JP2013525523A - フルオレン類共重合体及びその製造方法並びにその使用 - Google Patents

Abstract

【課題】スペクトル応答範囲が広く、優れた安定性を有するフルオレン類共重合体、及び合成経路が簡単でコストが低いフルオレン類共重合体の製造方法並びに該共重合体の使用を提供すること。
【解決手段】本発明に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、下記一般式（Ｉ）で表される共重合体を含む。
【化１】

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８は、Ｈ又はＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基からなる群から選ばれ、Ｒ_３及びＲ_４は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルコキシ基、フェニル基又はフェノキシ基からなる群から選ばれ、ｘ＋ｙ＝１，ｘ≠０，ｙ≠０であり、ｎは１〜２００の整数を示し、Ａｒ_１はチオフェンユニットを含有する基である。）
【選択図】図１

Description

本発明は、有機材料に関し、特にチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体、その製造方法及び使用に関するものである。

有機材料に対する研究は注目されている。特に、ポリマー材料が広範囲に使用されることに伴い、有機材料に対する研究及び開発は、増えている。ポリマー材料は、光電材料又は半導体材料として、次第に新エネルギー分野における研究のホットスポットになり、その典型的な使用が太陽電池である。

廉価な材料を用いて、低コストで高効能な太陽電池を製造することは、これまでから太陽光発電分野の研究のホットスポット及び難点である。太陽電池は、太陽エネルギーを電気エネルギーに直接に変換することができ、太陽エネルギーを効率よく利用できる。しかし、目下市販の太陽電池は殆んどシリコン基等の無機太陽電池に限られている。これらの無機太陽電池の価格が高すぎて、人々に受け入れ可能な程度を超えるので、使用範囲は大きく制限される。電池のコストを下げ且つ応用範囲を広げるため、現在、有機太陽電池の開発及び製造が注目されている。無機半導体材料は、出所が有限で、高価、有毒、製造プロセスが複雑で、コストが高すぎるという欠点がある。一方、有機太陽電池は、材料源が広く、構造が多様で、制御可能で、低コスト、製造プロセスが簡単で、製品の重量が軽く、安全で環境に優しく、大面積に製造可能であるという利点があるので、建築、照明及び発電等の分野に広く用いられ、発展及び応用の将来見込みがある。そこで、国内外の多くの研究機関及び企業は、有機太陽電池に対してかなりの注目を与え、且つ多くの投資を行って研究してきた。

しかしながら、これまで、有機太陽電池の光電変換効率は、無機太陽電池よりも低い。従って、新型の有機光起電材料を開発することは、有機太陽電池及び他の半導体素子の効率を高めることにとって、重大な意義がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、スペクトル応答範囲が広く、安定性が優れたチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を提供することを目的とする。

また、本発明は、合成経路が簡単で、コストが低いチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、上記のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の使用を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、下記一般式（Ｉ）で表されるものである。

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８は、Ｈ又はＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基からなる群から選ばれ、Ｒ_３及びＲ_４は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルコキシ基、フェニル基及びフェノキシ基からなる群から選ばれ、ｘ＋ｙ＝１，ｘ≠０，ｙ≠０であり、ｎは１〜２００の整数を示し、Ａｒ_１はチオフェンユニットを含有する基である。）
また、本発明に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法は、下記一般式で表される化合物Ａ、Ｂ、Ｃをそれぞれ提供するステップと、

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８は、Ｈ又はＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基からなる群から選ばれ、Ｒ_３及びＲ_４は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルコキシ基、フェニル基及びフェノキシ基からなる群から選ばれ、Ａｒ_１はチオフェンユニットを含有する基である。）
触媒、アルカリ溶液及び有機溶剤の条件下で前記化合物Ａ、Ｂ、ＣをＳｕｚｕｋｉ重合反応させて、下記一般式（Ｉ）で表される共重合体を得るステップと、を含む。

（式中、ｘ＋ｙ＝１，ｘ≠０，ｙ≠０であり、ｎは１〜２００の整数を示す）。

また、本発明に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、有機光起電材料、太陽電池素子、有機電界効果トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機光学式記憶素子、有機非線形材料又は有機レーザー素子等の分野において応用される。

本発明のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、チオフェンユニットを含有する。該チオフェンユニットは、五員環構造であり、ヒュッケル則を満たすので、適度なバンドギャップ、広いスペクトル応答範囲及び優れた熱安定性、環境安定性を有する。しかも、前記共重合体は、フルオレン基ユニットを有し、当該フルオレン基ユニット及びチオフェンユニットは、ともに非常に優れた供与体材料であるが、前記共重合体の中のチオフェンーチオフェンピラジン類ユニットは、非常に優れた受容体材料である。これらのユニットにより構成されたポリマーは、強い供与体−受容体構造を形成することができる。これにより、該共重合体の材料の安定性が向上するだけでなく、バンドギャップが狭くなり、太陽光に対する吸収範囲が一層拡大され、光電変換効率が向上した。

また、本発明のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法は、簡単な合成経路を採用するため、製造コストを低下させる。該チオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、有機光起電材料、太陽電池素子、有機電界効果トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機光学式記憶素子、有機非線形材料又は有機レーザー素子に用いられる際、これらの有機電子部品及び有機半導体素子の光電性能又は半導体関連性能を向上することができると共に、素子の重量を減らすこともでき、大量生産に有利である。

本発明の実施例に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の構造式である。 本発明の実施例に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を採用した太陽電池素子の構造を示す図である。 本発明の実施例に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を採用した有機エレクトロルミネッセンス素子の構造を示す図である。 本発明の実施例に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を採用した有機電界効果トランジスタの構造を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、下記の実施の形態は、本発明を単に説明するためのものであり、本発明を制限するためのものではない。

図１に示すように、本発明の実施例に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、下記一般式（Ｉ）で表される。

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８は、Ｈ又はＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基からなる群から選ばれ、Ｒ_３及びＲ_４は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルコキシ基、フェニル基及びフェノキシ基からなる群から選ばれ、ｘ＋ｙ＝１，ｘ≠０，ｙ≠０であり、ｎは１〜２００の整数を示し、Ａｒ_１はチオフェンユニットを含有する基である。）
また、上記の共重合体において、Ｒ_１及びＲ_２は同じアルキル基であり、Ｒ_３及びＲ_４は同じアルキル基であり、Ｒ_５及びＲ_６は同じアルキル基であり、Ｒ_７及びＲ_８は同じアルキル基であることが好ましい。Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８は、同じアルキル基であることがより好ましい。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８はアルキル基であることが好ましく、例えば、Ｃ_８以上のアルキル基であってもよい。Ｒ_３及びＲ_４は、アルキル基、アルコキシ基、フェニル基又はフェノキシ基であることが好ましい。例えば、Ｒ_３及びＲ_４はＣ_８以上のアルキル基又はＣ_８以上のアルコキシ基であってもよい。前記共重合体の中にアルキル基、アルコキシ基、フェニル基又はフェノキシ基を導入することによって、該共重合体の溶解性及び分子量を高めることができ、スピンコート可能なポリマー又はオリゴマーを得られる。また、ｎは５〜１００の整数であることが好ましい。

