JP2013140923A - Organic semiconductor thin film and organic thin-film solar cell - Google Patents

Organic semiconductor thin film and organic thin-film solar cell Download PDF

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芳雄 安蘇
Hirotaka Ie
裕隆 家
Makoto Karakawa
誠 辛川
Aya Kojima
彩 小島
Takafumi Nagai
隆文 永井
Kenji Adachi
健二 足達
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly functional organic thin-film solar cell.SOLUTION: An n-type semiconductor represented by formula (1) and a p-type semiconductor of a polythiophene derivative form a bulk heterojunction.

Description

本発明は、有機半導体薄膜からなる発電層、及び有機薄膜太陽電池に関する。   The present invention relates to a power generation layer composed of an organic semiconductor thin film and an organic thin film solar cell.

有機薄膜太陽電池は、光変換材料として有機化合物を用い、溶液からの塗布法によって形成されるものであり、1)デバイス作成時のコストが低い、2)大面積化が容易である、3)シリコン等の無機材料と比較してフレキシブルであり使用できる場所が広がる、4)資源枯渇の心配が少ない、等の各種の利点を有するものである。このため、近年、有機薄膜太陽電池の開発が進められており、特に、バルクヘテロジャンクション構造を採用することによって変換効率を大きく向上させることが可能となり、広く注目を集めるに至っている。   An organic thin film solar cell is formed by using an organic compound as a light conversion material by a coating method from a solution. 1) Low cost for creating a device 2) Easy to enlarge 3) Compared to inorganic materials such as silicon, it is flexible and has a wider range of usable locations. 4) It has various advantages such as less concern about resource depletion. For this reason, in recent years, organic thin film solar cells have been developed, and in particular, conversion efficiency can be greatly improved by employing a bulk heterojunction structure, which has attracted widespread attention.

有機薄膜太陽電池に用いる発電層の内で、p型半導体については、特に、ポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT)が優れた性能を有するp型半導体材料として知られている。最近では、より高機能を目指して、太陽光の広域の波長を吸収できる構造やエネルギー準位を調節した構造を有する化合物が開発され、性能向上に大きく貢献している(非特許文献1)。   Among the power generation layers used in organic thin film solar cells, for p-type semiconductors, in particular, poly-3-hexylthiophene (P3HT) is known as a p-type semiconductor material having excellent performance. Recently, with the aim of higher functionality, compounds having a structure capable of absorbing a wide range of wavelengths of sunlight and a structure in which the energy level is adjusted have been developed and have greatly contributed to performance improvement (Non-Patent Document 1).

一方、n型半導体については、各種のフラーレン誘導体がn型半導体材料として知られている。この中では、PCBM(フェニルC61酪酸メチルエステル)が最も報告例が多い(非特許文献2)。一方で、PCBMを凌駕する有機薄膜太陽電池用途のフラーレン誘導体は極めて少なく(非特許文献3,4)、高機能なフラーレン誘導体の開発が望まれている。
n型半導体機能として、分子内にパーフルオロアルキル基を有するフラーレン誘導体が、FETにおいて高い電子移動度を達成したこと及び大気下でも稼動することが報告されている(非特許文献5)。ここで高機能を発現した理由は、分子の一部がパーフルオロアルキル基によって置換されたことにより、このパーフルオロアルキル基の凝集性により、フラーレンが高度に配列したことによる。
この他にも分子内にパーフルオロアルキル基を有することにより、耐久性が向上することがp型半導体である含フッ素ポリチオフェンで報告されている等(非特許文献6)、有機半導体材料において、パーフルオロアルキル基の導入が検討されている。最近の太陽電池の効率向上を狙った例として、パーフルオロアルキル基の凝集性を活かして、含フッ素フラーレンを用いた界面制御(非特許文献7)及び含フッ素ポリチオフェンを用いた開放電圧の向上が報告されている(非特許文献8)。
On the other hand, for an n-type semiconductor, various fullerene derivatives are known as n-type semiconductor materials. Among them, PCBM (phenyl C61 butyric acid methyl ester) has the most reported examples (Non-patent Document 2). On the other hand, there are very few fullerene derivatives for organic thin-film solar cells that surpass PCBM (Non-Patent Documents 3 and 4), and the development of highly functional fullerene derivatives is desired.
As an n-type semiconductor function, it has been reported that a fullerene derivative having a perfluoroalkyl group in a molecule achieves high electron mobility in a FET and operates under the atmosphere (Non-patent Document 5). The reason why the high function is expressed here is that fullerenes are highly arranged due to the cohesiveness of the perfluoroalkyl group because a part of the molecule is substituted with a perfluoroalkyl group.
In addition, it has been reported that fluorine-containing polythiophene, which is a p-type semiconductor, has improved durability by having a perfluoroalkyl group in the molecule (Non-patent Document 6). Introduction of a fluoroalkyl group has been studied. As an example aimed at improving the efficiency of recent solar cells, taking advantage of the cohesiveness of perfluoroalkyl groups, interface control using fluorinated fullerene (Non-patent Document 7) and improvement of open circuit voltage using fluorinated polythiophene It has been reported (Non-patent Document 8).

しかしながら、パーフルオロアルキル基を有する半導体自身が有する高いキャリアー移動度や高い耐久性等を活かした高機能材料開発に関しては、今だ取り組みが不十分である。中でも、上記した含フッ素フラーレン誘導体をn型半導体に用いて太陽電池を作製しても、変換効率は非常に低い。この原因として、パーフルオロアルキル基の凝集性によりp型半導体材料との親和性が悪く、本来これらn型半導体とp型半導体とから形成される有機発電層内で、バルクヘテロジャンクション構造が形成出来ていないことが挙げられる。   However, efforts have not yet been made for the development of highly functional materials that take advantage of the high carrier mobility and high durability of semiconductors having perfluoroalkyl groups. In particular, even when a solar cell is manufactured using the above-described fluorine-containing fullerene derivative as an n-type semiconductor, the conversion efficiency is very low. This is because the perfluoroalkyl group has an agglomeration property and has a poor affinity with the p-type semiconductor material, and a bulk heterojunction structure can be formed in the organic power generation layer originally formed from these n-type semiconductor and p-type semiconductor. Not to mention.

これを改善するために、分子内にアルキル基鎖を導入したり、パーフルオロアルキル基の鎖長を短くして用いることが報告されている(特許文献1、非特許文献9)。   In order to improve this, it has been reported that an alkyl group chain is introduced into the molecule or the chain length of the perfluoroalkyl group is shortened (Patent Document 1, Non-Patent Document 9).

即ち、特許文献1には、次式:
で表され、p型半導体への高い親和性を有し、塗布法による良好な有機発電層形成を可能とするフラーレン誘導体が開示されている。
That is, in Patent Document 1, the following formula:
And a fullerene derivative having a high affinity for a p-type semiconductor and capable of forming a favorable organic power generation layer by a coating method is disclosed.

特開2011−140480号公報JP 2011-140480 A

Yu, L. P.ら、Journal of American Chemical Society、米国化学会、2011年、133巻、1885頁Yu, L. P. et al., Journal of American Chemical Society, American Chemical Society, 2011, 133, 1885. Hummelen, J. C.ら、The Journal of Organic Chemistry、米国化学会、1995年、60巻、532頁Hummelen, J. C. et al., The Journal of Organic Chemistry, American Chemical Society, 1995, 60, 532. 伊藤ら、Journal of Materials Chemistry、2010年、20巻、9226頁Ito et al., Journal of Materials Chemistry, 2010, 20, pp. 9226 Li, Y.らJournal of American Chemical Society、米国化学会、2010年、132巻、1377頁Li, Y. et al. Journal of American Chemical Society, American Chemical Society, 2010, 132, 1377. 近松ら、Chemistry of Materials、米国化学会、2008年、20巻、7365頁Chikamatsu et al., Chemistry of Materials, American Chemical Society, 2008, 20, 7365 Zhang, J.ら、Chinese Journal of Polymer Science、1996年、14巻、330頁Zhang, J. et al., Chinese Journal of Polymer Science, 1996, 14, p. 330 但馬ら、Advanced Materials、2008年、20巻、2211頁Tajima et al., Advanced Materials, 2008, 20, 2211 但馬ら、Nature Materials、2011年、10巻、450頁Tajima et al., Nature Materials, 2011, 10, pp. 450 永井ら、第34回フッ素化学討論会講演要旨、講演番号O−4、フッ素化学研究会、2010年、10月18日Nagai et al., Abstract of the 34th Fluorine Chemistry Conference, Lecture No. O-4, Fluorine Chemistry Study Group, October 18, 2010

しかし、更なる、有機薄膜太陽電池の変換効率向上に向けた、半導体材料及びこれらから形成される有機発電層の開発が望まれている。
従って、本発明は、新たな半導体材料の開発による、高機能な有機薄膜太陽電池を提供することを目的とする。
However, further development of semiconductor materials and organic power generation layers formed from these materials is desired for improving the conversion efficiency of organic thin-film solar cells.
Therefore, an object of the present invention is to provide a highly functional organic thin-film solar cell by developing a new semiconductor material.

本発明者らの検討によれば、優れた光電変換性能を有するバルクヘテロジャンクション構造を容易に形成するためには、p型半導体材料及びn型半導体材料のそれぞれの改良、又はその他の条件の最適化だけでは必ずしも十分ではないことが明らかになった。
本発明者らは、かかる知見に基づき、p型半導体材料とn型半導体材料の好適な組み合わせを探索した結果、
式(1):
[式中、
環Aは、環構成原子として炭素原子に加えて窒素原子を有していてもよい3又は5員環を表し、
aは、1個以上の置換基(当該置換基のうちの少なくとも1個は、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基である)で置換された有機基を表し、
は、各出現において同一又は異なって、炭化水素基を表し、
naは、1又は2を表し、
環Bはフラーレンを表す。
で表されるフラーレン誘導体であるn型半導体化合物と、
式(2a):
[式中、
5aは、ペルフルオロアルキル基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
5a’は、水素、又は炭化水素基を表し、及び
5aは、−(CHn2−、又は−CH−O−(CHn2−(式中、n2は、1〜3の整数)を表す。]
で表される繰り返し単位を有し、かつ、式(2b):
[式中、
5a’は、水素、又は炭化水素基を表し、及び
5bは、アルキル基を表す。]で表される繰り返し単位を更に有していてもよい
ポリチオフェン誘導体A、又は
[B]式(3):
[式中、
6a、R6b、R6c、及びR6dは、それぞれ独立して、ペルフルオロアルキル基を表し、L6a、L6b、L6c、及びL6dは、それぞれ独立して、結合手、又はアルキレン鎖を表し、R7a、及びR7bは、同一又は異なって、かつ各出現において同一又は異なって、水素、又アルキル基を表し、及び
n3は繰り返し数を表す。]
で表されるポリチオフェン誘導体Bであるp型半導体化合物との組み合わせによれば、優れた有機発電層が得られる事を見出し、更なる検討の結果、本発明を完成するに至った。
According to the study by the present inventors, in order to easily form a bulk heterojunction structure having excellent photoelectric conversion performance, each of the p-type semiconductor material and the n-type semiconductor material is improved, or other conditions are optimized. It turns out that alone is not always enough.
Based on such knowledge, the present inventors have searched for a suitable combination of a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material,
Formula (1):
[Where:
Ring A represents a 3- or 5-membered ring optionally having a nitrogen atom in addition to a carbon atom as a ring-constituting atom,
R a represents an organic group substituted with one or more substituents (at least one of the substituents is a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group);
R b is the same or different at each occurrence and represents a hydrocarbon group;
na represents 1 or 2,
Ring B represents fullerene.
An n-type semiconductor compound which is a fullerene derivative represented by:
Formula (2a):
[Where:
R 5a represents a perfluoroalkyl group or a perfluoropolyether group,
R 5a ′ represents hydrogen or a hydrocarbon group, and L 5a represents — (CH 2 ) n2 —, or —CH 2 —O— (CH 2 ) n2 — (wherein n2 represents 1 to 3) Integer). ]
And having the repeating unit represented by formula (2b):
[Where:
R 5a ′ represents hydrogen or a hydrocarbon group, and R 5b represents an alkyl group. Or a polythiophene derivative A that may further have a repeating unit represented by formula (3):
[Where:
R 6a , R 6b , R 6c , and R 6d each independently represents a perfluoroalkyl group, and L 6a , L 6b , L 6c , and L 6d each independently represent a bond or an alkylene chain. R 7a and R 7b are the same or different, and are the same or different at each occurrence, represent hydrogen or an alkyl group, and n3 represents the number of repetitions. ]
The present inventors have found that an excellent organic power generation layer can be obtained by a combination with a p-type semiconductor compound that is a polythiophene derivative B represented by the following. As a result of further studies, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、下記の態様を含む。   That is, the present invention includes the following aspects.

項1.
式(1):
[式中、
環Aは、環構成原子として炭素原子に加えて窒素原子を有していてもよい3又は5員環を表し、
aは、1個以上の置換基(当該置換基のうちの少なくとも1個は、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基である)で置換された有機基を表し、
は、各出現において同一又は異なって、炭化水素基を表し、
naは、1又は2を表し、
環Bはフラーレンを表す。]
で表されるフラーレン誘導体、及び
式(2a):
[式中、
5aは、ペルフルオロアルキル基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
5a’は、水素、又はアルキル基を表し、及び
5aは、主鎖の原子数が1〜5であるリンカーを表す。]
で表される繰り返し単位を有し、かつ、式(2b):
[式中、
5a’は、水素、又はアルキル基を表し、及び
5bは、アルキル基を表す。]
で表される繰り返し単位を更に有していてもよい
ポリチオフェン誘導体A、又は
[B]式(3):
[式中、
6a、R6b、R6c、及びR6dは、それぞれ独立して、ペルフルオロアルキル基を表し、
6a、L6b、L6c、及びL6dは、それぞれ独立して、結合手、又はアルキレン鎖を表し、
7a、及びR7bは、同一又は異なって、かつ各出現において同一又は異なって、
水素、又アルキル基を表し、及び
n3は繰り返し数を表す。]
で表されるポリチオフェン誘導体Bであるp型半導体化合物を含有し、
前記n型半導体化合物と前記p型半導体化合物とで形成される有機発電層。
項2.
前記フラーレン誘導体が、
式(1a):
[式中、
1aは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
2aは、各出現において同一又は異なって、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、ペルフルオロポリエーテル基、又はアルキル基を表し、
3aは、アルキル基を表し、
4aは、水素又はアルキル基を表し、
n1は、0〜2の整数を表し、
環Bは、フラーレンを表す。]
で表される化合物である項1に記載の有機発電層。
項3.
前記フラーレン誘導体が、
式(1a’):
[式中、
1aは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
2aは、各出現において同一又は異なって、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、ペルフルオロポリエーテル基、又はアルキル基を表し、
3aは、アルキル基を表し、
4aは、水素又はアルキル基を表し、
n1は、0〜2の整数を表す。]
で表されるフラーレン誘導体であるn型半導体化合物
である項2に記載の有機発電層。
項4.
1aは、ペルフルオロアルキル基である項2又は3に記載の有機発電層。
項5.
式(1a)、又は式(1a’)中の、
で表される部分は、
[式中の記号は前記と同意義を表す。]
である項2〜4のいずれか1項に記載の有機発電層。
項6.
4aは、アルキル基である項2〜5のいずれか1項に記載の有機発電層。
項7.
4aは、水素である項2〜5のいずれか1項に記載の有機発電層。
項8.
前記フラーレン誘導体が、
式(1b):
[式中、
1bは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
は、主鎖の原子数が1〜5であるリンカーを表し、
2bは、置換されていてもよい芳香族基を表し、
nbは、1〜20の整数を表し、
環Bは、フラーレンを表す。]
で表される化合物である項1に記載の有機発電層。
項9.
前記フラーレン誘導体が、
式(1b’):
[式中、
1bは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
は、リンカーを表し、
2bは、置換されていてもよい芳香族基を表し、
nbは、1〜20の整数を表す。]
で表される化合物である項8に記載の有機発電層。
項10.
1bは、ペルフルオロポリエーテル基である項8又は9に記載の有機発電層。
項11.
前記p型半導体化合物がポリチオフェン誘導体Aであり、
5aは、炭素数4〜12のペルフルオロアルキル基、又は炭素数4〜18のペルフルオロポリエーテル基であり、及び
5aは、−(CHn2−、又は−CH−O−(CHn2−(式中、n2は、1〜3の整数)であり
項1〜10のいずれか1項に記載の有機発電層。
項12.
前記p型半導体化合物がポリチオフェン誘導体Bであり、
6a、R6b、R6c、及びR6dは、同一又は異なって、炭素数4〜12のペルフルオロアルキル基又は炭素数4〜18のペルフルオロポリエーテル基であり、
6a、L6b、L6c、及びL6dは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキレン鎖であり、
7a、及びR7bは、同一又は異なって、かつ各出現において同一又は異なって、
水素、又は炭素数4〜12であり、及び
n3は、6〜20の整数である
項1〜11のいずれか1項に記載の有機発電層。
項13.
項1〜12のいずれか1項に記載の有機発電層を含有する有機薄膜太陽電池。
項14.
式:
[式中、
5aは、ペルフルオロポリエーテル基を表し、
5a’は、水素、又はアルキル基を表し、及び
n2は、1〜3の整数を表す。]
で表される化合物。
Item 1.
Formula (1):
[Where:
Ring A represents a 3- or 5-membered ring optionally having a nitrogen atom in addition to a carbon atom as a ring-constituting atom,
R a represents an organic group substituted with one or more substituents (at least one of the substituents is a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group);
R b is the same or different at each occurrence and represents a hydrocarbon group;
na represents 1 or 2,
Ring B represents fullerene. ]
And a fullerene derivative represented by formula (2a):
[Where:
R 5a represents a perfluoroalkyl group or a perfluoropolyether group,
R 5a ′ represents hydrogen or an alkyl group, and L 5a represents a linker having 1 to 5 atoms in the main chain. ]
And having the repeating unit represented by formula (2b):
[Where:
R 5a ′ represents hydrogen or an alkyl group, and R 5b represents an alkyl group. ]
Or a polythiophene derivative A which may further have a repeating unit represented by formula (3):
[Where:
R 6a , R 6b , R 6c , and R 6d each independently represent a perfluoroalkyl group,
L 6a , L 6b , L 6c and L 6d each independently represent a bond or an alkylene chain;
R 7a and R 7b are the same or different and are the same or different at each occurrence,
Hydrogen and an alkyl group are represented, and n3 represents a repeating number. ]
A p-type semiconductor compound which is a polythiophene derivative B represented by:
An organic power generation layer formed of the n-type semiconductor compound and the p-type semiconductor compound.
Item 2.
The fullerene derivative is
Formula (1a):
[Where:
R 1a represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
R 2a is the same or different at each occurrence and represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, a perfluoropolyether group, or an alkyl group,
R 3a represents an alkyl group,
R 4a represents hydrogen or an alkyl group,
n1 represents an integer of 0 to 2,
Ring B represents fullerene. ]
Item 2. The organic power generation layer according to Item 1, which is a compound represented by:
Item 3.
The fullerene derivative is
Formula (1a ′):
[Where:
R 1a represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
R 2a is the same or different at each occurrence and represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, a perfluoropolyether group, or an alkyl group,
R 3a represents an alkyl group,
R 4a represents hydrogen or an alkyl group,
n1 represents the integer of 0-2. ]
Item 3. The organic power generation layer according to Item 2, which is an n-type semiconductor compound that is a fullerene derivative represented by:
Item 4.
Item 4. The organic power generation layer according to Item 2 or 3, wherein R 1a is a perfluoroalkyl group.
Item 5.
In formula (1a) or formula (1a ′),
The part represented by
[The symbols in the formula are as defined above. ]
Item 5. The organic power generation layer according to any one of Items 2 to 4.
Item 6.
Item 6. The organic power generation layer according to any one of Items 2 to 5, wherein R 4a is an alkyl group.
Item 7.
Item 6. The organic power generation layer according to any one of Items 2 to 5, wherein R 4a is hydrogen.
Item 8.
The fullerene derivative is
Formula (1b):
[Where:
R 1b represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
L b represents a linker having 1 to 5 atoms in the main chain;
R 2b represents an optionally substituted aromatic group,
nb represents an integer of 1 to 20,
Ring B represents fullerene. ]
Item 2. The organic power generation layer according to Item 1, which is a compound represented by:
Item 9.
The fullerene derivative is
Formula (1b ′):
[Where:
R 1b represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
L b represents a linker;
R 2b represents an optionally substituted aromatic group,
nb represents an integer of 1 to 20. ]
Item 9. The organic power generation layer according to Item 8, which is a compound represented by:
Item 10.
Item 10. The organic power generation layer according to Item 8 or 9, wherein R 1b is a perfluoropolyether group.
Item 11.
The p-type semiconductor compound is polythiophene derivative A;
R 5a is a C 4-12 perfluoroalkyl group or a C 4-18 perfluoropolyether group, and L 5a is — (CH 2 ) n2 —, or —CH 2 —O— (CH 2 ) The organic power generation layer according to any one of Items 1 to 10, wherein n2 − (wherein n2 is an integer of 1 to 3).
Item 12.
The p-type semiconductor compound is a polythiophene derivative B;
R 6a , R 6b , R 6c , and R 6d are the same or different and are a C 4-12 perfluoroalkyl group or a C 4-18 perfluoropolyether group,
L 6a , L 6b , L 6c , and L 6d are the same or different and each is an alkylene chain having 1 to 5 carbon atoms,
R 7a and R 7b are the same or different and are the same or different at each occurrence,
Item 12. The organic power generation layer according to any one of Items 1 to 11, which is hydrogen or a carbon number of 4 to 12, and n3 is an integer of 6 to 20.
Item 13.
The organic thin-film solar cell containing the organic electric power generation layer of any one of claim | item 1 -12.
Item 14.
formula:
[Where:
R 5a represents a perfluoropolyether group,
R 5a ′ represents hydrogen or an alkyl group, and n2 represents an integer of 1 to 3. ]
A compound represented by

本発明によれば、容易に製造でき、かつ優れた光電変換性能を有する有機薄膜太陽電池用の発電層が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power generation layer for organic thin film solar cells which can be manufactured easily and has the outstanding photoelectric conversion performance is provided.

