JP2013166743A - Fulvalene compound and method for producing the same, and solar cell material and organic transistor material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フルバレン化合物及びその製造方法、並びに、太陽電池用材料及び有機トランジスタ用材料に関する。より詳しくは、有機薄膜太陽電池、有機トランジスタ等に用いる有機半導体材料等や有機EL素子等の発光デバイス等の機能性電子素子素材として好適に用いることができるフルバレン化合物及びその製造方法、並びに、太陽電池用材料及び有機トランジスタ用材料に関する。 The present invention relates to a fulvalene compound and a method for producing the same, and a solar cell material and an organic transistor material. More specifically, a fulvalene compound that can be suitably used as a functional electronic element material such as an organic semiconductor material used in an organic thin film solar cell, an organic transistor, etc., and a light emitting device such as an organic EL element, a method for producing the same, and a solar The present invention relates to a battery material and an organic transistor material.
近年、従来の電機製品にとどまらず、自動車等の輸送機械をはじめとする様々な製品に電子制御が導入されており、このような電子制御に用いられる半導体等の電子部品に求められる性能もますます高いものとなってきている。このような電子部品には、シリコンやゲルマニウム等の遷移金属等を材料とする無機半導体のような無機材料の他、有機材料も用いられており、電子部品の材料として使用できる電気的特性を有する有機化合物について、研究が行われている。
有機半導体の分野では、p型有機半導体についてはポリ(3−ヘキシルチオフェン)(P3HT)をはじめとする多くの材料が提案され開発が進んでいる。一方、フラーレン誘導体に代表されるn型有機半導体は、種々の理由で開発が遅れている。特に、塗布プロセスに適した高分子n型有機半導体はほとんど知られていないため、早急な開発が望まれている。このような有機半導体材料として用いる材料には、LUMOのエネルギー準位が低いことが要求されるため、LUMOのエネルギー準位が低い化合物について、研究、開発が行われている。
In recent years, electronic control has been introduced not only to conventional electrical products but also to various products such as automobiles and other transportation equipment, and the performance required for electronic components such as semiconductors used for such electronic control is also available. It is getting higher and higher. In such electronic parts, in addition to inorganic materials such as inorganic semiconductors made of transition metals such as silicon and germanium, organic materials are also used, and have electrical characteristics that can be used as materials for electronic parts. Research has been conducted on organic compounds.
In the field of organic semiconductors, many materials have been proposed and developed for p-type organic semiconductors, including poly (3-hexylthiophene) (P3HT). On the other hand, development of n-type organic semiconductors typified by fullerene derivatives has been delayed for various reasons. In particular, since few polymer n-type organic semiconductors suitable for the coating process are known, rapid development is desired. Since materials used as such organic semiconductor materials are required to have low LUMO energy levels, research and development have been conducted on compounds having low LUMO energy levels.
フルオレニリデンは、中心の二重結合により立体反発が分子内で生じている。また、ヒュッケル則を満たさないために芳香族ではないが、π電子を受け取ることでヒュッケル則を満たす。このことから、アクセプター性が強いと考えられるが、実際にLUMOのエネルギー準位が低くなることが論文により報告されている(非特許文献1参照。)。このようなフルオレニリデン構造を有する化合物の中でも、ビフルオレニリデン構造を有する化合物についての研究、開発例が報告されており、ビフルオレニリデン構造を有する化合物の合成や電気特性の評価、ビフルオレニリデン構造を有する化合物を電界発光素子として用いることが開示されている(特許文献1、2参照。)。更に、ビフルオレニリデン構造を有する化合物やビフルオレニリデン類似の構造を有する化合物について報告されている(非特許文献2〜10参照。)。 In fluorenylidene, steric repulsion occurs in the molecule due to a central double bond. It is not aromatic because it does not satisfy the Hückel rule, but it satisfies the Hückel rule by receiving π electrons. From this, it is considered that the acceptor property is strong, but it has been reported by a paper that the LUMO energy level is actually lowered (see Non-Patent Document 1). Among such compounds having a fluorenylidene structure, research and development examples of compounds having a bifluorenylidene structure have been reported. Synthesis of compounds having a bifluorenylidene structure, evaluation of electrical properties, bifluorenyl The use of a compound having a redene structure as an electroluminescent element is disclosed (see Patent Documents 1 and 2). Furthermore, a compound having a bifluorenylidene structure and a compound having a bifluorenylidene-like structure have been reported (see Non-Patent Documents 2 to 10).
上記のようにフルオレニリデン構造を有する化合物は、有機半導体材料等の電子素子材料としての展開が期待され、電子素子材料用途により適した化合物の開発が求められている。その中でビフルオレニリデン構造を有する化合物等について報告されているが、これまでに報告されているビフルオレニリデン構造を有する化合物等の合成法では、合成できる誘導体の構造が限られていた。電子素子材料用途により適した化合物の開発のためには、より多くの様々なビフルオレニリデン構造を有する化合物の誘導体を合成できるようにすることが不可欠である。更に、フルバレン骨格にベンゼン環が縮合したビフルオレニリデンだけでなく、フルバレン骨格に縮合する環構造を種々のものに変えた化合物を合成することができれば、電子素子材料用途により適した化合物の開発をすすめるうえでより好ましい。このため、フルバレン骨格を有する種々の構造の化合物の合成を可能とする合成法、及び、新たな構造のフルバレン骨格を有する化合物の開発が求められている。 As described above, a compound having a fluorenylidene structure is expected to be developed as an electronic device material such as an organic semiconductor material, and the development of a compound more suitable for use in the electronic device material is required. Among them, compounds having a bifluorenylidene structure have been reported. However, the synthesis methods of compounds having a bifluorenylidene structure that have been reported so far have limited the structures of derivatives that can be synthesized. . In order to develop a compound that is more suitable for electronic device material applications, it is essential to be able to synthesize more various derivatives of compounds having a bifluorenylidene structure. Furthermore, if it is possible to synthesize not only bifluorenylidene in which the benzene ring is fused to the fulvalene skeleton but also compounds in which the ring structure condensed to the fulvalene skeleton is changed to various ones, the development of compounds that are more suitable for electronic device material applications It is more preferable when recommending. For this reason, there is a demand for the development of compounds having various structures having a fulvalene skeleton, and the development of compounds having a fulvalene skeleton having a new structure.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、n型有機半導体や有機EL素子等の材料として好適に用いることができる新たなフルバレン骨格を有する化合物、及び、フルバレン骨格を有する種々の構造の化合物の合成を可能とする製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and has a new compound having a full valvalene skeleton that can be suitably used as a material for an n-type organic semiconductor, an organic EL element, and the like, and various structures having a fulvalene skeleton. It is an object of the present invention to provide a production method capable of synthesizing the above compound.
本発明者は、フルバレン骨格を有する種々の構造の化合物の合成を可能とする製造方法、及び、新たな構造のフルバレン骨格を有する化合物について検討し、フルバレン骨格を有する種々の構造の化合物の新たな製造方法を開発した。
従来のビフルオレニリデン化合物の製造方法は、フルオレン誘導体を原料としたものであったが、本発明者が開発した新たな製造方法は、基本骨格に共役ジエン構造と三重結合とを有する環構造含有化合物と、基本骨格に共役ジエン構造を有する環構造含有化合物とのカップリング反応によりフルバレン骨格を有する化合物を製造するものである。本発明の方法によれば、原料となる化合物の基本骨格に縮合した環構造や環構造に結合した置換基を様々なものに変えることで、種々の構造のフルバレン骨格を有する化合物を合成することが可能となる。更に本発明者は、フルバレン骨格を有する化合物を高い収率で製造することができる別の製造方法も見出した。そして本発明者は、このような製造方法によって新規なフルバレン骨格を有する化合物を合成するとともに、フルバレン骨格を有する化合物がLUMOのエネルギー準位が低く、有機半導体材料、特に有機薄膜太陽電池材料、有機トランジスタ材料や、有機EL素子等の発光デバイスの材料として好適に用いることができることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
The present inventor has studied a production method that enables synthesis of compounds having various structures having a fulvalene skeleton, and a compound having a fulvalene skeleton having a new structure. A manufacturing method was developed.
The conventional method for producing a bifluorenylidene compound was based on a fluorene derivative, but the new production method developed by the present inventor is a ring structure having a conjugated diene structure and a triple bond in the basic skeleton. A compound having a fulvalene skeleton is produced by a coupling reaction between the containing compound and a ring structure-containing compound having a conjugated diene structure in the basic skeleton. According to the method of the present invention, a compound having a fulvalene skeleton of various structures can be synthesized by changing the ring structure condensed to the basic skeleton of the compound as a raw material and the substituent bonded to the ring structure to various ones. Is possible. Furthermore, this inventor discovered another manufacturing method which can manufacture the compound which has a fulvalene skeleton with a high yield. The inventors have synthesized a compound having a novel fulvalene skeleton by such a production method, and the compound having a fulvalene skeleton has a low LUMO energy level, and is an organic semiconductor material, particularly an organic thin film solar cell material, an organic The inventors have found that it can be suitably used as a material for a light emitting device such as a transistor material or an organic EL element, and have conceived that the above-mentioned problems can be solved brilliantly, and have reached the present invention.
すなわち本発明は、フルバレン由来の骨格を有する化合物であって、上記化合物は、下記式(1); That is, the present invention is a compound having a fulvalene-derived skeleton, wherein the compound is represented by the following formula (1);
(式中、4つの点線の円弧は、同一又は異なって、フルバレン骨格を形成する5員環の骨格部分の一部と共に環構造が形成されていることを表す。X1〜X4は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造にそれぞれ複数個結合していてもよい。点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環である場合、X1〜X4は互いに結合しておらず、かつ、X1〜X4の全てが同じ構造であることはなく、X1〜X4の中にハロゲン原子が含まれる場合には、X1〜X4のうち少なくとも1つはハロゲン原子以外の1価の置換基である。点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環であって、X1、X3が同一の1価の置換基A、かつ、X2、X4が水素原子又はX1、X3とは異なる同一の1価の置換基Bである場合、又は、点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環であって、X1、X4が同一の1価の置換基A、かつ、X2、X3が水素原子又はX1、X4とは異なる同一の1価の置換基Bである場合、該1価の置換基Aは、臭素原子、メトキシ基、カルボキシル基、−CO2CH3基、−CH2OH基、−CONHR基(Rは、構造中にフェニル基を含む炭化水素基を表す。)以外の置換基である。X1、X2が結合している環構造がいずれもナフタレン環であり、X3、X4が結合している環構造がいずれもベンゼン環である場合、X3、X4の少なくとも一方は、メトキシ基以外の1価の置換基であり、X1、X2が結合している環構造がいずれもピリジン環であり、X3、X4が結合している環構造がいずれもベンゼン環であるか又はいずれもピリジン環である場合、X1〜X4のうち少なくとも1つは1価の置換基である。点線の円弧で表される4つの環構造が全てチオフェン環であって、X1が結合しているチオフェン環の硫黄原子とX2が結合しているチオフェン環の硫黄原子とが2つの炭素原子を介して結合した構造を有し、X3が結合しているチオフェン環の硫黄原子とX4が結合しているチオフェン環の硫黄原子とが2つの炭素原子を介して結合した構造を有する場合、X1〜X4のうち少なくとも1つは水素原子、臭素原子、2−チオフェン基、5−ブロモ−2―チオフェン基、チオフェン環1又は2つとアルキル基とから形成される基以外の1価の置換基である。)で表されることを特徴とするフルバレン化合物である。 (In the formula, four dotted arcs are the same or different and represent that a ring structure is formed together with a part of a skeleton portion of a 5-membered ring forming a fulvalene skeleton. X 1 to X 4 are the same. Alternatively, differently, a hydrogen atom or a monovalent substituent that serves as a substituent of the ring structure may be represented, and a plurality of each may be bonded to a ring structure forming a dotted arc portion. When all the ring structures are benzene rings, X 1 to X 4 are not bonded to each other, and all of X 1 to X 4 are not the same structure, and X 1 to X 4 When a halogen atom is contained, at least one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent other than a halogen atom, and all four ring structures represented by dotted arcs are benzene rings. , X 1, X 3 is the same monovalent substituents a and,, X 2, X 4 If a hydrogen atom or X 1, X 3 is different from the same monovalent substituent B, or, a four ring structure are all benzene ring represented by the dotted arcs, X 1, X 4 is When the same monovalent substituent A and X 2 and X 3 are a hydrogen atom or the same monovalent substituent B different from X 1 and X 4 , the monovalent substituent A is bromine X is a substituent other than an atom, a methoxy group, a carboxyl group, a —CO 2 CH 3 group, a —CH 2 OH group, a —CONHR group (R represents a hydrocarbon group containing a phenyl group in the structure). 1 and X 2 are both bonded to a naphthalene ring, and X 3 and X 4 are all bonded to a benzene ring, at least one of X 3 and X 4 is It is a monovalent substituent other than a methoxy group, and there is no ring structure to which X 1 and X 2 are bonded. This is also a pyridine ring, and when the ring structure to which X 3 and X 4 are bonded is a benzene ring or both are pyridine rings, at least one of X 1 to X 4 is monovalent. The four ring structures represented by dotted arcs are all thiophene rings, and the sulfur atom of the thiophene ring to which X 1 is bonded and the sulfur atom of the thiophene ring to which X 2 is bonded Has a structure in which X is bonded through two carbon atoms, and the sulfur atom of the thiophene ring to which X 3 is bonded and the sulfur atom of the thiophene ring to which X 4 is bonded are bonded through two carbon atoms. In this case, at least one of X 1 to X 4 is formed from a hydrogen atom, a bromine atom, a 2-thiophene group, a 5-bromo-2-thiophene group, one or two thiophene rings and an alkyl group. Monovalent substituents other than groups It is. It is a fulvalene compound characterized by being represented by this.
本発明はまた、下記式(1’’); The present invention also provides the following formula (1 ″);
(式中、4つの点線の円弧は、同一又は異なって、フルバレン骨格を形成する5員環の骨格部分の一部と共に環構造が形成されていることを表す。X1〜X4は、同一又は異なって、水素原子、又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造に複数個結合していてもよい。)で表されるフルバレン化合物を製造する方法であって、
上記製造方法は、下記式(2);
(In the formula, four dotted arcs are the same or different and represent that a ring structure is formed together with a part of a skeleton portion of a 5-membered ring forming a fulvalene skeleton. X 1 to X 4 are the same. Or differently, a hydrogen atom or a monovalent substituent which is a substituent of the ring structure may be bonded to a ring structure forming a dotted arc part). A method of manufacturing comprising:
The above production method is represented by the following formula (2);
(式中、点線の円弧は、炭素原子間の二重結合を構成する2つの炭素原子と共に環構造が形成されていることを表す。X1、X2は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造にそれぞれ複数個結合していてもよい。Yは、水素原子又は1価の置換基を表す。)で表される不飽和結合含有化合物(I)と、下記式(3); (In the formula, a dotted arc represents that a ring structure is formed together with two carbon atoms constituting a double bond between carbon atoms. X 1 and X 2 are the same or different and represent a hydrogen atom or A monovalent substituent serving as a substituent of the ring structure may be bonded to a ring structure forming a dotted arc part, and Y represents a hydrogen atom or a monovalent substituent. An unsaturated bond-containing compound (I) represented by the following formula (3);
(式中、点線の円弧は、炭素原子間の二重結合を構成する2つの炭素原子と共に環構造が形成されていることを表す。X3、X4は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造にそれぞれ複数個結合していてもよい。R1、R2は、同一又は異なって、1価の置換基を表す。)で表される不飽和結合含有化合物(II)とを反応させる工程を必須とすることを特徴とするフルバレン化合物の製造方法でもある。 (In the formula, a dotted arc represents that a ring structure is formed together with two carbon atoms constituting a double bond between carbon atoms. X 3 and X 4 are the same or different and represent a hydrogen atom or Represents a monovalent substituent serving as a substituent of the ring structure, and a plurality of R 1 and R 2 may be bonded to the ring structure forming the dotted arc portion. A process for reacting the unsaturated bond-containing compound (II) represented by the formula (II).
本発明は更に、下記式(1’’);
(式中、4つの点線の円弧は、同一又は異なって、フルバレン骨格を形成する5員環の骨格部分の一部と共に環構造が形成されていることを表す。X1〜X4は、同一又は異なって、水素原子、又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造に複数個結合していてもよい。)で表されるフルバレン化合物を製造する方法であって、
上記製造方法は、下記式(3’);
(In the formula, four dotted arcs are the same or different and represent that a ring structure is formed together with a part of a skeleton portion of a 5-membered ring forming a fulvalene skeleton. X 1 to X 4 are the same. Or differently, a hydrogen atom or a monovalent substituent which is a substituent of the ring structure may be bonded to a ring structure forming a dotted arc part). A method of manufacturing comprising:
The above production method has the following formula (3 ′);
(式中、点線の円弧は、炭素原子間の二重結合を構成する2つの炭素原子と共に環構造が形成されていることを表す。X3、X4は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造にそれぞれ複数個結合していてもよい。R1’、R2’は、同一又は異なって、1価の置換基を表す。)で表される不飽和結合含有化合物(II’)と、下記式(4); (In the formula, a dotted arc represents that a ring structure is formed together with two carbon atoms constituting a double bond between carbon atoms. X 3 and X 4 are the same or different and represent a hydrogen atom or Represents a monovalent substituent serving as a substituent of the ring structure, and a plurality of R 1 ′ and R 2 ′ may be the same or different and may be bonded to a ring structure forming a dotted arc portion. An unsaturated bond-containing compound (II ′) represented by the following formula (4):
(式中、点線の円弧は、炭素原子間の二重結合を構成する2つの炭素原子と共に環構造が形成されていることを表す。X1、X2は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造にそれぞれ複数個結合していてもよい。R3、R4は、同一又は異なって、1価の置換基を表す。)で表される不飽和結合含有化合物(III)とを反応させる工程を必須とすることを特徴とするフルバレン化合物の製造方法でもある。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
(In the formula, a dotted arc represents that a ring structure is formed together with two carbon atoms constituting a double bond between carbon atoms. X 1 and X 2 are the same or different and represent a hydrogen atom or Represents a monovalent substituent serving as a substituent of the ring structure, and a plurality of R 3 and R 4 may be bonded to the ring structure forming the dotted arc portion. A process for reacting with the unsaturated bond-containing compound (III) represented by the formula (1).