また、前記共重合体の中のＡｒ_１は、下記一般式（１）〜（７）で表される基であることが好ましい。

（式中、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３及びＲ_１４は、Ｈ又はＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基を表し、Ｒ_１５、Ｒ_１６、Ｒ_１７、Ｒ_１８及びＲ_１９は、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基を表し、ｍは、重複する単位数であり、且つ１〜１０の整数を示す。ここで、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３及びＲ_１４は、アルキル基であることが好ましい。例えば、Ｃ_８以上のアルキル基であってもよい。）
上記のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、チオフェンユニット（Ａｒ_１）を含むので、適度なバンドギャップ、広いスペクトル応答範囲及び良好な熱安定性、環境安定性を有する。しかも、前記共重合体は、フルオレン基ユニットを含有する。フルオレン基ユニット及びチオフェンユニットは何れも非常に優れた供与体材料であるが、該共重合体中のチオフェンーチオフェンピラジンユニットは非常に優れた受容体材料である。これらのユニットにより構成されるポリマーは、強い供与体−受容体構造を形成する。これにより、材料の安定性が向上されるだけでなく、材料のバンドギャップが狭くなり、該共重合体の太陽光に対する吸収範囲が一層拡大され、光電の変換効率が向上した。より詳細には、チエノ［３，４−ｂ］ピラジンは、優れた平面構造を有し、五員環及び六員環の骨格を含有する受容体ユニットであり、分子内での電荷移転性能及び優れた電気化学的還元性能を持ち、且つ常用のキノキサリン等のユニットに比べて、より強い電子吸引能力を有する。また、前記チエノ［３，４−ｂ］ピラジンは、強い可修飾性を有し、簡便な方法で該チエノ［３，４−ｂ］ピラジンに電子供与基及び電子受容基を導入することにより、その電子吸引能力を調節することができる。以下の実施例において、フルオレンユニット及びチオフェンユニットを導入する。

よって、本発明は、共重合体の中にチエノ［３，４−ｂ］ピラジンユニットを導入することによって、バンドギャップ及び還元電位を調節することができる。これと同時に、該共重合体の中にチオフェンユニットを導入することによって、有機材料の分子の共役性を効果的に高め、有機材料に良好な熱安定性及び環境安定性を付与でき、ポリマーのスペクトル応答範囲を広くし、太陽の発光スペクトルをよくマッチングすることができる。本実施例のスペクトル応答波長帯の範囲は約３００ｎｍ〜７００ｎｍであり、可視光の波長帯を殆んど含める。

図２に示すように、前記チオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法は、以下のステップを含む。

ステップＳ０１において、下記一般式で表される化合物Ａ、Ｂ、Ｃをそれぞれ提供する。

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８は、Ｈ又はＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基からなる群から選ばれ、Ｒ_３及びＲ_４は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルコキシ基、フェニル基及びフェノキシ基からなる群から選ばれ、Ａｒ_１はチオフェンユニットを含有する基である。）
ステップＳ０２において、触媒、アルカリ溶液及び有機溶剤の条件下で、前記化合物Ａ、Ｂ、ＣをＳｕｚｕｋｉ重合反応させて、下記一般式（Ｉ）で表される共重合体を得る。

（式中、ｘ＋ｙ＝１，ｘ≠０，ｙ≠０であり、ｎは１〜２００の整数を示す）。

また、前記ステップＳ０１において、化合物Ａ、Ｂ、Ｃは市販品であってもよく、従来の合成方法により製造してもよい。前記化合物Ａ、Ｂ、Ｃの構造は、上記のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体に対する説明と大体同じであるので、ここでは詳しい説明を省略する。

本実施例において、上記の化合物Ａ、Ｂ、Ｃは、以下の方法によりそれぞれ製造される。

化合物Ａ製造方法は、以下の方法で得られる。無酸素の条件下で、アルキル基リチウム溶液を２，７−ジブロモ−９，９−二アルキル基フルオレン（Ａ’）及び有機溶剤の中に入れて、０．５時間〜４時間を撹拌した後、２−イソプロポキシ−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランを添加し、反応させてから、室温まで回復して、続けて２４時間〜４８時間を撹拌して、前記化合物Ａを得る。前記無酸素条件は、窒素又は不活性ガスの雰囲気又は真空雰囲気下である。前記アルキル基リチウムは、ｎ−ブチルリチウム、メチルリチウム又は他のＣ_１〜Ｃ_４のリチウム化合物であってもよいが、これらに限定されるものではない。特に、ｎ−ブチルリチウムが好ましい。前記有機溶剤は、弱極性又は極性非プロトン性の有機溶剤又は両者の混合溶剤であることが好ましい。例えば、テトラヒドロフラン、エタノール、メタノール、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、ジメチルホルムアミド、トルエン又はアセトン等であるが、これらに限定されるものではない。特に、テトラヒドロフランが好ましい。反応温度は、−７８℃〜−２５℃であることが好ましい。製造する時の反応式は、下記一般式（ＩＩ）で表される。

さらに、反応が終わった後、生成物に対して分離精製を行って、化合物Ａを得る。具体的には、反応生成物をエーテルで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、カラムクロマトグラフィー法で分離精製を行って、所望の化合物Ａを得る。

化合物Ｂは、以下の方法で得られる。製造方法、氷水の中で光を避けて、臭化剤をＡｒ_１単体（Ｂ’）及び有機溶剤の中に数回に分けて添加し、４時間〜４８時間を撹拌して、前記化合物Ｂを得る。該臭化剤は、Ｎ−ブロモスクシン酸イミド（ＮＢＳ）、Ｂｒ_２、ＨＢｒ或いはＰＢｒ_３等であってもよいが、これらに限定されるものではない。特に、ＮＢＳが好ましい。前記有機溶剤は、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、四塩化炭素、塩化メチレン又はアセトニトリルであってもよいが、これらに限定されるものではない。特に、ＤＭＦが好ましい。製造する時の反応式は、下記一般式（ＩＩＩ）で表される。

さらに、反応が終わった後、生成物に対して分離精製を行って、化合物Ｂを得る。具体的には、反応液を氷水の中に流し込んで急冷させて、塩化メチレンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、且つ回転蒸発して、再結晶させ又はカラムクロマトグラフィー法で分離して、所望の化合物Ｂを得る。

