等を挙げることができる。なお、保護層の構成材料として導電性を有する材料を用いる場合には、短絡を防止するために、保護層と各層との間には、必要に応じて、絶縁膜を設けるのが好ましい。   Examples of the constituent material of the protective layer include Al, Au, Cr, Nb, Ta, Ti, alloys containing these, silicon oxide, and various resin materials. In addition, when using the material which has electroconductivity as a constituent material of a protective layer, in order to prevent a short circuit, it is preferable to provide an insulating film between a protective layer and each layer as needed.

このような有機EL素子は、例えば、次のようにして製造することができる。   Such an organic EL element can be manufactured as follows, for example.

まず、ポリエチレンテレフタレートの基板を用意し、この基板上にSnO2の陽極を配置する。蒸気陽極は、例えば、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、MOD法、金属箔の接合等を用いて配置することができる。 First, a polyethylene terephthalate substrate is prepared, and an SnO 2 anode is disposed on the substrate. The vapor anode is, for example, a chemical vapor deposition method (CVD) such as plasma CVD, thermal CVD, or laser CVD, a dry plating method such as vacuum deposition, sputtering, or ion plating, or a wet method such as electrolytic plating, immersion plating, or electroless plating. It can arrange | position using the plating method, the thermal spraying method, the sol-gel method, the MOD method, joining of metal foil, etc.

次に、本発明の有機半導体材料含む正孔輸送層を上記陽極上に溶接法を用いて配置する。   Next, the hole transport layer containing the organic semiconductor material of the present invention is disposed on the anode using a welding method.

その後、上記正孔輸送層上にジスチリルベンゼン(DSB)を含む発光層を溶接法を用いて配置する。   Thereafter, a light emitting layer containing distyrylbenzene (DSB) is disposed on the hole transport layer by a welding method.

次に、上記発光層上に本発明の有機半導体材料含む電子輸送層を溶接法を用いて配置する。   Next, the electron transport layer containing the organic semiconductor material of the present invention is disposed on the light emitting layer using a welding method.

さらに、上記電子輸送層上にMgの陰極を配置する。陰極は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合等を用いて配置することができる。   Further, an Mg cathode is disposed on the electron transport layer. The cathode can be disposed using, for example, vacuum deposition, sputtering, metal foil bonding, or the like.

最後に、陽極、半導体層および陰極を覆うように、酸化シリコンの保護層を配置する。   Finally, a silicon oxide protective layer is disposed so as to cover the anode, the semiconductor layer, and the cathode.

保護層は、例えば、前述したような材料で構成される箱状の保護カバーを、各種硬化性樹脂(接着剤)で接合すること等により配置することができる。上記硬化性樹脂には、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、反応性硬化樹脂、嫌気性硬化樹脂のいずれも使用可能である。   The protective layer can be disposed, for example, by bonding a box-shaped protective cover made of the material as described above with various curable resins (adhesives). As the curable resin, any of a thermosetting resin, a photocurable resin, a reactive curable resin, and an anaerobic curable resin can be used.

以上のような工程を経て、有機EL素子が製造される。   An organic EL element is manufactured through the above steps.

以下に、実施例及び比較例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正、及び改変を行うことができる。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Those skilled in the art can make various changes, modifications, and alterations without departing from the scope of the present invention.

また、化合物の構造解析に用いたNMR(日立製作所製;RS1200型、または、日本電子社製;LAMBDA400型番)と質量分析(MS)(島津製作所製;GC−MS5050型、または、島津製作所製;KRATOS ANALYTICAL KOMPACT MALDI)は従来公知の方法で行った。また、融点は微量融点測定装置(柳本製作所製;MP−S3型)を用いて従来公知の方法により測定した。   Further, NMR (manufactured by Hitachi, Ltd .; RS1200, or JEOL; LAMBDA400 model number) and mass spectrometry (MS) (manufactured by Shimadzu; GC-MS5050, or Shimadzu) used for structural analysis of the compound; (KRATOS ANALYTICAL KOMPACT MALDI) was performed by a conventionally known method. Moreover, melting | fusing point was measured by the conventionally well-known method using the trace amount melting | fusing point measuring apparatus (the Yanagimoto Seisakusho make; MP-S3 type).

〔合成例〕
本発明にかかる化合物の合成は各冒頭に反応経路を示した。また、反応経路に記載されている数字は対応する化合物を表している。
(Synthesis example)
The synthesis of the compounds according to the present invention showed reaction routes at the beginning of each. Moreover, the number described in the reaction pathway represents the corresponding compound.

4,5ビス(ブロモメチル)−1,3−ジチオール−2−チオン(4,5-Bis(bromomethyl)-1,3-dithiole-2-thione);化合物6の合成
図2は化合物2を出発物質として、化合物6を合成するための反応経路1を示している。以下では、反応経路1について説明する。
4,5 Bis (bromomethyl) -1,3-dithiole-2-thione (4,5-Bis (bromomethyl) -1,3-dithiole-2-thione); Synthesis of Compound 6 FIG. As shown, reaction route 1 for synthesizing compound 6 is shown. Below, the reaction path | route 1 is demonstrated.

<(a)1,3−ジチオラン−2−チオン(1,3-Dithiolane-2-thione);化合物3の合成>
1,2−ジブロモエタン;化合物2(40mL、0.32mol)、二硫化炭素(CS)(60mL、0.99mol)、テトラn−ブチルアンモニウムブロマイド(BuNBr)(10g、0.03mol)、NaOH(40g、0.5mol)およびHO(200mL)の混合液を、室温で3日間よく撹拌させた。
<(A) 1,3-Dithiolane-2-thione; Synthesis of Compound 3>
1,2-dibromoethane; compound 2 (40 mL, 0.32 mol), carbon disulfide (CS 2 ) (60 mL, 0.99 mol), tetra n-butylammonium bromide (Bu 4 NBr) (10 g, 0.03 mol) , NaOH (40 g, 0.5 mol) and H 2 O (200 mL) were allowed to stir well at room temperature for 3 days.

有機層を取り出し、減圧濃縮と真空乾燥により溶媒および残留のジブロモエタンを取り除いた後、冷所で静置して結晶化させた。この得られた黄色結晶を、氷浴を用いて最少量の塩化メチレンに溶かした後、2〜3mLのヘキサンを加えて再結晶を行った。ヘキサンおよび冷ヘキサン/塩化メチレン(1:1)で結晶を洗浄し、黄色板状結晶を得た。   The organic layer was taken out, and after removing the solvent and residual dibromoethane by vacuum concentration and vacuum drying, the mixture was allowed to stand in a cold place for crystallization. The obtained yellow crystals were dissolved in a minimum amount of methylene chloride using an ice bath, and then recrystallized by adding 2-3 mL of hexane. The crystals were washed with hexane and cold hexane / methylene chloride (1: 1) to obtain yellow plate crystals.

さらに母液を濃縮し、同様にして二次晶を得た。当該合成で得られた化合物3は合計収量31.82gで収率73%であった。当該化合物3をH NMR(CDCl)で構造解析したところ、δ=3.99(s)であった。この結果から、当該化合物(3)が化合物3であることが明らかとなった。 Further, the mother liquor was concentrated to obtain secondary crystals in the same manner. Compound 3 obtained by this synthesis had a total yield of 31.82 g and a yield of 73%. The structure of the compound 3 was analyzed by 1 H NMR (CDCl 3 ) and found to be δ = 3.99 (s). From this result, it was revealed that the compound (3) was the compound 3.

<(b)4,5−ビス(メトキシカルボニル)−1,3−ジチオール−2−チオン(4,5-Bis(methoxycarbonyl)-1,3-dithole-2-thione);化合物4の合成>
化合物3(32.8g、0.241mol)およびアセチレンカルボン酸ジメチル(34.2g、29.6mL、0.241mol)をトルエン(160mL)に溶かし、20時間還流させた。室温まで冷ました後、ヘキサン200mLを加え、冷所で放置して結晶化させ、これを冷ヘキサンを用いて黄色沈殿を濾取した。得られた結晶を、塩化メチレンおよびヘキサンによる再結晶を3回程度行うことで精製を行い、黄色板状結晶(収量32.7g、収率54%)を得た。
<(B) 4,5-Bis (methoxycarbonyl) -1,3-dithiol-2-thione (4,5-Bis (methoxycarbonyl) -1,3-dithole-2-thione); Synthesis of Compound 4>
Compound 3 (32.8 g, 0.241 mol) and dimethyl acetylenecarboxylate (34.2 g, 29.6 mL, 0.241 mol) were dissolved in toluene (160 mL) and refluxed for 20 hours. After cooling to room temperature, 200 mL of hexane was added and allowed to crystallize in a cold place, and a yellow precipitate was collected by filtration using cold hexane. The obtained crystals were purified by recrystallization with methylene chloride and hexane about three times to obtain yellow plate crystals (yield 32.7 g, yield 54%).

さらに、すべての再結晶母液を集め、最少量のシリカゲルによって、おおまかに黒色の副生成物を取り除いたのち、再結晶によって二次晶(13.4g、収率22%)を得た。これらは次の反応に用いるには十分な精度であるが、エタノールを用いて再結晶することにより,さらに精製できる。得られた結晶をH NMR(CDCl)で構造解析したところ、δ=3.93(s)であった。この結果から、当該結晶が化合物4であることが明らかとなった。 Further, all the recrystallized mother liquors were collected, and after removing roughly black by-products with a minimum amount of silica gel, secondary crystals (13.4 g, yield 22%) were obtained by recrystallization. These are accurate enough to be used in the next reaction, but can be further purified by recrystallization using ethanol. Structural analysis of the obtained crystal by 1 H NMR (CDCl 3 ) revealed that δ = 3.93 (s). From this result, it was revealed that the crystal was Compound 4.

<(c)4,5−ビス(ヒドロキシメチル)−1,3−ジチオール−2−チオン(4,5-Bis(hydroxymethyl)-1,3-dithiole-2-thione);化合物5の合成>
窒素雰囲気下、化合物4(2.5g、10.0mol)および臭化リチウム(LiBr)(1.74g、20.0mol)を無水THF(20mL)および無水EtOH(10mL)の混合溶液に溶かし,アセトン−氷(1:1)浴を用いて−10℃以下にまで冷却させた後、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)(0.78g、20.6mol)を20分以上かけてゆっくりと加えた。その後−5℃から−10℃に温度を保ち10時間撹拌した。
<(C) 4,5-Bis (hydroxymethyl) -1,3-dithiole-2-thione (4,5-Bis (hydroxymethyl) -1,3-dithiole-2-thione); Synthesis of Compound 5>
Under a nitrogen atmosphere, compound 4 (2.5 g, 10.0 mol) and lithium bromide (LiBr) (1.74 g, 20.0 mol) are dissolved in a mixed solution of anhydrous THF (20 mL) and anhydrous EtOH (10 mL), and acetone is added. - ice (1: 1) was allowed to cool to -10 ° C. or less with bath, sodium borohydride (NaBH 4) (0.78g, 20.6mol ) was added slowly over 20 minutes. Thereafter, the temperature was maintained at -5 ° C to -10 ° C and the mixture was stirred for 10 hours.

反応終了後、溶液に氷水(100mL)を加え、4N HClによりH気体が発生しなくなるまでクエンチした。混合溶液を酢酸エチル(10mL×8)で抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮した後、酢酸エチルを用いてカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、3cmΦ、4cm)を通し、次に塩化メチレン/酢酸エチル(2:1)を用いてカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、3cmΦ、6cm、Rf=0.3)により分離精製を行った。精製が不十分な場合は塩化メチレン/酢酸エチル(1:1)でもう一度カラムを行った。目的の溶離液を濃縮し、暗橙色から黄色の固体を得た。塩化メチレンおよびヘキサンを用いて再結晶することにより橙色板状結晶(収量1.58g、収率81%)を得た。 After completion of the reaction, ice water (100 mL) was added to the solution and quenched with 4N HCl until no H 2 gas was generated. The mixed solution was extracted with ethyl acetate (10 mL × 8), dried over anhydrous magnesium sulfate, concentrated, passed through column chromatography (silica gel, 3 cmΦ, 4 cm) using ethyl acetate, then methylene chloride / ethyl acetate. (2: 1) was used for separation and purification by column chromatography (silica gel, 3 cmΦ, 6 cm, Rf = 0.3). If purification was insufficient, the column was once again run with methylene chloride / ethyl acetate (1: 1). The target eluent was concentrated to give a dark orange to yellow solid. Recrystallization from methylene chloride and hexane gave orange plate crystals (yield 1.58 g, yield 81%).

得られた、結晶をH NMR (60MHz DMSO−d)で構造解析したところδ=4.42(d、J=5.6Hz、4H)、5.82(t、J=5.6Hz、2H)であった。この結果から、当該結晶が化合物5であることが明らかとなった。 When the obtained crystal was subjected to structural analysis by 1 H NMR (60 MHz DMSO-d 6 ), δ = 4.42 (d, J = 5.6 Hz, 4H), 5.82 (t, J = 5.6 Hz, 2H). From this result, it was revealed that the crystal was Compound 5.

<(d)4,5−ビス(ブロモメチル)―1,3−ジチオール−2−チオン(4,5-Bis(bromomethyl)[1,3]dithiole-2-thione);化合物6の合成>
窒素雰囲気下、無水THFの化合物5(5.25g、27mmol)の溶液を氷浴により0℃まで冷やし、3臭化リン(PBr3)(5.13mL、54mmol)を加え、30分以上0℃近くに温度を保ち、その後室温で16時間撹拌させた。反応終了後、反応溶液を減圧濃縮、真空乾燥させ、析出した黄色結晶を四塩化炭素を用いて濾取し、さらに母液に四塩化炭素を適量(約50mL)加え、冷蔵庫で約1時間静置すると結晶が沈殿したので同様に濾取した(6.28g、収率73%)。
<(D) 4,5-bis (bromomethyl) -1,3-dithiole-2-thione (4,5-Bis (bromomethyl) [1,3] dithiole-2-thione); Synthesis of Compound 6>
Under a nitrogen atmosphere, a solution of compound 5 (5.25 g, 27 mmol) in anhydrous THF was cooled to 0 ° C. with an ice bath, phosphorus tribromide (PBr 3) (5.13 mL, 54 mmol) was added, and the temperature was close to 0 ° C. over 30 minutes. The mixture was kept at room temperature and then stirred at room temperature for 16 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was concentrated under reduced pressure and dried in vacuo. The precipitated yellow crystals were collected by filtration using carbon tetrachloride, and an appropriate amount (about 50 mL) of carbon tetrachloride was added to the mother liquor, and the mixture was left in a refrigerator for about 1 hour. Then, crystals precipitated and were similarly collected by filtration (6.28 g, yield 73%).