本発明の太陽電池の概略の断面図である。It is general | schematic sectional drawing of the solar cell of this invention. 電界効果型トランジスタの概略図である。It is the schematic of a field effect transistor.

1.用語   1. the term

本明細書中、「ペルフルオロアルキル基」とは、アルキル基の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基、又はアルキル基の末端の1個の水素原子以外の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基を意味する。
本明細書中、「アルキル基」としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、1−エチルプロピル、ヘキシル、イソヘキシル、1,1−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、3,3−ジメチルブチル、及び2−エチルブチルが挙げられる。
本明細書中、「ペルフルオロアルコキシ基」とは、アルコキシ基の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基、又はアルコキシ基の末端の1個の水素原子以外の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基を意味する。
本明細書中、「アルコキシ基」としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、sec−ブトキシ、及びtert−ブトキシが挙げられる。
In the present specification, “perfluoroalkyl group” means a group in which all hydrogen atoms of an alkyl group are substituted with fluorine atoms, or all hydrogen atoms other than one hydrogen atom at the end of the alkyl group are fluorine atoms. Means a substituted group.
In the present specification, examples of the “alkyl group” include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, neopentyl, 1-ethylpropyl, hexyl, isohexyl, 1 , 1-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl, and 2-ethylbutyl.
In the present specification, the term “perfluoroalkoxy group” means a group in which all hydrogen atoms of an alkoxy group are substituted with fluorine atoms, or all hydrogen atoms other than one hydrogen atom at the terminal of an alkoxy group are fluorine atoms. Means a substituted group.
In the present specification, examples of the “alkoxy group” include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, and tert-butoxy.

本明細書中、「ペルフルオロポリエーテル基」とは、2個以上の炭素−炭素結合のそれぞれに1個のエーテル性酸素原子が挿入されたペルフルオロアルキル基を意味する。従って、「ペルフルオロポリエーテル基」は、複数のペルフルオロアルキレンオキシド鎖を有し、末端にペルフルオロアルキル基を有する1価の基である。
本明細書中、「ペルフルオロアルキレンオキシド鎖」は、ペルフルオロアルキレン−O−鎖を意味する。
本明細書中、「ペルフルオロアルキレン鎖」は、アルキレン鎖の全ての水素原子がフッ素原子で置換された2価の基を意味する。
本明細書中、「アルキレン(鎖)」は、アルキル基から1個の水素原子が取り除かれて形成される2価の基を意味する。その例としては、例えば、メチレン、メチルメチレン、エチレン、メチルエチレン、トリメチレン、メチルメチレン、テトラメチレン、メチルテトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレンが挙げられる。
In the present specification, the “perfluoropolyether group” means a perfluoroalkyl group in which one etheric oxygen atom is inserted into each of two or more carbon-carbon bonds. Therefore, the “perfluoropolyether group” is a monovalent group having a plurality of perfluoroalkylene oxide chains and having a perfluoroalkyl group at the terminal.
In the present specification, the “perfluoroalkylene oxide chain” means a perfluoroalkylene-O-chain.
In the present specification, the “perfluoroalkylene chain” means a divalent group in which all hydrogen atoms of the alkylene chain are substituted with fluorine atoms.
In the present specification, “alkylene (chain)” means a divalent group formed by removing one hydrogen atom from an alkyl group. Examples thereof include methylene, methylmethylene, ethylene, methylethylene, trimethylene, methylmethylene, tetramethylene, methyltetramethylene, pentamethylene and hexamethylene.

2.有機発電層   2. Organic power generation layer

本発明の有機薄膜太陽電池用の発電層は、以下に説明するn型半導体化合物と前記p型半導体化合物とがバルクヘテロジャンクションを形成している半導体薄膜から形成される。   The power generation layer for an organic thin film solar cell of the present invention is formed from a semiconductor thin film in which an n-type semiconductor compound and the p-type semiconductor compound described below form a bulk heterojunction.

2.1.n型半導体化合物   2.1. n-type semiconductor compound

本発明の有機発電層が含有するn型半導体化合物は、式(1):
で表されるフラーレン誘導体である。
The n-type semiconductor compound contained in the organic power generation layer of the present invention has the formula (1):
It is a fullerene derivative represented by these.

以下、当該式(1)中の記号を説明する。   Hereinafter, symbols in the formula (1) will be described.

環Aは、環構成原子として炭素原子に加えて窒素原子を有していてもよい3又は5員環を表す。
環Aは、好ましくは、
である。
Ring A represents a 3- or 5-membered ring which may have a nitrogen atom in addition to a carbon atom as a ring-constituting atom.
Ring A is preferably
It is.

aは、1個以上の置換基(当該置換基のうちの少なくとも1個は、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基である)で置換された有機基を表す。
aは、好ましくは、
式:
[式中、
1aは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
2aは、各出現において同一又は異なって、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、ペルフルオロポリエーテル基、又はアルキル基を表し、
n1は、0〜2の整数を表す。]
で表される基、又は、
式:
[式中、
1bは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
は、主鎖の原子数が1〜5であるリンカーを表し、
nbは、1〜20の整数を表す。]
で表される基である。
R a represents an organic group substituted with one or more substituents (at least one of the substituents is a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group).
R a is preferably
formula:
[Where:
R 1a represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
R 2a is the same or different at each occurrence and represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, a perfluoropolyether group, or an alkyl group,
n1 represents the integer of 0-2. ]
Or a group represented by
formula:
[Where:
R 1b represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
L b represents a linker having 1 to 5 atoms in the main chain;
nb represents an integer of 1 to 20. ]
It is group represented by these.

は、好ましくは、−O−(CHnc−、−S−(CHnc−、−C(=O)−O−(CHnc−、−C(=O)−(CHnc−、又は−N(−R)−(CHnc−である。ncは、好ましくは1〜4の整数である(但し、Lbで表されるリンカーの主鎖の原子数は、1〜5である)。Rは、水素又はアルキル基を表す。Rで表される「アルキル基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数6〜10、特に好ましくは炭素数8)のアルキル基である。当該「アルキル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。Lは、好ましくは、−C(=O)−O−(CHnc−である。 L b is preferably —O— (CH 2 ) nc —, —S— (CH 2 ) nc —, —C (═O) —O— (CH 2 ) nc —, —C (═O) —. (CH 2 ) nc —, or —N (—R d ) — (CH 2 ) nc —. nc is preferably an integer of 1 to 4 (provided that the number of atoms in the main chain of the linker represented by Lb is 1 to 5). R d represents hydrogen or an alkyl group. The “alkyl group” represented by R d is preferably an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 6 to 10 carbon atoms, particularly preferably 8 carbon atoms). The “alkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear. L b is preferably —C (═O) —O— (CH 2 ) nc —.

は、各出現において同一又は異なって、炭化水素基を表す。
は、好ましくは、アルキル基、又は置換されていてもよい芳香族基である。Rで表される「置換されていてもよい芳香族基」の「芳香族基」は、好ましくは、フェニル、ナフチル、アントリル等の炭素数6〜14のアリール基が挙げられる。当該「芳香族基」は1個以上(例、1〜5個)の置換基で置換されていてもよい。当該「置換基としては、ハロゲン原子、1個以上(例、1〜3個)のハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基が挙げられる。
R b is the same or different at each occurrence and represents a hydrocarbon group.
R b is preferably an alkyl group or an optionally substituted aromatic group. The “aromatic group” of the “optionally substituted aromatic group” represented by R b is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms such as phenyl, naphthyl, and anthryl. The “aromatic group” may be substituted with one or more (eg, 1 to 5) substituents. The “substituent” includes a halogen atom, an alkyl group which may be substituted with one or more (eg, 1 to 3) halogen atoms.

naは、1又は2を表す。   na represents 1 or 2.

環B、すなわち式中の部分:
は、フラーレンを表す。
環Bで表されるフラーレンは、好ましくは、フラーレンC60、又はフラーレンC70であり、より好ましくはフラーレンC60である。
Ring B, ie the moiety in the formula:
Represents fullerene.
The fullerene represented by ring B is preferably fullerene C60 or fullerene C70, more preferably fullerene C60.

本明細書中、フラーレンC60を次のように表す場合がある。
In the present specification, fullerene C60 may be expressed as follows.

式(1)で表されるフラーレン誘導体であるn型半導体化合物は、好ましくは、下記式(1a)で表されるフラーレン誘導体、又は下記式(1b)で表されるフラーレン誘導体であり、より好ましくは、下記式(1a’)で表されるフラーレン誘導体、又は下記式(1b’)で表されるフラーレン誘導体である。なお、式(1b)で表されるフラーレン誘導体は新規化合物である。   The n-type semiconductor compound which is a fullerene derivative represented by the formula (1) is preferably a fullerene derivative represented by the following formula (1a) or a fullerene derivative represented by the following formula (1b), more preferably Is a fullerene derivative represented by the following formula (1a ′) or a fullerene derivative represented by the following formula (1b ′). The fullerene derivative represented by the formula (1b) is a novel compound.

式(1a):
Formula (1a):

以下、式(1a)及び式(1a’)中の記号を説明する。   Hereinafter, symbols in formula (1a) and formula (1a ′) will be described.

1aは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表す。
1aで表される「ペルフルオロアルキル基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数4〜10、特に好ましくは炭素数4〜8)のペルフルオロアルキル基である。当該「ペルフルオロアルキル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。
R 1a represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group.
The “perfluoroalkyl group” represented by R 1a is preferably a perfluoroalkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 4 to 10 carbon atoms, particularly preferably 4 to 8 carbon atoms). The “perfluoroalkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.

1aで表される「ペルフルオロアルコキシ基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数4〜10、特に好ましくは炭素数4〜8)のペルフルオロアルコキシ基である。当該「ペルフルオロアルコキシ基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。 The “perfluoroalkoxy group” represented by R 1a is preferably a perfluoroalkoxy group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 4 to 10 carbon atoms, particularly preferably 4 to 8 carbon atoms). The “perfluoroalkoxy group” may be linear or branched, but is preferably linear.

1aで表される「ペルフルオロポリエーテル基」は、好ましくは、炭素数4〜18(より好ましくは炭素数4〜15、特に好ましくは炭素数4〜12)のペルフルオロポリエーテル基である。当該「ペルフルオロポリエーテル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。 The “perfluoropolyether group” represented by R 1a is preferably a perfluoropolyether group having 4 to 18 carbon atoms (more preferably 4 to 15 carbon atoms, particularly preferably 4 to 12 carbon atoms). The “perfluoropolyether group” may be linear or branched, but is preferably linear.

1aは、好ましくは、ペルフルオロアルキル基、より好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数4〜10、特に好ましくは炭素数4〜8)のペルフルオロアルキル基である。 R 1a is preferably a perfluoroalkyl group, more preferably a perfluoroalkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 4 to 10 carbon atoms, particularly preferably 4 to 8 carbon atoms).

2aは、各出現において同一又は異なって、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、ペルフルオロポリエーテル基、又はアルキル基を表す。
2aで表される「ペルフルオロアルキル基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数4〜10、特に好ましくは炭素数4〜8)のペルフルオロアルキル基である。当該「ペルフルオロアルキル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。
2aで表される「ペルフルオロアルコキシ基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数4〜10、特に好ましくは炭素数4〜8)のペルフルオロアルコキシ基である。当該「ペルフルオロアルコキシ基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。
2aで表される「ペルフルオロポリエーテル基」は、好ましくは、炭素数4〜18(より好ましくは炭素数4〜15、特に好ましくは炭素数4〜12)のペルフルオロポリエーテル基である。当該「ペルフルオロポリエーテル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよい。
2aで表される「アルキル基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数6〜10、特に好ましくは炭素数8)のアルキル基である。当該「アルキル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。
R 2a is the same or different at each occurrence and represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, a perfluoropolyether group, or an alkyl group.
The “perfluoroalkyl group” represented by R 2a is preferably a perfluoroalkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 4 to 10 carbon atoms, particularly preferably 4 to 8 carbon atoms). The “perfluoroalkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.
The “perfluoroalkoxy group” represented by R 2a is preferably a perfluoroalkoxy group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 4 to 10 carbon atoms, particularly preferably 4 to 8 carbon atoms). The “perfluoroalkoxy group” may be linear or branched, but is preferably linear.
The “perfluoropolyether group” represented by R 2a is preferably a perfluoropolyether group having 4 to 18 carbon atoms (more preferably 4 to 15 carbon atoms, particularly preferably 4 to 12 carbon atoms). The “perfluoropolyether group” may be linear or branched.
The “alkyl group” represented by R 2a is preferably an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 6 to 10 carbon atoms, and particularly preferably 8 carbon atoms). The “alkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.

n1は、0〜2の整数を表す。
n1は、好ましくは、0である。すなわち、R2aは、好ましくは不存在である。
n1 represents the integer of 0-2.
n1 is preferably 0. That is, R 2a is preferably absent.

式(1)中の、
で表される部分は、
[式中の記号は前記と同意義を表す。]
In formula (1),
The part represented by
[The symbols in the formula are as defined above. ]

3aは、アルキル基を表す。
好ましくは、炭素数1〜12(より好ましくは炭素数1〜8、更に好ましくは炭素数1〜2(すなわち、メチル、又はエチル)、特に更に好ましくは炭素数1(すなわち、メチル))のアルキル基である。
R 3a represents an alkyl group.
Preferably, alkyl having 1 to 12 carbons (more preferably 1 to 8 carbons, more preferably 1 to 2 carbons (that is, methyl or ethyl), particularly preferably 1 carbon (that is, methyl)). It is a group.

4aは、水素又はアルキル基を表す。
4aで表される「アルキル基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数6〜10、特に好ましくは炭素数8)のアルキル基である。当該「アルキル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。
R 4a represents hydrogen or an alkyl group.
The “alkyl group” represented by R 4a is preferably an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 6 to 10 carbon atoms, particularly preferably 8 carbon atoms). The “alkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.

本発明の好ましい一態様においては、
1aは、ペルフルオロアルキル基であり、
式(1)中の、
で表される部分は、
であり、
3aは、アルキル基であり、及び
4aは、水素である。
In a preferred embodiment of the present invention,
R 1a is a perfluoroalkyl group,
In formula (1),
The part represented by
And
R 3a is an alkyl group and R 4a is hydrogen.

以下、式(1b)及び式(1b’)中の記号を説明する。   Hereinafter, symbols in the formula (1b) and the formula (1b ′) will be described.

1bは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表す。 R 1b represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group.

1bで表される「ペルフルオロアルキル基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数4〜10、特に好ましくは炭素数4〜8)のペルフルオロアルキル基である。当該「ペルフルオロアルキル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。 The “perfluoroalkyl group” represented by R 1b is preferably a perfluoroalkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 4 to 10 carbon atoms, particularly preferably 4 to 8 carbon atoms). The “perfluoroalkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.

1bで表される「ペルフルオロアルコキシ基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数4〜10、特に好ましくは炭素数4〜8)のペルフルオロアルコキシ基である。当該「ペルフルオロアルコキシ基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。 The “perfluoroalkoxy group” represented by R 1b is preferably a perfluoroalkoxy group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 4 to 10 carbon atoms, particularly preferably 4 to 8 carbon atoms). The “perfluoroalkoxy group” may be linear or branched, but is preferably linear.

1bで表される「ペルフルオロポリエーテル基」は、好ましくは、炭素数4〜18(より好ましくは炭素数4〜15、特に好ましくは炭素数4〜12)のペルフルオロポリエーテル基である。当該「ペルフルオロポリエーテル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよい。 The “perfluoropolyether group” represented by R 1b is preferably a perfluoropolyether group having 4 to 18 carbon atoms (more preferably 4 to 15 carbon atoms, particularly preferably 4 to 12 carbon atoms). The “perfluoropolyether group” may be linear or branched.

1bは、好ましくは、ペルフルオロポリエーテル基、より好ましくは、炭素数4〜18(より好ましくは炭素数4〜15、特に好ましくは炭素数4〜12)のペルフルオロアルキル基である。 R 1b is preferably a perfluoropolyether group, more preferably a perfluoroalkyl group having 4 to 18 carbon atoms (more preferably 4 to 15 carbon atoms, particularly preferably 4 to 12 carbon atoms).

は、主鎖の原子数が1〜5であるリンカーを表す。 L b represents a linker having 1 to 5 atoms in the main chain.

は、好ましくは、−O−(CHnc−、−S−(CHnc−、−C(=O)−O−(CHnc−、−C(=O)−(CHnc−、又は−N(−R)−C(=O)−(CHnc−である。ncは、好ましくは1〜4の整数である(但し、Lbで表されるリンカーの主鎖の原子数は、1〜5である)。Rは、水素、水素又はアルキル基を表す。Rで表される「アルキル基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数6〜10、特に好ましくは炭素数8)のアルキル基である。当該「アルキル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。Lは、好ましくは、−C(=O)−O−(CHnc−である。 L b is preferably —O— (CH 2 ) nc —, —S— (CH 2 ) nc —, —C (═O) —O— (CH 2 ) nc —, —C (═O) —. (CH 2 ) nc —, or —N (—R d ) —C (═O) — (CH 2 ) nc —. nc is preferably an integer of 1 to 4 (provided that the number of atoms in the main chain of the linker represented by Lb is 1 to 5). R d represents hydrogen, hydrogen or an alkyl group. The “alkyl group” represented by R d is preferably an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 6 to 10 carbon atoms, particularly preferably 8 carbon atoms). The “alkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear. L b is preferably —C (═O) —O— (CH 2 ) nc —.

2bは、置換されていてもよい芳香族基を表す。R2bで表される「置換されていてもよい芳香族基」の「芳香族基」は、好ましくは、フェニル、ナフチル、アントリル等の炭素数6〜14のアリール基が挙げられる。当該「芳香族基」は1個以上(例、1〜5個)の置換基で置換されていてもよい。当該「置換基としては、ハロゲン原子、1個以上(例、1〜3個)のハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基が挙げられる。 R 2b represents an optionally substituted aromatic group. The “aromatic group” of the “optionally substituted aromatic group” represented by R 2b is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms such as phenyl, naphthyl and anthryl. The “aromatic group” may be substituted with one or more (eg, 1 to 5) substituents. The “substituent” includes a halogen atom, an alkyl group which may be substituted with one or more (eg, 1 to 3) halogen atoms.

nbは、1〜20の整数を表す。   nb represents an integer of 1 to 20.

2.2.p型半導体化合物   2.2. p-type semiconductor compound

本発明の半導体薄膜が含有するp型半導体化合物は、以下に説明するポリチオフェン誘導体A又はポリチオフェン誘導体Bである。   The p-type semiconductor compound contained in the semiconductor thin film of the present invention is polythiophene derivative A or polythiophene derivative B described below.