化合物Ｃは、以下の方法で得られる。光を避ける条件下で、臭化剤を５，７−二（３，４−二アルキルチオフェン−２−基）−２，３−二アルキルチオフェン[３，４−ｂ ]ピラジン（Ｃ’）及び有機溶剤の中に数回に分けて添加し、１２時間〜４８時間を反応させて、前記化合物Ｃを得る。前記臭化剤は、Ｎ−ブロモスクシン酸イミド（ＮＢＳ）、Ｂｒ_２、ＨＢｒ又はＰＢｒ_３等であってもよいが、これらに限定されるものではない。特に、ＮＢＳが好ましい。前記有機溶剤は、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、四塩化炭素、塩化メチレン又はアセトニトリルであってもよいが、これらに限定されるものではない。特に、ＤＭＦが好ましい。反応温度は、室温（ｒｔ）であり、例えば２０℃〜２５℃である。製造する時の反応式は、下記一般式（ＩＶ）で表される。

さらに、反応が終わった後、生成物に対して分離精製を行って、化合物Ｃを得る。具体的には、反応液を氷水の中に流し込んで急冷させて、塩化メチレンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発して、再結晶させ又はカラムクロマトグラフィー法で分離して、前記化合物Ｃとなる固体生成物を得る。

また、前記ステップＳ０２において、前記Ｓｕｚｕｋｉ重合反応は、下記一般式（Ｖ）で表される。

前記Ｓｕｚｕｋｉ重合反応は、以下のステップを含む。具体的には、無酸素の条件下で、前記化合物Ａ、Ｂ、Ｃを１．０：ａ：ｂのモル比率に基づいて混合して、触媒、アルカリ溶液及び有機溶剤を添加し、５０℃〜１５０℃まで加熱して２日間〜７日間を反応させて、ブロモベンゼンを添加し１２時間〜２４時間を反応させた後、さらにフェニルボロン酸を添加し続けて１２時間〜２４時間を反応させる。ここで、ａ＞０，ｂ＞０，ａ＋ｂ＝１．０である。

また、前記Ｓｕｚｕｋｉ重合反応において、前記無酸素の条件は、前記化合物Ａの製造が採用した条件と大体同じである。前記触媒は、有機パラジウム触媒、又は有機パラジウム触媒と有機ホスフィンリガンドとの混合物であることが好ましい。触媒の用量は、前記化合物Ａのモル用量の０．１％〜２０％である。有機パラジウム触媒は、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３／Ｐ（ｏ−Ｔｏｌ）_３、Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４及びＰｄ（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２の中の少なくとも一種であることが好ましい。触媒は、有機パラジウム触媒と有機ホスフィンリガンドとの混合物である場合、前記有機パラジウム触媒と前記有機ホスフィンリガンドとのモル比は１：２〜２０である。前記アルカリ溶液は、金属水酸化物又は金属炭酸塩の水溶液、及びアルキル水酸化アンモニウムの水溶液であり、且つ用量が前記化合物Ａのモル用量の１倍〜１０倍である。前記金属水酸化物は、水酸化ナトリウム溶液及び水酸化アルカリ溶液からなる群から選ばれる。前記金属炭酸塩溶液は、炭酸ナトリウム溶液及び炭酸アルカリ溶液等からなる群から選ばれる。炭酸ナトリウム溶液が好ましい。アルキル水酸化アンモニウムは、テトラメチル水酸化アンモニウム、テトラエチル水酸化アンモニウム、テトラプロピル水酸化アンモニウム及びテトラブチル水酸化アンモニウム等の水溶液であってもよいが、これらに限るものではない。前記有機溶剤は、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、グリコールジメチルエーテル、ベンゼン又はトルエン等であってもよいが、これらに限るものではない。トルエンが好ましい。各反応物を溶解し且つ十分に反応させるため、前記有機溶剤の量を十分にする。

また、前記Ｓｕｚｕｋｉ重合反応の生成物に対して以下の精製工程をさらに行ってもよい。具体的には、Ｓｕｚｕｋｉ重合反応が終わった後、生成物を取ってメタノールで何回も沈下させ、濾過し、真空乾燥させて、固体生成物を得る。

また、前記チオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法において、前記化合物Ａ、Ｂ、Ｃの３種類の単体の合成経路は簡単で且つ成熟した技術であるので、製造プロセスを減らし、製造コストも下げる。しかも、前記Ｓｕｚｕｋｉ重合反応は、成熟した重合反応であり、収率が高く、条件が穏やかで、コントロールされ易いという利点があるだけではなく、アルキル基又はアルコキシ基を導入することで生成物の溶解性を高めることが容易である。

本実施例に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、各種の光電素子又は半導体素子の中に用いられることができる。その応用製品としては、例えば、有機光起電材料、太陽電池素子、有機電界効果トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機光学式記憶素子、有機非線形材料及び有機レーザー素子等が挙げられる。なかでも、電子供与体材料及び／又は光電変換材料等に用いられるため、有機光起電材料は上記のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を含む。以下、太陽電池素子、有機電界効果トランジスタ及び有機エレクトロルミネッセンス素子を例として説明するが、有機光学式記憶素子、有機非線形材料及び有機レーザー素子は、以下の実施例と同様に、該チオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を材料とする。

図３に示すように、本発明のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を採用した太陽電池素子は、順次に積層したガラス基体層１１と、透明陽極１２と、中間補強層１３と、活性層１４と、陰極１５と、を含む。前記中間補強層１３は、ポリ（３,４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレン-スルホン酸複合材料（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳと略称する）を用いる。前記活性層１４は、電子供与体材料及び電子受容体材料を備え、該電子供与体材料は上記のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を採用し、該電子受容体材料は[６，６]フェニル−Ｃ_６１−酪酸メチル（ＰＣＢＭと略称する）であってもよい。前記透明陽極１２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯと略称する）を採用することができ、好ましくは、シート抵抗が１０Ω／ □〜２０Ω／□のインジウムスズ酸化物を採用する。前記陰極１５は、アルミ電極を採用できるが、これに限定されるものではない。前記ガラス基体層１１は、基底層としてもよい。製造する時に、まず、前記ガラス基体層１１の上にＩＴＯ電極を堆積する。次いで、酸素−プラズマ塗装工程で前記中間補強層１３を前記ＩＴＯ電極の上に被覆して形成し、且つ真空蒸着技術で前記チオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体及び電子受容体材料を前記中間補強層１３の上に堆積して前記活性層１４を形成する。最後に、真空蒸着技術で前記活性層１４の上に前記陰極１５を堆積して形成し、最終製品となる太陽電池素子を得る。