この母液をカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン、4cmΦ、5cm、Rf=0.9)し、黄色針状結晶を得た(収量0.427g、収率5%)。従って、冷蔵庫で冷却して得られた結晶とカラムクロマトグラフィーから回収した結晶を合わせると、合計収量6.71g、収率78%である。   This mother liquor was subjected to column chromatography (methylene chloride, 4 cmΦ, 5 cm, Rf = 0.9) to obtain yellow needle crystals (yield 0.427 g, yield 5%). Therefore, when the crystals obtained by cooling in the refrigerator and the crystals recovered from the column chromatography are combined, the total yield is 6.71 g and the yield is 78%.

得られた結晶をH NMR (60MHz CDCl)で構造解析したところ、δ=4.29(s)であった。この結果から、当該結晶が化合物6であることが明らかとなった。 A structural analysis of the obtained crystal by 1 H NMR (60 MHz CDCl 3 ) revealed that δ = 4.29 (s). From this result, it was revealed that the crystal was Compound 6.

ジチエノ(3,4−d)テトラチアフルバレン(Dithieno(3,4-d)tetrathiafulvalene、DT-TTF);化合物16の合成 図3は化合物6を出発物質として、チオン体同士をカップリングする方法(経路1)と、ケトン体同士をカップリングする方法(経路2)の2種類の経路で化合物16を合成するための反応経路2を示している。以下では、反応経路2について説明する。   Dithieno (3,4-d) tetrathiafulvalene (Dithieno (3,4-d) tetrathiafulvalene, DT-TTF); Synthesis of Compound 16 FIG. 3 shows a method of coupling thiones with Compound 6 as a starting material ( The reaction route 2 for synthesizing the compound 16 by two kinds of routes (route 1) and a method of coupling ketone bodies (route 2) is shown. Below, the reaction path | route 2 is demonstrated.

<(e)4,6−ジヒドロチエノ[3,4−d]−1,3−ジチオール−2−チオン(4,6-Dihydrothieno[3,4-d]-1,3-dithiole-2-thione);化合物17の合成>
窒素雰囲気下、化合物6(2.00g、6.25mol)のTHF−エタノール(250mL、4:1 v/v)溶液と2硫化ナトリウム・9水和物(NaS・9HO)(1.50g、6.25mol)のHO−エタノール(250mL、4:1 v/v)溶液を45分以上かけて同時に200mLのエタノール中に滴下した。
<(E) 4,6-Dihydrothieno [3,4-d] -1,3-dithiol-2-thione (4,6-Dihydrothieno [3,4-d] -1,3-dithiole-2-thione) Synthesis of Compound 17>
Under a nitrogen atmosphere, compound 6 (2.00 g, 6.25 mol) in THF- ethanol (250mL, 4: 1 v / v) solution and 2 sodium sulfide nonahydrate (Na 2 S · 9H 2 O ) (1 .50 g, 6.25 mol) of H 2 O-ethanol (250 mL, 4: 1 v / v) was added dropwise into 200 mL of ethanol simultaneously over 45 minutes.

室温で1.5時間撹拌した後、反応液を濃縮し溶媒を取り除き、塩化メチレン(100mL)に溶かし、残った固体を濾過し取り除いた。分液ロートに移し、HOで洗浄(50mL×3)した後、無水硫酸マグネシウムにて乾燥し、減圧濃縮すると黄色固体(収量1.02g、収率85%)を得た。 After stirring at room temperature for 1.5 hours, the reaction solution was concentrated to remove the solvent, dissolved in methylene chloride (100 mL), and the remaining solid was removed by filtration. The mixture was transferred to a separatory funnel, washed with H 2 O (50 mL × 3), dried over anhydrous magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain a yellow solid (yield 1.02 g, yield 85%).

得られた個体をH NMR(60MHz CDCl)で構造解析したところδ=4.05(s)であった。この結果から、当該固体が化合物17であることが明らかとなった。 Structural analysis of the obtained individual by 1 H NMR (60 MHz CDCl 3 ) revealed that δ = 4.05 (s). From this result, it was revealed that the solid was Compound 17.

<(f)チエノ[3,4−d]−1,3−ジチオール−2−チオン(Thieno[3,4-d]-1,3-dithiole-2-thione;化合物18)の合成>
窒素雰囲気下、トルエン(100mL)に溶かした化合物17(1.00g、5.20mol)の溶液を、還流させたDDQ(2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノベンゾキノリン(2,3-Dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone)、1.30g、5.72mmol)のトルエン(50mL)溶液に滴下した。1.5h還流し反応終了後、反応溶液を減圧濃縮し、固体を得た。
<Synthesis of (f) Thieno [3,4-d] -1,3-dithiole-2-thione (Compound 18)>
Under a nitrogen atmosphere, a solution of Compound 17 (1.00 g, 5.20 mol) dissolved in toluene (100 mL) was refluxed with DDQ (2,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinoline (2,3-Dichlorobenzoate). -5,6-dicyanobenzoquinone), 1.30 g, 5.72 mmol) in toluene (50 mL). After refluxing for 1.5 h, the reaction solution was concentrated under reduced pressure to obtain a solid.

得られた個体を塩化メチレンに溶解して不純物を濾過し取り除いた。濾液を分液ロートに移した後、4M NaOH(30mL×2)、NaHCO(30mL×2)、HO(30mL×1)の順で洗浄し、還元されたDDQを取り除いた。硫酸マグネシウムで乾燥させた後、減圧濃縮し、暗黄色の固体を得た。これをカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレン/ヘキサン(1:1 v/v)、4cmΦ、6cm、Rf=0.5)にて分離精製し、再結晶(酢酸エチル/ヘキサン)で黄色針状結晶(収量0.73g、収率74%)を得た。 The obtained solid was dissolved in methylene chloride, and impurities were removed by filtration. The filtrate was transferred to a separatory funnel, and then washed with 4M NaOH (30 mL × 2), NaHCO 3 (30 mL × 2), and H 2 O (30 mL × 1) in this order to remove reduced DDQ. After drying with magnesium sulfate, the solution was concentrated under reduced pressure to obtain a dark yellow solid. This was separated and purified by column chromatography (silica gel, methylene chloride / hexane (1: 1 v / v), 4 cmΦ, 6 cm, Rf = 0.5), and recrystallized (ethyl acetate / hexane) to give yellow needle crystals. (Yield 0.73 g, yield 74%) was obtained.

得られた、結晶をH NMR(CDCl)で構造解析を行ったところ、δ=7.25(s)であった。この結果から、当該結晶が化合物18であることが明らかとなった。 Structural analysis of the obtained crystal by 1 H NMR (CDCl 3 ) was δ = 7.25 (s). From this result, it was revealed that the crystal was Compound 18.

<(g)ジチエノ[3,4−d]テトラチアフルバレン(Dithieno[3,4-d]tetrathiafulvalene);化合物16の合成(経路1)>
窒素雰囲気下、化合物18(0.38g、2.00mmol)と亜リン酸トリメチル(P(OMe))(5.7mL、48.4mol)の混合液を4時間還流させた。反応終了後、室温まで冷ましたあと、冷凍庫(4℃)にておよそ1時間静置し、結晶を析出させた。当該結晶を濾取し黄色板状結晶(収量0.09g、収率28%)を得た。
<(G) Dithieno [3,4-d] tetrathiafulvalene (Synthesis of Compound 16 (Route 1)>
Under a nitrogen atmosphere, a mixture of compound 18 (0.38 g, 2.00 mmol) and trimethyl phosphite (P (OMe) 3 ) (5.7 mL, 48.4 mol) was refluxed for 4 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, and then allowed to stand for about 1 hour in a freezer (4 ° C.) to precipitate crystals. The crystals were collected by filtration to obtain yellow plate crystals (yield 0.09 g, yield 28%).

得られた結晶をH NMR(60MHz CDCl)で構造解析したところδ=6.89(s)であった。この結果から、当該結晶が化合物16であることが明らかとなった。 A structural analysis of the obtained crystal by 1 H NMR (60 MHz CDCl 3 ) revealed that δ = 6.89 (s). From this result, it was revealed that the crystal was Compound 16.

<(h)チエノ[3,4−d]−1,3−ジチオール−2−オン(Thieno[3,4-d]-1,3-dithiol-2-one);化合物19の合成>
窒素雰囲気下、化合物18(0.38g、2mmol)のCHCl(70mL)溶液にMacuric acetate(Hg(OAc))(2.13g、6.67mmol)のCHCl溶液を滴下した。室温で2日間撹拌したのち、反応液を濾過し、濾液をHOで洗浄(20mL×5)した。硫酸マグネシウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、酢酸エチル/塩化メチレン(1:1)3cmΦ、6cm)で精製し、白色固体(収量0.117g、収率34%)を得た。
<(H) Thieno [3,4-d] -1,3-dithiol-2-one; Synthesis of Compound 19>
Under a nitrogen atmosphere, compound 18 (0.38g, 2mmol) CHCl 3 (70mL) was added Macuric Acetate of (Hg (OAc) 2) ( 2.13g, 6.67mmol) was added dropwise CHCl 3 solution. After stirring at room temperature for 2 days, the reaction solution was filtered, and the filtrate was washed with H 2 O (20 mL × 5). After drying with magnesium sulfate, the residue was purified by column chromatography (silica gel, ethyl acetate / methylene chloride (1: 1) 3 cmΦ, 6 cm) to obtain a white solid (yield 0.117 g, yield 34%).

得られた固体をH NMR(400MHz CDCl)で構造解析したところ、δ=7.31(s、2H)であった。また、融点が108〜109℃で、文献「Long-Young Chiang; Paul Shu; Dennis Holt; Dwaine Cowan, J. Org. Chem. 1983, 48, 4713 - 4717」の値と一致したことからも、当該固体が化合物19であることが明らかとなった。 Structural analysis of the obtained solid by 1 H NMR (400 MHz CDCl 3 ) revealed that δ = 7.31 (s, 2H). In addition, since the melting point was 108 to 109 ° C., it was consistent with the value of the document “Long-Young Chiang; Paul Shu; Dennis Holt; Dwaine Cowan, J. Org. Chem. 1983, 48, 4713-4717”. The solid was found to be compound 19.

<(i)ジチエノ[3,4−d]テトラチアフルバレン(Dithieno[3,4-d]tetrathiafulvalene);化合物16の合成(経路2)>
窒素雰囲気下、化合物19(120mg、0.67mmol)と亜リン酸トリメチル(P(OMe))(2.0ml、16mmol)の混合液を一晩還流させた。反応混合液を冷凍庫にておよそ1時間静置し、析出した黄色板状結晶を濾取した(収量15mg、収率14%)。
<(I) Dithieno [3,4-d] tetrathiafulvalene; Synthesis of Compound 16 (Route 2)>
Under a nitrogen atmosphere, a mixture of compound 19 (120 mg, 0.67 mmol) and trimethyl phosphite (P (OMe) 3 ) (2.0 ml, 16 mmol) was refluxed overnight. The reaction mixture was allowed to stand in a freezer for about 1 hour, and the precipitated yellow plate crystals were collected by filtration (yield 15 mg, yield 14%).

得られた、結晶をH NMR(60MHz CDCl)で構造解析したところδ=6.89(s)であった。この結果から、当該結晶が化合物16であることが明らかとなった。 Structural analysis of the obtained crystal by 1 H NMR (60 MHz CDCl 3 ) revealed that δ = 6.89 (s). From this result, it was revealed that the crystal was Compound 16.

ジチエノ[3,4−d]テトラチアフルバレン;化合物16を合成するために、経路1と経路2の2つ方法を試した。その結果、経路1の方法を用いると収率28%でジチエノ[3,4−d]テトラチアフルバレンを合成することができたのに対し、経路2の方法を用いると、収率は14%と半分であった。   Dithieno [3,4-d] tetrathiafulvalene; To synthesize compound 16, two methods, route 1 and route 2, were tried. As a result, it was possible to synthesize dithieno [3,4-d] tetrathiafulvalene with a yield of 28% using the route 1 method, whereas the yield was 14% using the route 2 method. And half.

また、経路1の方法で得られた化合物16はカラム精製の必要のない程、高純度であった。よって、化合物16を合成する際には、経路1の方法、すなわち、チオン体の化合物18同士をカップリングさせて合成する方法を採用するのが良いといえる。   Moreover, the compound 16 obtained by the method of the route 1 was so pure that there was no need for column purification. Therefore, when synthesizing the compound 16, it can be said that the method of the route 1, that is, the method of synthesizing by coupling the thione compounds 18 to each other may be adopted.

ビス(N−ブチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-Butylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene)化合物1―cの合成
図4は化合物6を出発物質として、チオン体同士をカップリングする方法(経路3)と、ケトン体同士をカップリングする方法(経路4)の2種類の経路で化合物1―cを合成するための反応経路4を示している。以下では、反応経路4について説明する。
Synthesis of Bis (N-butylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-Butylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene) Compound 1-c FIG. 4 shows a thione compound starting from Compound 6 The reaction route 4 for synthesizing the compound 1-c is shown by two kinds of routes, a method of coupling each other (route 3) and a method of coupling ketone bodies (route 4). Below, the reaction path | route 4 is demonstrated.

<(j)4,6‐ジヒドロ−N‐ブチル‐(1,3)−ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−チオン(4,6-dihydro- N-Buthyl- (1,3)-dithiolo[4,5-c]pyrrole-2-thione);化合物20の合成>
窒素雰囲気下、炭酸セシウム(13.4g、41.2mmol)の無水THF−アセトニトリル(1:2 v/v、300mL)懸濁溶液を0℃に冷却し、化合物6(3.30g、10.3mmol)を加えた後、速やかにブチルアミン(BuNH)(0.75g、1.03mL、10.3mmol)を一度に加え、30分間0℃を保った後、室温で3時間撹拌させた。
<(J) 4,6-dihydro-N-butyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-thione (4,6-dihydro- N-Buthyl- (1,3)- dithiolo [4,5-c] pyrrole-2-thione); Synthesis of Compound 20>
Under a nitrogen atmosphere, a suspension of cesium carbonate (13.4 g, 41.2 mmol) in anhydrous THF-acetonitrile (1: 2 v / v, 300 mL) was cooled to 0 ° C., and compound 6 (3.30 g, 10.3 mmol) was cooled. ) Was quickly added, but butylamine (BuNH 2 ) (0.75 g, 1.03 mL, 10.3 mmol) was added in one portion, kept at 0 ° C. for 30 minutes, and then stirred at room temperature for 3 hours.

反応液を塩化メチレンを用いてセライト濾過し、溶液をHO(80ml×5)で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(塩化メチレン、3cmΦ、6cm、Rf=0.2)による精製により得た暗橙色液体を、冷所に放置すると褐色固体(収量0.53g、収率46%)を得た。 The reaction solution was filtered through celite using methylene chloride, the solution was washed with H 2 O (80 ml × 5), dried over anhydrous magnesium sulfate, and then column chromatography (methylene chloride, 3 cmΦ, 6 cm, Rf = 0.0). The dark orange liquid obtained by purification according to 2) was allowed to stand in a cold place to give a brown solid (0.53 g, 46% yield).

