JP2012206953A - Dithienobenzodithiophene derivative, and organic thin-film transistor using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new dithienobenzodithiophene derivative having excellent solubility in solvents, thereby allowing easy development into an organic semiconductor material, etc., and expectation of high carrier mobility, and to provide an organic thin-film transistor using the same.SOLUTION: There is provided the dithienobenzodithiophene derivative represented by general formula(1) (wherein, substituents Rand Rare the same or different, and represent each a substituent selected from the group consisting of n-heptyl, n-octyl, 10C alkyl, 12C alkyl and 14C alkyl).

Description

本発明は、有機半導体材料等の電子材料への展開が可能なジチエノベンゾジチオフェン誘導体、これを用いた有機薄膜トランジスタに関するものであり、特に溶媒への溶解性に優れることから容易に有機半導体材料等への展開が可能となる新規なジチエノベンゾジチオフェン誘導体及びこれを用いた有機薄膜トランジスタに関するものである。   The present invention relates to a dithienobenzodithiophene derivative that can be developed into an electronic material such as an organic semiconductor material, and an organic thin film transistor using the same. In particular, the organic semiconductor material can be easily used because of its excellent solubility in a solvent. The present invention relates to a novel dithienobenzodithiophene derivative that can be developed into a thin film and the like, and an organic thin film transistor using the same.

有機薄膜トランジスタに代表される有機半導体デバイスは、省エネルギー、低コスト及びフレキシブルといった無機半導体デバイスにはない特徴を有することから近年注目されている。この有機半導体デバイスは、有機半導体層、基板、絶縁層、電極等の数種類の材料から構成され、中でも電荷のキャリア移動を担う有機半導体層は該デバイスの中心的な役割を有している。そして、有機半導体デバイス性能は、この有機半導体層を構成する有機材料のキャリア移動度により左右されることから、高キャリア移動度を与える有機材料の出現が所望されている。   Organic semiconductor devices typified by organic thin film transistors have been attracting attention in recent years because they have features not found in inorganic semiconductor devices such as energy saving, low cost, and flexibility. This organic semiconductor device is composed of several kinds of materials such as an organic semiconductor layer, a substrate, an insulating layer, and an electrode. Among them, the organic semiconductor layer responsible for charge carrier movement has a central role of the device. And since organic-semiconductor device performance is influenced by the carrier mobility of the organic material which comprises this organic-semiconductor layer, the appearance of the organic material which gives a high carrier mobility is desired.

また、有機半導体層を作製する方法としては、高温真空下、有機材料を気化させて実施する真空蒸着法、有機材料を適当な溶媒に溶解させその溶液を塗布する塗布法、等の方法が一般的に知られている。そして、塗布法においては、塗布は高温高真空条件を用いることなく印刷技術を用いても実施することができる。そのため、塗布法は印刷によりデバイス作製の大幅な製造コストの削減を図ることができることから、経済的に好ましいプロセスである。そして、このような塗布法に使用される有機半導体材料は、低分子系、高分子系があり、1.0重量%以上の溶解度を持つことが好ましい。一般的にキャリア移動度が高い低分子系材料の方が好ましいが、1.0重量%以上の溶解度を有し高移動度を与える低分子の有機半導体材料の種類は極めて限られているのが現状である。   In addition, as a method for producing the organic semiconductor layer, a method such as a vacuum deposition method in which an organic material is vaporized under a high temperature vacuum, a coating method in which an organic material is dissolved in an appropriate solvent, and a solution thereof is applied is generally used. Known. In the coating method, the coating can be performed using a printing technique without using a high temperature and high vacuum condition. Therefore, the coating method is an economically preferable process because it can greatly reduce the manufacturing cost of device fabrication by printing. And the organic-semiconductor material used for such an application | coating method has a low molecular type and a high molecular type, and it is preferable that it has a solubility of 1.0 weight% or more. In general, a low molecular weight material having a high carrier mobility is preferable, but the types of low molecular weight organic semiconductor materials that have a solubility of 1.0% by weight or more and provide high mobility are extremely limited. Currently.

そして、低分子系材料としては、例えば、ヘキサン等の無極性溶媒にも高溶解度を示すビス((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン(例えば非特許文献1参照。)、ジアルキル置換ベンゾチエノベンゾチオフェン(例えば特許文献1参照。)、ジヘキシルジチエノベンゾジチオフェン(例えば特許文献2参照。)、等が提案されている。   Examples of the low molecular weight material include bis ((triisopropylsilyl) ethynyl) pentacene (see, for example, Non-Patent Document 1) and dialkyl-substituted benzothienobenzothiophene (highly soluble in nonpolar solvents such as hexane). For example, refer to Patent Document 1), dihexyl dithienobenzodithiophene (for example, refer to Patent Document 2), and the like.

再公表特許WO2008/047896号公報(例えば特許請求の範囲参照。)Re-published patent WO2008 / 047896 (see, for example, the claims) WO2010/000670号公報(例えば特許請求の範囲参照。)WO 2010/000670 (see, for example, claims)

アプライド フィジックス レターズ(米国)、2007年、91巻、063514−1〜063514−3Applied Physics Letters (USA), 2007, Vol. 91, 06354-1 to 063514-3

しかし、非特許文献1に記載されたビス((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセンは、ヘキサン等の無極性溶媒にも高溶解度を示す反面、移動度が0.05〜1.8cm/Vsと製膜条件により大きく変動するという課題を有するものであった。また、特許文献1に記載されたジアルキル置換ベンゾチエノベンゾチオフェンは、スピンコート膜として100℃以上に熱処理することで1.0cm/Vs以上の移動度を達成することは可能であるが、熱処理を施さない場合は0.08〜0.17cm/Vsと低いものであり、融点が120〜130℃と低く、耐熱性にも課題を有するものであった。特許文献2に提案のジヘキシルジチエノベンゾジチオフェンは、ドロップキャスト法により0.112cm/Vsの移動度を示すが、室温での溶媒に対する溶解度に課題を有する。 However, bis ((triisopropylsilyl) ethynyl) pentacene described in Non-Patent Document 1 shows high solubility in nonpolar solvents such as hexane, but the mobility is 0.05 to 1.8 cm 2 / Vs. The problem was that it fluctuated greatly depending on the film forming conditions. In addition, the dialkyl-substituted benzothienobenzothiophene described in Patent Document 1 can achieve a mobility of 1.0 cm 2 / Vs or more by heat treatment at 100 ° C. or more as a spin coat film. When not applied, the temperature was as low as 0.08 to 0.17 cm 2 / Vs, the melting point was as low as 120 to 130 ° C., and there was a problem in heat resistance. The dihexyl dithienobenzodithiophene proposed in Patent Document 2 shows a mobility of 0.112 cm 2 / Vs by a drop cast method, but has a problem in solubility in a solvent at room temperature.

また、有機エレクトロルミネッセンス等のディスプレイを駆動するには、トランジスタは少なくとも0.5cm/Vsの移動度が必要とされるが、熱処理することなく安定して高移動度を与え且つ室温で1.0重量%以上の溶解度を有する有機半導体材料は知られておらず、このような有機半導体材料の出現が所望されている。 In order to drive a display such as organic electroluminescence, the transistor needs to have a mobility of at least 0.5 cm 2 / Vs. However, the transistor stably gives a high mobility without heat treatment and is 1. An organic semiconductor material having a solubility of 0% by weight or more is not known, and the appearance of such an organic semiconductor material is desired.

そこで、本発明は、溶媒への溶解性に優れることから容易に有機半導体材料等への展開が可能となる新規な有機半導体材料を提供することを目的とするものである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel organic semiconductor material that can be easily developed into an organic semiconductor material or the like because of its excellent solubility in a solvent.

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討の結果、新規なジチエノベンゾジチオフェン誘導体が高キャリア移動度を与えると共に、溶媒に対して優れた溶解性を示すことを見出し、本発明を完成するに到った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a novel dithienobenzodithiophene derivative gives high carrier mobility and exhibits excellent solubility in a solvent. It came to completion.

即ち、本発明は、下記一般式(1)で示されることを特徴とするジチエノベンゾジチオフェン誘導体及びそれを用いてなる有機薄膜トランジスタに関するものである。   That is, the present invention relates to a dithienobenzodithiophene derivative represented by the following general formula (1) and an organic thin film transistor using the same.

Figure 2012206953
(ここで、置換基R及びRは同一又は異なって、n−ヘプチル基、n−オクチル基、炭素数10のアルキル基、炭素数12のアルキル基及び炭素数14のアルキル基からなる群より選択される置換基を示す。)
以下に本発明を詳細に説明する。
Figure 2012206953
(Wherein, the substituents R 1 and R 2 are the same or different and are composed of an n-heptyl group, an n-octyl group, an alkyl group having 10 carbon atoms, an alkyl group having 12 carbon atoms, and an alkyl group having 14 carbon atoms. The substituent selected from the above is shown.)
The present invention is described in detail below.

本発明のジチエノベンゾジチオフェン誘導体は上記一般式(1)で示される誘導体であり、置換基R及びRは同一又は異なって、n−ヘプチル基、n−オクチル基、炭素数10のアルキル基、炭素数12のアルキル基及び炭素数14のアルキル基からなる群より選択される置換基である。ここで、置換基R、Rが、n−ヘプチル基、n−オクチル基、炭素数10のアルキル基、炭素数12のアルキル基及び炭素数14のアルキル基以外の置換基である場合、ジチエノベンゾジチオフェン誘導体は、溶媒に対する溶解性が低いものとなる、キャリア移動度に期待できないものとなる、等の課題を有するものとなる。 The dithienobenzodithiophene derivative of the present invention is a derivative represented by the above general formula (1), and the substituents R 1 and R 2 are the same or different, and are an n-heptyl group, an n-octyl group, a carbon number of 10 The substituent is selected from the group consisting of an alkyl group, an alkyl group having 12 carbon atoms, and an alkyl group having 14 carbon atoms. Here, when the substituents R 1 and R 2 are substituents other than an n-heptyl group, an n-octyl group, an alkyl group having 10 carbon atoms, an alkyl group having 12 carbon atoms, and an alkyl group having 14 carbon atoms, The dithienobenzodithiophene derivative has problems such as low solubility in a solvent and unsatisfactory carrier mobility.

そして、置換基R及びRの具体的例示としては、例えばn−ヘプチル基、n−オクチル基;n−デシル基、メチルノニル基、ジメチルオクチル基、エチルオクチル基等の炭素数10のアルキル基;n−ドデシル基、メチルウンデシル基、ジメチルデシル基、エチルデシル基等の炭素数12のアルキル基;n−テトラデシル基、メチルトリデシル基、ジメチルドデシル基、エチルドデシル基等の炭素数14のアルキル基等を挙げることができ、その中でも特に溶媒に対する溶解性に優れ、高キャリア移動度を与えるジチエノベンゾジチオフェン誘導体となることから、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基であることが好ましい。 Specific examples of the substituents R 1 and R 2 include, for example, an n-heptyl group, an n-octyl group; an alkyl group having 10 carbon atoms such as an n-decyl group, a methylnonyl group, a dimethyloctyl group, and an ethyloctyl group. An alkyl group having 12 carbon atoms such as n-dodecyl group, methylundecyl group, dimethyldecyl group and ethyldecyl group; an alkyl group having 14 carbon atoms such as n-tetradecyl group, methyltridecyl group, dimethyldodecyl group and ethyldodecyl group; Among them, since it becomes a dithienobenzodithiophene derivative that is particularly excellent in solubility in a solvent and gives high carrier mobility, an n-heptyl group, an n-octyl group, an n-decyl group, It is preferably an n-dodecyl group or an n-tetradecyl group.

本発明のジチエノベンゾジチオフェン誘導体の具体的例示としては、以下のものを挙げることができる。   Specific examples of the dithienobenzodithiophene derivative of the present invention include the following.

Figure 2012206953
そして、より好ましいものとしては、ジn−ヘプチルジチエノベンゾジチオフェン、ジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェン、ジn−デシルジチエノベンゾジチオフェン、ジn−ドデシルジチエノベンゾジチオフェン、ジn−テトラデシルジチエノベンゾジチオフェン、等を挙げることができる。
Figure 2012206953
More preferably, di-n-heptyldithienobenzodithiophene, di-n-octyldithienobenzodithiophene, di-n-decyldithienobenzodithiophene, di-n-dodecyldithienobenzodithiophene, din -Tetradecyl dithienobenzodithiophene, etc. can be mentioned.

本発明のジチエノベンゾジチオフェン誘導体は、ドロップキャスト法、特にインクジェット法による製膜に適したものとなることから、室温で溶媒に対し1重量%以上の溶解度を示すものであることが好ましく、その際の溶媒としては、例えばトルエン、キシレン、メシチレン、ビフェニル、エチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、オクチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤;ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン等の脂肪族炭化水素溶剤;o−ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、トリクロロベンゼン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン系溶剤;テトラヒドロフラン(以下、THFと記す。)、ジオキサン等のエーテル系溶剤;酢酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル系溶剤;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと記す。)等のアミド系溶剤;等が挙げられ、中でも高沸点の溶液を得ることが可能となることから、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の炭素数7〜13の芳香族炭化水素溶媒であることが好ましく、特にトルエン、キシレンであることが好ましい。ここで、室温とは、一般的に常温とも称されるものであり、例えば20〜28℃の温度を挙げることができる
上記に挙げた溶剤と一般式(1)で示されるジチエノベンゾジチオフェン誘導体を混合し、加熱・攪拌することにより、一般式(1)で示されるジチエノベンゾジチオフェン誘導体の溶液を調製することができる。加熱・攪拌する際の温度は30〜150℃が好ましく、特に好ましくは40〜100℃である。攪拌する際の一般式(1)で示されるジチエノベンゾジチオフェン誘導体の濃度は、0.1〜10.0重量%であることが好ましい。
The dithienobenzodithiophene derivative of the present invention is suitable for film formation by a drop cast method, particularly an ink jet method, and therefore preferably exhibits a solubility of 1% by weight or more with respect to a solvent at room temperature. Examples of the solvent used here include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, biphenyl, ethylbenzene, hexylbenzene, and octylbenzene; aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, octane, decane, dodecane, and tetradecane. Halogen compounds such as o-dichlorobenzene, chlorobenzene, trichlorobenzene, 1,2-dichloroethane, 1,1,2,2-tetrachloroethane, chloroform, dichloromethane; tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF), dioxane, etc. Ether solvent; acetic acid Ester solvents such as til and γ-butyrolactone; amide solvents such as N, N-dimethylformamide and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP); Since it can be obtained, an aromatic hydrocarbon solvent having 7 to 13 carbon atoms such as toluene, xylene, and ethylbenzene is preferable, and toluene and xylene are particularly preferable. Here, room temperature is generally referred to as room temperature, and examples thereof include a temperature of 20 to 28 ° C. The above-mentioned solvents and dithienobenzodithiophene represented by the general formula (1) A solution of the dithienobenzodithiophene derivative represented by the general formula (1) can be prepared by mixing the derivatives and heating and stirring. The temperature at the time of heating and stirring is preferably 30 to 150 ° C, particularly preferably 40 to 100 ° C. The concentration of the dithienobenzodithiophene derivative represented by the general formula (1) when stirring is preferably 0.1 to 10.0% by weight.

本発明のジチエノベンゾジチオフェン誘導体の製造方法としては、該ジチエノベンゾジチオフェン誘導体を製造することが可能であれば如何なる製造方法を用いることも可能であり、その中でも特に容易に高純度のジチエノベンゾジチオフェン誘導体を製造することが可能となることから、少なくとも下記(A)〜(D)の工程を経る製造方法により、ジチエノベンゾジチオフェン誘導体を製造することが好ましい。   As a method for producing the dithienobenzodithiophene derivative of the present invention, any production method can be used as long as the dithienobenzodithiophene derivative can be produced. Since it is possible to produce a dithienobenzodithiophene derivative, it is preferable to produce a dithienobenzodithiophene derivative by a production method through at least the following steps (A) to (D).

(A)工程;パラジウム触媒の存在下、3−ブロモチオフェン−2−亜鉛誘導体と1,4−ジブロモ−2,5−ジフルオロベンゼンにより1,4−ジ(3−ブロモチエニル)−2,5−ジフルオロベンゼンを製造する工程。   Step (A): 1,4-di (3-bromothienyl) -2,5- with 3-bromothiophene-2-zinc derivative and 1,4-dibromo-2,5-difluorobenzene in the presence of a palladium catalyst. A process for producing difluorobenzene.

(B)工程;硫化アルカリ金属塩の存在下、(A)工程により得られた1,4−ジ(3−ブロモチエニル)−2,5−ジフルオロベンゼンの分子内環化によりジチエノベンゾジチオフェンを製造する工程。   Step (B): Dithienobenzodithiophene by intramolecular cyclization of 1,4-di (3-bromothienyl) -2,5-difluorobenzene obtained in Step (A) in the presence of an alkali metal sulfide. Manufacturing process.

(C)工程;触媒として塩化アルミニウムの存在下、(B)工程により得られたジチエノベンゾジチオフェンと塩化アシル化合物とのフリーデルクラフツアシル化反応により、ジチエノベンゾジチオフェンのジアシル体を製造する工程。   Step (C): A diacylate of dithienobenzodithiophene is produced by Friedel-Crafts acylation reaction of dithienobenzodithiophene obtained in step (B) and an acyl chloride compound in the presence of aluminum chloride as a catalyst. Process.

(D)工程;(C)工程により得られたジチエノベンゾジチオフェンのジアシル体を還元反応に供し、ジチエノベンゾジチオフェン誘導体を製造する工程。   (D) Process; The process of using the diacyl body of the dithienobenzodithiophene obtained by the (C) process for a reductive reaction, and manufacturing a dithienobenzodithiophene derivative.

そして、好ましい製造方法のより具体的な製造スキームを以下に示す。   And the more specific manufacturing scheme of a preferable manufacturing method is shown below.

Figure 2012206953
ここで、(A)工程は、パラジウム触媒の存在下、3−ブロモチオフェン−2−亜鉛誘導体と1,4−ジブロモ−2,5−ジフルオロベンゼンのクロスカップリングにより1,4−ジ(3−ブロモチエニル)−2,5−ジフルオロベンゼンを製造する工程である。
Figure 2012206953
Here, in the step (A), 1,4-di (3- (3) is obtained by cross-coupling of a 3-bromothiophene-2-zinc derivative and 1,4-dibromo-2,5-difluorobenzene in the presence of a palladium catalyst. This is a process for producing bromothienyl) -2,5-difluorobenzene.

3−ブロモチオフェン−2−亜鉛誘導体は、例えばイソプロピルマグネシウムブロマイド、エチルマグネシウムクロライド、フェニルマグネシウムクロライド等の有機金属試薬を用い、2,3−ジブロモチオフェンの2位の臭素をマグネシウムハライドに交換後、塩化亜鉛と金属交換することで調製することができる。また、該有機金属試薬の代わりにマグネシウム金属を用い、2,3−ジブロモチオフェンのグリニャール試薬を調製することも可能である。2,3−ジブロモチオフェンのグリニャール試薬を調製する条件としては、例えばTHF又はジエチルエーテル等の溶媒中、−80℃〜70℃の温度範囲内で実施することができる。該グリニャール試薬の溶液に塩化亜鉛を反応させることで3−ブロモチオフェン−2−亜鉛誘導体を調製することができる。塩化亜鉛はそのままの状態でもよいし、THFあるいはジエチルエーテル溶液であってもかまわない。温度としては、−80℃〜30℃の範囲内で実施できる。   The 3-bromothiophene-2-zinc derivative is prepared by using an organometallic reagent such as isopropylmagnesium bromide, ethylmagnesium chloride, phenylmagnesium chloride, etc., replacing bromine at the 2-position of 2,3-dibromothiophene with magnesium halide, and then chlorinating. It can be prepared by exchanging metal with zinc. It is also possible to prepare a Grignard reagent of 2,3-dibromothiophene using magnesium metal instead of the organometallic reagent. The conditions for preparing the 2,3-dibromothiophene Grignard reagent can be carried out, for example, in a solvent such as THF or diethyl ether within a temperature range of -80 ° C to 70 ° C. A 3-bromothiophene-2-zinc derivative can be prepared by reacting the Grignard reagent solution with zinc chloride. Zinc chloride may be used as it is, or it may be THF or diethyl ether solution. As temperature, it can implement within the range of -80 degreeC-30 degreeC.

パラジウム触媒の存在下、調製された3−ブロモチオフェン−2−亜鉛誘導体と1,4−ジブロモ−2,5−ジフルオロベンゼンをクロスカップリングすることにより1,4−ジ(3−ブロモチエニル)−2,5−ジフルオロベンゼンを合成することができる。その際のパラジウム触媒としては、例えばテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ビス(トリフェニルホスフィン)ジクロロパラジウム等を挙げることができ、反応温度としては、20℃〜80℃の範囲内で実施することができる。   1,4-di (3-bromothienyl)-by cross-coupling the prepared 3-bromothiophene-2-zinc derivative and 1,4-dibromo-2,5-difluorobenzene in the presence of a palladium catalyst. 2,5-difluorobenzene can be synthesized. In this case, examples of the palladium catalyst include tetrakis (triphenylphosphine) palladium, bis (triphenylphosphine) dichloropalladium, and the like. The reaction temperature is 20 to 80 ° C. it can.

(B)工程は、硫化アルカリ金属塩の存在下、1,4−ジ(3−ブロモチエニル)−2,5−ジフルオロベンゼンの分子内環化によりジチエノベンゾジチオフェンを製造する工程である。   Step (B) is a step of producing dithienobenzodithiophene by intramolecular cyclization of 1,4-di (3-bromothienyl) -2,5-difluorobenzene in the presence of an alkali metal sulfide.

該硫化アルカリ金属塩としては、例えば硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化リチウム、硫化ルビジウム、その水和物等を挙げることができ、該分子内環化反応は、例えばNMP、N,N−ジメチルホルムアミド等の溶媒中、80℃〜200℃の温度範囲で行うことができる。   Examples of the alkali metal sulfide include sodium sulfide, potassium sulfide, lithium sulfide, rubidium sulfide, and hydrates thereof. Examples of the intramolecular cyclization reaction include NMP, N, N-dimethylformamide, and the like. In the temperature range of 80 ° C. to 200 ° C.

(C)工程は、触媒として塩化アルミニウムの存在下、ジチエノベンゾジチオフェンと塩化アシル化合物とのフリーデルクラフツアシル化反応により、ジチエノベンゾジチオフェンのジアシル体を製造する工程である。   Step (C) is a step of producing a diacylate of dithienobenzodithiophene by Friedel-Crafts acylation reaction of dithienobenzodithiophene and an acyl chloride compound in the presence of aluminum chloride as a catalyst.

該塩化アシル化合物としては、例えば塩化ヘプタノイル、塩化オクタノイル、塩化デカノイル、塩化ドデカノイル、塩化テトラデカノイル等を挙げることができる。該フリーデルクラフツアシル化反応は、例えばジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、トルエン等の溶媒中、0℃〜40℃の温度範囲で行うことができる。   Examples of the acyl chloride compound include heptanoyl chloride, octanoyl chloride, decanoyl chloride, dodecanoyl chloride, and tetradecanoyl chloride. The Friedel-Crafts acylation reaction can be carried out in a temperature range of 0 ° C. to 40 ° C. in a solvent such as dichloromethane, 1,2-dichloroethane, toluene and the like.

(D)工程は、ジチエノベンゾジチオフェンのジアシル体を還元反応に供し、ジチエノベンゾジチオフェン誘導体を製造する工程である。   Step (D) is a step of producing a dithienobenzodithiophene derivative by subjecting a diacyl derivative of dithienobenzodithiophene to a reduction reaction.

ジチエノベンゾジチオフェンのジアシル体の還元反応は、例えば還元剤としてヒドラジンを用い、ジエチレングルコール、エチレングリコール又はトリエチレングリコール中、水酸化カリウム又は水酸化ナトリウム存在下、80℃〜250℃の温度範囲で行うことができる。また、例えば還元剤として水素化リチウムアルミニウム/塩化アルミニウムを用い、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルターシャリーブチルエーテル又はTHFの溶媒中、−10℃〜80℃の温度範囲で行うことができる。   The reduction reaction of dithienobenzodithiophene diacyl is, for example, using hydrazine as a reducing agent, in diethylene glycol, ethylene glycol or triethylene glycol in the presence of potassium hydroxide or sodium hydroxide at a temperature of 80 ° C. to 250 ° C. Can be done in a range. Further, for example, lithium aluminum hydride / aluminum chloride can be used as a reducing agent, and the reaction can be performed in a temperature range of −10 ° C. to 80 ° C. in a solvent of diethyl ether, diisopropyl ether, methyl tertiary butyl ether or THF.

さらに、製造したジチエノベンゾジチオフェン誘導体は、カラムクロマトグラフィー等に供することにより精製することができ、その際の分離剤としては、例えばシリカゲル、アルミナ、溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、クロロホルム等を挙げることができる。   Furthermore, the produced dithienobenzodithiophene derivative can be purified by subjecting it to column chromatography and the like. As the separating agent, for example, silica gel, alumina, and as solvents, hexane, heptane, toluene, chloroform Etc.

また、製造したジチエノベンゾジチオフェン誘導体は、さらに再結晶により精製してもよく、再結晶の回数としては好ましくは2〜5回である。再結晶の回数を増やすことで純度を向上させることができる。再結晶に用いる溶媒としては、例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、トルエン、キシレン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等を挙げることができ、これらの任意の割合の混合物であってもよい。再結晶法としては、加熱によりジチエノベンゾジチオフェン誘導体の溶液を調製し(その際の溶液の濃度は0.01〜10.0重量%の範囲が好ましく、0.05〜5.0重量%の範囲がより好ましい。)、該溶液を冷却することでジチエノベンゾジチオフェン誘導体の結晶を析出させ単離するが、単離する際の最終的な冷却温度は−20℃から40℃の範囲にあることが好ましい。なお、純度を測定する際には液体クロマトグラフィーにより分析することにより測定することが可能である。   Further, the produced dithienobenzodithiophene derivative may be further purified by recrystallization, and the number of recrystallizations is preferably 2 to 5 times. Purity can be improved by increasing the number of recrystallizations. Examples of the solvent used for recrystallization include hexane, heptane, octane, toluene, xylene, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, and the like, and a mixture of any ratio thereof may be used. As the recrystallization method, a solution of a dithienobenzodithiophene derivative is prepared by heating (the concentration of the solution is preferably in the range of 0.01 to 10.0% by weight, and 0.05 to 5.0% by weight). The crystal of the dithienobenzodithiophene derivative is precipitated and isolated by cooling the solution, and the final cooling temperature during the isolation is in the range of −20 ° C. to 40 ° C. It is preferable that it exists in. In addition, when measuring purity, it can measure by analyzing by liquid chromatography.

本発明のジチエノベンゾジチオフェン誘導体は、高いキャリア移動度を与えることから有機半導体材料としての優れた特定を有すると共に、溶媒への高い溶解性を有することからドロップキャスト法、特にインクジェット法、等の方法により容易に効率よく、有機半導体層を形成することが可能となる。   The dithienobenzodithiophene derivative of the present invention has excellent identification as an organic semiconductor material because it provides high carrier mobility, and has high solubility in a solvent, so it has a drop cast method, particularly an inkjet method, etc. By this method, an organic semiconductor layer can be formed easily and efficiently.

そして、有機薄膜トランジスタは、基板上に、ソース電極及びドレイン電極を付設した有機半導体層とゲート電極とを絶縁層を介し積層することにより得られており、該有機半導体層に本発明のジチエノベンゾジチオフェン誘導体よりなる有機半導体層を用いることにより、有機薄膜トランジスタとすることが可能である。   The organic thin film transistor is obtained by laminating an organic semiconductor layer provided with a source electrode and a drain electrode on a substrate and a gate electrode through an insulating layer, and the dithienobenzo of the present invention is formed on the organic semiconductor layer. By using an organic semiconductor layer made of a dithiophene derivative, an organic thin film transistor can be obtained.

図1に一般的な有機薄膜トランジスタの断面形状による構造を示す。ここで、(A)は、ボトムゲート−トップコンタクト型、(B)は、ボトムゲート−ボトムコンタクト型、(C)は、トップゲート−トップコンタクト型、(D)は、トップゲート−ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタであり、1は有機半導体層、2は基板、3はゲート電極、4はゲート絶縁層、5はソース電極、6はドレイン電極を示し、本発明のジチエノベンゾジチオフェン誘導体よりなる有機半導体層は、いずれの有機薄膜トランジスタにも適用することが可能である。   FIG. 1 shows a structure of a general organic thin film transistor by a sectional shape. Here, (A) is a bottom gate-top contact type, (B) is a bottom gate-bottom contact type, (C) is a top gate-top contact type, and (D) is a top gate-bottom contact type. 1 is an organic semiconductor layer, 2 is a substrate, 3 is a gate electrode, 4 is a gate insulating layer, 5 is a source electrode, 6 is a drain electrode, and is composed of the dithienobenzodithiophene derivative of the present invention. The organic semiconductor layer can be applied to any organic thin film transistor.

そして、基板としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、環状ポリオレフィン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリ(ジイソプロピルフマレート)、ポリ(ジエチルフマレート)、ポリ(ジイソプロピルマレエート)、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、セルローストリアセテート等のプラスチック基板;ガラス、石英、酸化アルミニウム、シリコン、ハイドープシリコン、酸化シリコン、二酸化タンタル、五酸化タンタル、インジウム錫酸化物等の無機材料基板;金、銅、クロム、チタン、アルミニウム等の金属基板、等を挙げることができる。なお、ハイドープシリコンを基板に用いた場合、その基板はゲート電極を兼ねることができる。   Examples of the substrate include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyethylene, polypropylene, polystyrene, cyclic polyolefin, polyimide, polycarbonate, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, poly (diisopropyl fumarate), poly ( (Diethyl fumarate), poly (diisopropyl maleate), polyethersulfone, polyphenylene sulfide, cellulose triacetate and other plastic substrates; glass, quartz, aluminum oxide, silicon, highly doped silicon, silicon oxide, tantalum dioxide, tantalum pentoxide, indium Inorganic material substrates such as tin oxide; Metal substrates such as gold, copper, chromium, titanium, aluminum, etc. Can. When highly doped silicon is used for the substrate, the substrate can also serve as the gate electrode.

ゲート電極としては、例えばアルミニウム、金、銀、銅、ハイドープシリコン、スズ酸化物、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物、クロム、チタン、タンタル、クロム、グラフェン、カーボンナノチューブ等の無機材料;ドープされた導電性高分子(例えばPEDOT−PSS)等の有機材料を挙げることができる。   As the gate electrode, for example, aluminum, gold, silver, copper, highly doped silicon, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide, chromium, titanium, tantalum, chromium, graphene, carbon nanotube and other inorganic materials; doped An organic material such as a conductive polymer (for example, PEDOT-PSS) can be given.

ゲート絶縁層としては、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、二酸化タンタル、五酸化タンタル、インジウム錫酸化物、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマス等の無機材料基板;ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリ(ジイソプロピルフマレート)、ポリ(ジエチルフマレート)、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン等のプラスチック材料を挙げることができる。また、これらのゲート絶縁層の表面は、例えばオクタデシルトリクロロシラン、デシルトリクロロシラン、デシルトリメトキシシラン、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、β−フェネチルトリクロロシラン、β−フェネチルトリメトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリメトキシシラン等のシラン類;ヘキサメチルジシラザン等のシリルアミン類で修飾処理したものであっても使用することができる。一般的にゲート絶縁層の表面処理を行うことにより、有機半導体材料の結晶粒径の増大及び分子配向の向上のため、キャリア移動度及び電流オン・オフ比の向上、並びに閾値電圧の低下という好ましい結果が得られる。   Examples of the gate insulating layer include inorganic materials such as silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, titanium oxide, tantalum dioxide, tantalum pentoxide, indium tin oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium titanate, and bismuth titanate. Material substrate: Plastic materials such as polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyimide, polycarbonate, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, poly (diisopropyl fumarate), poly (diethyl fumarate), polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone Can be mentioned. The surfaces of these gate insulating layers are, for example, octadecyltrichlorosilane, decyltrichlorosilane, decyltrimethoxysilane, octyltrichlorosilane, octadecyltrimethoxysilane, β-phenethyltrichlorosilane, β-phenethyltrimethoxysilane, phenyltrichlorosilane. Silanes such as phenyltrimethoxysilane; and those modified with silylamines such as hexamethyldisilazane can also be used. In general, the surface treatment of the gate insulating layer is preferable in order to increase the crystal grain size and molecular orientation of the organic semiconductor material, and to improve the carrier mobility and current on / off ratio, and to lower the threshold voltage. Results are obtained.

ソース電極及びドレイン電極の材料としては、ゲート電極と同様の材料を用いることができ、ゲート電極の材料と同じであっても異なっていてもよく、異種材料を積層してもよい。また、キャリアの注入効率を上げるために、これらの電極材料に表面処理を実施することもできる。例えば、ベンゼンチオール、ペンタフルオロベンゼンチオールを挙げることができる。   As a material of the source electrode and the drain electrode, the same material as that of the gate electrode can be used, and the material may be the same as or different from the material of the gate electrode, or different materials may be stacked. In order to increase the carrier injection efficiency, surface treatment can be performed on these electrode materials. Examples thereof include benzene thiol and pentafluorobenzene thiol.

そして、有機半導体層として、本発明のジチエノベンゾジチオフェン誘導体よりなる有機半導体層とする際には、例えばスピンコート、キャストコート、インクジェット等のドロップキャスト法;ブレードコート;ディップコート、スクリーン印刷、グラビア印刷、等の方法を用いることが可能であり、中でも容易に効率よく有機半導体層とすることが可能となることから、スピンコート、キャストコート、インクジェット等のドロップキャスト法であることが好ましく、特にインクジェットであることが好ましい。また、その際の有機半導体層の膜厚に制限はなく、好ましくは1nm〜1μm、特に好ましくは10nm〜300nmである。   When the organic semiconductor layer made of the dithienobenzodithiophene derivative of the present invention is used as the organic semiconductor layer, for example, a drop casting method such as spin coating, cast coating, or inkjet; blade coating; dip coating, screen printing, It is possible to use a method such as gravure printing, and among them, it is possible to easily and efficiently make an organic semiconductor layer, so that it is preferably a drop cast method such as spin coating, cast coating, inkjet, In particular, inkjet is preferable. Moreover, there is no restriction | limiting in the film thickness of the organic-semiconductor layer in that case, Preferably they are 1 nm-1 micrometer, Most preferably, they are 10 nm-300 nm.

また、本発明のジチエノベンゾジチオフェン誘導体を含む有機半導体層は塗布乾燥後、40〜150℃にアニール処理することも可能である。   The organic semiconductor layer containing the dithienobenzodithiophene derivative of the present invention can be annealed at 40 to 150 ° C. after coating and drying.

本発明のジチエノベンゾジチオフェン誘導体は、電子ペーパー、有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイ、ICタグ(RFIDタグ)用等のトランジスタの有機半導体層用途;有機ELディスプレイ材料;有機半導体レーザー材料;有機薄膜太陽電池材料;フォトニック結晶材料等の電子材料に利用することができる。   The dithienobenzodithiophene derivative of the present invention is used for organic semiconductor layers of transistors for electronic paper, organic EL displays, liquid crystal displays, IC tags (RFID tags), etc .; organic EL display materials; organic semiconductor laser materials; Battery materials; can be used for electronic materials such as photonic crystal materials.

本発明の新規なジチエノベンゾジチオフェン誘導体は、高いキャリア移動度を与えると共に、溶媒への溶解性に優れることから容易に有機半導体薄膜を製造することが可能となり、有機薄膜トランジスタに代表される半導体デバイス材料としてその効果は極めて高いものである。   The novel dithienobenzodithiophene derivative of the present invention provides high carrier mobility and is excellent in solubility in a solvent, so that an organic semiconductor thin film can be easily produced, and a semiconductor represented by an organic thin film transistor The effect is extremely high as a device material.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

生成物の同定にはH−NMRスペクトル及びマススペクトルを用いた。なお、H−NMRスペクトルの測定は日本電子製の(商品名)JEOL GSX−270WB(270MHz)を用いた。マススペクトル(MS)は日本電子製の(商品名)JEOL JMS−700を用いて、試料を直接導入し、電子衝突(EI)法(70エレクトロンボルト)で測定した。 For the identification of the product, 1 H-NMR spectrum and mass spectrum were used. The 1 H-NMR spectrum was measured using JEOL GSX-270WB (270 MHz) manufactured by JEOL. Mass spectrum (MS) was measured by electron impact (EI) method (70 electron volts) using JEOL JMS-700 (trade name) manufactured by JEOL directly with the sample introduced.

反応の進行の確認等は薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー(GC)及びガスクロマトグラフィー−マススペクトル(GCMS)分析を用いた。   Confirmation of the progress of the reaction was performed by thin layer chromatography, gas chromatography (GC) and gas chromatography-mass spectrum (GCMS) analysis.

ガスクロマトグラフィー分析
装置;島津製作所製、(商品名)GC14B
カラム;J&Wサイエンティフィック社製、(商品名)DB−1,30m
ガスクロマトグラフィー−マススペクトル分析
装置;パーキンエルマー製、(商品名)オートシステムXL(MS部;ターボマスゴールド)
カラム;J&Wサイエンティフィック社製、(商品名)DB−1,30m。
Gas chromatography analyzer; manufactured by Shimadzu Corporation (trade name) GC14B
Column; made by J & W Scientific, (trade name) DB-1, 30 m
Gas chromatography-mass spectrum analyzer; manufactured by PerkinElmer, (trade name) Auto System XL (MS unit: Turbomass Gold)
Column; J & W Scientific (trade name) DB-1, 30 m.

ジチエノベンゾジチオフェン誘導体の純度測定は液体クロマトグラフィー分析を用いた。
装置;東ソー製(コントローラー;PX−8020、ポンプ;CCPM−II、デガッサー;SD−8022)
カラム;東ソー製、(商品名)ODS−100V、5μm、4.6mm×250mm
カラム温度;23℃
溶離液;ジクロロメタン:アセトニトリル=4:6(容積比)
流速;1.0ml/分
検出器;UV(東ソー製、(商品名)UV−8020、波長;254nm)。
Liquid chromatographic analysis was used to determine the purity of the dithienobenzodithiophene derivative.
Device: manufactured by Tosoh (controller; PX-8020, pump; CCPM-II, degasser; SD-8022)
Column: manufactured by Tosoh (trade name) ODS-100V, 5 μm, 4.6 mm × 250 mm
Column temperature: 23 ° C
Eluent: dichloromethane: acetonitrile = 4: 6 (volume ratio)
Flow rate: 1.0 ml / min detector; UV (manufactured by Tosoh, (trade name) UV-8020, wavelength: 254 nm).

実施例1
(1,4−ジ(3−ブロモチエニル)−2,5−ジフルオロベンゼンの合成((A)工程))
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器にイソプロピルマグネシウムブロマイド(東京化成工業製、0.80M)のTHF溶液4.5ml(3.6mmol)及びTHF10mlを添加した。この混合物を−75℃に冷却し、2,3−ジブロモチオフェン(和光純薬工業製)873mg(3.61mmol)を滴下した。−75℃で30分間熟成後、塩化亜鉛(シグマ−アルドリッチ製、1.0M)のジエチルエーテル溶液3.6ml(3.6mmol)を滴下した。徐々に室温まで昇温した後、生成した白色スラリー液を減圧濃縮し、10mlの軽沸分を留去した。得られた白色スラリー液(3−ブロモチエニル−2−ジンククロライド)に、1,4−ジブロモ−2,5−ジフルオロベンゼン(和光純薬工業製)272mg(1.00mmol)、触媒としてテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)39.1mg(0.0338mmol、1,4−ジブロモ−2,5−ジフルオロベンゼンに対し3.38モル%)及びTHF10mlを添加した。60℃で8時間反応を実施した後、容器を水冷し3N塩酸3mlを添加することで反応を停止させた。トルエンで抽出し、有機相を食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(ヘキサンからヘキサン/ジクロロメタン=10/1)、さらにヘキサン/トルエン=6/4から再結晶精製し、1,4−ジ(3−ブロモチエニル)−2,5−ジフルオロベンゼンの薄黄色固体227mgを得た(収率52%)。
H−NMR(CDCl,21℃):δ=7.44(d,J=5.4Hz,2H),7.39(t,J=7.8Hz,2H),7.11(d,J=5.4Hz,2H)。
MS m/z: 436(M,100%),276(M−2Br,13)。
Example 1
(Synthesis of 1,4-di (3-bromothienyl) -2,5-difluorobenzene (step (A)))
Under a nitrogen atmosphere, 4.5 ml (3.6 mmol) of THF solution of isopropylmagnesium bromide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 0.80M) and 10 ml of THF were added to a 100 ml Schlenk reaction vessel. The mixture was cooled to −75 ° C., and 873 mg (3.61 mmol) of 2,3-dibromothiophene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise. After aging at −75 ° C. for 30 minutes, 3.6 ml (3.6 mmol) of a diethyl ether solution of zinc chloride (manufactured by Sigma-Aldrich, 1.0 M) was added dropwise. After the temperature was gradually raised to room temperature, the produced white slurry was concentrated under reduced pressure, and 10 ml of light boiling was distilled off. To the obtained white slurry (3-bromothienyl-2-zinc chloride), 272 mg (1.00 mmol) of 1,4-dibromo-2,5-difluorobenzene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and tetrakis (tri Phenylphosphine) palladium (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 39.1 mg (0.0338 mmol, 3.38 mol% with respect to 1,4-dibromo-2,5-difluorobenzene) and 10 ml of THF were added. After carrying out the reaction at 60 ° C. for 8 hours, the vessel was cooled with water and the reaction was stopped by adding 3 ml of 3N hydrochloric acid. Extraction was performed with toluene, and the organic phase was washed with brine and dried over anhydrous sodium sulfate. After concentration under reduced pressure, the resulting residue was purified by silica gel column chromatography (hexane to hexane / dichloromethane = 10/1), recrystallized from hexane / toluene = 6/4, and 1,4-di (3- 227 mg of a light yellow solid of bromothienyl) -2,5-difluorobenzene was obtained (52% yield).
1 H-NMR (CDCl 3 , 21 ° C.): δ = 7.44 (d, J = 5.4 Hz, 2H), 7.39 (t, J = 7.8 Hz, 2H), 7.11 (d, J = 5.4 Hz, 2H).
MS m / z: 436 (M <+> , 100%), 276 (M <+ > - 2Br, 13).

(ジチエノベンゾジチオフェンの合成((B)工程))
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に1,4−ジ(3−ブロモチエニル)−2,5−ジフルオロベンゼン200mg(0.458mmol)、NMP10ml、及び硫化ナトリウム・9水和物(和光純薬工業製)240mg(1.00mmol)を添加した。得られた混合物を170℃で6時間加熱し、得られた反応混合物を室温に冷却した。トルエンと水を添加後、分相し、有機相を2回水洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮後、得られた残渣をヘキサンで洗浄を2回実施し、ジチエノベンゾジチオフェンの淡黄色固体95mgを得た(収率69%)。
H−NMR(CDCl,60℃):δ=8.28(s,2H),7.51(d,J=5.2Hz,2H),7.30(d,J=5.2Hz,2H)。
MS m/z: 302(M,100%),270(M−S,5),151(M/2,10)。
(Synthesis of dithienobenzodithiophene (step (B)))
In a 100 ml Schlenk reaction vessel under a nitrogen atmosphere, 1,4-di (3-bromothienyl) -2,5-difluorobenzene 200 mg (0.458 mmol), NMP 10 ml, and sodium sulfide 9 hydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) 240 mg (1.00 mmol) was added. The resulting mixture was heated at 170 ° C. for 6 hours and the resulting reaction mixture was cooled to room temperature. After adding toluene and water, the phases were separated, and the organic phase was washed with water twice and dried over anhydrous sodium sulfate. After concentration under reduced pressure, the resulting residue was washed twice with hexane to obtain 95 mg of a light yellow solid of dithienobenzodithiophene (yield 69%).
1 H-NMR (CDCl 3 , 60 ° C.): δ = 8.28 (s, 2H), 7.51 (d, J = 5.2 Hz, 2H), 7.30 (d, J = 5.2 Hz, 2H).
MS m / z: 302 (M <+> , 100%), 270 (M <+> -S, 5), 151 (M <+ > / 2, 10).

(ジn−オクタノイルジチエノベンゾジチオフェンの合成((C)工程))
100mlシュレンク反応容器にジチエノベンゾジチオフェン86.8mg(0.286mmol)及びジクロロメタン14mlを添加した。この混合物を氷冷し、塩化アルミニウム(和光純薬工業製)134mg(1.00mmol)及び塩化オクタノイル(和光純薬工業製)140mg(0.858mmol)を添加した。得られた混合物を室温で30時間攪拌後、氷冷し水を添加することで反応を停止させた。得られたスラリー混合物にトルエンを添加し分相した。黄色スラリー液の有機相を水洗浄後、減圧濃縮した。得られた残渣をヘキサン/トルエン=1/1及びメタノールで洗浄し、減圧乾燥した後、ジn−オクタノイルジチエノベンゾジチオフェンの黄色固体137mgを得た(収率86%)。
H−NMR(重ベンゼン,80℃):δ=7.73(s,2H),7.26(s,2H),2.58(t,J=7.2Hz,4H),1.71(m,4H),1.28(m,16H),0.86(t,J=7.0Hz,6H)。
MS m/z: 554(M,100%),470(M−C13+1,43),455(M−C15,15)。
(Synthesis of di-n-octanoyldithienobenzodithiophene (step (C)))
To a 100 ml Schlenk reaction vessel were added 86.8 mg (0.286 mmol) of dithienobenzodithiophene and 14 ml of dichloromethane. This mixture was ice-cooled, and 134 mg (1.00 mmol) of aluminum chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and 140 mg (0.858 mmol) of octanoyl chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were added. The resulting mixture was stirred at room temperature for 30 hours, then ice-cooled and water was added to stop the reaction. Toluene was added to the resulting slurry mixture for phase separation. The organic phase of the yellow slurry was washed with water and concentrated under reduced pressure. The obtained residue was washed with hexane / toluene = 1/1 and methanol and dried under reduced pressure to obtain 137 mg of di-n-octanoyldithienobenzodithiophene yellow solid (yield 86%).
1 H-NMR (heavy benzene, 80 ° C.): δ = 7.73 (s, 2H), 7.26 (s, 2H), 2.58 (t, J = 7.2 Hz, 4H), 1.71 (M, 4H), 1.28 (m, 16H), 0.86 (t, J = 7.0 Hz, 6H).
MS m / z: 554 (M +, 100%), 470 (M + -C 6 H 13 +1,43), 455 (M + -C 7 H 15, 15).

(ジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェンの合成((D)工程))
100mlシュレンク反応容器にジn−オクタノイルジチエノベンゾジチオフェン108mg(0.194mmol)、水酸化カリウム223mg(3.97mmol)、ジエチレングリコール12ml、及びヒドラジン・1水和物(和光純薬工業製)412mg(8.23mmol)を添加し、120℃で1時間攪拌後、さらに230℃で30時間攪拌した。室温に冷却後、トルエン及び水を添加分相後、有機相の水洗浄を3回繰り返した。有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(ヘキサン/トルエン=10/1、容積比)、ヘキサン(和光純薬工業製ピュアーグレード)から1回再結晶精製した。さらにヘキサン/トルエン(何れも和光純薬工業製ピュアーグレード)=10/1(容積比)から2回及びクロロホルムから2回再結晶精製し、ジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェンの白色鱗片状結晶21mgを得た(収率21%)。なお、ヘキサン/トルエン=10/1再結晶では、粗生成物1mgに対し該混合溶媒0.23mlを使用した。再結晶の最終冷却温度は何れも室温(27℃)とした。
(Synthesis of di-n-octyldithienobenzodithiophene (step (D)))
In a 100 ml Schlenk reaction vessel, di n-octanoyldithienobenzodithiophene 108 mg (0.194 mmol), potassium hydroxide 223 mg (3.97 mmol), diethylene glycol 12 ml, and hydrazine monohydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 412 mg (8.23 mmol) was added, and the mixture was stirred at 120 ° C for 1 hour, and further stirred at 230 ° C for 30 hours. After cooling to room temperature, toluene and water were added, and after phase separation, washing of the organic phase with water was repeated three times. The organic phase was dried over anhydrous sodium sulfate and concentrated under reduced pressure. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography (hexane / toluene = 10/1, volume ratio) and recrystallized and purified once from hexane (pure grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Furthermore, recrystallized and purified twice from hexane / toluene (both Wako Pure Chemical Industries pure grade) = 10/1 (volume ratio) and twice from chloroform, and white scaly crystals of di-n-octyldithienobenzodithiophene. 21 mg was obtained (yield 21%). In hexane / toluene = 10/1 recrystallization, 0.23 ml of the mixed solvent was used per 1 mg of the crude product. The final cooling temperature for recrystallization was set to room temperature (27 ° C.).

得られたジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェンの純度は液体クロマトグラフィーより99.4%であった。
H−NMR(CDCl,21℃):δ=8.16(s,2H),7.00(s,2H),2.96(t,J=7.2Hz,4H),1.71(m,4H),1.28(m,20H),0.88(t,J=7.0Hz,6H)。
MS m/z: 526(M,100%),427(M−C15,48),328(M−2C15,35)。
融点:180.7〜181.2℃。
The purity of the obtained di-n-octyldithienobenzodithiophene was 99.4% by liquid chromatography.
1 H-NMR (CDCl 3 , 21 ° C.): δ = 8.16 (s, 2H), 7.00 (s, 2H), 2.96 (t, J = 7.2 Hz, 4H), 1.71 (M, 4H), 1.28 (m, 20H), 0.88 (t, J = 7.0 Hz, 6H).
MS m / z: 526 (M +, 100%), 427 (M + -C 7 H 15, 48), 328 (M + -2C 7 H 15, 35).
Melting point: 180.7-181.2 ° C.

得られたジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェン15.0mg及びトルエン(和光純薬工業製ピュアーグレード)1.48gを添加し、60℃に加熱溶解後、室温下(27℃)に放置した。完全に溶解しておりドロップキャスト、インクジェットによる製膜に適した化合物であることを確認した。   15.0 mg of the obtained di-n-octyldithienobenzodithiophene and 1.48 g of toluene (Pure grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added, dissolved by heating at 60 ° C., and then allowed to stand at room temperature (27 ° C.). It was confirmed that the compound was completely dissolved and suitable for film formation by drop casting and ink jet.

得られたジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェン3.0mg及びトルエン(和光純薬工業製ピュアーグレード)1.4gを添加し、50℃に加熱し化合物を溶解させることでジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェンを含む有機半導体材料を作製した(0.21重量%無色溶液)。液体クロマトグラフィー分析よりジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェンの純度は99.4%であった。さらに該溶液を空気下で48時間放置後、液体クロマトグラフィー分析を行ったが純度の低下はなく、酸化物は検出されなかった。   Di n-octyl dithieno was added by adding 3.0 g of the obtained di n-octyl dithienobenzodithiophene and 1.4 g of toluene (Pure grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and heating to 50 ° C. to dissolve the compound. An organic semiconductor material containing benzodithiophene was prepared (0.21% by weight colorless solution). According to liquid chromatography analysis, the purity of di-n-octyldithienobenzodithiophene was 99.4%. Further, the solution was allowed to stand in the air for 48 hours and then subjected to liquid chromatography analysis. However, there was no decrease in purity and no oxide was detected.

そして、空気下、直径2インチのn型にハイドープしたシリコン基板(セミテック製、抵抗値;0.001〜0.004Ω、表面に200nmのシリコン酸化膜付き)上に、得られた有機半導体材料0.5mlをシリンジに充填し、0.2μmのフィルターを通した溶液をドロップキャストした。室温下(27℃)で自然乾燥し、膜厚58nmのジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェンの薄膜を作製した。   Then, an organic semiconductor material 0 obtained on an n-type highly doped silicon substrate (manufactured by Semi-Tech, resistance value: 0.001 to 0.004Ω, with a silicon oxide film of 200 nm on the surface) having a diameter of 2 inches in air. .5 ml was filled in a syringe, and the solution passed through a 0.2 μm filter was drop-cast. The film was naturally dried at room temperature (27 ° C.) to prepare a thin film of di-n-octyldithienobenzodithiophene having a film thickness of 58 nm.

該有機薄膜にチャネル長45μm、チャネル幅1500μmのシャドウマスクを置き、金を真空蒸着することで電極を形成し、ボトムゲート−トップコンタクト型のp型有機薄膜トランジスタを作製した。   A shadow mask having a channel length of 45 μm and a channel width of 1500 μm was placed on the organic thin film, and gold was vacuum-deposited to form an electrode. Thus, a bottom gate-top contact type p-type organic thin film transistor was produced.

作製した有機薄膜トランジスタの電気物性を半導体パラメーターアナライザー(アジレントテクノロジー社製、(商品名)B1500A)を用いて、ドレイン電圧(Vd=−50V)で、ゲート電圧(Vg)を+5〜−60Vまで1V刻みで走査し、伝達特性の評価を行った。正孔のキャリア移動度は1.28cm/V・s、電流オン・オフ比は8.1×10であった。 The electrical properties of the organic thin film transistor thus produced were measured in 1V increments with a drain voltage (Vd = -50V) and a gate voltage (Vg) of +5 to -60V using a semiconductor parameter analyzer (manufactured by Agilent Technologies, (trade name) B1500A). And the transfer characteristics were evaluated. The hole carrier mobility was 1.28 cm 2 / V · s, and the current on / off ratio was 8.1 × 10 7 .

実施例2
実施例1の(A)、(B)工程と同様の方法により、ジチエノベンゾジチオフェンを得た。
Example 2
Dithienobenzodithiophene was obtained by the same method as in Steps (A) and (B) of Example 1.

(ジn−デカノイルジチエノベンゾジチオフェンの合成((C)工程))
塩化オクタノイルの代わりに塩化デカノイル(和光純薬工業製)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ジn−デカノイルジチエノベンゾジチオフェンの黄色固体を収率84%で得た。
H−NMR(重ベンゼン,80℃):δ=7.72(s,2H),7.26(s,2H),2.58(t,J=7.2Hz,4H),1.71(m,4H),1.28(m,24H),0.86(t,J=7.0Hz,6H)。
MS m/z: 610(M,100%),498(M−C17+1,41),483(M−C19,16)。
(Synthesis of di-n-decanoyldithienobenzodithiophene (step (C)))
A yellow solid of di-n-decanoyldithienobenzodithiophene was obtained in a yield of 84% by the same method as in Example 1 except that decanoyl chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of octanoyl chloride. .
1 H-NMR (heavy benzene, 80 ° C.): δ = 7.72 (s, 2H), 7.26 (s, 2H), 2.58 (t, J = 7.2 Hz, 4H), 1.71 (M, 4H), 1.28 (m, 24H), 0.86 (t, J = 7.0 Hz, 6H).
MS m / z: 610 (M +, 100%), 498 (M + -C 8 H 17 +1,41), 483 (M + -C 9 H 19, 16).

(ジn−デシルジチエノベンゾジチオフェンの合成((D)工程))
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に塩化アルミニウム(和光純薬工業製)251mg(1.88mmol)、水素化リチウムアルミニウム(和光純薬工業製)102mg(2.68mmol)、ジエチルエーテル10mlを添加した。この混合物に室温下、ジn−デカノイルジチエノベンゾジチオフェン192mg(0.314mmol)とジエチルエーテル25mlの懸濁混合物を投入した。30℃で48時間攪拌後、水冷し水を添加して反応を停止させた。さらに3N塩酸添加後、トルエンで抽出し、有機相を水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(ヘキサン/トルエン=10/1、容積比)、ヘキサン(和光純薬工業製ピュアーグレード)から2回再結晶精製した。さらにトルエン(和光純薬工業製ピュアーグレード)から2回再結晶精製し、ジn−デシルジチエノベンゾジチオフェンの淡黄色鱗片状結晶75mgを得た(収率41%)。なお、再結晶では、粗生成物1mgに対し該溶媒0.26mlを使用した。再結晶の最終冷却温度は何れも室温(27℃)とした。
(Synthesis of di-n-decyldithienobenzodithiophene (step (D)))
Under a nitrogen atmosphere, 251 mg (1.88 mmol) of aluminum chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 102 mg (2.68 mmol) of lithium aluminum hydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), and 10 ml of diethyl ether were added to a 100 ml Schlenk reaction vessel. To this mixture, a suspension mixture of 192 mg (0.314 mmol) of di-n-decanoyldithienobenzodithiophene and 25 ml of diethyl ether was added at room temperature. After stirring at 30 ° C. for 48 hours, the reaction was stopped by cooling with water and adding water. Further, 3N hydrochloric acid was added, followed by extraction with toluene. The organic phase was washed with water and dried over anhydrous sodium sulfate. After concentration under reduced pressure, the obtained residue was purified by silica gel column chromatography (hexane / toluene = 10/1, volume ratio) and recrystallized and purified twice from hexane (pure grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Furthermore, recrystallization purification was performed twice from toluene (pure grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to obtain 75 mg of pale yellow scaly crystals of di-n-decyldithienobenzodithiophene (yield 41%). In the recrystallization, 0.26 ml of the solvent was used per 1 mg of the crude product. The final cooling temperature for recrystallization was set to room temperature (27 ° C.).

得られたジn−デシルジチエノベンゾジチオフェンの純度は液体クロマトグラフィーより99.5%であった。
H−NMR(CDCl,21℃):δ=8.16(s,2H),7.00(s,2H),2.94(t,J=7.2Hz,4H),1.76(m,4H),1.27(m,28H),0.88(t,J=7.0Hz,6H)。
MS m/z: 582(M,100%),455(M−C19,43),328(M−2C19,23)。
融点:169.6〜170.2℃。
The purity of the obtained di-n-decyldithienobenzodithiophene was 99.5% according to liquid chromatography.
1 H-NMR (CDCl 3 , 21 ° C.): δ = 8.16 (s, 2H), 7.00 (s, 2H), 2.94 (t, J = 7.2 Hz, 4H), 1.76 (M, 4H), 1.27 (m, 28H), 0.88 (t, J = 7.0 Hz, 6H).
MS m / z: 582 (M +, 100%), 455 (M + -C 9 H 19, 43), 328 (M + -2C 9 H 19, 23).
Melting point: 169.6-170.2 ° C.

得られたジn−デシルジチエノベンゾジチオフェン18.2mg及びトルエン(和光純薬工業製ピュアーグレード)1.50gを添加し、60℃に加熱溶解後、室温下(27℃)に放置し溶液を調製した。完全に溶解しておりドロップキャスト、インクジェットによる製膜に適した化合物であることを確認した。   Add 18.2 mg of the obtained di-n-decyldithienobenzodithiophene and 1.50 g of toluene (pure grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), heat and dissolve at 60 ° C., and leave it at room temperature (27 ° C.) for a solution. Was prepared. It was confirmed that the compound was completely dissolved and suitable for film formation by drop casting and ink jet.

ジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェンの代わりにジn−デシルジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ボトムゲート−トップコンタクト型のp型有機薄膜トランジスタを作製した。正孔のキャリア移動度は1.50cm/V・s、電流オン・オフ比は1.0×10であった。 A bottom gate-top contact type p-type organic thin film transistor was produced in the same manner as in Example 1 except that di-n-decyldithienobenzodithiophene was used instead of di-n-octyldithienobenzodithiophene. . The hole carrier mobility was 1.50 cm 2 / V · s, and the current on / off ratio was 1.0 × 10 8 .

実施例3
実施例1の(A)、(B)工程と同様の方法により、ジチエノベンゾジチオフェンを得た。
Example 3
Dithienobenzodithiophene was obtained by the same method as in Steps (A) and (B) of Example 1.

(ジn−ドデカノイルジチエノベンゾジチオフェンの合成((C)工程))
塩化オクタノイルの代わりに塩化ドデカノイル(和光純薬工業製)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ジn−ドデカノイルジチエノベンゾジチオフェンの黄色固体を収率87%で得た。
H−NMR(重ベンゼン,80℃):δ=7.72(s,2H),7.25(s,2H),2.58(t,J=7.2Hz,4H),1.71(m,4H),1.28(m,32H),0.86(t,J=7.0Hz,6H)。
MS m/z: 667(M,100%),526(M−C1021+1,39),511(M−C1123,15)。
(Synthesis of di-n-dodecanoyldithienobenzodithiophene (step (C)))
A yellow solid of di-n-dodecanoyldithienobenzodithiophene was obtained in a yield of 87% by the same method as in Example 1 except that dodecanoyl chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of octanoyl chloride. .
1 H-NMR (heavy benzene, 80 ° C.): δ = 7.72 (s, 2H), 7.25 (s, 2H), 2.58 (t, J = 7.2 Hz, 4H), 1.71 (M, 4H), 1.28 (m, 32H), 0.86 (t, J = 7.0 Hz, 6H).
MS m / z: 667 (M +, 100%), 526 (M + -C 10 H 21 +1,39), 511 (M + -C 11 H 23, 15).

(ジn−ドデシルジチエノベンゾジチオフェンの合成((D)工程))
ジn−オクタノイルジチエノベンゾジチオフェンの代わりにジn−ドデカノイルジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ジn−ドデシルジチエノベンゾジチオフェンの淡黄色鱗片状結晶を収率38%で得た。
(Synthesis of di-n-dodecyldithienobenzodithiophene (step (D)))
The pale yellow color of di-n-dodecyldithienobenzodithiophene was obtained in the same manner as in Example 1 except that di-n-dodecanoyldithienobenzodithiophene was used instead of di-n-octanoyldithienobenzodithiophene. Scale-like crystals were obtained with a yield of 38%.

得られたジn−ドデシルジチエノベンゾジチオフェンの純度は液体クロマトグラフィーより99.6%であった。
H−NMR(CDCl,21℃):δ=8.15(s,2H),6.99(s,2H),2.94(t,J=7.2Hz,4H),1.76(m,4H),1.27(m,36H),0.88(t,J=7.0Hz,6H)。
MS m/z: 639(M,100%),483(M−C1123,37),328(M−2C1123,18)。
融点:160.2〜160.6℃。
The purity of the obtained di-n-dodecyldithienobenzodithiophene was 99.6% by liquid chromatography.
1 H-NMR (CDCl 3 , 21 ° C.): δ = 8.15 (s, 2H), 6.99 (s, 2H), 2.94 (t, J = 7.2 Hz, 4H), 1.76 (M, 4H), 1.27 (m, 36H), 0.88 (t, J = 7.0 Hz, 6H).
MS m / z: 639 (M +, 100%), 483 (M + -C 11 H 23, 37), 328 (M + -2C 11 H 23, 18).
Melting point: 160.2-160.6 ° C.

得られたジn−ドデシルジチエノベンゾジチオフェン19.4mg及びトルエン(和光純薬工業製ピュアーグレード)1.87gを添加し、60℃に加熱溶解後、室温下(27℃)に放置し溶液を調製した。完全に溶解しておりドロップキャスト、インクジェットによる製膜に適した化合物であることを確認した。   19.4 mg of the obtained di-n-dodecyldithienobenzodithiophene and 1.87 g of toluene (pure grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added, dissolved by heating at 60 ° C., and then allowed to stand at room temperature (27 ° C.) Was prepared. It was confirmed that the compound was completely dissolved and suitable for film formation by drop casting and ink jet.

ジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェンの代わりにジn−ドデシルジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ボトムゲート−トップコンタクト型のp型有機薄膜トランジスタを作製した。正孔のキャリア移動度は1.46cm/V・s、電流オン・オフ比は1.1×10であった。 A bottom gate-top contact type p-type organic thin film transistor was produced in the same manner as in Example 1 except that di-n-dodecyldithienobenzodithiophene was used instead of di-n-octyldithienobenzodithiophene. . The hole carrier mobility was 1.46 cm 2 / V · s, and the current on / off ratio was 1.1 × 10 8 .

比較例1
実施例1の(A)、(B)工程と同様の方法により、ジチエノベンゾジチオフェンを得た。
Comparative Example 1
Dithienobenzodithiophene was obtained by the same method as in Steps (A) and (B) of Example 1.

(ジn−ヘキサノイルジチエノベンゾジチオフェンの合成)
塩化オクタノイルの代わりに塩化ヘキサノイル(和光純薬工業製)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ジn−ヘキサノイルジチエノベンゾジチオフェンの黄色固体を収率70%で得た。
H−NMR(重ベンゼン,80℃):δ=7.73(s,2H),7.26(s,2H),2.58(t,J=7.2Hz,4H),1.71(m,4H),1.28(m,8H),0.86(t,J=7.0Hz,6H)。
MS m/z: 498(M,100%),442(M−C+1,46),427(M−C11,13)。
(Synthesis of di-n-hexanoyldithienobenzodithiophene)
A yellow solid of di-n-hexanoyldithienobenzodithiophene was obtained in a yield of 70% by the same method as in Example 1 except that hexanoyl chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of octanoyl chloride. .
1 H-NMR (heavy benzene, 80 ° C.): δ = 7.73 (s, 2H), 7.26 (s, 2H), 2.58 (t, J = 7.2 Hz, 4H), 1.71 (M, 4H), 1.28 (m, 8H), 0.86 (t, J = 7.0 Hz, 6H).
MS m / z: 498 (M +, 100%), 442 (M + -C 4 H 9 +1,46), 427 (M + -C 5 H 11, 13).

(ジn−ヘキシルジチエノベンゾジチオフェンの合成)
ジn−オクタノイルジチエノベンゾジチオフェンの代わりにジn−ヘキサノイルジチエノベンゾジチオフェンを用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ジn−ヘキシルジチエノベンゾジチオフェンの白色固体を収率31%で得た。
(Synthesis of di-n-hexyldithienobenzodithiophene)
A white solid of di-n-hexyldithienobenzodithiophene was prepared in the same manner as in Example 1 except that di-n-hexanoyldithienobenzodithiophene was used instead of di-n-octanoyldithienobenzodithiophene. Was obtained in a yield of 31%.

得られたジn−ヘキシルジチエノベンゾジチオフェンの純度は液体クロマトグラフィーより99.1%であった。
H−NMR(CDCl,21℃):δ=8.17(s,2H),7.00(s,2H),2.97(t,J=7.2Hz,4H),1.78(m,4H),1.28(m,12H),0.88(t,J=7.0Hz,6H)。
MS m/z: 470(M,100%),399(M−C11,57),328(M−2C11,47)。
融点:190.2〜190.4℃。
The purity of the obtained di-n-hexyldithienobenzodithiophene was 99.1% according to liquid chromatography.
1 H-NMR (CDCl 3 , 21 ° C.): δ = 8.17 (s, 2H), 7.00 (s, 2H), 2.97 (t, J = 7.2 Hz, 4H), 1.78 (M, 4H), 1.28 (m, 12H), 0.88 (t, J = 7.0 Hz, 6H).
MS m / z: 470 (M +, 100%), 399 (M + -C 5 H 11, 57), 328 (M + -2C 5 H 11, 47).
Melting point: 190.2-190.4 ° C.

得られたジn−ヘキシルジチエノベンゾジチオフェン16.5mg及びトルエン(和光純薬工業製ピュアーグレード)1.63gを添加し、60℃で加熱溶解後、室温下(27℃)に放置したところ、直ちに固体分の析出が見られ、ドロップキャスト、インクジェットによる製膜には適さない化合物であった。   When 16.5 mg of the obtained di-n-hexyldithienobenzodithiophene and 1.63 g of toluene (pure grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added, dissolved by heating at 60 ° C., and then allowed to stand at room temperature (27 ° C.) The solid was immediately precipitated, and the compound was not suitable for film formation by drop casting or ink jet.

本発明の新規なジチエノベンゾジチオフェン誘導体は、高いキャリア移動度を与えると共に、溶媒への溶解性に優れることから容易に有機半導体薄膜を製造することが可能となり、有機薄膜トランジスタに代表される半導体デバイス材料としての適用が期待できる。   The novel dithienobenzodithiophene derivative of the present invention provides high carrier mobility and is excellent in solubility in a solvent, so that an organic semiconductor thin film can be easily produced, and a semiconductor represented by an organic thin film transistor Application as a device material can be expected.

;有機薄膜トランジスタの断面形状による構造を示す図である。; It is a figure which shows the structure by the cross-sectional shape of an organic thin-film transistor.

(A):ボトムゲート−トップコンタクト型有機薄膜トランジスタ
(B):ボトムゲート−ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ
(C):トップゲート−トップコンタクト型有機薄膜トランジスタ
(D):トップゲート−ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ
1:有機半導体層
2:基板
3:ゲート電極
4:ゲート絶縁層
5:ソース電極
6:ドレイン電極
(A): Bottom gate-top contact type organic thin film transistor (B): Bottom gate-bottom contact type organic thin film transistor (C): Top gate-top contact type organic thin film transistor (D): Top gate-bottom contact type organic thin film transistor 1: Organic semiconductor layer 2: Substrate 3: Gate electrode 4: Gate insulating layer 5: Source electrode 6: Drain electrode

Claims (7)

下記一般式(1)で示されることを特徴とするジチエノベンゾジチオフェン誘導体。
Figure 2012206953
(ここで、置換基R及びRは同一又は異なって、n−ヘプチル基、n−オクチル基、炭素数10のアルキル基、炭素数12のアルキル基及び炭素数14のアルキル基からなる群より選択される置換基を示す。)
A dithienobenzodithiophene derivative represented by the following general formula (1):
Figure 2012206953
(Wherein, the substituents R 1 and R 2 are the same or different and are composed of an n-heptyl group, an n-octyl group, an alkyl group having 10 carbon atoms, an alkyl group having 12 carbon atoms, and an alkyl group having 14 carbon atoms. The substituent selected from the above is shown.)
ジn−ヘプチルジチエノベンゾジチオフェン、ジn−オクチルジチエノベンゾジチオフェン、ジn−デシルジチエノベンゾジチオフェン、ジn−ドデシルジチエノベンゾジチオフェン及びジn−テトラデシルジチエノベンゾジチオフェンからなる群より選択される化合物であることを特徴とする請求項1に記載のジチエノベンゾジチオフェン誘導体。 Di-n-heptyldithienobenzodithiophene, di-n-octyldithienobenzodithiophene, di-n-decyldithienobenzodithiophene, di-n-dodecyldithienobenzodithiophene and di-n-tetradecyldithienobenzodithiophene The dithienobenzodithiophene derivative according to claim 1, which is a compound selected from the group consisting of: 炭素数7〜13の芳香族系炭化水素溶媒に対し、室温で1重量%以上の溶解度を示すことを特徴とする請求項1又は2に記載のジチエノベンゾジチオフェン誘導体。 3. The dithienobenzodithiophene derivative according to claim 1, wherein the dithienobenzodithiophene derivative exhibits a solubility of 1 wt% or more at room temperature in an aromatic hydrocarbon solvent having 7 to 13 carbon atoms. トルエンに対し、室温で1重量%以上の溶解度を示すことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のジチエノベンゾジチオフェン誘導体。 The dithienobenzodithiophene derivative according to any one of claims 1 to 3, which exhibits a solubility of 1% by weight or more with respect to toluene at room temperature. 基板上に、ソース電極及びドレイン電極を付設した請求項1〜4のいずれかに記載のジチエノベンゾジチオフェン誘導体からなる有機半導体層とゲート電極とを絶縁層を介して積層したものであることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。 The organic semiconductor layer made of the dithienobenzodithiophene derivative according to any one of claims 1 to 4 provided with a source electrode and a drain electrode on a substrate, and a gate electrode are laminated via an insulating layer. An organic thin film transistor characterized by the above. 有機半導体層が、請求項1〜4のいずれかに記載のジチエノベンゾジチオフェン誘導体の溶液をドロップキャスト法に供することにより形成された有機半導体層であることを特徴とする請求項6に記載の有機薄膜トランジスタ。 The organic semiconductor layer is an organic semiconductor layer formed by subjecting the solution of the dithienobenzodithiophene derivative according to any one of claims 1 to 4 to a drop casting method. Organic thin film transistor. p型トランジスタであることを特徴とする請求項5又は6に記載の有機薄膜トランジスタ。 The organic thin film transistor according to claim 5, wherein the organic thin film transistor is a p-type transistor.
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