図面のように、光の下で、光線は前記ガラス基体層１１及び前記透明陽極１２（ＩＴＯ陽極とも称する）を透過し、前記活性層１４中のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、光エネルギーを吸収し且つ励起子を発生する。前記励起子は、前記電子供与体／電子受容体材料の界面に移り、且つ電子（例えばＰＣＢＭ）を前記電子受容体材料に移送して、電荷の分離を実現して、フリーキャリア（自由電子及び自由正孔）を形成する。これらの自由電子は、前記電子受容体材料に沿って金属の陰極に伝送され且つ該陰極により収集されると同時に、前記自由正孔は前記電子供与体材料に沿ってＩＴＯ陽極に伝送され且つ該陽極により収集される。それによって、光電流及び光電圧が形成され、光電変換が実現され、且つ負荷１６に外接される際に該負荷１６に給電することができる。この過程において、チオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、広いスペクトル応答範囲を有するため、光エネルギーを十分に利用でき、より高い光電変換効率を得られ、太陽電池素子の電気エネルギーを生成する能力を高めることができる。しかも、この有機材料は、太陽電池素子の重量を減らすことができ、且つ真空蒸着等の技術により製造可能であるので、大量生産に適する。

図４に示すように、本発明のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を採用した有機エレクトロルミネッセンス素子は、順次に積層したガラス基体層２１と、透明陽極２２と、発光層２３と、バッファー層２４と、陰極２５と、を備える。前記透明陽極２２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯと略称する）を採用してもよく、シート抵抗が１０Ω／□〜２０Ω／□のインジウムスズ酸化物を採用することが好ましい。前記発光層２３は、上記実施例に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を含む。前記バッファー層２４は、ＬｉＦ等を採用してもよいが、これに限るものではない。前記陰極２５は、Аｌ、Ｃа又はＢа等であってもよいが、これらに限るものではない。従って、本発明の１つの実施例において、有機エレクトロルミネッセンス素子の構造は、ＩＴＯ／チオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体／ＬｉＦ／Ａｌで表される。前記有機エレクトロルミネッセンス素子の各層は、従来の方法により形成され、該チオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、真空蒸着技術により該ＩＴＯ層の上に形成される。

図５に示すように、本発明のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を採用した有機電界効果トランジスタは、順次に積層した基底層３１と、絶縁層３２と、装飾層３３と、有機半導体層３４と、該有機半導体層３４の上に設けられたソース電極３５及びドレイン電極３６と、を含む。前記基底層３１は、高ドープのシリコン片であってもよいが、これに限るものではない。前記絶縁層３２は、ナノ厚さ（例えば４５０ｎｍ）のＳｉＯ_２であってもよいが、これに限るものではない。前記有機半導体層３４は、上記のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を採用する。前記ソース電極３５及び前記ドレイン電極３６は、何れも金を採用してもよいが、金に限るものではない。前記装飾層３３は、オクタデトリクロロシラン（Ｃ_１８Ｈ_３７ＳｉＣｌ_３）であってもよいが、これに限るものではない。前記基底層３１、前記絶縁層３２、前記装飾層３３、前記ソース電極３５及び前記ドレイン電極３６は、従来の方法によってそれぞれ形成される。前記有機半導体層３４は、真空度が１０^−４Ｐａに近い条件下で、上記の実施例に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体を前記絶縁層３２の上に蒸着することにより形成される。

以下、具体的な実施例を挙げて、本発明のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法及びその性能等についてさらに詳細に説明する。

（実施例１）
本実施例１に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体において、Ｒ_１及びＲ_２はメチルであり、Ｒ_３及びＲ_１０はＨである。その構造は、下記一般式（ＶＩ）で表される。

この一般式（ＶＩ）から分かるように、本実施例１に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体において、フルオレン基ユニットのアルキル基は同じであり、Ｒ_３〜Ｒ_１０はＨである。この共重合体からなる材料はより軽く、且つ製造方法の中で高い収率を有する。また、この共重合体は比較的に均一で対称的な構造を持つので、良好な光吸収性能及び光電性能を有する。

前記一般式（ＶＩ）で表される共重合体の製造方法は、具体的に以下のステップを含む。

（１） ２，７−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン）−９，９−ジメチルフルオレン（つまり前記化合物Ａの１つの例である）を製造する。この化合物の構造は、下記一般式（ＶＩＩ）で表される。

この一般式（ＶＩＩ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。−７８℃で窒素の条件下で、３０ｍｌ（２Ｍ）のｎ−ブチルリチウム溶液を、８．８ｇの２，７−ジブロモ−９，９−ジメチルフルオレン及び１００ｍｌのテトラヒドロフランを有する反応容器の中に入れて、２時間撹拌してから、反応容器に１３ｍｌの２−イソプロポキシ−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランを徐々に添加し、室温まで回復して、続けて２５時間撹拌する。反応が終わった後、反応液を水の中に流し込み、エーテルで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、カラムクロマトグラフィー法で分離して、固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：４４６．３（Ｍ^＋）である。

（２） ２，５−ジブロモチオフェン［３，２−ｂ］チオフェン（つまり前記化合物Ｂの１つの例である）を製造する。該化合物の構造は、下記一般式（ＶＩＩＩ）で表される。

この一般式（ＶＩＩＩ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。氷水の中で光を避けて、７．８３ｇのＮ−ブロモスクシン酸イミド（ＮＢＳ）を、２．８ｇのチオフェン［３，２−ｂ］チオフェン及び６０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を有する反応容器の中に数回に分けて入れて、室温で１２時間撹拌する。反応が終わった後、反応液を氷水の中に流し込んで急冷（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）させ、塩化メチレンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、カラムクロマトグラフィー法で分離して、固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：２９８．０（Ｍ^＋）である。

（３） ５，７−二（５−ブロモチオフェン−２−基）チエノ[３，４−ｂ ]ピラジン（つまり前記化合物Ｃの１つの例である）を製造する。該化合物の構造は、以下の一般式ＩＸで表される。

この一般式ＩＸで表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。室温で光を避けて、３．９６ｇのＮ−ブロモスクシン酸イミド（ＮＢＳ）を、３ｇの５，７−二（チオフェン−２−基）チエノ［３，４−ｂ］ピラジン及び５０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を有する反応容器の中に入れて、室温で２５時間撹拌する。反応が終わった後、反応液を塩化メチレンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、再結晶させて、固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：４５８．２（Ｍ^＋）である。

（４） フルオレン類共重合体を製造する。

具体的には、窒素雰囲気下で、０．４４６ｇの２，７−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン）−９，９−ジメチルフルオレン、０．０２９８ｇの２，５−ジブロモチオフェン［３，２−ｂ］チオフェン、０．４１２ｇの５，７−二（５−ブロモチオフェン−２−基）チエノ[３，４−ｂ ]ピラジン及び０．２０８ｇのＰｄ（ＰＰｈ_３）_４を有する反応容器の中へ、８ｍｌの２０ｗｔ％のテトラエチル水酸化アンモニウム水溶液及び２０ｍｌのトルエンを入れる。窒素で１時間置換した後、１００℃まで加熱して、５５時間反応させる。次いで、１．１ｍｌのブロモベンゼンを添加し、１４時間反応させてから、０．０１１ｇのフェニルボロン酸を添加し１４時間引続き反応させる。反応が終わった後、メタノールで三回沈下させ、濾過し、真空乾燥して固体生成物を得る。該固体生成物の収率は約６５％であり、テスト結果はＧＰＣ：Ｍｎ＝４９６７，ＰＤＩ＝１．７である。
（実施例２）
本実施例２に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体において、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_９、Ｒ_１０はメチルであり、Ｒ_３〜Ｒ_８はＨである。その構造は下記一般式（Ｘ）で表される。

この一般式（Ｘ）から分かるように、実施例２及び実施例１に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の構造は互いに類似し、異なる点はＡｒ１ユニットにある。従って、本実施例２のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、上述実施例１の共重合体に類似する性能及び効果を有する。また、実施例１及び実施例２に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造ステップも大体同じであり、異なる点は化合物Ｂ及び最終共重合体の製造方法にある。そこで、化合物Ａ及び化合物Ｃの製造方法については、実施例１の説明を参照すればよく、ここでは詳しい説明を省略する。

本実施例２の化合物Ｂの製造方法は、以下のステップを含む。

（１） ３，６−ジメチルチエノ［３，２−ｂ］チオフェンを製造する。この化合物の構造は、下記一般式（ＸＩ）で表される。

この一般式（ＸＩ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。まず、６ｇの３，６−ジプロモ−チエノ［３，２−ｂ］チオフェン及び６６ｍｇの（１，１^，−ビス（ジフェニルホスフィン）フェロセン）クロロパラジウム（ＩＩ）を、１００ｍｌの撹拌棒が装着された管状のガラス容器の中に入れて、容器を密封して、窒素吹付けにより洗浄する。次に、容器の中に１５ｍｌのテトラヒドロフラン及び２５ｍｌのメチル臭化亜鉛(１.０ Ｍテトラヒドロフラン溶液中)を添加して、室温で１０分間撹拌して、１４０℃でのマイクロ波反応器の中で５０分間加熱する。冷却した後、メチルターシャリーブチルエーテル（Ｍｅｔｈｙｌ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｅｔｈｅｒ，ＭＴＢＥ）で希釈し、希塩酸溶液及び塩水でそれぞれ洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、回転蒸発する。最後に、カラムクロマトグラフィー法で分離して、再結晶させて生成物を得る。該生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：１６８．３（Ｍ^＋）である。

（２） ２，５−ジブロモ−３，６−ジメチルチエノ［３，２−ｂ］チオフェンを製造する。この化合物は、つまり本実施例２の化合物Ｂである。その構造は、下記一般式（ＸＩＩ）で表される。

この一般式（ＸＩＩ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。氷水の中で光を避けて、１６ｇのＮ−ブロモスクシン酸イミド（ＮＢＳ）を、６．７２ｇの３，６−ジメチルチエノ［３，２−ｂ］チオフェン及び２００ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を有する反応容器の中に数回に分けて入れて、室温で２４時間撹拌する。反応が終わった後、反応液を氷水の中に流し込んで急冷させ、塩化メチレンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、カラムクロマトグラフィー法で分離して、固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：３２６．１（Ｍ^＋）である。

本実施例２に係るフルオレン類共重合体の製造方法は、次の通りである。窒素雰囲気下で、０．８９３ｇの２，７−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン）−９，９−ジメチルフルオレン、０．２９３ｇの２，５−ジブロモ−３，６−ジメチルチエノ［３，２−ｂ］チオフェン、０．０４５８ｇの５，７−二（５−ブロモチオフェン−２−基）チエノ[３，４−ｂ ]ピラジン及び０．１２６ｇのＰｄ（ＰＰｈ_３）_４を有する反応容器の中へ、１５ｍｌの２０ｗｔ％のテトラエチル水酸化アンモニウム水溶液及び４０ｍｌのトルエンを入れる。窒素で１時間置換した後、９０℃まで加熱して、４９時間反応させる。次いで、２ｍｌのブロモベンゼンを添加し、１６時間反応させてから、０．０２ｇのフェニルボロン酸を添加し１６時間引続き反応させる。反応が終わった後、メタノールで三回沈下させ、濾過し、真空乾燥して固体生成物を得る。該固体生成物の収率は約６８％であり、テスト結果はＧＰＣ：Ｍｎ＝１６９０４，ＰＤＩ＝１．５である。

（実施例３）
本実施例３に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体において、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４はメチルであり、Ｒ_５〜Ｒ_１０はＨである。その構造は下記一般式（ＸＩＩＩ）で表される。

この一般式（ＸＩＩＩ）から分かるように、実施例３及び実施例１に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の構造は互いに類似し、異なる点は、本実施例３におけるＲ_３及びＲ_４はメチルである。従って、本実施例３のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、上述した実施例１の共重合体に類似する性能及び効果を有する。このほか、Ｒ_３及びＲ_４はメチルであるため、本実施例３の共重合体の溶解性がさらに増加する。また、実施例３及び実施例１に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造ステップも大体同じであり、異なる点は、化合物Ｃ及び最終共重合体の製造方法にある。そこで、化合物Ａ及び化合物Ｂの製造方法については、実施例１の説明を参照すればよく、ここでは詳しい説明を省略する
本実施例３に係る化合物Ｃの製造方法は、以下のステップを含む。

（１） ２，３−ジメチル−５，７−ジチオフェン−２−基−チオフェン［３，４−ｂ］ピラジンを製造する。この化合物の構造は、下記一般式（ＸＩＶ）で表される。

この一般式（ＸＩＶ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。窒素雰囲気下で、２．７８ｇの２，５−ビス（２−チオフェン）−３，４−ジアミノチオフェンを５０ｍｌのエタノールに溶解して、７０℃まで加熱して、１．２ｇの２，３−ブタンジオンと２０ｍｌのエタノールとの溶液を徐々に滴加し、続けて１０時間反応させる。反応が終わった後、室温まで回復して、減圧して溶剤を除去して、カラムクロマトグラフィー法で分離した後、再結晶させて固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：３２８．５（Ｍ^＋）である。

（２） ５，７−ビス（５−ブロモチオフェン−２−基）−２，３−ジメチル−チオフェン［３，４−ｂ］ピラジンを製造する。この化合物はつまり本実施例の化合物Ｃであり、その構造は下記一般式（ＸＶ）で表される。

この一般式（ＸＶ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。室温で光を避ける条件下で、３．７６ｇのＮ−ブロモスクシン酸イミド（ＮＢＳ）を、３．２９ｇの２，３−ジメチル−５，７−ジチオフェン−２−基−チオフェン［３，４−ｂ］ピラジン及び１００ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を有する反応容器の中に数回に分けて入れて、２２時間撹拌する。反応が終わった後、反応液を氷水の中に流し込んで急冷させ、塩化メチレンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、カラムクロマトグラフィー法で分離して、固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：４８６．３（Ｍ^＋）である。

本実施例３に係る共重合体の製造方法は、次の通りである。

まず、窒素雰囲気下で、０．４４６ｇの２，７−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン）−９，９−ジメチルフルオレン、０．１５ｇの２，５−ジブロモチオフェンチエノ［３，２−ｂ］チオフェン、０．２４３ｇの５，７−ビス（５−ブロモチオフェン−２−基）−２，３−ジメチル−チオフェン［３，４−ｂ］ピラジン及び０．１４７ｇのＰｄ（ＰＰｈ_３）_４を有する反応容器の中へ、７ｍｌの２０ｗｔ％のテトラエチル水酸化アンモニウム水溶液及び３０ｍｌのトルエンを入れる。次に、窒素で２時間置換した後、１２０℃まで加熱して、４９時間反応させる。次に、１．１ｍｌのブロモベンゼンを添加し、１４時間反応させてから、０．０１１ｇのフェニルボロン酸を添加し１４時間引続き反応させる。反応が終わった後、メタノールで三回沈下させ、濾過し、真空乾燥して固体生成物を得る。該固体生成物の収率は約６１％であり、テスト結果はＧＰＣ：Ｍｎ＝２０１６８，ＰＤＩ＝１．５である。

（実施例４）
本実施例４に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体において、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_９及びＲ_１０はＣ_８Ｈ_１７であり、Ｒ_５〜Ｒ_８はＨである。その構造は下記一般式（ＸＶＩ）で表される。

この一般式（ＸＶＩ）から分かるように、本実施例４に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、複数のＣ_８Ｈ_１７基を有するので、上記の各実施例に記載された性能及び効果を持つ上で、共重合体の溶解性及び分子量を高めることができ、スピンコート可能なポリマー又はオリゴマーを容易に得られる。本実施例４の共重合体の製造方法は、以下のステップを含む。

（１）、２，７−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン）−９，９−ジオクチルフルオレンを製造する。この化合物の構造、下記一般式（ＸＶＩＩ）で表される。

この一般式（ＸＶＩＩ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。−７８℃で窒素条件下で、注射器で２３ｍｌ（２Ｍ）のｎ−ブチルリチウム溶液を、１１ｇの２，７−ジブロモ−９，９−ジオクチルフルオレン及び１００ｍｌのテトラヒドロフランを有する二口フラスコの中に入れて、２時間撹拌してから、二口フラスコに９．８ｍｌの２−イソプロポキシ−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランを徐々に滴加し、室温まで回復して、続けて２５時間撹拌する。反応が終わった後、反応液を水の中に流し込んで、エーテルで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、カラムクロマトグラフィー法で分離して、固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：６４２．６（Ｍ^＋）である。

（２）、３，６−ジオクチルチエノ[３，２−ｂ ]チオフェンを製造する。この化合物の構造は、下記一般式（ＸＶＩＩＩ）で表される。

この一般式（ＸＶＩＩＩ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。まず、２ｇの３，６−ジプロモ−チエノ［３，２−ｂ］チオフェン及び２２ｍｇの（１，１^，−ビス（ジフェニルホスフィン）フェロセン）クロロパラジウム（ＩＩ）を撹拌棒が装着された５０ｍｌの管状のガラス容器の中に入れて、ガラス容器を密封して、窒素吹付けにより洗浄する。次に、ガラス容器の中に１５ｍｌのテトラヒドロフラン及び１９ｍｌのオクチル臭化亜鉛を添加して、室温で１５分間撹拌して、１５０℃でのマイクロ波反応器の中で４０分間加熱する。冷却した後、メチルターシャリーブチルエーテル（ＭＴＢＥ）で希釈し、希塩酸溶液及び塩水でそれぞれ洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、回転蒸発する。最後に、カラムクロマトグラフィー法で分離して、再結晶させて生成物を得る。該生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：３６４．７（Ｍ^＋）である。

（３） ２，５−ジブロモ−３，６−ジオクチルチエノ［３，２−ｂ］チオフェンを製造する。この化合物の構造は、下記一般式（ＸＸＩＩ）で表される。

この一般式（ＸＸＩＩ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。氷水の中で光を避けて、１．９７ｇのＮ−ブロモスクシン酸イミド（ＮＢＳ）を、２．０２ｇの３，６−ジオクチルチエノ［３，２−ｂ］チオフェン及び６０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を有する反応容器の中に数回に分けて入れて、室温で１５時間撹拌する。反応が終わった後、反応液を氷水の中に流し込んで急冷させ、塩化メチレンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、カラムクロマトグラフィー法で分離して、固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：５２２．５（Ｍ^＋）である。

（４） ２，３−ジオクチル−５，７−ジチオフェン−２−基−チオフェン［３，４−ｂ］ピラジンを製造する。この化合物の構造は、下記一般式（ＸＸＩＩＩ）で表される。

この一般式（ＸＸＩＩＩ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。５．５６ｇの２，５−ビス（２−チオフェン）−３，４−ジアミノチオフェンを８０ｍｌのエタノールに溶解して、７０℃まで加熱して、６．７７ｇのオクタデシル−９，１０−ジオンと５０ｍｌのエタノールとの溶液を徐々に滴加し、続けて１６時間反応させる。反応が終わった後、室温まで回復して、減圧して溶剤を除去して、カラムクロマトグラフィー法で分離したのち、再結晶させて固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：５２４．９（Ｍ^＋）である。

（５）、５，７−ビス（５−ブロモチオフェン−２−基）−２，３−ジオクチル−チオフェン［３，４−ｂ］ピラジンを製造する。この化合物の構造は、下記一般式（ＸＸＩＶ）で表される。

この一般式（ＸＸＩＶ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。室温で光を避けて、３．６９ｇのＮ−ブロモスクシン酸イミド（ＮＢＳ）を、５．２５ｇの２，３−ジメチル−５，７−ジチオフェン−２−基−チオフェン［３，４−ｂ］ピラジン及び８０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を有する反応容器の中に数回に分けて入れて、２４時間撹拌する。反応が終わった後、反応液を氷水の中に流し込んで急冷させて、塩化メチレンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、カラムクロマトグラフィー法で分離して、固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：６８２．６（Ｍ^＋）である。

（６） 本実施例４のフルオレン類共重合体を製造する。

具体的には、窒素雰囲気下で、０．６４５ｇの２，７−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン）−９，９−ジオクチルフルオレン、０．２６２ｇの２，５−ジブロモ−３，６−ジオクチルチエノ［３，２−ｂ］チオフェン、０．３４２ｇの５，７−ビス（５−ブロモチオフェン−２−基）−２，３−ジオクチル−チオフェン［３，４−ｂ］ピラジン及び０．０９８６ｇのＰｄ（ＰＰｈ_３）_４を有する反応容器の中へ、５ｍｌの２０ｗｔ％のテトラエチル水酸化アンモニウム水溶液及び３０ｍｌのトルエンを入れる。次いで、窒素で２時間置換した後、５０℃まで加熱して、７２時間反応させる。次いで、０．９ｍｌのブロモベンゼンを添加し、１６時間反応させてから、０．００９ｇのフェニルボロン酸を添加し１６時間引続き反応させる。反応が終わった後、メタノールで三回沈下させ、濾過し、真空乾燥して固体生成物を得る。該固体生成物の収率は約６６％であり、テスト結果はＧＰＣ：Ｍｎ＝６６７３５，ＰＤＩ＝１．８である。

（実施例５）
本実施例５に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体において、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_８、Ｒ_９及びＲ_１０はＣ_２０Ｈ_４１であり、Ｒ_６及びＲ_７はＨである。その構造は下記一般式（ＸＸＶ）で表される。

この一般式（ＸＸＶ）から分かるように、本実施例５に係るチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、複数のＣ_２０Ｈ_４１基を有するので、上記の各実施例に記載した性能及び効果を持つ上で、共重合体の溶解性及び分子量を高めることができ、スピンコート可能なポリマー又はオリゴマーを容易に得られる。本実施例５の共重合体の製造方法は、以下のステップを含む。

（１） ２，７−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン）−９，９−ビスエイコシルフルオレンを製造する。この化合物の構造、下記一般式（ＸＸＶＩ）で表される。イコシル

この一般式（ＸＸＶＩ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。−７８℃で窒素条件下で、１６．５０ｍｌ（２Ｍ）のｎ−ブチルリチウム溶液を、８．８７ｇの２，７−ジブロモ−９，９−ビスエイコシルフルオレン及び１５０ｍｌのテトラヒドロフランを有する反応容器の中に入れて、２時間撹拌してから、反応容器に５．５ｍｌの２−イソプロポキシ−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランを徐々に滴加し、室温まで回復して、続けて４４時間撹拌する。反応が終わった後、反応液を水の中に流し込んで、エーテルで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、カラムクロマトグラフィー法で分離して、固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：９７９．２（Ｍ^＋）である。

（２）、３，６−ビスエイコシルチエノ［３，２−ｂ］チオフェンを製造する。この化合物の構造は、下記一般式（ＸＸＶＩＩ）で表される。

この一般式（ＸＸＶＩＩ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。まず、３．０２ｇの３，６−ジプロモ−チエノ［３，２−ｂ］チオフェン及び３３ｍｇの（１，１^，−ビス（ジフェニルホスフィン）フェロセン）クロロパラジウム（ＩＩ）を撹拌棒が装着された５０ｍｌの管状のガラス容器の中に入れて、ガラス容器を密封して、窒素吹付けにより洗浄する。次に、ガラス容器の中に５０ｍｌのテトラヒドロフラン及び２５ｍｌのビスエイコシル臭化亜鉛（１.０ Ｍテトラヒドロフラン溶液中）を添加して、室温で１８分間を撹拌して、１４０℃のマイクロ波反応器の中で４５分間加熱する。冷却した後、メチルターシャリーブチルエーテル（ＭＴＢＥ）で希釈し、希塩酸溶液及び塩水でそれぞれ洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、回転蒸発する。最後に、カラムクロマトグラフィー法で分離して、再結晶させて生成物を得る。該生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：７０１．３（Ｍ^＋）である。

（３） ２，５−ジブロモ−３，６−エイコシルチエノ［３，２−ｂ］チオフェンを製造する。この化合物の構造は、下記一般式（ＸＸＶＩＩＩ）で表される。

この一般式（ＸＸＶＩＩＩ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。氷水の中で光を避けて、６．９８ｇの３，６−ビスエイコシルチエノ［３，２−ｂ］チオフェン及び７０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を有する反応容器の中へ、３．７７ｇのＮ−ブロモスクシン酸イミド（ＮＢＳ）を数回に分けて入れて、室温で１８時間撹拌する。反応が終わった後、反応液を氷水の中に流し込んで急冷させ、塩化メチレンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、カラムクロマトグラフィー法で分離して、固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：８５９．１（Ｍ^＋）である。

（４） ２，３−ビスエイコシル−５，７−ビス（３−エイコシルチオフェン）チオフェン［３，４−ｂ］ピラジンを製造する。この化合物の構造は、下記一般式（ＸＸＩＸ）で表される。

この一般式（ＸＸＩＸ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。窒素の条件下で、８．３９ｇの２，５−ビス（３−エイコシルチオフェン−５−基）−３，４−ジアミノチオフェンを１００ｍｌのエタノールに溶解して、８０℃まで加熱して、８．０５ｇのドテトラコンタン−２１，２２−ジオンと５０ｍｌのエタノールとの溶液を徐々に滴加し、続けて１８時間反応させる。反応が終わった後、室温まで回復して、減圧して溶剤を除去して、カラムクロマトグラフィー法で分離した後、再結晶させて固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：１４２２．６（Ｍ^＋）である。

（５） ２，３−ビスエイコシル−５，７−ビス（２−ブロモ−３−エイコシルチオフェン）チオフェン［３，４−ｂ］ピラジンを製造する。この化合物の構造は、下記一般式（ＸＸＸ）で表される。

この一般式（ＸＸＸ）で表される化合物の具体的な製造方法は、次の通りである。室温で光を避ける条件下で、３．８８ｇのＮ−ブロモスクシン酸イミド（ＮＢＳ）を、１．４２ｇの２，３−ビスエイコシル−５，７−ビス（３−エイコシルチオフェン）チオフェン[３，４−ｂ ]ピラジン及び５０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を有する反応容器の中に数回に分けて入れて、２５時間撹拌する。反応が終わった後、反応液を氷水の中に流し込んで急冷させて、塩化メチレンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、回転蒸発し、カラムクロマトグラフィー法で分離して、固体生成物を得る。該固体生成物に対するテスト結果は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：１５８０．３（Ｍ^＋）である。