The present invention is described in detail below.
A combination of two or more preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.
本発明のフルバレン化合物は、下記式(1); The fulvalene compound of the present invention has the following formula (1);
(式中、4つの点線の円弧は、同一又は異なって、フルバレン骨格を形成する5員環の骨格部分の一部と共に環構造が形成されていることを表す。X1〜X4は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造にそれぞれ複数個結合していてもよい。点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環である場合、X1〜X4は互いに結合しておらず、かつ、X1〜X4の全てが同じ構造であることはなく、X1〜X4の中にハロゲン原子が含まれる場合には、X1〜X4のうち少なくとも1つはハロゲン原子以外の1価の置換基である。点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環であって、X1、X3が同一の1価の置換基A、かつ、X2、X4が水素原子又はX1、X3とは異なる同一の1価の置換基Bである場合、又は、点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環であって、X1、X4が同一の1価の置換基A、かつ、X2、X3が水素原子又はX1、X4とは異なる同一の1価の置換基Bである場合、該1価の置換基Aは、臭素原子、メトキシ基、カルボキシル基、−CO2CH3基、−CH2OH基、−CONHR基(Rは、構造中にフェニル基を含む炭化水素基を表す。)以外の置換基である。X1、X2が結合している環構造がいずれもナフタレン環であり、X3、X4が結合している環構造がいずれもベンゼン環である場合、X3、X4の少なくとも一方は、メトキシ基以外の1価の置換基であり、X1、X2が結合している環構造がいずれもピリジン環であり、X3、X4が結合している環構造がいずれもベンゼン環であるか又はいずれもピリジン環である場合、X1〜X4のうち少なくとも1つは1価の置換基である。点線の円弧で表される4つの環構造が全てチオフェン環であって、X1が結合しているチオフェン環の硫黄原子とX2が結合しているチオフェン環の硫黄原子とが2つの炭素原子を介して結合した構造を有し、X3が結合しているチオフェン環の硫黄原子とX4が結合しているチオフェン環の硫黄原子とが2つの炭素原子を介して結合した構造を有する場合、X1〜X4のうち少なくとも1つは水素原子、臭素原子、2−チオフェン基、5−ブロモ−2―チオフェン基、チオフェン環1又は2つとアルキル基とから形成される基以外の1価の置換基である。)で表される構造を有するものである。
本発明のフルバレン化合物は、フルバレン構造を基本骨格とし、フルバレン骨格を形成する炭素の5員環の骨格部分の一部と共に4つの環構造が形成されている化合物である。
炭素の5員環と共に2つのベンゼン環構造が形成された構造を有するフルオレンを重合したポリフルオレンは、有機ELの発光剤等として使用できることが知られている。本発明のフルバレン化合物は発光デバイスの材料として好適に用いることができるものであるが、これはフルオレンと類似の炭素の5員環と共に2つの環構造が形成された構造部位を含んでいることのみを理由とするものではなく、本発明のフルバレン化合物が、その構造に起因してLUMOのエネルギー準位が低いものであることも重要な要因であり、本発明のフルバレン化合物は、フルオレン由来の構造部位を含んでいるだけの化合物では発現し得ない特性を発揮することができる化合物である。
(In the formula, four dotted arcs are the same or different and represent that a ring structure is formed together with a part of a skeleton portion of a 5-membered ring forming a fulvalene skeleton. X 1 to X 4 are the same. Alternatively, differently, a hydrogen atom or a monovalent substituent that serves as a substituent of the ring structure may be represented, and a plurality of each may be bonded to a ring structure forming a dotted arc portion. When all the ring structures are benzene rings, X 1 to X 4 are not bonded to each other, and all of X 1 to X 4 are not the same structure, and X 1 to X 4 When a halogen atom is contained, at least one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent other than a halogen atom, and all four ring structures represented by dotted arcs are benzene rings. , X 1, X 3 is the same monovalent substituents a and,, X 2, X 4 If a hydrogen atom or X 1, X 3 is different from the same monovalent substituent B, or, a four ring structure are all benzene ring represented by the dotted arcs, X 1, X 4 is When the same monovalent substituent A and X 2 and X 3 are a hydrogen atom or the same monovalent substituent B different from X 1 and X 4 , the monovalent substituent A is bromine X is a substituent other than an atom, a methoxy group, a carboxyl group, a —CO 2 CH 3 group, a —CH 2 OH group, a —CONHR group (R represents a hydrocarbon group containing a phenyl group in the structure). 1 and X 2 are both bonded to a naphthalene ring, and X 3 and X 4 are all bonded to a benzene ring, at least one of X 3 and X 4 is It is a monovalent substituent other than a methoxy group, and there is no ring structure to which X 1 and X 2 are bonded. This is also a pyridine ring, and when the ring structure to which X 3 and X 4 are bonded is a benzene ring or both are pyridine rings, at least one of X 1 to X 4 is monovalent. The four ring structures represented by dotted arcs are all thiophene rings, and the sulfur atom of the thiophene ring to which X 1 is bonded and the sulfur atom of the thiophene ring to which X 2 is bonded Has a structure in which X is bonded through two carbon atoms, and the sulfur atom of the thiophene ring to which X 3 is bonded and the sulfur atom of the thiophene ring to which X 4 is bonded are bonded through two carbon atoms. In this case, at least one of X 1 to X 4 is formed from a hydrogen atom, a bromine atom, a 2-thiophene group, a 5-bromo-2-thiophene group, one or two thiophene rings and an alkyl group. Monovalent substituents other than groups It is. ).
The fulvalene compound of the present invention is a compound having a fulvalene structure as a basic skeleton and four ring structures formed together with a part of a carbon five-membered skeleton forming the fulvalene skeleton.
It is known that polyfluorene obtained by polymerizing fluorene having a structure in which two benzene ring structures are formed together with a carbon 5-membered ring can be used as a light-emitting agent for organic EL. The fulvalene compound of the present invention can be suitably used as a material for a light-emitting device, but it contains only a structural part in which two ring structures are formed together with a carbon five-membered ring similar to fluorene. The fulvalene compound of the present invention has a low LUMO energy level due to its structure, and the fulvalene compound of the present invention has a structure derived from fluorene. It is a compound that can exhibit characteristics that cannot be expressed by a compound that only contains a site.
上記式(1)において、X1〜X4は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造にそれぞれ複数個結合していてもよい。すなわち、X1が水素原子である場合、X1を有する環構造は置換基を有していないことを示す。X2〜X4が水素原子である場合についても同様に、X2〜X4のそれぞれを有する環構造が置換基を有していないことを示す。
なお、本明細書中において置換基とは、炭素を含む有機基と、ハロゲン原子、ヒドロキシ基等の炭素を含まない基とを含めた基を意味している。
In the above formula (1), X 1 to X 4 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a monovalent substituent serving as a substituent of the ring structure, and each of the ring structures forming the dotted arc portion is plural. It may be bonded. That is, when X 1 is a hydrogen atom, the ring structure having X 1 does not have a substituent. Similarly, when X 2 to X 4 are hydrogen atoms, the ring structure having each of X 2 to X 4 does not have a substituent.
In the present specification, the substituent means a group including an organic group containing carbon and a group not containing carbon such as a halogen atom and a hydroxy group.
上記式(1)で表されるフルバレン化合物は、X1〜X4のいずれか1つが1価の置換基であり、残り3つが水素原子であるもの、X1及びX2が1価の置換基であり、X3及びX4が水素原子であるもの、X2及びX4が1価の置換基であり、X1及びX3が水素原子であるもの、X1及びX4が1価の置換基であり、X2及びX3が水素原子であるもの、X1〜X4の全てが水素原子であるもの、X1〜X4の全てが1価の置換基であるもののいずれかが好ましい。より好ましくは、X2及びX4が1価の置換基であり、X1及びX3が水素原子であるもの、X1及びX2が1価の置換基であり、X3及びX4が水素原子であるもの、X1及びX4が1価の置換基であり、X2及びX3が水素原子であるもの、X1〜X4の全てが1価の置換基であるもののいずれかである。 In the fulvalene compound represented by the above formula (1), any one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent, the remaining three are hydrogen atoms, and X 1 and X 2 are monovalent substitutions. X 3 and X 4 are hydrogen atoms, X 2 and X 4 are monovalent substituents, X 1 and X 3 are hydrogen atoms, X 1 and X 4 are monovalent Any one of X 2 and X 3 is a hydrogen atom, X 1 to X 4 are all hydrogen atoms, and X 1 to X 4 are all monovalent substituents. Is preferred. More preferably, X 2 and X 4 are monovalent substituents, X 1 and X 3 are hydrogen atoms, X 1 and X 2 are monovalent substituents, and X 3 and X 4 are Any one of which is a hydrogen atom, X 1 and X 4 are monovalent substituents, X 2 and X 3 are hydrogen atoms, and all of X 1 to X 4 are monovalent substituents It is.
上記X1〜X4が1価の置換基である場合、置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子のハロゲン原子;塩化メチル基、臭化メチル基、ヨウ化メチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等の炭素数1〜4の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の炭素数5〜7の環状アルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等の炭素数1〜8の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基;ヒドロキシル基;チオール基;エポキシ基;ニトロ基;アゾ基;アリル基;シアノ基;アミノ基;メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等の炭素数1〜4のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミノ基;ジフェニルアミノ基、カルバゾリル基などのアミノ基;アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等のアシル基;ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、ブテニル基、スチリル基等の炭素数2〜8のアルケニル基;エチニル基、1−プロピニル基、プロパルギル基、フェニルアセチニル等の炭素数2〜8のアルキニル基;ビニルオキシ基、アリルオキシ基等のアルケニルオキシ基;エチニルオキシ基、フェニルアセチルオキシ基等のアルキニルオキシ基;フェノキシ基、ナフトキシ基、ビフェニルオキシ基、ピレニルオキシ基等のアリールオキシ基;トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基等のパーフルオロ基及び更に長鎖のパーフルオロ基;ジフェニルボリル基、ジメシチルボリル基、ビス(パーフルオロフェニル)ボリル基、ジボロン酸エステル基等のボリル基;アセチル基、ベンゾイル基等のカルボニル基;アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基等のカルボニルオキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;メチルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基等のスルフィニル基;トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ジメチル−tert−ブチルシリル基、トリメトキシシリル基、トリフェニルシリル基等のシリル基;ハロゲン原子やアルキル基、アルコキシ基等で置換されていてもよいフェニル基、2,6−キシリル基、メシチル基、デュリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、トルイル基、アニシル基、フルオロフェニル基、ジフェニルアミノフェニル基、ジメチルアミノフェニル基、ジエチルアミノフェニル基、フェナンスレニル基等のアリール基;オリゴアリール基;チエニル基、フリル基、シラシクロペンタジエニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、アクリジニル基、キノリル基、キノキサロイル基、フェナンスロリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾチアゾリル基、インドリル基、カルバゾリル基、ピリジル基、ピロリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピリミジル基、イミダゾリル基等のヘテロ環基;オリゴヘテロ環基;カルボキシル基;カルボン酸エステル;エポキシ基;イソシアノ基;シアネート基;イソシアネート基;チオシアネート基;イソチオシアネート基;カルバモイル基;N,N−ジメチルカルバモイル基、N,N−ジエチルカルバモイル基等のN,N−ジアルキルカルバモイル基;ホルミル基;ニトロソ基;ホルミルオキシ基;スタニル基;ホスフィノ基;シリルオキシ基;アリールスルホニルオキシ基;アルキルスルホニルオキシ基;アリールチオ基;アリールアルキル基;アリールアルケニル基;アリールアルキニル基;アリールアルコキシ基;アリールアルキルチオ基;等が挙げられる。これらの置換基は、反応性基で置換されていてもよい。 When X 1 to X 4 are monovalent substituents, examples of the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a halogen atom of an iodine atom; a methyl chloride group, a methyl bromide group, a methyl iodide group, A haloalkyl group such as a fluoromethyl group, a difluoromethyl group and a trifluoromethyl group; a carbon number of 1 to 1 such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group and a tert-butyl group 4 linear or branched alkyl groups; C5-C7 cyclic alkyl groups such as cyclopentyl, cyclohexyl and cycloheptyl; methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy Group, tert-butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, heptyloxy group, octyloxy group, etc. A linear or branched alkoxy group of ~ 8; hydroxyl group; thiol group; epoxy group; nitro group; azo group; allyl group; cyano group; amino group; methylamino group, ethylamino group, dimethylamino group, diethylamino group Mono- or dialkylamino groups having an alkyl group of 1 to 4 carbon atoms such as a group; amino groups such as diphenylamino group and carbazolyl group; acyl groups such as acetyl group, propionyl group and butyryl group; vinyl group and 1-propenyl group An alkynyl group having 2 to 8 carbon atoms such as allyl group, butenyl group and styryl group; an alkynyl group having 2 to 8 carbon atoms such as ethynyl group, 1-propynyl group, propargyl group and phenylacetylin; vinyloxy group and allyloxy group Alkenyloxy groups such as ethynyloxy groups and phenylacetyloxy groups Aryloxy groups such as phenoxy group, naphthoxy group, biphenyloxy group, pyrenyloxy group; perfluoro groups such as trifluoromethyl group, trifluoromethoxy group, pentafluoroethoxy group, and further long-chain perfluoro groups; diphenylboryl group, Boryl groups such as dimesitylboryl group, bis (perfluorophenyl) boryl group and diboronic acid ester group; carbonyl groups such as acetyl group and benzoyl group; carbonyloxy groups such as acetoxy group and benzoyloxy group; methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group , Alkoxycarbonyl groups such as phenoxycarbonyl group; sulfinyl groups such as methylsulfinyl group and phenylsulfinyl group; trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, dimethyl-tert-butylsilyl group, trimethoxy Silyl groups such as silyl groups and triphenylsilyl groups; phenyl groups optionally substituted by halogen atoms, alkyl groups, alkoxy groups, 2,6-xylyl groups, mesityl groups, duryl groups, biphenyl groups, terphenyl groups Aryl groups such as naphthyl group, anthryl group, pyrenyl group, toluyl group, anisyl group, fluorophenyl group, diphenylaminophenyl group, dimethylaminophenyl group, diethylaminophenyl group, phenanthrenyl group; oligoaryl group; thienyl group, furyl group , Silacyclopentadienyl group, oxazolyl group, oxadiazolyl group, thiazolyl group, thiadiazolyl group, acridinyl group, quinolyl group, quinoxaloyl group, phenanthrolyl group, benzothienyl group, benzothiazolyl group, indolyl group, carbazolyl group, pyridyl , Pyrrolyl group, benzoxazolyl group, pyrimidyl group, imidazolyl group, etc .; oligo heterocyclic group; carboxyl group; carboxylate ester; epoxy group; isocyano group; cyanate group; isocyanate group; thiocyanate group; Carbamoyl group; N, N-dicarbcarbamoyl group such as N, N-dimethylcarbamoyl group, N, N-diethylcarbamoyl group; formyl group; nitroso group; formyloxy group; stannyl group; phosphino group; silyloxy group; Oxy group; alkylsulfonyloxy group; arylthio group; arylalkyl group; arylalkenyl group; arylalkynyl group; arylalkoxy group; arylalkylthio group; These substituents may be substituted with a reactive group.
