JP2010516874A - 位置規則性ポリマーの調製方法 - Google Patents

位置規則性ポリマーの調製方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2010516874A
JP2010516874A JP2009547541A JP2009547541A JP2010516874A JP 2010516874 A JP2010516874 A JP 2010516874A JP 2009547541 A JP2009547541 A JP 2009547541A JP 2009547541 A JP2009547541 A JP 2009547541A JP 2010516874 A JP2010516874 A JP 2010516874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
atoms
polymer
mixture
group
groups
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009547541A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5570818B2 (ja
Inventor
ティモ ホファート、
ビルギット ファルク、
イアン マカロック、
ウェイミン チャン、
マーティン ヒーニー、
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Publication of JP2010516874A publication Critical patent/JP2010516874A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5570818B2 publication Critical patent/JP5570818B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • C08G61/123Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • C08G61/123Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
    • C08G61/126Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one sulfur atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L65/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

【課題】位置規則性ポリマーの調製方法を提供する。
【解決手段】本発明は、位置規則性ポリマー、特に、位置規則性度が高く規定の分子量の頭−尾(HT)ポリ(3−置換)チオフェンまたはセレノフェンの調製方法に関し、この方法によって調製される新規なポリマーに関し、電界効果トランジスタ(FET)、エレクトロルミネッセンス、光起電およびセンサー装置が含まれる光学的、電気光学的または電子装置における半導体または電荷輸送材料としての新規なポリマーの使用に関し、および新規なポリマーを含有するFETおよび他の半導体部品または材料に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、位置規則性ポリマー、特に、位置規則性度が高く規定の分子量の頭−尾(HT)ポリ(3−置換)チオフェンまたはセレノフェンの調製方法に関し、および、この方法によって調製される新規なポリマーに関する。本発明は、更に、電界効果トランジスタ(FET)、エレクトロルミネッセンス、光起電およびセンサー装置を含む光学的、電気光学的または電子装置における半導体または電荷輸送材料としての新規なポリマーの使用に関する。本発明は、更に、新規なポリマーを含有するFETおよび他の半導体部品または材料に関する。
有機材料は、有機系薄膜トランジスタおよび有機電界効果トランジスタ(OFET)における活性層として有望であることが近年示された(Katz、BaoおよびGilant、Acc.Chem.Res.、2001年、34巻、5号、359頁(非特許文献1)参照)。そのようなデバイスは、スマートカード、セキュリティタグおよびフラットパネルディスプレイにおけるスイッチング素子において潜在的な用途を有する。有機材料は、それらを溶液から堆積できれば迅速に広い面積の製造ルートを可能とするので、それらのシリコン類似物よりも実質的なコスト優位性を有すると考えられる。
デバイスの性能は、主として、半導体材料の電荷キャリア移動度および電流オン/オフ比に基づき、よって、理想的な半導体は、高い電荷キャリア移動度(>1×10−3cm−1−1)と組み合わされて、オフ状態において低い導電性を有していなければならない。加えて、半導体材料は酸化に対して比較的安定であること、即ち、酸化はデバイスの性能低下を来たすので高いイオン化ポテンシャルを有することが重要である。
先行技術において、位置規則性の頭−尾(HT)ポリ(3−アルキルチオフェン)(P3AT)、特にポリ(3−ヘキシルチオフェン)(P3HT)は、1×10−5および0.1cm−1−1間の電荷キャリア移動度を示すので半導体材料としての使用が示唆された。P3ATは、電界効果トランジスタ(Sirringhausら、Nature、1999年、401号、685〜688頁(非特許文献2)参照)および光起電性セル(Coakley、McGeheeら、Chem.Mater.、2004年、16巻、4533頁(非特許文献3)参照)における活性正孔輸送層として良好な性能を示す半導体ポリマーである。電荷キャリア移動度、およびよって、これらの用途の性能は、ポリマー骨格のアルキル側鎖の位置再配置(または位置規則性度)に強く依存していることが示された。下に示すように、高い位置規則性度は、高度の頭−尾(HT)カップリングおよび少量の頭−頭(HH)カップリングまたは尾−尾(TT)カップリングを意味している。
Figure 2010516874

このことにより、固体状態でのポリマーの良好な充填および高い電荷キャリア移動度に至る。
典型的には、良好な性能のために90%より大きい位置規則性度が必要である。高い位置規則性度に加え、P3ATの配合物の加工性および印刷性を高めるために、高い分子量が望ましい。また、分子量が高くなるほど、結果としてポリマーのガラス転移温度が増加し、一方、ガラス転移温度が低いと、高温で生じる望ましくない形態学的変化のため、動作中にデバイスの故障が起き得る。
高い位置規則性のHT−P3ATを製造するための幾つかの方法が、先行技術、例えば、R.D.McCullough、Adv.Mater.、1998年、10巻(2号)、93〜116頁(非特許文献4)の総説および本明細書に挙げられる引用文献において報告されている。
例えば、位置規則性ポリマーは、以下に例示される通り、「Stille法」(Stille、Iraqi、Barkerら、J.Mater.Chem.、1998年、8巻、25頁(非特許文献5)参照)
Figure 2010516874

または「Suzuki法」(Suzuki、Guillerez、Bidanら、Synth.Met.、1998年、93巻,123頁(非特許文献6)参照)によって調製されてきた。
Figure 2010516874

しかしながら、これら両法は、有機金属中間体を得て精製するための余分な工程を必要とする欠点がある。
2,5−ジブロモ−3−アルキルチオフェンから出発し、90%以上の位置規則性度のHT−P3ATを製造する他の既知の方法としては、例えば、「Rieke法」が挙げられ、下に例示され、例えば、国際特許出願公開第93/15086号パンフレット(特許文献1)で開示される通り、遊離体(ただし、Rはアルキル)を非常に反応性が高い亜鉛とTHF中で反応させる。
Figure 2010516874

結果として生じる有機亜鉛種を、次いで、ニッケル(II)触媒であるNi(dppe)Clと反応させ、ポリマーを与える。ニッケル(0)触媒であるNi(PPhを用いた反応では、位置規則性度の低い(65%)ポリマーを与えることが報告された。また、パラジウム(0)触媒(Pd(PPh)を用いた反応でも、位置規則性度の低い(50%)ポリマーを与えることが報告された(Chen、J.Am.Chem.Soc.、1992年、114巻、10087頁(非特許文献7)参照)。
また、McCulloughら、Adv.Mater.、1999年、11巻(3号)、250〜253頁(非特許文献8)および欧州特許出願公開第1 028 136号公報(特許文献2)および米国特許第6,166,172号明細書(特許文献3)に記載される通りにして、位置規則性のHT−P3ATを調製する方法も知られている。このルートに従えば、下に示すように、遊離体をTHF中でメチルマグネシウムブロミドと反応させる。
Figure 2010516874

結果として生じる有機マグネシウム試薬をニッケル(II)触媒と反応させ、位置規則性ポリマーを与える。McCulloughら、Macromolecules、2005年、38巻、8649頁(非特許文献9)において、この反応は更に研究されている。この文献では、ニッケル(II)が「リビング」タイプの重合で開始剤として作用し、ポリマーの分子量がニッケル(II)触媒の濃度に関係し、分散度が約1.5で10,000の領域の数平均分子量(Mn)が得られると報告されている。
RiekeおよびMcCulloughの両法は、位置規則性度の高いポリマーを得るためにニッケル(II)触媒を使用することを特定している。20〜35,000の領域の分子量(Mn)が報告された。
Yamamoto、T. Macromolecules、1992年、25巻、1214頁(非特許文献10)において、下に示す通り、単座ホスフィン配位子の存在下において化学量論量のビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルを加えることにより、2,5−ジブロモ−3−アルキルチオフェンを重合することが報告されている。
Figure 2010516874