2.2.1.ポリチオフェン誘導体A   2.2.1. Polythiophene derivative A

本発明の有機発電層が含有するp型半導体化合物としてのポリチオフェン誘導体Aは、式(2a):
[式中、
5aは、ペルフルオロアルキル基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
5a’は、水素、又はアルキル基を表し、及び
5aは、−(CHn2−、又は−CH−O−(CHn2−(式中、n2は、1〜3の整数)を表す。]
で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位2aと称する場合がある。)を有し、かつ、式(2b):
[式中、
5a’は、水素、又はアルキル基を表し、及び
5bは、アルキル基を表す。]
で表される繰り返し単位(以下、繰り返し単位2bと称する場合がある。)を更に有していてもよい。
The polythiophene derivative A as a p-type semiconductor compound contained in the organic power generation layer of the present invention has the formula (2a):
[Where:
R 5a represents a perfluoroalkyl group or a perfluoropolyether group,
R 5a ′ represents hydrogen or an alkyl group, and L 5a represents — (CH 2 ) n2 —, or —CH 2 —O— (CH 2 ) n2 — (wherein n2 represents 1 to 3) Integer). ]
And a repeating unit represented by the following formula (2b):
[Where:
R 5a ′ represents hydrogen or an alkyl group, and R 5b represents an alkyl group. ]
It may further have a repeating unit represented by (hereinafter sometimes referred to as repeating unit 2b).

以下、当該式(2a)及び(2b)中の記号を説明する。   Hereinafter, symbols in the formulas (2a) and (2b) will be described.

5aは、ペルフルオロアルキル基、又はペルフルオロポリエーテル基を表す。
5aで表される「ペルフルオロアルキル基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数4〜10、特に好ましくは炭素数4〜8)のペルフルオロアルキル基である。当該「ペルフルオロアルキル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。
5aで表される「ペルフルオロポリエーテル基」は、好ましくは、炭素数4〜18(より好ましくは炭素数4〜15、特に好ましくは炭素数4〜12)のペルフルオロポリエーテル基である。
5aは、好ましくは、炭素数4〜10のペルフルオロアルキル基、又は炭素数4〜15のペルフルオロポリエーテル基であり、より好ましくは、炭素数4〜8のペルフルオロアルキル基、又は炭素数4〜12のペルフルオロポリエーテル基である。
R 5a represents a perfluoroalkyl group or a perfluoropolyether group.
The “perfluoroalkyl group” represented by R 5a is preferably a perfluoroalkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 4 to 10 carbon atoms, particularly preferably 4 to 8 carbon atoms). The “perfluoroalkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.
The “perfluoropolyether group” represented by R 5a is preferably a perfluoropolyether group having 4 to 18 carbon atoms (more preferably 4 to 15 carbon atoms, particularly preferably 4 to 12 carbon atoms).
R 5a is preferably a C 4-10 perfluoroalkyl group or a C 4-15 perfluoropolyether group, more preferably a C 4-8 perfluoroalkyl group, or a C 4-4 carbon atom. 12 perfluoropolyether groups.

5aは、主鎖の原子数が1〜5であるリンカーを表す。
5aは、好ましくは、−(CHn2−、又は−CH−O−(CHn2−(式中、n2は、1〜3の整数)である。ここで、式:−CH−O−(CHn2−は、その左側のメチレンがチオフェンに結合するように表記されている。
n2は、好ましくは、1、又は2である。
5aは、好ましくは、エチレン(−CH−CH−)、又はメチレンオキシメチレン(−CH−O−CH−)及びメチレンオキシエチレン(−CH−O−CH−CH−)である。
L 5a represents a linker having 1 to 5 atoms in the main chain.
L 5a is preferably — (CH 2 ) n2 — or —CH 2 —O— (CH 2 ) n2 — (wherein n2 is an integer of 1 to 3). Here, the formula: —CH 2 —O— (CH 2 ) n2 — is represented such that the left methylene bonds to thiophene.
n2 is preferably 1 or 2.
L 5a is preferably ethylene (—CH 2 —CH 2 —), or methyleneoxymethylene (—CH 2 —O—CH 2 —) and methyleneoxyethylene (—CH 2 —O—CH 2 —CH 2 —). ).

5bは、アルキル基を表す。R5bは、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数6〜10、特に好ましくは炭素数6)のアルキル基である。当該「アルキル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。 R 5b represents an alkyl group. R 5b is preferably an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 6 to 10 carbon atoms, particularly preferably 6 carbon atoms). The “alkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.

ポリチオフェン誘導体Aにおいて、繰り返し単位2a及び繰り返し単位2bはそれぞれがブロックを形成していてもよく、ランダムに結合していてもよい。   In the polythiophene derivative A, the repeating unit 2a and the repeating unit 2b may each form a block or may be bonded at random.

本発明の好適な一態様では、ポリチオフェン誘導体Aは、繰り返し単位2bを有する。
この場合、繰り返し単位2a及び繰り返し単位2bのモル分率の比は、好ましくは、1:50〜50:1、より好ましくは、1:30〜1:1である。
In a preferred embodiment of the present invention, the polythiophene derivative A has a repeating unit 2b.
In this case, the molar ratio of the repeating unit 2a and the repeating unit 2b is preferably 1:50 to 50: 1, more preferably 1:30 to 1: 1.

ポリチオフェン誘導体Aはレジオレギュラリティーが高いことが好ましく、具体的には、繰り返し単位2a及び繰り返し単位2bが交互に連結した構造、すなわち下記の構造を有することが特に好ましい。
[式中、xは、繰り返し数を表す。他の記号は前記と同意義を表す。]
ここで特に好ましくは、R5’は、いずれも水素である。
The polythiophene derivative A preferably has a high regioregularity. Specifically, the polythiophene derivative A particularly preferably has a structure in which the repeating units 2a and 2b are alternately connected, that is, the following structure.
[Wherein x represents the number of repetitions. Other symbols are as defined above. ]
Here particularly preferably, R5 a 'are both hydrogen.

本発明の別の好適な一態様では、ポリチオフェン誘導体Aは、繰り返し単位2bを有さない。   In another preferred embodiment of the present invention, the polythiophene derivative A does not have the repeating unit 2b.

2.2.2.ポリチオフェン誘導体B   2.2.2. Polythiophene derivative B

本発明の有機発電層が含有するp型半導体化合物としてのポリチオフェン誘導体Bは、式(3):
で表される。
The polythiophene derivative B as a p-type semiconductor compound contained in the organic power generation layer of the present invention has the formula (3):
It is represented by

以下、当該式(3)中の記号を説明する。   Hereinafter, symbols in the formula (3) will be described.

6a、R6b、R6c、及びR6dは、それぞれ独立して、ペルフルオロアルキル基、又はペルフルオロポリエーテル基を表す。
6a、R6b、R6c、及びR6dでそれぞれ表される「ペルフルオロアルキル基」は、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数4〜10、特に好ましくは炭素数4〜8)のペルフルオロアルキル基である。当該「ペルフルオロアルキル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。
6a、R6b、R6c、及びR6dで表される「ペルフルオロポリエーテル基」は、好ましくは、炭素数4〜18(より好ましくは炭素数4〜15、特に好ましくは炭素数4〜12)のペルフルオロポリエーテル基である。
6a、R6b、R6c、及びR6dは、同一であることが好ましい。
R 6a , R 6b , R 6c and R 6d each independently represent a perfluoroalkyl group or a perfluoropolyether group.
The “perfluoroalkyl group” represented by each of R 6a , R 6b , R 6c , and R 6d is preferably 4 to 12 carbon atoms (more preferably 4 to 10 carbon atoms, particularly preferably 4 to 8 carbon atoms). ) Perfluoroalkyl group. The “perfluoroalkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.
The “perfluoropolyether group” represented by R 6a , R 6b , R 6c and R 6d is preferably 4 to 18 carbon atoms (more preferably 4 to 15 carbon atoms, particularly preferably 4 to 12 carbon atoms). ) Perfluoropolyether group.
R 6a , R 6b , R 6c , and R 6d are preferably the same.

6a、L6b、L6c、及びL6dは、それぞれ独立して、主鎖の原子数が1〜5であるリンカーを表す。
6a、L6b、L6c、及びL6dで、それぞれ表されるリンカーは、好ましくは、−(CHn2−、又は−CH−O−(CHn2−(式中、n2は、1〜3の整数)である。ここで、式:−CH−O−(CHn2−は、その左側のメチレンがベンゼン環に結合するように表記されている。n2は、好ましくは、1、又は2である。
これらリンカーは、好ましくは、エチレン(−CH−CH−)、又はメチレンオキシメチレン(−CH−O−CH−)及びメチレンオキシエチレン(−CH−O−CH−CH−)である。
6a、L6b、L6c、及びL6dは、同一であることが好ましい。
L 6a , L 6b , L 6c , and L 6d each independently represent a linker having 1 to 5 atoms in the main chain.
The linker represented by each of L 6a , L 6b , L 6c , and L 6d is preferably — (CH 2 ) n2 —, or —CH 2 —O— (CH 2 ) n2 — (wherein n 2 Is an integer of 1 to 3. Here, the formula: —CH 2 —O— (CH 2 ) n2 — is represented such that the left methylene bonds to the benzene ring. n2 is preferably 1 or 2.
These linkers are preferably ethylene (—CH 2 —CH 2 —), or methyleneoxymethylene (—CH 2 —O—CH 2 —) and methyleneoxyethylene (—CH 2 —O—CH 2 —CH 2 —). ).
L 6a , L 6b , L 6c , and L 6d are preferably the same.

7a、及びR7bは、同一又は異なって、かつ各出現において同一又は異なって、水素、又はアルキル基を表す。
n3は繰り返し数を表す。
7a、及びR7b、それぞれ表されるアルキル基は、好ましくは、好ましくは、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数6〜10、特に好ましくは炭素数6)のアルキル基である。当該「アルキル基」は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。
7a、及びR7bは同一であることが好ましい。
R 7a and R 7b are the same or different and are the same or different at each occurrence and represent hydrogen or an alkyl group.
n3 represents the number of repetitions.
The alkyl group represented by each of R 7a and R 7b is preferably an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 6 to 10 carbon atoms, particularly preferably 6 carbon atoms). The “alkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.
R 7a and R 7b are preferably the same.

n3は、好ましくは、6〜20の整数であり、特に好ましくは8〜20である。   n3 is preferably an integer of 6 to 20, particularly preferably 8 to 20.

3.有機発電層の製造方法   3. Manufacturing method of organic power generation layer

本発明の有機発電層は、例えば、前記n型半導体化合物及び前記p型半導体化合物を有機溶媒に溶解させ、得られた溶液から、スピンコート法、キャスト法、ディッピング法、インクジェット法、及びスクリーン印刷法等の公知の薄膜形成方法によって、基板上に薄膜を形成することにより、p型半導体化合物、及びn型半導体化合物を含みバルクヘテロジャンクション構造が形成された有機発電層を得ることができる。   The organic power generation layer of the present invention includes, for example, the n-type semiconductor compound and the p-type semiconductor compound dissolved in an organic solvent, and a spin coating method, a casting method, a dipping method, an inkjet method, and screen printing from the obtained solution. By forming a thin film on a substrate by a known thin film forming method such as a method, an organic power generation layer including a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound and having a bulk heterojunction structure can be obtained.

当該有機溶媒としては、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、二硫化炭素、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、及びトリクロロベンゼン等を用いることができる。当該溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
当該基板としては、例えば、シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板(例、ポリエチレンテレフタラート(PET)基板)を用いることができる。
As the organic solvent, for example, chloroform, dichloromethane, carbon disulfide, toluene, xylene, mesitylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, and trichlorobenzene can be used. The said solvent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
As the substrate, for example, a silicon substrate, a glass substrate, or a plastic substrate (eg, polyethylene terephthalate (PET) substrate) can be used.

3.1.n型半導体化合物の調製   3.1. Preparation of n-type semiconductor compounds

本発明で用いられるn型半導体化合物は、例えば、特開2011−140480号公報、及び特開2007−251086号公報に記載された方法等の公知の方法、又はこれに準じた方法によって合成することができる。
具体的には、例えば、n型半導体化合物が式(1a)で表されるフラーレン誘導体である場合、下記のスキームの方法に従って、又はこれに準じた方法で合成すればよい。
The n-type semiconductor compound used in the present invention is synthesized by, for example, a known method such as the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-140480 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-251086, or a method analogous thereto. Can do.
Specifically, for example, when the n-type semiconductor compound is a fullerene derivative represented by the formula (1a), the compound may be synthesized according to the method of the following scheme or a method analogous thereto.

(式中、Xは脱離基を、C60はフラーレンC60を表す。) (In the formula, X represents a leaving group, and C60 represents fullerene C60.)

工程Aでは、化合物(i)を化合物(ii)と反応させることによって、化合物(iii)を得る。
工程Bでは、化合物(iii)をエステル加水分解することによって、化合物(iv)を得る。
工程Cでは、化合物(iv)を化合物(v)、及びフラーレンC60と反応させることによって、フラーレン誘導体(1a’)を得る。
In step A, compound (iii) is obtained by reacting compound (i) with compound (ii).
In step B, compound (iv) is obtained by ester hydrolysis of compound (iii).
In step C, fullerene derivative (1a ′) is obtained by reacting compound (iv) with compound (v) and fullerene C60.

また、例えば、n型半導体化合物が式(1b)で表される化合物である場合、下記方法に従って、又はこれに準じた方法で合成すればよい。   Further, for example, when the n-type semiconductor compound is a compound represented by the formula (1b), the compound may be synthesized according to the following method or a method based thereon.

式(1b)で表されるフラーレン誘導体は、例えば、下記の式(1b−a)で表されるフラーレン誘導体(以下、フラーレン誘導体(1b−a)と称する場合がある)と、式(b):R1b−CHOH(式中の記号は前記と同意義を表す。)で表されるアルコール(以下、アルコール(1b−b)と称する場合がある)とを反応させることによって得ることができる。
[式中、
cは、カルボキシル基[−COOH]、またはカルボン酸ハライド基[−C(=O)−X(Xは、塩素、臭素、又はヨウ素を表す)]を表し、その他の記号は前記と同意義を表す。]
The fullerene derivative represented by the formula (1b) includes, for example, a fullerene derivative represented by the following formula (1b-a) (hereinafter sometimes referred to as a fullerene derivative (1b-a)) and a formula (b) : Obtained by reacting with an alcohol represented by R 1b —CH 2 OH (the symbols in the formula are as defined above) (hereinafter sometimes referred to as alcohol (1b-b)). it can.
[Where:
L c represents a carboxyl group [—COOH] or a carboxylic acid halide group [—C (═O) —X h (X h represents chlorine, bromine, or iodine)], and the other symbols are as defined above. Represents the same significance. ]

(i)Lがカルボン酸ハライド基[−C(=O)−X]である場合 (i) When L c is a carboxylic acid halide group [—C (═O) —X h ]

当該反応は、塩基の存在下で行うことができる。塩基としては、水素化ナトリウム、水酸化ナトリウム、水素化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリブチルアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、ピリジン、ルチジン、4−ジメチルアミノピリジン、N,N−ジメチルアニリン、N−メチルピペリジン、N−メチルピロリジン、N−メチルモルホリン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン等の有機塩基類等が用いることができる。これらの塩基は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。このような塩基は、フラーレン誘導体(1b−a)1モルに対して、通常、約0.5〜10モル、好ましくは約0.5〜6.0モル用いることができる。
当該反応は、無溶媒又は溶媒中で行うことができる。溶媒としては、二硫化炭素、クロロホルム、ジクロロエタン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ブロモベンゼン等を用いることができる。特に、トルエン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等が好ましい。これらの溶媒は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
当該反応は、不活性ガス(例、窒素ガス)雰囲気下で行うことができる。
反応温度は、通常、-78℃〜150℃程度とすればよく、0℃〜50℃程度とすることが好ましい。
反応時間は、通常、1〜72時間程度とすればよい。
The reaction can be performed in the presence of a base. Bases include sodium hydride, sodium hydroxide, potassium hydride, sodium carbonate, potassium carbonate, triethylamine, diisopropylethylamine, tributylamine, cyclohexyldimethylamine, pyridine, lutidine, 4-dimethylaminopyridine, N, N-dimethylaniline. N-methylpiperidine, N-methylpyrrolidine, N-methylmorpholine, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 1,8 Organic bases such as -diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene can be used. These bases may be used alone or in combination of two or more. Such a base is generally used in an amount of about 0.5 to 10 mol, preferably about 0.5 to 6.0 mol, per 1 mol of fullerene derivative (1b-a).
The reaction can be performed without solvent or in a solvent. As the solvent, carbon disulfide, chloroform, dichloroethane, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, bromobenzene and the like can be used. In particular, toluene, chlorobenzene, bromobenzene and the like are preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
The reaction can be performed in an inert gas (eg, nitrogen gas) atmosphere.
The reaction temperature is usually about −78 ° C. to 150 ° C., preferably about 0 ° C. to 50 ° C.
The reaction time is usually about 1 to 72 hours.

なお、Lがカルボン酸ハライド基[−C(=O)−X]であるフラーレン誘導体(1b−a)は、例えば、Lがカルボキシル基であるフラーレン誘導体(1b−a)を塩化チオニル、塩化オキサリル、オキシ塩化リン、又は五塩化リン等のハロゲン化剤と反応させることによって得られる。
当該反応は、無溶媒又は溶媒中で行うことができる。
溶媒としては、上記フラーレン誘導体(1b−a)とアルコール(1b−b)との反応について例示したものと同様のものを用いることができる。
当該反応は、不活性ガス(例、窒素ガス)雰囲気下で好適に行うことができる。
反応温度は、通常、室温〜100℃程度とすればよい。
反応時間は、通常、1〜72時間程度とすればよい。
In addition, the fullerene derivative (1b-a) in which L c is a carboxylic acid halide group [—C (═O) —X h ] is obtained by, for example, converting a fullerene derivative (1b-a) in which L c is a carboxyl group to thionyl chloride. , Oxalyl chloride, phosphorus oxychloride, or phosphorus pentachloride.
The reaction can be performed without solvent or in a solvent.
As a solvent, the thing similar to what was illustrated about reaction of the said fullerene derivative (1b-a) and alcohol (1b-b) can be used.
The reaction can be suitably performed in an inert gas (eg, nitrogen gas) atmosphere.
The reaction temperature may usually be about room temperature to about 100 ° C.
The reaction time is usually about 1 to 72 hours.

(ii)Lcがカルボキシル基である場合 (ii) When L c is a carboxyl group

当該反応は酸触媒存在下に過熱脱水により行なうことができる。この際の酸としては硫酸、アルキルスルホン酸、アリールスルホン酸などのスルホン酸類が好ましく用いられる。通常酸の使用量は、フラーレン誘導体(1b−a)1モルに対して、0.0001〜1モルであり、0.01〜0.1モル程度が好ましい。
当該反応は、無溶媒又は溶媒中で行うことができる。溶媒としては、二硫化炭素、クロロホルム、ジクロロエタン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ブロモベンゼン等を用いることができる。特に、トルエン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等が好ましい。これらの溶媒は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
反応温度は、通常、室温〜150℃程度とすればよく、80〜120℃程度とすることが好ましい。例えば、溶媒を用いる場合には、用いた溶媒の沸点程度で反応を行えばよい。
当該反応は、不活性ガス(例、窒素ガス)雰囲気下で行うことができる。
反応時間は、通常、1〜72時間程度とすればよい。
This reaction can be carried out by superheated dehydration in the presence of an acid catalyst. In this case, sulfonic acids such as sulfuric acid, alkylsulfonic acid, and arylsulfonic acid are preferably used as the acid. Usually, the acid is used in an amount of 0.0001 to 1 mol, preferably about 0.01 to 0.1 mol, per 1 mol of the fullerene derivative (1b-a).
The reaction can be performed without solvent or in a solvent. As the solvent, carbon disulfide, chloroform, dichloroethane, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, bromobenzene and the like can be used. In particular, toluene, chlorobenzene, bromobenzene and the like are preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
The reaction temperature is usually about room temperature to about 150 ° C, preferably about 80 to 120 ° C. For example, when a solvent is used, the reaction may be performed at about the boiling point of the solvent used.
The reaction can be performed in an inert gas (eg, nitrogen gas) atmosphere.
The reaction time is usually about 1 to 72 hours.