上記X1〜X4として好ましくは、水素原子、又は、上記置換基の中でも、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子のハロゲン原子;塩化メチル基、臭化メチル基、ヨウ化メチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;カルボキシル基、ヒドロキシル基、チオール基、エポキシ基、イソシアネート基、アミノ基、アゾ基、アシル基、アリル基、ニトロ基、アルコキシカルボニル基、ホルミル基、シアノ基、シリル基、スタニル基、ボリル基、ホスフィノ基、シリルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基等の反応性基;炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基又は該反応性基で置換された炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基;炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐鎖状アルコキシ基又は該反応性基で置換された炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐鎖状アルコキシ基;アリール基又は該反応性基で置換されたアリール基;オリゴアリール基又は該反応性基で置換されたオリゴアリール基;1価のヘテロ環基又は該反応性基で置換された1価のヘテロ環基;1価のオリゴ複素環基又は該反応性基で置換された1価のオリゴ複素環基;アルキルチオ基;アリールオキシ基;アリールチオ基;アリールアルキル基;アリールアルケニル基;アリールアルキニル基;アリールアルコキシ基;アリールアルキルチオ基;アルケニル基又は該反応性基で置換されたアルケニル基;アルキニル基又は該反応性基で置換されたアルキニル基が好ましい。より好ましくは、水素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ボリル基、アルキル基、アルキニル基、アルケニル基、アルコキシカルボニル基、ホルミル基、スタニル基、ホスフィノ基、該反応性基で置換されたアリール基、該反応性基で置換されたオリゴアリール基、下記式(5)で表される基等の1価の複素環基又は該反応性基で置換された1価の複素環基、該反応性基で置換された1価のオリゴ複素環基、アルケニル基又は該反応性基で置換されたアルケニル基、アルキニル基又は該反応性基で置換されたアルキニル基である。
本発明のフルバレン化合物において、X1〜X4が1価の置換基である場合、環構造に対するX1〜X4の結合位置や結合する数は、特に制限されない。
X 1 to X 4 are preferably a hydrogen atom or, among the above substituents, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a halogen atom of an iodine atom; a methyl chloride group, a methyl bromide group, a methyl iodide group, Haloalkyl groups such as fluoromethyl group, difluoromethyl group and trifluoromethyl group; alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group and phenoxycarbonyl group; carboxyl group, hydroxyl group, thiol group, epoxy group, isocyanate group, amino group Group, azo group, acyl group, allyl group, nitro group, alkoxycarbonyl group, formyl group, cyano group, silyl group, stannyl group, boryl group, phosphino group, silyloxy group, arylsulfonyloxy group, alkylsulfonyloxy group, etc. Reactive group: straight or straight chain having 1 to 4 carbon atoms Is a branched alkyl group or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms substituted with the reactive group; a linear or branched alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms or the reactivity A linear or branched alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms substituted with a group; an aryl group or an aryl group substituted with the reactive group; an oligoaryl group or an oligoaryl group substituted with the reactive group A monovalent heterocyclic group or a monovalent heterocyclic group substituted with the reactive group; a monovalent oligo heterocyclic group or a monovalent oligo heterocyclic group substituted with the reactive group; an alkylthio group; Aryloxy group; arylthio group; arylalkyl group; arylalkenyl group; arylalkynyl group; arylalkoxy group; arylalkylthio group; alkenyl group or alkenyl group substituted by the reactive group Alkynyl group substituted with an alkynyl group or the reactive group is preferable. More preferably, a hydrogen atom, a bromine atom, an iodine atom, a boryl group, an alkyl group, an alkynyl group, an alkenyl group, an alkoxycarbonyl group, a formyl group, a stannyl group, a phosphino group, an aryl group substituted with the reactive group, An oligoaryl group substituted with a reactive group, a monovalent heterocyclic group such as a group represented by the following formula (5), or a monovalent heterocyclic group substituted with the reactive group, the reactive group A substituted monovalent oligoheterocyclic group, an alkenyl group, an alkenyl group substituted with the reactive group, an alkynyl group, or an alkynyl group substituted with the reactive group.
In the fulvalene compound of the present invention, when X 1 to X 4 are monovalent substituents, the bonding position and the number of bonds of X 1 to X 4 with respect to the ring structure are not particularly limited.
また、本発明においては、上記式(1)におけるX1〜X4のうち少なくとも1つが、反応性基を有する置換基であることもまた本発明の好適な実施形態の1つである。該X1〜X4のうち少なくとも1つが、上述したもののうち、反応性基を有する置換基である場合には、そのような置換基としては、ハロゲン原子、カルボキシル基、ヒドロキシル基、チオール基、エポキシ基、イソシアネート基、アミノ基、アゾ基、アシル基、アリル基、ニトロ基、アルコキシカルボニル基、ホルミル基、シアノ基、シリル基、スタニル基、ボリル基、ホスフィノ基、シリルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基等の反応性基;該反応性基で置換された炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基;該反応性基で置換された炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐鎖状アルコキシ基;該反応性基で置換されたアリール基;該反応性基で置換されたオリゴアリール基;該反応性基で置換された1価のヘテロ環基;該反応性基で置換された1価のオリゴヘテロ環基;アルケニル基又は該反応性基で置換されたアルケニル基;アルキニル基又は該反応性基で置換されたアルキニル基が好ましい。より好ましくは、臭素原子、ヨウ素原子、ボリル基、ホルミル基、スタニル基、ホスフィノ基、該反応性基で置換されたアリール基、該反応性基で置換されたオリゴアリール基、該反応性基で置換された1価の複素環基、該反応性基で置換された1価のオリゴ複素環基、アルケニル基又は該反応性基で置換されたアルケニル基、アルキニル基又は該反応性基で置換されたアルキニル基である。更に好ましくは、臭素原子、ボリル基、ホルミル基、スタニル基、ホスフィノ基、該反応性基で置換されたアリール基、該反応性基で置換されたオリゴアリール基、該反応性基で置換された1価の複素環基、該反応性基で置換された1価のオリゴ複素環基、アルケニル基又は該反応性基で置換されたアルケニル基、アルキニル基又は該反応性基で置換されたアルキニル基である。 In the present invention, at least one of X 1 to X 4 in the formula (1), it is also one of the preferred embodiments of the present invention is a substituent having a reactive group. When at least one of the X 1 to X 4 is a substituent having a reactive group among those described above, examples of such a substituent include a halogen atom, a carboxyl group, a hydroxyl group, a thiol group, Epoxy group, isocyanate group, amino group, azo group, acyl group, allyl group, nitro group, alkoxycarbonyl group, formyl group, cyano group, silyl group, stannyl group, boryl group, phosphino group, silyloxy group, arylsulfonyloxy group A reactive group such as an alkylsulfonyloxy group; a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms substituted with the reactive group; a straight chain having 1 to 8 carbon atoms substituted with the reactive group; Linear or branched alkoxy group; aryl group substituted with the reactive group; oligoaryl group substituted with the reactive group; substituted with the reactive group Monovalent heterocyclic group substituted with the reactive group; alkenyl group or alkenyl group substituted with the reactive group; alkynyl group or alkynyl substituted with the reactive group Groups are preferred. More preferably, a bromine atom, an iodine atom, a boryl group, a formyl group, a stannyl group, a phosphino group, an aryl group substituted with the reactive group, an oligoaryl group substituted with the reactive group, or the reactive group Substituted with a substituted monovalent heterocyclic group, monovalent oligoheterocyclic group substituted with the reactive group, alkenyl group or alkenyl group substituted with the reactive group, alkynyl group or reactive group An alkynyl group. More preferably, a bromine atom, a boryl group, a formyl group, a stannyl group, a phosphino group, an aryl group substituted with the reactive group, an oligoaryl group substituted with the reactive group, or a substituted with the reactive group A monovalent heterocyclic group, a monovalent oligoheterocyclic group substituted with the reactive group, an alkenyl group, an alkenyl group substituted with the reactive group, an alkynyl group, or an alkynyl group substituted with the reactive group It is.
上記式(1)におけるX1〜X4のうち少なくとも1つが反応性基を有する置換基である場合、(i)X1〜X4のうち少なくとも1つを単独で重合することができる反応性基を有する置換基とするか、(ii)X1〜X4のうち少なくとも2つを反応性基を有する置換基とし、当該少なくとも2つの反応性基を反応する組合せとして1種のフルバレン化合物が単独で重縮合し得るようにするか、(iii)式(1)で表されるフルバレン化合物を2種以上含み、これらのフルバレン化合物が共重合し得るような反応性基の組み合わせを有するものとなるようにするか、又は、(iv)式(1)で表されるフルバレン化合物を1種又は2種以上と反応性基を少なくとも1つ有する他の化合物とが共重合し得るような反応性基の組み合わせを有するものとなるようにすることにより、重合体の原料として好適に用いることができる。
なお、上記(iii)、(iv)において、共重合には、重縮合が含まれる。すなわち、(iii)には、式(1)で表されるフルバレン化合物を2種以上含み、これらのフルバレン化合物が重縮合し得るような反応性基の組み合わせを有するものが含まれ、(iv)には、式(1)で表されるフルバレン化合物を1種又は2種以上と反応性基を少なくとも1つ有する他の化合物とが重縮合し得るような反応性基の組み合わせを有するものが含まれる。
これらの中でも、本発明のフルバレン化合物は、単独で、又は、式(1)で表されるフルバレン化合物以外の他の1種以上のモノマーと重縮合し得るような置換基を有するものが好ましい。
このようなフルバレン化合物から得られた重合体は、塗布プロセスに適した高分子n型有機半導体として好適に用いることができる。
When at least one of X 1 to X 4 in the above formula (1) is a substituent having a reactive group, (i) a reactivity capable of polymerizing at least one of X 1 to X 4 alone. Or (ii) at least two of X 1 to X 4 as a substituent having a reactive group, and one kind of fulvalene compound as a combination of reacting the at least two reactive groups is Or (iii) containing two or more fulvalene compounds represented by formula (1) and having a combination of reactive groups such that these fulvalene compounds can be copolymerized; Or (iv) Reactivity such that one or more fulvalene compounds represented by formula (1) can be copolymerized with another compound having at least one reactive group Combination of groups By so comes to have, it can be suitably used as a raw material of the polymer.
In the above (iii) and (iv), the copolymerization includes polycondensation. That is, (iii) includes those having a combination of reactive groups containing two or more fulvalene compounds represented by the formula (1) and capable of polycondensation of these fulvalene compounds, (iv) Includes those having a combination of reactive groups such that one or more fulvalene compounds represented by formula (1) can be polycondensed with another compound having at least one reactive group It is.
Among these, the fulvalene compound of the present invention preferably has a substituent that can be polycondensed alone or with one or more other monomers other than the fulvalene compound represented by the formula (1).
A polymer obtained from such a fulvalene compound can be suitably used as a polymer n-type organic semiconductor suitable for a coating process.
上記式(1)において、点線の円弧と、フルバレン骨格を形成する5員環の骨格部分の一部とによって形成される環構造は、環状構造であれば特に制限されないが、例えば、ベンゼン環、シクロヘキサン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、チアゾール環、オキサゾール環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピラジン環、ピリミジン環、インドール環、イソインドール環、キノリン環、イソキノリン環、フェナントリジン環が挙げられ、これらはそれぞれ下記式(6−1)〜(6−22)で表される。また、後述する(8−6)、(8−12)、(8−14)、(8−15)、(8−18)及び(8−23)〜(8−25)のようなフルバレン骨格を形成する5員環の骨格部分を含む環構造であってもよい。これらの中でも、ベンゼン環、ナフタレン環、シクロヘキサン環、チオフェン環、ピリジン環が好ましい。 In the above formula (1), the ring structure formed by the dotted arc and a part of the skeleton portion of the five-membered ring forming the fulvalene skeleton is not particularly limited as long as it is a cyclic structure. Cyclohexane ring, thiophene ring, benzothiophene ring, thiazole ring, oxazole ring, naphthalene ring, anthracene ring, tetracene ring, pentacene ring, pyrrole ring, imidazole ring, pyrazole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, indole A ring, an isoindole ring, a quinoline ring, an isoquinoline ring, and a phenanthridine ring, which are represented by the following formulas (6-1) to (6-22), respectively. Further, a fulvalene skeleton such as (8-6), (8-12), (8-14), (8-15), (8-18) and (8-23) to (8-25) described later. It may be a ring structure including a 5-membered skeleton portion forming Among these, a benzene ring, a naphthalene ring, a cyclohexane ring, a thiophene ring, and a pyridine ring are preferable.
本発明のフルバレン化合物は、上記式(1)で表される構造を有するものであるが、上記式(1)で点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環の場合、X1〜X4は互いに結合しておらず、かつ、X1〜X4の全てが同じ構造であることはない。また、点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環の場合であって、X1〜X4の中にハロゲン原子が含まれる場合には、X1〜X4のうち少なくとも1つはハロゲン原子以外の1価の置換基である。すなわち、上記式(1)で点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環の場合、X1〜X4のうち、どの2つも結合を形成しておらず、X1〜X4がそれぞれ独立に存在しており、かつ、X1〜X4のうち、少なくとも1つは1価の置換基であり、X1〜X4の4つ全てが1価の置換基である場合、X1〜X4の中に少なくとも2種の1価の置換基が含まれる。また、X1〜X4の中にハロゲン原子が含まれる場合には、X1〜X4のうち少なくとも1つはハロゲン原子以外の1価の置換基である。この場合、ハロゲン原子以外の1価の置換基として好ましいものは、上述したX1〜X4が1価の置換基である場合の1価の置換基として好ましいものから、ハロゲン原子を除いたものである。 The fulvalene compound of the present invention has a structure represented by the above formula (1). When all four ring structures represented by dotted arcs in the above formula (1) are benzene rings, X 1 ˜X 4 are not bonded to each other, and all of X 1 to X 4 are not the same structure. Further, when all of the four ring structures represented by dotted arcs are benzene rings and X 1 to X 4 contain a halogen atom, at least one of X 1 to X 4 Is a monovalent substituent other than a halogen atom. That is, when all of the four ring structures represented by dotted arcs in the above formula (1) are benzene rings, none of X 1 to X 4 forms a bond, and X 1 to X 4 Are present independently and at least one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent, and all four of X 1 to X 4 are monovalent substituents, X 1 to X 4 contain at least two types of monovalent substituents. Further, if it contains a halogen atom in X 1 to X 4 is at least one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent other than a halogen atom. In this case, a monovalent substituent other than a halogen atom is preferably a monovalent substituent in the case where X 1 to X 4 are monovalent substituents, and a halogen atom is removed from the preferred monovalent substituent. It is.
上記式(1)で表されるフルバレン化合物において、点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環であって、X1、X3が同一の1価の置換基A、かつ、X2、X4が水素原子又はX1、X3とは異なる同一の1価の置換基Bである場合、又は、点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環であって、X1、X4が同一の1価の置換基A、かつ、X2、X3が水素原子又はX1、X4とは異なる同一の1価の置換基Bである場合、該1価の置換基Aは、臭素原子、メトキシ基、カルボキシル基、−CO2CH3基、−CH2OH基、−CONHR基(Rは、構造中にフェニル基を含む炭化水素基を表す。)以外の置換基である。この場合の1価の置換基Aとして好ましいものは、上述したX1〜X4が1価の置換基である場合の1価の置換基として好ましいものから、臭素原子、メトキシ基、カルボキシル基、−CO2CH3基、−CH2OH基、−CONHR基を除いたものである。 In the fulvalene compound represented by the above formula (1), all of the four ring structures represented by dotted arcs are benzene rings, and X 1 and X 3 are the same monovalent substituent A, and X 2 , X 4 is a hydrogen atom or the same monovalent substituent B different from X 1 , X 3 , or four ring structures represented by dotted arcs are all benzene rings, 1 and X 4 are the same monovalent substituent A and X 2 and X 3 are a hydrogen atom or the same monovalent substituent B different from X 1 and X 4 , the monovalent substitution The group A is a substituent other than a bromine atom, a methoxy group, a carboxyl group, a —CO 2 CH 3 group, a —CH 2 OH group, and a —CONHR group (R represents a hydrocarbon group containing a phenyl group in the structure). It is a group. Preferred examples of the monovalent substituent A in this case include a bromine atom, a methoxy group, a carboxyl group, and a preferable monovalent substituent when X 1 to X 4 described above are monovalent substituents. It excludes the —CO 2 CH 3 group, —CH 2 OH group, and —CONHR group.
また上記式(1)で表されるフルバレン化合物において、X1、X2が結合している環構造がいずれもナフタレン環であり、X3、X4が結合している環構造がいずれもベンゼン環である場合、X3、X4の少なくとも一方は、メトキシ基以外の1価の置換基である。X3、X4のいずれか一方がメトキシ基以外の1価の置換基であれば、他方は水素原子であってもよく、メトキシ基であってもよく、メトキシ基以外の1価の置換基であってもよい。
X3、X4のうち、メトキシ基以外の1価の置換基として好ましいものは、上述したX1〜X4が1価の置換基である場合の1価の置換基として好ましいものから、メトキシ基を除いたものである。
In the fulvalene compound represented by the above formula (1), the ring structures to which X 1 and X 2 are bonded are both naphthalene rings, and the ring structures to which X 3 and X 4 are bonded are all benzene. When it is a ring, at least one of X 3 and X 4 is a monovalent substituent other than a methoxy group. If either X 3 or X 4 is a monovalent substituent other than a methoxy group, the other may be a hydrogen atom, a methoxy group, or a monovalent substituent other than a methoxy group It may be.
Among X 3 and X 4 , those preferable as the monovalent substituent other than the methoxy group are preferable from those preferable as the monovalent substituent when X 1 to X 4 described above are monovalent substituents. Excluding the group.
更に上記式(1)で表されるフルバレン化合物において、X1、X2が結合している環構造がいずれもピリジン環であり、X3、X4が結合している環構造がいずれもベンゼン環であるか又はいずれもピリジン環である場合、X1〜X4の少なくとも1つは1価の置換基である。すなわち、X1、X2が結合している環構造がいずれもピリジン環であり、X3、X4が結合している環構造がいずれもベンゼン環であるか又はいずれもピリジン環である場合、X1〜X4の全て水素原子であることはない。X1〜X4の少なくとも1つが1価の置換基である限り、2つが1価の置換基であっても、3つか1価の置換基であってもよく、X1〜X4の全てが1価の置換基であってもよい。この場合、1価の置換基として好ましいものは、上述したX1〜X4が1価の置換基である場合と同様である。 Furthermore, in the fulvalene compound represented by the above formula (1), the ring structures to which X 1 and X 2 are bonded are all pyridine rings, and the ring structures to which X 3 and X 4 are bonded are all benzene. When it is a ring or both are pyridine rings, at least one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent. That is, when the ring structures to which X 1 and X 2 are bonded are all pyridine rings, the ring structures to which X 3 and X 4 are bonded are all benzene rings, or both are pyridine rings. , X 1 to X 4 are not all hydrogen atoms. As long as at least one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent, two may be a monovalent substituent, a trivalent or a monovalent substituent, and all of X 1 to X 4 May be a monovalent substituent. In this case, what is preferable as the monovalent substituent is the same as in the case where X 1 to X 4 described above are monovalent substituents.