しかしながら、この方法は、位置規則性度が低く(65%)中程度の分子量(Mn=15,000)のポリマーを与えるのみであった。加えて、化学量論量のNi(COD)を使用することは、この試薬の毒性のため非常に望ましくない。
国際特許出願公開第2005/014691号パンフレット(特許文献4)には、2,5−ジハロ−3−アルキルチオフェンを純粋なマグネシウムと反応させて位置化学的なグリニャール中間体を形成し、触媒、例えばNi(II)触媒を添加して前記中間体を重合させることにより、位置規則性のHT−P3ATを調製する方法が開示されている。
幾つかの用途、特にFETにおいては、先行技術で報告されているものより高い分子量のP3ATが望まれている。高分子量のポリマーは幾つかの利点を提供する:ポリマーの分子量が増加すると、ほとんどの特性は頭打ちになるまでポリマーの分子量に対応し、そこで、典型的には更なる依存性が殆どなくなる。分子量による性能の変化を最小にするため、よって、バッチからバッチの相違を最小にするために、この頭打ち領域よりも充分に高い分子量を達成することが望ましい。頭打ち領域よりも上の分子量のポリマーで起こる物理的絡み合いによって、機械特性が向上する。加えて、高分子量ポリマーの印刷配合物は、オフセットおよびグラビアを含むグラフィックアート印刷工程の範囲中で適用するのに十分な高い粘度を達成でき、一方、10センチポアズ未満の通常のP3HTによって達成される典型的な粘度では、そのような工程に対しては不十分である。
未公開の国際特許出願公開第2006/010267号パンフレット(特許文献5)には、2,5−ジハロ−3−アルキルチオフェンまたは−セレノフェンを適切なグリニャールまたは亜鉛試薬と反応し、結果として生じる有機マグネシウムまたは有機亜鉛中間体を触媒量のニッケル(0)触媒および二座配位子と接触させて重合反応を開始することで、位置規則性のHT−P3ATまたはHT−ポリ(3−アルキルセレノフェン)(P3AS)を調製する方法が開示されている。Ni(II)触媒の代わりにNi(0)触媒を使用する結果、高度に反応性の触媒系となり、非常に高分子量で高い位置規則性度のポリマーを生じることが報告されている。
一方、ポリマーの分子量が高過ぎると、有機溶媒中におけるポリマーの溶解性および、そのため半導体装置の形成における加工性が低下し得る。従って、ポリマーを調製する方法は、ポリマーの分子量の制御もできなければならない。
よって、ポリマー、特に、位置規則性度が高く、予測可能であり、および規定された分子量、良好な加工性、高純度および高収率のP3ATおよびP3ASを、経済的、効率的および環境面で有利な方法で調製する改良された方法に対する要求が依然としてあり、その方法は、特に工業的な大規模生産に適している。
国際特許出願公開第93/15086号パンフレット 欧州特許出願公開第1 028 136号公報 米国特許第6,166,172号明細書 国際特許出願公開第2005/014691号パンフレット 国際特許出願公開第2006/010267号パンフレット
Katz、BaoおよびGilant、Acc.Chem.Res.、2001年、34巻、5号、359頁 Sirringhausら、Nature、1999年、401号、685〜688頁 Coakley、McGeheeら、Chem.Mater.、2004年、16巻、4533頁 R.D.McCullough、Adv.Mater.、1998年、10巻(2号)、93〜116頁 Stille、Iraqi、Barkerら、J.Mater.Chem.、1998年、8巻、25頁 Suzuki、Guillerez、Bidanら、Synth.Met.、1998年、93巻,123頁 Chen、J.Am.Chem.Soc.、1992年、114巻、10087頁 McCulloughら、Adv.Mater.、1999年、11巻(3号)、250〜253頁 McCulloughら、Macromolecules、2005年、38巻、8649頁 Yamamoto、T. Macromolecules、1992年、25巻、1214頁
こうした利点を有するが、上記の先行技術の方法の欠点を有さないポリマーを調製する改良された方法を提供することが本発明の目的であった。本発明の他の目的は、以下の詳細な記載から当業者には直ちに明らかとなる。
本発明の発明者らは、これらの目的が下に記載される通りの方法によって達成できることを見出した。特に、国際特許出願公開第2006/010267号パンフレット(特許文献5)中で開示されるものと同様であるが、触媒活性化反応および重合反応が分離されている方法により、位置規則性度が高く分子量が予測可能なP3ATまたはP3ASを調製できることが驚くべきことに見出された。このことは、少量のハロチオフェンまたはハロセレノフェン誘導体を添加して最初にNi(0)錯体を活性化し、次いで活性化された錯体を、上記の通り別途に生成された有機マグネシウムまたは有機亜鉛中間体と接触させることにより達成できる。この工程により、重合反応に先立ちNi(0)錯体を再現可能に活性化でき、それにより得られるポリマーの分子量をより良好に制御可能となる。
<発明の概要>
本発明は、
a)2−および5−位に脱離基をそれぞれ有する3−置換チオフェンまたは3−置換セレノフェン(「遊離体」)を、マグネシウムまたは反応性亜鉛または有機マグネシウムハロゲン化物と反応させ、
b)Ni(0)触媒および二座配位子を、1個以上の脱離基を有する芳香族モノマーまたはオリゴマー(「活性体」)と反応させ、
c)工程a)およびb)からの結果生じる反応混合物を互いに接触させ、任意工程として生じる混合物を撹拌および/または加熱して、それにより重合反応を開始し、
d)任意工程として重合反応を停止する試薬を加え、および任意工程として反応混合物よりポリマーを回収する
ことにより、位置規則性ポリ(3−置換チオフェン)またはポリ(3−置換セレノフェン)を調製する方法に関する。
本発明は、更に、式Iの位置規則性ポリマーを調製する方法であって、
Figure 2010516874

(式中、AはSまたはSeであり、RはHまたはFであり、nは1より大きい整数であり、およびRは1種類以上のヘテロ原子を含んでいてもよく、本発明の方法に対して記載される条件下で反応しないカルビルまたはヒドロカルビル基である。)
a)式IIの化合物(「遊離体」)をマグネシウムまたは反応性亜鉛または有機マグネシウムハロゲン化物と反応させ、それにより有機マグネシウムまたは有機亜鉛中間体または有機マグネシウムまたは有機亜鉛中間体の混合物を生成し、
Figure 2010516874