（６） 本実施例５のフルオレン類共重合体を製造する。

具体的には、窒素雰囲気下で、０．９８ｇの２，７−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン）−９，９−ビスエイコシルフルオレン、０．４２９ｇの２，５−ジブロモ−３，６−エイコシルチエノ［３，２−ｂ］チオフェン、０．７９ｇの２，３−ビスエイコシル−５，７−ビス（２−ブロモ−３−エイコシルチオフェン）チオフェン[３，４−ｂ ]ピラジン及び０．０５６９ｇのＰｄ（ＰＰｈ_３）_４を有する反応容器の中へ、２０ｍｌのＮａ_２ＣＯ_３（２Ｍ）水溶液及び３０ｍｌのトルエンを入れる。次いで、窒素で１時間置換した後、１５０℃まで加熱して、５０時間反応させる。次いで、１．２ｍｌのブロモベンゼンを添加し、１２時間反応させてから、０．０１５ｇのフェニルボロン酸を添加し１２時間引続き反応させる。反応が終わった後、メタノールで三回沈下させ、濾過し、真空乾燥して固体生成物を得る。該固体生成物の収率は約５８％であり、テスト結果はＧＰＣ：Ｍｎ＝１２７９３０，ＰＤＩ＝１．５である。

上記説明は、本発明の好適な実施例に関するものであり、本発明はそれに限定されず、本発明の主旨範囲内にある様々な修正や等価変換や変更などは、全て本発明の保護範囲内のものである。

Claims (12)

1. チオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体であって、
   前記チオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体は、下記一般式（Ｉ）で表される共重合体を含む。
   （式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８は、Ｈ又はＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基からなる群から選ばれ、Ｒ_３及びＲ_４は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルコキシ基、フェニル基及びフェノキシ基からなる群から選ばれ、ｘ＋ｙ＝１，ｘ≠０，ｙ≠０であり、ｎは１〜２００の整数を示し、Ａｒ_１はチオフェンユニットを含有する基である。）
2. 前記Ｒ_１及びＲ_２は同じアルキル基であり、Ｒ_３及びＲ_４は同じアルキル基であり、Ｒ_５及びＲ_６は同じアルキル基であり、Ｒ_７及びＲ_８は同じアルキル基であることを特徴とする請求項１に記載のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体。
3. 前記Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８はＣ_８以上のアルキル基であり、前記Ｒ_３及びＲ_４はＣ_８以上のアルキル基、Ｃ_８以上のアルコキシ基、フェニル基又はフェノキシ基であることを特徴とする請求項１に記載のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体。
4. 前記Ａｒ_１は、下記の一般式（１）〜（７）で表される基であることを特徴とする請求項１に記載のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体。
   （式中、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３及びＲ_１４は、Ｈ又はＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基からなる群から選ばれ、Ｒ_１５、Ｒ_１６、Ｒ_１７、Ｒ_１８及びＲ_１９は、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基からなる群から選ばれ、ｍは、重複する単位数であり且つ１〜１０の整数を示す。）
5. 下記一般式で表される化合物Ａ、Ｂ、Ｃをそれぞれ提供するステップと、
   （式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基からなる群から選ばれ、Ｒ_３及びＲ_４は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルコキシ基、フェニル基及びフェノキシ基からなる群から選ばれ、Ａｒ_１はチオフェンユニットを含有する基である。）
   触媒、アルカリ溶液及び有機溶剤の条件下で、前記化合物Ａ、Ｂ、ＣをＳｕｚｕｋｉ重合反応させて、下記一般式（Ｉ）で表される共重合体を得るステップと、
   （式中、ｘ＋ｙ＝１，ｘ≠０，ｙ≠０；ｎは１〜２００の整数を示す）。
   を含むことを特徴とするチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法。
6. 前記Ｓｕｚｕｋｉ重合反応は、無酸素の条件下で、前記化合物Ａ、Ｂ、Ｃを１．０：ａ：ｂのモル比率に基づいて混合して、触媒、アルカリ溶液及び有機溶剤を添加し、５０℃〜１５０℃まで加熱して２日間〜７日間を反応させて、ブロモベンゼンを添加し１２時間〜２４時間を反応させた後、さらにフェニルボロン酸を添加し続けて１２時間〜２４時間を反応させ、ここで、ａ＞０，ｂ＞０，ａ＋ｂ＝１．０であることを特徴とする請求項５に記載のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法。
7. 前記Ｓｕｚｕｋｉ重合反応の生成物に対して、反応が終わった後、生成物を取ってメタノールで何回も沈下させ、濾過し、真空乾燥させて、固体生成物を得るという精製工程をさらに行うことを特徴とする請求項５に記載のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法。
8. 前記化合物Ａは、無酸素の条件下で、アルキル基リチウム溶液を２，７−ジブロモ−９，９−ジアルキル基フルオレン及び有機溶剤の中に入れて、０．５時間〜４時間を撹拌した後、２−イソプロポキシ−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランを添加し、反応させてから、室温まで回復して、続けて２４時間〜４８時間を撹拌することによって得られる、ことを特徴とする請求項５に記載のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法。
9. 前記化合物Ｂは、氷水の中で光を避けて、臭化剤をＡｒ_１単体及び有機溶剤の中に数回に分けて添加し、４時間〜４８時間を撹拌することによって得られる、ことを特徴とする請求項５に記載のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法。
10. 前記化合物Ｃは、光を避ける条件下で、臭化剤を５，７−ビス（３，４−ジアルキル基チオフェン−２−基）−２，３−ジアルキル基チオフェン[３，４−ｂ ]ピラジン及び有機溶剤の中に数回に分けて添加し、１２時間〜４８時間を反応させることによって得られる、ことを特徴とする請求項５に記載のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法。
11. 前記Ｓｕｚｕｋｉ重合反応において、前記触媒は、有機パラジウム触媒、或いは有機パラジウム触媒と有機ホスフィンリガンドとの混合物であり、その用量が前記化合物Ａのモル用量の０．１％〜２０％であり、前記アルカリ溶液は、金属水酸化物又は金属炭酸塩の水溶液及びアルキル基水酸化アンモニウムの水溶液であり、その用量が前記化合物Ａのモル用量の１倍〜１０倍であり、前記有機溶剤は、弱極性又は極性非プロトン性の有機溶剤又は両者の混合溶剤である、ことを特徴とする請求項５に記載のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の製造方法。
12. 有機光起電材料、ポリマー太陽電池素子、有機電界効果トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機光学式記憶素子、有機非線形材料又は有機レーザー素子分野における、請求項１〜４の何れか一項に記載のチオフェンピラジンユニットを含有するフルオレン類共重合体の使用。