更に上記式(1)で表されるフルバレン化合物において、点線の円弧で表される4つの環構造が全てチオフェン環であって、X1が結合しているチオフェン環の硫黄原子とX2が結合しているチオフェン環の硫黄原子とが2つの炭素原子を介して結合した構造を有し、X3が結合しているチオフェン環の硫黄原子とX4が結合しているチオフェン環の硫黄原子とが2つの炭素原子を介して結合した構造を有する場合、X1〜X4のうち少なくとも1つは水素原子、臭素原子、2−チオフェン基、5−ブロモ−2−チオフェン基、チオフェン環1又は2つとアルキル基とから形成される基以外の1価の置換基である。
上記式(1)で表されるフルバレン化合物において、点線の円弧で表される4つの環構造が全てチオフェン環であって、X1が結合しているチオフェン環の硫黄原子とX2が結合しているチオフェン環の硫黄原子とが2つの炭素原子を介して結合した構造を有し、X3が結合しているチオフェン環の硫黄原子とX4が結合しているチオフェン環の硫黄原子とが2つの炭素原子を介して結合した構造を有する場合とは、フルバレン化合物が下記式(7−1)のような構造を有する場合である。下記式(7−2)で表される構造は、X1が結合しているチオフェン環の硫黄原子とX2が結合しているチオフェン環の硫黄原子とが3つの炭素原子を介して結合した構造であるため、この場合には含まれない構造である。
Furthermore, in the fulvalene compound represented by the above formula (1), all four ring structures represented by dotted arcs are thiophene rings, and X 2 is bonded to the sulfur atom of the thiophene ring to which X 1 is bonded. and has a structure bonded through to the sulfur atom of the thiophene ring and the two carbon atoms, and sulfur atoms thiophene ring sulfur atom and X 4 of the thiophene ring to which X 3 is bonded is bonded Has a structure bonded via two carbon atoms, at least one of X 1 to X 4 is a hydrogen atom, a bromine atom, a 2-thiophene group, a 5-bromo-2-thiophene group, a thiophene ring 1 or It is a monovalent substituent other than a group formed from two and an alkyl group.
In the fulvalene compound represented by the above formula (1), all four ring structures represented by dotted arcs are thiophene rings, and the sulfur atom of the thiophene ring to which X 1 is bonded and X 2 are bonded. The sulfur atom of the thiophene ring to which the sulfur atom of the thiophene ring to which X 3 is bonded is bonded to the sulfur atom of the thiophene ring to which X 4 is bonded. The case of having a structure bonded through two carbon atoms is a case where the fulvalene compound has a structure represented by the following formula (7-1). In the structure represented by the following formula (7-2), the sulfur atom of the thiophene ring to which X 1 is bonded and the sulfur atom of the thiophene ring to which X 2 is bonded are bonded via three carbon atoms. Since this is a structure, this structure is not included in this case.
本発明のフルバレン化合物が上記式(7−1)で表される構造を有する場合、X1〜X4のうち少なくとも1つは水素原子、臭素原子、2−チオフェン基、5−ブロモ−2−チオフェン基、チオフェン環1又は2つとアルキル基とから形成される基以外の1価の置換基である。チオフェン環1つ又は2つとアルキル基とから形成される基とは、1つ又は互いに結合した2つのチオフェン環にアルキル基が結合した構造の基である。
フルバレン化合物が上記式(7−1)で表される構造を有する場合、1価の置換基として好ましいものは、臭素原子、2−チオフェン基、5−ブロモ−2−チオフェン基、チオフェン環1又は2つとアルキル基とから形成される基を除き、上述したX1〜X4が1価の置換基である場合の1価の置換基として好ましいものと同様である。
When the fulvalene compound of the present invention has a structure represented by the above formula (7-1), at least one of X 1 to X 4 is a hydrogen atom, a bromine atom, a 2-thiophene group, 5-bromo-2- It is a monovalent substituent other than a thiophene group, a group formed from one or two thiophene rings and an alkyl group. The group formed from one or two thiophene rings and an alkyl group is a group having a structure in which an alkyl group is bonded to one or two thiophene rings bonded to each other.
When the fulvalene compound has a structure represented by the above formula (7-1), a preferable monovalent substituent is a bromine atom, a 2-thiophene group, a 5-bromo-2-thiophene group, a thiophene ring 1 or Except for the group formed from two and an alkyl group, it is the same as that preferable as the monovalent substituent when X 1 to X 4 described above are monovalent substituents.
更に上記式(1)で表されるフルバレン化合物において、式(1)におけるX1〜X4のうち1〜3つが、炭素−炭素間の二重結合又は三重結合を含む1価の置換基であるものもまた、本発明のフルバレン化合物の好適な実施形態の1つである。
すなわち、式(1)におけるX1〜X4のうち少なくとも1つが炭素−炭素間の二重結合又は三重結合を含む1価の置換基であるが、X1〜X4の全てが炭素−炭素間の二重結合又は三重結合を含む1価の置換基であることはなく、X1〜X4の中に水素原子、若しくは、炭素−炭素間の二重結合又は三重結合を含む1価の置換基ではない1価の置換基を少なくとも1つ含むフルバレン化合物もまた、本発明のフルバレン化合物の好適な実施形態の1つである。
炭素−炭素間の二重結合又は三重結合を含む1価の置換基としては、炭素−炭素間の二重結合又は三重結合を含むものである限り特に制限されないが、上述したX1〜X4が1価の置換基である場合の1価の置換基として好ましいもののうち、炭素−炭素間の二重結合又は三重結合を含むものが好ましい。より好ましくは、環状構造を有し、炭素−炭素間の二重結合又は三重結合が該環状構造の一部を構成している置換基である。
上記式(1)で表されるフルバレン化合物において、X1〜X4の少なくとも1つが炭素−炭素間の二重結合又は三重結合を含む1価の置換基である場合、炭素−炭素間の二重結合又は三重結合を含む1価の置換基ではない置換基としては、上述したX1〜X4が1価の置換基である場合の1価の置換基として好ましいもののうち、炭素−炭素間の二重結合、三重結合を含まないものが好ましい。
Furthermore, in the fulvalene compound represented by the above formula (1), 1 to 3 of X 1 to X 4 in the formula (1) are monovalent substituents containing a carbon-carbon double bond or triple bond. Some are also one preferred embodiment of the fulvalene compound of the present invention.
That is, at least one of X 1 to X 4 in Formula (1) is a monovalent substituent containing a carbon-carbon double bond or triple bond, but all of X 1 to X 4 are carbon-carbon. A monovalent substituent containing an intervening double bond or triple bond, and a monovalent substituent containing a hydrogen atom or a carbon-carbon double bond or triple bond in X 1 to X 4 A fulvalene compound containing at least one monovalent substituent that is not a substituent is also one preferred embodiment of the fulvalene compound of the present invention.
The monovalent substituent containing a carbon-carbon double bond or triple bond is not particularly limited as long as it contains a carbon-carbon double bond or triple bond, but the above-mentioned X 1 to X 4 are 1 Among those preferable as the monovalent substituent in the case of the valent substituent, those having a carbon-carbon double bond or triple bond are preferable. More preferably, it is a substituent having a cyclic structure, and a carbon-carbon double bond or triple bond constituting a part of the cyclic structure.
In the fulvalene compound represented by the above formula (1), when at least one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent containing a carbon-carbon double bond or triple bond, Among the substituents that are not monovalent substituents containing a heavy bond or a triple bond, among the preferable monovalent substituents when X 1 to X 4 described above are monovalent substituents, carbon-carbon Those not containing double bonds or triple bonds are preferred.
上記式(1)には、点線の円弧と、フルバレン骨格を形成する5員環の骨格部分の一部とによって形成される環構造が4つあるが、これら4つの環構造のうち、X1、X2が結合する2つの環構造は、ベンゼン環、ナフタレン環、チオフェン環、ピリジン環、ベンゾチオフェン環のいずれかであることが好ましく、X3、X4が結合する2つの環構造は、ベンゼン環、ナフタレン環、チオフェン環、ピリジン環、ベンゾチオフェン環のいずれかであることが好ましい。
また上記式(1)における点線の円弧で表される4つの環構造のうち1〜3つがチオフェン環であることは、本発明のフルバレン化合物の好適な実施形態の1つである。
In the above formula (1), there are four ring structures formed by the dotted arc and a part of the skeleton portion of the five-membered ring that forms the fulvalene skeleton. Of these four ring structures, X 1 , X 2 is preferably a benzene ring, naphthalene ring, thiophene ring, pyridine ring, or benzothiophene ring, and the two ring structures to which X 3 and X 4 are bonded are: A benzene ring, naphthalene ring, thiophene ring, pyridine ring, or benzothiophene ring is preferred.
Moreover, it is one of the suitable embodiment of the fulvalene compound of this invention that 1-3 are thiophene rings among the four ring structures represented by the dotted-line arc in the said Formula (1).
本発明のフルバレン化合物において、4つの環構造が2種類の環構造からなり、X1とX2、X3とX4が結合している環構造がそれぞれ同じ環構造であることは本発明の好適な実施形態の1つである。すなわち、上記式(1)において、X1が結合する環構造とX2が結合する環構造とが同一の環構造、かつ、X3が結合する環構造とX4が結合する環構造とが同一の環構造であって、X1、X2が結合する環構造とX3、X4が結合する環構造とが異なる環構造であるフルバレン化合物は、本発明の好適な実施形態の1つである。
また、上記式(1)においてX1〜X4が結合する4つの環構造のうち、3つが同一の環構造であり、1つだけが他の3つと異なる環構造であるフルバレン化合物もまた、本発明の好適な実施形態の1つである。
また、X1〜X4が結合している環構造の全てが同じ環構造であって、X1とX2とが同一の1価の置換基であり、X3とX4とが共に水素原子、又は、同一の置換基であって、かつX1、X2とは別の置換基であることも本発明の好適な実施形態の1つである。
更に、X1〜X4が結合している環構造の全てが同じ環構造であって、X1〜X4のうちいずれか1つが1価の置換基であり、それ以外の3つが水素原子であるもの、又は、X1〜X4のうちいずれか3つが、同一又は異なって、1価の置換基であり、残り1つが水素原子であることも本発明の好適な実施形態の1つである。
In the fulvalene compound of the present invention, the four ring structures are composed of two types of ring structures, and the ring structures in which X 1 and X 2 , X 3 and X 4 are bonded are the same ring structure. This is one of the preferred embodiments. That is, in the above formula (1), the ring structure to which X 1 is bonded and the ring structure to which X 2 are bonded are the same, and the ring structure to which X 3 is bonded and the ring structure to which X 4 is bonded A fulvalene compound having the same ring structure in which a ring structure to which X 1 and X 2 are bonded and a ring structure to which X 3 and X 4 are bonded is a preferred embodiment of the present invention. It is.
Further, among the four ring structures to which X 1 to X 4 are bonded in the above formula (1), a fulvalene compound in which three are the same ring structure and only one is a ring structure different from the other three, 1 is one of the preferred embodiments of the present invention.
Further, all of the ring structures to which X 1 to X 4 are bonded are the same ring structure, X 1 and X 2 are the same monovalent substituent, and both X 3 and X 4 are hydrogen. It is one of the preferred embodiments of the present invention that they are atoms or the same substituent and are different from X 1 and X 2 .
Further, all of the ring structures to which X 1 to X 4 are bonded are the same ring structure, and any one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent, and the other three are hydrogen atoms. Or any three of X 1 to X 4 are the same or different and are monovalent substituents, and the remaining one is a hydrogen atom, which is another preferred embodiment of the present invention. It is.
このように、本発明のフルバレン化合物は、上記式(1)において、X1とX1が結合する環構造とによって構成される構造部位、X2とX2が結合する環構造とによって構成される構造部位、X3とX3が結合する環構造とによって構成される構造部位、及び、X4とX4が結合する環構造とによって構成される構造部位の4つの構造部位のうち、少なくとも1つが他の3つの構造部位のうち少なくとも1つとは異なるものであることが好ましい。 Thus, the fulvalene compound of the present invention is constituted by the structural part constituted by the ring structure in which X 1 and X 1 are bonded in the above formula (1), and the ring structure in which X 2 and X 2 are bonded. At least four structural sites of a structural site composed of a ring structure to which X 3 and X 3 bind, and a structural site composed of a ring structure to which X 4 and X 4 bind One is preferably different from at least one of the other three structural sites.
本発明の好ましいフルバレン化合物としては、例えば、下記式(8−1)〜(8−31)のような構造の化合物が挙げられる。これらの中でも、(8−1)〜(8−3)、(8−6)、(8−8)〜(8−13)、(8−16)、(8−17)、(8−20)〜(8−31)がより好ましい。更に好ましくは、重縮合反応をすることができる反応性基を有するものであり、(8−1)、(8−2)、(8−10)〜(8−13)、(8−16)、(8−20)〜(8−23)である。 As a preferable fulvalene compound of this invention, the compound of a structure like following formula (8-1)-(8-31) is mentioned, for example. Among these, (8-1) to (8-3), (8-6), (8-8) to (8-13), (8-16), (8-17), (8-20) ) To (8-31) are more preferable. More preferably, it has a reactive group capable of polycondensation reaction, (8-1), (8-2), (8-10) to (8-13), (8-16) (8-20) to (8-23).
本発明のフルバレン化合物は、LUMOのエネルギー準位が低いために、n型半導体の材料や有機EL素子の材料として好適に用いることができるものであるが、そのような用途として用いられるフルバレン化合物のLUMOのエネルギー準位としては、例えば、3.0eV〜5.2eVであることが好ましい。そのような範囲であると、n型半導体の材料や有機EL素子の材料として用いた場合に、充分に性能を発揮することができる。LUMOのエネルギー準位としてより好ましくは、3.0eV〜5.1eVであり、更に好ましくは、3.2eV〜5.0eVである。
なお、LUMOのエネルギー準位は、以下のようにして求めることができる。
<LUMOのエネルギー準位>
pドープシリコン基板(フルウチ化学社製)を25mm角に切断し、アセトン中、及び、イソプロピルアルコール中でそれぞれ10分間超音波洗浄した後、UVオゾン処理を20分間施す。その後、この基板をアルゴン雰囲気のグローブボックスに連結された真空蒸着装置(アルバック社製)の基板ホルダーに固定した。測定する試料を石英製のルツボに入れ、約1×10−3Paまで減圧し、膜厚10nmになるように蒸着し、測定サンプルとする。作成した測定サンプルについて、紫外光電子分光装置(コベルコ科研社製)を用いて、イオン化ポテンシャルを測定し、測定値を試料の最高被占軌道(HOMO)のエネルギー準位とする。
同時に、上記同様に作成した別の試料薄膜について、紫外可視分光光度計(製品名「Agilent 8453」、アジレント・テクノロジー社製)を用いて、吸収スペクトルを測定する。得られたスペクトルから吸収ピークの長波長側吸収端λ(単位:nm)を読み取り、下記数式(1)により、HOMO−LUMOギャップ(B.G.)を求める。
Since the fulvalene compound of the present invention has a low LUMO energy level, it can be suitably used as a material for an n-type semiconductor or an organic EL device. The energy level of LUMO is preferably 3.0 eV to 5.2 eV, for example. In such a range, when used as an n-type semiconductor material or an organic EL element material, the performance can be sufficiently exhibited. The energy level of LUMO is more preferably 3.0 eV to 5.1 eV, and still more preferably 3.2 eV to 5.0 eV.
The LUMO energy level can be obtained as follows.
<LUMO energy levels>
A p-doped silicon substrate (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) is cut into 25 mm square, and ultrasonically washed in acetone and isopropyl alcohol for 10 minutes, respectively, and then subjected to UV ozone treatment for 20 minutes. Then, this board | substrate was fixed to the board | substrate holder of the vacuum evaporation apparatus (made by ULVAC) connected with the glove box of argon atmosphere. A sample to be measured is put in a quartz crucible, and the pressure is reduced to about 1 × 10 −3 Pa. For the created measurement sample, an ionization potential is measured using an ultraviolet photoelectron spectrometer (manufactured by Kobelco Kaken Co., Ltd.), and the measured value is set as the energy level of the highest occupied orbit (HOMO) of the sample.
At the same time, the absorption spectrum of another sample thin film prepared in the same manner as described above is measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (product name “Agilent 8453”, manufactured by Agilent Technologies). A long wavelength side absorption edge λ (unit: nm) of an absorption peak is read from the obtained spectrum, and a HOMO-LUMO gap (B.G.) is obtained by the following formula (1).
更に、上記のように複合電子分光分析装置を用いて求めたHOMOのエネルギー準位と、上記数式(1)から求めたHOMO−LUMOギャップ(B.G.)とから、下記数式(2)により、LUMOのエネルギー準位を求める。 Furthermore, from the HOMO energy level obtained using the composite electron spectrometer as described above and the HOMO-LUMO gap (BG) obtained from the above equation (1), the following equation (2) is obtained. Obtain the LUMO energy level.
本発明はまた、フルバレン由来の骨格を有する化合物を含む太陽電池用材料であって、該化合物は、下記式(1’);
上記式(1’)において、X1〜X4の構造の具体例及び好ましい構造、点線の円弧で表される環構造の具体例及び好ましい構造、並びに、1価の置換基が結合する環の位置は、上記式(1)におけるX1〜X4の構造の具体例及び好ましい構造、点線の円弧で表される環構造の具体例及び好ましい構造、並びに、1価の置換基が結合する環の位置と同様である。 In the above formula (1 ′), specific examples and preferred structures of the structures of X 1 to X 4 , specific examples and preferred structures of the ring structure represented by dotted arcs, and the ring to which the monovalent substituent is bonded The positions are specific examples and preferred structures of the structures of X 1 to X 4 in the above formula (1), specific examples and preferred structures of ring structures represented by dotted arcs, and rings to which a monovalent substituent is bonded. It is the same as the position of.
