JP2010225974A - Organic semiconductor composite and organic field effect transistor using the same - Google Patents

Organic semiconductor composite and organic field effect transistor using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic semiconductor composite stably achieving high mobility and on/off ratio, and also to provide an organic field effect transistor. <P>SOLUTION: The organic semiconductor composite contains carbon nanotubes and a plurality of organic semiconductors of ≤3,000 in molecular weight, which include at least: an organic semiconductor (A) with a molecular weight M(A); and an organic semiconductor (B) with a molecular weight M(B) comprising a partial structure of the organic semiconductor (A), M(A) and M(B) satisfying 2M(B)≥M(A). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、カーボンナノチューブと複数の有機半導体を含有する有機半導体コンポジットならびに有機電界効果型トランジスタに関する。   The present invention relates to an organic semiconductor composite containing a carbon nanotube and a plurality of organic semiconductors, and an organic field effect transistor.

近年、成形性に優れた有機半導体を半導体層として用いた有機電界効果型トランジスタ(以下、有機FETという)が提案されている。有機半導体をインクとして利用することで、インクジェット技術やスクリーニング技術などにより、基板上に直接回路パターンを形成することが可能になることから、従来の無機半導体を用いた電界効果型トランジスタ(以下、FETという)にかわり、有機半導体を用いた有機FETが盛んに検討されている。   In recent years, an organic field effect transistor (hereinafter referred to as an organic FET) using an organic semiconductor having excellent moldability as a semiconductor layer has been proposed. By using an organic semiconductor as an ink, it becomes possible to form a circuit pattern directly on a substrate by an ink jet technique or a screening technique. Therefore, a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) using a conventional inorganic semiconductor. Instead, organic FETs using organic semiconductors are being actively studied.

FET素子の性能を示す重要な指標として、移動度とオンオフ比が挙げられる。移動度の向上は、すなわち、オン電流を増加させることを意味する。一方、オンオフ比の向上は、オン電流を増加させるとともにオフ電流を減少させることを意味する。これらはどちらもFETのスイッチング特性を向上させることであり、例えば液晶表示装置においては高階調を実現させることにつながる。例えば液晶表示装置の場合、移動度0.1cm/V・sec以上、オンオフ比10以上が求められる。 An important index indicating the performance of the FET element is mobility and on / off ratio. The improvement in mobility means that the on-current is increased. On the other hand, improving the on / off ratio means increasing the on-current and decreasing the off-current. Both of these improve the switching characteristics of the FET. For example, in a liquid crystal display device, high gradation is realized. For example, in the case of a liquid crystal display device, the mobility 0.1cm 2 / V · sec or higher, the on-off ratio 10 5 or more is required.

FETに用いる有機半導体としては、ペンタセンやテトラセンといったアセン類(例えば、特許文献1参照)、金属フタロシアニン化合物(例えば、特許文献2参照)などの有機低分子半導体が提案されている。しかしながら、有機低分子半導体では蒸着などの真空プロセスを用いることが多く、大面積化やコスト削減が困難であった。そこで、共役系ポリマーやポリチオフェンなどの有機高分子半導体が開示されている。有機高分子半導体を用いた有機TFTの移動度を向上させるための技術として、ポリチオフェン類などの共役系重合体とカーボンナノチューブを有する重合体コンポジットを用いる方法(例えば、特許文献3参照)や、有機半導体分子にナノロッドまたはナノチューブを分散させた固体組成物を用いる方法(例えば、特許文献4参照)が開示されているが、いずれも十分な移動度が得られていなかった。そこで、特定のチオフェン化合物とカーボンナノチューブを含有する有機半導体コンポジットが提案されている(例えば、特許文献5参照)。   As organic semiconductors used in FETs, organic low-molecular semiconductors such as acenes such as pentacene and tetracene (see, for example, Patent Document 1) and metal phthalocyanine compounds (see, for example, Patent Document 2) have been proposed. However, organic low molecular semiconductors often use a vacuum process such as vapor deposition, which makes it difficult to increase the area and reduce costs. Thus, organic polymer semiconductors such as conjugated polymers and polythiophenes are disclosed. As a technique for improving the mobility of an organic TFT using an organic polymer semiconductor, a method using a polymer composite having a conjugated polymer such as polythiophene and a carbon nanotube (for example, see Patent Document 3), organic Although a method using a solid composition in which nanorods or nanotubes are dispersed in semiconductor molecules (for example, see Patent Document 4) has been disclosed, none of them has achieved sufficient mobility. Therefore, an organic semiconductor composite containing a specific thiophene compound and a carbon nanotube has been proposed (see, for example, Patent Document 5).

特開平5−55568号公報(特許請求の範囲)JP-A-5-55568 (Claims) 特開2000−174277号公報(特許請求の範囲)JP 2000-174277 A (Claims) 特開2006−265534号公報(特許請求の範囲)JP 2006-265534 A (Claims) 特開2006−93699号公報(特許請求の範囲)JP 2006-93699 A (Claims) 国際公開第2008/090969号パンフレットInternational Publication No. 2008/090969 Pamphlet

しかしながら、有機低分子半導体は薄膜形成時に結晶が生じやすく、カーボンナノチューブの分散が不十分となり、高いオンオフ比を安定して得にくいという課題があった。そこで、本発明の目的は、高い移動度とオンオフ比を安定して両立させることのできる有機半導体コンポジットおよび有機FETを提供することである。   However, the organic low molecular weight semiconductor has a problem that crystals are likely to be formed at the time of thin film formation, carbon nanotubes are insufficiently dispersed, and it is difficult to stably obtain a high on / off ratio. Accordingly, an object of the present invention is to provide an organic semiconductor composite and an organic FET that can stably achieve both high mobility and an on / off ratio.

本発明は、カーボンナノチューブと複数の分子量3000以下の有機半導体を含有する有機半導体コンポジットであって、前記複数の分子量3000以下の有機半導体が、少なくとも分子量M(A)の有機半導体(A)および該有機半導体(A)の部分構造からなる分子量M(B)の有機半導体(B)を含有し、前記M(A)とM(B)が2M(B)≧M(A)の関係を満たす有機半導体コンポジットである。   The present invention is an organic semiconductor composite comprising carbon nanotubes and a plurality of organic semiconductors having a molecular weight of 3000 or less, wherein the plurality of organic semiconductors having a molecular weight of 3000 or less are at least an organic semiconductor (A) having a molecular weight M (A) and the organic semiconductor (A) An organic semiconductor (B) having a molecular weight M (B) composed of a partial structure of the organic semiconductor (A), wherein the M (A) and M (B) satisfy a relationship of 2M (B) ≧ M (A) It is a semiconductor composite.

本発明により、高い電荷移動度と高いオンオフ比を安定して得ることのできる有機半導体コンポジットおよび有機FETを提供することができる。   The present invention can provide an organic semiconductor composite and an organic FET that can stably obtain high charge mobility and high on / off ratio.

本発明の一態様である有機FETを示した模式断面図Schematic sectional view showing an organic FET which is one embodiment of the present invention 本発明の別の態様である有機FETを示した模式断面図Schematic sectional view showing an organic FET which is another embodiment of the present invention

本発明の有機半導体コンポジットは、カーボンナノチューブ(以下、CNTと称する)と複数の分子量3000以下の有機半導体を含有する。   The organic semiconductor composite of the present invention contains a carbon nanotube (hereinafter referred to as CNT) and a plurality of organic semiconductors having a molecular weight of 3000 or less.

CNTとしては、1枚の炭素膜(グラフェン・シート)が円筒状に巻かれた単層CNT、2枚のグラフェン・シートが同心円状に巻かれた2層CNT、複数のグラフェン・シートが同心円状に巻かれた多層CNTが挙げられる。本発明においては、これらのいずれを用いてもよく、2種以上用いてもよい。CNTは、アーク放電法、化学気相成長法(CVD法)、レーザー・アブレーション法などにより得ることができる。   As the CNT, a single-layer CNT in which one carbon film (graphene sheet) is wound in a cylindrical shape, a two-layer CNT in which two graphene sheets are wound in a concentric shape, and a plurality of graphene sheets are concentric in shape And multi-walled CNT wound around. In the present invention, any of these may be used, or two or more of them may be used. CNT can be obtained by an arc discharge method, a chemical vapor deposition method (CVD method), a laser ablation method, or the like.

本発明において、CNTの長さは、有機FETのソース電極とドレイン電極間の距離(チャネル長)よりも短いことが好ましい。CNTの平均長さは、チャネル長によるが、好ましくは2μm以下、より好ましくは0.5μm以下である。一般に市販されているCNTは長さに分布があり、チャネル長よりも長いCNTが含まれることがあるため、CNTをチャネル長よりも短くする工程を設けることが好ましい。例えば、硝酸、硫酸などによる酸処理、超音波処理、または凍結粉砕法などにより短繊維状にカットする方法が有効である。またフィルターによる分離を併用することは、純度を向上させる点でさらに好ましい。本発明においては、CNTを溶媒中に均一分散させ、分散液をフィルターによってろ過する工程を設けることが好ましい。フィルター孔径よりも小さいCNTを濾液から得ることで、チャネル長よりも短いCNTを効率よく得られる。この場合、フィルターとしてはメンブレンフィルターが好ましく用いられる。ろ過に用いるフィルターの孔径は、チャネル長よりも小さければよく、0.5〜10μmが好ましい。   In the present invention, the length of the CNT is preferably shorter than the distance (channel length) between the source electrode and the drain electrode of the organic FET. The average length of CNT depends on the channel length, but is preferably 2 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. In general, commercially available CNTs have a distribution in length, and CNTs longer than the channel length may be included. Therefore, it is preferable to provide a step of shortening the CNTs shorter than the channel length. For example, a method of cutting into short fibers by acid treatment with nitric acid, sulfuric acid or the like, ultrasonic treatment, or freeze pulverization is effective. Further, it is more preferable to use separation by a filter in view of improving purity. In the present invention, it is preferable to provide a step of uniformly dispersing CNT in a solvent and filtering the dispersion with a filter. By obtaining CNT smaller than the filter pore diameter from the filtrate, CNT shorter than the channel length can be obtained efficiently. In this case, a membrane filter is preferably used as the filter. The pore diameter of the filter used for filtration should just be smaller than channel length, and 0.5-10 micrometers is preferable.

また、CNTの直径は特に限定されないが、1nm以上100nm以下が好ましく、より好ましくは50nm以下である。   Moreover, the diameter of CNT is not specifically limited, However, 1 nm or more and 100 nm or less are preferable, More preferably, it is 50 nm or less.

本発明においては、表面の少なくとも一部に共役系重合体が付着したCNTを用いることが好ましい。これにより、CNTを有機半導体中により均一に分散させることができ、移動度とオンオフ比をより向上させることができる。CNTの表面の少なくとも一部に共役系重合体が付着した状態とは、CNTの表面の一部、あるいは全部を共役系重合体が被覆した状態を意味する。共役系重合体がCNTを被覆できるのは、それぞれの共役系構造に由来するπ電子雲が重なることによって相互作用が生じるためと推測される。CNTが共役系重合体で被覆されているか否かは、被覆されたCNTの反射色が被覆されていないCNTの色から共役系重合体の色に近づくことで判断できる。定量的にはX線光電子分光(XPS)などの元素分析によって、付着物の存在とCNTに対する付着物の重量比を同定することができる。以下、表面の少なくとも一部に共役系重合体が付着したCNTをCNT複合体と称する。   In the present invention, it is preferable to use CNT having a conjugated polymer attached to at least a part of its surface. Thereby, CNT can be more uniformly dispersed in the organic semiconductor, and the mobility and on / off ratio can be further improved. The state where the conjugated polymer is attached to at least a part of the surface of the CNT means a state where a part or all of the surface of the CNT is covered with the conjugated polymer. The reason why the conjugated polymer can coat CNT is presumed to be that interaction occurs due to the overlap of π electron clouds derived from the respective conjugated structures. Whether or not the CNT is coated with the conjugated polymer can be determined by approaching the color of the conjugated polymer from the color of the uncoated CNT. Quantitatively, the presence of deposits and the weight ratio of deposits to CNTs can be identified by elemental analysis such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Hereinafter, CNT having a conjugated polymer attached to at least a part of the surface is referred to as a CNT composite.

CNTに共役系重合体を付着させる方法は、(I)溶融した共役系重合体中にCNTを添加して混合する方法、(II)共役系重合体を溶媒中に溶解させ、この中にCNTを添加して混合する方法、(III)CNTをあらかじめ超音波などで溶媒中に予備分散させておき、そこへ共役系重合体を添加し混合する方法、(IV)溶媒中に共役系重合体とCNTをいれ、この混合系へ超音波を照射して混合する方法などが挙げられる。本発明では、いずれの方法を用いてもよく、いずれかの方法を組み合わせてもよい。   The method for adhering a conjugated polymer to CNT is as follows: (I) a method in which CNT is added and mixed in a molten conjugated polymer; (II) a conjugated polymer is dissolved in a solvent; (III) A method in which CNT is preliminarily dispersed in a solvent with ultrasonic waves or the like, and a conjugated polymer is added thereto and mixed. (IV) A conjugated polymer in the solvent. And CNT, and a method of mixing the mixed system by irradiating ultrasonic waves. In the present invention, any method may be used, and any method may be combined.

上記のCNTに付着する共役重合体としては、ポリチオフェン系重合体、ポリピロール系重合体、ポリアニリン系重合体、ポリアセチレン系重合体、ポリ−p−フェニレン系重合体、ポリ−p−フェニレンビニレン系重合体などが挙げられるが、特に限定されない。また、上記重合体は、単一のモノマーユニットが並んだものが好ましく用いられるが、異なるモノマーユニットをブロック共重合したもの、ランダム共重合したもの、あるいはグラフト重合したものも用いることができる。上記重合体の中でも本発明においては、CNTへの付着が容易であり、CNT複合体を形成しやすいポリチオフェン系重合体が特に好ましく使用される。   Examples of the conjugated polymer attached to the CNT include a polythiophene polymer, a polypyrrole polymer, a polyaniline polymer, a polyacetylene polymer, a poly-p-phenylene polymer, and a poly-p-phenylene vinylene polymer. However, it is not particularly limited. In addition, as the polymer, those in which single monomer units are arranged are preferably used, but those obtained by block copolymerization, random copolymerization, or graft polymerization of different monomer units can also be used. Among the above-mentioned polymers, in the present invention, a polythiophene polymer that is easily attached to CNT and easily forms a CNT composite is particularly preferably used.