得られた固体をH NMR(60MHz CDCl)で構造解析したところ、δ=0.93(multi、3H)、1.35(4H、multi)、2.73(t、2H)、3.81(s、4H)であった。この結果から、当該固体が化合物20であることが明らかとなった。 When the obtained solid was subjected to structural analysis by 1 H NMR (60 MHz CDCl 3 ), δ = 0.93 (multi, 3H), 1.35 (4H, multi), 2.73 (t, 2H), 3. 81 (s, 4H). From this result, it was revealed that the solid was Compound 20.

<(k)N−ブチル−(1,3)−ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−チオン(N-Buthyl-4,6-dihydro-(1,3)-dithiolo[4,5-c]pyrrole-2-thione);化合物21の合成>
窒素雰囲気下、炭酸セシウム(13.4g、41.2mmol)の無水THF−アセトニトリル(1:2 v/v、300mL)懸濁溶液を0℃に冷却し、化合物20(3.30g、10.3mmol)を加えた後、速やかにブチルアミン(0.75g、1.03mL、10.3mmol)を一度に加え、30分間0℃を保った後、室温で3時間撹拌させた。反応液を塩化メチレンを用いてセライト濾過し、溶液をHO(80mL×5)で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(塩化メチレン、3cmΦ、6cm、Rf=0.2)による精製により得た暗橙色液体を、冷所に放置すると褐色固体(0.53g、46%)を得た。
<(K) N-butyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-thione (N-Buthyl-4,6-dihydro- (1,3) -dithiolo [4,5- c] pyrrole-2-thione); Synthesis of Compound 21>
Under a nitrogen atmosphere, a suspension of cesium carbonate (13.4 g, 41.2 mmol) in anhydrous THF-acetonitrile (1: 2 v / v, 300 mL) was cooled to 0 ° C., and compound 20 (3.30 g, 10.3 mmol) was cooled. ) Was added rapidly, but butylamine (0.75 g, 1.03 mL, 10.3 mmol) was added in one portion, kept at 0 ° C. for 30 minutes, and then allowed to stir at room temperature for 3 hours. The reaction solution was filtered through Celite using methylene chloride, the solution was washed with H 2 O (80 mL × 5), dried over anhydrous magnesium sulfate, and then column chromatography (methylene chloride, 3 cmΦ, 6 cm, Rf = 0.0). The dark orange liquid obtained by purification according to 2) was left in a cold place to give a brown solid (0.53 g, 46%).

得られた固体をH NMR(60MHz CDCl)で構造解析したところ、δ=0.93(multi、3H)、1.35(4H、multi)、2.73(t、2H)、3.81(s、4H)であった。この結果から、当該固体が化合物21であることが明らかとなった。 When the obtained solid was subjected to structural analysis by 1 H NMR (60 MHz CDCl 3 ), δ = 0.93 (multi, 3H), 1.35 (4H, multi), 2.73 (t, 2H), 3. 81 (s, 4H). From this result, it was revealed that the solid was Compound 21.

<(l)ビス(N−ブチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-Butylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene);化合物1−cの合成(経路3)>
化合物1−cをチオン体の化合物21同士をカップリングさせる方法を用いて合成した(経路3)。具体的には、窒素雰囲気下、化合物21(0.32g、1.4mmol)と亜リン酸トリメチル(P(OMe))(4mL)の混合液を90℃で4時間、135℃で6時間還流させた。
<(L) Bis (N-butylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Synthesis of Compound 1-c (Route 3)>
Compound 1-c was synthesized using a method of coupling thione compounds 21 to each other (route 3). Specifically, a mixed solution of compound 21 (0.32 g, 1.4 mmol) and trimethyl phosphite (P (OMe) 3 ) (4 mL) was added at 90 ° C. for 4 hours and at 135 ° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere. Refluxed.

反応終了後、反応液を減圧濃縮し、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレン/ヘキサン(1:1 v/v)、2cmΦ、4cm)を通し、黄色固体(収量0.064g、収率23%)を得た。さらに、再結晶(トルエン/ヘキサン)により高純度な目的物を得た。真空蒸着法による素子作製に当たってはさらに昇華精製(180℃、収率60%)を行った。   After completion of the reaction, the reaction solution was concentrated under reduced pressure and passed through column chromatography (silica gel, methylene chloride / hexane (1: 1 v / v), 2 cmΦ, 4 cm) to give a yellow solid (yield 0.064 g, yield 23%). Got. Furthermore, a high-purity target product was obtained by recrystallization (toluene / hexane). Further, sublimation purification (180 ° C., yield 60%) was performed for device preparation by vacuum deposition.

得られた結晶を、H NMR(400MHz DMSO−d)で構造解析を行ったところδ=0.87(t、J=7.4Hz、6H)、1.21(sext、J=7.4Hz、4H)、1.64(t、J=7.4Hz、4H)、3.84(t、J=7.4Hz、4H)、6.81(s、4H)であった。さらにMS(DI)で質量分析を行うと、m/z=394(M)であった。この結果より、分子量は394.64(M)であることが分かった。以上の結果から、当該結晶が、化合物1−cであることが明らかとなった。 When the obtained crystal was subjected to structural analysis by 1 H NMR (400 MHz DMSO-d 6 ), δ = 0.87 (t, J = 7.4 Hz, 6H), 1.21 (sext, J = 7. 4 Hz, 4H), 1.64 (t, J = 7.4 Hz, 4H), 3.84 (t, J = 7.4 Hz, 4H), 6.81 (s, 4H). Furthermore, when mass spectrometry was performed by MS (DI), it was m / z = 394 (M <+> ). From this result, it was found that the molecular weight was 394.64 (M + ). From the above results, it was revealed that the crystal was compound 1-c.

<(m)4,6ジヒドロ−N−ブチル−(1,3)−ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−オン(4,6-Dihydro-N-Buthyl-4,6-dihydro-(1,3)-dithiolo[4,5-c]pyrrole-2-one);化合物22の合成。>
窒素雰囲気下、化合物20(1.40g、6.05mmol)、クロロホルム(100mL)、酢酸(0.6mL)の混合溶液に、Macuric acetate(Hg(OAc))(3.65g、11.5mmol)を一さじで加え、そのまま室温で4時間攪拌した。反応終了後、セライト(1cm)濾過を行い、塩化メチレンで丹念に洗った。濾液をNaHCO(30mL×5)、HO(30mL×1)で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し、得られた個体をカラムクトマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレン/酢酸エチル(2:1 v/v)、3cmΦ、6cm、Rf=0.6)により精製し、無色透明のオイル状液体(収量0.62g、収量43%)を得た。
<(M) 4,6Dihydro-N-butyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-one (4,6-Dihydro-N-Buthyl-4,6-dihydro- ( 1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrole-2-one); >
Under a nitrogen atmosphere, a mixed solution of Compound 20 (1.40 g, 6.05 mmol), chloroform (100 mL), and acetic acid (0.6 mL) was added to Macroacetate (Hg (OAc) 2 ) (3.65 g, 11.5 mmol). Was added with a spoonful and stirred at room temperature for 4 hours. After completion of the reaction, celite (1 cm) was filtered and washed thoroughly with methylene chloride. The filtrate was washed with NaHCO 3 (30 mL × 5) and H 2 O (30 mL × 1), dried over anhydrous magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The obtained solid was subjected to column chromatography (silica gel, methylene chloride / ethyl acetate). Purification (2: 1 v / v), 3 cmΦ, 6 cm, Rf = 0.6) gave a colorless and transparent oily liquid (yield 0.62 g, yield 43%).

得られた液体をH NMR(400MHz CDCl)で構造分析したところ、δ=0.94(t、J=7.3Hz、3H)、1.4(sext、J=7.3Hz、2H)、1.5(quint、J=7.3Hz、2H)、2.7(t、J=7.3Hz、2H)、3.9(s、4H)であった。また13C NMR(400MHz CDCl)で構造分析したところδ=13.9、20.2、31.0、55.9、58.6、125.6、196.2であった。 When the obtained liquid was structurally analyzed by 1 H NMR (400 MHz CDCl 3 ), δ = 0.94 (t, J = 7.3 Hz, 3H), 1.4 (sext, J = 7.3 Hz, 2H) 1.5 (quint, J = 7.3 Hz, 2H), 2.7 (t, J = 7.3 Hz, 2H), 3.9 (s, 4H). Further, structural analysis by 13 C NMR (400 MHz CDCl 3 ) showed δ = 13.9, 20.2, 31.0, 55.9, 58.6, 125.6, 196.2.

さらに、MS(DI)で質量分析をしたところm/z=215(M)であった。この結果より、分子量は215.34であることが分かった。また、IR(neat)で赤外スペクトルを分析したところ、1693(C=O)cm−1であった。以上の結果から、当該液体が、化合物22であることが明らかとなった。 Furthermore, it was m / z = 215 (M <+> ) when the mass spectrometry was performed by MS (DI). From this result, it was found that the molecular weight was 215.34. Moreover, it was 1693 (C = O) cm < -1 > when the infrared spectrum was analyzed by IR (neat). From the above results, it was revealed that the liquid was the compound 22.

<(n)N−ブチル−(1,3)−ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−オン(N-Buthyl-4,6-dihydro-(1,3)-dithiolo[4,5-c]pyrrole-2-one);化合物23の合成>
窒素雰囲気下、化合物22(0.43g、2.00mmol)とDDQ(0.68g、3.0mmol)をトルエン(25mL)に溶かし、120℃で一時間還流させた。反応混合液を塩化メチレンを用いてセライトろ過し、ろ液を10%NaOHaq(20mL×4)、続いてHO(20mL×2)で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレン/ヘキサン(1:1 v/v)、2cmΦ、10cm、Rf=0.4)を行い、無色透明のオイル状液体を得た(収量0.36g、収率84%)。
<(N) N-Butyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-one (N-Buthyl-4,6-dihydro- (1,3) -dithiolo [4,5- c] pyrrole-2-one); Synthesis of Compound 23>
Under a nitrogen atmosphere, Compound 22 (0.43 g, 2.00 mmol) and DDQ (0.68 g, 3.0 mmol) were dissolved in toluene (25 mL) and refluxed at 120 ° C. for 1 hour. The reaction mixture was filtered through celite using methylene chloride, and the filtrate was washed with 10% NaOHaq (20 mL × 4), followed by H 2 O (20 mL × 2), dried over anhydrous magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure, Column chromatography (silica gel, methylene chloride / hexane (1: 1 v / v), 2 cmΦ, 10 cm, Rf = 0.4) was performed to obtain a colorless and transparent oily liquid (yield 0.36 g, yield 84). %).

得られた液体をH NMR(400MHz CDCl)で構造解析したところ、δ=0.94(t、J=7.6Hz、3H)、1.3(sext、J=7.6Hz、2H)、1.7(quint、J=7.6Hz、2H)、3.9(t、J=7.6Hz、2H)、6.7(s、2H)であった。また、13C NMR(400MHz CDCl)で構造解析を行うとδ=13.5、19.7、33.5、50.5、111.9、113.5、196.7であった。 When the obtained liquid was subjected to structural analysis by 1 H NMR (400 MHz CDCl 3 ), δ = 0.94 (t, J = 7.6 Hz, 3H), 1.3 (sext, J = 7.6 Hz, 2H) 1.7 (quant, J = 7.6 Hz, 2H), 3.9 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 6.7 (s, 2H). Further, structural analysis by 13 C NMR (400 MHz CDCl 3 ) showed δ = 13.5, 19.7, 33.5, 50.5, 111.9, 113.5, 196.7.

さらに、MS(DI)で質量分析を行うと、m/z=213(M)であった。この結果より、分子量は213.32であることが分かった。また、IR(neat)で赤外スペクトルを分析したところ、1682(C=O)cm−1であった。以上の結果から、当該液体が、化合物23であることが明らかとなった。 Furthermore, when mass spectrometry was performed by MS (DI), it was m / z = 213 (M <+> ). From this result, it was found that the molecular weight was 213.32. Moreover, when an infrared spectrum was analyzed by IR (neat), it was 1682 (C = O) cm < -1 >. From the above results, it was revealed that the liquid was Compound 23.

<(o)ビス(N−ブチルピロロ[3、4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-Butylpyrrolo[3、4-d])tetrathiafulvalene);化合物1−cの合成(経路4)>
化合物1−cをケトン体である化合物23同士をカップリングさせる方法を用いて合成した。具体的には、窒素雰囲気下、化合物23(1.32g、6.20mmol)と亜リン酸トリメチル(P(OMe))(5mL)の混合液を、135℃で2日間、還流させた。
<(O) Bis (N-butylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-Butylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene); Synthesis of Compound 1-c (Route 4)>
Compound 1-c was synthesized using a method of coupling compounds 23 which are ketone bodies. Specifically, a mixed solution of Compound 23 (1.32 g, 6.20 mmol) and trimethyl phosphite (P (OMe) 3 ) (5 mL) was refluxed at 135 ° C. for 2 days under a nitrogen atmosphere.

反応溶液を減圧濃縮し、約20mLの四塩化炭素を加えることにより沈殿する黄色固体(75mg、収率26%)を濾取した。この濾液をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレン/ヘキサン(1:1 v/v)、Rf=0.5)を行うことによりさらに目的物の黄色固体(収量16mg、収率5%)を得た。従って、四塩化炭素の添加により生じた沈殿とカラムクロマトグラフィーによって回収した固体を合わせると、当該合成において得られた化合物1−cは合計収量91mgで収率31%である。   The reaction solution was concentrated under reduced pressure, and a yellow solid (75 mg, yield 26%) precipitated by adding about 20 mL of carbon tetrachloride was collected by filtration. The filtrate was subjected to column chromatography (silica gel, methylene chloride / hexane (1: 1 v / v), Rf = 0.5) to further obtain the desired yellow solid (yield 16 mg, yield 5%). . Therefore, when the precipitate generated by the addition of carbon tetrachloride and the solid recovered by column chromatography are combined, the compound 1-c obtained in the synthesis is a total yield of 91 mg and a yield of 31%.

得られた化合物1−cをH NMR(400MHz DMSO−d)で構造解析を行うと、δ=0.87(t、J=7.4Hz、6H)、1.21(sext、J=7.4Hz、4H)、1.64(t、J=7.4Hz、4H)、3.84(t、J=7.4Hz、4H)、6.81(s、4H)であった。さらにMS(DI)で質量分析を行うと、m/z=394(M)であった。この結果より、分子量は394.64(M)であることが分かった。以上の結果から、当該固体が、化合物1−cであることが明らかとなった。 When structural analysis of the obtained compound 1-c was performed by 1 H NMR (400 MHz DMSO-d 6 ), δ = 0.87 (t, J = 7.4 Hz, 6H), 1.21 (sext, J = 7.4 Hz, 4H), 1.64 (t, J = 7.4 Hz, 4H), 3.84 (t, J = 7.4 Hz, 4H), 6.81 (s, 4H). Furthermore, when mass spectrometry was performed by MS (DI), it was m / z = 394 (M <+> ). From this result, it was found that the molecular weight was 394.64 (M + ). From the above results, it was revealed that the solid was Compound 1-c.