上記式(1’)において、点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環である場合、X1〜X4の全てが同じ構造であることはない。すなわち、上記式(1’)で点線の円弧で表される4つの環構造が全てベンゼン環の場合、X1〜X4のうち、少なくとも1つは1価の置換基であり、X1〜X4の4つ全てが1価の置換基である場合、X1〜X4の中に少なくとも2種の1価の置換基が含まれる。 In the above formula (1 ′), when all four ring structures represented by dotted arcs are benzene rings, X 1 to X 4 are not all the same structure. That is, when all of the four ring structures represented by the dotted arc in the formula (1 ′) are benzene rings, at least one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent, and X 1 to When all four of X 4 are monovalent substituents, at least two monovalent substituents are included in X 1 to X 4 .
上記式(1’)において、X1〜X4が結合している4つの環構造のうちいずれか1つが、フルバレン骨格を形成する5員環の骨格部分と該骨格部分の一部とともに形成される4つの環とから構成され、該4つの環がいずれもベンゼン環又はナフタレン環である場合、上記式(1’)で表されるフルバレン化合物の構造は、例えば下記式(9−1)、(9−2)で表されるような構造である。 In the above formula (1 ′), any one of four ring structures to which X 1 to X 4 are bonded is formed together with a skeleton part of a 5-membered ring forming a fulvalene skeleton and a part of the skeleton part. And the four rings are all benzene rings or naphthalene rings, the structure of the fulvalene compound represented by the above formula (1 ′) is, for example, the following formula (9-1), This is a structure represented by (9-2).
上記式(9−1)、(9−2)は、X1〜X4が全て水素原子である場合の構造であり、このような構造の化合物は上記式(1’)で表されるフルバレン化合物に含まれる。X1〜X4の少なくとも1つが1価の置換基である場合、X1〜X4の少なくとも1つがメトキシ基、2−エチルヘプトキシ基以外の1価の置換基である。 The above formulas (9-1) and (9-2) are structures in which X 1 to X 4 are all hydrogen atoms, and the compound having such a structure is fulvalene represented by the above formula (1 ′). Included in compounds. When at least one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent, at least one of X 1 to X 4 is a monovalent substituent other than a methoxy group and a 2-ethylheptoxy group.
本発明は更に、フルバレン由来の骨格を有する化合物を含む有機トランジスタ用材料であって、該化合物は、下記式(1’’); The present invention further relates to an organic transistor material comprising a compound having a fulvalene-derived skeleton, wherein the compound has the following formula (1 ″):
(式中、4つの点線の円弧は、同一又は異なって、フルバレン骨格を形成する5員環の骨格部分の一部と共に環構造が形成されていることを表す。X1〜X4は、同一又は異なって、水素原子、又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造に複数個結合していてもよい。)で表されるフルバレン化合物である有機トランジスタ用材料でもある。 (In the formula, four dotted arcs are the same or different and represent that a ring structure is formed together with a part of a skeleton portion of a 5-membered ring forming a fulvalene skeleton. X 1 to X 4 are the same. Or a hydrogen atom or a monovalent substituent that serves as a substituent of the ring structure, and a plurality of them may be bonded to the ring structure forming the dotted arc portion). It is also a material for some organic transistors.
上記式(1’’)において、X1〜X4の構造の具体例及び好ましい構造、点線の円弧で表される環構造の具体例及び好ましい構造、並びに、1価の置換基が結合する環の位置は、上記式(1)におけるX1〜X4の構造の具体例及び好ましい構造、点線の円弧で表される環構造の具体例及び好ましい構造、並びに、1価の置換基が結合する環の位置と同様である。 In the above formula (1 ″), specific examples and preferred structures of the structures of X 1 to X 4 , specific examples and preferred structures of ring structures represented by dotted arcs, and rings to which a monovalent substituent is bonded The specific position of X 1 to X 4 in the above formula (1) and the preferred structure, the specific example and preferred structure of the ring structure represented by the dotted arc, and the monovalent substituent are bonded to the position of The same as the position of the ring.
次に、本発明のフルバレン化合物の製造方法について述べる。
本発明のフルバレン化合物の製造方法には、異なる2つの方法がある。以下においては、これらをそれぞれ本発明の第1のフルバレン化合物の製造方法、本発明の第2のフルバレン化合物の製造方法と記載し、また、本発明の第1、第2のフルバレン化合物の製造方法をまとめて、本発明のフルバレン化合物の製造方法と記載する。
まず、本発明の第1のフルバレン化合物の製造方法について記載する。
本発明の第1のフルバレン化合物の製造方法は、下記式(1’’);
Next, the manufacturing method of the fulvalene compound of this invention is described.
There are two different methods for producing the fulvalene compound of the present invention. In the following, these are referred to as the production method of the first fulvalene compound of the present invention and the production method of the second fulvalene compound of the present invention, respectively, and the production method of the first and second fulvalene compounds of the present invention Are collectively described as a method for producing the fulvalene compound of the present invention.
First, the manufacturing method of the 1st fulvalene compound of this invention is described.
The manufacturing method of the 1st fulvalene compound of this invention is following formula (1 '');
(式中、4つの点線の円弧は、同一又は異なって、フルバレン骨格を形成する5員環の骨格部分の一部と共に環構造が形成されていることを表す。X1〜X4は、同一又は異なって、水素原子、又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造に複数個結合していてもよい。)で表されるフルバレン化合物を製造する方法であって、
該製造方法は、下記式(2);
(In the formula, four dotted arcs are the same or different and represent that a ring structure is formed together with a part of a skeleton portion of a 5-membered ring forming a fulvalene skeleton. X 1 to X 4 are the same. Or differently, a hydrogen atom or a monovalent substituent which is a substituent of the ring structure may be bonded to a ring structure forming a dotted arc part). A method of manufacturing comprising:
The production method comprises the following formula (2):
(式中、点線の円弧は、炭素原子間の二重結合を構成する2つの炭素原子と共に環構造が形成されていることを表す。X1、X2は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造にそれぞれ複数個結合していてもよい。Yは、水素原子又は1価の置換基を表す。)で表される不飽和結合含有化合物(I)と、下記式(3); (In the formula, a dotted arc represents that a ring structure is formed together with two carbon atoms constituting a double bond between carbon atoms. X 1 and X 2 are the same or different and represent a hydrogen atom or A monovalent substituent serving as a substituent of the ring structure may be bonded to a ring structure forming a dotted arc part, and Y represents a hydrogen atom or a monovalent substituent. An unsaturated bond-containing compound (I) represented by the following formula (3);
(式中、点線の円弧は、炭素原子間の二重結合を構成する2つの炭素原子と共に環構造が形成されていることを表す。X3、X4は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造にそれぞれ複数個結合していてもよい。R1、R2は、同一又は異なって、1価の置換基を表す。)で表される不飽和結合含有化合物(II)とを反応させる工程を必須とすることを特徴とするフルバレン化合物の製造方法である。 (In the formula, a dotted arc represents that a ring structure is formed together with two carbon atoms constituting a double bond between carbon atoms. X 3 and X 4 are the same or different and represent a hydrogen atom or Represents a monovalent substituent serving as a substituent of the ring structure, and a plurality of R 1 and R 2 may be bonded to the ring structure forming the dotted arc portion. A process for reacting the unsaturated bond-containing compound (II) represented by the formula (II).
本発明の第1のフルバレン化合物の製造方法は、上記式(2)で表される化合物や上記式(3)で表される化合物を適宜選択することでX1〜X4が結合する環の構造を種々に変えたフルバレン化合物を製造することができる。
本発明の第1のフルバレン化合物の製造方法は、上記式(2)で表される化合物と上記式(3)で表される化合物とを反応させる工程を含むものである。この反応工程において、上記式(2)で表される化合物、上記式(3)で表される化合物は、それぞれ1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
また、本発明の第1のフルバレン化合物の製造方法は、上記式(2)で表される化合物と上記式(3)で表される化合物とを反応させる工程を含むものである限り、その他の工程を含んでいてもよい。
In the first fulvalene compound production method of the present invention, the compound represented by the above formula (2) or the compound represented by the above formula (3) is appropriately selected to form a ring to which X 1 to X 4 are bonded. It is possible to produce fulvalene compounds with various structures.
The manufacturing method of the 1st fulvalene compound of this invention includes the process of making the compound represented by the said Formula (2), and the compound represented by the said Formula (3) react. In this reaction step, the compound represented by the above formula (2) and the compound represented by the above formula (3) may each be used alone or in combination of two or more.
Moreover, as long as the manufacturing method of the 1st fulvalene compound of this invention includes the process of reacting the compound represented by the said Formula (2), and the compound represented by the said Formula (3), another process is carried out. May be included.
上記式(2)、上記式(3)で表される化合物における点線の円弧は、炭素原子間の二重結合を構成する2つの炭素原子と共に環構造が形成されていることを表す。すなわち、上記式(2)、上記式(3)で表される化合物が、それぞれ構造中に少なくとも2つの環構造を有し、上記式(2)、上記式(3)において、炭素原子間の二重結合部分が、該環構造の一部として含まれていることを表している。
上記式(2)においてX1、X2は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、上記式(3)において、X3、X4は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表す。
X1〜X4の構造の具体例及び好ましい構造、点線の円弧で表される環構造の具体例及び好ましい構造、並びに、1価の置換基が結合する環の位置は、上記式(1)におけるX1〜X4の構造の具体例及び好ましい構造、点線の円弧で表される環構造の具体例及び好ましい構造、並びに、1価の置換基が結合する環の位置と同様である。
The dotted circular arc in the compounds represented by the above formulas (2) and (3) indicates that a ring structure is formed with two carbon atoms constituting a double bond between carbon atoms. That is, the compounds represented by the above formula (2) and the above formula (3) each have at least two ring structures in the structure, and in the above formula (2) and the above formula (3) This indicates that a double bond moiety is included as part of the ring structure.
In the above formula (2), X 1 and X 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a monovalent substituent serving as a substituent of a ring structure. In the above formula (3), X 3 and X 4 are The same or different and represents a hydrogen atom or a monovalent substituent which is a substituent of the ring structure.
Specific examples and preferred structures of the structures of X 1 to X 4 , specific examples and preferred structures of ring structures represented by dotted arcs, and the position of the ring to which the monovalent substituent is bonded are the above formulas (1) Specific examples and preferred structures of the structures of X 1 to X 4 in the formula, specific examples and preferred structures of the ring structure represented by dotted arcs, and the positions of the rings to which a monovalent substituent is bonded.
上記式(2)におけるYは、水素原子又は1価の置換基を表す。1価の置換基としては、上記式(3)で表される化合物との反応系中で末端アルキンを発生させ、最終的に銅(I)アセチリド中間体を発生させるものであればよい。
このような1価の置換基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基等が挙げられる。
Yとしては、水素原子又は1価の置換基の中でもトリメチルシリル基であることが好ましい。
Y in the above formula (2) represents a hydrogen atom or a monovalent substituent. Any monovalent substituent may be used as long as it generates a terminal alkyne in the reaction system with the compound represented by the above formula (3) and finally generates a copper (I) acetylide intermediate.
Examples of such a monovalent substituent include a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, and a tripropylsilyl group.
Y is preferably a hydrogen atom or a trivalent silyl group among monovalent substituents.
上記式(3)におけるR1、R2は、同一又は異なって、1価の置換基を表す。1価の置換基は、Pd(0)種が酸化的付加を起こすことが可能な置換基であればよい。このような1価の置換基としては、ハロゲン原子、トリフラート基、トシラート基等が挙げられる。この中でも好ましくは、臭素原子、ヨウ素原子である。 R 1 and R 2 in the above formula (3) are the same or different and represent a monovalent substituent. The monovalent substituent may be any substituent capable of causing oxidative addition of the Pd (0) species. Examples of such a monovalent substituent include a halogen atom, a triflate group, a tosylate group, and the like. Among these, a bromine atom and an iodine atom are preferable.
上記式(2)で表される化合物と上記式(3)で表される化合物とを反応させる工程においては、上記式(2)で表される化合物1モルに対して上記式(3)で表される化合物を0.5〜1.5モル用いて反応を行うことが好ましい。このような比率で用いることで、上記式(1)で表されるフルバレン化合物を高収率で製造することができる。より好ましくは、上記式(2)で表される化合物1モルに対して上記式(3)で表される化合物を0.7〜1.3モル用いることである。 In the step of reacting the compound represented by the above formula (2) with the compound represented by the above formula (3), the above formula (3) is used with respect to 1 mol of the compound represented by the above formula (2). The reaction is preferably performed using 0.5 to 1.5 moles of the represented compound. By using at such a ratio, the fulvalene compound represented by the above formula (1) can be produced in high yield. More preferably, 0.7 to 1.3 mol of the compound represented by the above formula (3) is used with respect to 1 mol of the compound represented by the above formula (2).
上記式(2)で表される化合物と上記式(3)で表される化合物とを反応させる工程は、触媒を用いて行うことが好ましい。触媒としては、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh3)4)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(PdCl2(PPh3)2)、ビス(トリ−tert−ブチルホスフィン)パラジウム(Pd(PtBu3)2)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2dba3)、酢酸パラジウム(Pd(OAc)2)等のパラジウム錯体の1種又は2種以上と、ヨウ化銅、臭化銅、塩化銅等の銅触媒の1種又は2種以上とを用いることが好ましい。より好ましくは、Pd(PPh3)4又はPd(PtBu3)2とヨウ化銅等の一価の銅触媒とを用いることである。
また触媒の使用量としては、上記式(2)で表される化合物1モルに対して、パラジウム錯体と銅触媒との合計が0.001〜0.2モルとなるように用いることが好ましい。より好ましくは、0.01〜0.05モルとなるように用いることである。
The step of reacting the compound represented by the formula (2) with the compound represented by the formula (3) is preferably performed using a catalyst. As the catalyst, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (Pd (PPh 3 ) 4 ), dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (PdCl 2 (PPh 3 ) 2 ), bis (tri-tert-butylphosphine) palladium (Pd ( P t Bu 3 ) 2 ), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (Pd 2 dba 3 ), palladium acetate (Pd (OAc) 2 ) and other palladium complexes, copper iodide, odor It is preferable to use one or more copper catalysts such as copper chloride and copper chloride. More preferably, Pd (PPh 3 ) 4 or Pd (P t Bu 3 ) 2 and a monovalent copper catalyst such as copper iodide are used.
Moreover, it is preferable to use it as a usage-amount of a catalyst so that the sum total of a palladium complex and a copper catalyst may be 0.001-0.2 mol with respect to 1 mol of compounds represented by the said Formula (2). More preferably, it is used so that it may become 0.01-0.05 mol.
また、上記触媒の反応性を上げるために配位子を用いてもよい。配位子としては、例えば、トリフェニルホスフィン(PPh3)、トリ(o−トリル)ホスフィン(P(o−tol)3)、トリ(2−フリル)ホスフィン、ジフェニルホスフィノフェロセン、トリ−tert−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、2−(ビフェニル)ジ−tert−ブチルホスフィン2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジイソプロポキシビフェニル等のリン配位子が挙げられる。これらの配位子のうち、トリフェニルホスフィン、トリ−tert−ブチルホスフィンが好ましい。
配位子の使用量としては、パラジウム触媒1モルに対して、0.5〜4モル用いることが好ましい。より好ましくは、1〜2.5モル用いることである。
なお、ホスフィン配位子などの安定化剤を含む触媒(例えば、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ビス(トリ−tert−ブチルホスフィン)パラジウム、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウムなど)を用いた場合には、さらに配位子を用いる必要はない。
A ligand may be used to increase the reactivity of the catalyst. Examples of the ligand include triphenylphosphine (PPh 3 ), tri (o-tolyl) phosphine (P (o-tol) 3), tri (2-furyl) phosphine, diphenylphosphinoferrocene, and tri-tert- Butylphosphine, tricyclohexylphosphine, 2- (biphenyl) di-tert-butylphosphine 2-dicyclohexylphosphino-2 ′, 6′-dimethoxybiphenyl, 2-dicyclohexylphosphino-2 ′, 6′-diisopropoxybiphenyl, etc. Of the phosphorus ligand. Of these ligands, triphenylphosphine and tri-tert-butylphosphine are preferable.
As a usage-amount of a ligand, it is preferable to use 0.5-4 mol with respect to 1 mol of palladium catalysts. More preferably, 1 to 2.5 mol is used.
When a catalyst containing a stabilizer such as a phosphine ligand (eg, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, bis (tri-tert-butylphosphine) palladium, bis (tricyclohexylphosphine) palladium, etc.) is used. Does not require the use of further ligands.
上記式(2)で表される化合物と上記式(3)で表される化合物とを反応させる工程においては、C−H結合活性化剤を加える必要がある。活性化剤としては、エチルジイソプロピルアミン(DIPEA)、ピリジン、トリエチルアミン、ジアザビシクロウンデセン(DBU)等のアミン系化合物が挙げられる。これらの活性化剤は1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
上記活性化剤の使用量としては、上記式(2)で表される化合物1モルに対して、1モル〜10モルであることが好ましい。さらに好ましくは1モル〜5モルであり、特に好ましくは、3モル〜5モルである。
In the step of reacting the compound represented by the above formula (2) with the compound represented by the above formula (3), it is necessary to add a C—H bond activator. Examples of the activator include amine compounds such as ethyldiisopropylamine (DIPEA), pyridine, triethylamine, and diazabicycloundecene (DBU). These activators may be used alone or in combination of two or more.