(式中、A、RおよびRは式I中で定義される通りであり、XおよびXは、それぞれ互いに独立に適切な脱離基である。)
b)Ni(0)触媒および二座配位子を、1個以上の脱離基を有する芳香族モノマーまたはオリゴマー(「活性体」)と反応させ、
c)工程a)により得られる中間体または中間体混合物を、工程b)により得られる混合物と接触させ、任意工程として生じる混合物を撹拌および/または加熱して、それにより重合反応を開始し、
d)任意工程として重合反応を停止する試薬を加え、および任意工程として混合物より結果として生じるポリマーを回収する
ことによる方法に関する。
本発明は、更に、上および下に記載される通りの位置規則性ポリマーを調製する方法であって、
a1)有機溶媒中において該遊離体を有機マグネシウムハロゲン化物と反応させ、それにより有機マグネシウム中間体を生成させるか、または代わりに
a2)有機溶媒中において該遊離体を金属マグネシウムと反応させ、それにより有機マグネシウム中間体を生成させるか、または代わりに
a3)有機溶媒中において該遊離体を反応性亜鉛と反応させ、それにより有機亜鉛中間体を生成させるか、または代わりに
a4)工程a1)またはa2)中に記載される通りに有機マグネシウム中間体を生成させ、前記中間体を亜鉛ジハロゲン化物と反応させ、それにより有機亜鉛中間体を生成させ、
および、
b)触媒量のNi(0)触媒および二座配位子を該活性体と反応させ、
および、
c)工程a1)〜a4)の1つにより得られる中間体または中間体混合物を、工程b)により得られる混合物と接触させ、任意工程として生じる混合物を撹拌および/または加熱して、それにより重合反応を開始し、
および、
d)任意工程として重合反応を停止する試薬を加え、および任意工程として混合物より結果として生じるポリマーを回収する
ことによる方法に関する。
本発明は、更に、新規なポリマー、特に、上および下に記載される通りの方法により入手可能または入手され、特には、予測可能な分子量および高い位置規則性度を有する新規なポリ−3−置換チオフェン類またはセレノフェン類に関する。
本発明は、更に、上および下に記載される通りの1種類以上ポリマーを含有する半導体または電荷輸送材料、部品または装置に関する。
本発明は、更に、光学的、電気光学的または電子的部品または装置、有機電界効果トランジスタ(OFET)、集積回路(IC)、薄膜トランジスタ(TFT)、フラットパネルディスプレイ、高周波識別(RFID)タグ、エレクトロルミネッセンスまたはフォトルミネッセンス装置または部品、有機発光ダイオード(OLED)、ディスプレイのバックライト、有機光起電(OPV)またはセンサー装置、電荷注入層、ショトキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、導電性基体またはパターン、電池における電極材料、光導電体、電子写真用途、電子写真記録、有機記憶装置、配向層、バイオセンサー、バイオチップにおける電荷輸送、半導体性、導電性、光導電体性または発光性材料として、またはDNA配列を検出および識別するための本発明によるポリマーの使用に関する。
本発明は、更に、本発明による半導体または電荷輸送材料、部品または装置を含有する光学的、電気光学的または電子的装置、FET、集積回路(IC)、TFT、OLEDまたは配向層に関する。
本発明は、更に、本発明による半導体または電荷輸送材料、部品または装置またはFET、IC、TFTまたはOLEDを含有するフラットパネルディスプレイ用のTFTまたはTFTアレイ、高周波識別(RFID)タグ、エレクトロルミネッセンスディスプレイまたはバックライトに関する。
本発明は、更に、本発明によるFETまたはRFIDタグを含有するセキュリティーマークまたは装置に関する。
<発明の詳細な記載>
用語「位置規則性」は、少なくとも85%の位置規則性度を有するポリマーを意味する。「位置規則性度」は、ポリマー中の繰返し単位の頭−尾カップリング(HT−二連子)数を全カップリング数で割り、百分率で表したものを意味する。位置規則性度が90%以上のポリマーが好ましく、95%以上が非常に好ましく、96〜100%がより好ましく、98〜100%が最も好ましい。
用語「触媒量」は、本発明による工程において反応されるモノマーまたは遊離体の1当量を明確に下まわる量を意味し、モノマーまたは遊離体の当量に対して0より大きく0.5までを好ましくは意味し、非常に好ましくは0より大きく0.1まで、最も好ましくは、0より大きく0.05までである。
用語「ポリマー」は一般に比較的高い分子量の分子を意味し、その構造は比較的低い分子量の分子より実際または概念上で誘導される単位の複数の繰返しを本質的に含む(PAC、1996、68、2291)。用語「オリゴマー」は一般に比較的中程度の分子量の分子を意味し、その構造は比較的低い分子量の分子より実際または概念上で誘導される少数の複数の単位を本質的に含む(PAC、1996、68、2291)。本発明による好ましい観点から、ポリマーは、1個より多い、好ましくは10個より多い繰返し単位を有する化合物を意味し、オリゴマーは、1個より多く、および20個未満、好ましくは10個以下の繰返し単位の化合物を意味する。
用語「繰返し単位」は構造上の繰返し単位(CRU)を意味し、規則的な巨大分子、規則的なオリゴマー分子、規則的なブロックまたは規則的な鎖を構成する繰返しの最小の構造上の単位である(PAC、1996、68、2291)。
用語「脱離基」は、特定の反応に関与する分子の残存部または主要部だと考えられるものの中の原子より分離してしまう原子または基(荷電または非荷電)を意味する(PAC、1994、66、1134も参照)。
用語「パイ共役」は、sp−混成(または任意にsp−混成も)のC原子を主に含有する化合物を意味し、ヘテロ原子により置き換えられていてもよい。最も単純な場合で、これは、例えば、C−C単結合と二重結合(三重結合)とが交互に存在している化合物であるが、1,3−フェニレンなどの単位の化合物も含む。この文意において、「主に」は、共役の中断に至る場合もある自然に(自発的に)生じる欠陥を有する化合物が依然として共役化合物と見なせることを意味する。
他に明言しない限り、分子量を、ポリスチレン標準に対してゲル透過クロマトグラフィー(GPC)により決定される数平均分子量Mnとして与える。重合度(n)は数平均重合度を意味し、n=Mn/Muで与えられ、式中、Muは単一の繰返し単位の分子量である(通常、式I1でのX21およびX22などの繰返し単位の一部ではないポリマーの末端基は考慮しない)。
室温(「RT」)は、他に明言しない限り、20℃を意味する。
上および下で使用される通り、用語「カルビル基」は、非炭素原子を一切有していない(例えば、−C≡C−など)か、または、N、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの少なくとも1個の非炭素原子と組み合わされていてもよい(例えば、カルボニルなど)炭素原子を少なくとも1個の含む、任意の一価または多価の有機基部分構造を表す。用語「ヒドロカルビル基」は、更に1個以上のH原子を含んでおり、例えば、N、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの1個以上のヘテロ原子を含んでいてもよいカルビル基を表す。
また、3個以上のC原子の鎖を含むカルビルまたはヒドロカルビル基は、スピロおよび/または縮合環を含め、直鎖状、分枝状および/または環状でもよい。
好ましいカルビルおよびヒドロカルビル基としては、それぞれ置換されていてもよく、1〜40個、好ましくは1〜25個、非常に好ましくは1〜18個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシおよびアルコキシカルボニルオキシが挙げられ、更に、6〜40個、好ましくは6〜25個のC原子を有する置換されていてもよいアリールまたはアリールオキシが挙げられ、更に、それぞれ置換されていてもよく、6〜40個、好ましくは7〜40個のC原子を有するアルキルアリールオキシ、アリールカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニルオキシおよびアリールオキシカルボニルオキシが挙げられる。
カルビルまたはヒドロカルビル基は、飽和または不飽和の非環式基、または飽和または不飽和の環式基でよい。不飽和非環式または環式基が好ましく、特に、アリール、アルケニルおよびアルキニル基(特に、エチニル)である。C〜C40カルビルまたはヒドロカルビル基が非環式の場合、基は直鎖状または分枝状でよい。C〜C40カルビルまたはヒドロカルビル基としては、例えば:C〜C40アルキル基、C〜C40アルケニル基、C〜C40アルキニル基、C〜C40アリル基、C〜C40アルキルジエニル基、C〜C40ポリエニル基、C〜C18アリール基、C〜C40アルキルアリール基、C〜C40アリールアルキル基、C〜C40シクロアルキル基、C〜C40シクロアルケニル基などが挙げられる。前記の基の中で、C〜C20アルキル基、C〜C20アルケニル基、C〜C20アルキニル基、C〜C20アリル基、C〜C20アルキルジエニル基、C〜C12アリール基およびC〜C20ポリエニル基がそれぞれ好ましい。また、例えば、シリル基、好ましくはトリアルキルシリル基で置換されているアルキニル基、好ましくはエチニルなどの炭素原子を有する基とヘテロ原子を有する基との組合せも挙げられる。
アリールおよびヘテロアリールは、好ましくは、25個までのC原子を有し、縮合環を含んでいてもよく、1個以上の基Lにより置換されていてもよい、単環式、二環式または三環式の芳香族またはヘテロ芳香族基を表し、式中、Lはハロゲンまたは1〜12個のC原子を有し、1個以上のH原子がFまたはClで置き換えられていてもよいアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルまたはアルコキシカルボニル基である。
特に好ましいアリールおよびヘテロアリール基は、フェニルで、1個以上のCH基が加えてNで置換されていてもよく、ナフタレン、チオフェン、セレノフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、フルオレンおよびオキサゾールであり、全ては、置換されていないか、上で定義される通りのLによる単置換または多置換されていてもよい。
式IおよびIIにおいて、Rは好ましくはHである。
式IおよびIIにおいて、Rは、好ましくは1〜20個のC原子の直鎖状、分枝状または環状のアルキルであり、該基は置換されていないか、F、Cl、BrまたはIによって単置換または多置換されており、式中、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないようにして、それぞれの場合で互いに独立に、−O−、−S−、−NR−、−SiR00−、−CY=CY−または−C≡C−によって置き換えられていてもよく、または、Rは、好ましくは1〜30個のC原子を有する置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールを表すか、または、P−Spを表し、
ただし
およびR00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子のアルキルであり、
およびYは、それぞれ互いに独立に、H、F、ClまたはCNであり、
Pは、保護されていてもよい重合性または反応性基であり、
Spは、スペーサー基または単結合である。
がアルキルまたはアルコキシ基、即ち、末端CH基が−O−によって置き換えられている場合、これは直鎖状でも分枝状でもよい。それは好ましくは直鎖状で2〜8個の炭素原子を有し、従って、好ましくは、例えば、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキシルオキシ、ヘプトキシ、またはオクトキシ、更に、メチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。n−ヘキシルおよびn−ドデシルが特に好ましい。
がアルキル基で、1個以上のCH基が−CH=CH−によって置き換えられている場合、これは直鎖状でも分枝状でもよい。それは好ましくは直鎖状で2〜12個のC原子を有し、従って、好ましくは、ビニル、プロパ−1−、またはプロパ−2−エニル、ブタ−1−、2−またはブタ−3−エニル、ペンタ−1−、2−、3−またはペンタ−4−エニル、ヘキサ−1−、2−、3−、4−またはヘキサ−5−エニル、ヘプタ−1−、2−、3−、4−、5−またはヘプタ−6−エニル、オクタ−1−、2−、3−、4−、5−、6−またはオクタ−7−エニル、ノナ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−またはノナ−8−エニル、デカ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−またはデカ−9−エニル、ウンデカ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−、9−またはウンデカ−10−エニル、ドデカ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−、9−、−10またはウンデカ−11−エニルである。アルケニル基は、E−またはZ−コンフィギュレーションのC=C−結合を含んでいてもよく、またはそれらの混合物でもよい。
がオキサアルキル、即ち、1個のCH基が−O−によって置き換えられている場合、好ましくは、例えば、直鎖状の2−オキサプロピル(即ち、メトキシメチル)、2−(即ち、エトキシメチル)または3−オキサブチル(即ち、2−メトキシエチル)、2−、3−、または4−オキサペンチル、2−、3−、4−、または5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−、または6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−または7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−または8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−または9−オキサデシルである。
がチオアルキル、即ち、1個のCH基が−S−によって置き換えられている場合、好ましくは、直鎖状のチオメチル(−SCH)、1−チオエチル(−SCHCH)、1−チオプロピル(即ち、−SCHCHCH)、1−(チオブチル)、1−(チオペンチル)、1−(チオヘキシル)、1−(チオヘプチル)、1−(チオオクチル)、1−(チオノニル)、1−(チオデシル)、1−(チオウンデシル)または1−(チオドデシル)であり、ただし、好ましくは、sp混成ビニル炭素原子に隣接するCH基が置換されている。
がフルオロアルキルの場合、それは好ましくは、iが1から15の整数である直鎖状のペルフルオロアルキルC2i+1であり、特に、CF、C、C、C、C11、C13、C15またはC17であり、非常に好ましくはC13である。
非常に好ましいRは、C〜C20−アルキルで1個以上のフッ素原子で置換されていてもよいもの、C〜C20−アルケニル、C〜C20−アルキニル、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−チオアルキル、C〜C20−シリル、C〜C20−アミノまたはC〜C20−フルオロアルキルから選択され、特に、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、チオアルキルまたはフルオロアルキルから選択され、該基の全ては直鎖状で、1〜12個、好ましくは、5〜12個のC原子を有し、最も好ましくは、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシルまたはドデシルである。
−CY=CY−は、好ましくは、―CH=CH−、−CF=CF−または−CH=C(CN)−である。
また、ポリマーは3−位が重合性または反応性基で置換されていてもよく、該基はポリマーを形成する工程の間、保護されていてもよい。このタイプの特に好ましいポリマーは、RがP−Spを表す式Iのものである。これらのポリマーはP基を介して架橋でき、例えば、半導体部品用にポリマーを薄膜に加工する間または後に、その場で重合することで、高い電荷キャリア移動度および高い熱的、機械的および化学的安定性の架橋ポリマーフィルムを与えるので、これらのポリマーは、特に、半導体または電荷輸送材料として有用である。
好ましくは、重合性または反応性基Pは、CH=CW−COO−、CH=CW−CO−、
Figure 2010516874

CH=CW−(O)k1−、CH−CH=CH−O−、(CH=CH)CH−OCO−、(CH=CH−CHCH−OCO−、(CH=CH)CH−O−、(CH=CH−CHN−、(CH=CH−CHN−CO−、HO−CW−、HS−CW−、HWN−、HO−CW−NH−、CH=CW−CO−NH−、CH=CH−(COO)k1−Phe−(O)k2−、CH=CH−(CO)k1−Phe−(O)k2−、Phe−CH=CH−、HOOC−、OCN−、およびWSi−から選択され、Wは、H、Cl、CN、CF、フェニルまたは1〜5個のC原子のアルキル、特に、H、ClまたはCHであり、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜5個のC原子のアルキル、特に、H、メチル、エチルまたはn−プロピルであり、W、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Cl、1〜5個のC原子のオキサアルキルまたはオキサカルボニルアルキルであり、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、H、Clまたは1〜5個のC原子のアルキルであり、Pheは、上で定義される通りの1個以上の基Lで置換されていてもよい1,4−フェニレンであり、kおよびkは、それぞれ互いに独立に、0または1である。
あるいは、Pは、これらの基の保護された誘導体で、本発明による方法に記載される条件下で反応性がない。適切な保護基は専門家に既知で文献に記載されており、例えば、Greene、「Protective Groups in Organic Synthesis」、John Wiley and Sons社、New York(1981年)であり、例えば、アセタールまたはケタールなどである。
特に好ましい基Pは、CH=CH−COO−、CH=C(CH)−COO−、CH=CH−、CH=CH−O−、(CH=CH)CH−OCO−、(CH=CH)CH−O−、
Figure 2010516874