また、別法として、当該反応を、適当な縮合剤下に行なうことができる。
この際の縮合剤としては、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド(WSCI)、ジフェニルリン酸アミド(DPPA)、ベンゾトリアゾール−1−イルオキシトリジメチルアミノホスホニウム塩(カストロ試薬)、2−クロロ−4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−N−メチルモルホリン(DMT−MM)等が好ましく用いられる。
この際の縮合剤の使用量はフラーレン誘導体(1b−a)1モルに対して0.1〜10モルであり、1〜2モルが好ましい。反応温度は、通常、−78℃〜150℃程度とすればよく、0℃〜50℃程度とすることが好ましい。
当該反応は、無溶媒又は溶媒中で行うことができる。溶媒としては、二硫化炭素、クロロホルム、ジクロロエタン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ブロモベンゼン等を用いることができる。特に、トルエン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等が好ましい。これらの溶媒は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
Alternatively, the reaction can be performed under a suitable condensing agent.
As the condensing agent in this case, N, N′-dicyclohexylcarbodiimide (DCC), 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide (WSCI), diphenylphosphoric acid amide (DPPA), benzotriazole-1 -Iloxytridimethylaminophosphonium salt (Castro reagent), 2-chloro-4,6-dimethoxy-1,3,5-triazine-N-methylmorpholine (DMT-MM) and the like are preferably used.
In this case, the amount of the condensing agent used is 0.1 to 10 mol, preferably 1 to 2 mol, relative to 1 mol of the fullerene derivative (1b-a). The reaction temperature is usually about −78 ° C. to 150 ° C., preferably about 0 ° C. to 50 ° C.
The reaction can be performed without solvent or in a solvent. As the solvent, carbon disulfide, chloroform, dichloroethane, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, bromobenzene and the like can be used. In particular, toluene, chlorobenzene, bromobenzene and the like are preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

当該反応は、不活性ガス(例、窒素ガス)雰囲気下で行うことができる。   The reaction can be performed in an inert gas (eg, nitrogen gas) atmosphere.

フラーレン誘導体(1b−a)とアルコール(1b−b)との混合割合は、特に限定的ではないが、収率を高くする観点から、アルコール(1b−b)の量は、フラーレン誘導体(1b−a)1モルに対して、0.1〜10モル程度とすることが好ましく、0.5〜2モル程度とすることがより好ましい。   The mixing ratio of the fullerene derivative (1b-a) and the alcohol (1b-b) is not particularly limited, but from the viewpoint of increasing the yield, the amount of the alcohol (1b-b) is determined based on the fullerene derivative (1b-b). a) It is preferable to set it as about 0.1-10 mol with respect to 1 mol, and it is more preferable to set it as about 0.5-2 mol.

反応時間は、通常、1〜48時間程度、好ましくは10〜36時間程度とすればよい。   The reaction time is usually about 1 to 48 hours, preferably about 10 to 36 hours.

当該反応によって得られるフラーレン誘導体(1b)は、必要に応じて、公知の精製方法で精製することができる。具体的には、例えば、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製後に、HPLCで更に精製することができる。この際、シリカゲルカラムクロマトグラフィーの展開溶媒としては、ヘキサン−クロロホルム、ヘキサン−トルエン、ヘキサン−二硫化炭素等を用いることができ、HPLCの展開溶媒としては、クロロホルム、トルエン等を用いることができる。   The fullerene derivative (1b) obtained by the reaction can be purified by a known purification method as necessary. Specifically, for example, after purification by silica gel column chromatography, it can be further purified by HPLC. At this time, hexane-chloroform, hexane-toluene, hexane-carbon disulfide, or the like can be used as a developing solvent for silica gel column chromatography, and chloroform, toluene, or the like can be used as a developing solvent for HPLC.

がカルボキシル基であるフラーレン誘導体(1b−a)は、例えば、式(1b−c):
[式中、
は−C(=O)−O−を表し、
3bは、アルキル基を表し、
その他の記号は前記と同意義を表す。]
で表される化合物(以下、フラーレン誘導体(1b−c)と称する場合がある。)を加水分解することによって得ることができる。フラーレン誘導体(1b−c)は、公知のフラーレン誘導体の製造方法、又はこれに準じた方法によって製造することができ、及び商業的にも入手することができる。
The fullerene derivative (1b-a) in which L c is a carboxyl group is, for example, the formula (1b-c):
[Where:
L b represents -C (= O) -O-,
R 3b represents an alkyl group,
Other symbols are as defined above. ]
It can obtain by hydrolyzing the compound (henceforth a fullerene derivative (1b-c)). A fullerene derivative (1b-c) can be manufactured by the manufacturing method of a well-known fullerene derivative, or the method according to this, and can also be obtained commercially.

当該反応は、酸の存在下で行うことができる。酸としては、塩酸、硫酸等の鉱酸類等を用いることができる。これらの酸は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。このような酸は、フラーレン誘導体(1b−c)1モルに対して、通常、約0.5〜10モル、好ましくは約0.5〜6.0モル用いることができる。   The reaction can be performed in the presence of an acid. As the acid, mineral acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid can be used. These acids may be used singly or in combination of two or more. Such an acid is generally used in an amount of about 0.5 to 10 mol, preferably about 0.5 to 6.0 mol, per 1 mol of the fullerene derivative (1b-c).

当該反応は、無溶媒又は溶媒中で行うことができる。溶媒としては、二硫化炭素、クロロホルム、ジクロロエタン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等を用いることができる。特に、トルエン、クロロベンゼン等が好ましい。これらの溶媒は、一種単独で、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。   The reaction can be performed without solvent or in a solvent. As the solvent, carbon disulfide, chloroform, dichloroethane, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene and the like can be used. In particular, toluene, chlorobenzene and the like are preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

当該反応は、不活性ガス(例、窒素ガス)雰囲気下で好適に行うことができる。   The reaction can be suitably performed in an inert gas (eg, nitrogen gas) atmosphere.

反応温度は、通常、室温〜150℃程度とすればよく、80〜120℃程度とすることが好ましい。例えば、溶媒を用いる場合には、用いた溶媒の沸点程度で反応を行えばよい。   The reaction temperature is usually about room temperature to about 150 ° C, preferably about 80 to 120 ° C. For example, when a solvent is used, the reaction may be performed at about the boiling point of the solvent used.

反応時間は、通常、1〜48時間程度、好ましくは10〜36時間程度とすればよい。   The reaction time is usually about 1 to 48 hours, preferably about 10 to 36 hours.

当該反応によって得られるフラーレン誘導体(1b−a)は、次の反応に付す前に、必要に応じて、濃縮、溶媒抽出、又は転溶等の公知の精製方法で精製してもよい。   The fullerene derivative (1b-a) obtained by the reaction may be purified by a known purification method such as concentration, solvent extraction, or phase transfer, if necessary, before being subjected to the next reaction.

3.2.p型半導体化合物(ポリチオフェン誘導体A)の調製
本発明で用いられるp型半導体化合物としてのポリチオフェン誘導体Aは、Wangら、Macromolecules 2008, 41, 5156-5165;Synthetic Metals 111-112 2000, pp.433-436;及びGengら、Macromol. Rapid Commun. 2011, 32, pp.1478-1483等に記載された方法等の公知の方法、又はこれに準じた方法によって製造することができる。
3.2. Preparation of p-type semiconductor compound (polythiophene derivative A) The polythiophene derivative A as a p-type semiconductor compound used in the present invention is prepared by Wang et al., Macromolecules 2008, 41, 5156-5165; Synthetic Metals 111-112 2000, pp.433- 436; and Geng et al., Macromol. Rapid Commun. 2011, 32, pp. 1478-1483, and the like, or a method analogous thereto.

具体的には、例えば、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド錯体[Ni(dppp)Cl]等のニッケル触媒を用いたクロスカップリング重合法により、式:
[式中の記号は、前記と同意義を表す。]
で表される化合物を、或いは、当該化合物と、式:
[式中の記号は、前記と同意義を表す。]
で表される化合物とを重合させることによって、合成できる。
Specifically, for example, by a cross-coupling polymerization method using a nickel catalyst such as 1,3-bis (diphenylphosphino) propane] nickel (II) dichloride complex [Ni (dppp) Cl 2 ], the formula:
[The symbols in the formula are as defined above. ]
Or a compound of the formula:
[The symbols in the formula are as defined above. ]
It can synthesize | combine by superposing | polymerizing with the compound represented by these.

式:
[式中の記号は、前記と同意義を表す。]
で表される化合物は、例えば、次のようにして、製造することができる。
formula:
[The symbols in the formula are as defined above. ]
Can be produced, for example, as follows.

(i)L5aが、−(CHn2−(式中、n2は、1〜3の整数)である化合物(a)(化合物(a'))は、例えば、次のスキームに従って製造できる。
当該スキームの第1の段階では、Chemical reviews. 1995, vol. 95, issue. 7, pp. 2457-2483に記載の方法等の公知の方法等の公知の方法に準じて化合物(a-1)と化合物(a-2)とをカップリングさせる。
当該スキームの第2の段階では、N−ブロモスクシンイミド(本明細書中、NBSと略称する場合がある。)等の臭素化試薬を用いて、化合物(a-3)を臭素化し、化合物(a)を得る。
(i) Compound (a) (compound (a ′)) in which L 5a is — (CH 2 ) n2 — (where n2 is an integer of 1 to 3) can be produced, for example, according to the following scheme .
In the first stage of the scheme, the compound (a-1) is prepared according to a known method such as a known method such as the method described in Chemical reviews. 1995, vol. 95, issue. 7, pp. 2457-2483. And compound (a-2) are coupled.
In the second step of the scheme, compound (a-3) is brominated using a bromination reagent such as N-bromosuccinimide (sometimes abbreviated as NBS in this specification), and compound (a )

(ii)L5aが−CH−O−(CHn2−である化合物(a)(化合物(a''))は、例えば、次のスキームに従って製造できる。
(ii) Compound (a) (compound (a ″)) in which L 5a is —CH 2 —O— (CH 2 ) n2 — can be produced, for example, according to the following scheme.

当該スキームの反応では、水素化ナトリウム等の塩基の存在下で、化合物(b-1)を化合物(b-2)と反応させることによって、化合物(a'')を得る。   In the reaction of the scheme, compound (a ″) is obtained by reacting compound (b-1) with compound (b-2) in the presence of a base such as sodium hydride.

なお、式:
[式中、
5aは、ペルフルオロポリエーテル基を表し、
5a’は、水素、又はアルキル基を表し、及び
n2は、1〜3の整数を表す。]
で表される化合物。
は、新規化合物である。
The formula:
[Where:
R 5a represents a perfluoropolyether group,
R 5a ′ represents hydrogen or an alkyl group, and n2 represents an integer of 1 to 3. ]
A compound represented by
Is a novel compound.

ポリチオフェン誘導体Aが、
式:
[式中、xは、繰り返し数を表す。他の記号は前記と同意義を表す。]
で表される構造を有する場合、このようなポリチオフェン誘導体Aは、例えば、
(1)式:
[式中の記号は、前記と同意義を表す。]
で表される化合物を、式:
[式中、n−Buはn−ブチル基を表す。その他の記号は、前記と同意義を表す。]で表される化合物とをテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh3)4)等のパラジウム触媒の存在下で反応させて、式:
[式中の記号は、前記と同意義を表す。]で表される化合物を調製する工程、及び
(2)式:
[式中の記号は、前記と同意義を表す。]で表される化合物をN−ブロモスクシンイミドと反応させて、式:
[式中の記号は、前記と同意義を表す。]
を調製する工程
を含む方法によって調製できる。
このようにして得られたジブロモ化合物の重合は、Ni(dppp)Cl等のニッケル触媒を用いたクロスカップリング重合法によって、行うことができる。
Polythiophene derivative A is
formula:
[Wherein x represents the number of repetitions. Other symbols are as defined above. ]
Such a polythiophene derivative A has, for example, a structure represented by
(1) Formula:
[The symbols in the formula are as defined above. ]
A compound represented by the formula:
[Wherein n-Bu represents an n-butyl group. Other symbols have the same meaning as described above. In the presence of a palladium catalyst such as tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (Pd (PPh 3 ) 4 )
[The symbols in the formula are as defined above. A step of preparing a compound represented by formula (2):
[The symbols in the formula are as defined above. And a compound represented by the formula: N-bromosuccinimide
[The symbols in the formula are as defined above. ]
Can be prepared by a method comprising a step of preparing
Polymerization of the dibromo compound thus obtained can be performed by a cross-coupling polymerization method using a nickel catalyst such as Ni (dppp) Cl 2 .

3.3.p型半導体化合物(ポリチオフェン誘導体B)の調製   3.3. Preparation of p-type semiconductor compound (polythiophene derivative B)

本発明で用いられるp型半導体化合物としてのポリチオフェン誘導体Bは、例えば、Yuanら、Chem. Mater. 2008, 20, 2763-2772;Kimら、Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2002, Volume 40 Issue 8, pp.1173-1183;A.M. Assakaら、Polymer, 2004, 45, pp.7071-7081;Tangら、Chem. Mater.,2006, 18, pp.6250-6257;Ventelonら、Synthetic Metals, 2002, 127, pp.17-21;Odobelら、Chem. Eur. J., 2002, 8, No. 13, pp.3027-3046;Cremerら、Chem. Mater., 2007, Vol. 19, No. 17, pp.4155-4165;及びKrebsら、Solar Energy Materials & Solar Cells, 2005, 88, pp.363-37等に記載された方法等の公知の方法、又はこれに準じた方法によって製造することができる。   The polythiophene derivative B as a p-type semiconductor compound used in the present invention is, for example, Yuan et al., Chem. Mater. 2008, 20, 2763-2772; Kim et al., Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2002, Volume 40. Issue 8, pp.1173-1183; AM Assaka et al., Polymer, 2004, 45, pp.7071-7081; Tang et al., Chem. Mater., 2006, 18, pp.6250-6257; Ventelon et al., Synthetic Metals, 2002 , 127, pp. 17-21; Odobel et al., Chem. Eur. J., 2002, 8, No. 13, pp. 3027-3046; Cremer et al., Chem. Mater., 2007, Vol. 19, No. 17 , pp.4155-4165; and Krebs et al., Solar Energy Materials & Solar Cells, 2005, 88, pp.363-37, etc. it can.

このような、半導体により形成される有機半導体薄膜は、電界効果型コンデンサ(例、有機薄膜トランジスタ(TFT))、光電変換素子(例、有機薄膜太陽電池)等に用いることができる。   Such an organic semiconductor thin film formed of a semiconductor can be used for a field effect capacitor (eg, an organic thin film transistor (TFT)), a photoelectric conversion element (eg, an organic thin film solar cell), or the like.

4.有機薄膜太陽電池   4). Organic thin film solar cell

図1を参照して、本発明の有機薄膜太陽電池を説明する。本発明の有機薄膜太陽電池100は、有機発電層3を有する。これら一対の電極1と2との間に、電極1及び2と電気的に接着して配置される。有機発電層3は、p型半導体化合物、及びn型半導体化合物を含みバルクヘテロジャンクション構造が形成された半導体薄膜層からなる。
電極1及び2の材料としては、例えば、金、白金、及び酸化インジウム(ITO)等が挙げられる。
With reference to FIG. 1, the organic thin-film solar cell of this invention is demonstrated. The organic thin film solar cell 100 of the present invention has an organic power generation layer 3. Between the pair of electrodes 1 and 2, the electrodes 1 and 2 are disposed in an electrically bonded state. The organic power generation layer 3 includes a semiconductor thin film layer including a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound and having a bulk heterojunction structure.
Examples of the material for the electrodes 1 and 2 include gold, platinum, and indium oxide (ITO).

本発明の有機薄膜太陽電池100は、例えば、電極1の上に、前述のようにして有機発電層3を形成し、その上に電極2を形成することによって製造することができる。   The organic thin film solar cell 100 of the present invention can be manufactured, for example, by forming the organic power generation layer 3 on the electrode 1 as described above and forming the electrode 2 thereon.

以下に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない、   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例中の記号は、以下の意味で用いられる。
s:シングレット
bs:ブロードシングレット
t:トリプレット
m:マルチプレット
THF:テトラヒドロフラン
DMF:N,N−ジメチルホルムアミド
DME:ジメトキシエタン
Pd(PPh:テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)
The symbols in the examples are used in the following meanings.
s: singlet bs: broad singlet t: triplet m: multiplet THF: tetrahydrofuran DMF: N, N-dimethylformamide DME: dimethoxyethane Pd (PPh 3 ) 4 : tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0)

合成例1.原料チオフェンモノマー1の合成
Synthesis Example 1 Synthesis of raw thiophene monomer 1

2,5-ジブロモ-3-ブロモメチルチオフェンは、既報(Hsu, S-L.; Chen, C-M.; Cheng, Y-H.; Wei, K-H., Journal of Polymer Science, 2011年, 49巻, 603頁)に従い3-メチル
チオフェンより合成した。
2,5-Dibromo-3-bromomethylthiophene is in accordance with the previous report (Hsu, SL .; Chen, CM .; Cheng, YH .; Wei, KH., Journal of Polymer Science, 2011, 49, 603). Synthesized from 3-methylthiophene.

水素化ナトリウム2.00g (60wt%, 50 mmol)のDMF懸濁液にC4F9CH2OH 12.5 g (50 mmol) のDMF溶液(50mL)を0℃で滴下した。滴下後、この懸濁液を室温で30分間撹拌した。ここに2,5-ジブロモ-3-ブロモメチルチオフェン14.85 g (49 mmol) のDMF溶液(50mL)を0℃で滴下した。この反応溶液を室温で15時間撹拌した後、氷水中に開け、ジイソプロピルエーテルで抽出した。得られた有機相を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで脱水後、減圧下に濃縮した。残った反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, n-ヘキサン)で精製し、目的物を17.6g(63%)得た。 A DMF solution (50 mL) of C 4 F 9 CH 2 OH 12.5 g (50 mmol) was added dropwise at 0 ° C. to a DMF suspension of 2.00 g (60 wt%, 50 mmol) of sodium hydride. After the addition, this suspension was stirred at room temperature for 30 minutes. A DMF solution (50 mL) of 14.85 g (49 mmol) of 2,5-dibromo-3-bromomethylthiophene was added dropwise thereto at 0 ° C. The reaction solution was stirred at room temperature for 15 hours, then opened in ice water and extracted with diisopropyl ether. The obtained organic phase was washed with saturated brine, dehydrated with magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The remaining reaction product was purified by column chromatography (SiO 2 , n-hexane) to obtain 17.6 g (63%) of the desired product.

2,5-ジブロモ-3-[ペルフルオロ (1,1,3,3,-テトラヒドロ-2-オキソ)ヘプチル]チオフェン
1H-NMR(CDCl3):δ 3.93 (2H, t, J=13.7 Hz), 4.55 (2H, s), 6.95 (1H, s).
19F-NMR(CDCl3):ppm -80.86 (3F, t-t, J=9.8, 2.6 Hz), -119.46 - -119.67 (2F, m), -124.06 - -124.24 (2F, m), -126.19 - -126.36 (2F, m).
2,5-Dibromo-3- [perfluoro (1,1,3,3, -tetrahydro-2-oxo) heptyl] thiophene
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 3.93 (2H, t, J = 13.7 Hz), 4.55 (2H, s), 6.95 (1H, s).
19 F-NMR (CDCl 3 ): ppm -80.86 (3F, tt, J = 9.8, 2.6 Hz), -119.46--119.67 (2F, m), -124.06--124.24 (2F, m), -126.19- -126.36 (2F, m).

合成例2.原料チオフェンモノマー2の合成
Synthesis Example 2 Synthesis of raw thiophene monomer 2

水素化ナトリウム400mg (60wt%, 10 mmol)のDMF懸濁液にCF3OCF2CF2OCF2CH2OH 2.82 g (10 mmol) のDMF溶液(10mL)を0℃で滴下した。滴下後、この懸濁液を室温で30分間撹拌した。ここに2,5-ジブロモ-3-ブロモメチルチオフェン3.02 g (10 mmol) のDMF溶液(10mL)を0℃で滴下した。この反応溶液を室温で15時間撹拌した後、氷水中に開け、ジイソプロピルエーテルで抽出した。得られた有機相を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで脱水後、減圧下に濃縮した。残った反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, n-ヘキサン)で精製し、目的物を2.02g(38%)得た。 A DMF solution (10 mL) of 2.82 g (10 mmol) of CF 3 OCF 2 CF 2 OCF 2 CH 2 OH was added dropwise at 0 ° C. to a DMF suspension of 400 mg (60 wt%, 10 mmol) of sodium hydride. After the addition, this suspension was stirred at room temperature for 30 minutes. A DMF solution (10 mL) of 3.02 g (10 mmol) of 2,5-dibromo-3-bromomethylthiophene was added dropwise thereto at 0 ° C. The reaction solution was stirred at room temperature for 15 hours, then opened in ice water and extracted with diisopropyl ether. The obtained organic phase was washed with saturated brine, dehydrated with magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The remaining reaction product was purified by column chromatography (SiO 2 , n-hexane) to obtain 2.02 g (38%) of the desired product.