ビス(N−ブチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン;化合物1−cを合成するために、経路3と経路4の2つ方法を試した。その結果、経路3の方法を用いると収率23%で化合物1―cを合成することができたのに対し、経路4の方法を用いると、収率は31%であった。経路4の方法を用いた方がわずかに収率は良いが、経路3の方法を用いた場合に比べて、合成にかかるステップが1つ多いということ、反応時間が50時間以上も必要とすること、最終生成物の精製に手間がかかるということを短所として挙げることができる。   Bis (N-butylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene; Two methods, route 3 and route 4, were tried to synthesize compound 1-c. As a result, compound 1-c could be synthesized in a yield of 23% using the route 3 method, whereas the yield was 31% using the route 4 method. Although the yield is slightly better using the route 4 method, the synthesis requires one more step than the case where the route 3 method is used, and a reaction time of 50 hours or more is required. In addition, it can be mentioned as a disadvantage that it takes time to purify the final product.

よって、化合物1―cを合成する際には、経路3の方法、すなわち、チオン体の化合物21同士をカップリングさせて合成する方法を採用するのが良いといえる。   Therefore, when synthesizing compound 1-c, it can be said that the method of route 3, that is, a method of synthesizing compounds of thione compounds 21 with each other is preferably employed.

ビス(ピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis (pyrrolo[3,4-d]) tetrathiafulvalne);化合物11、ビス(N−メチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis (N-methylpyrrolo[3,4-d]) tetrathiafulvalne);化合物1−a、ビス(N−オクチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-octylpyrrolo[3,4-d]) tetrathiafulvalne);化合物1−c、ビス(N−ドデシルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-dodecylpyrrolo[3,4-d]) tetrathiafulvalne);化合物1−d、ビス(N−セチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-cetylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene;化合物1−e(ビス(N−イコシルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-icosylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene;化合物1−f))の合成
図5は化合物6を出発物質として、化合物1−a、化合物1−c、化合物1−d、化合物1−eおよび化合物1−fを合成するための反応経路5を示している。
Bis (pyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (pyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalne); Compound 11, bis (N-methylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-methylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalne); Compound 1-a, bis (N-octylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-octylpyrrolo [3,4-d]) ) tetrathiafulvalne); compound 1-c, bis (N-dodecylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-dodecylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalne); compound 1-d, bis ( N-cetylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-cetylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene; compound 1-e (bis (N-icosylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiaful) Synthesis of Valene (Bis (N-icosylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene; Compound 1-f)) Figure 5 shows Compound 6 as starting material , Reaction pathway 5 for synthesizing compound 1-a, compound 1-c, compound 1-d, compound 1-e and compound 1-f.

上記化合物1―cの合成は、経路3、4のどちらも20%程度の低収率であった為、化合物1−a、化合物1−c、化合物1−d、化合物1−eおよび化合物1−fの合成は図5の反応経路5に示すようにトシル基を経由した方法で行った。   Since the synthesis of the compound 1-c was a low yield of about 20% in both the routes 3 and 4, the compound 1-a, the compound 1-c, the compound 1-d, the compound 1-e and the compound 1 The synthesis of -f was performed by a method via a tosyl group as shown in the reaction route 5 of FIG.

この際、トシル基は閉環反応において窒素原子を活性化することと、亜リン酸トリメチル(P(OMe))による厳しいカップリングの条件下でピロールを保護するという2つの役割を果たす。そしてトシル基は定量的に取り除くことができ、その後、試薬を選ぶことで種々のアルキル基を導入したピロール出環TTFを合成することができる。 In this case, the tosyl group plays two roles: activating the nitrogen atom in the ring-closing reaction and protecting pyrrole under severe coupling conditions with trimethyl phosphite (P (OMe) 3 ). The tosyl group can be removed quantitatively, and then a pyrrole-ring-out TTF into which various alkyl groups have been introduced can be synthesized by selecting a reagent.

<(p)トシルアミドモノナトリウム塩(Tosylamide monosodium salt、以下、「TsNHNa」ともいう)の合成>
まず、試薬であるトシルアミドモノナトリウム塩を合成した。文献(Sebastiano Pappalado et. al; J. Org. Chem, 1998, 53, 3521-3529)では無水エタノールを使用していたが、ナトリウムを多めに用いることによって通常のエタノールで十分な収率で目的物が得られた。
<Synthesis of (p) Tosylamide monosodium salt (hereinafter also referred to as “TsNHNa”)>
First, the reagent tosylamide monosodium salt was synthesized. In the literature (Sebastiano Pappalado et. Al; J. Org. Chem, 1998, 53, 3521-3529), absolute ethanol was used, but by using more sodium, the target product was obtained in a sufficient yield with ordinary ethanol. was gotten.

具体的には、窒素雰囲気下、エタノール(140mL)に金属ナトリウム(Na)(2.76g、0.12mol)を溶かし、還流させたところに、トシルアミド(tosylamide)(17.2g、0.10mol)を加え、およそ2時間反応させた。反応終了後、生成した白色固体をエタノールで洗浄し、乾燥させ、目的の白色固体(収量17.7g、収率92%)を得た。   Specifically, metallic sodium (Na) (2.76 g, 0.12 mol) was dissolved in ethanol (140 mL) under a nitrogen atmosphere and refluxed to obtain tosylamide (17.2 g, 0.10 mol). And allowed to react for approximately 2 hours. After completion of the reaction, the produced white solid was washed with ethanol and dried to obtain the desired white solid (yield 17.7 g, yield 92%).

得られた固体をH NMR(60MHz DMSO−d)で構造解析を行ったところ、δ=2.3(s、3H)、3.3(bs)、7.1(d、J=7.9Hz、2H)、7.5(d、J=7.9Hz、2H)であった。またIR (KBr)で赤外スペクトルを分析したところ、3209(N−H)cm−1であった。以上の結果より、当該固体がトシルアミドモノナトリウム塩であることが明らかとなった。 When the obtained solid was subjected to structural analysis by 1 H NMR (60 MHz DMSO-d 6 ), δ = 2.3 (s, 3H), 3.3 (bs), 7.1 (d, J = 7 0.9 Hz, 2H), 7.5 (d, J = 7.9 Hz, 2H). The infrared spectrum was analyzed by IR (KBr) and found to be 3209 (N—H) cm −1 . From the above results, it was revealed that the solid was tosylamide monosodium salt.

<(q)4,6−ジヒドロ−N−トシル−(1,3)ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−チオン(4,6-Dihydro-N-tosyl-(1,3)-dithiolo[4,5-c]pyrrole-2-thione);化合物7の合成>
窒素雰囲気下、トシルアミドモノナトリウム塩(TsNHNa)(2.0g、10.4mmol)をアセトニトリル50mL中に懸濁させオイルバスにより80℃に保ち、この懸濁液にジメチルホルムアミド(DMF)5mLに溶解させた化合物6を20分以上かけてゆっくり滴下した。滴下後約10分し、反応完結後、混合溶液に生じた沈殿物を回収するためアセトニトリルを用いて熱時セライトろ過する。次いで上記沈殿物を少量のアセトニトリルで洗った。
<(Q) 4,6-Dihydro-N-tosyl- (1,3) dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-thione (4,6-Dihydro-N-tosyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrole-2-thione); Synthesis of Compound 7>
Under a nitrogen atmosphere, tosylamide monosodium salt (TsNHNa) (2.0 g, 10.4 mmol) was suspended in 50 mL of acetonitrile and kept at 80 ° C. with an oil bath, and this suspension was dissolved in 5 mL of dimethylformamide (DMF). The compound 6 was slowly added dropwise over 20 minutes. About 10 minutes after the addition, and after completion of the reaction, hot celite filtration is performed using acetonitrile to recover the precipitate formed in the mixed solution. The precipitate was then washed with a small amount of acetonitrile.

その後、蒸留装置を組み沈殿物を減圧濃縮後、真空乾燥のよって、アセトニトリルを完全に取り除いた。得られた固体を約100mLの塩化メチレンに溶かし、HO(50mL×3)、塩化ナトリウム水溶液(50mL×1)によって洗浄しタ後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。ヘキサンを加え再沈させた淡黄色の固体を濾取し、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレン、10cmΦ、最少量)で分画した。目的の画分を再結晶(トルエン/ヘキサン)することにより黄色針状晶を得た(二次晶まで、収量1.30g、収率80%)。 Thereafter, the distillation apparatus was assembled and the precipitate was concentrated under reduced pressure, and then acetonitrile was completely removed by vacuum drying. The obtained solid was dissolved in about 100 mL of methylene chloride, washed with H 2 O (50 mL × 3) and an aqueous sodium chloride solution (50 mL × 1), and then dried over anhydrous magnesium sulfate. The pale yellow solid reprecipitated by adding hexane was collected by filtration and fractionated by column chromatography (silica gel, methylene chloride, 10 cmΦ, minimum amount). The objective fraction was recrystallized (toluene / hexane) to obtain yellow needle crystals (until secondary crystals, yield 1.30 g, yield 80%).

得られた、結晶をH NMR(60MHz CDCl)で構造解析を行ったところ、δ=2.4(s、3H)、4.4(s、4H)、7.3(d、J=8.3Hz、2H)、7.6(d、J=8.3Hz)であった。また、融点(mp)は235−235.5であった。また、文献に記載されている融点の値は234℃である。以上の結果より当該結晶が、化合物7であることが明らかになった。 When the obtained crystal was subjected to structural analysis by 1 H NMR (60 MHz CDCl 3 ), δ = 2.4 (s, 3H), 4.4 (s, 4H), 7.3 (d, J = 8.3 Hz, 2H) and 7.6 (d, J = 8.3 Hz). Moreover, melting | fusing point (mp) was 235-235.5. The melting point value described in the literature is 234 ° C. From the above results, it was revealed that the crystal was compound 7.

<(r)4,6−ジヒドロ−N−トシル−(1,3)ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−オン(4,6-Dihydro-N-tosyl-(1,3)-dithiolo[4,5-c]pyrrole-2-one);化合物8の合成>
窒素雰囲気下、クロロホルム(160mL)、氷酢酸(16mL)に懸濁させた化合物7(3.00g、9.10mmol)の溶液にMacuric acetate(Hg(OAc))(5.49g、17.2mmol)を加え、室温で4時間撹拌した。反応終了後、セライト(1cm)を通し、塩化メチレンで丹念に洗い流した。NaHCO(200mL×4)、HO(200mL×1)で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し、デシケータ内で真空乾燥させ、白色固体(収量2.27g、収率80%)を得た。
<(R) 4,6-Dihydro-N-tosyl- (1,3) dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-one (4,6-Dihydro-N-tosyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrole-2-one); Synthesis of Compound 8>
Under a nitrogen atmosphere, a solution of Compound 7 (3.00 g, 9.10 mmol) suspended in chloroform (160 mL) and glacial acetic acid (16 mL) was charged with Macroacetate (Hg (OAc) 2 ) (5.49 g, 17.2 mmol). ) And stirred at room temperature for 4 hours. After completion of the reaction, the mixture was passed through Celite (1 cm) and thoroughly washed with methylene chloride. The extract was washed with NaHCO 3 (200 mL × 4) and H 2 O (200 mL × 1), dried over anhydrous magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure, and vacuum dried in a desiccator to obtain a white solid (yield 2.27 g, yield 80%). )

得られた、固体をH NMR(60MHz CDCl)で構造解析を行ったところ、δ=2.4(s、3H)、4.4(s、4H)、7.3(d、J=8.3Hz、2H)、7.6(d、J=8.3Hz)であった。さらに、IR(KBr)で赤外スペクトルを分析したところ1693(C=O)cm−1であった。以上の結果より、当該固体は化合物8であることが明らかとなった。 When the obtained solid was subjected to structural analysis by 1 H NMR (60 MHz CDCl 3 ), δ = 2.4 (s, 3H), 4.4 (s, 4H), 7.3 (d, J = 8.3 Hz, 2H) and 7.6 (d, J = 8.3 Hz). Furthermore, when the infrared spectrum was analyzed by IR (KBr), it was 1693 (C = O) cm- 1 . From the above results, it was revealed that the solid was Compound 8.

<(s)N−トシル−(1,3)ジチオロ[4,5−c]ピロール−2−オン(N-tosyl-(1,3)-dithiolo[4,5-c]pyrrole-2-one);化合物9の合成>
窒素雰囲気下、化合物8(2.27g、6.89g)とDDQ(3.44g、15.2g)をクロロベンゼン約100mLに溶かし、2時間還流させた。反応終了後、塩化メチレンを用いてセライトろ過を行い、ろ液を10%NaOHaq(50mL×3)、続いてHO(50mL×2)で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。その後減圧濃縮し真空乾燥させ、溶媒を取り除いてからカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶媒;塩化メチレン、Rf=0.5、6cmΦ、4cm)により精製し、白色固体(収量2.29g、収率97%)を得た。
<(S) N-tosyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrol-2-one (N-tosyl- (1,3) -dithiolo [4,5-c] pyrrole-2-one ); Synthesis of Compound 9>
Under a nitrogen atmosphere, Compound 8 (2.27 g, 6.89 g) and DDQ (3.44 g, 15.2 g) were dissolved in about 100 mL of chlorobenzene and refluxed for 2 hours. After completion of the reaction, celite filtration was performed using methylene chloride, and the filtrate was washed with 10% NaOHaq (50 mL × 3), followed by H 2 O (50 mL × 2), and dried over anhydrous magnesium sulfate. After concentration under reduced pressure and vacuum drying, the solvent was removed, and the residue was purified by column chromatography (silica gel, developing solvent; methylene chloride, Rf = 0.5, 6 cmΦ, 4 cm) to give a white solid (yield 2.29 g, yield 97). %).

得られた固体をH NMR(60MHz CDCl)で構造解析を行ったところ、δ=2.4(s、3H)、4.4(s、4H)、7.3(d、J=8.3Hz、2H)、7.6(d、J=8.3Hz)であった。この結果より、当該固体は化合物9であることが明らかとなった。 When the obtained solid was subjected to structural analysis by 1 H NMR (60 MHz CDCl 3 ), δ = 2.4 (s, 3H), 4.4 (s, 4H), 7.3 (d, J = 8 .3 Hz, 2H), 7.6 (d, J = 8.3 Hz). From this result, it was revealed that the solid was Compound 9.

<(t)ビス(N−トシルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-tosylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene);化合物10の合成>
窒素雰囲気下、化合物9(2.09g、6.70mmol)と亜リン酸トリメチル(P(OMe))(75mL、0.63mol)の混合液を5時間120℃で還流させた。反応終了後、室温まで冷まし、無水MeOH(100mL)を加え、生成した沈殿をろ取し、MeOHでよく洗った。固体を真空乾燥させ、黄色粉末(収量1.60g、収率81%)を得た。
<(T) Bis (N-tosylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-tosylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene); Synthesis of Compound 10>
Under a nitrogen atmosphere, a mixture of compound 9 (2.09 g, 6.70 mmol) and trimethyl phosphite (P (OMe) 3 ) (75 mL, 0.63 mol) was refluxed at 120 ° C. for 5 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, anhydrous MeOH (100 mL) was added, and the formed precipitate was collected by filtration and washed well with MeOH. The solid was dried in vacuo to give a yellow powder (yield 1.60 g, 81% yield).

得られた粉末をH NMR(400MHz DMSO−d)で構造解析を行ったところ、δ=2.36(s、3H)、7.36(s、4H)、7.44(d、J=8.6Hz、2H)、7.80(d、J=8.6Hz、2H)であった。この結果より、当該粉末は化合物10であることが明らかとなった。 When the obtained powder was subjected to structural analysis by 1 H NMR (400 MHz DMSO-d 6 ), δ = 2.36 (s, 3H), 7.36 (s, 4H), 7.44 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.80 (d, J = 8.6 Hz, 2H). From this result, it was revealed that the powder was Compound 10.

<(u)ビス(ピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(pyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene);化合物11の合成>
窒素雰囲気下、化合物10(0.65g、1.10mmol)をTHF−MeOH(1:1)(90mL)の混合溶媒に溶かし、氷浴を用いて0℃に冷却した。およそ15分間アルゴンでバブリングすることにより脱ガスを行った後、別のフラスコで調製した30%ナトリウムメトキシド溶液(NaOMe)(Na 0.76g、MeOH 6.5mL)をトランスファーチューブを用いて加えた。30分以上還流させて原料がなくなったのを確認した後、室温まで冷却し、およそ30mLまで溶媒をとばし濃縮した。
<(U) Bis (pyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (pyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene); Synthesis of Compound 11>
Under a nitrogen atmosphere, compound 10 (0.65 g, 1.10 mmol) was dissolved in a mixed solvent of THF-MeOH (1: 1) (90 mL) and cooled to 0 ° C. using an ice bath. After degassing by bubbling with argon for approximately 15 minutes, 30% sodium methoxide solution (NaOMe) (Na 0.76 g, MeOH 6.5 mL) prepared in another flask was added using a transfer tube. . The mixture was refluxed for 30 minutes or more, and after confirming that the raw material disappeared, the mixture was cooled to room temperature, evaporated to about 30 mL and concentrated.

その後、HO 150mLを加え、生成した黄色の沈殿をろ取し、水で洗った。真空乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(4%低活性Al、THF−MeOH 50:1 v/v、4cmΦ、3cm)により精製を行い、黄色固体(収量0.294g、収率88%)を得た。また、FET素子を作製する場合には、THF/水による再結晶後、170−190℃で昇華精製を行った。 Thereafter, 150 mL of H 2 O was added, and the produced yellow precipitate was collected by filtration and washed with water. After vacuum drying, purification was performed by column chromatography (4% low activity Al 2 O 3 , THF-MeOH 50: 1 v / v, 4 cmΦ, 3 cm), and yellow solid (yield 0.294 g, yield 88%). ) In the case of producing an FET element, sublimation purification was performed at 170-190 ° C. after recrystallization with THF / water.

得られた固体をH NMR(400MHz DMSO−d)で構造解析を行ったところδ=6.79(s、4H)、11.1(bs、2H)であった。この結果より、当該固体は化合物11、であることが明らかとなった。 The obtained solid was subjected to structural analysis by 1 H NMR (400 MHz DMSO-d 6 ) and found to be δ = 6.79 (s, 4H), 11.1 (bs, 2H). From this result, it was revealed that the solid was Compound 11.

<(v)ビス(N−メチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-methylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene);化合物1−aの合成>
窒素雰囲気下、化合物11(0.434g、1.54mmol)をジメチルホルムアミド(DMF)(50mL)に溶解させ、氷浴を用いて0℃に冷やした。およそ15分間アルゴンガスをバブリングすることにより脱ガスを行った後、ヨードメタン(CHI)(2.19g、15.4mmol、0.96mL)を加え、ナトリウムハイドライド(NaH)(55%、0.485g、11.1mmol)を加えた。0℃で1時間反応させた後、食塩水(200mL)を注意深く加えクエンチし、HO続いてMeOHを用いて吸引ろ過した。デシケータ内で真空乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレン、6cmΦ、3cm、Rf=0.7)を行い、黄色固体(収量0.468g、収率98%)を得た。さらに昇華精製(210℃、収率22%)を行うことにより最終目的物(20mg、3回分)を得た。
<(V) Bis (N-methylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-methylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene); Synthesis of Compound 1-a>
Under a nitrogen atmosphere, Compound 11 (0.434 g, 1.54 mmol) was dissolved in dimethylformamide (DMF) (50 mL) and cooled to 0 ° C. using an ice bath. After degassing by bubbling argon gas for approximately 15 minutes, iodomethane (CH 3 I) (2.19 g, 15.4 mmol, 0.96 mL) was added and sodium hydride (NaH) (55%, 0.3%). 485 g, 11.1 mmol) was added. After reacting at 0 ° C. for 1 hour, it was quenched by careful addition of brine (200 mL), and suction filtered with H 2 O followed by MeOH. After vacuum drying in a desiccator, column chromatography (silica gel, methylene chloride, 6 cmΦ, 3 cm, Rf = 0.7) was performed to obtain a yellow solid (yield 0.468 g, yield 98%). Further, by sublimation purification (210 ° C., yield 22%), the final target product (20 mg, 3 times) was obtained.

得られた固体をH NMR(400MHz DMSO−d)で構造解析を行ったところδ=3.60(s、6H)、6.76(s、3H)であった。この結果より、当該固体は化合物1−aであることが明らかとなった。 Structural analysis of the obtained solid by 1 H NMR (400 MHz DMSO-d 6 ) revealed that δ = 3.60 (s, 6H) and 6.76 (s, 3H). From this result, it was revealed that the solid was Compound 1-a.

<(w)ビス(N−オクチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-octylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene;化合物1−c)の合成>
窒素雰囲気下、化合物11(0.434g、1.54mmol)をジメチルホルムアミド(DMF)(50mL)に溶解させ、氷浴を用いて0℃に冷やした。およそ15分間アルゴンガスをバブリングすることにより脱ガスを行った後、1−ブロモオクタン(n−C17Br)(2.19g、15.4mmol、0.96mL)を加え、ヘキサンで洗浄したナトリウムハイドライド(NaH)(55%、0.485g、11.1mmol)を加えた。
<Synthesis of (w) Bis (N-octylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-octylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene; Compound 1-c)>
Under a nitrogen atmosphere, Compound 11 (0.434 g, 1.54 mmol) was dissolved in dimethylformamide (DMF) (50 mL) and cooled to 0 ° C. using an ice bath. After degassing by bubbling argon gas for about 15 minutes, 1-bromooctane (n-C 8 H 17 Br) (2.19 g, 15.4 mmol, 0.96 mL) was added and washed with hexane. Sodium hydride (NaH) (55%, 0.485 g, 11.1 mmol) was added.

0℃で1時間反応させた後、食塩水(200mL)を注意深く加えクエンチし、HO、続いてメタノールを用いて吸引ろ過した。デシケータ内で真空乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレン、6cmΦ、3cm、Rf=0.7)を行い、黄色固体を得た。これをヘキサンを用いて再結晶し、黄色針状結晶(収量380mg、収率75%)を得た。さらに再結晶を繰り返すことにより高純度の結晶を得られる。 After reacting at 0 ° C. for 1 hour, it was quenched by careful addition of brine (200 mL), and suction filtered with H 2 O followed by methanol. After vacuum drying in a desiccator, column chromatography (silica gel, methylene chloride, 6 cmΦ, 3 cm, Rf = 0.7) was performed to obtain a yellow solid. This was recrystallized using hexane to obtain yellow needle crystals (yield 380 mg, yield 75%). Further, high-purity crystals can be obtained by repeating recrystallization.

得られた固体をH NMR(400MHz CDCl)で構造解析を行ったところδ=0.874(t、6H)、1.26(m、20H)、1.71(t、4H)、3.79(bs、4H)、6.43(s、4H)であった。さらに、13C NMR(400MHz CDCl)で構造解析を行ったところδ=14.2、22.8、26.7、29.3、31.6、50.9、77.4、112.3、118.7であった。δが77.4にシフトしているのは、溶媒による酸化の為に中心の二重結合が一重結合性を帯びているためであると考えられる。 When the obtained solid was subjected to structural analysis by 1 H NMR (400 MHz CDCl 3 ), δ = 0.874 (t, 6H), 1.26 (m, 20H), 1.71 (t, 4H), 3 .79 (bs, 4H), 6.43 (s, 4H). Furthermore, when structural analysis was performed by 13 C NMR (400 MHz CDCl 3 ), δ = 14.2, 22.8, 26.7, 29.3, 31.6, 50.9, 77.4, 112.3. 118.7. It is considered that δ is shifted to 77.4 because the central double bond has a single bond property due to oxidation by the solvent.

また、MS(EI/DI)で質量分析を行ったところ、m/z=506(100、M)、507(30、M+1)、508(20、M+2)、509(trace、M+3)、253(trace、1/2Mfragment)であった。以上の結果より、当該固体は化合物1−cであることが明らかとなった。 Further, when mass spectrometry was performed by MS (EI / DI), m / z = 506 (100, M + ), 507 (30, M + +1), 508 (20, M + +2), 509 (trace, M + +3), 253 (trace, 1/2 M + fragment). From the above results, it was revealed that the solid was compound 1-c.

<(x)ビス(N−ドデシルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-dodecylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene;化合物1−d))の合成>
窒素雰囲気下、化合物11(204mg、0.7mmol)をジメチルホルムアミド(DMF)(20mL)に溶解させ、氷浴を用いて0℃に冷やした。およそ15分間アルゴンガスをバブリングすることにより脱ガスを行った後、1−ブロモドデカン(n−C1225Br)(1.92g、1.72mL)を加え、ヘキサンで洗浄したナトリウムハイドライド(NaH)(55%、350mg、10.55mmol)を加えた。
<Synthesis of (x) Bis (N-dodecylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-dodecylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene; Compound 1-d))>
Under a nitrogen atmosphere, Compound 11 (204 mg, 0.7 mmol) was dissolved in dimethylformamide (DMF) (20 mL) and cooled to 0 ° C. using an ice bath. After degassing by bubbling argon gas for about 15 minutes, 1-bromododecane (n-C 12 H 25 Br) (1.92 g, 1.72 mL) was added, and sodium hydride (NaH) washed with hexane was added. ) (55%, 350 mg, 10.55 mmol) was added.

0℃で1時間反応させた後、食塩水(100mL)を注意深く加えクエンチし、HOを用いて吸引ろ過した。デシケータ内で真空乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレン、6cmΦ、3cm、Rf=0.7)を行い、黄色固体をヘキサンにより再結晶し、粉状結晶(収量205mg、収率45%)を得た。 After reacting at 0 ° C. for 1 hour, the solution was quenched by careful addition of brine (100 mL), and suction filtered using H 2 O. After vacuum drying in a desiccator, column chromatography (silica gel, methylene chloride, 6 cmΦ, 3 cm, Rf = 0.7) was performed, and the yellow solid was recrystallized from hexane to obtain powdery crystals (yield 205 mg, yield 45). %).

得られた、結晶をH NMR(400MHz CDCl)で構造解析を行ったところδ=0.877(t、6H)、1.247(m、38H)、1.71(s、6H)、3.79(bs、4H)、6.43(s、4H)であった。さらに、13C NMR(400MHz CDCl)で構造解析を行ったところδ=14.3、22.8、26.7、29.3、29.5、29.6、29.7、29.8、31.6、32.1、50.9、77.4、112.3、118.7であった。δが77.4にシフトしているのは、溶媒による酸化の為に中心の二重結合が一重結合性を帯びているためであると考えられる。 When the obtained crystal was subjected to structural analysis by 1 H NMR (400 MHz CDCl 3 ), δ = 0.877 (t, 6H), 1.247 (m, 38H), 1.71 (s, 6H), 3.79 (bs, 4H) and 6.43 (s, 4H). Furthermore, when structural analysis was performed by 13 C NMR (400 MHz CDCl 3 ), δ = 14.3, 22.8, 26.7, 29.3, 29.5, 29.6, 29.7, 29.8. 31.6, 32.1, 50.9, 77.4, 112.3, 118.7. It is considered that δ is shifted to 77.4 because the central double bond has a single bond property due to oxidation by the solvent.

また、MS(EI/DI)で質量分析を行ったところm/z=618(M)、310(1/2 M fragment)であった。以上の結果より、当該固体は化合物1−dであることが明らかとなった。 Moreover, when mass spectrometry was performed by MS (EI / DI), it was m / z = 618 (M <+> ), 310 (1/2 M <+> fragment). From the above results, it was revealed that the solid was compound 1-d.

<(y)ビス(N−セチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-cetylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene;化合物1−e)の合成>
窒素雰囲気下、化合物11(204mg、0.7mmol)をジメチルホルムアミド(DMF)(20mL)に溶解させ、氷浴を用いて0℃に冷やした。およそ15分間アルゴンガスをバブリングすることにより脱ガスを行った後、1−ブロモセタン(n−C1633Br)(1.92g、1.72mL)を加え、ヘキサンで洗浄したナトリウムハイドライド(NaH)(55%、350mg、10.55mmol)を加えた。
<Synthesis of (y) bis (N-cetylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-cetylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene; Compound 1-e)>
Under a nitrogen atmosphere, Compound 11 (204 mg, 0.7 mmol) was dissolved in dimethylformamide (DMF) (20 mL) and cooled to 0 ° C. using an ice bath. After degassing by bubbling argon gas for about 15 minutes, 1-bromocetane (n-C 16 H 33 Br) (1.92 g, 1.72 mL) was added, and sodium hydride (NaH) washed with hexane was added. (55%, 350 mg, 10.55 mmol) was added.

0℃で1時間反応させた後、食塩水(100mL)を注意深く加えクエンチし、HOを用いて吸引ろ過した。デシケータ内で真空乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレン、6cmΦ、3cm、Rf=0.7)を行い、黄色固体をヘキサンにより再結晶し、粉状結晶(収量205mg、収率82%)を得た。 After reacting at 0 ° C. for 1 hour, the solution was quenched by careful addition of brine (100 mL), and suction filtered using H 2 O. After vacuum drying in a desiccator, column chromatography (silica gel, methylene chloride, 6 cmΦ, 3 cm, Rf = 0.7) was performed, the yellow solid was recrystallized from hexane, and powdered crystals (yield 205 mg, yield 82) %).

得られた結晶をH NMR(400MHz CDCl)で構造解析を行ったところδ=0.88(t、6H)、1.25(m、56H)、1.71(s、6H)、3.79(bs、4H)、6.43(s、4H)であった。さらに、13C NMR(C)で構造解析を行ったところδ=14.4、23.1、26.7、29.5、29.9(×2)、30.08、30.16(×2)、30.22(×4)、31.5、32.4、50.4、112.3、119.4、120.8であった。 Structural analysis of the obtained crystal by 1 H NMR (400 MHz CDCl 3 ) revealed that δ = 0.88 (t, 6H), 1.25 (m, 56H), 1.71 (s, 6H), 3 .79 (bs, 4H), 6.43 (s, 4H). Furthermore, when structural analysis was performed by 13 C NMR (C 6 D 6 ), δ = 14.4, 23.1, 26.7, 29.5, 29.9 (× 2), 30.08, 30. 16 (× 2), 30.22 (× 4), 31.5, 32.4, 50.4, 112.3, 119.4, and 120.8.

また、MS(EI、70 eV)で質量分析を行ったところm/z=730(M)であった。以上の結果より、当該固体は化合物1−eであることが明らかとなった。 Moreover, it was m / z = 730 (M <+> ) when the mass spectrometry was performed by MS (EI, 70 eV). From the above results, it was revealed that the solid was Compound 1-e.

<(z)(ビス(N−イコシルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-icosylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene;化合物1−f))の合成>
窒素雰囲気下、化合物11(282mg、1.0mmol)をジメチルホルムアミド(DMF)(30mL)に溶解させ、氷浴を用いて0℃に冷やした。およそ15分間アルゴンガスをバブリングすることにより脱ガスを行った後、1−ブロモイコサン(n−C2041Br)(3.61g、10mmoL)を加え、ヘキサンで洗浄したナトリウムハイドライド(NaH)(55%、183mg、7.6mmol)を加えた。
<Synthesis of (z) (Bis (N-icosylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene; Compound 1-f))>
Under a nitrogen atmosphere, Compound 11 (282 mg, 1.0 mmol) was dissolved in dimethylformamide (DMF) (30 mL) and cooled to 0 ° C. using an ice bath. After degassing by bubbling argon gas for about 15 minutes, 1-bromoicosane (n-C 20 H 41 Br) (3.61 g, 10 mmol) was added, and sodium hydride (NaH) (55) washed with hexane was added. %, 183 mg, 7.6 mmol).

0℃で1時間反応させた後、食塩水(100mL)を注意深く加えクエンチし、HOを用いて吸引ろ過した。デシケータ内で真空乾燥させた後、ヘキサン(700mL)を用いて再結晶を行い未反応の臭化イコシルを分離除去した.カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレン、6cmΦ、3cm、Rf=0.7)を行い、黄色固体をヘキサンにより再結晶し、粉状結晶(収量448mg、収率53%)を得た。 After reacting at 0 ° C. for 1 hour, the solution was quenched by careful addition of brine (100 mL), and suction filtered using H 2 O. After vacuum drying in a desiccator, recrystallization was performed using hexane (700 mL) to separate and remove unreacted icosyl bromide. Column chromatography (silica gel, methylene chloride, 6 cmΦ, 3 cm, Rf = 0.7) was performed, and the yellow solid was recrystallized with hexane to obtain powdery crystals (yield 448 mg, 53%).

得られた結晶の融点を測定したところ、mp=120.7−121.7°Cであった。また、得られた結晶をH NMR(400MHz CDCl)で構造解析を行ったところδ=0.88(t、J=6.8Hz、6H)、1.25(m、68H)、1.71(t、J=6.8Hz、4H)、3.79(t、J=6.8Hz、4H)、6.43(s、4H)であった。さらに13C NMR(400MHz C)で構造解析を行ったところδ=14.3、23.1、26.8、29.5、29.82、29.84、30.05、30.13(2C)、30.21(8C)、50.4、112.3、119.6、120.9であった。 The melting point of the obtained crystal was measured and found to be mp = 120.7-121.7 ° C. Further, structural analysis of the obtained crystal by 1 H NMR (400 MHz CDCl 3 ) revealed that δ = 0.88 (t, J = 6.8 Hz, 6H), 1.25 (m, 68H), 1. 71 (t, J = 6.8 Hz, 4H), 3.79 (t, J = 6.8 Hz, 4H), 6.43 (s, 4H). Further, structural analysis was performed by 13 C NMR (400 MHz C 6 D 6 ). As a result, δ = 14.3, 23.1, 26.8, 29.5, 29.82, 29.84, 30.05, 30. 13 (2C), 30.21 (8C), 50.4, 112.3, 119.6, and 120.9.

また、TOF−MS(MALDI)で質量分析を行ったところ、m/z=842.51(M);Anal. Calcd for (C5086):C、71.20;H、10.28;N、3.32%.Found:C、71.06;H、10.25;N、3.21%.であった。以上の結果より、当該固体は化合物1−fであることが明らかとなった。 Moreover, when mass spectrometry was performed by TOF-MS (MALDI), m / z = 842.51 (M <+> ); Anal. Calcd for (C 50 H 86 N 2 S 4): C, 71.20; H, 10.28; N, 3.32%. Found: C, 71.06; H, 10.25; N, 3.21%. Met. From the above results, it was revealed that the solid was Compound 1-f.

〔実施例〕
<FET(Field Effect Transistor)素子特性の測定>
図6は、本発明の有機半導体材料の電界効果トランジスタ素子特性(FET素子特性)を測定に用いられるFET素子の模式図である。
〔Example〕
<Measurement of FET (Field Effect Transistor) element characteristics>
FIG. 6 is a schematic diagram of an FET element used for measuring field effect transistor element characteristics (FET element characteristics) of the organic semiconductor material of the present invention.

上記FET素子は以下の方法で作製された。具体的には、片面0.2μmの酸化膜(SiO)を有するシリコン基板を面積1×1cm程度に切り出し、酸化処理されていない方の面をフッ化水素酸で処理することで純粋なシリコンを露出させ、Auを真空蒸着することでゲート電極を配置した。 The FET element was produced by the following method. Specifically, pure silicon is obtained by cutting a silicon substrate having an oxide film (SiO 2 ) of 0.2 μm on one side into an area of about 1 × 1 cm and treating the non-oxidized side with hydrofluoric acid. And a gate electrode was disposed by vacuum-depositing Au.

さらに、このSiOの酸化膜を備える基板(以下、未処理基板という)
上に直接、本発明の有機半導体材料を含む半導体層を配置することで通常の素子を作製した。また、上記酸化膜上をOctyl trichlorosilane処理した基板(以下、OTS基板という)上に、上記半導体層を配置することでOctyl trichlorosilane素子と、Hexamethyldisilazane表面処理した基板(以下、HMDSという)上に、上記半導体層を配置することでHexamethyldisilazane素子とを作製した。
Further, a substrate having this SiO 2 oxide film (hereinafter referred to as an untreated substrate).
A normal element was fabricated by directly placing a semiconductor layer containing the organic semiconductor material of the present invention on the semiconductor layer. In addition, by placing the semiconductor layer on a substrate (hereinafter referred to as an OTS substrate) on which the oxide film has been subjected to Octyl trichlorosilane treatment, the Octyl trichlorosilane element and Hexamethyldisilazane surface-treated substrate (hereinafter referred to as HMDS) are disposed. A Hexamethyldisilazane element was fabricated by arranging a semiconductor layer.

真空蒸着法の場合、蒸着速度は1.0―1.5Å/secで、スピンコートの場合、基板の回転速度2000rpm、回転時間30secでそれぞれ有機膜を作製した。最後にソースおよびドレイン電極としてAuを真空蒸着させ、トップ型FET素子とした。   In the case of the vacuum vapor deposition method, the vapor deposition rate was 1.0-1.5 Å / sec. In the case of spin coating, the organic films were produced at a substrate rotation speed of 2000 rpm and a rotation time of 30 sec. Finally, Au was vacuum-deposited as a source and drain electrode to obtain a top FET element.

電界効果移動度(Mobility)の算出には以下に示す式を用いた。
μ=2L・I/C・W(V−Vth
ここで、μは電界効果移動度[cm−1−1]、Lはチャネル長[cm]、Wはチャネル幅[cm]、Cはゲート電気容量、Vはゲート電圧、Vthはしきい値電圧、IはVのときの電流量である。今回作製した素子は、L=0.05mm、W=1.5mmである。しきい値電圧Vth(threshold Voltage)は、V−I 1/2の(I 1/2は電流値の平方根)プロットの直線部分の線形近似直線を求め、そこから、I=0となるときのVをしきい値電圧として求めた。
The formula shown below was used for calculation of field effect mobility (Mobility).
μ = 2L · I D / C 0 · W (V g −V th ) 2
Here, μ is field effect mobility [cm 2 V −1 S −1 ], L is channel length [cm], W is channel width [cm], C 0 is gate capacitance, V g is gate voltage, V “th” is a threshold voltage, and “ ID” is a current amount at V g . The device fabricated this time has L = 0.05 mm and W = 1.5 mm. A threshold voltage V th (threshold voltage) is obtained by calculating a linear approximation line of a straight line portion of a plot of V g −I d 1/2 (I d 1/2 is a square root of the current value), and from there, I d = the V g at the time of 0 to become was determined as a threshold voltage.

on/off比は以下の通りにして算出した。すなわち、ゲート電圧(V)が0または十分低く,ソース−ドレイン間の電流(I)が最も低い状態をoff状態、ゲートをかけてソース−ドレイン間の電流が最も大きくなった状態をon状態とし、on状態とoff状態とのソース−ドレイン間の電流(I)の比をon/off比として算出した。 The on / off ratio was calculated as follows. That is, the state where the gate voltage (V g ) is 0 or sufficiently low and the current (I d ) between the source and drain is the lowest is the off state, and the state where the current between the source and drain is the largest when the gate is applied The ratio of the current between the source and drain (I d ) between the on state and the off state was calculated as the on / off ratio.

上記電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)の値が大きければ、FET素子として高性能であるといえる。一般的に高性能であるFET素子は、電界効果移動度(μ)の値が1×10−3以上またはon/off比(Ion/Ioff)の値が1×10を示す。 If the field effect mobility (μ) and the on / off ratio (I on / I off ) are large, it can be said that the FET element has high performance. Generally, a FET element having high performance has a field effect mobility (μ) value of 1 × 10 −3 or more or an on / off ratio (I on / I off ) value of 1 × 10 3 .

なお、スピンコートに用いる溶液は、クロロホルムの場合単蒸留したのちアルミナカラムを通したものを、トルエンの場合CaHにより乾燥、蒸留したものを用いた。目的物をそれらの溶液で所定の濃度に薄めたあと、吸引濾過により微量のごみを取り除きスピンコートを行った。 The solution used for spin coating was obtained by simple distillation in the case of chloroform and passing through an alumina column, and in the case of toluene by drying and distillation with CaH 2 . The target product was diluted with these solutions to a predetermined concentration, and then a small amount of dust was removed by suction filtration, followed by spin coating.

1)ビス(N−ブチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-Butylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene)(1−b)のFET素子評価
スピンコートにより本発明の化合物1−bを含む半導体層を、未処理基板上に配置することでFET素子を作製した。上記スピンコートに用いる溶液として0.4wt%トルエン溶液または、0.4wt%クロロホルム溶液をそれぞれ用いた。なお、上記「0.4wt%トルエン溶液」とは、本発明の化合物1−bを終濃度0.4wt%になるように加えたトルエン溶液であることを意味する。また、上記2つの溶液を用いた場合、OTS、HMDSの基板上には半導体層を配置することはできなかった。
1) Evaluation of FET element of bis (N-butylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (1-b) Compound of the present invention by spin coating An FET element was fabricated by placing a semiconductor layer containing 1-b on an untreated substrate. A 0.4 wt% toluene solution or a 0.4 wt% chloroform solution was used as the solution used for the spin coating, respectively. The “0.4 wt% toluene solution” means a toluene solution in which the compound 1-b of the present invention is added to a final concentration of 0.4 wt%. Further, when the above two solutions were used, a semiconductor layer could not be disposed on the OTS and HMDS substrates.

表1は上記FET素子における、電流量(I)、しきい値電圧(Vth)、電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)を示した表である。表1より0.4wt%トルエンの場合は電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)の値は低いことが分かる。一方、0.4wt%クロロホルムの場合は電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)は測定できなかった。また、真空蒸着では薄膜は配置されなかった。 Table 1 shows a current amount (I d ), a threshold voltage (V th ), a field effect mobility (μ), and an on / off ratio (Ion / Ioff) in the FET element. Table 1 shows that in the case of 0.4 wt% toluene, the values of field effect mobility (μ) and on / off ratio (Ion / Ioff) are low. On the other hand, in the case of 0.4 wt% chloroform, field effect mobility (μ) and on / off ratio (Ion / Ioff) could not be measured. Moreover, the thin film was not arrange | positioned by vacuum evaporation.

図7(a)は0.4wt%トルエンで、Normal基板に半導体層が配置されたFET素子におけるV−I曲線を示し、図7(b)は当該FET素子におけるV−I曲線を示している。 In FIG. 7 (a) 0.4 wt% toluene, indicates V d -I d curve in the FET element in which a semiconductor layer is disposed on Normal substrate, V g -I d curve in FIG. 7 (b) the FET element Is shown.

−I曲線は、ゲート電圧(V)を段階的に変化させた時の、ソース-ドレイン間の電圧(V)と電流(I)との関係を表す。すなわち、V−I曲線は、当該FET素子のアウトプット特性(出力特性)を示している。当該FET素子において、V−I曲線が、いずれのVにおいて、高いソース−ドレイン間の電圧(V)領域の電流(I)が飽和すること(飽和電流)、および、低いソース−ドレイン間の電圧(V)領域の電流(I)が直線的に立ち上がっていることを示せば、アウトプット特性が良く、そのFET素子は高性能であるといえる。 The V d -I d curve represents the relationship between the source-drain voltage (V d ) and the current (I d ) when the gate voltage (V g ) is changed stepwise. That, V d -I d curve shows the output characteristics of the FET device (output characteristics). In the FET element, the V d -I d curve shows that the current (I d ) in the high source-drain voltage (V d ) region is saturated (saturation current) and the low source at any V g . - to show that the voltage between the drain (V d) area of the current (I d) is up linearly, good output characteristics, the FET device can be said to be high.

また、V−I曲線は、アウトプット特性において、電流(I)が飽和電流になる値になるようソース−ドレイン間の電圧(V)を固定した時の、ゲート電圧(V)と電流(I)との関係を表す。すなわち、V−I曲線は、当該FET素子のトランスファー特性(伝達特性)を示している。当該V−I曲線において、off状態からon状態への立ち上がりが急なほど、スイッチング特性が良好であることを示しており、トランジスタ特性は優れていると言える。また、off電流が低ければ低いほど、on電流が高ければ高いほどon/off比が大きくなるので、良好なトランジスタであるといえる。さらに、Vgが0Vに近いほうが実用的であるといえる。 Also, V g -I d curve at the output characteristics, the current (I d) is a source to be the value that causes a saturation current - when the fixed voltage (V d) between the drain, the gate voltage (V g ) And current (I d ). That, V g -I d curve shows the transfer characteristics of the FET device (transfer characteristic). In the V g -I d curve, the more rapid the rise from the off state to the on state, it indicates that the switching characteristics are good, it can be said that the transistor characteristics are excellent. Further, since the on / off ratio increases as the off current is lower and the on current is higher, it can be said that the transistor is a good transistor. Furthermore, it can be said that it is practical that Vg is close to 0V.

図7(a)によれば、ソース-ドレイン間の電圧(V)の高い領域では飽和電流が観察されるが、低い領域ではV−I曲線は、直線になっていない。また、図7(b)によれば、ゲート電圧(V)の印加による電流(I)の立ち上がりは、緩やかである。従って、当該FET素子の性能は低いと考えられる。 According to FIG. 7 (a), the source - but at a region with a high voltage (V d) of the drain is saturation current observation, V d -I d curve in the lower region, not in a straight line. Further, according to FIG. 7B, the rise of the current (I d ) due to the application of the gate voltage (V g ) is gentle. Therefore, the performance of the FET element is considered to be low.

Figure 2008071840
Figure 2008071840

2)ビス(N−オクチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-octylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene);化合物1−c)のFET素子評価
スピンコートにより本発明の化合物1−cを含む半導体層を配置することでFET素子を作製した。上記スピンコートに用いる溶液として0.2wt%、0.4wt%、1.0wt%のトルエン溶液をそれぞれ用いた。上記FET素子における電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)は測定できなかった。
2) Evaluation of FET device of bis (N-octylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-octylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene); Compound 1-c) An FET element was fabricated by disposing a semiconductor layer containing Compound 1-c. As the solution used for the spin coating, 0.2 wt%, 0.4 wt%, and 1.0 wt% toluene solutions were used, respectively. The field effect mobility (μ) and the on / off ratio (I on / I off ) in the FET device could not be measured.

3)ビス(N−ドデシルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-dodecylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene);化合物1-d)のFET素子評価
スピンコートにより本発明の化合物1−dを含む半導体層を、未処理基板またはOTS基板に配置することでFET素子を作製した。上記スピンコートに用いる溶液として0.2wt%、0.4wt%、1.0wt%のトルエン溶液をそれぞれ用いた。また、0.4wt%のトルエン溶液に溶かした、化合物1−cを含む半導体層と未処理基板とを60℃でアニールする方法を用いてFET素子も作製した。
3) FET element evaluation of bis (N-dodecylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-dodecylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene); compound 1-d) A FET layer was produced by placing a semiconductor layer containing Compound 1-d on an untreated substrate or an OTS substrate. As the solution used for the spin coating, 0.2 wt%, 0.4 wt%, and 1.0 wt% toluene solutions were used, respectively. In addition, an FET element was also fabricated using a method in which a semiconductor layer containing Compound 1-c dissolved in a 0.4 wt% toluene solution and an untreated substrate were annealed at 60 ° C.

OTS基板であるEFT素子には半導体層に固体の析出が見られた。HMDS基板には半導体層を配置することはできなかった。   In the EFT element which is an OTS substrate, solid deposition was observed in the semiconductor layer. A semiconductor layer could not be disposed on the HMDS substrate.

表2は、上記素子における、電流量(I)、しきい値電圧(Vth)、電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)を示した表である。表2より0.4wt%トルエン溶液を用いた場合に電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)の値が高いことが分かる。従って、0.4wt%トルエン溶液を用いて化合物1−dを含む半導体層が、未処理の基板に配置されたFET素子は非常に高性能であるといえる
図8(a)は、0.4wt%トルエン溶液を用いてコートされた上記FET素子における、V−I曲線を示し、図8(b)は当該FET素子におけるV−I曲線を示している。
Table 2 shows the amount of current (I d ), threshold voltage (V th ), field effect mobility (μ), and on / off ratio (I on / I off ) in the above element. From Table 2, it can be seen that the field effect mobility (μ) and the on / off ratio (I on / I off ) are high when a 0.4 wt% toluene solution is used. Therefore, it can be said that the FET element in which the semiconductor layer containing the compound 1-d using a 0.4 wt% toluene solution is arranged on an untreated substrate has very high performance. FIG. 8A shows 0.4 wt. % in the FET element which is coated with a toluene solution, showed a V d -I d curve, FIG. 8 (b) shows the V g -I d curve in the FET element.

図8(a)によれば、ソース-ドレイン間の電圧(V)の高い領域では飽和電流が観察される、さらに、低い領域ではV−I曲線は、直線になっている。また、図8(b)によれば、ゲート電圧(V)の印加による電流(I)の立ち上がりは、急峻である。従って、当該FET素子の性能は高いと考えられる。 According to FIG. 8 (a), the source - in the area of high voltage (V d) between the drain saturation current is observed, furthermore, the V d -I d curve in the lower region, has become a straight line. Further, according to FIG. 8B, the rise of the current (I d ) due to the application of the gate voltage (V g ) is steep. Therefore, the performance of the FET element is considered high.

また、図9(a)は作製から3日後の上記FET素子における、V−I曲線を示し、図9(b)は当該FET素子におけるV−I曲線を示している。上記の「作製から3日後の上記FET素子」とは、当該EFT素子がプラスチックケースの中で、通常保存の状態で3日間保存されたFET素子である。 Further, in FIG. 9 (a) the FET element after 3 days from the formation, shows the V d -I d curve, FIG. 9 (b) shows the V g -I d curve in the FET element. The above-mentioned “FET element 3 days after production” is an FET element in which the EFT element is stored for 3 days in a normal storage state in a plastic case.

図9(a)によれば、ソース-ドレイン間の電圧(V)の高い領域では飽和電流が観察されず、一方低い領域ではV−I曲線は、直線になっている。また、図9(b)によれば、ゲート電圧(V)の印加による電流(I)の立ち上がりは、緩やかである。当該FET素子の性能が明らかに低下していることを示している。空気による酸化を極めて受けやすいと思われる。 According to FIG. 9 (a), the source - in the area of high voltage (V d) between the drain it is not saturation current observed, whereas V d -I d curve in the lower region is a straight line. Further, according to FIG. 9B, the rise of the current (I d ) due to the application of the gate voltage (V g ) is gentle. It shows that the performance of the FET element is clearly degraded. It seems to be extremely susceptible to oxidation by air.

Figure 2008071840
Figure 2008071840

4)ビス(N−セチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-cetylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene);化合物1−eのFET素子評価
スピンコートにより本発明の化合物1−eを含む半導体層を、未処理の基板に配置することでFET素子を作製した。上記スピンコートに用いる溶液として0.4wt%、0.6wt%、1.0wt%のトルエン溶液をそれぞれ用いた。
4) Bis (N-cetylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-cetylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene); FET device evaluation of compound 1-e Compound of the present invention by spin coating An FET element was fabricated by placing a semiconductor layer containing 1-e on an untreated substrate. 0.4 wt%, 0.6 wt%, and 1.0 wt% toluene solutions were used as solutions for the spin coating, respectively.

表3は、上記素子における、電流量(I)、しきい値電圧(Vth)、電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)を示した表である。表3より0.4wt%および0.6wt%のトルエン溶液を用いた場合に電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)の値が高いことが分かる。 Table 3 shows the amount of current (I d ), threshold voltage (V th ), field effect mobility (μ), and on / off ratio (I on / I off ) in the above element. It can be seen from Table 3 that the field effect mobility (μ) and the on / off ratio (I on / I off ) are high when 0.4 wt% and 0.6 wt% toluene solutions are used.

Figure 2008071840
Figure 2008071840

5)ビス(N−イコシルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-icosylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene;化合物1−f))のFET素子評価)
スピンコートにより本発明の化合物1−fを含む半導体層を、未処理の基板に配置することでFET素子を作製した。上記スピンコートに用いる溶液として0.2wt%の熱クロロベンゼン溶液をそれぞれ用いた。
5) FET device evaluation of bis (N-icosylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-icosylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene; compound 1-f))
An FET element was fabricated by placing a semiconductor layer containing Compound 1-f of the present invention on an untreated substrate by spin coating. A 0.2 wt% hot chlorobenzene solution was used as a solution for the spin coating.

上記素子における、電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)を表4に示した。 Table 4 shows the field effect mobility (μ) and the on / off ratio (I on / I off ) of the above element.

Figure 2008071840
Figure 2008071840

表4は上記の各化合物をそれぞれ含む半導体層が配置されたFET素子の電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)の値をまとめた表である。また、後述の比較例の化合物も比較のため一緒にまとめた。 Table 4 is a table summarizing the field effect mobility (μ) and the on / off ratio (I on / I off ) values of the FET elements in which the semiconductor layers containing the respective compounds are arranged. In addition, compounds of Comparative Examples described later were also collected together for comparison.

化合物1−bはトルエンへの十分な溶解性が得られたため、スピンコートによる溶接法によって半導体層を配置することができた。化合物1−c、化合物1−d、化合物1−eについても同様に高い溶解性が得られ、アルキル鎖の伸張による溶解性の向上に成功したといえる。   Since compound 1-b was sufficiently soluble in toluene, the semiconductor layer could be disposed by a welding method by spin coating. Compound 1-c, compound 1-d, and compound 1-e also have high solubility in the same manner, and it can be said that the improvement of the solubility by extension of the alkyl chain was successful.

FET特性の測定の結果、比較例の化合物11および化合物1−aが電界効果移動度、オンオフ比共に非常に低かったことから、ピロール縮環TTF自体のFETとしての性能は低いと思われる。化合物1−bについても同様である。それにもかかわらず、化合物1−d、化合物1−e、化合物1−fにおいて非常に高い電界効果移動度が得られた。この値は、溶接法を用いたFET素子としては良好な値であり、ピロール縮環TTF誘導体が可溶性の電界効果トランジスタの有機半導体材料として好適に用いることができるということを示している。   As a result of the measurement of the FET characteristics, the field effect mobility and the on / off ratio of the compound 11 and the compound 1-a of the comparative example were very low. Therefore, the performance of the pyrrole-fused TTF itself as an FET seems to be low. The same applies to compound 1-b. Nevertheless, very high field effect mobility was obtained in Compound 1-d, Compound 1-e, and Compound 1-f. This value is a good value for an FET element using a welding method, and indicates that a pyrrole-fused TTF derivative can be suitably used as an organic semiconductor material for a soluble field effect transistor.

<電気化学特性(CV:サイクリックボルタンメトリ)の評価>
参照電極に銀・塩化銀(Ag/AgCl)電極、作用電極および対照電極に白金(Pt)を用い、アセトニトリルに、電解質としてテトラN−ブチルヘキサフルオロリン塩を加え、目的化合物を10−3Mになるように加えることで目的化合物のCVを測定した。この時、目的化合物をドライヤーで加熱し溶解させ、速やかに測定を行った。
<Evaluation of electrochemical characteristics (CV: cyclic voltammetry)>
A silver / silver chloride (Ag / AgCl) electrode is used as a reference electrode, platinum (Pt) is used as a working electrode and a control electrode, tetra-N-butylhexafluorophosphate is added as an electrolyte to acetonitrile, and the target compound is 10 −3 M CV of the target compound was measured. At this time, the target compound was dissolved by heating with a dryer, and the measurement was carried out promptly.

表5は、化合物1−cと化合物1−dについてCV測定を行った結果の酸化電位を示している。また、化合物11、化合物1−aおよび化合物1−bの酸化電位については、「J.O.Jeppensen; K, Takimiya; F. Jensen; T.Brimert; K. Nielsen; N.Thorup; J. Becher ,J. Org. Chem., 2000, 65, 5794- 5805」に記載されている。また、化合物16の酸化電位は「T. Jigami, K. Takimiya, T. Otsubo; J. Org. Chem., 1998, 63, 8865-8872」に記載されている。   Table 5 shows the oxidation potential as a result of CV measurement for Compound 1-c and Compound 1-d. The oxidation potentials of Compound 11, Compound 1-a and Compound 1-b are described in “JOJeppensen; K, Takimiya; F. Jensen; T. Brimert; K. Nielsen; N. Thorup; J. Becher, J. Org. Chem., 2000, 65, 5794-5805 ”. The oxidation potential of Compound 16 is described in “T. Jigami, K. Takimiya, T. Otsubo; J. Org. Chem., 1998, 63, 8865-8872”.

表5によれば、化合物1−cと化合物1−dとの酸化電位は、化合物11、化合物1−aおよび化合物1−bとほとんど同じ値であった。したがって、ピロール縮環化合物の酸化電位はアルキル鎖の長さには影響を受けないことがわかった。また、比較例として化合物16と比べても、酸化電位は低く、非常にドナー性が高いことがわかる。   According to Table 5, the oxidation potentials of Compound 1-c and Compound 1-d were almost the same as those of Compound 11, Compound 1-a and Compound 1-b. Therefore, it was found that the oxidation potential of the pyrrole fused ring compound was not affected by the length of the alkyl chain. Further, as a comparative example, it can be seen that the oxidation potential is low and the donor property is very high as compared with Compound 16.

Figure 2008071840
Figure 2008071840

<固体状態における物性の評価>
本発明の有機半導体材料の固体状態における物性はDSC(示差熱走査熱量分析)とXRD(X-ray diffraction)測定とを行うことで調べた。
<Evaluation of physical properties in solid state>
The physical properties of the organic semiconductor material of the present invention in the solid state were examined by performing DSC (differential thermal scanning calorimetry) and XRD (X-ray diffraction) measurements.

DSC(示差熱走査熱量分析)については、セイコー・インスツルメンツ社製EXSTAR6000 DSC6200を用いて従来公知の方法で行った。
また、XRD(X-ray diffraction)測定は、マックサイエンス社製M18XHFを用いて従来公知の方法で行った。
DSC (Differential Thermal Scanning Calorimetry) was performed by a conventionally known method using EXSTAR6000 DSC6200 manufactured by Seiko Instruments Inc.
XRD (X-ray diffraction) measurement was performed by a conventionally known method using M18XHF manufactured by Mac Science.

表6は、化合物1−b、化合物1−cおよび化合物1−dについて、DSC(示差熱走査熱量分析)を行った結果のそれぞれの、相転移温度、融点を示す表である。ブチル体(化合物1−b)では低い温度で結晶状態の転移と思われる鋭い吸熱ピークが観測され、融解と共に分解が起こっていた。オクチル体(化合物1−c)ではガラス転移と思われる幅広い吸熱が1つ、さらにドデシル体(化合物1−d)では3つの鋭い吸熱ピークの相転移が観測された。   Table 6 is a table | surface which shows each phase transition temperature and melting | fusing point of the result of having performed DSC (differential thermal scanning calorimetry) about compound 1-b, compound 1-c, and compound 1-d. In the butyl compound (Compound 1-b), a sharp endothermic peak that was considered to be a transition of the crystalline state was observed at a low temperature, and decomposition occurred with melting. In the octyl compound (Compound 1-c), one broad endotherm that was considered to be a glass transition was observed, and in the dodecyl compound (Compound 1-d), three sharp endothermic peak phase transitions were observed.

図10(a)は、ドデシル体(化合物1−d)を含む半導体層を基板に配置した後、室温状態の当該基板についてXRD測定を行った図である。また、図10(b)は上記基板を60℃程度に加熱したのち、XRD測定を行った図である。図10(a)と図10(b)を比べると、ピークが変化していることがわかる。このDSC測定より得られる可逆な吸熱ピークと、加熱後も回折が見られることから、なんらかの結晶構造の変化が起こっていると考えられる。   FIG. 10A is a diagram in which an XRD measurement is performed on the substrate in a room temperature state after a semiconductor layer including a dodecyl body (compound 1-d) is disposed on the substrate. FIG. 10B is a diagram in which the substrate is heated to about 60 ° C. and then XRD measurement is performed. Comparing FIG. 10 (a) and FIG. 10 (b), it can be seen that the peak changes. Since a reversible endothermic peak obtained from this DSC measurement and diffraction are observed even after heating, it is considered that some change in crystal structure has occurred.

Figure 2008071840
Figure 2008071840

表7は加熱前の回折ピークを示しており、2ThetaはX線回折実験における反射ピークの位置、dは層間距離を意味する。また、表10は加熱後の回折ピークを示している。表7によれば、加熱前の回折ピークから、層間距離d=25Åである。この値は、PM3による分子の最適化構造から計算された、アルキル鎖片方部分とTTF骨格部分の直線距離に一致する。このことは、層の積み重なりがアルキル基を重ねるようにして起こっているためであると考えられる。   Table 7 shows the diffraction peaks before heating, 2Theta means the position of the reflection peak in the X-ray diffraction experiment, and d means the interlayer distance. Table 10 shows the diffraction peaks after heating. According to Table 7, the interlayer distance d is 25 mm from the diffraction peak before heating. This value corresponds to the linear distance between the alkyl chain half and the TTF skeleton calculated from the optimized structure of the molecule by PM3. This is thought to be due to the fact that the stacking of layers occurs as if alkyl groups overlap.

また、表8によれば、加熱後の回折ピークはd=17を示しているが、これは分子長からみてもかなり小さい。アルキル鎖同士の重なりがなくなり、分子が半分以上横に寝るような形になっているのではないかと予想しているが、現在の結果だけではわからない。   Further, according to Table 8, the diffraction peak after heating shows d = 17, which is considerably small from the viewpoint of the molecular length. I'm expecting that the alkyl chains will disappear and the molecule will lie on its side more than half, but the current results are not enough.

Figure 2008071840
Figure 2008071840

Figure 2008071840
Figure 2008071840

さらに、表8より吸熱ピークがアルキル鎖の鎖長が長くなる順に(ブチル、オクチル、ドデシルとなる順に)高温側にシフトしていることが分かる。このことは、相転移温度(吸熱ピーク)以前のブチル体(化合物1−b)、オクチル体(化合物1−c)についても同様にアルキル鎖を重ねるような結晶構造をしているということを示唆している。つまり、アルキル鎖同士のファスナー効果はアルキル鎖が長いほど強くなるため、相転移に必要な温度が高くなるのではないかと考えられる。   Further, it can be seen from Table 8 that the endothermic peak is shifted to the high temperature side in the order of increasing the chain length of the alkyl chain (in the order of butyl, octyl, and dodecyl). This suggests that the butyl body (compound 1-b) and the octyl body (compound 1-c) before the phase transition temperature (endothermic peak) also have a crystal structure in which alkyl chains are overlapped in the same manner. is doing. In other words, the longer the alkyl chain, the stronger the fastener effect between the alkyl chains, so the temperature required for the phase transition may be higher.

〔比較例〕
6)ビス(ピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(pyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene);化合物11のFET素子評価
真空蒸着により本発明の化合物11を含む半導体層を未処理基板、OTS基板およびHMDS基板上に配置することでFET素子を作製した。表9は上記FET素子の基板として、未処理、OTSおよびHMDSを用いたときの各FET素子における、電流量(I)、しきい値電圧(Vth)、電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)を示した表である。表9より、電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)の値が低いことがわかる。
[Comparative example]
6) Bis (pyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (pyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene); FET device evaluation of compound 11 A semiconductor layer containing compound 11 of the present invention was formed by vacuum deposition. The FET element was produced by arrange | positioning on an untreated board | substrate, an OTS board | substrate, and a HMDS board | substrate. Table 9 shows the amount of current (I d ), threshold voltage (V th ), field-effect mobility (μ) and field-effect mobility in each FET element when using untreated OTS and HMDS as the substrate of the FET element. It is the table | surface which showed on / off ratio ( Ion / Ioff ). Table 9 shows that the field effect mobility (μ) and the on / off ratio (I on / I off ) are low.

Figure 2008071840
Figure 2008071840

7)ビス(N−メチルピロロ[3,4−d])テトラチアフルバレン(Bis(N-methylpyrrolo[3,4-d])tetrathiafulvalene);化合物1−aのFET素子評価
昇華精製した本発明の化合物1−aを昇華精製し、真空蒸着により当該化合物1−aを含む半導体層を、未処理基板およびOTS基板上に配置することでFET素子を作製した。表10は上記FET素子における、電流量(I)、しきい値電圧(Vth)、電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)を示した表である。
7) Bis (N-methylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene (Bis (N-methylpyrrolo [3,4-d]) tetrathiafulvalene); FET device evaluation of compound 1-a Sublimation-purified compound of the present invention 1-a was purified by sublimation, and a FET layer was prepared by disposing a semiconductor layer containing the compound 1-a on an untreated substrate and an OTS substrate by vacuum deposition. Table 10 is a table showing the current amount (I d ), threshold voltage (V th ), field effect mobility (μ), and on / off ratio (I on / I off ) in the FET element.

表10より上当該FET素子はp型FET応答が見られたものの、電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)の値は非常に低いことがわかる。また、真空中での測定も行ったが、ほとんど変化はみられなかった。 From Table 10, it can be seen that the FET element has a p-type FET response, but the field effect mobility (μ) and the on / off ratio (I on / I off ) are very low. Moreover, although the measurement was performed in a vacuum, little change was observed.

Figure 2008071840
Figure 2008071840

8)ジチエノ[3,4−d]テトラチアフルバレン(Dithieno[3,4-d]tetrathiafulvalene);化合物16の合成のFET素子評価
真空蒸着により文献「M. Mas-Torrent; P. Hadley; S.T. Bromley; X. Ribas; J. Tarres; M. Mas; E. Molins; J. Veciana; C. Rovira, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 8456-8553」の化合物16を含む半導体層を、未処理基板、OTS基板およびHMDS基板上に配置することでFET素子を作製した。表11は上記FET素子における、電流量(I)、しきい値電圧(Vth)、電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)を示した表である。
8) Dithieno [3,4-d] tetrathiafulvalene (Dithieno [3,4-d] tetrathiafulvalene); FET device evaluation of synthesis of compound 16 By vacuum deposition, the document "M. Mas-Torrent; P. Hadley; ST Bromley X. Ribas; J. Tarres; M. Mas; E. Molins; J. Veciana; C. Rovira, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 8456-8553 " An FET element was fabricated by disposing on an untreated substrate, an OTS substrate, and an HMDS substrate. Table 11 shows the current amount (I d ), threshold voltage (V th ), field effect mobility (μ), and on / off ratio (I on / I off ) in the FET element.

また、図11(a)は0.4wt%トルエン溶液を用いて、HDMS基板上に半導体層が配置されたFET素子におけるV−I曲線を示し、図11(b)は当該FET素子におけるV−I曲線を示している。 Further, FIG. 11 (a) using a 0.4 wt% toluene solution, showed a V d -I d curve in the FET element in which a semiconductor layer is disposed HDMS substrate, in FIG. 11 (b) the FET element It shows the V g -I d curve.

図11(a)によれば、ソース-ドレイン間の電圧(V)の高い領域では飽和電流が観察され、さらに低い領域ではV−I曲線は、直線になっている。また、図11(b)によれば、ゲート電圧(V)の印加による電流(I)の立ち上がりは、急峻である。 According to FIG. 11 (a), the source - in the area of high voltage (V d) between the drain saturated current observation, the V d -I d curve in the lower region, has become a straight line. Further, according to FIG. 11B, the rise of the current (I d ) due to the application of the gate voltage (V g ) is steep.

表11によれば、上記FET素子における、電界効果移動度(μ)およびon/off比(Ion/Ioff)の値は高く、特にHMDS処理した基板において、最高で電界効果移動度が0.338cm−1−1、オンオフ比(Ion/Ioff)が10を示した。従って、当該FET素子は高性能であるといえる。図11からも上記FET素子が高性能であることがわかる。また、2Pa程度の低真空にした状態で測定を行ってみたところ、性能は低下した。 According to Table 11, the field effect mobility (μ) and the on / off ratio (I on / I off ) of the FET element are high, and the maximum field effect mobility is 0 particularly in a substrate treated with HMDS. .338 cm 2 V −1 s −1 and an on / off ratio (I on / I off) of 10 6 . Therefore, it can be said that the FET element has high performance. FIG. 11 also shows that the FET element has high performance. In addition, when the measurement was performed in a low vacuum of about 2 Pa, the performance decreased.

Figure 2008071840
Figure 2008071840

本発明によれば、溶接法に用いることのできる有機半導体材料、および当該有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイス、当該有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイスの合成方法を提供することができる。   According to the present invention, an organic semiconductor material that can be used in a welding method, an organic semiconductor device that uses the organic semiconductor material, and a method for synthesizing an organic semiconductor device that uses the organic semiconductor material Can be provided.

従って、本発明はトランジスタ、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、電子ペーパー等の電気電子機器の合成または販売の産業に利用することができる。   Therefore, the present invention can be used in the synthesis or sales industry of electrical and electronic equipment such as transistors, liquid crystal displays, organic EL displays, and electronic paper.

図1は本発明の有機半導体材料を合成する反応経路1を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a reaction path 1 for synthesizing the organic semiconductor material of the present invention. 図2は本発明の実施例において、化合物2から化合物6を合成する反応経路2を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing reaction pathway 2 for synthesizing compound 6 from compound 2 in the examples of the present invention. 図3は本発明の実施例において、化合物6から化合物16を合成する反応経路3を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing reaction pathway 3 for synthesizing compound 16 from compound 6 in the examples of the present invention. 図4は本発明の実施例において、化合物6から化合物1−bを合成する反応経路4を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing reaction pathway 4 for synthesizing compound 1-b from compound 6 in the examples of the present invention. 図5は本発明の実施例において、化合物6から化合物1−a、化合物1−c、化合物1−d、化合物1−eを合成する反応経路5を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing reaction pathway 5 for synthesizing compound 1-a, compound 1-c, compound 1-d, and compound 1-e from compound 6 in the examples of the present invention. 図6は本発明の実施例で用いられたFET素子の構造の模式図であり、(a)はFET素子の立法図であり、(b)は上面図である。FIG. 6 is a schematic diagram of the structure of the FET element used in the example of the present invention, (a) is a legislative view of the FET element, and (b) is a top view. 図7は本発明の実施例における、化合物1−bのFET素子評価を行った場合のV−I曲線(a)とV−I曲線(b)である。Figure 7 is in the embodiment of the present invention, a V d -I d curve in the case of performing FET device evaluation of Compound 1-b (a) and V g -I d curve (b). 図8は本発明の実施例における、化合物1−dのFET素子評価を行った場合のV−I曲線(a)とV−I曲線(b)である。Figure 8 is in the embodiment of the present invention, a V d -I d curve in the case of performing FET device evaluation of Compound 1-d (a) and V g -I d curve (b). 図9は本発明の実施例における、作製から3日後の化合物1−dのFET素子評価を行った場合のV−I曲線(a)とV−I曲線(b)である。9 in an embodiment of the present invention, a V d -I d curve in the case of performing FET device evaluation of Compound 1-d after 3 days from the formation (a) and V g -I d curve (b). 図10は本発明の実施例における、室温状態の化合物1−dのXRD測定結果(a)と60℃で加熱した後の化合物1−dのXRD測定結果(b)である。FIG. 10 shows the XRD measurement result (a) of compound 1-d at room temperature and the XRD measurement result (b) of compound 1-d after heating at 60 ° C. in the examples of the present invention. 図11は本発明の比較例における、化合物16のFET素子評価を行った場合のV−I曲線(a)とV−I曲線(b)である。11 in the comparative example of the present invention, a V d -I d curve in the case of performing FET element evaluation of compounds 16 (a) and V g -I d curve (b).

符号の説明Explanation of symbols

1 FET素子
10 ソース電極
11 ドレイン電極
12 有機半導体材料を含む半導体層
13 SiO酸化膜
14 ゲート電極
15 チャネル長
16 チャネル幅
1 FET element semiconductor layer 13 SiO 2 oxide film 14 gate electrode 15 channel length 16 channel width comprising 10 source electrode 11 drain electrode 12 organic semiconductor material

Claims (8)

一般式(1)で表される化合物を含む有機半導体材料。
Figure 2008071840
一般式(1)
(式中、Rおよび/またはRは溶解性効果を有する官能基を表す。)
The organic-semiconductor material containing the compound represented by General formula (1).
Figure 2008071840
General formula (1)
(Wherein R 1 and / or R 2 represents a functional group having a solubility effect.)
上記一般式(1)で表される化合物のRおよび/またはRが主鎖に炭素骨格を含む官能基であることを特徴とする請求項1記載の有機半導体材料。 2. The organic semiconductor material according to claim 1, wherein R 1 and / or R 2 of the compound represented by the general formula (1) is a functional group containing a carbon skeleton in the main chain. 上記一般式(1)で表される化合物のRおよび/またはRが炭素数4以上のアルキル基であることを特徴とする請求項1記載の有機半導体材料。 2. The organic semiconductor material according to claim 1, wherein R 1 and / or R 2 of the compound represented by the general formula (1) is an alkyl group having 4 or more carbon atoms. 上記アルキル基が炭素数12以上の直鎖型アルキル基であることを特徴とする請求項3記載の有機半導体材料。   The organic semiconductor material according to claim 3, wherein the alkyl group is a linear alkyl group having 12 or more carbon atoms. 請求項1から4の何れかに記載の有機半導体材料を含むことを特徴とする有機半導体デバイス   An organic semiconductor device comprising the organic semiconductor material according to claim 1. 上記有機半導体デバイスは、トランジスタであることを特徴とする請求項5記載の有機半導体デバイス。   The organic semiconductor device according to claim 5, wherein the organic semiconductor device is a transistor. 上記有機半導体デバイスは、有機キャリア輸送層および/または発光層を有する発光デバイスである請求項5記載の有機半導体デバイス。   The organic semiconductor device according to claim 5, wherein the organic semiconductor device is a light emitting device having an organic carrier transport layer and / or a light emitting layer. 請求項1から4の何れかに記載の有機半導体材料を溶接法により基板に配置する工程を含む有機半導体デバイスの製造方法。   The manufacturing method of the organic-semiconductor device including the process of arrange | positioning the organic-semiconductor material in any one of Claim 1 to 4 to a board | substrate with a welding method.
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