または、それらの保護された誘導体である。
基Pの重合は専門家に既知で文献に記載される方法に方法に従って実施でき、例えば、D.J.Broer;G.Challa;G.N.Mol,Macromol.Chem,1991年、192巻、59頁である。
用語「スペーサー基」は先行技術で既知であり、適切なスペーサー基Spは通常の専門家に既知である(例えば、Pure Appl.Chem.73巻(5号)、888頁(2001年)参照)。スペーサー基Spは、P−Sp−がP−Sp’−X’−であるように、好ましくは、式Sp’−X’であり、式中、
Sp’は30個までのC原子のアルキレンで、該基は置換されていないか、F、Cl、Br、IまたはCNによって単置換または多置換されており、また、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないようにして、それぞれの場合で互いに独立に、−O−、−S−、−NH−、−NR−、−SiR00−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていることも可能であり、
X’は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR00−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合であり、
およびR00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子のアルキルであり、および
およびYは、それぞれ互いに独立に、H、F、ClまたはCNである。
X’は、好ましくは、−O−、−S−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY−、−C≡C−または単結合であり、特に、−O−、−S−、−C≡C−、−CY=CY−または単結合である。もう1つの好ましい実施形態において、X’は、−C≡C−または−CY=CY−などの共役系を形成できる基、または単結合である。
典型的な基Sp’は、例えば、−(CH−、−(CHCHO)−CHCH−、−CHCH−S−CHCH−または−CHCH−NH−CHCH−または−(SiR00−O)−であり、pは2から12の整数、qは1から3の整数、RおよびR00は、上で与えられる意味を有する。
好ましい基Sp’は、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、エチレンオキシエチレン、メチレンオキシブチレン、エチレン−チオエチレン、エチレン−N−メチル−イミノエチレン、1−メチルアルキレン、エテニレン、プロペニレンおよびブテニレンである。
適切な脱離基は、例えば、グリニャール反応用に典型的に使用されるもので、当業者に既知である。好ましい脱離基はハロゲンより選択され、好ましくはBr、ClまたはIで、最も好ましくはBrまたはClである。
式IIにおいて、XおよびXは、上で定義される通りの同一または異なる脱離基であり、好ましくは、脱離基はハロゲンより選択され、非常に好ましくはBr、ClまたはIで、最も好ましくはBrである。好ましくは、XおよびXは同一である。本発明のもう一つの好ましい実施形態において、XおよびXの一方はBrであり、他方はClである。
工程b)で使用される活性体は芳香族モノマーまたはオリゴマーで、好ましくはパイ共役化合物である。
好ましくは、活性体は、直接結合しているか、または上で定義される通りのRおよびY1、2で、−CH=CR−、−CY=CY−、−C≡C−より選ばれる基を介して結合している1個以上の芳香環を含むか、および/または1個以上の縮合芳香環を含む化合物であり、好ましくは、上で定義される通りの1個以上の基Lにより、これらの環の全てが置換されていてもよい。好ましい芳香環は、加えて1個以上のCH基が、N、ナフタレン、チオフェン、セレノフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、フルオレンおよびオキサゾールにより置き換えられていてもよいフェニルより選択される。
活性体がオリゴマーの場合、それは、好ましくは、2〜10個、非常に好ましくは、2個、3個、4個または5個の繰り返し単位を含み、それぞれの該単位は、上で定義される通りの1個以上の環を含んでもよい。
好ましくは、活性体は式IIIのものである。
Figure 2010516874

式中、
Bは、それぞれ出現のたびに互いに独立に、S、SeまたはCR=CRであり、
2〜7は、それぞれ互いに独立に、式I中で定義される通りのR、RまたはXの意味または上で与えられる好ましい意味の1つを有し、R2〜7の少なくとも1つはXの意味の1つを有し、および
mは、1〜10の整数である。
式III中のR2〜7は、好ましくは、Hを表すか、それぞれ互いに独立に、上で与えられるRの好ましい意味の1つを有する。R1〜7の1個以上がXを表す場合、それらは好ましくは、それぞれ互いに独立に、上で与えられるXおよびXの好ましい意味の1つを有する。
式IIIの特に好ましい化合物は、BがSまたはSeのもの、Rおよび/またはRがXを表すもの、RおよびRがHを表すもの、RおよびRの一方がHで、他方が上で定義される通りのRであるもの、mが1、2、3、4または5、非常に好ましくは1または2のもの、または、これらの組み合わせである。
非常に好ましくは、工程b)で使用される活性体と、工程a)で使用される遊離体とは、同一のタイプの環を含む(即ち、チオフェンまたはセレノフェン)。
最も好ましくは、工程b)で使用される活性体は以下の式より選択される。
Figure 2010516874

式中、AはSまたはSeであり、HalおよびHalは同一または異なるハロゲン原子であり、好ましくは、BrまたはClであり、R’はRに与えられる意味の1つを有し、好ましくは、H、1〜12個のC原子のアルキルまたはフルオロアルキルである。
もう一つの好ましい実施形態において、工程b)で使用される活性体は工程a)で使用される遊離体と同一の構造を有する。
工程a1)で使用される有機マグネシウムハロゲン化物は、好ましくは、式IVより選択される。
Figure 2010516874

式中、
は、直鎖状、分岐状または環状で1〜20個のC原子のアルキルであり、該基は無置換であるか、またはF、Cl、BrまたはIにより単置換または多置換されており、式中、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないようにして、それぞれの場合で互いに独立に、−O−、−S−、−NR−、−SiR00−、−CY=CY−または−C≡C−により置き換えられていてもよく、または、1個以上の基Lによって置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールであり、
Lは、F、Cl、Br、Iまたは1〜20個のC原子のアルキル、アルコキシまたはチオアルキルであり、式中、1個以上のH原子は、FまたはClにより置換されていてもよく、
は、式II中で定義される通りであり、
および、Y、Y、RおよびR00は、上で定義される通りである。
がアルキル基の場合、それは直鎖状でも分枝状でも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、2、3、4、5、6、7または8個の炭素原子を有し、従って、好ましくは、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、またはペンタデシルである。
がアルキル基で1個以上のCH基が−CH=CH−によって置き換えられている場合、これは直鎖状でも分枝状でも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、2〜10個のC原子を有し、従って、好ましくは、ビニル、プロパ−1−、またはプロパ−2−エニル、ブタ−1−、2−またはブタ−3−エニル、ペンタ−1−、2−、3−またはペンタ−4−エニル、ヘキサ−1−、2−、3−、4−またはヘキサ−5−エニル、ヘプタ−1−、2−、3−、4−、5−またはヘプタ−6−エニル、オクタ−1−、2−、3−、4−、5−、6−またはオクタ−7−エニル、ノナ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−またはノナ−8−エニル、デカ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−またはデカ−9−エニルである。
また、Rは、例えば、2−ブチル(即ち、1−メチルプロピル)、2−メチルブチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、4−メチルヘキシル、2−ヘキシル、2−オクチル、2−ノニル、2−デシル、2−ドデシル、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチル、1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキシルなどのキラル基、または、例えば、イソプロピル、イソブチル(即ち、メチルプロピル)またはイソペンチル(即ち、3−メチルブチル)などのアキラルな分枝状の基であってもよい。
がアリールまたはヘテロアリールの場合、それは、好ましくは、フェニル、ベンジル、フッ素化フェニル、ピリジン、ピリミジン、ビフェニル、ナフタレン、チオフェン、セレノフェン、フッ素化チオフェン、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン、チアゾールおよびオキサゾールより選択され、該基の全ては置換されていないか、上で定義される通りのLにより単置換または多置換されている。
非常に好ましくは、Rは1〜12個のC原子の直鎖状または分枝状のアルキルまたはアルケニルであり、フェニルまたはベンジル、特に、ビニル、ブチル、プロピルまたはイソプロピルである。
本発明による方法は、先行技術の方法で記載される通りのNi(II)触媒の代わりに、Ni(0)触媒を使用することで特徴付けられる。Ni(II)の代わりにNi(0)を使用することで、反応機構での予備還元工程を回避する。よって、先行技術による方法においては、Ni(II)は、その場でNi(0)触媒に還元されてのみ初めて活性になり、この還元は2個のチオフェン有機マグネシウム中間体の酸化カップリングによって起こり、望ましくない尾−尾(TT)異性体を与える。対して、本発明による方法においては、望ましくないTTカップリングを回避できるようにNi(0)触媒を使用する。
本発明による方法は、別途の工程b)においてNi(0)触媒を活性化することで更に特徴付けられる。先行技術で記載される通り、工程a)により得られる中間体混合物にNi(0)化合物および二座配位子を直接添加すると、グリニャール中間体混合物中に残存する遊離体によって触媒の活性化が、その場で起こる。結果として、重合反応よりも活性化反応が非常に速く進行するわけではないので、混合物中の鎖開始反応、および、それによって、結果として生じるポリマーの分子量の制御がより低くなる。対して、本発明で記載される通り、Ni(0)触媒の活性化を別途の工程で実行すれば、鎖開始反応および、それによって、結果として生じるポリマーの分子量をより良好に制御できる。
本発明による方法を、下のスキーム1で例示する。それぞれの工程の正確な反応条件は、一般的知識に基づき当業者によって変えることができる。
Figure 2010516874