2,5-ジブロモ-3-[ペルフルオロ (1,1,3,3,-テトラヒドロ-2,5,8-トリオキソ)ノニル]チオフェン
1H-NMR(CDCl3):δ 3.82 (2H, t, J=9.6 Hz), 4.55 (2H, s), 6.96 (1H, s).
19F-NMR(CDCl3):ppm -55.01 (3F, t, J=8.7Hz), -77.23 (2F, t-t, J=13.3, 9.6Hz), -88.40 (2F, t-t, J=13.3, 8.7Hz), -90.66 (2F, t-t, J=8.7, 8.7Hz).
2,5-Dibromo-3- [perfluoro (1,1,3,3, -tetrahydro-2,5,8-trioxo) nonyl] thiophene
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 3.82 (2H, t, J = 9.6 Hz), 4.55 (2H, s), 6.96 (1H, s).
19 F-NMR (CDCl 3 ): ppm -55.01 (3F, t, J = 8.7Hz), -77.23 (2F, tt, J = 13.3, 9.6Hz), -88.40 (2F, tt, J = 13.3, 8.7 Hz), -90.66 (2F, tt, J = 8.7, 8.7Hz).

合成例3.原料チオフェンモノマー3の合成 Synthesis Example 3 Synthesis of raw thiophene monomer 3

ノナフルオロヘキシルヨージド (12.2g, 32.6mmol), 3-チエニルボロン酸 (3.8g, 29.6mmol) Pd(PPh3)4 (684mg, 0.59mmol), NaHCO3 (6.2g, 74mmol) のDME (160m L)-H2O (80m L) 溶液を還流下に5時間撹拌した。冷却後、反応液をエーテルで抽出した。エーテル相を減圧下に濃縮し、得られた生成物を減圧蒸留し(Bp 60℃ 7mmHg)、3-[(ペルフルオロブチル)エチル]チオフェンを得た(7.6g, 69%)。 Nonafluorohexyl iodide (12.2 g, 32.6 mmol), 3-thienylboronic acid (3.8 g, 29.6 mmol) Pd (PPh 3 ) 4 (684 mg, 0.59 mmol), NaHCO 3 (6.2 g, 74 mmol) in DME (160 m The L) -H 2 O (80 mL) solution was stirred at reflux for 5 hours. After cooling, the reaction solution was extracted with ether. The ether phase was concentrated under reduced pressure, and the resulting product was distilled under reduced pressure (Bp 60 ° C. 7 mmHg) to give 3-[(perfluorobutyl) ethyl] thiophene (7.6 g, 69%).

3-[(ペルフルオロブチル)エチル]チオフェン
1H-NMR(CDCl3):δ 2.32 - 2.46 (2H, m), 2.93 - 2.97 (2H, m), 6.94 - 9.69 1H, m), 7.01 - 7.02 (1H, m), 7.28 - 7.30 (1H, m) .
3-[(Perfluorobutyl) ethyl] thiophene
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 2.32-2.46 (2H, m), 2.93-2.97 (2H, m), 6.94-9.69 1H, m), 7.01-7.02 (1H, m), 7.28-7.30 (1H , m).

上記で精製した3-[(ペルフルオロブチル)エチル]チオフェン(1.0g, 3.0mmol)をクロロホルム20mLに溶解させ、0℃でここに臭素(0.31mL、6.02mmol)を滴下した。このまま30分間撹拌し、飽和亜硫酸ナトリウム水中に反応液を注いだ。反応物をクロロホルムで抽出し、溶媒を減圧下に濃縮した後、得られた反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, n-ヘキサン)で精製し、モノマー3を得た(1.17g、80%)。 3-[(Perfluorobutyl) ethyl] thiophene (1.0 g, 3.0 mmol) purified above was dissolved in 20 mL of chloroform, and bromine (0.31 mL, 6.02 mmol) was added dropwise thereto at 0 ° C. The mixture was stirred for 30 minutes, and the reaction solution was poured into saturated sodium sulfite water. After the reaction product was extracted with chloroform and the solvent was concentrated under reduced pressure, the resulting reaction product was purified by column chromatography (SiO 2 , n-hexane) to obtain monomer 3 (1.17 g, 80%). .

2,5-ジブロモ-3-[(ペルフルオロブチル)エチル]チオフェン
1H-NMR(CDCl3):δ2.24 - 2.37 (2H, m), 2.82 - 2.86 (2H, m), 7.25 (1H, s).
2,5-Dibromo-3-[(perfluorobutyl) ethyl] thiophene
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 2.24-2.37 (2H, m), 2.82-2.86 (2H, m), 7.25 (1H, s).

実施例1   Example 1

2,5-ジブロモ-3-ヘキシルチオフェンは既報(Loewe, R. S.; Ewbank, P. C.; Liu, J.; Zhai, L. L.; McCullough, R. D., Macromolecules, 2001年, 34巻, 4324頁.)に従い合成した。   2,5-Dibromo-3-hexylthiophene was synthesized according to a previous report (Loewe, R. S .; Ewbank, P. C .; Liu, J .; Zhai, L. L .; McCullough, R. D., Macromolecules, 2001, 34, 4324.).

モノマー1(504mg, 1.0mmol)とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 525μL, 1.05mmol)から得られたTHF溶液を室温で1時間撹拌した(THF溶液1)。
2,5-ジブロモ-3-ヘキシルチオフェン (326mg, 1mmol) とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 525μL, 1.05mmol)から得られたTHF溶液を60℃で1時間撹拌した(THF溶液2)。THF溶液2を1に加えて、さらに[1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド錯体(2.71mg, 0.005mmol)を加えて、20時間過熱還流した。
反応液をメタノール中に開け、得られた固体を濾取した。これをソックスレー抽出器に付し、メタノール、n-ヘキサンで溶出した分を除き、クロロホルムで抽出される分画をまとめた。溶媒を減圧下に溜去し、ポリマー1を250mg(49%)得た。
GPCによる分析から、数平均分子量:23.8kg/mol;平均分子量:33.3kg/mol;分子量分布:1.4が得られた。
1H-NMR(CDCl3):δ 0.75 - 1.00 (3H, m), 1.00 - 1.80 (8H, m), 2.45 - 2.65 (0.3H, m), 2.65 - 2.90 (1.7H, m), 3.85 - 4.15 (1.4H, m), 2.45 - 2.70 (0.7H, m), 2.70 - 2.85 (0.7H, m), 6.85 - 7.35 (1.7H, m).
NMRチャートの積分値より、ポリマー中のn:m=2:3と推定された。
A THF solution obtained from monomer 1 (504 mg, 1.0 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 525 μL, 1.05 mmol) was stirred at room temperature for 1 hour (THF solution 1).
A THF solution obtained from 2,5-dibromo-3-hexylthiophene (326 mg, 1 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 525 μL, 1.05 mmol) was stirred at 60 ° C. for 1 hour (THF solution 2). . THF solution 2 was added to 1, and [1,3-bis (diphenylphosphino) propane] nickel (II) dichloride complex (2.71 mg, 0.005 mmol) was further added, and the mixture was heated to reflux for 20 hours.
The reaction solution was opened in methanol, and the resulting solid was collected by filtration. This was subjected to a Soxhlet extractor, and fractions extracted with chloroform were collected except for the fraction eluted with methanol and n-hexane. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 250 mg (49%) of polymer 1.
Analysis by GPC gave number average molecular weight: 23.8 kg / mol; average molecular weight: 33.3 kg / mol; molecular weight distribution: 1.4.
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.75-1.00 (3H, m), 1.00-1.80 (8H, m), 2.45-2.65 (0.3H, m), 2.65-2.90 (1.7H, m), 3.85- 4.15 (1.4H, m), 2.45-2.70 (0.7H, m), 2.70-2.85 (0.7H, m), 6.85-7.35 (1.7H, m).
From the integrated value of the NMR chart, it was estimated that n: m = 2: 3 in the polymer.

実施例2   Example 2

実施例1と同様にして、モノマー3と2,5-ジブロモ-3-ヘキシルチオフェンからポリマー2を合成した。   In the same manner as in Example 1, polymer 2 was synthesized from monomer 3 and 2,5-dibromo-3-hexylthiophene.

数平均分子量:14.2kg/mol;平均分子量:28.1kg/mol;分子量分布:1.98。
1H-NMR(CDCl3):δ 0.80 - 1.00 (3H, m), 1.10 - 1.60 (6H, m), 1.60 - 1.80 (2H, m), 2.30 - 2.60 (0.36H, m), 2.70 - 2.90 (2H, m), 3.07 - 3.20 (0.36H, m), 6.90 - 7.10 (1.2H, m).
Number average molecular weight: 14.2 kg / mol; average molecular weight: 28.1 kg / mol; molecular weight distribution: 1.98.
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.80-1.00 (3H, m), 1.10-1.60 (6H, m), 1.60-1.80 (2H, m), 2.30-2.60 (0.36H, m), 2.70-2.90 (2H, m), 3.07-3.20 (0.36H, m), 6.90-7.10 (1.2H, m).

NMRチャートの積分値より、ポリマー中のn:m=1:5.5と推定された。   From the integrated value of the NMR chart, it was estimated that n: m = 1: 5.5 in the polymer.

実施例3   Example 3

実施例1と同様にして、モノマー2と2,5-ジブロモ-3-ヘキシルチオフェンからポリマー3を合成した(収率47%)。
数平均分子量:30.2kg/mol;平均分子量:48.3kg/mol;分子量分布:1.6。
In the same manner as in Example 1, polymer 3 was synthesized from monomer 2 and 2,5-dibromo-3-hexylthiophene (yield 47%).
Number average molecular weight: 30.2 kg / mol; average molecular weight: 48.3 kg / mol; molecular weight distribution: 1.6.

1H-NMR(CDCl3):δ 0.80 - 1.00 (3H, m), 1.10 - 1.80 (8H, m), 2.45 - 2.65 (0.3H, m), 2.70 - 2.90 (1.7H, m), 3.70 - 4.05 (1.4H, m), 4.50 - 4.70 (0.7H, m), 4.70 - 4.90 (0.7H, m), 6.90 - 7.30 (1.7H, m).
NMRチャートの積分値より、ポリマー中のn:m=2:3と推定された。
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.80-1.00 (3H, m), 1.10-1.80 (8H, m), 2.45-2.65 (0.3H, m), 2.70-2.90 (1.7H, m), 3.70- 4.05 (1.4H, m), 4.50-4.70 (0.7H, m), 4.70-4.90 (0.7H, m), 6.90-7.30 (1.7H, m).
From the integrated value of the NMR chart, it was estimated that n: m = 2: 3 in the polymer.

実施例4   Example 4

モノマー2(536mg, 1.0mmol)とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 525μL, 1.05mmol)から得られたTHF溶液を室温で1時間撹拌した。
このTHF溶液に[1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド錯体(2.71mg, 0.005mmol)を加えて、20時間過熱還流した。
反応液をメタノール中に開け、得られた固体を濾取した。これをソックスレー抽出器に付し、メタノール、n-ヘキサンで溶出した分を除き、クロロホルムで抽出される分画をまとめた。溶媒を減圧下に溜去し、ポリマー4を37mg(10%)得た。
GPCによる分析から、数平均分子量:5.4kg/mol;平均分子量:6.5kg/mol;分子量分布:1.2が得られた。
1H-NMR(CDCl3):δ3.70 - 4.00 (2H, m), 4.50 - 4.65 (1H, m), 4.65 - 4.80 (1H, m), 7.15 - 7.30 (1H, m).
A THF solution obtained from monomer 2 (536 mg, 1.0 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 525 μL, 1.05 mmol) was stirred at room temperature for 1 hour.
[1,3-Bis (diphenylphosphino) propane] nickel (II) dichloride complex (2.71 mg, 0.005 mmol) was added to the THF solution, and the mixture was heated to reflux for 20 hours.
The reaction solution was opened in methanol, and the resulting solid was collected by filtration. This was subjected to a Soxhlet extractor, and fractions extracted with chloroform were collected except for the fraction eluted with methanol and n-hexane. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 37 mg (10%) of polymer 4.
Analysis by GPC gave number average molecular weight: 5.4 kg / mol; average molecular weight: 6.5 kg / mol; molecular weight distribution: 1.2.
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 3.70-4.00 (2H, m), 4.50-4.65 (1H, m), 4.65-4.80 (1H, m), 7.15-7.30 (1H, m).

合成例4
3,5-ビス[(ペルフルオロヘキシル)エチル]ブロモベンゼンの合成
Synthesis example 4
Synthesis of 3,5-bis [(perfluorohexyl) ethyl] bromobenzene

亜鉛(2.62g, 40mmol; 1,2-ジブロモエタン, クロロトリエチルシラン で活性化して用いた)のTHF懸濁液に、2-(ペルフルオロヘキシル)エチル ヨージド (14.22g, 30 mmol)のTHF溶液(30mL)を室温で滴下し、このまま12時間撹拌した。ここで得た溶液を3,5-ジヨードブロモベンゼン(4.0g, 10 mmol)、Pd (PPh3)4 (517mg, 0.45 mmol)のTHF溶液(5mL)に室温で滴下した。この反応液を45℃で15時間撹拌した後、セライト濾過した。セライト層に残った反応物をアセトンで抽出した。合わせた有機相を減圧下に濃縮し、得られた反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, n-ヘキサン)で精製し、目的物を得た(2.55g、30%)。 To a THF suspension of zinc (2.62 g, 40 mmol; used with 1,2-dibromoethane, activated with chlorotriethylsilane) in a THF solution of 2- (perfluorohexyl) ethyl iodide (14.22 g, 30 mmol) ( 30 mL) was added dropwise at room temperature, and the mixture was stirred for 12 hours. The solution obtained here was added dropwise to a THF solution (5 mL) of 3,5-diiodobromobenzene (4.0 g, 10 mmol) and Pd (PPh3) 4 (517 mg, 0.45 mmol) at room temperature. The reaction was stirred at 45 ° C. for 15 hours and then filtered through celite. The reaction product remaining in the celite layer was extracted with acetone. The combined organic phases were concentrated under reduced pressure, and the resulting reaction product was purified by column chromatography (SiO 2 , n-hexane) to obtain the desired product (2.55 g, 30%).

3,5-ビス[(ペルフルオロヘキシル)エチル]ブロモベンゼン
1H-NMR(CDCl3): δ2.25 - 2.45 (m, 4H), 2.80 - 2.98 (m, 4H), 7.00 (s, 1H), 7.26 (bs, 2H).
3,5-bis [(perfluorohexyl) ethyl] bromobenzene
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 2.25-2.45 (m, 4H), 2.80-2.98 (m, 4H), 7.00 (s, 1H), 7.26 (bs, 2H).

合成例5
3,5-ビス[(ペルフルオロブチル)エチル]ブロモベンゼンの合成も同様にして行なった(収率10%)。
1H-NMR(CDCl3): δ2.25 - 2.45 (m, 4H), 2.80 - 2.95 (m, 4H), 7.00 (s, 1H), 7.26 (bs, 2H).
Synthesis example 5
3,5-bis [(perfluorobutyl) ethyl] bromobenzene was synthesized in the same manner (yield 10%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 2.25-2.45 (m, 4H), 2.80-2.95 (m, 4H), 7.00 (s, 1H), 7.26 (bs, 2H).

実施例5 含フッ素チオフェン8量体(ポリマー5)の合成   Example 5 Synthesis of fluorinated thiophene octamer (polymer 5)

チオフェン3量体(3’,4’-ジヘキシル-2,2’:5’,2”-ターチオフェン)はChemistry A European Journal、2000年 6巻 1663頁により合成した。
HPLC(GPC)による精製は、下記の装置及びカラムを用いて実施した。
装置:日本分光LC−9201S
カラム:JAIGEL Hシリーズ(2H−1Hを2本連結で使用)
使用溶媒:クロロホルム
The thiophene trimer (3 ′, 4′-dihexyl-2,2 ′: 5 ′, 2 ″ -terthiophene) was synthesized according to Chemistry A European Journal, 2000, volume 6 pages 1663.
Purification by HPLC (GPC) was performed using the following apparatus and column.
Apparatus: JASCO LC-9201S
Column: JAIGEL H series (2H-1H is used in two-linkage)
Solvent: Chloroform

1)5-トリブチルスタンニル-3’,4’-ジヘキシル-2,2’:5’,2”-ターチオフェン(化合物1)の合成
窒素雰囲気下で、チオフェン3量体(416mg, 1mmol) のTHF (3 ml)溶液に、-78℃で1.65M n-BuLi (0.64ml, 1.05mmol)を滴下し、この温度で30分間撹拌した。この反応液に塩化トリブチルスズ(0.33ml, 1.2 mmol) を滴下し、反応溶液の温度を室温まで挙げて1時間撹拌した。
反応溶液を水中に開け、反応物をヘキサンで抽出した。有機相を減圧下に濃縮し、得られた生成物をHPLCにて精製し、目的物を得た(収率70%)。
1H-NMR(CDCl3) :δ 0.88-0.93(m, 15H), 1.04-1.21(m, 6H), 1.31-1.43(m, 20H), 1.56-1.66(m, 8H), 2.67-2.73(m,4H), 7.04-7.06(m,1H), 7.10(d, J=3.2Hz,1H), 7.12-7.13(m,1H), 7.25(d, J=3.2Hz,1H), 7.28-7.30(m,1H)
1) Synthesis of 5-tributylstannyl-3 ′, 4′-dihexyl-2,2 ′: 5 ′, 2 ″ -terthiophene (Compound 1) In a nitrogen atmosphere, thiophene trimer (416 mg, 1 mmol) To a THF (3 ml) solution, 1.65M n-BuLi (0.64 ml, 1.05 mmol) was added dropwise at −78 ° C., and the mixture was stirred at this temperature for 30 minutes.Tributyltin chloride (0.33 ml, 1.2 mmol) was added to the reaction solution. The reaction solution was dropped to room temperature and stirred for 1 hour.
The reaction solution was opened in water and the reaction product was extracted with hexane. The organic phase was concentrated under reduced pressure, and the resulting product was purified by HPLC to obtain the desired product (yield 70%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.88-0.93 (m, 15H), 1.04-1.21 (m, 6H), 1.31-1.43 (m, 20H), 1.56-1.66 (m, 8H), 2.67-2.73 ( m, 4H), 7.04-7.06 (m, 1H), 7.10 (d, J = 3.2Hz, 1H), 7.12-7.13 (m, 1H), 7.25 (d, J = 3.2Hz, 1H), 7.28-7.30 (m, 1H)

2)5-(3,5-ビス[(ペルフルオロヘキシル)エチル]フェニル-3’,4’-ジヘキシル-2,2’:5’,2”-ターチオフェン (化合物2)の合成
化合物1(706mg, 1mmol)、3,5-ビス[(ペルフルオロヘキシル)エチル]ブロモベンゼン (861mg, 1mmol)、Pd(PPh3)4 (35mg, 0,03mmol)のトルエン(toluene)溶液 (3mL)を窒素雰囲気下に120℃で12時間撹拌した。減圧下に反応液を濃縮後、カラムクロマトグラフィー(SiO2: n-ヘキサン)で精製し、化合物2を得た(収率74%)。
1H-NMR(CDCl3) :δ 0.87-0.95(m, 6H), 1.30-1.37(m, 8H), 1.39-1.49(m, 4H), 1.55-1.65(m, 4H), 2.35-2.49(m, 4H), 2.68-2.77(m, 4H), 2.93-2.97(m, 4H), 6.99(s, 1H), 7.05(dd,1H), 7.10(d, J=3.7Hz, 1H), 7.12-7.15(m, 1H), 7.27 (d, J=4.1Hz, 1H), 7.30-7.32(m,1H), 7.33(s,1H),7.33(s,1H).
2) 5- (3,5-bis [(perfluorohexyl) ethyl] phenyl-3 ', 4'-dihexyl-2,2': 5 ', 2 " -terthiophene (Compound 2) Synthesis Compound 1 (706 mg , 1 mmol), 3,5-bis [(perfluorohexyl) ethyl] bromobenzene (861 mg, 1 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (35 mg, 0,03 mmol) in toluene (3 mL) under nitrogen atmosphere The mixture was stirred for 12 hours at 120 ° C. The reaction solution was concentrated under reduced pressure and purified by column chromatography (SiO 2 : n-hexane) to obtain Compound 2 (yield 74%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.87-0.95 (m, 6H), 1.30-1.37 (m, 8H), 1.39-1.49 (m, 4H), 1.55-1.65 (m, 4H), 2.35-2.49 ( m, 4H), 2.68-2.77 (m, 4H), 2.93-2.97 (m, 4H), 6.99 (s, 1H), 7.05 (dd, 1H), 7.10 (d, J = 3.7Hz, 1H), 7.12 -7.15 (m, 1H), 7.27 (d, J = 4.1Hz, 1H), 7.30-7.32 (m, 1H), 7.33 (s, 1H), 7.33 (s, 1H).

3)5”-ブロモ-5-(3,5-ビス[(ペルフルオロヘキシル)エチル]フェニル-3’,4’-ジヘキシル-2,2’:5’,2”-ターチオフェン (化合物3)の合成
化合物2 (1.18g, 1mmol)とNBS(178mg, 1mmol)のクロロホルム溶液 (3mL)を室温で1時間撹拌した。反応液を亜硫酸水素ナトリウム飽和水溶液中に開け、クロロホルムで反応物を抽出した。溶媒を減圧下に溜去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO2: n-ヘキサン)で精製し、化合物3を得た(収率99%)。
1H-NMR(CDCl3) :δ 0.90-0.93(m, 6H), 1.32-1.34(m, 8H), 1.40-1.48(m, 4H), 1.52-1.62(m, 4H), 2.35-2.49(m, 4H), 2.64-2.75(m, 4H), 2.93-2.97(m, 4H), 6.88(d, J=3.6Hz, 1H), 7.00(s, 1H), 7.02(d, J=3.7Hz, 1H), 7.10(d, J=3.6Hz, 1H), 7.27(d, J=3.7Hz,1H), 7.30(s,1H),7.30(s,1H).
3) 5 "-Bromo-5- (3,5-bis [(perfluorohexyl) ethyl] phenyl-3 ', 4'-dihexyl-2,2': 5 ', 2" -terthiophene (compound 3) A chloroform solution (3 mL) of synthetic compound 2 (1.18 g, 1 mmol) and NBS (178 mg, 1 mmol) was stirred at room temperature for 1 hour, the reaction solution was opened in a saturated aqueous solution of sodium hydrogen sulfite, and the reaction product was extracted with chloroform. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting product was purified by column chromatography (SiO 2 : n-hexane) to obtain Compound 3 (yield 99%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.90-0.93 (m, 6H), 1.32-1.34 (m, 8H), 1.40-1.48 (m, 4H), 1.52-1.62 (m, 4H), 2.35-2.49 ( m, 4H), 2.64-2.75 (m, 4H), 2.93-2.97 (m, 4H), 6.88 (d, J = 3.6Hz, 1H), 7.00 (s, 1H), 7.02 (d, J = 3.7Hz , 1H), 7.10 (d, J = 3.6Hz, 1H), 7.27 (d, J = 3.7Hz, 1H), 7.30 (s, 1H), 7.30 (s, 1H).

4)ポリマー5の合成
化合物3(1.26g, 1mmol)、ビススタニルビチオフェン (373mg, 0.5mmol)、Pd(PPh3)4 (116mg, 0,1mmol)のトルエン溶液(3mL)を窒素雰囲気下に120℃で12時間撹拌した。減圧下に反応液を濃縮後、カラムクロマトグラフィー(SiO2: n-ヘキサン)、続いてHPLCで精製し、ポリマー5を得た(収率68%)。
1H-NMR(CDCl3) :δ 0.90-0.93(m, 12H), 1.32-1.34(m, 16H), 1.40-1.48(m, 8H), 1.52-1.62(m, 8H), 2.36-2.50(m, 8H), 2.72-2.78(m, 8H), 2.94-2.98(m, 8H), 7.00(s, 2H), 7.06(d, J=4.1Hz, 2H), 7.11(s, 4H), 7.12(d, J=3.6Hz, 2H),7.14(d, J=3.7Hz,2H), 7.29(d, J=3.6Hz, 2H), 7.33(s,2H),7.33(s,2H).
4) Synthesis of Polymer 5 Toluene solution (3 mL) of compound 3 (1.26 g, 1 mmol), bisstanylbithiophene (373 mg, 0.5 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (116 mg, 0,1 mmol) in a nitrogen atmosphere Stir at 120 ° C. for 12 hours. The reaction solution was concentrated under reduced pressure and then purified by column chromatography (SiO 2 : n-hexane) followed by HPLC to obtain polymer 5 (yield 68%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.90-0.93 (m, 12H), 1.32-1.34 (m, 16H), 1.40-1.48 (m, 8H), 1.52-1.62 (m, 8H), 2.36-2.50 ( m, 8H), 2.72-2.78 (m, 8H), 2.94-2.98 (m, 8H), 7.00 (s, 2H), 7.06 (d, J = 4.1Hz, 2H), 7.11 (s, 4H), 7.12 (d, J = 3.6Hz, 2H), 7.14 (d, J = 3.7Hz, 2H), 7.29 (d, J = 3.6Hz, 2H), 7.33 (s, 2H), 7.33 (s, 2H).

実施例6 含フッ素チオフェン8量体(ポリマー6)の合成
Example 6 Synthesis of fluorinated thiophene octamer (polymer 6)

1)5-(3,5-ビス[(ペルフルオロブチル)エチル]フェニル-3’,4’-ジヘキシル-2,2’:5’,2”-ターチオフェン (化合物4)の合成
化合物1(740mg, 1.05mmol)、3,5-ビス[(ペルフルオロブチル)エチル]ブロモベンゼン (649mg, 1mmol)、Pd(PPh3)4 (35mg, 0,03mmol)のtoluene溶液 (3mL)を窒素雰囲気下、マイクロウエーブ照射下に180℃で9分間撹拌した。減圧下に反応液を濃縮後、カラムクロマトグラフィー(SiO2: n-ヘキサン)で精製し、化合物4を得た(217mg、収率73%)。
1) Synthesis of 5- (3,5-bis [(perfluorobutyl) ethyl] phenyl-3 ′, 4′-dihexyl-2,2 ′: 5 ′, 2 ″ -terthiophene (Compound 4) Compound 1 (740 mg , 1.05 mmol), 3,5-bis [(perfluorobutyl) ethyl] bromobenzene (649 mg, 1 mmol) and Pd (PPh 3 ) 4 (35 mg, 0,03 mmol) in a toluene solution (3 mL) under a nitrogen atmosphere The mixture was stirred under wave irradiation for 9 minutes at 180 ° C. The reaction solution was concentrated under reduced pressure and purified by column chromatography (SiO 2 : n-hexane) to obtain Compound 4 (217 mg, 73% yield).

化合物4
1H-NMR(CDCl3) :δ0.85-0.95(m, 6H), 1.25-1.55(m, 12H), 1.55-1.65(m, 4H), 2.35-2.49(m, 4H), 2.65-2.80(m, 4H), 2.90-3.00(m, 4H), 6.99(bs, 1H), 7.07(dd, J=5.5, 3.7 Hz, 1H), 7.11 (d, J=3.7Hz, 1H), 7.14 (dd, J=3.7, 0.9 Hz, 1H), 7.27 (d, J=3.7 Hz, 1H), 7.31 (dd, J=5.5, 0.9 Hz,1H), 7.33(s,1H), 7.33(s,1H).
Compound 4
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ0.85-0.95 (m, 6H), 1.25-1.55 (m, 12H), 1.55-1.65 (m, 4H), 2.35-2.49 (m, 4H), 2.65-2.80 (m, 4H), 2.90-3.00 (m, 4H), 6.99 (bs, 1H), 7.07 (dd, J = 5.5, 3.7 Hz, 1H), 7.11 (d, J = 3.7Hz, 1H), 7.14 ( dd, J = 3.7, 0.9 Hz, 1H), 7.27 (d, J = 3.7 Hz, 1H), 7.31 (dd, J = 5.5, 0.9 Hz, 1H), 7.33 (s, 1H), 7.33 (s, 1H ).

2)5”-ブロモ-5-(3,5-ビス[(ペルフルオロブチル)エチル]フェニル-3’,4’-ジヘキシル-2,2’:5’,2”-ターチオフェン (化合物5)の合成
化合物4 (217mg, 0.73mmol)とNBS(136mg, 0.77mmol)のDMF−クロロホルム混合溶液 (1:1;3mL)を室温で1時間撹拌した。反応液を亜硫酸水素ナトリウム飽和水溶液中に開け、クロロホルムで反応物を抽出した。溶媒を減圧下に溜去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO2: n-ヘキサン)で精製し、化合物5を得た(100mg、収率98%)。
2) 5 "-Bromo-5- (3,5-bis [(perfluorobutyl) ethyl] phenyl-3 ', 4'-dihexyl-2,2': 5 ', 2" -terthiophene (compound 5) A mixed solution of synthetic compound 4 (217 mg, 0.73 mmol) and NBS (136 mg, 0.77 mmol) in DMF-chloroform (1: 1; 3 mL) was stirred for 1 hour at room temperature. The reaction product was extracted with chloroform, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting product was purified by column chromatography (SiO 2 : n-hexane) to obtain Compound 5 (100 mg, yield). 98%).

化合物5
1H-NMR(CDCl3): δ0.85-1.00 (m, 6H), 1.25-1.50 (m, 12H), 1.50-1.65 (m, 4H), 2.35-2.49 (m, 4H), 2.62-2.75 (m, 4H), 2.93-3.00 (m, 4H), 6.88 (d, J=3.7Hz, 1H), 7.00 (bs, 1H), 7.02 (d, J=3.7Hz, 1H), 7.10(d, J=3.7Hz, 1H), 7.27(d, J=3.7Hz,1H), 7.32 (bs, 2H).
Compound 5
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ0.85-1.00 (m, 6H), 1.25-1.50 (m, 12H), 1.50-1.65 (m, 4H), 2.35-2.49 (m, 4H), 2.62-2.75 (m, 4H), 2.93-3.00 (m, 4H), 6.88 (d, J = 3.7Hz, 1H), 7.00 (bs, 1H), 7.02 (d, J = 3.7Hz, 1H), 7.10 (d, J = 3.7Hz, 1H), 7.27 (d, J = 3.7Hz, 1H), 7.32 (bs, 2H).

3)ポリマー6の合成
化合物5(100mg、0.72mmol)、ビススタニルビチオフェン (267mg、 0.36mmol)、Pd(PPh3)4 (83mg、0.07mmol)のトルエン溶液(3mL)を窒素雰囲気下に120℃で12時間撹拌した。減圧下に反応液を濃縮後、カラムクロマトグラフィー(SiO2: n-ヘキサン)、続いてHPLCで精製し、ポリマー6を得た(68mg、収率68%)。
3) Synthesis of polymer 6 Compound 5 (100 mg, 0.72 mmol), bisstanylbithiophene (267 mg, 0.36 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (83 mg, 0.07 mmol) in toluene solution (3 mL) in nitrogen atmosphere The mixture was stirred at 120 ° C. for 12 hours. The reaction solution was concentrated under reduced pressure and then purified by column chromatography (SiO 2 : n-hexane) followed by HPLC to obtain polymer 6 (68 mg, yield 68%).

ポリマー6
1H-NMR(CDCl3): δ 0.85-0.95 (m, 12H), 1.32-1.40 (m, 16H), 1.40-1.50 (m, 8H), 1.50-1.65 (m, 8H), 2.36-2.50 (m, 8H), 2.70-2.80 (m, 8H), 2.90-3.00 (m, 8H), 6.99 (bs, 2H), 7.06 (d, J=3.7 Hz, 2H), 7.11 (s, 4H), 7.12 (d, J=3.7Hz, 2H), 7.13 (d, J=3.7Hz, 2H), 7.28 (d, J=3.7Hz, 2H), 7.32 (s, 2H), 7.33 (s, 2H).
Polymer 6
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.85-0.95 (m, 12H), 1.32-1.40 (m, 16H), 1.40-1.50 (m, 8H), 1.50-1.65 (m, 8H), 2.36-2.50 ( m, 8H), 2.70-2.80 (m, 8H), 2.90-3.00 (m, 8H), 6.99 (bs, 2H), 7.06 (d, J = 3.7 Hz, 2H), 7.11 (s, 4H), 7.12 (d, J = 3.7Hz, 2H), 7.13 (d, J = 3.7Hz, 2H), 7.28 (d, J = 3.7Hz, 2H), 7.32 (s, 2H), 7.33 (s, 2H).

合成例6.原料チオフェンモノマー4の合成
2-ブロモ-3-ブロモメチルチオフェンはアルドリッチ社より購入した。
2-ブロモ-3-[ペルフルオロ (1,1,3,3,-テトラヒドロ-2-オキソ)ヘプチル]チオフェン
水素化ナトリウム(235 mg、9.7 mmol)のDMF(18 ml)懸濁液にC4F9CH2OH (2.08 g、8.8 mmol)を0℃で滴下した。滴下後、この懸濁液を室温で5分間撹拌した。ここに2-ブロモ-3-ブロモメチルチオフェン(2.5 g、9.7 mmol)のDMF溶液(10 ml)を0℃で滴下した。この反応溶液を室温で15時間撹拌した後、氷水中に開け、ジイソプロピルエーテルで抽出した。得られた有機相を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで脱水後、減圧下に濃縮した。残った反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, n-ヘキサン)で精製し、目的物(1.1 g、収率30%)を得た。
1H-NMR(CDCl3):δ 3.92 (2H, t, J=14.3 Hz), 4.61 (2H, s), 6.97 (1H, d, J=5.9 Hz), 7.27 (1H, d, J=5.5 Hz).
Synthesis Example 6 Synthesis of raw thiophene monomer 4
2-Bromo-3-bromomethylthiophene was purchased from Aldrich.
2-Bromo-3- [perfluoro (1,1,3,3, -tetrahydro-2-oxo) heptyl] thiophene C 4 F in a suspension of sodium hydride (235 mg, 9.7 mmol) in DMF (18 ml) 9 CH 2 OH (2.08 g, 8.8 mmol) was added dropwise at 0 ° C. After the addition, this suspension was stirred at room temperature for 5 minutes. To this was added dropwise a DMF solution (10 ml) of 2-bromo-3-bromomethylthiophene (2.5 g, 9.7 mmol) at 0 ° C. The reaction solution was stirred at room temperature for 15 hours, then opened in ice water and extracted with diisopropyl ether. The obtained organic phase was washed with saturated brine, dehydrated with magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The remaining reaction product was purified by column chromatography (SiO 2 , n-hexane) to obtain the desired product (1.1 g, yield 30%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 3.92 (2H, t, J = 14.3 Hz), 4.61 (2H, s), 6.97 (1H, d, J = 5.9 Hz), 7.27 (1H, d, J = 5.5 Hz).

合成例7.原料チオフェンモノマー5の合成
試験管にチオフェンモノマー4( 1.0 g、2.4 mmol)と2-ブロモ-4-ヘキシル-5-スタニルチオフェン(1.0 g、2.4 mmol)とPd(PPh3)4 (277 mg、0.24 mmol)とトルエン(4 ml)を加え、マイクロ波反応容器で180℃で10分間攪拌した。反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液n-ヘキサン)を通し、分取GPCで精製し、目的物(899 mg、収率75%)を得た。
1H-NMR(CDCl3):δ 0.88 (3H, t, J=6.4 Hz), 1.28 - 1.37 (6H, m), 1.58 - 1.66 (2H, m), 2.59 (2H, t, J=7.3 Hz), 3.94 (2H, t, J=14 Hz), 4.72 (2H, s), 6.92 (1H, d, J=1.4 Hz), 6.98 (1H, d, J=1.4 Hz), 7.08 (1H, d, J=5.0 Hz), 7.21 (1H, d, J=5.5 Hz).
Synthesis Example 7 Synthesis of raw thiophene monomer 5
In a test tube, thiophene monomer 4 (1.0 g, 2.4 mmol), 2-bromo-4-hexyl-5-stannylthiophene (1.0 g, 2.4 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (277 mg, 0.24 mmol) and toluene (4 ml) was added and stirred in a microwave reactor at 180 ° C. for 10 minutes. The reaction solution was concentrated, passed through silica gel column chromatography (eluent n-hexane), and purified by preparative GPC to obtain the desired product (899 mg, yield 75%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.88 (3H, t, J = 6.4 Hz), 1.28-1.37 (6H, m), 1.58-1.66 (2H, m), 2.59 (2H, t, J = 7.3 Hz ), 3.94 (2H, t, J = 14 Hz), 4.72 (2H, s), 6.92 (1H, d, J = 1.4 Hz), 6.98 (1H, d, J = 1.4 Hz), 7.08 (1H, d , J = 5.0 Hz), 7.21 (1H, d, J = 5.5 Hz).

合成例8.原料チオフェンモノマー6の合成
チオフェンモノマー5 (899 mg、1.8 mmol)のDMF溶液 (17 ml)にN-ブロモスクシンイミド(628 mg、3.5 mmol)を加えた。この反応溶液を室温で5時間攪拌した後、亜硫酸水素水溶液でクエンチし、n-ヘキサンで抽出した。得られた有機相を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで脱水後、減圧下に濃縮した。残った反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, n-ヘキサン)で精製し、目的物(746 mg、収率64%)を得た。
1H-NMR(CDCl3):δ 0.88 (3H, t, J=4.6 Hz), 1.29 - 1.35 (6H, m), 1.54 - 1.58 (2H, m), 2.54 (2H, t, J=7.8 Hz), 3.95 (2H, t, J=14 Hz), 4.58 (2H, s), 6.80 (1H, s), 7.04 (1H, s).
Synthesis Example 8 Synthesis of raw thiophene monomer 6
N-bromosuccinimide (628 mg, 3.5 mmol) was added to a DMF solution (17 ml) of thiophene monomer 5 (899 mg, 1.8 mmol). The reaction solution was stirred at room temperature for 5 hours, then quenched with an aqueous hydrogen sulfite solution, and extracted with n-hexane. The obtained organic phase was washed with saturated brine, dehydrated with magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The remaining reaction product was purified by column chromatography (SiO 2 , n-hexane) to obtain the desired product (746 mg, yield 64%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.88 (3H, t, J = 4.6 Hz), 1.29-1.35 (6H, m), 1.54-1.58 (2H, m), 2.54 (2H, t, J = 7.8 Hz ), 3.95 (2H, t, J = 14 Hz), 4.58 (2H, s), 6.80 (1H, s), 7.04 (1H, s).

合成例9. 原料チオフェンモノマー7の合成
2-ブロモ-3-[ペルフルオロ (1,1,3,3,-テトラヒドロ-2,5,8-トリオキソ)ノニル]チオフェン 水素化ナトリウム(192 mg、11.7 mmol)のDMF (15 mL)懸濁液にCF3OCF2CF2OCF2CH2OH (2.21 g、7.8 mmol)のDMF溶液(10 mL)を0℃で滴下した。滴下後、この懸濁液を室温で30分間撹拌した。ここに2-ジブロモ-3-ブロモメチルチオフェン(2.23 g、 8.7 mmol)のDMF溶液(8 mL)を0℃で滴下した。この反応溶液を室温で15時間撹拌した後、氷水中に開け、ジイソプロピルエーテルで抽出した。得られた有機相を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで脱水後、減圧下に濃縮した。残った反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, n-ヘキサン)で精製し(Rf値:0.15)、目的物(1.26 g、収率36%)を得た。
1H-NMR(CDCl3):δ 3.82 (2H, t, J=9.6 Hz), 4.62 (2H, s), 6.97 (1H, d, J=5.5 Hz), 7.27 (1H, d, J=5.5 Hz).
Synthesis Example 9. Synthesis of raw material thiophene monomer 7
2-Bromo-3- [perfluoro (1,1,3,3, -tetrahydro-2,5,8-trioxo) nonyl] thiophene DMF (15 mL) suspension of sodium hydride (192 mg, 11.7 mmol) A DMF solution (10 mL) of CF 3 OCF 2 CF 2 OCF 2 CH 2 OH (2.21 g, 7.8 mmol) was added dropwise at 0 ° C. After the addition, this suspension was stirred at room temperature for 30 minutes. A DMF solution (8 mL) of 2-dibromo-3-bromomethylthiophene (2.23 g, 8.7 mmol) was added dropwise thereto at 0 ° C. The reaction solution was stirred at room temperature for 15 hours, then opened in ice water and extracted with diisopropyl ether. The obtained organic phase was washed with saturated brine, dehydrated with magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The remaining reaction product was purified by column chromatography (SiO 2 , n-hexane) (Rf value: 0.15) to obtain the desired product (1.26 g, yield 36%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 3.82 (2H, t, J = 9.6 Hz), 4.62 (2H, s), 6.97 (1H, d, J = 5.5 Hz), 7.27 (1H, d, J = 5.5 Hz).

合成例10. 原料チオフェンモノマー8の合成
試験管にチオフェンモノマー7(1.5 g、2.0 mmol)と2-ブロモ-4-ヘキシル-5-スタニルチオフェン(1.5 g、2.0 mmol)とPd(PPh3)4 (207 mg、0.18 mmol)とトルエン(4 ml)を加え、マイクロ波反応容器で180℃で10分間攪拌した。反応溶液を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(SiO2, n-ヘキサン)で分離し、さらに分取GPCで精製し、目的物(583 mg、収率54%)を得た。
1H-NMR(CDCl3):δ 0.88 (3H, t, J=6.9 Hz), 1.30 - 1.37 (6H, m), 1.58 - 1.66 (2H, m), 2.59 (2H, t, J=7.8 Hz), 3.84 (2H, t, J=10 Hz), 4.73 (2H, s), 6.92 (1H, d, J=1.4 Hz), 6.97 (1H, d, J=1.4 Hz), 7.08 (1H, d, J=5.5 Hz), 7.21 (1H, d, J=5.0 Hz).
Synthesis Example 10. Synthesis of raw material thiophene monomer 8
In a test tube, thiophene monomer 7 (1.5 g, 2.0 mmol), 2-bromo-4-hexyl-5-stannylthiophene (1.5 g, 2.0 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (207 mg, 0.18 mmol) and toluene (4 ml) was added and stirred in a microwave reactor at 180 ° C. for 10 minutes. The reaction solution was concentrated, separated by column chromatography (SiO 2 , n-hexane), and further purified by preparative GPC to obtain the desired product (583 mg, yield 54%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.88 (3H, t, J = 6.9 Hz), 1.30-1.37 (6H, m), 1.58-1.66 (2H, m), 2.59 (2H, t, J = 7.8 Hz ), 3.84 (2H, t, J = 10 Hz), 4.73 (2H, s), 6.92 (1H, d, J = 1.4 Hz), 6.97 (1H, d, J = 1.4 Hz), 7.08 (1H, d , J = 5.5 Hz), 7.21 (1H, d, J = 5.0 Hz).

合成例11. 原料チオフェンモノマー9の合成
チオフェンモノマー8(583 mg、1.1 mmol)のDMF溶液(6 mL)にNBS(382 mg)を加えた。この反応溶液を室温で5時間攪拌した後、亜硫酸水素水溶液でクエンチし、n-ヘキサンで抽出した。得られた有機相を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで脱水後、減圧下に濃縮した。残った反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, n-ヘキサン)で精製し、目的物(610 mg、収率81%)を得た。
1H-NMR(CDCl3):δ 0.88 (3H, t, J=6.8 Hz), 1.30 - 1.38 (6H, m), 1.54 - 1.59 (2H, m), 2.54 (2H, t, J=7.8 Hz), 3.84 (2H, t, J=10 Hz), 4.60 (2H, s), 6.79 (1H, s), 7.03 (1H, s).
Synthesis Example 11. Synthesis of raw material thiophene monomer 9
NBS (382 mg) was added to a DMF solution (6 mL) of thiophene monomer 8 (583 mg, 1.1 mmol). The reaction solution was stirred at room temperature for 5 hours, then quenched with an aqueous hydrogen sulfite solution, and extracted with n-hexane. The obtained organic phase was washed with saturated brine, dehydrated with magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The remaining reaction product was purified by column chromatography (SiO 2 , n-hexane) to obtain the desired product (610 mg, yield 81%).
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.88 (3H, t, J = 6.8 Hz), 1.30-1.38 (6H, m), 1.54-1.59 (2H, m), 2.54 (2H, t, J = 7.8 Hz ), 3.84 (2H, t, J = 10 Hz), 4.60 (2H, s), 6.79 (1H, s), 7.03 (1H, s).

実施例7 ポリマー7の合成
チオフェンモノマー1(536mg, 1.0mmol)とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 525μL, 1.05mmol)から得られたTHF溶液を室温で1時間撹拌した。このTHF溶液に[1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド錯体(2.71mg, 0.005mmol)を加えて、20時間過熱還流した。反応液をメタノール中に開け、得られた固体を濾取した。これをソックスレー抽出器に付し、メタノール、n-ヘキサンで溶出した分を除き、クロロホルムで抽出される分画をまとめた。溶媒を減圧下に溜去し、ポリマー7を(37mg、10%)得た。GPCによる分析から、数平均分子量:5.3kg/mol、重量平均分子量:6.2kg/mol、分子量分布:1.2 が得られた。
1H-NMR(CDCl3):δ 3.85 - 4.15 (1H, m), 4.50 - 4.65 (1H, m), 4.65 - 4.80 (1H, m), 7.10 - 7.30 (1H, m).
Example 7 Synthesis of Polymer 7
A THF solution obtained from thiophene monomer 1 (536 mg, 1.0 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 525 μL, 1.05 mmol) was stirred at room temperature for 1 hour. [1,3-Bis (diphenylphosphino) propane] nickel (II) dichloride complex (2.71 mg, 0.005 mmol) was added to the THF solution, and the mixture was heated to reflux for 20 hours. The reaction solution was opened in methanol, and the resulting solid was collected by filtration. This was subjected to a Soxhlet extractor, and fractions extracted with chloroform were collected except for the fraction eluted with methanol and n-hexane. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain polymer 7 (37 mg, 10%). Analysis by GPC gave a number average molecular weight of 5.3 kg / mol, a weight average molecular weight of 6.2 kg / mol, and a molecular weight distribution of 1.2.
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 3.85-4.15 (1H, m), 4.50-4.65 (1H, m), 4.65-4.80 (1H, m), 7.10-7.30 (1H, m).

実施例8 ポリマー8の合成
チオフェンモノマー6(536mg, 1.0mmol)とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 525μL, 1.05mmol)から得られたTHF溶液を室温で1時間撹拌した。このTHF溶液に[1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド錯体(2.71mg, 0.005mmol)を加えて、20時間過熱還流した。反応液をメタノール中に開け、得られた固体を濾取した。これをソックスレー抽出器に付し、メタノール、n-ヘキサンで溶出した分を除き、クロロホルムで抽出される分画をまとめた。溶媒を減圧下に溜去し、ポリマー4を37mg (10%)得た。GPCによる分析から、数平均分子量:7.8kg/mol、平均分子量:13kg/mol、分子量分布:1.7 が得られた。
1H-NMR(CDCl3):δ 0.80 - 1.00 (3H, m), 1.10 - 1.75 (8H, m), 2.70 - 2.85 (2H, m), 4.04 (2H, t, J=13.7Hz), 4.70 - 4.85 (2H, m), 7.05 (1H, bs), 7.15 (1H, bs).
Example 8 Synthesis of Polymer 8
A THF solution obtained from thiophene monomer 6 (536 mg, 1.0 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 525 μL, 1.05 mmol) was stirred at room temperature for 1 hour. [1,3-Bis (diphenylphosphino) propane] nickel (II) dichloride complex (2.71 mg, 0.005 mmol) was added to the THF solution, and the mixture was heated to reflux for 20 hours. The reaction solution was opened in methanol, and the resulting solid was collected by filtration. This was subjected to a Soxhlet extractor, and fractions extracted with chloroform were collected except for the fraction eluted with methanol and n-hexane. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 37 mg (10%) of polymer 4. Analysis by GPC gave a number average molecular weight of 7.8 kg / mol, an average molecular weight of 13 kg / mol, and a molecular weight distribution of 1.7.
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.80-1.00 (3H, m), 1.10-1.75 (8H, m), 2.70-2.85 (2H, m), 4.04 (2H, t, J = 13.7Hz), 4.70 -4.85 (2H, m), 7.05 (1H, bs), 7.15 (1H, bs).

実施例9 ポリマー9の合成
チオフェンモノマー6(162 mg, 0.241 mmol)とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 121 μL, 0.241 mmol)から得られたTHF溶液を室温で1時間撹拌した(THF溶液1)。2,5-ジブロモ-3-ヘキシルチオフェン (786 mg, 2.41 mmol) とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 1.21 mL, 2.41 mmol)から得られたTHF溶液を60℃で1時間撹拌した(THF溶液2)。THF溶液2を1に加えて、さらに[1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド錯体(7.18 mg, 0.013 mmol)を加えて、20時間過熱還流した。反応液をメタノール中に開け、得られた固体を濾取した。これをソックスレー抽出器に付し、メタノール、n-ヘキサンで溶出した分を除き、クロロホルムで抽出される分画をまとめた。溶媒を減圧下に溜去し、ポリマーを収量254 mg (収率27%)で得た。GPCによる分析から、数平均分子量:46.2 kg/mol;平均分子量:88.5 kg/mol;分子量分布:1.9が得られた。
Example 9 Synthesis of Polymer 9
A THF solution obtained from thiophene monomer 6 (162 mg, 0.241 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 121 μL, 0.241 mmol) was stirred at room temperature for 1 hour (THF solution 1). A THF solution obtained from 2,5-dibromo-3-hexylthiophene (786 mg, 2.41 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 1.21 mL, 2.41 mmol) was stirred at 60 ° C. for 1 hour (THF Solution 2). THF solution 2 was added to 1, and [1,3-bis (diphenylphosphino) propane] nickel (II) dichloride complex (7.18 mg, 0.013 mmol) was further added, and the mixture was heated to reflux for 20 hours. The reaction solution was opened in methanol, and the resulting solid was collected by filtration. This was subjected to a Soxhlet extractor, and fractions extracted with chloroform were collected except for the fraction eluted with methanol and n-hexane. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a polymer in a yield of 254 mg (yield 27%). Analysis by GPC gave number average molecular weight: 46.2 kg / mol; average molecular weight: 88.5 kg / mol; molecular weight distribution: 1.9.

ポリマー9
1H-NMR(CDCl3):δ 0.80 - 1.00 (3.1H, m), 1.10 - 1.80 (8.4H, m), 2.70 -2.90 (2.1H, m), 3.94 (0.09H, t, J=10.1Hz), 4.79 (0.09H, bs), 6.97 (1H,bs), 7.03 (0.05H, bs), 7.13 (0.05H, bs).
NMRチャートの積分値より、ポリマー中のx:y=1:21と推定された。
Polymer 9
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.80-1.00 (3.1H, m), 1.10-1.80 (8.4H, m), 2.70 -2.90 (2.1H, m), 3.94 (0.09H, t, J = 10.1 Hz), 4.79 (0.09H, bs), 6.97 (1H, bs), 7.03 (0.05H, bs), 7.13 (0.05H, bs).
From the integrated value of the NMR chart, it was estimated that x: y = 1: 21 in the polymer.

実施例10 ポリマー10の合成
チオフェンモノマー9(536mg, 1.0mmol)とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 525μL, 1.05mmol)から得られたTHF溶液を室温で1時間撹拌した。このTHF溶液に[1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド錯体(2.71mg, 0.005mmol)を加えて、20時間過熱還流した。反応液をメタノール中に開け、得られた固体を濾取した。これをソックスレー抽出器に付し、メタノール、n-ヘキサンで溶出した分を除き、クロロホルムで抽出される分画をまとめた。溶媒を減圧下に溜去し、ポリマー4を(37mg、10%)得た。GPCによる分析から、数平均分子量:5.4kg/mol、平均分子量:6.5kg/mol、分子量分布:1.2 が得られた。
Example 10 Synthesis of Polymer 10
A THF solution obtained from thiophene monomer 9 (536 mg, 1.0 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 525 μL, 1.05 mmol) was stirred at room temperature for 1 hour. [1,3-Bis (diphenylphosphino) propane] nickel (II) dichloride complex (2.71 mg, 0.005 mmol) was added to the THF solution, and the mixture was heated to reflux for 20 hours. The reaction solution was opened in methanol, and the resulting solid was collected by filtration. This was subjected to a Soxhlet extractor, and fractions extracted with chloroform were collected except for the fraction eluted with methanol and n-hexane. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain polymer 4 (37 mg, 10%). Analysis by GPC gave a number average molecular weight of 5.4 kg / mol, an average molecular weight of 6.5 kg / mol, and a molecular weight distribution of 1.2.

実施例11 ポリマー11の合成
チオフェンモノマー9(169 mg, 0.241 mmol)とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 126 μL, 0.253 mmol)から得られたTHF溶液を室温で1時間撹拌した(THF溶液1)。2,5-ジブロモ-3-ヘキシルチオフェン (786 mg, 2.41 mmol) とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 1.21 mL, 2.41 mmol)から得られたTHF溶液を60℃で1時間撹拌した(THF溶液2)。THF溶液2を1に加えて、さらに[1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド錯体(7.18 mg, 0.013 mmol)を加えて、20時間過熱還流した。反応液をメタノール中に開け、得られた固体を濾取した。これをソックスレー抽出器に付し、メタノール、n-ヘキサンで溶出した分を除き、クロロホルムで抽出される分画をまとめた。溶媒を減圧下に溜去し、ポリマーを(280 mg、47%)得た。GPCによる分析から、数平均分子量:54.6 kg/mol;平均分子量:87.8 kg/mol
Example 11 Synthesis of Polymer 11
A THF solution obtained from thiophene monomer 9 (169 mg, 0.241 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 126 μL, 0.253 mmol) was stirred at room temperature for 1 hour (THF solution 1). A THF solution obtained from 2,5-dibromo-3-hexylthiophene (786 mg, 2.41 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 1.21 mL, 2.41 mmol) was stirred at 60 ° C. for 1 hour (THF Solution 2). THF solution 2 was added to 1, and [1,3-bis (diphenylphosphino) propane] nickel (II) dichloride complex (7.18 mg, 0.013 mmol) was further added, and the mixture was heated to reflux for 20 hours. The reaction solution was opened in methanol, and the resulting solid was collected by filtration. This was subjected to a Soxhlet extractor, and fractions extracted with chloroform were collected except for the fraction eluted with methanol and n-hexane. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a polymer (280 mg, 47%). From GPC analysis, number average molecular weight: 54.6 kg / mol; average molecular weight: 87.8 kg / mol

ポリマー11
1H-NMR(CDCl3):δ 0.80 - 1.00 (3.1H, m), 1.10 - 1.80 (8.3H, m), 2.70 -2.90 (2.1H, m), 3.94 (0.08H, t, J=10.1Hz), 4.79 (0.08H, bs), 6.97 (1H,bs), 7.03 (0.04H, bs), 7.13 (0.04H, bs).
NMRチャートの積分値より、ポリマー中のx:y=1:24と推定された。
Polymer 11
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.80-1.00 (3.1H, m), 1.10-1.80 (8.3H, m), 2.70 -2.90 (2.1H, m), 3.94 (0.08H, t, J = 10.1 Hz), 4.79 (0.08H, bs), 6.97 (1H, bs), 7.03 (0.04H, bs), 7.13 (0.04H, bs).
From the integrated value of the NMR chart, it was estimated that x: y = 1: 24 in the polymer.

実施例12 ポリマー12の合成
チオフェンモノマー9(108 mg, 0.154 mmol)とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 77 μL, 0.154 mmol)から得られたTHF溶液を室温で1時間撹拌した(THF溶液1)。2,5-ジブロモ-3-ヘキシルチオフェン (251 mg, 0.769 mmol) とn-ヘキシルマグネシウムブロミド (2M THF 溶液, 0.769 mL, 0.769 mmol)から得られたTHF溶液を60℃で1時間撹拌した(THF溶液2)。THF溶液2を1に加えて、さらに[1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド錯体(2.5 mg, 0.005 mmol)を加えて、20時間過熱還流した。反応液をメタノール中に開け、得られた固体を濾取した。これをソックスレー抽出器に付し、メタノール、n-ヘキサンで溶出した分を除き、クロロホルムで抽出される分画をまとめた。溶媒を減圧下に溜去し、ポリマーを収量65 mg (収率20%)で得た。GPCによる分析から、数平均分子量:22.5 kg/mol;平均分子量:45.0 kg/mol;分子量分布:2.0が得られた。
Example 12 Synthesis of Polymer 12
A THF solution obtained from thiophene monomer 9 (108 mg, 0.154 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 77 μL, 0.154 mmol) was stirred at room temperature for 1 hour (THF solution 1). A THF solution obtained from 2,5-dibromo-3-hexylthiophene (251 mg, 0.769 mmol) and n-hexylmagnesium bromide (2M THF solution, 0.769 mL, 0.769 mmol) was stirred at 60 ° C. for 1 hour (THF Solution 2). THF solution 2 was added to 1, and [1,3-bis (diphenylphosphino) propane] nickel (II) dichloride complex (2.5 mg, 0.005 mmol) was further added, and the mixture was heated to reflux for 20 hours. The reaction solution was opened in methanol, and the resulting solid was collected by filtration. This was subjected to a Soxhlet extractor, and fractions extracted with chloroform were collected except for the fraction eluted with methanol and n-hexane. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a polymer in a yield of 65 mg (yield 20%). Analysis by GPC gave number average molecular weight: 22.5 kg / mol; average molecular weight: 45.0 kg / mol; molecular weight distribution: 2.0.

ポリマー12
1H-NMR(CDCl3):δ 0.80 - 1.00 (3.3H, m), 1.10 - 1.80 (8.8H, m), 2.70 -2.90 (2.2H, m), 3.94 (0.2H, t, J=10.1Hz), 4.79 (0.2H, bs), 6.97 (1H,bs), 7.03 (0.1H, bs), 7.13 (0.1H, bs).
NMRチャートの積分値より、ポリマー中のx:y=1:10と推定された。
Polymer 12
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 0.80-1.00 (3.3H, m), 1.10-1.80 (8.8H, m), 2.70 -2.90 (2.2H, m), 3.94 (0.2H, t, J = 10.1 Hz), 4.79 (0.2H, bs), 6.97 (1H, bs), 7.03 (0.1H, bs), 7.13 (0.1H, bs).
From the integrated value of the NMR chart, it was estimated that x: y = 1: 10 in the polymer.

実施例13 フラーレン3の合成
PCBM(100mg、0.11mmol)、濃塩酸(6mL)、酢酸(15mL)、とトルエン(15mL)
の混合液を100℃で30時間撹拌下に加熱した。反応液を分液ロートに移し、反応液を水洗し、残った有機相を減圧下に濃縮した。得られた反応物をメタノール、エーテル、トルエンで洗浄した。残った結晶をナスフラスコに移し、窒素雰囲気下に二硫化炭素15mLと塩化チオニル1.5mLを加え、3日間過熱還流下撹拌し、カルボン酸クロリド体とした。
この反応液を減圧下に濃縮し、残った反応物に、窒素雰囲気下にCF3OCF2CF2OCF2CH2OH (282mg, 1mmol)、トリエチルアミン(2mL)、4−ジメチルアミノピリジン(25mg, 0.2mmol)、ブロモベンゼン(10mL)を0℃で加え、室温で2日間撹拌した。反応液を減圧下に濃縮し、得られた反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, n-ヘキサン:トルエン=5:1〜2:1)で精製し、フラーレン3を得た(55mg、収率43%)。
1H-NMR (CDCl3)δ: 2.16 - 2.26 (2H, m), 2.62 (2H, t, J=7.3Hz), 2.87 - 2.95 (2H, m), 4.48 (2H, t, J=9.6Hz), 7.50 - 7.62 (3H, m), 7.88 - 7.95 (2H, m).
19F-NMR (CDCl3) -54.96 (3F, t, J=8.6Hz), -76.91 - -77.05 (2F, m), -88.32 - -88.44 (2F, m), -90.57 (2F, q, J=8.6Hz).
Example 13 Synthesis of Fullerene 3
PCBM (100 mg, 0.11 mmol), concentrated hydrochloric acid (6 mL), acetic acid (15 mL), and toluene (15 mL)
The mixture was heated at 100 ° C. with stirring for 30 hours. The reaction solution was transferred to a separatory funnel, the reaction solution was washed with water, and the remaining organic phase was concentrated under reduced pressure. The obtained reaction product was washed with methanol, ether, and toluene. The remaining crystals were transferred to an eggplant flask, 15 mL of carbon disulfide and 1.5 mL of thionyl chloride were added under a nitrogen atmosphere, and the mixture was stirred for 3 days while heating to reflux to obtain a carboxylic acid chloride.
The reaction solution was concentrated under reduced pressure, and the remaining reaction product was added to CF 3 OCF 2 CF 2 OCF 2 CH 2 OH (282 mg, 1 mmol), triethylamine (2 mL), 4-dimethylaminopyridine (25 mg, 0.2 mmol) and bromobenzene (10 mL) were added at 0 ° C., and the mixture was stirred at room temperature for 2 days. The reaction solution was concentrated under reduced pressure and the resulting reaction was purified by column chromatography (SiO 2, n-hexane: toluene = 5: 1 to 2: 1) to give the fullerene 3 (55 mg, yield: 43%).
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 2.16-2.26 (2H, m), 2.62 (2H, t, J = 7.3Hz), 2.87-2.95 (2H, m), 4.48 (2H, t, J = 9.6Hz ), 7.50-7.62 (3H, m), 7.88-7.95 (2H, m).
19 F-NMR (CDCl 3 ) -54.96 (3F, t, J = 8.6Hz), -76.91--77.05 (2F, m), -88.32--88.44 (2F, m), -90.57 (2F, q, J = 8.6Hz).

実施例14 機能評価   Example 14 Functional evaluation

電子伝導度評価
電界効果型トランジスタ作成
シリコン基板をトルエン、アセトン、脱イオン水、イソプロピルアルコールで各15分ずつ超音波洗浄した。その後、基板を30分オゾン洗浄し、オクタデシルトリメトキシシランのトリクロロエチレン溶液で10秒間覆い、ABLE/ASS−301型のスピンコート法製膜装置を用い3000rpmで回転させる。アンモニウム雰囲気下で10時間静置させた後に、基板をトルエン、アセトンで各15分超音波洗浄した。
これに図2で示すように、電極として金を真空蒸着した。さらにこの上にポリマーの1wt%のクロロベンゼン溶液を滴下し、ABLE/ASS−301型のスピンコート法製膜装置を用いて500rpmでスピンコート膜を作製した。得られた素子を真空下でソース−ドレイン間電圧を80V印加し、ゲート電圧を-20V〜80Vの範囲で変化させ、FET性能を測定した。
Evaluation of electron conductivity Field effect transistor preparation A silicon substrate was ultrasonically cleaned with toluene, acetone, deionized water, and isopropyl alcohol for 15 minutes each. Thereafter, the substrate is cleaned with ozone for 30 minutes, covered with a trichlorethylene solution of octadecyltrimethoxysilane for 10 seconds, and rotated at 3000 rpm using an ABLE / ASS-301 type spin coat film forming apparatus. After allowing to stand for 10 hours in an ammonium atmosphere, the substrate was ultrasonically washed with toluene and acetone for 15 minutes each.
As shown in FIG. 2, gold was vacuum deposited as an electrode. Further, a 1 wt% chlorobenzene solution of the polymer was dropped thereon, and a spin coat film was prepared at 500 rpm using an ABLE / ASS-301 type spin coat film forming apparatus. The obtained device was applied with a source-drain voltage of 80 V under vacuum, and the gate voltage was changed in the range of −20 V to 80 V, and the FET performance was measured.

<結果>
<Result>

実施例15 性能試験例   Example 15 Performance Test Example

上記実施例で得た含フッ素チオフェンポリマー(ポリマー1、ポリマー3、ポリマー5、ポリマー9、ポリマー11、ポリマー12)をp型半導体材料として、含フッ素フラーレン誘導体(フラーレン1、フラーレン2、フラーレン3)をn型半導体材料として用いて、下記の方法で太陽電池を作製し、ここで得られたそれぞれの有機半導体材料の機能を評価した。
なお電荷輸送層材料としてはPEDOT:PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン):ポリ(4-スチレンスルフォネート))、電極としてはITO(酸化インジウムスズ)(陽極)、アルミニウム(陰極)をそれぞれ用いた。
Fluorine-containing fullerene derivatives (fullerene 1, fullerene 2, fullerene 3) using the fluorine-containing thiophene polymer (polymer 1, polymer 3, polymer 5, polymer 9, polymer 11, polymer 12) obtained in the above examples as a p-type semiconductor material Was used as an n-type semiconductor material to produce solar cells by the following method, and the functions of the respective organic semiconductor materials obtained here were evaluated.
PEDOT: PSS (poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (4-styrenesulfonate)) as the charge transport layer material, ITO (indium tin oxide) (anode), aluminum (cathode) as the electrode ) Were used.

(1)試験用太陽電池の作製
以下の手順により試験用太陽電池を作製した。
1)基板前処理
ITOガラス基板にマスクを付け、濃塩酸に15分間を浸漬し、一部のITOをエッチングした。エッチング後、塩酸からITOガラス基板を取り出し、水で充分洗浄してから大気雰囲気で乾燥させた。続いて、エッチングしたITOガラス基板をトルエン、アセトン、水、及びIPA(イソプロピルアルコール)の順に超音波で各15分間洗浄した。
次に、ITOガラス基板をFilgen/UV253のUVオゾンクリーナー装置中に入れて、酸素ガス6分間、オゾンガス30分〜60分、及び窒素ガス2分の順で処理した。
2)PEDOT:PSS薄膜の作製
ABLE/ASS−301型のスピンコート法製膜装置を用い、PEDOT:PSS混合溶液を用いて、上記で前処理を施したITOガラス基板上にPEDOT:PSS薄膜を形成した。スピンコート条件は、500rpm(5秒)及び3000rpm(3分間)とした。
3)アニーリング
135℃、大気雰囲気でホットプレットの上において、前記2)でPEDOT:PSS薄膜を製膜したITOガラス基板を10分間でアニーリングした。アニーリング後、室温まで冷却した。
4)有機半導体膜(有機発電層)の作製
ABLE/ASS−301型のスピンコート法製膜装置(マニュアルスピンナー)を用い、事前にクロロベンゼン溶かしたチオフェンポリマーとフラーレン誘導体を含む溶液をPEDOT:PSS薄膜の上に2000rpm、2分間スピンコートし、約120〜150nmの有機半導体薄膜(有機発電層)を得た。上記溶液における溶媒としては、フラーレン誘導体の種類に応じて、クロロホルム、トルエン、クロロベンゼン、又はこれらの混合溶媒を用いた。
5)金属電極の真空蒸着
ULVAC/VPC−260Fの小型高真空蒸着装置を用い、上記で作製した積層膜を形成したITOガラス基板を高真空蒸着装置中のマスクの上に置き、100nmのアルミニウムを蒸着した。
(1) Production of test solar cell A test solar cell was produced according to the following procedure.
1) Substrate pretreatment A mask was attached to an ITO glass substrate, and a portion of ITO was etched by immersing in concentrated hydrochloric acid for 15 minutes. After the etching, the ITO glass substrate was taken out from hydrochloric acid, thoroughly washed with water, and then dried in an air atmosphere. Subsequently, the etched ITO glass substrate was washed with ultrasonic waves in the order of toluene, acetone, water, and IPA (isopropyl alcohol) for 15 minutes each.
Next, the ITO glass substrate was put in a UV ozone cleaner apparatus of Filgen / UV253 and treated in the order of oxygen gas for 6 minutes, ozone gas for 30 minutes to 60 minutes, and nitrogen gas for 2 minutes.
2) Production of PEDOT: PSS thin film PEDOT: PSS thin film is formed on the ITO glass substrate which has been pretreated above using a PEDOT: PSS mixed solution using an ABLE / ASS-301 type spin coat film forming apparatus. did. The spin coating conditions were 500 rpm (5 seconds) and 3000 rpm (3 minutes).
3) Annealing The ITO glass substrate on which the PEDOT: PSS thin film was formed in 2) above was annealed for 10 minutes at 135 ° C. in a hot atmosphere on an air atmosphere. After annealing, it was cooled to room temperature.
4) Preparation of organic semiconductor film (organic power generation layer) Using an ABLE / ASS-301 type spin coat method film forming apparatus (manual spinner), a solution containing a thiophene polymer dissolved in chlorobenzene and a fullerene derivative in advance is formed into a PEDOT: PSS thin film. An organic semiconductor thin film (organic power generation layer) having a thickness of about 120 to 150 nm was obtained by spin coating at 2000 rpm for 2 minutes. As the solvent in the above solution, chloroform, toluene, chlorobenzene, or a mixed solvent thereof was used depending on the type of fullerene derivative.
5) Vacuum deposition of metal electrode Using a small high vacuum deposition apparatus of ULVAC / VPC-260F, the ITO glass substrate on which the laminated film prepared above was formed was placed on the mask in the high vacuum deposition apparatus, and 100 nm of aluminum was deposited. Vapor deposited.

(2)擬似太陽光照射による電流測定
ソースメーター(keithley社、型番2400)、電流電圧計測ソフト及び疑似太陽光照射装置(三永電気製作所、XES-301S)を用いた。上記した方法で作製した試験用太陽電池に対してAM1.5の疑似太陽光を照射して、発生した電流と電圧を測定して、以下の式によりエネルギー変換効率を算出した。
短絡電流、開放電圧、曲線因子(FF)及び変換効率の測定結果を下記表2に示す。尚、変換効率は、次式により求めた値である。
変換効率η(%)=FF(Voc・Jsc / Pin)x 100
FF: 曲線因子、Voc:開放電圧、Jsc:短絡電流、Pin:入射光強度(密度)
(2) Current measurement by simulated sunlight irradiation A source meter (keithley, model number 2400), current-voltage measurement software, and simulated sunlight irradiation device (Minaga Electric Works, XES-301S) were used. The test solar cell produced by the method described above was irradiated with AM1.5 pseudo-sunlight, the generated current and voltage were measured, and the energy conversion efficiency was calculated by the following equation.
The measurement results of short-circuit current, open-circuit voltage, fill factor (FF) and conversion efficiency are shown in Table 2 below. The conversion efficiency is a value obtained by the following equation.
Conversion efficiency η (%) = FF (Voc · Jsc / Pin) x 100
FF: fill factor, Voc: open circuit voltage, Jsc: short circuit current, Pin: incident light intensity (density)

P3HT: ポリ(3−ヘキシルチオヘン)[Poly (3-hexylthiophene)]
P3HT: Poly (3-hexylthiophene)

この結果から、フルオロアルキルル基含有チオフェン−アルキルチオフェン間の結合のレジオ選択性が高い方が、変換効率が高いことが判る。
フラーレン3での比較の中で、チオフェンポリマー中にフルオロアルキル基が含まれている方が変換効率が高いことが判る。
From this result, it can be seen that the conversion efficiency is higher when the regioselectivity of the bond between the fluoroalkyl group-containing thiophene and alkylthiophene is higher.
In the comparison with fullerene 3, it can be seen that the conversion efficiency is higher when the thiophene polymer contains a fluoroalkyl group.

本発明の半導体薄膜は、電界効果型コンデンサ(例、有機薄膜トランジスタ(TFT))、光電変換素子(例、有機薄膜太陽電池)等に好適に用いられる。
特に、有機薄膜太陽電池の発電層として有効である。
The semiconductor thin film of the present invention is suitably used for a field effect capacitor (eg, organic thin film transistor (TFT)), a photoelectric conversion element (eg, organic thin film solar cell) and the like.
In particular, it is effective as a power generation layer for organic thin-film solar cells.

1 電極
2 電極
3 有機発電層
100 有機薄膜太陽電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode 2 Electrode 3 Organic power generation layer 100 Organic thin film solar cell

Claims (14)

式(1):
[式中、
環Aは、環構成原子として炭素原子に加えて窒素原子を有していてもよい3又は5員環を表し、
aは、1個以上の置換基(当該置換基のうちの少なくとも1個は、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基である)で置換された有機基を表し、
は、各出現において同一又は異なって、炭化水素基を表し、
naは、1又は2を表し、
環Bはフラーレンを表す。]
で表されるフラーレン誘導体、及び
式(2a):
[式中、
5aは、ペルフルオロアルキル基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
5a’は、水素、又はアルキル基を表し、及び
5aは、主鎖の原子数が1〜5であるリンカーを表す。]
で表される繰り返し単位を有し、かつ、式(2b):
[式中、
5a’は、水素、又はアルキル基を表し、及び
5bは、アルキル基を表す。]
で表される繰り返し単位を更に有していてもよい
ポリチオフェン誘導体A、又は
[B]式(3):
[式中、
6a、R6b、R6c、及びR6dは、それぞれ独立して、ペルフルオロアルキル基を表し、
6a、L6b、L6c、及びL6dは、それぞれ独立して、結合手、又はアルキレン鎖を表し、
7a、及びR7bは、同一又は異なって、かつ各出現において同一又は異なって、
水素、又アルキル基を表し、及び
n3は繰り返し数を表す。]
で表されるポリチオフェン誘導体Bであるp型半導体化合物を含有し、
前記n型半導体化合物と前記p型半導体化合物とで形成される有機発電層。
Formula (1):
[Where:
Ring A represents a 3- or 5-membered ring optionally having a nitrogen atom in addition to a carbon atom as a ring-constituting atom,
R a represents an organic group substituted with one or more substituents (at least one of the substituents is a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group);
R b is the same or different at each occurrence and represents a hydrocarbon group;
na represents 1 or 2,
Ring B represents fullerene. ]
And a fullerene derivative represented by formula (2a):
[Where:
R 5a represents a perfluoroalkyl group or a perfluoropolyether group,
R 5a ′ represents hydrogen or an alkyl group, and L 5a represents a linker having 1 to 5 atoms in the main chain. ]
And having the repeating unit represented by formula (2b):
[Where:
R 5a ′ represents hydrogen or an alkyl group, and R 5b represents an alkyl group. ]
Or a polythiophene derivative A which may further have a repeating unit represented by formula (3):
[Where:
R 6a , R 6b , R 6c , and R 6d each independently represent a perfluoroalkyl group,
L 6a , L 6b , L 6c and L 6d each independently represent a bond or an alkylene chain;
R 7a and R 7b are the same or different and are the same or different at each occurrence,
Hydrogen and an alkyl group are represented, and n3 represents a repeating number. ]
A p-type semiconductor compound which is a polythiophene derivative B represented by:
An organic power generation layer formed of the n-type semiconductor compound and the p-type semiconductor compound.
前記フラーレン誘導体が、
式(1a):
[式中、
1aは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
2aは、各出現において同一又は異なって、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、ペルフルオロポリエーテル基、又はアルキル基を表し、
3aは、アルキル基を表し、
4aは、水素又はアルキル基を表し、
n1は、0〜2の整数を表し、
環Bは、フラーレンを表す。]
で表される化合物である請求項1に記載の有機発電層。
The fullerene derivative is
Formula (1a):
[Where:
R 1a represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
R 2a is the same or different at each occurrence and represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, a perfluoropolyether group, or an alkyl group,
R 3a represents an alkyl group,
R 4a represents hydrogen or an alkyl group,
n1 represents an integer of 0 to 2,
Ring B represents fullerene. ]
The organic power generation layer according to claim 1, which is a compound represented by the formula:
前記フラーレン誘導体が、
式(1a’):
[式中、
1aは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
2aは、各出現において同一又は異なって、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、ペルフルオロポリエーテル基、又はアルキル基を表し、
3aは、アルキル基を表し、
4aは、水素又はアルキル基を表し、
n1は、0〜2の整数を表す。]
で表されるフラーレン誘導体であるn型半導体化合物
である請求項2に記載の有機発電層。
The fullerene derivative is
Formula (1a ′):
[Where:
R 1a represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
R 2a is the same or different at each occurrence and represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, a perfluoropolyether group, or an alkyl group,
R 3a represents an alkyl group,
R 4a represents hydrogen or an alkyl group,
n1 represents the integer of 0-2. ]
The organic power generation layer according to claim 2, which is an n-type semiconductor compound that is a fullerene derivative represented by the formula:
1aは、ペルフルオロアルキル基である請求項2又は3に記載の有機発電層。 The organic power generation layer according to claim 2 or 3, wherein R 1a is a perfluoroalkyl group. 式(1a)、又は式(1a’)中の、
で表される部分は、
[式中の記号は前記と同意義を表す。]
である請求項2〜4のいずれか1項に記載の有機発電層。
In formula (1a) or formula (1a ′),
The part represented by
[The symbols in the formula are as defined above. ]
The organic power generation layer according to any one of claims 2 to 4.
4aは、アルキル基である請求項2〜5のいずれか1項に記載の有機発電層。 R4a is an alkyl group, The organic power generation layer of any one of Claims 2-5. 4aは、水素である請求項2〜5のいずれか1項に記載の有機発電層。 The organic power generation layer according to any one of claims 2 to 5, wherein R 4a is hydrogen. 前記フラーレン誘導体が、
式(1b):
[式中、
1bは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
は、主鎖の原子数が1〜5であるリンカーを表し、
2bは、置換されていてもよい芳香族基を表し、
nbは、1〜20の整数を表し、
環Bは、フラーレンを表す。]
で表される化合物である請求項1に記載の有機発電層。
The fullerene derivative is
Formula (1b):
[Where:
R 1b represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
L b represents a linker having 1 to 5 atoms in the main chain;
R 2b represents an optionally substituted aromatic group,
nb represents an integer of 1 to 20,
Ring B represents fullerene. ]
The organic power generation layer according to claim 1, which is a compound represented by the formula:
前記フラーレン誘導体が、
式(1b’):
[式中、
1bは、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、又はペルフルオロポリエーテル基を表し、
は、リンカーを表し、
2bは、置換されていてもよい芳香族基を表し、
nbは、1〜20の整数を表す。]
で表される化合物である請求項8に記載の有機発電層。
The fullerene derivative is
Formula (1b ′):
[Where:
R 1b represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
L b represents a linker;
R 2b represents an optionally substituted aromatic group,
nb represents an integer of 1 to 20. ]
The organic power generation layer according to claim 8, which is a compound represented by:
1bは、ペルフルオロポリエーテル基である請求項8又は9に記載の有機発電層。 The organic power generation layer according to claim 8 or 9, wherein R 1b is a perfluoropolyether group. 前記p型半導体化合物がポリチオフェン誘導体Aであり、
5aは、炭素数4〜12のペルフルオロアルキル基、又は炭素数4〜18のペルフルオロポリエーテル基であり、及び
5aは、−(CHn2−、又は−CH−O−(CHn2−(式中、n2は、1〜3の整数)であり
請求項1〜10のいずれか1項に記載の有機発電層。
The p-type semiconductor compound is polythiophene derivative A;
R 5a is a C 4-12 perfluoroalkyl group or a C 4-18 perfluoropolyether group, and L 5a is — (CH 2 ) n2 —, or —CH 2 —O— (CH The organic power generation layer according to any one of claims 1 to 10, wherein 2 ) n2- (wherein n2 is an integer of 1 to 3).
前記p型半導体化合物がポリチオフェン誘導体Bであり、
6a、R6b、R6c、及びR6dは、同一又は異なって、炭素数4〜12のペルフルオロアルキル基又は炭素数4〜18のペルフルオロポリエーテル基であり、
6a、L6b、L6c、及びL6dは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキレン鎖であり、
7a、及びR7bは、同一又は異なって、かつ各出現において同一又は異なって、
水素、又は炭素数4〜12であり、及び
n3は、6〜20の整数である
請求項1〜11のいずれか1項に記載の有機発電層。
The p-type semiconductor compound is a polythiophene derivative B;
R 6a , R 6b , R 6c , and R 6d are the same or different and are a C 4-12 perfluoroalkyl group or a C 4-18 perfluoropolyether group,
L 6a , L 6b , L 6c , and L 6d are the same or different and each is an alkylene chain having 1 to 5 carbon atoms,
R 7a and R 7b are the same or different and are the same or different at each occurrence,
The organic power generation layer according to any one of claims 1 to 11, wherein the organic power generation layer is hydrogen or a carbon number of 4 to 12, and n3 is an integer of 6 to 20.
請求項1〜12のいずれか1項に記載の有機発電層を含有する有機薄膜太陽電池。 The organic thin-film solar cell containing the organic electric power generation layer of any one of Claims 1-12. 式:
[式中、
5aは、ペルフルオロポリエーテル基を表し、
5a’は、水素、又はアルキル基を表し、及び
n2は、1〜3の整数を表す。]
で表される化合物。
formula:
[Where:
R 5a represents a perfluoropolyether group,
R 5a ′ represents hydrogen or an alkyl group, and n2 represents an integer of 1 to 3. ]
A compound represented by
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