ポリチオフェン系重合体とは、ポリ−チオフェン構造の骨格を持つ重合体を指し、側鎖を有するものも含む。具体例としては、ポリ−3−メチルチオフェン、ポリ−3−ブチルチオフェン、ポリ−3−ヘキシルチオフェン、ポリ−3−オクチルチオフェン、ポリ−3−ドデシルチオフェンなどのポリ−3−アルキルチオフェン(アルキル基の炭素数は好ましくは1〜12);ポリ−3−メトキシチオフェン、ポリ−3−エトキシチオフェン、ポリ−3−ドデシルオキシチオフェンなどのポリ−3−アルコキシチオフェン(アルコキシ基の炭素数は好ましくは1〜12);ポリ−3−メトキシ−4−メチルチオフェン、ポリ−3−ドデシルオキシ−4−メチルチオフェンなどのポリ−3−アルコキシ−4−アルキルチオフェン(アルコキシ基およびアルキル基の炭素数は好ましくは1〜12);ポリ−3−チオヘキシルチオフェンやポリ−3−チオドデシルチオフェンなどのポリ−3−チオアルキルチオフェン(アルキル基の炭素数は好ましくは1〜12)が挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。中でも、ポリ−3−アルキルチオフェンまたはポリ−3−アルコキシチオフェンが好ましい。前者としては特にポリ−3−ヘキシルチオフェンが好ましい。ポリチオフェン系重合体の好ましい分子量は、数平均分子量で800〜100000である。   The polythiophene polymer refers to a polymer having a poly-thiophene structure skeleton, and includes a polymer having a side chain. Specific examples include poly-3-alkylthiophene (alkyl group) such as poly-3-methylthiophene, poly-3-butylthiophene, poly-3-hexylthiophene, poly-3-octylthiophene, poly-3-dodecylthiophene, and the like. Is preferably 1-12); poly-3-alkoxythiophene such as poly-3-methoxythiophene, poly-3-ethoxythiophene, poly-3-dodecyloxythiophene (the carbon number of the alkoxy group is preferably 1) -12); poly-3-alkoxy-4-alkylthiophene such as poly-3-methoxy-4-methylthiophene, poly-3-dodecyloxy-4-methylthiophene (the number of carbons of the alkoxy group and the alkyl group is preferably 1-12); poly-3-thiohexylthiophene and poly-3-thiodode Poly-3-thio-alkylthiophene such as Le thiophene (number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 12) are exemplified. Two or more of these may be used. Among these, poly-3-alkylthiophene or poly-3-alkoxythiophene is preferable. As the former, poly-3-hexylthiophene is particularly preferable. The preferred molecular weight of the polythiophene polymer is 800 to 100,000 in terms of number average molecular weight.

本発明で用いる共役系重合体の不純物を除去する方法は特に限定されないが、基本的には合成過程で使用した原料や副生成物を除去する精製工程であり、再沈殿法、ソクスレー抽出法、ろ過法、イオン交換法、キレート法などを用いることができる。中でも低分子量成分を除去する場合には再沈殿法やソクスレー抽出法が好ましく用いられ、金属成分の除去には再沈殿法やキレート法、イオン交換法が好ましく用いられる。これらの方法を2種以上組み合わせてもよい。   The method for removing impurities of the conjugated polymer used in the present invention is not particularly limited, but is basically a purification step for removing raw materials and by-products used in the synthesis process, reprecipitation method, Soxhlet extraction method, A filtration method, an ion exchange method, a chelate method, or the like can be used. In particular, when removing low molecular weight components, a reprecipitation method or Soxhlet extraction method is preferably used, and for removing metal components, a reprecipitation method, a chelate method, or an ion exchange method is preferably used. Two or more of these methods may be combined.

本発明における有機半導体とは、分子量分布のない単一の化合物として単離・同定できるものであり、分子量3000以下のものである。このような有機半導体はカラム精製や再結晶、昇華精製などの方法により精製することができるため、高純度化が可能である。従って、上記のような単一かつ高純度化が可能な有機半導体を半導体層として用いることにより、高性能なFETが可能となる。さらに、分子量を3000以下とすることにより、有機半導体分子の共役長が抑えられるため、酸化に対する安定性が向上する。なお、分子量は一般に使用されている質量分析装置で測定することができる。   The organic semiconductor in the present invention can be isolated and identified as a single compound having no molecular weight distribution and has a molecular weight of 3000 or less. Such an organic semiconductor can be purified by a method such as column purification, recrystallization, sublimation purification, or the like, and thus can be highly purified. Therefore, a high-performance FET can be obtained by using the single organic semiconductor that can be highly purified as a semiconductor layer. Furthermore, when the molecular weight is 3000 or less, the conjugated length of the organic semiconductor molecules can be suppressed, so that the stability against oxidation is improved. The molecular weight can be measured with a mass spectrometer generally used.

本発明の有機半導体コンポジットは、分子量3000以下の有機半導体を複数種含有する。そして、これら複数の分子量3000以下の有機半導体が、少なくとも分子量M(A)の有機半導体(A)および該有機半導体(A)の部分構造からなる分子量M(B)の有機半導体(B)を含有し、前記M(A)と前記M(B)が2M(B)≧M(A)の関係を満たすことを特徴とする。有機半導体(A)に加えて、その部分構造からなる有機半導体(B)を含有することにより、有機半導体(A)の結晶性が抑えられ、インクジェットなどの塗布プロセスにおいてもCNTが均一分散した有機半導体薄膜を作製することができる。これにより、高い移動度とオンオフ比を有するFET素子を安定して得ることができる。なお、有機半導体(B)が有機半導体(A)の部分構造からなるとは、有機半導体(B)の構造が、有機半導体(A)の構造の一部を取り出してその末端に水素原子が結合した構造と一致することを意味する。さらに、有機半導体(A)の分子量M(A)と有機半導体(B)の分子量M(B)が2M(B)≧M(A)の関係を満たすことにより、両者の構造の共通性が適当な範囲となり、有機半導体(A)の結晶性を適度に調整することができる。このため、有機半導体(A)の高い移動度が保持される。なお、有機半導体(B)は有機半導体(A)の部分構造からなるため、M(B)<M(A)である。   The organic semiconductor composite of the present invention contains a plurality of organic semiconductors having a molecular weight of 3000 or less. The plurality of organic semiconductors having a molecular weight of 3000 or less contain at least an organic semiconductor (A) having a molecular weight M (A) and an organic semiconductor (B) having a molecular weight M (B) composed of a partial structure of the organic semiconductor (A). The M (A) and the M (B) satisfy the relationship of 2M (B) ≧ M (A). By containing the organic semiconductor (B) having a partial structure in addition to the organic semiconductor (A), the crystallinity of the organic semiconductor (A) can be suppressed, and the CNT can be uniformly dispersed even in a coating process such as inkjet. A semiconductor thin film can be produced. Thereby, an FET element having high mobility and an on / off ratio can be stably obtained. Note that the organic semiconductor (B) has a partial structure of the organic semiconductor (A) means that the organic semiconductor (B) has a structure in which a part of the structure of the organic semiconductor (A) is taken out and a hydrogen atom is bonded to the terminal. It means to match the structure. Furthermore, when the molecular weight M (A) of the organic semiconductor (A) and the molecular weight M (B) of the organic semiconductor (B) satisfy the relationship of 2M (B) ≧ M (A), the commonality of both structures is appropriate. The crystallinity of the organic semiconductor (A) can be appropriately adjusted. For this reason, the high mobility of the organic semiconductor (A) is maintained. Note that since the organic semiconductor (B) has a partial structure of the organic semiconductor (A), M (B) <M (A).

本発明に用いられる有機半導体(A)は、下記一般式(1)で表されることが好ましい。チオフェン骨格を構造中に有することで、高い移動度が得られる。   The organic semiconductor (A) used in the present invention is preferably represented by the following general formula (1). By having a thiophene skeleton in the structure, high mobility can be obtained.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

ここで、Xは単結合、ビニレン基、エチニレン基、アゾ基、アゾメチン基、エーテル基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。YおよびYは同じでも異なっていてもよく、それぞれ下記一般式(2)で表される基を示す。 Here, X 1 represents a divalent linking group composed of a single bond, vinylene group, ethynylene group, azo group, azomethine group, ether group, arylene group, heteroarylene group, or a combination thereof. Y 1 and Y 2 may be the same or different and each represents a group represented by the following general formula (2).

Figure 2010225974
Figure 2010225974

上記一般式(2)中、R〜Rは同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、ホルミル基、カルバモイル基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基またはシリル基を示す。また隣り合うR〜RまたはR〜Rは互いに結合して環構造を形成してもかまわない。nは0〜10の整数を示す。 In the general formula (2), R 1 to R 5 may be the same or different and are each hydrogen, an alkyl group, a cycloalkyl group, a heterocyclic group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, Alkylthio group, aryl ether group, aryl thioether group, aryl group, heteroaryl group, halogen atom, cyano group, formyl group, carbamoyl group, amino group, alkylcarbonyl group, arylcarbonyl group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxy A carbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an arylcarbonyloxy group or a silyl group; The R 1 to R 2 or R 3 to R 5 adjacent may be bonded to form a ring structure. n represents an integer of 0 to 10.

一般式(1)におけるXのうち、アリーレン基とは、例えば、ベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、フェナンスレン、ターフェニル、ピレンなどの芳香族炭化水素から導かれる2価の基を示し、置換基を有していても有していなくてもよい。置換基を有している場合の追加の置換基に特に制限はなく、例えば、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、ハロゲン原子などが挙げられる。また、アリーレン基の炭素数は特に限定されないが、通常、6〜30の範囲である。 Of X 1 in the general formula (1), the arylene group represents a divalent group derived from an aromatic hydrocarbon such as benzene, naphthalene, biphenyl, phenanthrene, terphenyl, pyrene, and the like, and has a substituent. It may or may not have. There is no restriction | limiting in particular in the additional substituent in the case of having a substituent, For example, an alkyl group, an alkoxy group, a cycloalkyl group, a halogen atom etc. are mentioned. Moreover, although carbon number of an arylene group is not specifically limited, Usually, it is the range of 6-30.

ヘテロアリーレン基とは、例えば、ピリジン、ベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール、ベンゾオキサジアゾール、キノキサリンなど、炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する芳香族基から導かれる2価の基を示す。ヘテロアリーレン基は置換基を有していても有していなくてもよい。置換基を有している場合の追加の置換基に特に制限はなく、例えば、アルキル基、アルコキシ基、シアノ基、ホルミル基などが挙げられる。また、ヘテロアリーレン基の炭素数は特に限定されないが、通常、4〜30の範囲である。   The heteroarylene group refers to a divalent group derived from an aromatic group having one or more atoms other than carbon in the ring, such as pyridine, benzofuran, dibenzothiophene, carbazole, benzoxadiazole, quinoxaline, and the like. . The heteroarylene group may or may not have a substituent. There is no restriction | limiting in particular in the additional substituent in the case of having a substituent, For example, an alkyl group, an alkoxy group, a cyano group, a formyl group etc. are mentioned. Moreover, although carbon number of heteroarylene group is not specifically limited, Usually, it is the range of 4-30.

一般式(2)におけるR〜Rのうち、アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、置換基を有していても有していなくてもよい。置換基を有している場合の追加の置換基には特に制限はなく、例えば、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基などを挙げることができ、これらはさらに置換基を有していてもよい。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、通常1以上20以下、より好ましくは1以上8以下の範囲である。 Among R 1 to R 5 in the general formula (2), examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a tert-butyl group. Of the saturated aliphatic hydrocarbon group, and may or may not have a substituent. In the case of having a substituent, the additional substituent is not particularly limited, and examples thereof include an alkoxy group, an aryl group, a heteroaryl group, and the like, and these may further have a substituent. . The number of carbon atoms of the alkyl group is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 20 and more preferably 1 to 8 from the viewpoint of availability and cost.

シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの飽和脂環式炭化水素基を示し、置換基を有していても有していなくてもよい。置換基を有する場合、置換基には特に制限はなく、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基などを挙げることができ、これら置換基はさらに置換基を有していてもよい。これら置換基に関する説明は、以下の記載にも共通する。シクロアルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常、3以上20以下の範囲である。   The cycloalkyl group represents, for example, a saturated alicyclic hydrocarbon group such as a cyclopropyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, and may or may not have a substituent. In the case of having a substituent, the substituent is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, and a heteroaryl group. These substituents may further have a substituent. . The explanation regarding these substituents is common to the following descriptions. Although carbon number of a cycloalkyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 3-20.

複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、アミド環などの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環から導かれる基を示し、置換基を有していても有していなくてもよい。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、2以上20以下の範囲である。   The heterocyclic group refers to a group derived from an aliphatic ring having atoms other than carbon, such as a pyran ring, a piperidine ring, an amide ring, in the ring, and it may or may not have a substituent. Also good. Although carbon number of a heterocyclic group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.

アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、置換基を有していても有していなくてもよい。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、2以上20以下の範囲である。   An alkenyl group refers to an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a double bond such as a vinyl group, an allyl group, or a butadienyl group, and may or may not have a substituent. Although carbon number of an alkenyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.

シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、置換基を有していても有していなくてもよい。シクロアルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常3以上20以下の範囲である。   The cycloalkenyl group refers to, for example, an unsaturated alicyclic hydrocarbon group containing a double bond such as a cyclopentenyl group, a cyclopentadienyl group, a cyclohexenyl group, and has a substituent. It does not have to be. Although carbon number of a cycloalkenyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 3-20.

アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、置換基を有していても有していなくてもよい。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、2以上20以下の範囲である。   An alkynyl group refers to, for example, an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a triple bond such as an ethynyl group, and may or may not have a substituent. Although carbon number of an alkynyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.

アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基など、エーテル結合の一方を脂肪族炭化水素基で置換した官能基を示し、脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、1以上20以下の範囲である。   An alkoxy group refers to a functional group obtained by substituting one of the ether bonds with an aliphatic hydrocarbon group, such as a methoxy group, an ethoxy group, or a propoxy group, and the aliphatic hydrocarbon group may have a substituent. You don't have to. Although carbon number of an alkoxy group is not specifically limited, Usually, it is the range of 1-20.

アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、通常、1以上20以下の範囲である。   The alkylthio group is a group in which an oxygen atom of an ether bond of an alkoxy group is substituted with a sulfur atom. The aliphatic hydrocarbon group of the alkylthio group may or may not have a substituent. Although carbon number of an alkylthio group is not specifically limited, Usually, it is the range of 1-20.

アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基、ナフトキシ基など、エーテル結合の一方を芳香族炭化水素基で置換した官能基を示し、芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、6以上40以下の範囲である。   An aryl ether group refers to a functional group obtained by substituting one of the ether bonds with an aromatic hydrocarbon group, such as a phenoxy group or a naphthoxy group. The aromatic hydrocarbon group has a substituent even if it has a substituent. It does not have to be. Although carbon number of an aryl ether group is not specifically limited, Usually, it is the range of 6-40.

アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アリールチオエーテル基の芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールチオエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、6以上40以下の範囲である。   An aryl thioether group is one in which the oxygen atom of the ether bond of the aryl ether group is substituted with a sulfur atom. The aromatic hydrocarbon group of the arylthioether group may or may not have a substituent. The number of carbon atoms of the arylthioether group is not particularly limited, but is usually in the range of 6 or more and 40 or less.

アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示し、置換基を有していても有していなくてもよい。アリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、6〜40の範囲である。   The aryl group is, for example, an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, an anthracenyl group, a phenanthryl group, a terphenyl group, or a pyrenyl group, and it does not have a substituent. May be. Although carbon number of an aryl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 6-40.

ヘテロアリール基とは、例えば、フラニル基、チオフェニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、ピリジル基、キノリニル基など、炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する芳香族基を示し、置換基を有していても有していなくてもよい。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、2〜30の範囲である。   The heteroaryl group refers to an aromatic group having one or more atoms other than carbon in the ring, such as furanyl group, thiophenyl group, benzofuranyl group, dibenzofuranyl group, pyridyl group, quinolinyl group, and the like. It may or may not have. Although carbon number of a heteroaryl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-30.

ハロゲン原子とは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を示す。   The halogen atom represents fluorine, chlorine, bromine or iodine.