第1の工程(工程a)において、2−および/または5−位に脱離基を有する3−置換チオフェンまたはセレノフェン(「遊離体」)を、有機マグネシウムハロゲン化物またはマグネシウムまたは反応性亜鉛と反応させる。遊離体は、好ましくは、上で定義される通りの式IIの化合物である。
第1の好ましい実施形態においては、遊離体を有機マグネシウムハロゲン化物と反応させる(工程a1)。有機マグネシウムハロゲン化物は、好ましくは、上で定義される通りの式IVより選択される。
好ましくは、遊離体を有機溶媒中に溶解し、この溶液に有機マグネシウムハロゲン化物を、非常に好ましくは、不活性ガス雰囲気下で、好ましくは、0℃および25℃の間の温度で添加する。あるいは、有機マグネシウムハロゲン化物を有機溶媒中に溶解し、この溶液に遊離体を添加する。また、溶液に添加する化合物は、それ自体も溶媒に溶解されてよく、2種類の溶液を次いで混合する。有機マグネシウムハロゲン化物は、好ましくは、遊離体に対して0.9〜1.05当量の比で、最も好ましくは、0.95および0.98の間で添加する。
適切で好ましい溶媒は、直線状または環状の有機エーテル類より選択される。好ましい溶媒としては、限定することなく、ジエチルエーテルなどの直線状のエーテル類、または、THF、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフランまたはジオキサンなどの環状のエーテル類が挙げられる。また、ジフェニルエーテルなどの芳香族エーテル類も使用できる。また、2種以上の溶媒の混合物を使用することも可能である。
反応物の添加は、好ましくは、酸素および水の非存在下、例えば、窒素またはアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で実施する。温度は、0℃および溶媒の還流の間の任意の温度でよい。好ましくは、反応物を0℃または室温で、それぞれ添加する。
遊離体を有機マグネシウムハロゲン化物と反応して、グリニャール中間体生成物を形成する。反応条件(溶媒、温度、雰囲気)は、上に述べた通りである。典型的には、反応混合物を所定の時間、例えば、5分〜1時間、0℃および25℃の間の温度で攪拌し、次いで、所定の時間、例えば、10分〜2時間、還流で加熱してもよい。他の反応時間または条件については、一般的知識に基づき当業者により選択されてもよい。
遊離体および有機マグネシウムハロゲン化物を反応してグリニャール中間体生成物とするが、それは通常、式VaおよびVbの位置化学異性体混合物であり、典型的には、少量の式Vcの二重グリニャール生成物も含むことがある。
Figure 2010516874

式中、A、R、X、XおよびRは、式IIの意味を有する。
中間体の比率は反応条件に依存し、例えば、遊離体および有機マグネシウムハロゲン化物の比率、溶媒、温度および反応時間である。上記の反応条件下において、式Vaおよび式Vbの中間体の比率は、通常、90%以上、より典型的には95%以上である。VaのVbに対する比率は、典型的には3:1〜5:1の間である。
第2の好ましい実施形態は、国際特許出願公開第2005/014691号パンフレットに記載される方法に類似し、第1の工程(工程a2)において、有機マグネシウム中間体、または式Va〜cの中間体混合物を、有機マグネシウムハロゲン化物の代わりに純粋なマグネシウムを使用することで生成する方法に関する。例えば、2,5−ジブロモ−3−アルキルチオフェンを金属マグネシウムと有機溶媒中、国際特許出願公開第2005/014691号パンフレットに記載される条件下で反応してチオフェン有機マグネシウム中間体、または中間体混合物を生成し、それらを上記および下記の通り第2の工程においてNi(0)触媒の存在下で重合する。
第3の好ましい実施形態は、第1の工程(工程a3)において、有機マグネシウム中間体の代わりに、例えば、国際特許出願公開第93/15086号パンフレットに記載される工程と類似して、有機亜鉛中間体、または有機亜鉛中間体の混合物を、遊離体を反応性亜鉛、例えば、「Rieke亜鉛」とを反応させて生成する方法に関する。
第4の好ましい実施形態は、第1の工程(工程a4)において、有機マグネシウム中間体または有機マグネシウム中間体の混合物を工程a1)または工程a2)で記載される通りに調製し、次いで、有機亜鉛中間体または有機亜鉛中間体の混合物を、有機マグネシウム中間体と、例えば、ZnClなどの亜鉛二ハロゲン化物との金属交換反応によって調製する方法に関する。これは当業者に既知の方法で達成することができ、文献に記載されている(例えば、E.Nakamura、Organometallics in Synthesis.A Manual中、M.Schlosser編集、Chichester、Wiley社、2002年を参照)。
第2の工程(工程b、活性化工程)では、触媒量のNi(0)化合物および二座配位子を、2−および/または5−位に脱離基を有するモノマーまたはオリゴマーのチオフェンまたはセレノフェン(「活性体」)と反応させる。活性体は、好ましくは、上で定義される通りの式IIIの化合物である。例えば、反応物の1つ、例えば、活性体を有機溶媒に溶解し、他の反応物、例えば、Ni(0)化合物および配位子を溶液に添加する。あるいは、反応物のそれぞれを有機溶媒に溶解することもでき、次いで、結果として生じる溶液を適切な方法で足し合わせる。
反応物の添加は、好ましくは、酸素および水の非存在下で実行し、例えば、窒素またはアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下である。温度は、0℃および溶媒が還流する間の任意の温度でよい。好ましくは、それぞれ互いに55〜65℃において反応物を添加する。
活性体はNi(0)化合物および二座配位子と反応して、活性化されたNi(0)触媒錯体を形成する。活性体が2−および/または5−(ジ)ハロチオフェンまたはセレノフェンの場合、Ni(0)触媒がチオフェン(セレノフェン)ハロゲン化物結合に酸化的に付加することで反応が進行する。
反応条件(溶媒、温度、雰囲気)は、上記の通りに選択できる。典型的には、反応混合物を所定の時間、例えば、5分〜1時間、0℃および25℃の間の温度で攪拌し、次いで、所定の時間、例えば、10分〜2時間、還流で加熱する。他の反応時間または条件が、一般的知識に基づき当業者により選択されてもよい。
溶媒は、好ましくは、上の工程a)で記載される通りの溶媒より選択する。好ましくは、工程b)で使用される溶媒は、工程a)で使用される溶媒と同一のタイプのものである。
有機二座配位子は、好ましくは、ホスフィン配位子である。基本的には、当業者に既知の任意の二座ホスフィン配位子を使用できる。適切で好ましいホスフィン配位子としては、限定することなく、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン(dppe)、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン(dppp)、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン(dppb)、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)、2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル(BINAP)、および1,2−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)エタンが挙げられる。
ニッケル触媒としては、基本的には、当業者に既知の任意のニッケル(0)触媒を使用できる。適切で好ましい触媒としては、限定することなく、有機Ni(0)化合物またはNi(COD)またはニッケル(0)テトラカルボニル[Ni(CO)]などの錯体が挙げられる。
工程b)で得られる活性化されたNi(0)触媒を、好ましくは、工程a)の脱離体に対して触媒量で工程c)において使用する。従って、工程b)およびa)からの反応混合物を直接足し合わせることができるように、工程b)におけるNi(0)化合物、二座配位子および活性体も触媒量で反応することが好ましい。しかしながら、工程b)において、より多量の反応物を使用し、次いで工程b)からの反応混合物の一部分を工程a)からの反応混合物と足し合わせることも可能である。
Ni(0)触媒に対する二座配位子の比率は、好ましくは、10:1〜0.1:1、非常に好ましくは、5:1〜1:1、最も好ましくは、1:1である。
活性体に対するNi(0)触媒の比率は、好ましくは、1:5〜1:0.5、非常に好ましくは、1:2〜1:1、最も好ましくは、1.1:1である。
第3の工程(工程c、重合工程)では、有機マグネシウム中間体または有機亜鉛中間体、または中間体混合物を含む工程a)の反応混合物を、工程b)の活性化された触媒混合物と接触させる。「接触させる」とは、例えば、触媒混合物を中間体混合物に添加すること、または、その逆を意味する。2つの混合物は、好ましくは、上記の通りの条件下で接触され、非常に好ましくは、0℃から還流までの温度においてであり、最も好ましくは、25℃〜50℃においてである。
好ましくは、Ni(0)の比率が、工程a)のチオフェン遊離体の0.001〜10モル%、非常に好ましくは0.01〜3モル%、最も好ましくは0.5〜2.5モル%となる量で、活性化された触媒混合物を加える。
活性化された触媒系は重合反応を開始する。反応は、好ましくは、上記の通りの条件下で実行され、反応混合物を攪拌または他の方法でかき混ぜ、不活性ガス雰囲気を適用し、典型的には、温度を0℃から還流温度に保ち、好ましくは、還流させ、数分から数時間または数日の時間、典型的には、1〜10時間が挙げられる。
上述の通り、活性体のチオフェン(セレノフェン)ハロゲン化物結合にNi(0)触媒が酸化的に付加することにより工程b)における活性化反応が進行する。工程c)においては、チオフェン(セレノフェン)有機マグネシウム試薬によりハロゲン化物が引き続いて求核的に置換され、Ni(0)が還元的に脱離されてポリマー鎖の形成においてチオフェン−チオフェン(セレノフェン−セレノフェン)結合が生成され、活性なNi(0)触媒が再生される。
第4の工程(工程d、完結工程)では、例えば、酸およびアルコール、例えば、メタノールを添加して重合反応を終了し、典型的にはポリマーを反応混合物より単離し、当業者に既知の標準的な手法に従って精製する。
本発明による方法においては、高いパーセンテージの式Vaの中間体、または対応する有機亜鉛中間体によって、式Iaにより表される通りのポリマーにおいて、大量のHT−カップリングに至る。
Figure 2010516874