As the usage-amount of the said activator, it is preferable that it is 1 mol-10 mol with respect to 1 mol of compounds represented by the said Formula (2). More preferably, it is 1 mol-5 mol, Most preferably, it is 3 mol-5 mol.
上記式(2)で表される化合物と上記式(3)で表される化合物とを反応させる工程に用いる溶媒としては、当該反応が進行するものである限り特に制限されず、ジメチルホルムアミド(DMF)、トルエン、キシレン、ジオキサン、テトラヒドフラン、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の1種又は2種以上を用いることができる。 The solvent used in the step of reacting the compound represented by the above formula (2) and the compound represented by the above formula (3) is not particularly limited as long as the reaction proceeds, and dimethylformamide (DMF ), Toluene, xylene, dioxane, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide (DMSO) and the like can be used.
上記式(2)で表される化合物と上記式(3)で表される化合物とを反応させる工程は、不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。不活性ガスとしては、特に制限されず、窒素、アルゴン、ヘリウム等のいずれを用いてもよいが、窒素、アルゴンが好ましい。不活性ガスは、1種又は2種以上を用いることができる。 The step of reacting the compound represented by the formula (2) with the compound represented by the formula (3) is preferably performed in an inert gas atmosphere. The inert gas is not particularly limited, and any of nitrogen, argon, helium and the like may be used, but nitrogen and argon are preferable. 1 type (s) or 2 or more types can be used for an inert gas.
上記式(2)で表される化合物と上記式(3)で表される化合物とを反応させる工程の反応温度は、−100℃〜300℃であることが好ましい。より好ましくは、0℃〜200℃であり、特に好ましくは溶媒にもよるが、0℃〜150℃である。
反応圧力は、加圧、常圧、減圧のいずれであってもよいが、常圧であることが好ましい。また、反応時間は、1〜48時間であることが好ましい。より好ましくは、10〜36時間であり、特に好ましくは、工業的、実用的な側面からみても12〜30時間である。
The reaction temperature in the step of reacting the compound represented by the formula (2) with the compound represented by the formula (3) is preferably −100 ° C. to 300 ° C. More preferably, it is 0 ° C. to 200 ° C., and particularly preferably 0 ° C. to 150 ° C., although it depends on the solvent.
The reaction pressure may be any of pressurization, normal pressure, and reduced pressure, but is preferably normal pressure. The reaction time is preferably 1 to 48 hours. More preferably, it is 10 to 36 hours, and particularly preferably 12 to 30 hours from the viewpoint of industrial and practical use.
次に、本発明の第2のフルバレン化合物の製造方法について記載する。
本発明の第2のフルバレン化合物の製造方法は、下記式(1’’);
Next, the manufacturing method of the 2nd fulvalene compound of this invention is described.
The manufacturing method of the 2nd fulvalene compound of this invention is following formula (1 '');
(式中、4つの点線の円弧は、同一又は異なって、フルバレン骨格を形成する5員環の骨格部分の一部と共に環構造が形成されていることを表す。X1〜X4は、同一又は異なって、水素原子、又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造に複数個結合していてもよい。)で表されるフルバレン化合物を製造する方法であって、
該製造方法は、下記式(3’);
(In the formula, four dotted arcs are the same or different and represent that a ring structure is formed together with a part of a skeleton portion of a 5-membered ring forming a fulvalene skeleton. X 1 to X 4 are the same. Or differently, a hydrogen atom or a monovalent substituent which is a substituent of the ring structure may be bonded to a ring structure forming a dotted arc part). A method of manufacturing comprising:
The production method comprises the following formula (3 ′);
(式中、点線の円弧は、炭素原子間の二重結合を構成する2つの炭素原子と共に環構造が形成されていることを表す。X3、X4は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造にそれぞれ複数個結合していてもよい。R1’、R2’は、同一又は異なって、1価の置換基を表す。)で表される不飽和結合含有化合物(II’)と、下記式(4); (In the formula, a dotted arc represents that a ring structure is formed together with two carbon atoms constituting a double bond between carbon atoms. X 3 and X 4 are the same or different and represent a hydrogen atom or Represents a monovalent substituent serving as a substituent of the ring structure, and a plurality of R 1 ′ and R 2 ′ may be the same or different and may be bonded to a ring structure forming a dotted arc portion. An unsaturated bond-containing compound (II ′) represented by the following formula (4):
(式中、点線の円弧は、炭素原子間の二重結合を構成する2つの炭素原子と共に環構造が形成されていることを表す。X1、X2は、同一又は異なって、水素原子又は環構造の置換基となる1価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造にそれぞれ複数個結合していてもよい。R3、R4は、同一又は異なって、1価の置換基を表す。)で表される不飽和結合含有化合物(III)とを反応させる工程を必須とすることを特徴とするフルバレン化合物の製造方法である。 (In the formula, a dotted arc represents that a ring structure is formed together with two carbon atoms constituting a double bond between carbon atoms. X 1 and X 2 are the same or different and represent a hydrogen atom or Represents a monovalent substituent serving as a substituent of the ring structure, and a plurality of R 3 and R 4 may be bonded to the ring structure forming the dotted arc portion. A process for reacting with an unsaturated bond-containing compound (III) represented by the formula (1).
本発明の第2のフルバレン化合物の製造方法のように、上記式(3’)で表される化合物と上記式(4)で表される化合物とを反応させてフルバレン化合物を製造すると、フルバレン化合物をより高い収率で製造することができる。また、比較的温和な条件で毒性の高い化合物を使用することなくフルバレン化合物を製造することができる点もこの方法の有利な点である。
本発明の第2のフルバレン化合物の製造方法は、上記式(3’)で表される化合物と上記式(4)で表される化合物とを反応させる工程を含むものである。この反応工程において、上記式(3’)で表される化合物、上記式(4)で表される化合物は、それぞれ1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
また、本発明のフルバレン化合物の製造方法は、上記式(3’)で表される化合物と上記式(4)で表される化合物とを反応させる工程を含むものである限り、その他の工程を含んでいてもよい。
When the fulvalene compound is produced by reacting the compound represented by the above formula (3 ′) and the compound represented by the above formula (4) as in the second fulvalene compound production method of the present invention, the fulvalene compound is produced. Can be produced in higher yields. Another advantage of this method is that a fulvalene compound can be produced without using a highly toxic compound under relatively mild conditions.
The manufacturing method of the 2nd fulvalene compound of this invention includes the process of making the compound represented by the said Formula (3 '), and the compound represented by the said Formula (4) react. In this reaction step, the compound represented by the above formula (3 ′) and the compound represented by the above formula (4) may each be used alone or in combination of two or more.
In addition, the method for producing a fulvalene compound of the present invention includes other steps as long as it includes a step of reacting the compound represented by the above formula (3 ′) with the compound represented by the above formula (4). May be.
上記式(4)で表される化合物における点線の円弧は、炭素の5員環の骨格部分の一部と共に2つの環構造が形成されていることを表す。上記式(3’)で表される化合物における点線の円弧については、上記式(3)で表される化合物における点線の円弧と同様である。
X1〜X4の構造の具体例及び好ましい構造、点線の円弧で表される環構造の具体例及び好ましい構造、並びに、1価の置換基が結合する環の位置は、上記式(1)におけるX1〜X4の構造の具体例及び好ましい構造、点線の円弧で表される環構造の具体例及び好ましい構造、並びに、1価の置換基が結合する環の位置と同様である。
The dotted circular arc in the compound represented by the above formula (4) represents that two ring structures are formed together with a part of the skeleton portion of the carbon 5-membered ring. The dotted arc in the compound represented by the above formula (3 ′) is the same as the dotted arc in the compound represented by the above formula (3).
Specific examples and preferred structures of the structures of X 1 to X 4 , specific examples and preferred structures of ring structures represented by dotted arcs, and the position of the ring to which the monovalent substituent is bonded are the above formulas (1) Specific examples and preferred structures of the structures of X 1 to X 4 in the formula, specific examples and preferred structures of the ring structure represented by dotted arcs, and the positions of the rings to which a monovalent substituent is bonded.
上記式(3’)におけるR1’、R2’は、同一又は異なって、1価の置換基を表す。1価の置換基としては、ハロゲン原子、トリフラート基、トシラート基、ボリル基等が挙げられる。この中でも好ましくは、臭素原子、ヨウ素原子、ボリル基である。R1’、R2’は同一の置換基であることが好ましい。 R 1 ′ and R 2 ′ in the above formula (3 ′) are the same or different and represent a monovalent substituent. Examples of the monovalent substituent include a halogen atom, a triflate group, a tosylate group, and a boryl group. Among these, a bromine atom, an iodine atom, and a boryl group are preferable. R 1 ′ and R 2 ′ are preferably the same substituent.
上記式(4)におけるR3、R4は、同一又は異なって、1価の置換基を表し、上記式(3’)におけるR1’、R2’とは異なる置換基である。1価の置換基としては、ハロゲン原子、トリフラート基、トシラート基、ボリル基等が挙げられる。この中でも好ましくは、臭素原子、ヨウ素原子、ボリル基である。R3、R4は同一の置換基であることが好ましい。
より好ましくは、上記式(3’)におけるR1’、R2’がともに臭素原子又はヨウ素原子であり、上記式(4)におけるR3、R4がともにボリル基であること、又は、上記式(3’)におけるR1’、R2’がともにボリル基であり、上記式(4)におけるR3、R4がともに臭素原子又はヨウ素原子であることである。最も好ましくは、上記式(3’)におけるR1’、R2’がともにボリル基であり、上記式(4)におけるR3、R4がともに臭素原子又はヨウ素原子であることである。上記式(3’)におけるR1’、R2’がともにボリル基であり、上記式(4)におけるR3、R4がともに臭素原子又はヨウ素原子であると、より高い収率でフルバレン化合物を製造することができる。
なお、ボリル基とは、(RO)2B−(Rは、同一又は異なって、水素原子又は炭化水素基を表し、2つのRが結合していてもよい。)で表される基である。
R 3 and R 4 in the above formula (4) are the same or different and represent a monovalent substituent and are different from R 1 ′ and R 2 ′ in the above formula (3 ′). Examples of the monovalent substituent include a halogen atom, a triflate group, a tosylate group, and a boryl group. Among these, a bromine atom, an iodine atom, and a boryl group are preferable. R 3 and R 4 are preferably the same substituent.
More preferably, R 1 ′ and R 2 ′ in the formula (3 ′) are both bromine atoms or iodine atoms, and R 3 and R 4 in the formula (4) are both boryl groups, or R 1 ′ and R 2 ′ in formula (3 ′) are both boryl groups, and R 3 and R 4 in formula (4) are both bromine atoms or iodine atoms. Most preferably, R 1 ′ and R 2 ′ in the above formula (3 ′) are both boryl groups, and R 3 and R 4 in the above formula (4) are both bromine atoms or iodine atoms. When R 1 ′ and R 2 ′ in the above formula (3 ′) are both a boryl group, and R 3 and R 4 in the above formula (4) are both a bromine atom or an iodine atom, the fulvalene compound can be obtained in a higher yield. Can be manufactured.
The boryl group is a group represented by (RO) 2 B— (R is the same or different and each represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and two R may be bonded to each other). .
上記式(3’)で表される化合物と上記式(4)で表される化合物とを反応させる工程において、上記式(3)で表される化合物1モルに対して上記式(4)で表される化合物を0.5〜1.5モル用いて反応を行うことが好ましい。このような比率で用いることで、上記式(1’’)で表されるフルバレン化合物を高収率で製造することができる。より好ましくは、上記式(3’)で表される化合物1モルに対して上記式(4)で表される化合物を0.7〜1.3モル用いることである。
また、上記式(3’)で表される化合物と上記式(4)で表される化合物の一方が臭素原子又はヨウ素原子を有し、他方がボリル基を有する場合、臭素原子又はヨウ素原子を有する化合物1モルに対して、ボリル基を有する化合物を1〜1.2モル用いることがより好ましい。
In the step of reacting the compound represented by the above formula (3 ′) with the compound represented by the above formula (4), the above formula (4) is used with respect to 1 mol of the compound represented by the above formula (3). The reaction is preferably performed using 0.5 to 1.5 moles of the represented compound. By using in such a ratio, the fulvalene compound represented by the above formula (1 ″) can be produced in a high yield. More preferably, 0.7 to 1.3 mol of the compound represented by the above formula (4) is used with respect to 1 mol of the compound represented by the above formula (3 ′).
In addition, when one of the compound represented by the above formula (3 ′) and the compound represented by the above formula (4) has a bromine atom or an iodine atom and the other has a boryl group, the bromine atom or the iodine atom It is more preferable to use 1 to 1.2 mol of the compound having a boryl group with respect to 1 mol of the compound having the compound.
上記式(3’)で表される化合物と上記式(4)で表される化合物とを反応させる工程は、触媒を用いて行うことが好ましい。触媒としては、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh3)4)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(PdCl2(PPh3)2)、ビス(トリ−tert−ブチルホスフィン)パラジウム(Pd(PtBu3)2)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2dba3)、酢酸パラジウム(Pd(OAc)2)等のパラジウム錯体の1種又は2種以上と、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸セシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基性化合物の1種又は2種以上とを用いることが好ましい。より好ましくは、Pd(PPh3)4又はPd(PtBu3)2と炭酸カリウムとを用いることである。
また触媒の使用量としては、上記式(3’)で表される化合物1モルに対して、パラジウム錯体と塩基性化合物との合計が0.001〜0.2モルとなるように用いることが好ましい。より好ましくは、0.01〜0.05モルとなるように用いることである。
The step of reacting the compound represented by the formula (3 ′) with the compound represented by the formula (4) is preferably performed using a catalyst. As the catalyst, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (Pd (PPh 3 ) 4 ), dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (PdCl 2 (PPh 3 ) 2 ), bis (tri-tert-butylphosphine) palladium (Pd ( P t Bu 3) 2), and tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (Pd 2 dba 3), palladium acetate (Pd (OAc) 2) 1, two or more palladium complexes such as, potassium carbonate, sodium carbonate It is preferable to use 1 type, or 2 or more types of basic compounds, such as cesium carbonate, sodium hydroxide, and potassium hydroxide. More preferably, Pd (PPh 3 ) 4 or Pd (P t Bu 3 ) 2 and potassium carbonate are used.
Moreover, as the usage-amount of a catalyst, it is used so that the sum total of a palladium complex and a basic compound may be 0.001-0.2 mol with respect to 1 mol of compounds represented by the said Formula (3 '). preferable. More preferably, it is used so that it may become 0.01-0.05 mol.
また、上記触媒の反応性を上げるために配位子を用いてもよい。配位子としては、例えば、トリフェニルホスフィン(PPh3)、トリ(o−トリル)ホスフィン(P(o−tol)3)、トリ(2−フリル)ホスフィン、ジフェニルホスフィノフェロセン、トリ−tert−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、2−(ビフェニル)ジ−tert−ブチルホスフィン2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジイソプロポキシビフェニル等のリン配位子が挙げられる。これらの配位子のうち、トリフェニルホスフィン、トリ−tert−ブチルホスフィンが好ましい。
配位子の使用量としては、パラジウム触媒1モルに対して、0.5〜4モル用いることが好ましい。より好ましくは、1〜2.5モル用いることである。
なお、ホスフィン配位子などの安定化剤を含む触媒(例えば、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ビス(トリ−tert−ブチルホスフィン)パラジウム、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウムなど)を用いた場合には、さらに配位子を用いる必要はない。
A ligand may be used to increase the reactivity of the catalyst. Examples of the ligand include triphenylphosphine (PPh 3 ), tri (o-tolyl) phosphine (P (o-tol) 3 ), tri (2-furyl) phosphine, diphenylphosphinoferrocene, tri-tert- Butylphosphine, tricyclohexylphosphine, 2- (biphenyl) di-tert-butylphosphine 2-dicyclohexylphosphino-2 ′, 6′-dimethoxybiphenyl, 2-dicyclohexylphosphino-2 ′, 6′-diisopropoxybiphenyl, etc. Of the phosphorus ligand. Of these ligands, triphenylphosphine and tri-tert-butylphosphine are preferable.
As a usage-amount of a ligand, it is preferable to use 0.5-4 mol with respect to 1 mol of palladium catalysts. More preferably, 1 to 2.5 mol is used.
When a catalyst containing a stabilizer such as a phosphine ligand (eg, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, bis (tri-tert-butylphosphine) palladium, bis (tricyclohexylphosphine) palladium, etc.) is used. Does not require the use of further ligands.
上記式(3’)で表される化合物と上記式(4)で表される化合物とを反応させる工程に用いる溶媒としては、当該反応が進行するものである限り特に制限されないが、テトラヒドフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル系極性溶媒の1種又は2種以上を用いることが好ましい。より好ましくは、テトラヒドフランである。
更に、溶媒として水を混合したものを用いることがより好ましい。エーテル系極性溶媒と水とを混合して用いる場合の比率は、エーテル系極性溶媒:水=3:1〜10:1であることが好ましい。より好ましくは、4:1〜5:1である。
The solvent used in the step of reacting the compound represented by the above formula (3 ′) and the compound represented by the above formula (4) is not particularly limited as long as the reaction proceeds, but tetrahydrofuran. It is preferable to use 1 type, or 2 or more types of ether type | system | group polar solvents, such as diethyl ether and a dioxane. More preferred is tetrahydrfuran.
Furthermore, it is more preferable to use a mixture of water as a solvent. The ratio in the case of using a mixture of an ether polar solvent and water is preferably ether polar solvent: water = 3: 1 to 10: 1. More preferably, it is 4: 1 to 5: 1.
上記式(3’)で表される化合物と上記式(4)で表される化合物とを反応させる工程は、不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。不活性ガスとしては、特に制限されず、窒素、アルゴン、ヘリウム等のいずれを用いてもよいが、窒素、アルゴンが好ましい。不活性ガスは、1種又は2種以上を用いることができる。 The step of reacting the compound represented by the formula (3 ′) with the compound represented by the formula (4) is preferably performed in an inert gas atmosphere. The inert gas is not particularly limited, and any of nitrogen, argon, helium and the like may be used, but nitrogen and argon are preferable. 1 type (s) or 2 or more types can be used for an inert gas.
上記式(3’)で表される化合物と上記式(4)で表される化合物とを反応させる工程の反応温度は、20℃〜100℃であることが好ましい。より好ましくは、40℃〜80℃である。
反応圧力は、加圧、常圧、減圧のいずれであってもよいが、常圧であることが好ましい。また、反応時間は、30時間以上であることが好ましい。より好ましくは、30〜48時間である。
The reaction temperature in the step of reacting the compound represented by the above formula (3 ′) with the compound represented by the above formula (4) is preferably 20 ° C. to 100 ° C. More preferably, it is 40 degreeC-80 degreeC.
The reaction pressure may be any of pressurization, normal pressure, and reduced pressure, but is preferably normal pressure. The reaction time is preferably 30 hours or longer. More preferably, it is 30 to 48 hours.
本発明の第1のフルバレン化合物の製造方法における、上記式(2)で表される化合物と上記式(3)で表される化合物とを反応させる工程の後や、本発明の第2のフルバレン化合物の製造方法における、上記式(3’)で表される化合物と上記式(4)で表される化合物とを反応させる工程の後に、得られた上記式(1’’)で表されるフルバレン化合物を精製する工程を含んでいてもよい。精製方法は特に制限されず、抽出、濾過、シリカゲルクロマトグラフィー、カラムクロマトグラフィー、リサイクル分取ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、再結晶、昇華等の方法の中から適した方法を適宜選択して用いることができる。また、これらの精製方法のいずれか1つを用いてもよく、2つ以上を用いてもよい。 In the method for producing the first fulvalene compound of the present invention, after the step of reacting the compound represented by the above formula (2) and the compound represented by the above formula (3) or after the second fulvalene of the present invention After the step of reacting the compound represented by the above formula (3 ′) and the compound represented by the above formula (4) in the compound production method, the compound represented by the above formula (1 ″) is obtained. A step of purifying the fulvalene compound may be included. The purification method is not particularly limited, and an appropriate method may be selected and used from extraction, filtration, silica gel chromatography, column chromatography, recycle preparative gel permeation chromatography, recrystallization, sublimation, and the like. it can. Moreover, any one of these purification methods may be used, and two or more may be used.
本発明のフルバレン化合物の製造方法は、上記式(1)で表される本発明のフルバレン化合物を製造する際の製造方法として好適に用いることができる。すなわち、本発明のフルバレン化合物の製造方法を用いて上記式(1)で表される本発明のフルバレン化合物を製造することは本発明のフルバレン化合物の製造方法の好適な実施形態の1つである。 The manufacturing method of the fulvalene compound of this invention can be used suitably as a manufacturing method at the time of manufacturing the fulvalene compound of this invention represented by the said Formula (1). That is, it is one of preferred embodiments of the method for producing a fulvalene compound of the present invention to produce the fulvalene compound of the present invention represented by the above formula (1) using the method for producing a fulvalene compound of the present invention. .
上述したように、上記式で表される特定の構造を有するフルバレン化合物は、n型半導体や有機EL素子の材料として好適に用いることができるものであり、上述したように、太陽電池や有機トランジスタの材料として好適である。
有機EL素子は、陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を順に積層させた構造のもの、又は、更にホール注入層、電子注入層を有する構造のもの等がある。これらの素子においては、陰極から注入された電子が電子輸送層を通過して発光層に到達することになるが、エネルギー効率の点から、発光層や電子輸送層の材料の最低空軌道(LUMO)のエネルギー準位は、電子注入層の材料の有するLUMOのエネルギー準位及び陰極の価電子帯との間でエネルギーギャップが小さいことが好ましい。陰極としては、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム等の金属やこれらの合金等が用いられるが、これらのうち価電子帯のエネルギーが高いものは、酸化されやすい性質を有するため、エネルギーの低いものを用いることが好ましい。最低空軌道(LUMO)のエネルギー準位の低いフルバレン化合物を用いることで、陰極として価電子帯のエネルギーが低く、酸化されにくい物質を陰極に用いることが可能となるため、陰極の選択の自由度を広げることができる。
したがって、このような点から、本発明のフルバレン化合物は、n型半導体や有機EL素子の材料として好適に用いることができるものである。このように、本発明のフルバレン化合物が発光デバイス形成に用いられることもまた、本発明の1つである。このような、本発明のフルバレン化合物を用いて形成される発光デバイスもまた、本発明の1つである。
更に、上記式で表される特定の構造を有するフルバレン化合物は、その他に、電気通信機器用材料、エレクトロクロミック用材料、サーモクロミック用材料、電界効果トランジスタ用材料、集積回路用材料、ガスセンサー用材料、電気化学電池用材料、有機レーザーダイオード用材料、スピンバルブ用材料、受光素子用材料、スピントロニクス用材料等の種々の用途の材料として好適に用いることができる。
As described above, the fulvalene compound having the specific structure represented by the above formula can be suitably used as a material for an n-type semiconductor or an organic EL element. As described above, a solar cell or an organic transistor is used. It is suitable as a material.
Organic EL elements include those having a structure in which an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode are sequentially laminated, or those having a hole injection layer and an electron injection layer. In these devices, electrons injected from the cathode pass through the electron transport layer and reach the light emitting layer. From the viewpoint of energy efficiency, the minimum empty orbit (LUMO) of the material of the light emitting layer and the electron transport layer is used. ) Preferably has a small energy gap between the LUMO energy level of the electron injection layer material and the valence band of the cathode. As the cathode, metals such as aluminum, magnesium, calcium, and alloys thereof are used. Of these, those having a high valence band energy are easily oxidized, so use a low energy one. Is preferred. By using a fulvalene compound having a low energy level of the lowest vacant orbit (LUMO), it is possible to use, as the cathode, a material that has a low valence band energy and is difficult to oxidize. Can be spread.
Therefore, from such a point, the fulvalene compound of the present invention can be suitably used as a material for an n-type semiconductor or an organic EL element. Thus, it is also one of the present invention that the fulvalene compound of the present invention is used for forming a light emitting device. Such a light-emitting device formed using the fulvalene compound of the present invention is also one aspect of the present invention.
Furthermore, the fulvalene compound having the specific structure represented by the above formula includes, in addition, materials for telecommunications equipment, materials for electrochromics, materials for thermochromics, materials for field effect transistors, materials for integrated circuits, and for gas sensors. It can be suitably used as a material for various applications such as materials, materials for electrochemical cells, materials for organic laser diodes, materials for spin valves, materials for light receiving elements, and materials for spintronics.
本発明のフルバレン化合物は、上述の構成よりなり、LUMOのエネルギー準位が低く、n型有機半導体材料、特に有機薄膜太陽電池材料、有機トランジスタ材料や、有機EL素子等の発光デバイス等の機能性電子素子素材として好適に用いることができるものである。また本発明のフルバレン化合物の製造方法は、これまで合成が難しかった種々のフルバレン骨格を有する化合物の合成を可能とするものであり、機能性電子素子素材として更に好適な化合物の研究、開発に大きく寄与する製造方法である。 The fulvalene compound of the present invention has the above-described configuration, has a low LUMO energy level, and has functionality such as an n-type organic semiconductor material, particularly an organic thin film solar cell material, an organic transistor material, and a light emitting device such as an organic EL element. It can be suitably used as an electronic element material. In addition, the method for producing a fulvalene compound of the present invention enables the synthesis of compounds having various fulvalene skeletons that have been difficult to synthesize so far, and is greatly used in the research and development of compounds more suitable as functional electronic device materials. This is a contributing manufacturing method.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.
以下の実施例及び比較例において、1H−NMRは以下のようにして測定した。
<1H−NMR>
得られたフルバレン化合物を、重水素化クロロホルムの溶液とし、高分解能核磁気共鳴装置(製品名「Gemini 2000」;300MHz、Varian,Inc.社製)を用いて測定した。化学シフトは、テトラメチルシランから低磁場側における100万分の1(ppm;δスケール)として記録し、テトラメチルシランの水素核(δ0.00)を参照とした。
In the following examples and comparative examples, 1 H-NMR was measured as follows.
<1 H-NMR>
The obtained fulvalene compound was measured as a deuterated chloroform solution using a high-resolution nuclear magnetic resonance apparatus (product name “Gemini 2000”; 300 MHz, manufactured by Varian, Inc.). The chemical shift was recorded as 1 / 1,000,000 (ppm; δ scale) on the low magnetic field side from tetramethylsilane, and the hydrogen nucleus (δ0.00) of tetramethylsilane was referred to.
[フルバレン化合物]
実施例1
30mlシュレンク管に2、6’−ジブロモビフェニル(156mg、0.5mmol)、2−エチニルビフェニル(89.1mg、0.5mmol)、パラジウム触媒(35.1mg、0.1mmol)、ヨウ化銅(7.6mg、0.05mmol)、DBU(380.6mg、2.5mmol)を加え窒素置換し、DMFを溶媒として3ml加えた。これを140℃に加熱し、24時間加熱攪拌した。反応終了後、室温まで冷却し、溶媒を留去した。シリカゲルクロマトグラフィーにより(移動相:ヘキサン)精製したものを更にリサイクル分取GPCにより精製することで、目的物(47mg, 0.14mmol)を得た。この反応は、下記式(10)の反応である。
得られたフルバレン化合物の物性値は以下のとおりである。
1H−NMR(CDCl3) : δ7.24−7.29(m, 8H)、 7.36−7.40(m, 4H)、 7.66−7.69(m, 4H)
[Fulvalene compound]
Example 1
In a 30 ml Schlenk tube, 2,6′-dibromobiphenyl (156 mg, 0.5 mmol), 2-ethynylbiphenyl (89.1 mg, 0.5 mmol), palladium catalyst (35.1 mg, 0.1 mmol), copper iodide (7 .6 mg, 0.05 mmol) and DBU (380.6 mg, 2.5 mmol) were added to replace with nitrogen, and 3 ml of DMF was added as a solvent. This was heated to 140 ° C. and stirred for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature and the solvent was distilled off. The product purified by silica gel chromatography (mobile phase: hexane) was further purified by recycle preparative GPC to obtain the desired product (47 mg, 0.14 mmol). This reaction is a reaction of the following formula (10).
The physical properties of the obtained fulvalene compound are as follows.
1H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.24-7.29 (m, 8H), 7.36-7.40 (m, 4H), 7.66-7.69 (m, 4H)
実施例2
30mlシュレンク管に2、6’−ジヨード−4,4’−ジブロモビフェニル(282mg、0.5mmol)、2−エチニルビフェニル(98.0mg、0.55mmol)、パラジウム触媒(35.1mg、0.1mmol)、ヨウ化銅(7.6mg、0.05mmol)、DBU(380.6mg、2.5mmol)を加え窒素置換し、DMFを溶媒として3ml加えた。これを140℃に加熱し、24時間加熱攪拌した。反応終了後、室温まで冷却し、溶媒を留去した。シリカゲルクロマトグラフィーにより(移動相:ヘキサン)精製したものを更にリサイクル分取GPCにより精製することで、目的物(15mg, 0.03mmol)を得た。この反応は、下記式(11)の反応である。
得られたフルバレン化合物の物性値は以下のとおりである。
1H−NMR(CDCl3) : δ7.24−7.27(m, 2H)、 7.37(t, 2H)、 7.45−7.47(m, 2H)、 7.56(d, 2H)、 7.69(d, 2H)、 8.28(d, 2H)、 8.49(d, 2H)
Example 2
In a 30 ml Schlenk tube, 2,6′-diiodo-4,4′-dibromobiphenyl (282 mg, 0.5 mmol), 2-ethynylbiphenyl (98.0 mg, 0.55 mmol), palladium catalyst (35.1 mg, 0.1 mmol) ), Copper iodide (7.6 mg, 0.05 mmol) and DBU (380.6 mg, 2.5 mmol) were added, and the atmosphere was replaced with nitrogen. 3 ml of DMF was added as a solvent. This was heated to 140 ° C. and stirred for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature and the solvent was distilled off. The product purified by silica gel chromatography (mobile phase: hexane) was further purified by recycle preparative GPC to obtain the desired product (15 mg, 0.03 mmol). This reaction is a reaction of the following formula (11).
The physical properties of the obtained fulvalene compound are as follows.
1H-NMR (CDCl3): δ 7.24-7.27 (m, 2H), 7.37 (t, 2H), 7.45-7.47 (m, 2H), 7.56 (d, 2H) 7.69 (d, 2H), 8.28 (d, 2H), 8.49 (d, 2H)
実施例3
30mlシュレンク管に2,6’−ジヨードビフェニル(203mg、0.5mmol),3−エチニル−2,2’−ビチオフェン(104.7mg、0.55mmol)、パラジウム触媒(35.1mg、0.1mmol)、ヨウ化銅(7.6mg、0.05mmol)、DBU(380.6mg、2.5mmol)を加え窒素置換し、DMFを溶媒として3ml加えた。これを140℃に加熱し、24時間加熱攪拌した。反応終了後、室温まで冷却し、溶媒を留去した。シリカゲルクロマトグラフィーにより(移動相:ヘキサン)精製したものを更にリサイクル分取GPCにより精製することで、目的物(12mg, 0.04mmol)を得た。この反応は、下記式(12)の反応である。
得られたフルバレン化合物の物性値は以下のとおりである。
1H−NMR(CDCl3) : δ7.08(m, 2H)、 7.24−7.29(d, 2H)、 7.34−7.38(m, 2H)、 7.57(d, 2H)、 7.68−7.70(m, 2H)、 8.28(d, 2H)
Example 3
In a 30 ml Schlenk tube, 2,6′-diiodobiphenyl (203 mg, 0.5 mmol), 3-ethynyl-2,2′-bithiophene (104.7 mg, 0.55 mmol), palladium catalyst (35.1 mg, 0.1 mmol) ), Copper iodide (7.6 mg, 0.05 mmol) and DBU (380.6 mg, 2.5 mmol) were added, and the atmosphere was replaced with nitrogen. 3 ml of DMF was added as a solvent. This was heated to 140 ° C. and stirred for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature and the solvent was distilled off. The product purified by silica gel chromatography (mobile phase: hexane) was further purified by recycle preparative GPC to obtain the desired product (12 mg, 0.04 mmol). This reaction is a reaction of the following formula (12).
The physical properties of the obtained fulvalene compound are as follows.
1H-NMR (CDCl3): δ 7.08 (m, 2H), 7.24-7.29 (d, 2H), 7.34-7.38 (m, 2H), 7.57 (d, 2H) 7.68-7.70 (m, 2H), 8.28 (d, 2H)
実施例4
50mlシュレンク管に3,3’−ジブロモビチオフェン(324mg、1.0mmol)、ジボロン酸エステル(451.7mg、1.1mmol)、パラジウム触媒(57.8mg,0.05mmol)、炭酸カリウム(829.3mg,6.0mmol)、THF20ml、水4mlを加え窒素置換した。これを65℃に加熱し、48時間加熱攪拌した。反応終了後、水を加え酢酸エチルで三度抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過した後に溶媒を留去した。得られた粗生成物をリサイクル分取HPLC(移動相:クロロホルム)によって精製することで、目的物(177mg、0.5mmol)を得た。この反応は、下記式(13)の反応である。
得られたフルバレン化合物の物性値は以下のとおりである。
1H−NMR(CDC13):δ7.08(m,2H)、7.24−7.29(d,2H)、7.34−7.38(m,2H)、7.57(d,2H)、7.68−7.70(m,2H)、8.28(d,2H)
Example 4
In a 50 ml Schlenk tube, 3,3′-dibromobithiophene (324 mg, 1.0 mmol), diboronic acid ester (451.7 mg, 1.1 mmol), palladium catalyst (57.8 mg, 0.05 mmol), potassium carbonate (829. 3 mg, 6.0 mmol), 20 ml of THF and 4 ml of water were added and the atmosphere was replaced with nitrogen. This was heated to 65 ° C. and stirred for 48 hours. After completion of the reaction, water was added and extracted three times with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate and filtered, and then the solvent was distilled off. The obtained crude product was purified by recycle preparative HPLC (mobile phase: chloroform) to obtain the desired product (177 mg, 0.5 mmol). This reaction is a reaction of the following formula (13).
The physical properties of the obtained fulvalene compound are as follows.
1H-NMR (CDC13): δ 7.08 (m, 2H), 7.24-7.29 (d, 2H), 7.34-7.38 (m, 2H), 7.57 (d, 2H) 7.68-7.70 (m, 2H), 8.28 (d, 2H)
実施例5
30mlシュレンク管にテトラブロミド(246.9mg、0.2mmol)、ジボロン酸エステル(213.2mg、0.5mmol)、パラジウム触媒(28.9mg、0.03mmol)、炭酸カリウム(414.6mg、3.0mmol)、THF10ml、水2mlを加え窒素置換した。これを60℃に加熱し、48時間加熱攪拌した。反応終了後、水を加え酢酸エチルで三度抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過した後に溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:ヘキサン/酢酸エチル=5/1)で精製することで、目的物(209mg、0.43mmol)を得た。この反応は、下記式(14)の反応である。
得られたフルバレン化合物の物性値は以下のとおりである。
1H−NMR(CDC13):δ7.24−7.27(m,2H)、7.37(t,2H)、7.45−7.47(m,2H)、7.56(d,2H)、7.69(d,2H)、8.28(d,2H)、8.49(d,2H)
Example 5
In a 30 ml Schlenk tube, tetrabromide (246.9 mg, 0.2 mmol), diboronic acid ester (213.2 mg, 0.5 mmol), palladium catalyst (28.9 mg, 0.03 mmol), potassium carbonate (414.6 mg, 3. 0 mmol), 10 ml of THF and 2 ml of water were added, and the atmosphere was replaced with nitrogen. This was heated to 60 ° C. and stirred for 48 hours. After completion of the reaction, water was added and extracted three times with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate and filtered, and then the solvent was distilled off. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography (mobile phase: hexane / ethyl acetate = 5/1) to obtain the desired product (209 mg, 0.43 mmol). This reaction is a reaction of the following formula (14).
The physical properties of the obtained fulvalene compound are as follows.
1H-NMR (CDC13): δ 7.24-7.27 (m, 2H), 7.37 (t, 2H), 7.45-7.47 (m, 2H), 7.56 (d, 2H) 7.69 (d, 2H), 8.28 (d, 2H), 8.49 (d, 2H)
実施例6
30mlシュレンク管にジブロミド(67.2mg、0.2mmol)、ジボロン酸エステル(89.3mg、0.22mmol)、パラジウム触媒(11.6mg、0.01mmol)、炭酸カリウム(165.9mg、1.2mmol)、THF4ml、水1mlを加え窒素置換した。これを60℃に加熱し、48時間加熱攪拌した。反応終了後、水を加え酢酸エチルで三度抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過した後に溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:ヘキサン)で精製することで、目的物(59.1mg、0.18mmol)を得た。この反応は、下記式(15)の反応である。
得られたフルバレン化合物の物性値は以下のとおりである。
1H−NMR(CDC13):δ7.24−7.29(m,8H)、7.36−7.40 (m,4H)、7.66−7.69(m,4H)
Example 6
In a 30 ml Schlenk tube, dibromide (67.2 mg, 0.2 mmol), diboronic acid ester (89.3 mg, 0.22 mmol), palladium catalyst (11.6 mg, 0.01 mmol), potassium carbonate (165.9 mg, 1.2 mmol) ), THF (4 ml) and water (1 ml) were added, and the atmosphere was replaced with nitrogen. This was heated to 60 ° C. and stirred for 48 hours. After completion of the reaction, water was added and extracted three times with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate and filtered, and then the solvent was distilled off. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography (mobile phase: hexane) to obtain the desired product (59.1 mg, 0.18 mmol). This reaction is a reaction of the following formula (15).
The physical properties of the obtained fulvalene compound are as follows.
1H-NMR (CDC13): δ 7.24-7.29 (m, 8H), 7.36-7.40 (m, 4H), 7.66-7.69 (m, 4H)
実施例7
30mlシュレンク管にジブロミド(167.0mg、0.35mmol)、ボロン酸(104.7mg、0.71mmol)、パラジウム触媒(17.6mg、0.03mmol)、水酸化ナトリウム(82.8mg、2.1mmol)、THF10ml、水2mlを加え窒素置換した。これを70℃に加熱し、12時間加熱攪拌した。反応終了後、水を加え酢酸エチルで三度抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過した後に溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:クロロホルム)で精製し、溶媒を留去した。得られた固体を濾取し、メタノールで洗浄後、乾燥させることで、目的物(150.0mg、0.28mmol)を得た。この反応は、下記式(16)の反応である。
得られたフルバレン化合物の物性値は以下のとおりである。
1H−NMR(CDC13):δ7.03−7.14(m,4H)、7.24−7.29 (m,4H)、7.33−7.40(m,6H)、7.49−7.53(m,6H)、7.69(d,2H)、7.76(d,2H)、8.46(d,2H)、8.57(s,2H)
Example 7
Dibromide (167.0 mg, 0.35 mmol), boronic acid (104.7 mg, 0.71 mmol), palladium catalyst (17.6 mg, 0.03 mmol), sodium hydroxide (82.8 mg, 2.1 mmol) in a 30 ml Schlenk tube ), THF (10 ml) and water (2 ml) were added, and the atmosphere was replaced with nitrogen. This was heated to 70 ° C. and stirred for 12 hours. After completion of the reaction, water was added and extracted three times with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate and filtered, and then the solvent was distilled off. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography (mobile phase: chloroform), and the solvent was distilled off. The obtained solid was collected by filtration, washed with methanol, and dried to obtain the desired product (150.0 mg, 0.28 mmol). This reaction is a reaction of the following formula (16).
The physical properties of the obtained fulvalene compound are as follows.
1H-NMR (CDC13): δ 7.03-7.14 (m, 4H), 7.24-7.29 (m, 4H), 7.33-7.40 (m, 6H), 7.49- 7.53 (m, 6H), 7.69 (d, 2H), 7.76 (d, 2H), 8.46 (d, 2H), 8.57 (s, 2H)
[太陽電池]
実施例8
下記[1]〜[5]の工程により、有機薄膜太陽電池を作製した。
[1]市販されているパターニングされたシート抵抗14ΩmのITO付き透明ガラス基板を用意した。
[2]このITO付き透明ガラス基板を、アセトン、イソプロパノールの順に、10分間の超音波洗浄を行った。その後、イソプロパノールによる煮沸洗浄を行った。次の洗浄工程として、酸素プラズマ処理を、電流10mA、5分の条件で行った。具体的には、サンユー電子製VPS020を用い、2〜3回酸素にてパージした後処理を行った。
[3]上記プラズマ処理された透明電極上に正孔輸送材料として、ポリチオフェン誘導体であるPEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)とPSS(ポリスチレンスルフォン酸)の混合物をスピンコートにより製膜を行った。条件はスロープ1秒800回転180秒で膜厚500オングストロームを得た。これを、200℃、10分間の焼成により、膜化を行い正孔輸送層を形成した。
[4]次に、実施例4で得られたフルバレン化合物とP3HT(ポリ(3−ヘキシルチオフェン))を重量比3:2で混合し、2.0質量%のジクロロベンゼン溶液を作製した。それを上記正孔輸送層上に、スピンコート法(1500rpm/180秒)により塗布した後、乾燥させた。なお、液状材料の乾燥条件は、大気下、室温とした。これにより発光層が得られた。
[5]上記発光層上に、真空蒸着装置を用いて、平均厚さ150nmでアルミニウム(Al)を蒸着し、陰極を作製した。
このようにして得られた素子に対して、光照射下電流―電圧特性を測定したところ図1に示すような電流―電圧曲線が得られ、光起電力が得られたことがわかった。
解放端電圧は0.51307V、短絡光電流は0.27479mA/cm2、曲線因子は43.82%、発電効率は0.0618%であったことから、当素子は太陽電池性能を示すことが分かった。
[Solar cell]
Example 8
Organic thin-film solar cells were produced by the following steps [1] to [5].
[1] A commercially available transparent glass substrate with ITO having a patterned sheet resistance of 14 Ωm was prepared.
[2] This transparent glass substrate with ITO was subjected to ultrasonic cleaning for 10 minutes in the order of acetone and isopropanol. Thereafter, boiling washing with isopropanol was performed. As the next cleaning step, oxygen plasma treatment was performed under conditions of current 10 mA and 5 minutes. Specifically, using VPS020 manufactured by Sanyu Denshi, the treatment was performed after purging with oxygen 2-3 times.
[3] A film of PEDOT (polyethylenedioxythiophene), which is a polythiophene derivative, and PSS (polystyrene sulfonic acid) was formed as a hole transport material on the plasma-treated transparent electrode by spin coating. The conditions were a slope of 1 second 800 revolutions 180 seconds and a film thickness of 500 angstroms. This was formed into a film by baking at 200 ° C. for 10 minutes to form a hole transport layer.
[4] Next, the fulvalene compound obtained in Example 4 and P3HT (poly (3-hexylthiophene)) were mixed at a weight ratio of 3: 2 to prepare a 2.0 mass% dichlorobenzene solution. It was applied onto the hole transport layer by spin coating (1500 rpm / 180 seconds) and then dried. The drying condition of the liquid material was room temperature in the atmosphere. Thereby, a light emitting layer was obtained.
[5] Aluminum (Al) was vapor-deposited on the light-emitting layer with an average thickness of 150 nm using a vacuum vapor deposition apparatus to produce a cathode.
When the current-voltage characteristics under light irradiation were measured for the thus obtained device, a current-voltage curve as shown in FIG. 1 was obtained, and it was found that a photovoltaic force was obtained.
The open-circuit voltage was 0.51307 V, the short-circuit photocurrent was 0.27479 mA / cm 2 , the fill factor was 43.82%, and the power generation efficiency was 0.0618%. Therefore, the device may exhibit solar cell performance. I understood.
[有機トランジスタ]
有機トランジスタを作製するにあたり、下記実施例9〜11により、新たにフルバレン化合物を合成した。
実施例9
50mlシュレンク管に実施例3で合成したフルバレン化合物(811mg、2.4mmol)、クロロホルム12ml、酢酸3.5mlを加え窒素置換した。これを室温で3分撹拌した。ここへN−ブロモスクシンイミド(890mg、5.0mmol)を加え60℃で終夜撹拌した。室温へもどし、水を加えてからクロロホルムで抽出した。有機層を硫酸ナトリウムsで乾燥し、濾過した後に溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム/ヘキサン=1/10)により精製することで目的のジブロモフルバレン化合物(997mg、2.0mmol)を得た。この反応は、下記式(17)の反応である。
得られたジブロモフルバレン化合物の物性値は以下のとおりである。
1H−NMR(CDC13):δ7.27−7.31(m,2H)、7.36−7.39(m,2H)、7.55(s,2H)、7.67(d,2H)、8.14(d,2H)
[Organic transistor]
In producing the organic transistor, a fulvalene compound was newly synthesized according to Examples 9 to 11 below.
Example 9
The fulvalene compound synthesized in Example 3 (811 mg, 2.4 mmol), chloroform (12 ml) and acetic acid (3.5 ml) were added to a 50 ml Schlenk tube, and the atmosphere was replaced with nitrogen. This was stirred at room temperature for 3 minutes. N-bromosuccinimide (890 mg, 5.0 mmol) was added here, and it stirred at 60 degreeC overnight. The mixture was returned to room temperature, water was added, and the mixture was extracted with chloroform. The organic layer was dried over sodium sulfate s and filtered, and then the solvent was distilled off. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography (solvent: chloroform / hexane = 1/10) to obtain the desired dibromofulvalene compound (997 mg, 2.0 mmol). This reaction is a reaction of the following formula (17).
The physical property values of the obtained dibromofulvalene compound are as follows.
1 H-NMR (CDC1 3 ): δ 7.27-7.31 (m, 2H), 7.36-7.39 (m, 2H), 7.55 (s, 2H), 7.67 (d, 2H), 8.14 (d, 2H)
実施例10
30mlシュレンク管に実施例9で合成したジブロモフルバレン化合物(548mg、1.1mmol)、フェニルボロン酸(275mg、2.3mmol)、パラジウム触媒(56mg、0.11mmol)、水酸化ナトリウム(264mg、6.6mmol)、THF10ml、水10mlを加え窒素置換した。これを70℃に加熱し、20時間加熱攪拌した。反応終了後、水を加えクロロホルムで三度抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過した後に溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:ヘキサン/酢酸エチル=3/1)で精製することで、目的物(463mg、0.94mmol)を得た。この反応は、下記式(18)の反応である。
得られたフルバレン化合物の物性値は以下のとおりである。
1H−NMR(CDC13):δ7.29−7.33(m,4H)、7.37−7.41(m,6H)、7.57−7.59(m,4H)、7.71−7.73(m,2H)、7.82(s,2H)、8.34(d,2H)
Example 10
The dibromofulvalene compound (548 mg, 1.1 mmol), phenylboronic acid (275 mg, 2.3 mmol) synthesized in Example 9 in a 30 ml Schlenk tube, palladium catalyst (56 mg, 0.11 mmol), sodium hydroxide (264 mg, 6 .6 mmol), 10 ml of THF and 10 ml of water were added, and the atmosphere was replaced with nitrogen. This was heated to 70 ° C. and stirred for 20 hours. After completion of the reaction, water was added and extracted three times with chloroform. The organic layer was dried over magnesium sulfate and filtered, and then the solvent was distilled off. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography (mobile phase: hexane / ethyl acetate = 3/1) to obtain the desired product (463 mg, 0.94 mmol). This reaction is a reaction of the following formula (18).
The physical properties of the obtained fulvalene compound are as follows.
1 H-NMR (CDC1 3 ): δ 7.29-7.33 (m, 4H), 7.37-7.41 (m, 6H), 7.57-7.59 (m, 4H), 7. 71-7.73 (m, 2H), 7.82 (s, 2H), 8.34 (d, 2H)
実施例11
100mlシュレンク管にジブロモビフェニル化合物(864mg、2.0mmol)、ジボロン酸エステル(882mg、2.1mmol)、パラジウム触媒(116mg,0.1mmol)、炭酸カリウム(1658mg,12.0mmol)、THF20ml、水4mlを加え窒素置換した。これを70℃に加熱し、48時間加熱攪拌した。反応終了後、水を加え酢酸エチルで三度抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過した後に溶媒を留去した。得られた粗生成物をカラムシリカゲルクロマトグラフィー(溶媒:トルエン/クロロホルム=1/1)によって精製することで、目的物(628mg、1.4mmol)を得た。この反応は、下記式(19)の反応である。
得られたフルバレン化合物の物性値は以下のとおりである。
1H−NMR(CDC13):δ7.80(s,6H)、4.03(s,6H)、7.01(s,2H)、7.22−7.24(m,2H)、7.30−7.33(m,2H)、7.74(d,2H)、7.89(s,2H)、8.43(d,2H)
Example 11
In a 100 ml Schlenk tube, dibromobiphenyl compound (864 mg, 2.0 mmol), diboronic acid ester (882 mg, 2.1 mmol), palladium catalyst (116 mg, 0.1 mmol), potassium carbonate (1658 mg, 12.0 mmol),
The physical properties of the obtained fulvalene compound are as follows.
1 H-NMR (CDC1 3 ): δ 7.80 (s, 6H), 4.03 (s, 6H), 7.01 (s, 2H), 7.22-7.24 (m, 2H), 7 .30-7.33 (m, 2H), 7.74 (d, 2H), 7.89 (s, 2H), 8.43 (d, 2H)
実施例12
下記[1]〜[5]の工程により、有機トランジスタ素子を作製した。
[1]ゲート絶縁膜としてSiO2膜が製膜された、市販されているSi基板を用意した。
[2]このSiO2付きSi基板を、アセトン、イソプロパノールの順に、10分間の超音波洗浄を行った。その後、イソプロパノールによる煮沸洗浄を行った。次の洗浄工程として、酸素プラズマ処理を、電流10mA、5分の条件で行った。具体的には、サンユー電子製VPS020を用い、2〜3回酸素にてパージした後処理を行った。
[3]上記プラズマ処理された基板上に自己組織化単分子層を、トリクロロデシルシランの蒸気にさらすことで製膜した。
[4]上記単分子層上に、真空蒸着装置を用いて、実施例11で得られたフルバレン化合物を平均厚さ100nmで蒸着した。
[5]上記有機膜上に、蒸着マスクを設置し、真空蒸着装置を用いてアルミニウム金属をソース、ドレイン電極としてそれぞれ蒸着した。
このようにして得られた有機トランジスタ素子の出力特性を測定した結果を図2に示す。
図2より、ゲート電圧として40Vを印加した辺りから、電流が得られており、n型のトランジスタ特性が確認できた。
なお、図2中、VDSは、ソース−ドレイン電極間の電圧を、VGSは、ゲート−ドレイン電極間の電圧を表し、IDSは、ソース−ドレイン電極間の電流値を表す。
Example 12
An organic transistor element was produced by the following steps [1] to [5].
[1] A commercially available Si substrate on which a SiO 2 film was formed as a gate insulating film was prepared.
[2] The Si substrate with SiO 2 was subjected to ultrasonic cleaning for 10 minutes in the order of acetone and isopropanol. Thereafter, boiling washing with isopropanol was performed. As the next cleaning step, oxygen plasma treatment was performed under conditions of current 10 mA and 5 minutes. Specifically, using VPS020 manufactured by Sanyu Denshi, the treatment was performed after purging with oxygen 2-3 times.
[3] A self-assembled monolayer was formed on the plasma-treated substrate by exposing it to the vapor of trichlorodecylsilane.
[4] The fulvalene compound obtained in Example 11 was deposited on the monomolecular layer with an average thickness of 100 nm using a vacuum deposition apparatus.
[5] A vapor deposition mask was set on the organic film, and aluminum metal was vapor-deposited as a source electrode and a drain electrode using a vacuum vapor deposition apparatus.
The results of measuring the output characteristics of the organic transistor element thus obtained are shown in FIG.
From FIG. 2, a current was obtained around 40 V applied as the gate voltage, and n-type transistor characteristics were confirmed.
In FIG. 2, V DS represents the voltage between the source and drain electrodes, V GS represents the voltage between the gate and drain electrodes, and I DS represents the current value between the source and drain electrodes.
Claims (11)
該製造方法は、下記式(2);
The production method comprises the following formula (2):
該製造方法は、下記式(3’);
The production method comprises the following formula (3 ′);
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JP2013166928A (en) * | 2012-01-18 | 2013-08-29 | Nippon Shokubai Co Ltd | Fulvalene polymer |
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