カルバモイル基、アミノ基、シリル基は、置換基を有していても有していなくてもよく、置換基は、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これら置換基はさらに置換されてもよい。   The carbamoyl group, amino group, and silyl group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a heteroaryl group. These substituents may be further substituted.

アルキルカルボニル基とは、例えば、アセチル基、ヘキサノイル基など、カルボニル結合の一方を脂肪族炭化水素基で置換した官能基を示し、脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルカルボニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、2以上20以下の範囲である。   The alkylcarbonyl group refers to a functional group obtained by substituting one of the carbonyl bonds with an aliphatic hydrocarbon group, such as an acetyl group or a hexanoyl group. The aliphatic hydrocarbon group has a substituent even if it has a substituent. It does not have to be. Although carbon number of an alkylcarbonyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.

アリールカルボニル基とは、例えば、ベンゾイル基など、カルボニル結合の一方を芳香族炭化水素基で置換した官能基を示し、芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールカルボニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、7以上40以下の範囲である。   An arylcarbonyl group refers to a functional group obtained by substituting one of carbonyl bonds with an aromatic hydrocarbon group, such as a benzoyl group, and the aromatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Good. Although carbon number of an arylcarbonyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 7-40.

アルコキシカルボニル基とは、例えば、メトキシカルボニル基など、カルボニル結合の一方をアルコキシ基で置換した官能基を示し、アルコキシ基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシカルボニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、2以上20以下の範囲である。   The alkoxycarbonyl group refers to a functional group obtained by substituting one of carbonyl bonds with an alkoxy group, such as a methoxycarbonyl group, and the alkoxy group may or may not have a substituent. Although carbon number of an alkoxycarbonyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.

アリールオキシカルボニル基とは、例えば、フェノキシカルボニル基など、カルボニル結合の一方をアリールオキシ基で置換した官能基を示し、アリールオキシ基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールオキシカルボニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、7以上40以下の範囲である。   The aryloxycarbonyl group refers to a functional group in which one of carbonyl bonds is substituted with an aryloxy group, such as a phenoxycarbonyl group, and the aryloxy group may or may not have a substituent. Although carbon number of an aryloxycarbonyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 7-40.

アルキルカルボニルオキシ基とは、例えば、アセトキシ基など、エーテル結合の一方をアルキルカルボニル基で置換した官能基を示し、アルキルカルボニル基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルカルボニルオキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、2以上20以下の範囲である。   The alkylcarbonyloxy group refers to a functional group obtained by substituting one of the ether bonds with an alkylcarbonyl group, such as an acetoxy group, and the alkylcarbonyl group may or may not have a substituent. The number of carbon atoms of the alkylcarbonyloxy group is not particularly limited, but is usually in the range of 2 or more and 20 or less.

アリールカルボニルオキシ基とは、例えば、ベンゾイルオキシ基など、エーテル結合の一方をアリールカルボニル基で置換した官能基を示し、アリールカルボニル基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールカルボニルオキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、7以上40以下の範囲である。   The arylcarbonyloxy group refers to a functional group obtained by substituting one of the ether bonds with an arylcarbonyl group, such as a benzoyloxy group, and the arylcarbonyl group may or may not have a substituent. The number of carbon atoms of the arylcarbonyloxy group is not particularly limited, but is usually in the range of 7 or more and 40 or less.

隣接する基同士で互いに結合して環を形成する場合、前記一般式(2)で説明すると、R〜Rの中から選ばれる任意の隣接2基(例えばRとR)が互いに結合して共役または非共役の縮合環を形成する。縮合環の構成元素として、炭素以外にも窒素、酸素、硫黄、リン、ケイ素原子を含んでいてもよいし、さらに別の環と縮合してもよい。 If bonded together adjacent groups form a ring, will be described by the general formula (2), any two adjacent groups selected from among R 1 to R 5 (e.g. R 1 and R 2) to each other Combine to form a conjugated or non-conjugated fused ring. As a constituent element of the condensed ring, in addition to carbon, nitrogen, oxygen, sulfur, phosphorus and silicon atoms may be contained, or further condensed with another ring.

nは0〜10の整数を示す。さらに、nが0〜7の整数であると、酸化に対する安定性や合成の容易性がより向上するため好ましい。また、nが2以上の場合、それぞれのR、Rは同じでも異なっていてもよい。 n represents an integer of 0 to 10. Furthermore, it is preferable that n is an integer of 0 to 7 because stability to oxidation and ease of synthesis are further improved. Further, when n is 2 or more, each R 1 and R 2 may be the same or different.

塗布プロセスへの適合性を考慮すると、R〜Rの少なくとも一つが炭素数4以上のアルキル基もしくはアルコキシ基であることが好ましい。 In consideration of suitability for the coating process, it is preferable that at least one of R 1 to R 5 is an alkyl group or an alkoxy group having 4 or more carbon atoms.

有機半導体(A)が下記一般式(1)で表される場合、その部分構造からなる有機半導体(B)の構造は、Y−X−Hであることが好ましい。かかる構造を有することにより、さらに結晶性の制御が容易となり、高いオンオフ比が安定して得られる。 When the organic semiconductor (A) is represented by the following general formula (1), the structure of the organic semiconductor (B) composed of the partial structure is preferably Y 1 -X 1 -H. By having such a structure, the crystallinity can be further easily controlled, and a high on / off ratio can be stably obtained.

本発明の有機半導体コンポジットは、有機半導体(A)および有機半導体(B)をそれぞれ2種以上含んでもよい。   The organic semiconductor composite of the present invention may contain two or more organic semiconductors (A) and organic semiconductors (B).

上記一般式(1)で表される有機半導体(A)として、下記のような構造が挙げられる。   Examples of the organic semiconductor (A) represented by the general formula (1) include the following structures.

Figure 2010225974
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また、化合物(1)を有機半導体(A)とした場合、有機半導体(B)としては、例えば下記のような構造が挙げられる。   Moreover, when the compound (1) is an organic semiconductor (A), examples of the organic semiconductor (B) include the following structures.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

化合物(24)を有機半導体(A)とした場合、有機半導体(B)としては例えば下記のような構造が挙げられる。   When the compound (24) is an organic semiconductor (A), examples of the organic semiconductor (B) include the following structures.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

化合物(36)を有機半導体(A)とした場合、有機半導体(B)としては例えば下記のような構造が挙げられる。   When the compound (36) is an organic semiconductor (A), examples of the organic semiconductor (B) include the following structures.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

化合物(37)を有機半導体(A)とした場合、有機半導体(B)としては例えば下記のような構造が挙げられる。   When the compound (37) is an organic semiconductor (A), examples of the organic semiconductor (B) include the following structures.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

化合物(60)を有機半導体(A)とした場合、有機半導体(B)としては例えば下記のような構造が挙げられる。   When the compound (60) is an organic semiconductor (A), examples of the organic semiconductor (B) include the following structures.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

化合物(62)を有機半導体(A)とした場合、有機半導体(B)としては例えば下記のような構造が挙げられる。   When the compound (62) is an organic semiconductor (A), examples of the organic semiconductor (B) include the following structures.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

また、本発明で用いられる有機半導体は公知の方法により合成することができる。例えば、チオフェン同士を連結する方法として、ハロゲン化したチオフェンとチオフェンボロン酸またはチオフェンボロン酸エステルをパラジウム触媒下でカップリングする方法、ハロゲン化したチオフェンとチオフェングリニヤール試薬をニッケルまたはパラジウム触媒下でカップリングする方法が挙げられる。また、他のユニットとチオフェンを連結する場合も、ハロゲン化したユニットを用い同様の方法でカップリングすることができる。   The organic semiconductor used in the present invention can be synthesized by a known method. For example, as a method of linking thiophenes, a method of coupling halogenated thiophene and thiophene boronic acid or thiophene boronic acid ester under palladium catalyst, coupling of halogenated thiophene and thiophene Grignard reagent under nickel or palladium catalyst The method of doing is mentioned. Also, when thiophene is linked to other units, coupling can be performed in the same manner using halogenated units.

本発明で用いられる有機半導体は、合成過程で使用した原料や副生成物などの不純物を除去することが好ましく、例えば、シリカゲルカラムグラフィー法、再結晶法、ろ過法などを用いることができる。これらの方法を2種以上組み合わせてもよい。   The organic semiconductor used in the present invention preferably removes impurities such as raw materials and by-products used in the synthesis process, and for example, silica gel columnography, recrystallization, filtration, and the like can be used. Two or more of these methods may be combined.

本発明において、有機半導体(B)の含有量は、有機半導体(A)100重量部に対し100重量部以下が好ましく、50重量部以下がより好ましく、30重量部以下がより好ましい。有機半導体(B)の含有量を100重量部以下にすることにより、より高いオンオフ比を安定して得ることができる。また、5重量部以上が好ましく、移動度をより向上させることができる。   In the present invention, the content of the organic semiconductor (B) is preferably 100 parts by weight or less, more preferably 50 parts by weight or less, and more preferably 30 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the organic semiconductor (A). By setting the content of the organic semiconductor (B) to 100 parts by weight or less, a higher on / off ratio can be stably obtained. Moreover, 5 weight part or more is preferable and a mobility can be improved more.

有機半導体コンポジット中のCNTの含有量は、有機半導体100重量部に対して0.01重量部以上3重量部以下が好ましく、1重量部以下がより好ましい。ここで、CNTとしてCNT複合体を用いる場合には、CNT複合体の含有量をCNTの含有量とする。また、有機半導体(A)(B)を含む分子量3000以下の全ての有機半導体の合計含有量を100重量部とする。   The content of CNT in the organic semiconductor composite is preferably 0.01 parts by weight or more and 3 parts by weight or less, and more preferably 1 part by weight or less with respect to 100 parts by weight of the organic semiconductor. Here, when the CNT composite is used as the CNT, the content of the CNT composite is defined as the CNT content. Further, the total content of all organic semiconductors having a molecular weight of 3000 or less including the organic semiconductors (A) and (B) is 100 parts by weight.

本発明の有機半導体コンポジットの製造方法としては、例えば、CNTまたはCNTを含有する溶液と、有機半導体またはその溶液とを混合する方法を挙げることができる。また、必要に応じて、混合を促進するための加熱または超音波照射の工程を加えてもよいし、ろ過などの固形成分を除去する工程を加えてもよい。   As a manufacturing method of the organic-semiconductor composite of this invention, the method of mixing the solution containing CNT or CNT, and an organic semiconductor or its solution can be mentioned, for example. Moreover, you may add the process of the heating or ultrasonic irradiation for accelerating mixing as needed, and the process of removing solid components, such as filtration.

本発明の有機半導体コンポジットは、高い電荷輸送能を有するため、有機トランジスタ材料として好適に用いられる。   Since the organic semiconductor composite of the present invention has a high charge transport capability, it is suitably used as an organic transistor material.

次に、本発明の有機トランジスタ材料を用いた有機FETについて説明する。本発明の有機FETは、ゲート電極、絶縁層、半導体層、ソース電極およびドレイン電極を有する有機電界効果型トランジスタであって、前記半導体層が本発明の有機半導体コンポジットを含有する。   Next, an organic FET using the organic transistor material of the present invention will be described. The organic FET of the present invention is an organic field effect transistor having a gate electrode, an insulating layer, a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode, and the semiconductor layer contains the organic semiconductor composite of the present invention.

図1および図2は、本発明の有機FETの例を示す模式断面図である。図1では、絶縁層3で覆われたゲート電極2を有する基板1上に、ソース電極5およびドレイン電極6が形成され、さらにその上に本発明の有機半導体コンポジットを含有する半導体層4が形成されている。図2では、絶縁層3で覆われたゲート電極2を有する基板1上に本発明の有機半導体コンポジットを含有する半導体層4が形成され、さらにその上にソース電極5およびドレイン電極6が形成されている。   1 and 2 are schematic cross-sectional views showing examples of the organic FET of the present invention. In FIG. 1, a source electrode 5 and a drain electrode 6 are formed on a substrate 1 having a gate electrode 2 covered with an insulating layer 3, and a semiconductor layer 4 containing the organic semiconductor composite of the present invention is formed thereon. Has been. In FIG. 2, a semiconductor layer 4 containing the organic semiconductor composite of the present invention is formed on a substrate 1 having a gate electrode 2 covered with an insulating layer 3, and a source electrode 5 and a drain electrode 6 are further formed thereon. ing.

基板1に用いられる材料としては、例えば、シリコンウエハー、ガラス、アルミナ焼結体などの無機材料、ポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレンなどの有機材料が挙げられる。   Examples of the material used for the substrate 1 include inorganic materials such as silicon wafers, glass and alumina sintered bodies, and organic materials such as polyimide, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyethylene, polyphenylene sulfide, and polyparaxylene. Can be mentioned.

ゲート電極2、ソース電極5およびドレイン電極6に用いられる材料としては、例えば、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)などの導電性金属酸化物、白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウム、パラジウム、モリブデン、アモルファスシリコンやポリシリコンなどの金属やこれらの合金、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、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など、ヨウ素などのドーピングなどで導電率を向上させた導電性ポリマーなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、複数の材料を積層または混合して用いてもよい。   Examples of materials used for the gate electrode 2, the source electrode 5, and the drain electrode 6 include conductive metal oxides such as tin oxide, indium oxide, and indium tin oxide (ITO), platinum, gold, silver, copper, iron, Inorganic conductivity such as tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium, magnesium, palladium, molybdenum, metals such as amorphous silicon and polysilicon, alloys thereof, copper iodide, copper sulfide Examples include, but are not limited to, materials, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, and a conductive polymer whose conductivity has been improved by doping with iodine or the like, such as a complex of polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid. A plurality of materials may be laminated or mixed.

上記ゲート電極2、ソース電極5およびドレイン電極6の形成方法としては、抵抗加熱蒸着、電子線ビーム、スパッタリング、メッキ、CVD、イオンプレーティングコーティング、インクジェットおよび印刷などが挙げられるが、導通を取ることができれば特に制限されない。また電極パターンの形成方法としては、上記方法で作製した電極薄膜を公知のフォトリソグラフィー法などで所望の形状にパターン形成してもよいし、あるいは電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターン形成してもよい。   Examples of the method for forming the gate electrode 2, the source electrode 5, and the drain electrode 6 include resistance heating vapor deposition, electron beam beam, sputtering, plating, CVD, ion plating coating, ink jet, and printing. If it is possible, there is no particular limitation. As an electrode pattern forming method, the electrode thin film produced by the above method may be formed into a desired shape by a known photolithography method, or a mask having a desired shape may be formed at the time of electrode material vapor deposition or sputtering. A pattern may be formed through the pattern.

絶縁層3(ゲート絶縁膜)に用いられる材料としては、特に限定されないが、酸化シリコン、アルミナなどの無機材料、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルクロライド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリシロキサン、ポリビニルフェノール(PVP)などの有機高分子材料、あるいは無機材料粉末と有機高分子材料の混合物を挙げることができる。絶縁層3の膜厚は、好ましくは50nm〜3μm、より好ましくは100nm〜1μmである。絶縁層は単層でも複数層でもよい。また、1つの層を複数の絶縁性材料から形成してもよいし、複数の絶縁性材料を積層して複数の絶縁層を形成しても構わない。   The material used for the insulating layer 3 (gate insulating film) is not particularly limited, but inorganic materials such as silicon oxide and alumina, polyimide, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, polysiloxane, polyvinylphenol ( PVP) and the like, or a mixture of inorganic material powder and organic polymer material. The film thickness of the insulating layer 3 is preferably 50 nm to 3 μm, more preferably 100 nm to 1 μm. The insulating layer may be a single layer or a plurality of layers. One layer may be formed from a plurality of insulating materials, or a plurality of insulating materials may be stacked to form a plurality of insulating layers.