式中、A、R、Rおよびnは、上で与えられる意味を有する。
本発明によるポリマーにおける位置規則性度は、好ましくは、少なくとも85%、特には、90%以上、非常に好ましくは95%以上、最も好ましくは96〜100%である。
本発明によるポリマーは、好ましくは、10より大きい重合度(繰り返し単位の数)n、特には、50より大きいn、非常に好ましくは、100より大きいnを有する。更に、本発明によるポリマーは、好ましくは、5,000未満の重合度n、特には、2,000未満のn、非常に好ましくは、1,500未満のnを有する。最も好ましくは、nは100より大きく500までである。
本発明によるポリマーは、好ましくは、5,000〜300,000、特には、10,000〜70,000の数平均分子量Mnを有する。
本発明のもう一つ好ましい実施形態においては、重合中または重合後に、ポリマーの末端基を化学的に改変(「末端封止」)する。末端封止は、重合反応混合物からポリマーを回収する前または後、ポリマーの完結工程の前または後、またはポリマーの精製の前または後に実施することができ、関与する材料費、時間および反応条件に関して、どれがより適切で、より効果的であるかに依存する。例えば、末端封止のために高価な共反応物を使用する場合、ポリマーの精製後に末端封止を実施することがより経済的なことがある。共反応物よりも精製の労力の方が経済的に重要な場合、精製の前、または更に重合反応混合物からポリマーを回収する前に末端封止を実施することが好ましいことがある。
適切な末端封止方法は当業者には既知であり、例えば、米国特許第6,602,974号明細書、国際特許出願公開第2005/014691号パンフレットまたは国際特許出願公開第2006/010267号パンフレットに記載されている。更に、末端封止を下記の通りに実施することができる。
本発明による方法の結果として、重合工程の終了時に末端基(XおよびX)は、通常、ハロゲンまたはグリニャール基のいずれかである。また、少量の末端基Rが、チオフェン中間体の調製からの副生物Rとの反応の結果として存在し得る。末端封止のために、典型的には、脂肪族グリニャール試薬R”MgXまたはジアルキルグリニャール試薬MgR”、ただし、Xはハロゲンで、R”は脂肪族基であり、または活性マグネシウムを添加して残存するハロゲン末端基をグリニャール基に転化する。引き続いて、例えば、アルキル末端基を与えるために、過剰量のω−ハロアルカンを添加し、グリニャールにカップルさせる。あるいは、水素末端基を与えるために、例えば、アルコールなどの非溶媒中で重合反応を停止する。
反応性の官能末端基、例えば、ヒドロキシルまたはアミン基またはそれらの保護された基などを提供するために、ハロゲン末端基を、例えば、グリニャール試薬R’’’MgXと反応し、ただし、R’’’は反応性官能基または保護された反応性官能基などである。
また、グリニャール試薬の代わりに有機リチウム試薬を用い、その後、ω−ハロアルカンを添加して末端封止を実施することも可能である。
また、例えば、アルデヒド基を導入し、その後、金属水素化物で還元することによりヒドロキシル基を形成するVilsmeier反応などの米国特許第6,602,974号明細書に記載される方法を使用して、H末端基を反応性官能基に置き換えることも可能である。
末端封止に先立ちポリマーが完全に完結されている場合、グリニャールカップリングのために、ジエチルエーテルまたはTHFなどの良溶媒中にポリマーを溶解することが好ましい。次いで、溶液を、例えば、上記の有機グリニャール試薬であるR”MgXまたはMgR”またはR’’’MgXによって、または亜鉛試薬、R”ZnX、R’’’ZnXまたはZnR”によって処理し、ただし、R”およびR’’’は上で定義される通りである。次いで、適切なニッケルまたはパラジウム触媒をハロアルカンとともに添加する。
重合中または重合後に末端基がHまたはアルキル基によって置き換えられている末端封止ポリマーが非常に好ましい。
好ましくは、末端封止をポリマーの精製前に実施する。更に好ましくは、末端封止を上記および下記の方法の工程d)の後に実施する。本発明のもう一つの好ましい実施形態では、末端封止剤を重合反応中に添加して末端基を除去し、更にポリマーの分子量を制御する。
好ましくは、本発明に従って、ポリマー試料中の実質的に全ての分子を末端封止するが、少なくとも80%、好ましくは、少なくとも90%、最も好ましくは、少なくとも98%を末端封止する。
本発明によるポリマーの末端基を化学的に改変(末端封止)することによって、異なる末端基の新規なポリマーを調製することが可能である。これらのポリマーは、好ましくは、式I1より選択される。
Figure 2010516874

式中、A、R、nおよびRは式IおよびIIで与えられる意味を有し、X11およびX22は、それぞれ互いに独立に、H、ハロゲン、スズ酸塩、ボロン酸塩または1個以上のヘテロ原子も含んでもよい脂肪族、脂環式または芳香族基である。
特に好ましくは、X11およびX22は、Hまたは1〜20個、好ましくは、1〜12個、非常に好ましくは、1〜6個のC原子の直鎖状または分枝状のアルキルより選択され、最も好ましくは、イソプロピルまたはtert−ブチルなどの直鎖状アルキルまたは分枝状アルキルである。芳香族基X11およびX22は嵩高くなりがちで、あまり好ましくない。
上記の通り、好ましくは、式I1のポリマーを上記の通りのグリニャール試薬MgR”X、MgR”またはMgR’’’Xと反応させて末端基X11およびX22を導入し、ただし、R”およびR’’’は、式I2で定義される通りのX11またはX22である。
適切な官能末端基X11および/またはX22を導入することで、本発明によるポリマーからブロックコポリマーを調製することが可能である。例えば、式I2のポリマーにおける末端基X11およびX22の一方または両方が反応性基または、例えば、保護されていてもよいヒドロキシまたはアミン基などの保護された反応性基の場合、それらを(保護基を除去した後で)式I2のもう一つのポリマーの末端基と(例えば、異なる基Rおよび/またはX11および/またはX22と)反応させるか、または異なる構造のポリマーと反応させることができる。X11およびX22の一方が反応性基の場合、ジブロックコポリマーを形成することができる。X11およびX22の両方が反応性基の場合、トリブロックコポリマーを形成できる。
あるいは、反応性または保護された反応性基X11および/またはX22を導入し、触媒および1種類以上のモノマーを添加し、基X11および/またはX22の部位から始まる新たな重合反応を開始することで、ブロックコポリマーを形成できる。
適切な官能性末端基およびそれらを導入する方法は、上の開示より、および先行技術より得ることができる。また、ブロックコポリマーをどのように調製するかの詳細も、例えば、米国特許第6,602,974号明細書より得ることができる。
本発明のポリマーは、光学的、電子的および半導体材料として、特に、電界効果トランジスタ(FET)における電荷輸送材料として、例えば、集積回路、IDタグまたはTFT用途の部品として有用である。あるいは、本発明のポリマーは、エレクトロルミネッセンスディスプレイ用途での有機発光ダイオード(OLED)において、または例えば、液晶ディスプレイのバックライトとして、光起電性またはセンサー材料として、電子写真記録用、および他の半導体用途用に使用できる。
本発明によるポリマーは、特に、有利な溶解度特性を示し、これらの化合物の溶液を使用する製造方法が可能である。よって、層および被覆を含む薄膜を、製造経費の低い技術、例えば、スピン被覆によって生成できる。適切な溶媒または溶媒混合物は、アルカン類および/または芳香族類、特に、それらのフッ素化または塩素化誘導体を含む。
1種以上のポリマーおよび1種以上の溶媒を含む溶液または配合物は、本発明のもう一つの態様である。配合物は、付加的に、例えば、触媒、増感剤、安定剤、阻害剤、連鎖移動剤、共反応性モノマー、界面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水性剤、接着剤、流動性改良剤、消泡剤、脱気剤、希釈剤、反応性希釈剤、助剤、着色剤、染料、顔料またはナノ粒子より選択される1種以上の他の適切な成分または添加物を含む。
本発明のポリマーは、特に、FETにおける電荷輸送材料として有用である。そのようなFETは、有機半導体材料がゲート誘電体とドレインおよびソース電極との間にフィルムとして配置されており、一般的には、例えば、米国特許第5,892,244号明細書、国際特許出願公開第00/79617号パンフレット、米国特許第5,998,804号明細書、および背景および先行技術の章で引用される文献および下に列挙される文献より既知である。本発明による化合物の溶解特性、よって広い表面加工性を利用することで製造経費を低くできるなどの利点から、これらのFETの好ましい用途は、集積回路、TFTディスプレイおよびセキュリティー用途などである。
セキュリティー用途においては、電界効果トランジスタおよびトランジスタまたはダイオードなどの半導体材料を有する他の装置をIDタグまたはセキュリティーマーク用に使用でき、紙幣などの有価証券、クレジットカードまたはIDカード、国のID文書、免許証または切手、切符、株券、小切手などの金銭価値を有する任意の製品を証明し、偽造を防止する。
あるいは、本発明によるポリマーを有機発光装置またはダイオード(OLED)、例えば、ディスプレイ用途において、または、例えば、液晶ディスプレイのバックライトとして使用できる。一般的なOLEDは、多層構造を使用して実現される。発光層は一般的には1層以上の電子輸送および/または正孔輸送層の間に挟まれている。電圧を印加することによって、電荷キヤリアーとしての電子および正孔が発光層に向かって移動し、それらが再結合して、発光層に含まれるルモホール単位を励起し、よって発光に至る。本発明の化合物、材料およびフィルムを、それらの電気的および/または光学的特性に対応して、1層以上の電荷輸送層および/または発光層において使用できる。更に、本発明によるポリマーが、それ自体でエレクトロルミネッセンス特性を示すか、またはエレクトロルミネッセンス性の基または化合物を含んでいる場合、それらを発光層で使用することが特に有利である。OLEDにおいて使用するために、適切なモノマー性、オリゴマー性およびポリマー性の化合物または材料を選択し、特性化し、ならびに加工することは一般に当業者に既知であり、例えば、Meerholz、Synthetic Materials、111〜112、2000年、31〜34頁、Alcala、J.Appl.Phys.、88巻、2000年、7124〜7128頁およびそこで引用される文献を参照されたい。
もう一つの使用によれば、本発明によるポリマー、特に、フォトルミネッセンス特性を示すものを、光源、例えば、欧州特許出願公開第0 889 350号公報またはC.Wederら、Science、279巻、1998年、835〜837頁に記載されるなどのディスプレイ装置の材料として利用できる。
本発明の更なる態様は、本発明によるポリマーの酸化および還元された両形態に関する。電子の損失または獲得のいずれによっても、導電性が高く高度に非局在化されたイオン形態が結果的に形成される。これは一般的なドーパントへの曝露で生じさせることができる。適切なドーパントおよびドーピングの方法は、例えば、欧州特許第0 528 662号明細書、米国特許第5,198,153号明細書または国際特許出願公開第96/21659号パンフレットより当業者に既知である。
ドーピングの方法は、典型的には、レドックス反応において酸化剤または還元剤で半導体材料を処理する意味を含み、適用されるドーパントから誘導され対応する対イオンの非局在化イオン中心を材料中に形成する。適切なドーピング方法は、例えば、大気圧下または減圧下でのドーピング蒸気への曝露、ドーパントを含有する溶液中での電気化学的ドーピング、ドーパントを半導体材料へ接触させ熱的に拡散させる、および半導体材料へのドーパントのイオン注入を含む。
電子をキヤリアーとして使用する場合、適切なドーパントは、例えば、ハロゲン(例えば、I、Cl、Br、ICl、ICl、IBrおよびIF)、ルイス酸(例えば、PF、AsF、SbF、BF、BCl、SbCl、BBrおよびSO)、プロトン酸、有機酸、またはアミノ酸(例えば、HF、HCl、HNO、HSO、HClO、FSOHおよびClSOH)、遷移金属化合物(例えば、FeCl、FeOCl、Fe(ClO、Fe(4−CHSO、TiCl、ZrCl、HfCl、NbF、NbCl、TaCl、MoF、MoCl、WF、WCl、UFおよびLnCl(式中、Lnはランタノイドである)、アニオン(例えば、Cl、Br、I、I 、HSO 、SO 2−、NO 、ClO 、BF 、PF 、AsF 、SbF 、FeCl 、Fe(CN) 3−、およびアリール−SO などの種々のスルホン酸のアニオン)である。正孔をキヤリアーとして使用する場合、ドーパントの例は、カチオン(例えば、H、Li、Na、K、RbおよびCs)、アルカリ金属(例えば、Li、Na、K、Rb、およびCs)、アルカリ土類金属(例えば、Ca、Sr、およびBa)、O、XeOF、(NO )(SbF )、(NO )(SbCl )、(NO )(BF )、AgClO、HIrCl、La(NO・6HO、FSOOOSOF、Eu、アセチルコリン、R、(Rはアルキル基である)、R(Rはアルキル基である)、RAs(Rはアルキル基である)、およびR(Rはアルキル基である)である。
本発明のポリマーの導電性形態は用途において有機「金属」として使用でき、例えば、限定されることなく、有機発光ダイオード用途における電荷注入層およびITO平坦化層、フラットパネルディスプレイおよびタッチスクリーン用のフィルム、帯電防止フィルム、印刷導電基体、例えば、印刷回路基板およびコンデンサーなどの電子的用途におけるパターンまたは経路として使用できる。
下の例は、限定することなく本発明を説明する。
<例1>
21.32gの2,5−ジブロモ−3−ヘキシルチオフェンを125.4gのTHF中に窒素下で溶解し、追って、THF中のn−ブチルマグネシウムクロリドの溶液32.58g(約2M)を加えてグリニャール混合物を生成し、56℃に加熱する。
併行して、220mgの5,5’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェンを10mlのTHFに別々の容器中で窒素下において溶解する。271mgのdpppおよび180mgのNi(COD)をそれぞれ加え、7mlのTHFを使用して毎回洗い流す。触媒混合物を60℃において1時間撹拌後、それを上述のグリニャール混合物に加える。
重合混合物を還流するまで2.5時間加熱し、次いで80mlのHCl(1M)および200mlのメタノールを、それぞれ56℃で加える。混合物を23℃まで冷却後、固体の粗生成物を濾別し、メタノールで洗い流す。固体を120mlのクロロベンゼンに55℃で溶解し、180mlのメタノールおよび20mlのHCl(1M)の混合物を加えた結果、生成物が沈殿する。23℃に冷却後、ポリマーを濾別し、800mlのn−ヘプタンで75℃において洗浄する。
収率:9.86g(90.0%)、NMR:97.2% HT−カップリング、元素分析 Mg=30μg/g、Ni=31μg/g。
GPC:Mn=34,007、Mw=62,638、Mp=55,864、D=1.84。
<例2>
2.30kgの2,5−ジブロモ−3−ヘキシルチオフェンを28kgのTHF中に窒素下で溶解し、追って、THF中のn−ブチルマグネシウムクロリドの溶液3.3kg(約2M)を加えてグリニャール混合物を生成し、40℃に加熱する。
併行して、46gの5,5’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェンを2050gのTHFに別々の容器中で窒素下において溶解する。29gのdpppおよび19gのNi(COD)をそれぞれ加える。触媒混合物を60℃において10分撹拌後、それを上述のグリニャール混合物に加える。
重合混合物を還流するまで2時間加熱し、次いで2kgのHCl(25%)および2kgの水、追って、28kgのメタノールを56℃で加える。混合物を23℃まで冷却後、固体の粗生成物を濾別し、メタノールで洗い流す。固体を22kgのクロロベンゼンに55℃で溶解し、25kgのメタノール、1kgのHCl(25%)および1kgの水の混合物を加えた結果、生成物が沈殿する。23℃に冷却後、ポリマーを濾別し、50kgのn−ヘプタンで75℃において洗浄する。
収率:966g(81.7%)、NMR:95.7% HT−カップリング、元素分析 Mg=0.25μg/g、Ni=6μg/g。
GPC:Mn=40,700、Mw=78,570、Mp=51,770、D=1.93。
<例3>
3.50kgの2,5−ジブロモ−3−ヘキシルチオフェンを18kgのTHF中に窒素下で溶解し、追って、THF中のn−ブチルマグネシウムクロリドの溶液5.1kg(約2M)を加えてグリニャール混合物を生成し、25℃に加熱する。
併行して、87gの2,5−ジブロモ−3−ヘキシルチオフェンを7.5kgのTHFに別々の容器中で窒素下において溶解する。112gのdpppおよび73gのNi(COD)をそれぞれ加える。触媒混合物を60℃において10分撹拌後、それを25℃まで冷却し、上述のグリニャール混合物に加える。
重合混合物を還流するまで5分加熱し、次いで、THF中のn−ブチルマグネシウムクロリドの溶液0.7kg(約2M)を加え、更に10分還流する。次いで、8.5kgのHCl(25%)および40kgのメタノールを56℃〜20℃で加える。次いで、固体の粗生成物を濾別し、メタノールおよびアセトンで洗い流す。固体を35kgのクロロベンゼンに55℃で溶解し、この溶液を70kgのメタノールおよび3.5kgのHCl(25%)に滴下した結果、生成物が沈殿する。次いで、ポリマーを濾別し、48kgのアセトンで洗浄する。
収率:1.35kg(73.4%)、NMR:94.7% HT−カップリング、元素分析 Mg=15μg/g、Ni=8.5μg/g。
GPC:Mn=19,772、Mw=34,074、Mp=32.682、D=1.72。

Claims (18)

  1. a)2−および5−位に脱離基をそれぞれ有する3−置換チオフェンまたは3−置換セレノフェン(「遊離体」)を、マグネシウムまたは反応性亜鉛または有機マグネシウムハロゲン化物と反応させ、
    b)Ni(0)触媒および二座配位子を、1個以上の脱離基を有する芳香族モノマーまたはオリゴマー(「活性体」)と反応させ、
    c)工程a)およびb)からの結果生じる反応混合物を互いに接触させ、任意工程として生じる混合物を撹拌および/または加熱して、それにより重合反応を開始し、
    d)任意工程として重合反応を停止する試薬を加え、および任意工程として反応混合物よりポリマーを回収する
    ことにより、位置規則性ポリ(3−置換チオフェン)またはポリ(3−置換セレノフェン)を調製する方法。
  2. 式Iの位置規則性ポリマーを調製する請求項1に記載の方法であって、
    Figure 2010516874

    (式中、AはSまたはSeであり、RはHまたはFであり、nは1より大きい整数であり、およびRは1種類以上のヘテロ原子を含んでいてもよく、本発明の方法に対して記載される条件下で反応しないカルビルまたはヒドロカルビル基である。)
    a)式IIのモノマー(「遊離体」)をマグネシウムまたは反応性亜鉛または有機マグネシウムハロゲン化物と反応させ、それにより有機マグネシウムまたは有機亜鉛中間体または有機マグネシウムまたは有機亜鉛中間体の混合物を生成し、
    Figure 2010516874

    (式中、A、RおよびRは式I中で定義される通りであり、XおよびXは、それぞれ互いに独立に適切な脱離基である。)
    b)Ni(0)触媒および二座配位子を、1個以上の脱離基を有する芳香族モノマーまたはオリゴマー(「活性体」)と反応させ、
    c)工程a)により得られる中間体または中間体混合物を、工程b)により得られる混合物と接触させ、任意工程として生じる混合物を撹拌および/または加熱して、それにより重合反応を開始し、
    d)任意工程として重合反応を停止する試薬を加え、および任意工程として混合物より結果として生じるポリマーを回収する
    ことによる方法。
  3. a1)有機溶媒中において該遊離体を有機マグネシウムハロゲン化物と反応させ、それにより有機マグネシウム中間体を生成させるか、または代わりに
    a2)有機溶媒中において該遊離体を金属マグネシウムと反応させ、それにより有機マグネシウム中間体を生成させるか、または代わりに
    a3)有機溶媒中において該遊離体を反応性亜鉛と反応させ、それにより有機亜鉛中間体を生成させるか、または代わりに
    a4)工程a1)またはa2)中に記載される通りに有機マグネシウム中間体を生成させ、前記中間体を亜鉛ジハロゲン化物と反応させ、それにより有機亜鉛中間体を生成させ、
    および、
    b)触媒量のNi(0)触媒および二座配位子を該活性体と反応させ、
    および、
    c)工程a1)〜a4)の1つにより得られる中間体または中間体混合物を、工程b)により得られる混合物と接触させ、任意工程として生じる混合物を撹拌および/または加熱して、それにより重合反応を開始し、
    および、
    d)任意工程として重合反応を停止する試薬を加え、および任意工程として混合物より結果として生じるポリマーを回収する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 該遊離体は請求項2中で定義される通りの式IIで、式中、AはSまたはSe、RはHであり、および
    は、直鎖状、分岐状または環状で1〜20個のC原子のアルキルで、該基は無置換であるか、またはF、Cl、BrまたはIにより単置換または多置換されており、式中、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないようにして、それぞれの場合で互いに独立に、−O−、−S−、−NR−、−SiR00−、−CY=CY−または−C≡C−により置き換えられていてもよく、または、好ましくは1〜30個のC原子を有する置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリール、またはP−Spを表し、ここで、
    およびR00は、互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子のアルキルであり、
    およびYは、互いに独立に、H、FまたはClであり、
    Pは、保護されていてもよい重合性または反応性基であり、
    Spは、スペーサー基または単結合であり、および
    およびXは、Cl、BrおよびIより選択される同一または異なる脱離基である
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 該遊離体の3−位の置換基(R)は、1個以上のフッ素原子で置換されていてもよいC〜C20−アルキル、またはC〜C20−アルケニル、C〜C20−アルキニル、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−チオアルキル、C〜C20−シリル、C〜C20−アミノもしくはC〜C20−フルオロアルキルより選択されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 該活性体は、直接結合しているか、または請求項4中で定義される通りのRおよびY1、2で、−CH=CR−、−CY=CY−、−C≡C−より選ばれる基を介して結合している1個以上の芳香環を含み、および/または1個以上の縮合芳香環を含む化合物であり、これらの環の全てが置換されていてもよいことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 該活性体は式IIIより選択されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
    Figure 2010516874