上記絶縁層の形成方法としては、特に限定されないが、抵抗加熱蒸着、電子線ビーム、スパッタリング、CVD、イオンプレーティング、コーティング、インクジェットおよび印刷などの方法が挙げられ、材料に応じて使用できる。   The method for forming the insulating layer is not particularly limited, and examples thereof include resistance heating vapor deposition, electron beam beam, sputtering, CVD, ion plating, coating, ink jet, and printing, which can be used depending on the material.

本発明の有機FETにおいて、半導体層4は、本発明の有機半導体コンポジットを含有する。さらに絶縁性材料を含んでもよい。ここで用いられる絶縁性材料としては、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられるが、特にこれらに限定されない。   In the organic FET of the present invention, the semiconductor layer 4 contains the organic semiconductor composite of the present invention. Further, an insulating material may be included. Examples of the insulating material used here include poly (methyl methacrylate), polycarbonate, and polyethylene terephthalate, but are not particularly limited thereto.

半導体層4の膜厚は5nm以上100nm以下が好ましい。この範囲の膜厚にすることにより、均一な薄膜形成が容易になり、さらにゲート電圧によって制御できないソース・ドレイン間電流を抑制し、有機FETのオンオフ比をより高くすることができる。膜厚は、原子間力顕微鏡やエリプソメトリ法などにより測定できる。また、半導体層4は単層でも複数層でもよい。複数層の場合には、本発明の複数の有機半導体コンポジットを積層してもよいし、本発明の有機半導体コンポジットと公知の有機半導体を積層してもよい。   The thickness of the semiconductor layer 4 is preferably 5 nm or more and 100 nm or less. By setting the film thickness within this range, it is easy to form a uniform thin film, and further, the source-drain current that cannot be controlled by the gate voltage can be suppressed, and the on / off ratio of the organic FET can be further increased. The film thickness can be measured by an atomic force microscope or an ellipsometry method. The semiconductor layer 4 may be a single layer or a plurality of layers. In the case of a plurality of layers, the plurality of organic semiconductor composites of the present invention may be laminated, or the organic semiconductor composite of the present invention and a known organic semiconductor may be laminated.

半導体層4の形成方法としては、抵抗加熱蒸着、電子線ビーム、スパッタリング、CVDなど乾式の方法を用いることも可能であるが、製造コストや大面積への適合の観点から塗布法を用いることが好ましい。具体的には、スピンコート法、ブレードコート法、スリットダイコート法、スクリーン印刷法、バーコーター法、鋳型法、印刷転写法、浸漬引き上げ法、インクジェット法などを好ましく用いることができ、塗膜厚み制御や配向制御など、得ようとする塗膜特性に応じて塗布方法を選択できる。例えばスピンコート塗布を行う場合には、有機半導体コンポジット溶液の濃度は1〜20g/lであると、厚み5〜200nmの塗膜を得ることができる。このとき、有機半導体コンポジットを溶解させる溶媒としては、テトラヒドロフランやトルエン、キシレン、1,2,3−トリメチルベンゼン、1,2,3,5−テトラメチルベンゼン、1,3−ジエチルベンゼン、1,4−ジエチルベンゼン、1,3,5−トリエチルベンゼン、1,3−ジイソプロピルベンゼン、1,4−イソプロピルベンゼン、1,4−ジプロピルベンゼン、ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、o−クロロトルエン、1,2−ジヒドロナフタレン、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン、安息香酸エチル、2,4,6−トリメチル安息香酸エチル、2−エトキシ安息香酸エチル、o−トルイジン、m−トルイジン、p−トルイジンなどが挙げられる。これらの溶媒を2種以上用いてもよい。また、形成した塗膜に対して、大気下、減圧下または不活性ガス雰囲気下(窒素やアルゴン雰囲気下)でアニーリング処理を行ってもよい。   As a method for forming the semiconductor layer 4, dry methods such as resistance heating vapor deposition, electron beam, sputtering, and CVD can be used. However, a coating method is used from the viewpoint of manufacturing cost and adaptation to a large area. preferable. Specifically, a spin coating method, a blade coating method, a slit die coating method, a screen printing method, a bar coater method, a mold method, a printing transfer method, a dip pulling method, an ink jet method, etc. can be preferably used, and the coating thickness control The coating method can be selected according to the properties of the coating film to be obtained, such as the orientation control. For example, when spin coating is performed, a coating film having a thickness of 5 to 200 nm can be obtained when the concentration of the organic semiconductor composite solution is 1 to 20 g / l. At this time, as a solvent for dissolving the organic semiconductor composite, tetrahydrofuran, toluene, xylene, 1,2,3-trimethylbenzene, 1,2,3,5-tetramethylbenzene, 1,3-diethylbenzene, 1,4- Diethylbenzene, 1,3,5-triethylbenzene, 1,3-diisopropylbenzene, 1,4-isopropylbenzene, 1,4-dipropylbenzene, butylbenzene, isobutylbenzene, 1,3,5-triisopropylbenzene, dichloromethane , Dichloroethane, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, o-chlorotoluene, 1,2-dihydronaphthalene, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, ethyl benzoate, ethyl 2,4,6-trimethylbenzoate, 2- Ethyl ethoxybenzoate, - toluidine, m- toluidine and p- toluidine and the like. Two or more of these solvents may be used. In addition, the formed coating film may be annealed in the air, under reduced pressure, or in an inert gas atmosphere (in a nitrogen or argon atmosphere).

また、絶縁層3と半導体層4の間に緩衝層を設けることもできる。本発明の有機半導体コンポジットは緩衝層がなくても高い移動度を奏するが、緩衝層を設けることにより、さらに高い移動度が可能となるため好ましい。緩衝層には、シラン化合物、チタン化合物、有機酸、ヘテロ有機酸など、公知の材料を用いることができ、中でも有機シラン化合物が好ましい。   In addition, a buffer layer may be provided between the insulating layer 3 and the semiconductor layer 4. The organic semiconductor composite of the present invention exhibits high mobility even without a buffer layer. However, the provision of a buffer layer is preferable because higher mobility is possible. For the buffer layer, known materials such as a silane compound, a titanium compound, an organic acid, and a heteroorganic acid can be used, and among them, an organic silane compound is preferable.

有機シラン化合物としては、特に限定されないが、具体的には、フェニルトリクロロシラン、ナフチルトリクロロシラン、アントラセントリクロロシラン、ピレントリクロロシラン、ペリレントリクロロシラン、コロネントリクロロシラン、チオフェントリクロロシラン、ピロールトリクロロシラン、ピリジントリクロロシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ナフチルトリメトキシシラン、ナフチルトリエトキシシラン、アントラセントリメトキシシラン、アントラセントリエトキシシラン、ピレントリメトキシシラン、ピレントリエトキシシラン、チオフェントリメトキシシラン、チオフェントリエトキシシラン、フェニルメチルトリクロロシラン、フェニルエチルトリクロロシラン、フェニルプロピルトリクロロシラン、フェニルブチルトリクロロシラン、フェニルヘキシルトリクロロシラン、フェニルオクチルトリクロロシラン、ナフチルメチルトリクロロシラン、ナフチルエチルトリクロロシラン、アントラセンメチルトリクロロシラン、アントラセンエチルトリクロロシラン、ピレンメチルトリクロロシラン、ピレンエチルトリクロロシラン、チオフェンメチルトリクロロシラン、チオフェンエチルトリクロロシラン、アミノフェニルトリクロロシラン、ヒドロキシフェニルトリクロロシラン、クロロフェニルトリクロロシラン、ジクロロフェニルトリクロロシラン、トリクロロフェニルトリクロロシラン、ブロモフェニルトリクロロシラン、フルオロフェニルトリクロロシラン、ジフルオロフェニルトリクロロシラン、トリフルオロフェニルトリクロロシラン、テトラフルオロフェニルトリクロロシラン、ペンタフルオロフェニルトリクロロシラン、ヨードフェニルトリクロロシラン、シアノフェニルトリクロロシランなどが挙げられる。   The organic silane compound is not particularly limited, and specifically, phenyltrichlorosilane, naphthyltrichlorosilane, anthracentrichlorosilane, pyrenetrichlorosilane, perylenetrichlorosilane, coronenetrichlorosilane, thiophenetrichlorosilane, pyrroletrichlorosilane, pyridinetrichlorosilane. Chlorosilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, naphthyltrimethoxysilane, naphthyltriethoxysilane, anthracentrimethoxysilane, anthracentriethoxysilane, pyrenetrimethoxysilane, pyrenetriethoxysilane, thiophenetrimethoxysilane, thiophenetriethoxy Silane, phenylmethyltrichlorosilane, phenylethyltrichlorosilane, phenylpropylto Chlorosilane, phenylbutyltrichlorosilane, phenylhexyltrichlorosilane, phenyloctyltrichlorosilane, naphthylmethyltrichlorosilane, naphthylethyltrichlorosilane, anthracenemethyltrichlorosilane, anthraceneethyltrichlorosilane, pyrenemethyltrichlorosilane, pyreneethyltrichlorosilane, thiophenemethyltri Chlorosilane, thiopheneethyltrichlorosilane, aminophenyltrichlorosilane, hydroxyphenyltrichlorosilane, chlorophenyltrichlorosilane, dichlorophenyltrichlorosilane, trichlorophenyltrichlorosilane, bromophenyltrichlorosilane, fluorophenyltrichlorosilane, difluorophenyltrichlorosilane, trifluorosilane Alkenyl trichlorosilane, tetrafluorophenyl trichlorosilane, pentafluorophenyl trichlorosilane, iodophenyl trichlorosilane, and the like cyanophenyl trichlorosilane.

緩衝層の抵抗を考慮すると、緩衝層の膜厚は10nm以下が好ましく、さらに好ましくは単分子膜である。また緩衝層は、例えば、上記有機シラン化合物と絶縁層表面とが化学結合して形成されたものも含む。シリル基と絶縁層表面が化学的に反応することで、緻密で強固な膜を形成することができる。反応後の強固な膜の上に、未反応のシラン化合物が積層している場合は、洗浄などをすることによって、未反応のシラン化合物を除去し、シリル基と絶縁層表とが化学結合して形成された単分子膜を得ることができる。   Considering the resistance of the buffer layer, the thickness of the buffer layer is preferably 10 nm or less, more preferably a monomolecular film. The buffer layer also includes, for example, a layer formed by chemically bonding the organosilane compound and the insulating layer surface. A dense and strong film can be formed by the chemical reaction between the silyl group and the surface of the insulating layer. If an unreacted silane compound is laminated on the strong film after the reaction, the unreacted silane compound is removed by washing, etc., and the silyl group and the insulating layer surface are chemically bonded. Thus, a monomolecular film formed can be obtained.

緩衝層の形成方法としては、特に限定されないが、CVD法などの気相法や、スピンコート法や浸漬引き上げ法などの液相を用いた方法が挙げられる。   The method for forming the buffer layer is not particularly limited, and examples thereof include a vapor phase method such as a CVD method, and a method using a liquid phase such as a spin coating method and a dip pulling method.

緩衝層を形成する前に、その下地となる絶縁層表面をUVオゾン法や酸素プラズマ法などの方法を用いて親水化処理してもよい。これにより、シリル基と絶縁層表面の化学反応を容易にすることができる。   Before forming the buffer layer, the surface of the insulating layer serving as a base may be subjected to a hydrophilic treatment using a method such as a UV ozone method or an oxygen plasma method. Thereby, the chemical reaction between the silyl group and the insulating layer surface can be facilitated.

このようにして形成された有機FETは、ソース電極とドレイン電極との間に流れる電流を、ゲート電圧を変化させることによって制御することができる。有機FETの移動度は、下記の(a)式を用いて算出することができる。   The organic FET thus formed can control the current flowing between the source electrode and the drain electrode by changing the gate voltage. The mobility of the organic FET can be calculated using the following equation (a).

μ=(δId/δVg)L・D/(W・ε・ε・Vsd) (a)
ただしIdはソース・ドレイン間の電流(A)、Vsdはソース・ドレイン間の電圧(V)、Vgはゲート電圧(V)、Dは絶縁層の厚み(m)、Lはチャネル長(m)、Wはチャネル幅(m)、εは絶縁層の比誘電率(ここではSiOの3.9またはPVPの3.8を使用)、εは真空の誘電率(8.85×10−12F/m)である。
μ = (δId / δVg) L · D / (W · ε r · ε · Vsd) (a)
Where Id is the source-drain current (A), Vsd is the source-drain voltage (V), Vg is the gate voltage (V), D is the thickness of the insulating layer (m), and L is the channel length (m). , W is the channel width (m), ε r is the dielectric constant of the insulating layer (here, 3.9 of SiO 2 or 3.8 of PVP is used), and ε is the dielectric constant of vacuum (8.85 × 10 − 12 F / m).

また、あるマイナスのゲート電圧におけるId(オン電流)の値と、あるプラスのゲート電圧におけるId(オフ電流)の値の比からオンオフ比を求めることができる。   Further, the on / off ratio can be obtained from the ratio of the value of Id (on current) at a certain negative gate voltage to the value of Id (off current) at a certain positive gate voltage.

ヒステリシスは、Vgを正から負へと印加した際のId=10−8におけるゲート電圧Vgと、Vgを負から正へと印加した際のId=10−8におけるゲート電圧Vgとの差の絶対値|Vg−Vg|から求めることができる。 Hysteresis is the difference between the gate voltage Vg 1 at Id = 10 −8 when Vg is applied from positive to negative and the gate voltage Vg 2 at Id = 10 −8 when Vg is applied from negative to positive. The absolute value | Vg 1 −Vg 2 |

以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。なお、下記の各実施例にある化合物の番号は上の化学式に記載した化合物の番号を指す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited by these Examples. In addition, the number of the compound in each following Example points out the number of the compound described in the above chemical formula.

合成化合物同定のためのH−NMRは超伝導FT−NMR「EX−270」(日本電子(株)製)を用い、重クロロホルム溶液にて測定を行った。 1 H-NMR for identification of the synthetic compound was measured with a deuterated chloroform solution using superconducting FT-NMR “EX-270” (manufactured by JEOL Ltd.).

合成例1(化合物(1)の合成)
p−ブロモベンジルブロミド((株)東京化成工業製)12.3gと亜リン酸トリエチル(和光純薬工業製)18.0gを窒素気流下、130℃で5時間還流した。室温まで冷却した後、ジメチルスルホキシド65mlを加え、カリウム−tert−ブトキシド((株)東京化成工業製)7.8gを加えて30分間撹拌した。ここへp−ブロモベンズアルデヒド((株)和光純薬工業製)10.9gを加えて室温で14時間撹拌した。水200mlを加えて生じた固体をろ取し、4、4’−ジブロモ−2,2’−スチルベン4.50gを得た。
Synthesis Example 1 (Synthesis of Compound (1))
12.3 g of p-bromobenzyl bromide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 18.0 g of triethyl phosphite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were refluxed at 130 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream. After cooling to room temperature, 65 ml of dimethyl sulfoxide was added, and 7.8 g of potassium tert-butoxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added and stirred for 30 minutes. To this was added 10.9 g of p-bromobenzaldehyde (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the mixture was stirred at room temperature for 14 hours. The solid produced by adding 200 ml of water was collected by filtration to obtain 4.50 g of 4,4′-dibromo-2,2′-stilbene.

3−n−ヘキシルチオフェン((株)東京化成工業製)60gをジメチルホルムアミド400mlに溶解し、N−ブロモスクインイミド((株)和光純薬工業製)50gを加え、窒素雰囲気下、室温で4時間撹拌した。得られた溶液に水200mlとヘキサン200mlを加え、有機層を分取した。水200mlで洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液からロータリーエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去し、2−ブロモ−3−n−ヘキシルチオフェン60gを得た。   60 g of 3-n-hexylthiophene (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) is dissolved in 400 ml of dimethylformamide, 50 g of N-bromosuccinimide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added, and the nitrogen atmosphere is used at room temperature. Stir for 4 hours. 200 ml of water and 200 ml of hexane were added to the resulting solution, and the organic layer was separated. After washing with 200 ml of water, it was dried over magnesium sulfate. From the obtained solution, the solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 60 g of 2-bromo-3-n-hexylthiophene.

次に、マグネシウム粉末4.34gとヨウ素10mgをテトラヒドロフラン100mlに加え、窒素雰囲気下で30分間撹拌した。ここへ、上記2−ブロモ−3−n−ヘキシルチオフェン42gとテトラヒドロフラン100mlの混合溶液を滴下し、1時間加熱還流した。室温に冷却後、5,5’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェン20gとテトラヒドロフラン200mlの混合溶液を加え、さらにジフェニルホスフィノプロパンニッケル(II)ジクロライド((株)東京化成工業製)0.48gを少しずつ加え、窒素雰囲気下で3時間加熱還流した。得られた溶液に1N塩化アンモニウム水溶液800mlとヘキサン600mlを加え、有機層を分取した。飽和炭酸水素ナトリウム水溶液200mlと水200mlで洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液をロータリーエバポレーターで濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン)で精製し、下記式に示す4Tを28g得た。   Next, 4.34 g of magnesium powder and 10 mg of iodine were added to 100 ml of tetrahydrofuran and stirred for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. A mixed solution of 42 g of 2-bromo-3-n-hexylthiophene and 100 ml of tetrahydrofuran was added dropwise thereto, and the mixture was heated to reflux for 1 hour. After cooling to room temperature, a mixed solution of 20 g of 5,5′-dibromo-2,2′-bithiophene and 200 ml of tetrahydrofuran was added, and further diphenylphosphinopropanenickel (II) dichloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.48 g Was added little by little, and the mixture was heated to reflux for 3 hours under a nitrogen atmosphere. To the obtained solution, 800 ml of 1N aqueous ammonium chloride solution and 600 ml of hexane were added, and the organic layer was separated. The extract was washed with 200 ml of a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and 200 ml of water, and then dried over magnesium sulfate. The resulting solution was concentrated by a rotary evaporator and purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane) to obtain 28 g of 4T represented by the following formula.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

16.3gの上記4Tとテトラヒドロフラン20mlの混合溶液を−30℃に冷却した後、n−ブチルリチウム溶液(1.6mol/Lのヘキサン溶液)20.8mlを滴下し、室温で1時間撹拌した。混合溶液を−10℃に冷却し、2−イソポロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロラン5.73gを加え、室温で3時間撹拌した。得られた溶液に1N塩酸水溶液33ml、水200mlおよびジクロロメタン200mlを加え、有機層を分取した。水100mlで洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液をロータリーエバポレーターで濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/ジクロロメタン)で精製し、下記式に示す4T−BPinを11.5g得た。   After cooling a mixed solution of 16.3 g of the above 4T and 20 ml of tetrahydrofuran to −30 ° C., 20.8 ml of n-butyllithium solution (1.6 mol / L hexane solution) was added dropwise and stirred at room temperature for 1 hour. The mixed solution was cooled to −10 ° C., 2-isoporopoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,2,3-dioxaborolane (5.73 g) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. To the obtained solution, 33 ml of 1N hydrochloric acid aqueous solution, 200 ml of water and 200 ml of dichloromethane were added, and the organic layer was separated. After washing with 100 ml of water, it was dried over magnesium sulfate. The obtained solution was concentrated with a rotary evaporator and then purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane / dichloromethane) to obtain 11.5 g of 4T-BPin represented by the following formula.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

1.6gの上記4T−BPin、4,4’−ジブロモスチルベン0.30gおよびトルエン50mlの混合溶液に、エタノール10ml、2Nの炭酸ナトリウム水溶液15mlおよびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)((株)東京化成工業製)31mgを加え、窒素気流下110℃で9時間還流した。得られた溶液中に析出した固体をろ取し、水20ml、エタノール20ml、トルエン20mlで洗浄後、トルエンから再結晶した。真空乾燥した後、橙色粉末0.90gを得た。得られた粉末のH−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(1)であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.89−0.93(t,12H),1.26−1.42(m,24H),1.57−1.68(m,8H),2.74−2.82(m,8H),6.93−6.96(m,6H),7.02(d,2H),7.06(d,2H),7.13−7.24(m,8H),7.52−7.63(dd,8H) 。
To a mixed solution of 1.6 g of the above 4T-BPin, 0.34 g of 4,4′-dibromostilbene and 50 ml of toluene, 10 ml of ethanol, 15 ml of 2N sodium carbonate aqueous solution and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) ((stock ) Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 31 mg was added and refluxed at 110 ° C. for 9 hours under a nitrogen stream. The solid precipitated in the resulting solution was collected by filtration, washed with 20 ml of water, 20 ml of ethanol, and 20 ml of toluene, and then recrystallized from toluene. After vacuum drying, 0.90 g of orange powder was obtained. The results of 1 H-NMR analysis of the obtained powder are as follows and confirmed to be compound (1).
1 H-NMR (CDCl 3 (d = ppm)): 0.89-0.93 (t, 12H), 1.26-1.42 (m, 24H), 1.57-1.68 (m, 8H), 2.74-2.82 (m, 8H), 6.93-6.96 (m, 6H), 7.02 (d, 2H), 7.06 (d, 2H), 7.13 -7.24 (m, 8H), 7.52-7.63 (dd, 8H).

合成例2(化合物(69)の合成)
ベンジルブロミド((株)東京化成工業製)8.80gと亜リン酸トリエチル17.6gを窒素気流下、130℃で4.5時間還流した。室温まで冷却した後、ジメチルスルホキシド65mlを加え、カリウム−tert−ブトキシド7.6gを加えて30分間撹拌した。ここへp−ブロモベンズアルデヒド10.6gを加えて室温で12時間撹拌した。水200mlを加えて生じた固体をろ取し、4−ブロモスチルベン4.13gを得た。
Synthesis Example 2 (Synthesis of Compound (69))
Benzyl bromide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 8.80 g and triethyl phosphite 17.6 g were refluxed at 130 ° C. for 4.5 hours under a nitrogen stream. After cooling to room temperature, 65 ml of dimethyl sulfoxide was added, 7.6 g of potassium tert-butoxide was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. 10.6-g of p-bromobenzaldehyde was added here, and it stirred at room temperature for 12 hours. 200 ml of water was added and the resulting solid was collected by filtration to obtain 4.13 g of 4-bromostilbene.

1.6gの4T−BPin、上記4−ブロモスチルベン0.60gおよびトルエン50mlの混合溶液に、エタノール10ml、2Nの炭酸ナトリウム水溶液15mlおよびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)35mgを加え、窒素気流下110℃で5時間還流した。水100ml、トルエン150mlを加え、有機層を分取した。飽和食塩水200mlで洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液からロータリーエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去し、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/ジクロロメタン)で精製し、真空乾燥後に、橙色粉末1.1gを得た。得られた粉末のH−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(69)であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.89−0.93(t,6H),1.26−1.42(m,12H),1.57−1.68(m,4H),2.74−2.82(m,4H),6.93−6.96(m,3H),7.02(d,2H),7.06(d,1H),7.13−7.24(m,4H),7.52−7.72(dd,8H) 。
To a mixed solution of 1.6 g of 4T-BPin, 0.60 g of 4-bromostilbene and 50 ml of toluene, 10 ml of ethanol, 15 ml of 2N sodium carbonate aqueous solution and 35 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) were added, and nitrogen stream The mixture was refluxed at 110 ° C. for 5 hours. 100 ml of water and 150 ml of toluene were added, and the organic layer was separated. The extract was washed with 200 ml of saturated brine and dried over anhydrous magnesium sulfate. From the obtained solution, the solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator, and the residue was purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane / dichloromethane). After vacuum drying, 1.1 g of orange powder was obtained. The results of 1 H-NMR analysis of the obtained powder are as follows and it was confirmed that this powder was compound (69).
1 H-NMR (CDCl 3 (d = ppm)): 0.89-0.93 (t, 6H), 1.26-1.42 (m, 12H), 1.57-1.68 (m, 4H), 2.74-2.82 (m, 4H), 6.93-6.96 (m, 3H), 7.02 (d, 2H), 7.06 (d, 1H), 7.13 -7.24 (m, 4H), 7.52-7.72 (dd, 8H).

合成例3(化合物(24)の合成)
チオフェン((株)東京化成工業製)8.0gをテトラヒドロフラン150mlに溶解し、0℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム溶液(1.6mol/lのヘキサン溶液)62.0mlを滴下し、3時間撹拌した。n−ドデシルブロミド((株)和光純薬工業製)25.0gを滴下し、室温で18時間撹拌した。得られた溶液に、水150mlとジクロロメタン150mlを加えて、有機層を分取した。水300mlで洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液からロータリーエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去し、その後減圧蒸留により2−n−ドデシルチオフェン12.9gを得た。
Synthesis Example 3 (Synthesis of Compound (24))
8.0 g of thiophene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 150 ml of tetrahydrofuran and cooled to 0 ° C. 62.0 ml of n-butyllithium solution (1.6 mol / l hexane solution) was added dropwise thereto and stirred for 3 hours. 25.0 g of n-dodecyl bromide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise and stirred at room temperature for 18 hours. To the obtained solution, 150 ml of water and 150 ml of dichloromethane were added, and the organic layer was separated. After washing with 300 ml of water, it was dried over anhydrous magnesium sulfate. From the obtained solution, the solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator, and then 12.9 g of 2-n-dodecylthiophene was obtained by distillation under reduced pressure.

2−n−ドデシルチオフェン8.00gをテトラヒドロフラン100mlに溶解し、−80℃に冷却した。ここに、n−ブチルリチウム溶液(1.6mol/lのヘキサン溶液)20.0mlを滴下し、4時間撹拌した。−30℃まで昇温し、2−イソポロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン6.63gを滴下し、室温にて4.5時間撹拌した。得られた溶液に水100ml、ジクロロメタン150mlを加え、有機層を分取した。飽和食塩水200mlで洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液からロータリーエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去し、下記式に示す5−DDT−BPin10.3gを得た。   8.00 g of 2-n-dodecylthiophene was dissolved in 100 ml of tetrahydrofuran and cooled to -80 ° C. To this, 20.0 ml of n-butyllithium solution (1.6 mol / l hexane solution) was added dropwise and stirred for 4 hours. The temperature was raised to −30 ° C., 6.63 g of 2-isoporopoxy-4,4,5,5-tetramethyl- [1,3,2] dioxaborolane was added dropwise, and the mixture was stirred at room temperature for 4.5 hours. 100 ml of water and 150 ml of dichloromethane were added to the resulting solution, and the organic layer was separated. The extract was washed with 200 ml of saturated brine and dried over anhydrous magnesium sulfate. From the obtained solution, the solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 10.3 g of 5-DDT-BPin represented by the following formula.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

4,4’−ジブロモスチルベン338mgと上記5−DDT−BPin1.10g、トルエン36.0ml、エタノール7.20ml、2Mの炭酸ナトリウム水溶液10.0mlの混合溶液に、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)52.0mgを加え、窒素雰囲気下、100℃で17.5時間加熱撹拌した。得られた溶液に水50ml、ジクロロメタン100mlを加えて固体をろ取した。メタノールとヘキサンで洗浄した後、トルエン50mlから再結晶した。真空乾燥後、黄色光沢粉末を470mg得た。得られた粉末のH−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(24)であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.86−0.90(t,6H),1.27(m,36H),1.68−1.73(m,4H),2.78−2.84(m,4H),6.73−6.74(d,2H),7.08(s,2H),7.12−7.14(d,2H),7.46−7.56(dd,8H) 。
To a mixed solution of 338 mg of 4,4′-dibromostilbene, 1.10 g of the above 5-DDT-BPin, 36.0 ml of toluene, 7.20 ml of ethanol, and 10.0 ml of 2M aqueous sodium carbonate solution, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0 ) 52.0 mg was added and the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 17.5 hours under a nitrogen atmosphere. 50 ml of water and 100 ml of dichloromethane were added to the resulting solution, and the solid was collected by filtration. After washing with methanol and hexane, recrystallization was performed from 50 ml of toluene. After vacuum drying, 470 mg of a yellow glossy powder was obtained. The results of 1 H-NMR analysis of the obtained powder are as follows and it was confirmed that this powder was compound (24).
1 H-NMR (CDCl 3 (d = ppm)): 0.86-0.90 (t, 6H), 1.27 (m, 36H), 1.68-1.73 (m, 4H), 2 78-2.84 (m, 4H), 6.73-6.74 (d, 2H), 7.08 (s, 2H), 7.12-7.14 (d, 2H), 7.46 -7.56 (dd, 8H).

合成例4(化合物(72)の合成)
4−ブロモスチルベン400mgと5−DDT−BPin2.10g、トルエン70.0ml、エタノール15ml、2Mの炭酸ナトリウム水溶液20mlの混合溶液に、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)100mgを加え、窒素雰囲気下、100℃で10時間加熱撹拌した。得られた溶液に水100ml、ジクロロメタン100mlを加えて固体をろ取した。メタノールとヘキサンで洗浄した後、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ジクロロメタン)で精製し、真空乾燥後に、黄色粉末810mgを得た。得られた粉末のH−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(72)であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.86−0.90(t,3H),1.27(m,18H),1.68−1.73(m,2H),2.78−2.84(m,2H),6.73−6.74(d,2H),7.08(s,1H),7.12−7.14(d,1H),7.46−7.70(dd,8H) 。
Synthesis Example 4 (Synthesis of Compound (72))
To a mixed solution of 400 mg of 4-bromostilbene, 2.10 g of 5-DDT-BPin, 70.0 ml of toluene, 15 ml of ethanol, and 20 ml of 2M aqueous sodium carbonate solution, 100 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was added, and the atmosphere was nitrogen. And stirred at 100 ° C. for 10 hours. 100 ml of water and 100 ml of dichloromethane were added to the resulting solution, and the solid was collected by filtration. After washing with methanol and hexane, purification was performed by column chromatography (filler: silica gel, eluent: dichloromethane), and after vacuum drying, 810 mg of yellow powder was obtained. The obtained results of 1 H-NMR analysis of the powder are as follows and it was confirmed to be the compound (72).
1 H-NMR (CDCl 3 (d = ppm)): 0.86-0.90 (t, 3H), 1.27 (m, 18H), 1.68-1.73 (m, 2H), 2 78-2.84 (m, 2H), 6.73-6.74 (d, 2H), 7.08 (s, 1H), 7.12-7.14 (d, 1H), 7.46 -7.70 (dd, 8H).

合成例5(化合物(36)の合成)
3−n−ヘキシルチオフェン3.0gをテトラヒドロフラン40mlに溶解し、−80に冷却した。ここに、n−ブチルリチウム溶液(1.6mol/lのヘキサン溶液)12.0mlを滴下し、2時間撹拌した。−20℃まで昇温し、2−イソポロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン5.50gを滴下し、室温にて4.5時間撹拌した。得られた溶液に水100ml、ジクロロメタン100mlを加え、有機層を分取した。飽和食塩水300mlで洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液からロータリーエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去し、下記に示す4−n−HT−BPin4.64gを得た。
Synthesis Example 5 (Synthesis of Compound (36))
3.0 g of 3-n-hexylthiophene was dissolved in 40 ml of tetrahydrofuran and cooled to -80. To this, 12.0 ml of n-butyllithium solution (1.6 mol / l hexane solution) was added dropwise and stirred for 2 hours. The temperature was raised to −20 ° C., 2-isoporopoxy-4,4,5,5-tetramethyl- [1,3,2] dioxaborolane (5.50 g) was added dropwise, and the mixture was stirred at room temperature for 4.5 hours. 100 ml of water and 100 ml of dichloromethane were added to the resulting solution, and the organic layer was separated. The extract was washed with 300 ml of saturated brine and dried over anhydrous magnesium sulfate. From the obtained solution, the solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 4.64 g of 4-n-HT-BPin shown below.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

4,4’−ジブロモスチルベン409mg、4−n−HT−BPinチオフェン1.82g、トルエン50ml、エタノール15ml、2M炭酸ナトリウム水溶液20mlの混合溶液にテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)120mgを加え、窒素雰囲気下、100℃で19時間加熱撹拌した。生じた固体をろ取し、メタノールとヘキサンで洗浄し、トルエン50mlから再結晶した。真空乾燥後、下記式に示すBTSを438mg得た。   To a mixed solution of 4,4′-dibromostilbene 409 mg, 4-n-HT-BPin thiophene 1.82 g, toluene 50 ml, ethanol 15 ml, 2M aqueous sodium carbonate solution 20 ml, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) 120 mg was added, The mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 19 hours under a nitrogen atmosphere. The resulting solid was collected by filtration, washed with methanol and hexane, and recrystallized from 50 ml of toluene. After vacuum drying, 438 mg of BTS represented by the following formula was obtained.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

BTS438mgをクロロホルム50mlに加熱溶解し、ジメチルホルムアミド200mlを加えた。ここにn−ブロモスクシンイミド343mgを加え、窒素雰囲気下、室温にて4.5時間撹拌した。析出した固体をろ取し、メタノールで洗浄し、下記式に示すBTS−2Brを506.5mg得た。   BTS (438 mg) was dissolved by heating in chloroform (50 ml), and dimethylformamide (200 ml) was added. 343 mg of n-bromosuccinimide was added here, and it stirred at room temperature under nitrogen atmosphere for 4.5 hours. The precipitated solid was collected by filtration and washed with methanol to obtain 506.5 mg of BTS-2Br represented by the following formula.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

BTS−2Brを87.8mg、5−DDT−BPinを972mg、トルエン10ml、エタノール2.0ml、2M炭酸ナトリウム水溶液3.0mlの混合溶液に、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)30.9mgを加え、窒素雰囲気下、100℃で9時間加熱撹拌した。得られた溶液に水50ml、ジクロロメタン100mlを加えて有機層を分取し、水100mlで洗浄した後に無水硫酸ナトリウムで乾燥した。得られた溶液からロータリーエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去し、オレンジ色の固体を得た。トルエンから再結晶し、黄色固体を48.2mg得た。得られた粉末のH−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(36)であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.86−0.90(m,48H),1.27(m,36H),1.62−1.70(m,8H),2.72−2.84(m,8H),6.72−6.73(d,2H),6.95−6.96(d,2H),7.11−7.16(d,4H),7.49−7.59(dd,8H) 。
To a mixed solution of 87.8 mg of BTS-2Br, 972 mg of 5-DDT-BPin, 10 ml of toluene, 2.0 ml of ethanol and 3.0 ml of 2M aqueous sodium carbonate solution, 30.9 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was added. In addition, the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 9 hours under a nitrogen atmosphere. 50 ml of water and 100 ml of dichloromethane were added to the resulting solution, the organic layer was separated, washed with 100 ml of water and then dried over anhydrous sodium sulfate. From the obtained solution, the solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain an orange solid. Recrystallization from toluene gave 48.2 mg of a yellow solid. The results of 1 H-NMR analysis of the obtained powder are as follows and it was confirmed that this powder was compound (36).
1 H-NMR (CDCl 3 (d = ppm)): 0.86-0.90 (m, 48H), 1.27 (m, 36H), 1.62-1.70 (m, 8H), 2 .72-2.84 (m, 8H), 6.72-6.73 (d, 2H), 6.95-6.96 (d, 2H), 7.11-7.16 (d, 4H) 7.49-7.59 (dd, 8H).

合成例6(化合物(74)の合成)
BTS300mgをクロロホルム35mlに加熱溶解し、ジメチルホルムアミド150mlを加えた。ここにn−ブロモスクシンイミド272mgを加え、窒素雰囲気下、室温にて3時間撹拌した。析出した固体をろ取し、メタノールで洗浄し、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ジクロロメタン)で精製し、真空乾燥後に下記式に示すBTS−Brを420mg得た。
Synthesis Example 6 (Synthesis of Compound (74))
300 mg of BTS was dissolved in 35 ml of chloroform with heating, and 150 ml of dimethylformamide was added. To this was added 272 mg of n-bromosuccinimide, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours under a nitrogen atmosphere. The precipitated solid was collected by filtration, washed with methanol, and purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: dichloromethane). After vacuum drying, 420 mg of BTS-Br represented by the following formula was obtained.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

上記BTS−Brを170mg、5−DDT−BPinを980mg、トルエン20ml、エタノール3.0ml、2M炭酸ナトリウム水溶液4.0mlの混合溶液に、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)32.9mgを加え、窒素雰囲気下、100℃で7時間加熱撹拌した。得られた溶液に水150ml、ジクロロメタン100mlを加えて有機層を分取し、水100mlで洗浄した後に無水硫酸ナトリウムで乾燥した。得られた溶液からロータリーエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去し、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ジクロロメタン)で精製し、真空乾燥後に、黄色粉末810mgを得た。得られた粉末のH−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(74)であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.86−0.90(t,6H),1.27
(m,22H),1.62−1.70(m,4H),2.72−2.84(m,4H),6.72−6.73(d,2H),6.95−6.96(d,1H),7.11−7.16(d,2H),7.49−7.59(dd,8H) 。
To a mixed solution of 170 mg of BTS-Br, 980 mg of 5-DDT-BPin, 20 ml of toluene, 3.0 ml of ethanol, and 4.0 ml of 2M aqueous sodium carbonate solution, 32.9 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was added. The mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 7 hours in a nitrogen atmosphere. 150 ml of water and 100 ml of dichloromethane were added to the resulting solution to separate the organic layer, washed with 100 ml of water and then dried over anhydrous sodium sulfate. From the obtained solution, the solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator, and the residue was purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: dichloromethane). After vacuum drying, 810 mg of yellow powder was obtained. The results of 1 H-NMR analysis of the obtained powder are as follows and it was confirmed that this powder was compound (74).
1 H-NMR (CDCl 3 (d = ppm)): 0.86-0.90 (t, 6H), 1.27
(M, 22H), 1.62-1.70 (m, 4H), 2.72-2.84 (m, 4H), 6.72-6.73 (d, 2H), 6.95-6 .96 (d, 1H), 7.11-7.16 (d, 2H), 7.49-7.59 (dd, 8H).

合成例7(化合物(37)の合成)
2−チオフェンエタノール((株)東京化成工業製)17.4gを0℃に冷却し、水素化ナトリウム(60%油性)7.05gをテトラヒドロフラン110mlに加えた懸濁液を滴下した。窒素雰囲気下0℃にて20分間撹拌し、1−ブロモノナン((株)和光純薬工業製)27.4gを滴下した。その後90℃に昇温し、8時間加熱撹拌した。反応溶液に水100ml、ジクロロメタン100mlを加えて有機層を分取した。飽和食塩水300mlで洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。得られた溶液をロータリーエバポレーターで濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/ジクロロメタン)で精製し、ノニルオキシエチルチオフェン19.7g得た。
Synthesis Example 7 (Synthesis of Compound (37))
17.4 g of 2-thiophene ethanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was cooled to 0 ° C., and a suspension obtained by adding 7.05 g of sodium hydride (60% oily) to 110 ml of tetrahydrofuran was added dropwise. The mixture was stirred at 0 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere, and 27.4 g of 1-bromononane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise. Thereafter, the temperature was raised to 90 ° C., and the mixture was heated and stirred for 8 hours. 100 ml of water and 100 ml of dichloromethane were added to the reaction solution, and the organic layer was separated. The extract was washed with 300 ml of saturated brine and dried over anhydrous sodium sulfate. The resulting solution was concentrated by a rotary evaporator and then purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane / dichloromethane) to obtain 19.7 g of nonyloxyethylthiophene.

ノニルオキシエチルチオフェン11.7gをテトラヒドロフラン90mlに溶解し、−80℃に冷却した。ここに、n−ブチルリチウム溶液(1.6mol/lのヘキサン溶液)34.0mlを滴下し、6時間撹拌した。−30℃まで昇温し、2−イソポロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン10.2gを滴下し、室温にて18時間撹拌した。得られた溶液に水100ml、ヘキサン100mlを加え、有機層を分取した。水300mlで洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液からロータリーエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去し、下記式に示す5−NOET−BPin8.75gを得た。   11.7 g of nonyloxyethylthiophene was dissolved in 90 ml of tetrahydrofuran and cooled to -80 ° C. To this, 34.0 ml of n-butyllithium solution (1.6 mol / l hexane solution) was added dropwise and stirred for 6 hours. The temperature was raised to −30 ° C., 10.2 g of 2-isoporopoxy-4,4,5,5-tetramethyl- [1,3,2] dioxaborolane was added dropwise, and the mixture was stirred at room temperature for 18 hours. 100 ml of water and 100 ml of hexane were added to the resulting solution, and the organic layer was separated. After washing with 300 ml of water, it was dried over anhydrous magnesium sulfate. From the obtained solution, the solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 8.75 g of 5-NOET-BPin represented by the following formula.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

4,4’−ジブロモスチルベン207mg、上記5−NOET−BPin685mg、トルエン20ml、エタノール4ml、2M炭酸ナトリウム水溶液5mlの混合溶液に、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)67.0mgを加え、窒素雰囲気下、100℃にて10時間加熱撹拌した。得られた溶液にジクロロメタン70ml、水50mlを加えて有機層を分取した。水150mlで洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液をロータリーエバポレーターで濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/ジクロロメタン)で精製し、薄黄色粉末79.6mgを得た。得られた粉末のH−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(37)であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.85−0.90(m,6H),1.27(m,24H),1.57−1.63(m,4H),3.07−3.12(t,4H),3.45−3.50(t,4H),3.66−3.70(t,4H),6.81−6.82(d,2H),7.10(s,2H),7.15−7.17(d,2H),7.48−7.57(dd,8H) 。
To a mixed solution of 207 mg of 4,4′-dibromostilbene, 685 mg of 5-NOET-BPin, 20 ml of toluene, 4 ml of ethanol, and 5 ml of 2M aqueous sodium carbonate solution, 67.0 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was added, and a nitrogen atmosphere Under stirring at 100 ° C. for 10 hours. 70 ml of dichloromethane and 50 ml of water were added to the resulting solution to separate the organic layer. After washing with 150 ml of water, it was dried over anhydrous magnesium sulfate. The resulting solution was concentrated by a rotary evaporator and then purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane / dichloromethane) to obtain 79.6 mg of a light yellow powder. The results of 1 H-NMR analysis of the obtained powder are as follows and it was confirmed that this powder was compound (37).
1 H-NMR (CDCl 3 (d = ppm)): 0.85-0.90 (m, 6H), 1.27 (m, 24H), 1.57-1.63 (m, 4H), 3 .07-3.12 (t, 4H), 3.45-3.50 (t, 4H), 3.66-3.70 (t, 4H), 6.81-6.82 (d, 2H) 7.10 (s, 2H), 7.15-7.17 (d, 2H), 7.48-7.57 (dd, 8H).

合成例8(化合物(76)の合成)
4−ジブロモスチルベン400mg、上記5−NOET−BPin690mg、トルエン25ml、エタノール6ml、2M炭酸ナトリウム水溶液7mlの混合溶液に、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)75.0mgを加え、窒素雰囲気下、100℃にて8時間加熱撹拌した。得られた溶液にジクロロメタン100ml、水150mlを加えて有機層を分取した。水150mlで洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液をロータリーエバポレーターで濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/ジクロロメタン)で精製し、薄黄色粉末82.1mgを得た。得られた粉末のH−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(76)であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.85−0.90(m,3H),1.27(m,12H),1.57−1.63(m,2H),3.07−3.12(t,2H),3.45−3.50(t,2H),3.66−3.70(t,2H),6.81−6.82(d,2H),7.10(s,1H),7.15−7.17(d,1H),7.48−7.57(dd,8H) 。
Synthesis Example 8 (Synthesis of Compound (76))
To a mixed solution of 400 mg of 4-dibromostilbene, 690 mg of the above-mentioned 5-NOET-BPin, 25 ml of toluene, 6 ml of ethanol, and 7 ml of 2M aqueous sodium carbonate solution, 75.0 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was added. The mixture was heated and stirred at 0 ° C. for 8 hours. To the resulting solution, 100 ml of dichloromethane and 150 ml of water were added, and the organic layer was separated. After washing with 150 ml of water, it was dried over anhydrous magnesium sulfate. The resulting solution was concentrated by a rotary evaporator and then purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane / dichloromethane) to obtain 82.1 mg of a light yellow powder. The results of 1 H-NMR analysis of the obtained powder are as follows and it was confirmed that this powder was compound (76).
1 H-NMR (CDCl 3 ( d = ppm)): 0.85-0.90 (m, 3H), 1.27 (m, 12H), 1.57-1.63 (m, 2H), 3 .07-3.12 (t, 2H), 3.45-3.50 (t, 2H), 3.66-3.70 (t, 2H), 6.81-6.82 (d, 2H) 7.10 (s, 1H), 7.15-7.17 (d, 1H), 7.48-7.57 (dd, 8H).

合成例9(化合物(60)の合成)
2−チオフェンエタノール18.0gを0℃に冷却し、水素化ナトリウム(60%油性)
7.15gをテトラヒドロフラン110mlに加えた懸濁液を滴下した。窒素雰囲気下0℃にて20分間撹拌し、1−(2−ブロモエトキシ)−ブタン((株)東京化成工業製)28.1gを滴下した。その後90℃に昇温し、9時間加熱撹拌した。反応溶液に水100ml、ジクロロメタン100mlを加えて有機層を分取した。水200mlで洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。得られた溶液をロータリーエバポレーターで濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/ジクロロメタン)で精製し、2−(2−(ブチルオキシ)エチルオキシ)エチルチオフェン21.5g得た。
Synthesis Example 9 (Synthesis of Compound (60))
18.0 g of 2-thiophene ethanol is cooled to 0 ° C. and sodium hydride (60% oily)
A suspension obtained by adding 7.15 g to 110 ml of tetrahydrofuran was added dropwise. The mixture was stirred at 0 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere, and 28.1 g of 1- (2-bromoethoxy) -butane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise. Thereafter, the temperature was raised to 90 ° C., and the mixture was heated and stirred for 9 hours. 100 ml of water and 100 ml of dichloromethane were added to the reaction solution, and the organic layer was separated. After washing with 200 ml of water, it was dried over anhydrous sodium sulfate. The resulting solution was concentrated by a rotary evaporator and then purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane / dichloromethane) to obtain 21.5 g of 2- (2- (butyloxy) ethyloxy) ethylthiophene.

2−(2−(ブチルオキシ)エチルオキシ)エチルチオフェン13.4gをテトラヒドロフラン100mlに溶解し、−80℃に冷却した。ここに、n−ブチルリチウム溶液(1.6mol/lのヘキサン溶液)40.0mlを滴下し、5時間撹拌した。−30℃まで昇温し、2−イソポロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン13.2gを滴下し、室温にて20時間撹拌した。得られた溶液に水100ml、ヘキサン100mlを加え、有機層を分取した。水300mlで洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液からロータリーエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去し、下記式に示す5−BOEOET−BPin9.12gを得た。   13.4 g of 2- (2- (butyloxy) ethyloxy) ethylthiophene was dissolved in 100 ml of tetrahydrofuran and cooled to -80 ° C. Here, 40.0 ml of n-butyllithium solution (1.6 mol / l hexane solution) was added dropwise and stirred for 5 hours. The temperature was raised to -30 ° C, and 13.2 g of 2-isoporopoxy-4,4,5,5-tetramethyl- [1,3,2] dioxaborolane was added dropwise, followed by stirring at room temperature for 20 hours. 100 ml of water and 100 ml of hexane were added to the resulting solution, and the organic layer was separated. After washing with 300 ml of water, it was dried over anhydrous magnesium sulfate. From the obtained solution, the solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 9.12 g of 5-BOEOET-BPin represented by the following formula.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

4,4’−ジブロモスチルベン0.50mg、上記5−BOEOET−BPin1.53g、トルエン60ml、エタノール20ml、2M炭酸ナトリウム水溶液25mlの混合溶液に、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)210mgを加え、窒素雰囲気下、100℃にて13時間加熱撹拌した。得られた溶液にジクロロメタン150ml、水200mlを加えて有機層を分取した。水300mlで洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液をロータリーエバポレーターで濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/ジクロロメタン)で精製し、黄色粉末237mgを得た。得られた粉末のH−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(60)であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.89−0.94(t,6H),1.32−1.41(m,4H),1.54−1.60(t,4H),3.09−3.14(t,4H),3.44−3.49(t,4H9,3.57−3.64(m,8H),3.69−3.74(t,4H),6.83−6.84(d,2H),7.08(s,2H),7.15−7.16(d,2H),7.48−7.55(dd,8H) 。
To a mixed solution of 4,4′-dibromostilbene 0.50 mg, the above-mentioned 5-BOEOET-BPin 1.53 g, toluene 60 ml, ethanol 20 ml, and 2M aqueous sodium carbonate solution 25 ml, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) 210 mg was added, The mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 13 hours in a nitrogen atmosphere. To the obtained solution, 150 ml of dichloromethane and 200 ml of water were added, and the organic layer was separated. After washing with 300 ml of water, it was dried over anhydrous magnesium sulfate. The resulting solution was concentrated by a rotary evaporator and then purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane / dichloromethane) to obtain 237 mg of a yellow powder. The obtained results of 1 H-NMR analysis of the powder are as follows and it was confirmed to be the compound (60).
1 H-NMR (CDCl 3 (d = ppm)): 0.89-0.94 (t, 6H), 1.32-1.41 (m, 4H), 1.54-1.60 (t, 4H), 3.09-3.14 (t, 4H), 3.44-3.49 (t, 4H9, 3.57-3.64 (m, 8H), 3.69-3.74 (t , 4H), 6.83-6.84 (d, 2H), 7.08 (s, 2H), 7.15-7.16 (d, 2H), 7.48-7.55 (dd, 8H) )

合成例10(化合物(80)の合成)
4―ブロモスチルベン1.13g、上記5−BOEOET−BPin1.92g、トルエン100ml、エタノール30ml、2M炭酸ナトリウム水溶液40mlの混合溶液に、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)410mgを加え、窒素雰囲気下、100℃にて10時間加熱撹拌した。得られた溶液にジクロロメタン150ml、水200mlを加えて有機層を分取した。水500mlで洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液をロータリーエバポレーターで濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/ジクロロメタン)で精製し、薄黄色粉末500mgを得た。得られた粉末の1H−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(80であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.89−0.94(t,3H),1.32−1.41(m,2H),1.54−1.60(t,2H),3.09−3.14(t,2H),3.44−3.49(t,2H),3.57−3.64(m,4H),3.69−3.74(t,2H),6.83−6.84(d,2H),7.08(s,1H),7.15−7.16(d,1H),7.48−7.55(dd,8H) 。
Synthesis Example 10 (Synthesis of Compound (80))
To a mixed solution of 1.13 g of 4-bromostilbene, 1.92 g of 5-BOEOET-BPin, 100 ml of toluene, 30 ml of ethanol, and 40 ml of 2M aqueous sodium carbonate solution, 410 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was added, and under nitrogen atmosphere The mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 10 hours. To the obtained solution, 150 ml of dichloromethane and 200 ml of water were added, and the organic layer was separated. After washing with 500 ml of water, it was dried over anhydrous magnesium sulfate. The resulting solution was concentrated by a rotary evaporator and then purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane / dichloromethane) to obtain 500 mg of a light yellow powder. The results of 1H-NMR analysis of the obtained powder are as follows, and it was confirmed that the powder was 80.
1 H-NMR (CDCl 3 (d = ppm)): 0.89-0.94 (t, 3H), 1.32-1.41 (m, 2H), 1.54-1.60 (t, 2H), 3.09-3.14 (t, 2H), 3.44-3.49 (t, 2H), 3.57-3.64 (m, 4H), 3.69-3.74 ( t, 2H), 6.83-6.84 (d, 2H), 7.08 (s, 1H), 7.15-7.16 (d, 1H), 7.48-7.55 (dd, 8H).

合成例11(化合物(62)の合成)
4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル((株)東京化成工業製)3.1gと亜リン酸トリエチル8.6mlの混合溶液を150℃で5時間加熱撹拌した。室温に冷却後、ジメチルスルホキシド50ml、カリウム−t−ブトキシド2.8gを加え室温で10分間撹拌した。続いて、3−ヘキシル−2−チオフェンアルデヒド((株)アルドリッチ社製)を4.9g加え、室温で5時間撹拌した。得られた溶液に、エタノール30mlを加え、ろ過し、エタノール20mlで洗浄後、下記式に示すTPVを2.8g得た。
Synthesis Example 11 (Synthesis of Compound (62))
A mixed solution of 3.1 g of 4,4′-bis (chloromethyl) biphenyl (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 8.6 ml of triethyl phosphite was heated and stirred at 150 ° C. for 5 hours. After cooling to room temperature, 50 ml of dimethyl sulfoxide and 2.8 g of potassium tert-butoxide were added and stirred at room temperature for 10 minutes. Subsequently, 4.9 g of 3-hexyl-2-thiophene aldehyde (manufactured by Aldrich) was added and stirred at room temperature for 5 hours. 30 ml of ethanol was added to the resulting solution, filtered, and washed with 20 ml of ethanol to obtain 2.8 g of TPV represented by the following formula.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

2.8gの上記TPVとジメチルホルムアミド30mlの混合溶媒にN−ブロモスクシンイミド1.78gを加え、窒素気流下、室温で10時間撹拌した。得られた溶液をろ過し、ジメチルホルムアミド10ml、メタノール20mlで洗浄後、下記式に示すTPV−2Brを1.4g得た。   1.78 g of N-bromosuccinimide was added to a mixed solvent of 2.8 g of the above TPV and 30 ml of dimethylformamide, and stirred at room temperature for 10 hours under a nitrogen stream. The obtained solution was filtered and washed with 10 ml of dimethylformamide and 20 ml of methanol to obtain 1.4 g of TPV-2Br represented by the following formula.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

0.53gの上記4T−BPin、0.20gの上記TPV−2Brおよびトルエン15mlの混合溶液に、エタノール3mlと2Nの炭酸ナトリウム水溶液5ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)10mgを加え、窒素気流下110℃で6時間還流した。得られた溶液に水20mlとジクロロメタン50mlを加え有機層を分取した。水20mlで洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液をロータリーエバポレーターで濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/ジクロロメタン)で精製し、真空乾燥した後、赤橙色粉末70mgを得た。得られた粉末のH−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(62)であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.87−0.94(t,18H),1.28−1.36(m,36H),1.60−1.68(m,12H),2.65−2.81(m,12H),6.91−6.95(m,6H),7.02−7.05(m,6H),7.13(d,4H),7.18(d,2H),7.26(d,2H),7.53−7.64(dd,8H) 。
To a mixed solution of 0.53 g of the above 4T-BPin, 0.20 g of the above TPV-2Br and 15 ml of toluene, add 3 ml of ethanol, 5 ml of 2N sodium carbonate aqueous solution and 10 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), and add nitrogen. The mixture was refluxed at 110 ° C. for 6 hours under an air stream. 20 ml of water and 50 ml of dichloromethane were added to the resulting solution to separate the organic layer. After washing with 20 ml of water, it was dried over magnesium sulfate. The resulting solution was concentrated with a rotary evaporator and then purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane / dichloromethane) and vacuum-dried to obtain 70 mg of a red-orange powder. The results of 1 H-NMR analysis of the obtained powder are as follows and it was confirmed that this powder was compound (62).
1 H-NMR (CDCl 3 (d = ppm)): 0.87-0.94 (t, 18H), 1.28-1.36 (m, 36H), 1.60-1.68 (m, 12H), 2.65-2.81 (m, 12H), 6.91-6.95 (m, 6H), 7.02-7.05 (m, 6H), 7.13 (d, 4H) 7.18 (d, 2H), 7.26 (d, 2H), 7.53-7.64 (dd, 8H).

合成例12(化合物(82)の合成)
2.5gの上記TPVとジメチルホルムアミド20mlの混合溶媒にN−ブロモスクシンイミド0.85gを加え、窒素気流下、室温で5時間撹拌した。得られた溶液をろ過し、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/ジクロロメタン)で精製し、下記式に示すTPV−Brを0.90g得た。
Synthesis Example 12 (Synthesis of Compound (82))
To a mixed solvent of 2.5 g of the above TPV and 20 ml of dimethylformamide, 0.85 g of N-bromosuccinimide was added and stirred at room temperature for 5 hours under a nitrogen stream. The obtained solution was filtered and purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane / dichloromethane) to obtain 0.90 g of TPV-Br represented by the following formula.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

0.53gの4T−BPin、0.50gの上記TPV−Brおよびトルエン20mlの混合溶液に、エタノール5mlと2Nの炭酸ナトリウム水溶液10ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)25mgを加え、窒素気流下110℃で6時間還流した。得られた溶液に水50mlとジクロロメタン50mlを加え有機層を分取した。水50mlで洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた溶液をロータリーエバポレーターで濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(充填材:シリカゲル、溶離液:ヘキサン/ジクロロメタン)で精製し、真空乾燥した後、橙色粉末70mgを得た。得られた粉末のH−NMR分析結果は次の通りであり、化合物(82)であることを確認した。
H−NMR(CDCl(d=ppm)):0.87−0.94(t,12H),1.28−1.36(m,24H),1.60−1.68(m,8H),2.65−2.81(m,8H),6.91−6.95(m,4H),7.02−7.05(m,2H),7.13(d,4H),7.18(d,2H),7.26(d,2H),7.53−7.64(dd,8H) 。
To a mixed solution of 0.53 g of 4T-BPin, 0.50 g of the above TPV-Br and 20 ml of toluene, 5 ml of ethanol, 10 ml of 2N sodium carbonate aqueous solution and 25 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) were added, and a nitrogen stream was added. The mixture was refluxed at 110 ° C. for 6 hours. 50 ml of water and 50 ml of dichloromethane were added to the resulting solution to separate the organic layer. After washing with 50 ml of water, it was dried over magnesium sulfate. The resulting solution was concentrated with a rotary evaporator and then purified by column chromatography (filler: silica gel, eluent: hexane / dichloromethane) and vacuum dried to obtain 70 mg of orange powder. The results of 1 H-NMR analysis of the obtained powder are as follows and it was confirmed that this powder was compound (82).
1 H-NMR (CDCl 3 (d = ppm)): 0.87-0.94 (t, 12H), 1.28-1.36 (m, 24H), 1.60-1.68 (m, 8H), 2.65-2.81 (m, 8H), 6.91-6.95 (m, 4H), 7.02-7.05 (m, 2H), 7.13 (d, 4H) 7.18 (d, 2H), 7.26 (d, 2H), 7.53-7.64 (dd, 8H).

実施例1
(1)有機半導体コンポジット溶液の作製
共役系重合体であるポリ−3−ヘキシルチオフェン(アルドリッチ社製、レジオレギュラー、数平均分子量(Mn):13000、以下P3HTという)0.10gをクロロホルム5mlの入ったフラスコの中に加え、超音波洗浄機(井内盛栄堂(株)製US−2、出力120W)中で超音波撹拌することによりP3HTのクロロホルム溶液を得た。次いでこの溶液をスポイトにとり、メタノール20mlと0.1規定塩酸10mlの混合溶液の中に0.5mlずつ滴下して、再沈殿を行った。固体になったP3HTを0.1μm孔径のメンブレンフィルター(PTFE社製:4フッ化エチレン)によって濾別捕集し、メタノールでよくすすいだ後、真空乾燥により溶媒を除去した。さらにもう一度溶解と再沈殿を行い、90mgの再沈殿P3HTを得た。
Example 1
(1) Preparation of organic semiconductor composite solution Poly-3-hexylthiophene (residual, number-average molecular weight (Mn): 13,000, hereinafter referred to as P3HT), which is a conjugated polymer, is contained in 5 ml of chloroform. In addition to the flask, a P3HT chloroform solution was obtained by ultrasonically stirring in an ultrasonic cleaner (US-2 manufactured by Iuchi Seieido Co., Ltd., output 120 W). Subsequently, this solution was taken in a dropper, and 0.5 ml was dropped into a mixed solution of 20 ml of methanol and 10 ml of 0.1N hydrochloric acid to perform reprecipitation. The solid P3HT was collected by filtration with a 0.1 μm pore size membrane filter (PTFE: tetrafluoroethylene), rinsed well with methanol, and then the solvent was removed by vacuum drying. Further, dissolution and reprecipitation were performed again to obtain 90 mg of reprecipitation P3HT.

次に、CNT(CNI社製、単層CNT、純度95%、以下単層CNTという)1.5mgと、上記P3HT1.5mgを30mlのクロロホルム中に加え、氷冷しながら超音波ホモジナイザー(東京理化器械(株)製VCX−500)を用いて出力250Wで30分間超音波撹拌した。超音波照射を30分行った時点で一度照射を停止し、P3HTを1.5mg追加し、さらに1分間超音波照射することによって、CNT複合体分散液A(溶媒に対するCNT濃度0.05g/l)を得た。   Next, 1.5 mg of CNT (manufactured by CNI, single-walled CNT, purity 95%, hereinafter referred to as single-walled CNT) and 1.5 mg of the above P3HT are added to 30 ml of chloroform, and an ultrasonic homogenizer (Tokyo Rika Co., Ltd.) is cooled with ice. Using an instrument (VCX-500 manufactured by Kikai Co., Ltd.), the mixture was ultrasonically stirred at an output of 250 W for 30 minutes. When the ultrasonic irradiation was performed for 30 minutes, the irradiation was stopped once, 1.5 mg of P3HT was added, and ultrasonic irradiation was further performed for 1 minute, whereby the CNT composite dispersion A (CNT concentration 0.05 g / l with respect to the solvent) was obtained. )

上記CNT複合体分散液A中で、P3HTがCNTに付着しているかどうかを調べるため、分散液A5mlをメンブレンフィルターを用いてろ過を行い、フィルター上にCNTを捕集した。捕集したCNTを、溶媒が乾かないうちに素早くシリコンウエハー上に転写し、乾燥したCNTを得た。このCNTを、X線光電子分光法(XPS)を用いて元素分析したところP3HTに含まれる硫黄元素が検出された。従って、CNT複合体分散液A中のCNTにはP3HTが付着していることが確認できた。   In order to investigate whether or not P3HT was adhered to the CNT in the CNT composite dispersion A, 5 ml of the dispersion A was filtered using a membrane filter, and CNT was collected on the filter. The collected CNTs were quickly transferred onto a silicon wafer before the solvent was dried to obtain dried CNTs. When this CNT was subjected to elemental analysis using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), sulfur element contained in P3HT was detected. Therefore, it was confirmed that P3HT was adhered to the CNT in the CNT composite dispersion A.

次に、半導体層4を形成するための有機半導体コンポジット溶液の作製を行った。上記分散液Aをメンブレンフィルター(孔径10μm、直径25mm、ミリポア社製オムニポアメンブレン)を用いてろ過を行い、長さ10μm以上のCNTを除去した。得られたろ液をCNT複合体分散液Bとした。CNT複合体分散液B0.2mlおよびテトラヒドロナフタレン0.8mlの混合溶液に、有機半導体(A)として化合物(1)4mgと有機半導体(B)として化合物(69)1mg加え、有機半導体コンポジット溶液を作製した。このとき、有機半導体(A)100重量部に対して有機半導体(B)は25重量部であり、有機半導体コンポジット溶液中の有機半導体全体の濃度を5g/l、CNTの有機半導体に対する濃度を0.2重量%に調整した。   Next, an organic semiconductor composite solution for forming the semiconductor layer 4 was prepared. The dispersion A was filtered using a membrane filter (pore size: 10 μm, diameter: 25 mm, Omnipore membrane manufactured by Millipore) to remove CNTs having a length of 10 μm or more. The obtained filtrate was designated as CNT composite dispersion B. 4 mg of compound (1) as organic semiconductor (A) and 1 mg of compound (69) as organic semiconductor (B) are added to a mixed solution of 0.2 ml of CNT complex dispersion B and 0.8 ml of tetrahydronaphthalene to prepare an organic semiconductor composite solution. did. At this time, the organic semiconductor (B) is 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organic semiconductor (A), the concentration of the whole organic semiconductor in the organic semiconductor composite solution is 5 g / l, and the concentration of CNT with respect to the organic semiconductor is 0. Adjusted to 2 wt%.

(2)絶縁層用ポリマー溶液の作製
メチルトリメトキシシラン61.29g(0.45モル)、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン12.31g(0.05モル)、およびフェニルトリメトキシシラン99.15g(0.5モル)をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点170℃)203.36gに溶解し、これに、水54.90g、リン酸0.864gを撹拌しながら加えた。得られた溶液をバス温105℃で2時間加熱し、内温を90℃まで上げて、主として副生するメタノールからなる成分を留出せしめた。次いでバス温130℃で2.0時間加熱し、内温を118℃まで上げて、主として水からなる成分を留出せしめた後、室温まで冷却し、固形分濃度26.0重量%のポリマー溶液Aを得た。
(2) Preparation of polymer solution for insulating layer 61.29 g (0.45 mol) of methyltrimethoxysilane, 12.31 g (0.05 mol) of β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, and phenyl 99.15 g (0.5 mol) of trimethoxysilane was dissolved in 203.36 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point 170 ° C.), and 54.90 g of water and 0.864 g of phosphoric acid were added thereto with stirring. The obtained solution was heated at a bath temperature of 105 ° C. for 2 hours, the internal temperature was raised to 90 ° C., and a component mainly composed of methanol produced as a by-product was distilled off. Subsequently, the bath temperature is heated at 130 ° C. for 2.0 hours, the internal temperature is raised to 118 ° C., the components mainly composed of water are distilled off, and then cooled to room temperature to obtain a polymer solution having a solid content concentration of 26.0% by weight. A was obtained.

得られたポリマー溶液Aを50gはかり取り、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート16.6gを混合して、室温にて2時間撹拌し、ポリマー溶液B(固形分濃度19.5重量%)を得た。   50 g of the obtained polymer solution A was weighed, 16.6 g of propylene glycol monomethyl ether acetate was mixed, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a polymer solution B (solid content concentration 19.5 wt%).

(3)有機FETの作製
図1に示す有機FETを作製した。ガラス製の基板1上に、抵抗加熱法により、マスクを通してクロムを5nmおよび金を50nm真空蒸着し、ゲート電極2を形成した。次に上記(2)に記載の方法で作製したポリマー溶液Bを上記ゲート電極が形成されたガラス基板上にスピンコート塗布(2000rpm×30秒)し、窒素気流下200℃、1時間熱処理することによって、膜厚600nmのゲート絶縁層3を形成した。次に、抵抗加熱法により、マスクを通して金を膜厚50nmになるように真空蒸着し、ソース電極5およびドレイン電極6を形成した。
(3) Production of Organic FET The organic FET shown in FIG. 1 was produced. A gate electrode 2 was formed on a glass substrate 1 by vacuum evaporation of 5 nm of chromium and 50 nm of gold through a mask by a resistance heating method. Next, the polymer solution B prepared by the method described in (2) above is spin-coated (2000 rpm × 30 seconds) on the glass substrate on which the gate electrode is formed, and heat-treated at 200 ° C. for 1 hour in a nitrogen stream. Thus, the gate insulating layer 3 having a thickness of 600 nm was formed. Next, gold was vacuum-deposited so as to have a film thickness of 50 nm through a mask by a resistance heating method, and the source electrode 5 and the drain electrode 6 were formed.

これら両電極の幅(チャネル幅)は0.1cm、両電極の間隔(チャネル長)は20μmとした。電極が形成された基板上に上記(1)に記載の方法で作製した有機半導体コンポジット溶液を0.1μL滴下し、30℃で10分間風乾した後、ホットプレート上で窒素気流下、150℃、30分の熱処理を行い、有機FETを得た。同様にして30個の有機FETを作製した。   The width (channel width) of these two electrodes was 0.1 cm, and the distance (channel length) between both electrodes was 20 μm. 0.1 μL of the organic semiconductor composite solution prepared by the method described in (1) above is dropped on the substrate on which the electrode is formed, and air-dried at 30 ° C. for 10 minutes, and then on a hot plate at 150 ° C. under a nitrogen stream. A heat treatment was performed for 30 minutes to obtain an organic FET. Similarly, 30 organic FETs were produced.

次に、上記有機FETのゲート電圧(Vg)を変えたときのソース・ドレイン間電流(Id)−ソース・ドレイン間電圧(Vsd)特性を測定した。測定には半導体特性評価システム4200−SCS型(ケースレーインスツルメンツ株式会社製)を用い、大気中で測定した。Vg=+30〜−30Vに変化させたときのVsd=−5VにおけるIdの値の変化から線形領域の移動度を求めたところ、30個の有機FETの平均の移動度は0.38cm/V・secであった。また、このときのIdの最大値と最小値の比からオンオフ比を求めたところ平均5.5×10であった。このとき、移動度の対数値の標準偏差を求めたところσ=0.33であり、オンオフ比の対数値の標準偏差はσ=0.29であった。 Next, the source-drain current (Id) -source-drain voltage (Vsd) characteristics when the gate voltage (Vg) of the organic FET was changed were measured. The measurement was performed in the atmosphere using a semiconductor characteristic evaluation system 4200-SCS type (manufactured by Keithley Instruments Co., Ltd.). When the mobility in the linear region was determined from the change in the value of Id at Vsd = −5V when Vg = + 30 to −30V, the average mobility of the 30 organic FETs was 0.38 cm 2 / V.・ It was sec. Further, when the on / off ratio was determined from the ratio between the maximum value and the minimum value of Id at this time, the average was 5.5 × 10 5 . At this time, the standard deviation of the logarithmic value of the mobility was found to be σ = 0.33, and the standard deviation of the logarithmic value of the on / off ratio was σ = 0.29.

比較例1
有機半導体として化合物(1)のみを用いた以外は、実施例1と同様にしてFET素子を形成し、特性を測定した。Vg=+50〜−50Vに変化させたときのVsd=−5VにおけるIdの値の変化から線形領域の移動度を求めたところ、移動度の平均は0.42cm/V・secであり、このときのIdの最大値と最小値の比からオンオフ比を求めたところ平均で7.8×10であった。またこのときの移動度の対数値の標準偏差は0.48、オンオフ比の標準偏差は0.85であった。
Comparative Example 1
An FET element was formed in the same manner as in Example 1 except that only the compound (1) was used as the organic semiconductor, and the characteristics were measured. When the mobility of the linear region was obtained from the change in the value of Id at Vsd = −5 V when Vg = + 50 to −50 V, the average mobility was 0.42 cm 2 / V · sec. When the on / off ratio was determined from the ratio between the maximum value and the minimum value of Id, the average value was 7.8 × 10 4 . At this time, the standard deviation of the logarithmic value of the mobility was 0.48, and the standard deviation of the on / off ratio was 0.85.

実施例2〜6、比較例2〜8
有機半導体として表1に示す有機半導体を用いた以外は、実施例1と同様にして有機FETを形成し、特性を測定した。各実施例および比較例の結果を表1に示した。
Examples 2-6, Comparative Examples 2-8
An organic FET was formed in the same manner as in Example 1 except that the organic semiconductor shown in Table 1 was used as the organic semiconductor, and the characteristics were measured. The results of each example and comparative example are shown in Table 1.

Figure 2010225974
Figure 2010225974

本発明の有機半導体コンポジットは、スマートカード、セキュリティータグ、フラットパネルディスプレイ用のトランジスタアレイなどへ利用可能な有機TFTや、その他有機トランジスタに用いられる。   The organic semiconductor composite of the present invention is used for organic TFTs that can be used in transistor arrays for smart cards, security tags, flat panel displays, and other organic transistors.

1 基板
2 ゲート電極
3 絶縁層
4 半導体層
5 ソース電極
6 ドレイン電極
1 Substrate 2 Gate electrode 3 Insulating layer
4 Semiconductor layer 5 Source electrode 6 Drain electrode

Claims (6)

カーボンナノチューブと複数の分子量3000以下の有機半導体を含有する有機半導体コンポジットであって、前記複数の分子量3000以下の有機半導体が、少なくとも分子量M(A)の有機半導体(A)および該有機半導体(A)の部分構造からなる分子量M(B)の有機半導体(B)を含有し、前記M(A)と前記M(B)が2M(B)≧M(A)の関係を満たす有機半導体コンポジット。 An organic semiconductor composite comprising a carbon nanotube and a plurality of organic semiconductors having a molecular weight of 3000 or less, wherein the plurality of organic semiconductors having a molecular weight of 3000 or less are at least an organic semiconductor (A) having a molecular weight M (A) and the organic semiconductor (A An organic semiconductor composite containing an organic semiconductor (B) having a molecular weight M (B) and having a partial structure of 2) (M) and M (B) satisfying a relationship of 2M (B) ≧ M (A). 前記有機半導体(A)が下記一般式(1)で表される請求項1記載の有機半導体コンポジット。
Figure 2010225974
(上記一般式(1)中、Xは単結合、ビニレン基、エチニレン基、アゾ基、アゾメチン基、エーテル基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。YおよびYは同じでも異なっていてもよく、それぞれ下記一般式(2)で表される基を示す。)
Figure 2010225974
(上記一般式(2)中、R〜Rは同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、ホルミル基、カルバモイル基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基またはシリル基を示す。また隣り合うR〜RまたはR〜Rは互いに結合して環構造を形成してもかまわない。nは0〜10の整数を示す。)
The organic semiconductor composite according to claim 1, wherein the organic semiconductor (A) is represented by the following general formula (1).
Figure 2010225974
(In the general formula (1), X 1 represents a divalent linking group consisting of a single bond, vinylene group, ethynylene group, azo group, azomethine group, ether group, arylene group, heteroarylene group, or a combination thereof. Y 1 and Y 2 may be the same or different and each represents a group represented by the following general formula (2).
Figure 2010225974
(In the general formula (2), R 1 ~R 5 may be the same or different and are each hydrogen, an alkyl group, a cycloalkyl group, a heterocyclic group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group , Alkylthio group, aryl ether group, aryl thioether group, aryl group, heteroaryl group, halogen atom, cyano group, formyl group, carbamoyl group, amino group, alkylcarbonyl group, arylcarbonyl group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group, aryl An oxycarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an arylcarbonyloxy group, or a silyl group, and adjacent R 1 to R 2 or R 3 to R 5 may be bonded to each other to form a ring structure. Represents an integer of 0 to 10.)
前記有機半導体(B)が下記一般式(3)で表される請求項2記載の有機半導体コンポジット。
Figure 2010225974
(上記一般式(3)中、Xは単結合、ビニレン基、エチニレン基、アゾ基、アゾメチン基、エーテル基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。Yは前記一般式(2)で表される基を示す。)
The organic semiconductor composite according to claim 2, wherein the organic semiconductor (B) is represented by the following general formula (3).
Figure 2010225974
(In the general formula (3), X 1 represents a divalent linking group consisting of a single bond, vinylene group, ethynylene group, azo group, azomethine group, ether group, arylene group, heteroarylene group, or a combination thereof. Y 1 represents a group represented by the general formula (2).)
前記カーボンナノチューブが、表面の少なくとも一部に共役系重合体が付着したものである請求項1〜3いずれか記載の有機半導体コンポジット。 The organic semiconductor composite according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon nanotube has a conjugated polymer attached to at least a part of its surface. 前記有機半導体(B)の含有量が、前記有機半導体(A)100重量部に対して100重量部以下である請求項1〜4いずれか記載の有機半導体コンポジット。 Content of the said organic semiconductor (B) is 100 weight part or less with respect to 100 weight part of said organic semiconductor (A), The organic-semiconductor composite in any one of Claims 1-4. ゲート電極、絶縁層、半導体層、ソース電極およびドレイン電極を有する有機電界効果型トランジスタであって、前記半導体層が請求項1〜5いずれか記載の有機半導体コンポジットを含有する有機電界効果型トランジスタ。 An organic field effect transistor having a gate electrode, an insulating layer, a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode, wherein the semiconductor layer contains the organic semiconductor composite according to any one of claims 1 to 5.
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