    (式中、
    Bは、それぞれ出現のたびに互いに独立に、S、SeまたはCR=CRであり、
    2〜7は、それぞれ互いに独立に、請求項2中で定義される通りのR、RまたはXの意味の1つを有し、R2〜7の少なくとも1つはXの意味の1つを有し、
    mは、1〜10の整数である。)
  8. 該活性体は以下の式より選択されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
    Figure 2010516874

    (式中、AはSまたはSeであり、HalおよびHalは同一または異なるハロゲン原子であり、R’はRに与えられる意味の1つを有する。)
  9. 該有機マグネシウムハロゲン化物は式IVより選択されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
    Figure 2010516874
    (式中、
    は、1個以上の基Lによって置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールであるか、または、直鎖状、分岐状または環状で1〜20個のC原子のアルキルであり、該基は無置換であるか、またはF、Cl、BrまたはIにより単置換または多置換されており、式中、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないようにして、それぞれの場合で互いに独立に、−O−、−S−、−NR−、−SiR00−、−CY=CY−または−C≡C−により置き換えられていてもよく、
    Lは、F、Cl、Br、Iまたは1〜20個のC原子のアルキル、アルコキシまたはチオアルキルであり、式中、1個以上のH原子は、FまたはClにより置換されていてもよく、
    およびYは、それぞれ互いに独立に、H、F、ClまたはCNであり、
    およびR00は、それぞれ互いに独立に、H、1〜12個のC原子のアルキルまたはアリールであり、
    は、請求項2中で定義される通りである。)
  10. 該二座配位子はホスフィン配位子であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 該二座配位子は、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン(dppe)、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン(dppp)、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン(dppb)、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)、2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル(BINAP)、および1,2−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)エタンより選択されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 該Ni(0)触媒は、Ni(COD)またはNi(CO)であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
  13. ジエチルエーテル、THF、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンまたはジフェニルエーテルより選択される溶媒中で行うことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 該ポリマーは、95%以上の位置規則性度および50以上の重合度nを有することを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法により得られるポリマー。
  16. 請求項15に記載の1種類以上ポリマーを含有する半導体または電荷輸送材料、部品または装置。
  17. 光学的、電気光学的または電子的部品または装置、有機電界効果トランジスタ(OFET)、集積回路(IC)、薄膜トランジスタ(TFT)、フラットパネルディスプレイ、高周波識別(RFID)タグ、エレクトロルミネッセンスまたはフォトルミネッセンス装置または部品、有機発光ダイオード(OLED)、ディスプレイのバックライト、光起電またはセンサー装置、電荷注入層、ショトキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、導電性基体またはパターン、電池における電極材料、光導電体、電子写真用途、電子写真記録、有機記憶装置、配向層、バイオセンサー、バイオチップにおける電荷輸送、半導体性、導電性、光導電体性または発光性材料として、またはDNA配列を検出および識別するための請求項15に記載のポリマーの使用。
  18. 請求項15または16に記載のポリマー、半導体または電荷輸送材料、部品または装置を含有する光学的、電気光学的または電子的装置、FET、IC、TFT、OLEDまたはRFIDタグ。
JP2009547541A 2007-01-31 2007-12-10 位置規則性ポリマーの調製方法 Expired - Fee Related JP5570818B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07002093.8 2007-01-31
EP07002093 2007-01-31
PCT/EP2007/010744 WO2008092490A1 (en) 2007-01-31 2007-12-10 Process of preparing regioregular polymers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010516874A true JP2010516874A (ja) 2010-05-20
JP5570818B2 JP5570818B2 (ja) 2014-08-13

Family

ID=39323652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009547541A Expired - Fee Related JP5570818B2 (ja) 2007-01-31 2007-12-10 位置規則性ポリマーの調製方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8221652B2 (ja)
EP (1) EP2125927A1 (ja)
JP (1) JP5570818B2 (ja)
KR (1) KR20090116761A (ja)
CN (1) CN101595154B (ja)
HK (1) HK1138605A1 (ja)
TW (1) TWI439487B (ja)
WO (1) WO2008092490A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015144255A (ja) * 2013-12-17 2015-08-06 ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ エルエルシーRohm and Haas Electronic Materials LLC 導電性複合体、その製造方法およびそれを含む物品

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007036593A1 (de) 2007-08-02 2009-02-05 Bayer Technology Services Gmbh Verfahren zur Herstellung von Poly- und Oligothiophenen in technischem Maßstab
CA2875864A1 (en) 2011-07-01 2013-01-10 Evgueni E. Nesterov Controlled radical polymerization, and catalysts useful therein
US9336921B2 (en) * 2013-12-17 2016-05-10 Dow Global Technologies Llc Electrically conducting composites, methods of manufacture thereof and articles comprising the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006076156A1 (en) * 2005-01-12 2006-07-20 Honeywell International Inc. Halogenated thiophene monomer for the preparation of regioregular polythiophenes
WO2006107740A2 (en) * 2005-04-01 2006-10-12 Carnegie Mellon University Living synthesis of conducting polymers including regioregular polymers, polythiophenes, and block copolymers
WO2007011945A1 (en) * 2005-07-18 2007-01-25 Rieke Metals Inc. Improved process for substituted polythiophene polymers
JP2009520044A (ja) * 2005-11-24 2009-05-21 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 位置規則性ポリセレノフェン類
JP2009520043A (ja) * 2005-11-24 2009-05-21 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 位置規則性ポリマーの製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3534445B2 (ja) * 1993-09-09 2004-06-07 隆一 山本 ポリチオフェンを用いたel素子
EP0902043A3 (de) 1997-09-10 1999-08-11 Basf Aktiengesellschaft Polyselenophene, Verfahren zu deren Herstellung, und deren Verwendung
US6894145B2 (en) 2003-06-16 2005-05-17 Organic Vision Inc. Methods to purify polymers
KR101069519B1 (ko) 2004-07-08 2011-09-30 삼성전자주식회사 올리고티오펜과 n-형 방향족 화합물을 주쇄에 교호로 포함하는 유기 반도체 고분자
KR101102158B1 (ko) 2005-05-11 2012-01-02 삼성전자주식회사 신규한 유기 고분자 반도체, 이를 이용한 유기 고분자반도체 박막의 형성방법 및 이를 이용한 유기박막트랜지스터

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006076156A1 (en) * 2005-01-12 2006-07-20 Honeywell International Inc. Halogenated thiophene monomer for the preparation of regioregular polythiophenes
WO2006107740A2 (en) * 2005-04-01 2006-10-12 Carnegie Mellon University Living synthesis of conducting polymers including regioregular polymers, polythiophenes, and block copolymers
JP2008534751A (ja) * 2005-04-01 2008-08-28 カーネギー メロン ユニバーシティ レジオレギュラーポリマー、ポリチオフェンおよびブロックコポリマーを含む導電性ポリマーのリビング合成法
WO2007011945A1 (en) * 2005-07-18 2007-01-25 Rieke Metals Inc. Improved process for substituted polythiophene polymers
JP2009501838A (ja) * 2005-07-18 2009-01-22 リーケ メタルズ インコーポレイテッド 置換ポリチオフェンポリマーのための改良プロセス
JP2009520044A (ja) * 2005-11-24 2009-05-21 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 位置規則性ポリセレノフェン類
JP2009520043A (ja) * 2005-11-24 2009-05-21 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 位置規則性ポリマーの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015144255A (ja) * 2013-12-17 2015-08-06 ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ エルエルシーRohm and Haas Electronic Materials LLC 導電性複合体、その製造方法およびそれを含む物品

Also Published As

Publication number Publication date
US20100084614A1 (en) 2010-04-08
JP5570818B2 (ja) 2014-08-13
CN101595154A (zh) 2009-12-02
US8221652B2 (en) 2012-07-17
CN101595154B (zh) 2012-07-18
TW200846386A (en) 2008-12-01
TWI439487B (zh) 2014-06-01
EP2125927A1 (en) 2009-12-02
KR20090116761A (ko) 2009-11-11
HK1138605A1 (en) 2010-08-27
WO2008092490A1 (en) 2008-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101295985B1 (ko) 위치 규칙성 중합체의 제조방법
EP1891077B1 (en) Monomers , oligomers and polymers of thieno (3, 4-d) thiazole
US7524922B2 (en) Poly(benzodithiophenes)
US7294288B2 (en) Process of preparing regioregular polymers
US7807776B2 (en) Procees of preparing regioregular polymers
JP5739598B2 (ja) チオフェンまたはセレノフェン化合物の重合方法
EP1778695B1 (en) POLYMERS OF THIENO[2,3-b]THIOPHENE
EP1654298B1 (en) Process of preparing regioregular polymers
KR20070112791A (ko) 티오펜 및 셀레노펜 함유 단량체, 올리고머 및 중합체
KR20110058796A (ko) 인다세노디티오펜 및 인다세노디셀레노펜 중합체 및 유기 반도체로서의 그 용도
EP1754736A1 (en) Process for the polymerisation of thiophene or selenophene derivatives
EP1951787B1 (en) Regioregular polyselenophenes
JP5570818B2 (ja) 位置規則性ポリマーの調製方法
EP1524286B1 (en) Poly(benzodithiophenes)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130805

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140527

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140625

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5570818

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees