JP2014028912A - Polymer compound and organic photoelectric conversion element using the same - Google Patents

Polymer compound and organic photoelectric conversion element using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014028912A
JP2014028912A JP2012232585A JP2012232585A JP2014028912A JP 2014028912 A JP2014028912 A JP 2014028912A JP 2012232585 A JP2012232585 A JP 2012232585A JP 2012232585 A JP2012232585 A JP 2012232585A JP 2014028912 A JP2014028912 A JP 2014028912A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
compound
formula
polymer compound
represented
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012232585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Kamiya
保則 上谷
Katsuhiro Suenobu
克浩 末信
Ken Yoshimura
研 吉村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2012232585A priority Critical patent/JP2014028912A/en
Publication of JP2014028912A publication Critical patent/JP2014028912A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic photoelectric conversion element capable of giving a high open-circuit voltage.SOLUTION: A polymer compound contains a repeating unit represented by formula (A) and a repeating unit containing a specific thiophene derivative. [In the formula (A), a plurality of R's are each a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heteroaryl group, or a specific ester-containing group.]

Description

本発明は、高分子化合物及びそれを用いた有機光電変換素子に関する。   The present invention relates to a polymer compound and an organic photoelectric conversion device using the same.

近年、有機光電変換素子(有機太陽電池、光センサー等)の開発が活発に行われている。有機光電変換素子の活性層には有機半導体材料が用いられる。この有機半導体材料として高分子化合物を含む組成物を用いれば、活性層を塗布法で形成することができる。塗布法で活性層を形成することができれば、素子の低コスト化を図ることができるため、活性層に適用可能な様々な組成物が検討されている。例えば、共役高分子化合物であるポリ3−ヘキシルチオフェンとフラーレン誘導体であるC60PCBMとを含む組成物を塗布法で成膜した活性層を備える有機太陽電池が提案されている(たとえば非特許文献1参照)。   In recent years, organic photoelectric conversion elements (organic solar cells, optical sensors, etc.) have been actively developed. An organic semiconductor material is used for the active layer of the organic photoelectric conversion element. If a composition containing a polymer compound is used as the organic semiconductor material, the active layer can be formed by a coating method. If the active layer can be formed by a coating method, the cost of the device can be reduced. Therefore, various compositions applicable to the active layer have been studied. For example, an organic solar cell including an active layer in which a composition containing poly-3-hexylthiophene as a conjugated polymer compound and C60PCBM as a fullerene derivative is formed by a coating method has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1). ).

アドバンスト ファンクショナル マテリアルズ(Advanced Functional Materials)、2003年、第13巻、p.85Advanced Functional Materials, 2003, Vol. 13, p. 85

しかし、前記有機光電変換素子は、開放端電圧(Voc)が必ずしも十分ではないという問題がある。   However, the organic photoelectric conversion element has a problem that an open circuit voltage (Voc) is not always sufficient.

そこで、本発明は、高い開放端電圧を付与しうる有機光電変換素子を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the organic photoelectric conversion element which can provide a high open end voltage.

即ち、本発明は第一に、下記式(A)で表される繰り返し単位と、下記式(B1)〜(B6)で表される繰り返し単位のうちの少なくとも1つの繰り返し単位を含む高分子化合物を提供する。

Figure 2014028912

Figure 2014028912

〔式(A)、式(B1)〜(B6)中、複数個あるRは、それぞれ、水素原子、フッ素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基又は式(2)で表される基を表す。これらの基に含まれる水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。
Figure 2014028912
(2)
(式(2)中、m1は、0〜6の整数を表し、m2は、0〜6の整数を表す。R’は、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)〕 That is, the present invention firstly provides a polymer compound comprising a repeating unit represented by the following formula (A) and at least one repeating unit of the repeating units represented by the following formulas (B1) to (B6). I will provide a.
Figure 2014028912

Figure 2014028912

[In Formula (A) and Formula (B1) to (B6), a plurality of R's are each represented by a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heteroaryl group, or Formula (2). Represents a group. The hydrogen atom contained in these groups may be substituted with a fluorine atom. A plurality of R may be the same or different.
Figure 2014028912
(2)
(In formula (2), m1 represents an integer of 0 to 6, m2 represents an integer of 0 to 6. R ′ represents an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group.)]

下記式(1a)〜(1f)で表される繰り返し単位のうちの少なくとも1つの繰り返し単位を含む高分子化合物。

Figure 2014028912
〔式(1a)〜(1f)中、複数個あるRは、それぞれ、水素原子、フッ素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基又は式(2)で表される基を表す。これらの基に含まれる水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。
Figure 2014028912
(2)
(式(2)中、m1は、0〜6の整数を表し、m2は、0〜6の整数を表す。R’は、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)〕 The high molecular compound containing the at least 1 repeating unit of the repeating units represented by following formula (1a)-(1f).
Figure 2014028912
[In formulas (1a) to (1f), a plurality of Rs each represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heteroaryl group, or a group represented by formula (2). The hydrogen atom contained in these groups may be substituted with a fluorine atom. A plurality of R may be the same or different.
Figure 2014028912
(2)
(In formula (2), m1 represents an integer of 0 to 6, m2 represents an integer of 0 to 6. R ′ represents an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group.)]

本発明は第三に、一対の電極と、該電極間に設けられた機能層とを有し、該機能層が電子受容性化合物と前記高分子化合物とを含む有機光電変換素子を提供する。   Thirdly, the present invention provides an organic photoelectric conversion element having a pair of electrodes and a functional layer provided between the electrodes, wherein the functional layer includes an electron accepting compound and the polymer compound.

本発明の高分子化合物は、深いHOMOエネルギーを示し、開放端電圧(Voc)が高いため、極めて有用である。   The polymer compound of the present invention is extremely useful because it exhibits deep HOMO energy and a high open-circuit voltage (Voc).

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<高分子化合物>
本発明の高分子化合物は、下記式(A)で表される繰り返し単位と、下記式(B1)〜(B6)で表される繰り返し単位のうちの少なくともいずれか1つの繰り返し単位とを含む。

Figure 2014028912

Figure 2014028912

〔式(A)、式(B1)〜(B6)中、複数個あるRは、それぞれ、水素原子、フッ素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基又は式(2)で表される基を表す。これらの基に含まれる水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。
Figure 2014028912
(2)
(式(2)中、m1は、0〜6の整数を表し、m2は、0〜6の整数を表す。R’は、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)〕 <Polymer compound>
The polymer compound of the present invention includes a repeating unit represented by the following formula (A) and at least one repeating unit of repeating units represented by the following formulas (B1) to (B6).
Figure 2014028912

Figure 2014028912

[In Formula (A) and Formula (B1) to (B6), a plurality of R's are each represented by a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heteroaryl group, or Formula (2). Represents a group. The hydrogen atom contained in these groups may be substituted with a fluorine atom. A plurality of R may be the same or different.
Figure 2014028912
(2)
(In formula (2), m1 represents an integer of 0 to 6, m2 represents an integer of 0 to 6. R ′ represents an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group.)]

Rで表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、iso−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−ペンタデシル基、n−オクタデシル基が挙げられる。アルキル基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。フッ素原子で水素原子が置換されたアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基が挙げられる。   Examples of the alkyl group represented by R include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n- Examples include a pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, iso-octyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, n-pentadecyl group, and n-octadecyl group. A hydrogen atom in the alkyl group may be substituted with a fluorine atom. Examples of the alkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a perfluorobutyl group, a perfluorohexyl group, and a perfluorooctyl group.

Rで表されるアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、iso−プロポキシ基、ブトキシ基、iso−ブトキシ基、sec−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、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基が挙げられる。アルコキシ基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。フッ素原子で水素原子が置換されたアルコキシ基としては、例えば、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基が挙げられる。   Examples of the alkoxy group represented by R include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, iso-propoxy group, butoxy group, iso-butoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy Group, cyclohexyloxy group, heptyloxy group, octyloxy group, 2-ethylhexyloxy group, nonyloxy group, decyloxy group, 3,7-dimethyloctyloxy group. A hydrogen atom in the alkoxy group may be substituted with a fluorine atom. Examples of the alkoxy group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom include a trifluoromethoxy group, a pentafluoroethoxy group, a perfluorobutoxy group, a perfluorohexyl group, and a perfluorooctyl group.

Rで表されるアリール基は、芳香族炭化水素から、水素原子1個を除いた原子団である。アリール基には、ベンゼン環を含む基、芳香族性を有する縮合環を含む基、2個以上のベンゼン環又は芳香族性を有する縮合環が直接結合した構造を有する基、2個以上のベンゼン環又は芳香族性を有する縮合環がビニレン等の基を介して結合した基などが含まれる。アリール基の炭素数は、6〜60であることが好ましく、6〜30であることがより好ましい。アリール基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。アリール基は、置換基を有していてもよい。アリール基としては、例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基が挙げられる。アリール基が有していてもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基が挙げられる。   The aryl group represented by R is an atomic group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon. The aryl group includes a group containing a benzene ring, a group containing a condensed ring having aromaticity, a group having a structure in which two or more benzene rings or a condensed ring having aromaticity are directly bonded, and two or more benzenes Examples include a group in which a ring or an aromatic condensed ring is bonded via a group such as vinylene. The aryl group preferably has 6 to 60 carbon atoms, more preferably 6 to 30 carbon atoms. A hydrogen atom in the aryl group may be substituted with a fluorine atom. The aryl group may have a substituent. Examples of the aryl group include a phenyl group, a 1-naphthyl group, and a 2-naphthyl group. Examples of the substituent that the aryl group may have include a halogen atom, an alkyl group, and an alkoxy group.

Rで表されるヘテロアリール基としては、例えば、チェニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基が挙げられる。ヘテロアリール基は、置換基を有していてもよい。ヘテロアリール基が有していてもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基が挙げられる。たとえばヘテロアリール基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。   Examples of the heteroaryl group represented by R include a chenyl group, a pyrrolyl group, a furyl group, a pyridyl group, a quinolyl group, and an isoquinolyl group. The heteroaryl group may have a substituent. Examples of the substituent that the heteroaryl group may have include a halogen atom, an alkyl group, and an alkoxy group. For example, the hydrogen atom in the heteroaryl group may be substituted with a fluorine atom.

式(2)で表される基において、m1は、0〜6の整数を表し、m2は、0〜6の整数を表す。R’は、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。R’で表されるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基の定義、およびその具体例は、Rで表されるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基の定義、およびその具体例と同じである。式(2)で表される基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。   In the group represented by the formula (2), m1 represents an integer of 0 to 6, and m2 represents an integer of 0 to 6. R 'represents an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group. The definition of the alkyl group, aryl group and heteroaryl group represented by R ′, and specific examples thereof are the same as the definition of the alkyl group, aryl group and heteroaryl group represented by R, and specific examples thereof. The hydrogen atom in the group represented by the formula (2) may be substituted with a fluorine atom.

Rが、アルキル基又はアルコキシ基である場合、高分子化合物の溶媒への溶解性の観点からは、アルキル基又はアルコキシ基の炭素数が1〜20であることが好ましく、2〜18であることがより好ましく、3〜12であることがさらに好ましい。   When R is an alkyl group or an alkoxy group, from the viewpoint of solubility of the polymer compound in a solvent, the alkyl group or alkoxy group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and preferably 2 to 18 carbon atoms. Is more preferable, and it is further more preferable that it is 3-12.

式(A)で表される繰り返し単位としては、例えば、下記繰り返し単位が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the repeating unit represented by the formula (A) include the following repeating units.
Figure 2014028912

式(B1)で表される繰り返し単位としては、例えば、下記繰り返し単位が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the repeating unit represented by the formula (B1) include the following repeating units.
Figure 2014028912

式(B2)で表される化合物としては、例えば、下記化合物が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the compound represented by the formula (B2) include the following compounds.
Figure 2014028912

式(B3)で表される化合物としては、例えば、下記化合物が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the compound represented by the formula (B3) include the following compounds.
Figure 2014028912

式(B4)で表される化合物としては、例えば、下記化合物が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the compound represented by the formula (B4) include the following compounds.
Figure 2014028912

式(B5)で表される化合物としては、例えば、下記化合物が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the compound represented by the formula (B5) include the following compounds.
Figure 2014028912

式(B6)で表される化合物としては、例えば、下記化合物が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the compound represented by the formula (B6) include the following compounds.
Figure 2014028912

本発明の高分子化合物に含まれる式(A)で表される繰り返し単位と、式(B1)〜(B6)で表される繰り返し単位との合計量は、該高分子化合物を含む機能層を有する有機光電変換素子の光電変換効率を高める観点からは、該高分子化合物が含有する繰り返し単位の合計量に対して、20〜100モル%であることが好ましく、30〜100モル%であることがより好ましい。   The total amount of the repeating unit represented by the formula (A) and the repeating unit represented by the formulas (B1) to (B6) contained in the polymer compound of the present invention is the functional layer containing the polymer compound. From the viewpoint of increasing the photoelectric conversion efficiency of the organic photoelectric conversion element, it is preferably 20 to 100 mol%, preferably 30 to 100 mol%, based on the total amount of repeating units contained in the polymer compound. Is more preferable.

本発明の高分子化合物の他の態様は、式(1a)〜(1f)で表される繰り返し単位のうちの少なくとも1つの繰り返し単位を含む高分子化合物である。

Figure 2014028912
〔式(1a)〜(1f)中、Rは、前述と同じ意味を表す。〕 Another embodiment of the polymer compound of the present invention is a polymer compound containing at least one repeating unit among the repeating units represented by formulas (1a) to (1f).
Figure 2014028912
[In formulas (1a) to (1f), R represents the same meaning as described above. ]

式(1a)で表される繰り返し単位としては、例えば、以下の繰り返し単位が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the repeating unit represented by the formula (1a) include the following repeating units.
Figure 2014028912

式(1b)で表される繰り返し単位としては、例えば、以下の繰り返し単位が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the repeating unit represented by the formula (1b) include the following repeating units.
Figure 2014028912

式(1c)で表される繰り返し単位としては、例えば、以下の繰り返し単位が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the repeating unit represented by the formula (1c) include the following repeating units.
Figure 2014028912

式(1d)で表される繰り返し単位としては、例えば、以下の繰り返し単位が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the repeating unit represented by the formula (1d) include the following repeating units.
Figure 2014028912

式(1e)で表される繰り返し単位としては、例えば、以下の繰り返し単位が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the repeating unit represented by the formula (1e) include the following repeating units.
Figure 2014028912

式(1f)で表される繰り返し単位としては、例えば、以下の繰り返し単位が挙げられる。

Figure 2014028912
Examples of the repeating unit represented by the formula (1f) include the following repeating units.
Figure 2014028912

本発明の高分子化合物に含まれる式(1a)〜(1f)で表される繰り返し単位の量は、該高分子化合物を含む機能層を有する有機光電変換素子の光電変換効率を高める観点からは、該高分子化合物が含有する繰り返し単位の合計量に対して、20〜100モル%であることが好ましく、30〜100モル%であることがより好ましい。   The amount of the repeating unit represented by the formulas (1a) to (1f) contained in the polymer compound of the present invention is from the viewpoint of increasing the photoelectric conversion efficiency of the organic photoelectric conversion device having a functional layer containing the polymer compound. The amount of the repeating unit contained in the polymer compound is preferably 20 to 100 mol%, more preferably 30 to 100 mol%.

本発明の高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは103〜108であり、より好ましくは103〜107であり、さらに好ましくは103〜106である。 The weight average molecular weight in terms of polystyrene of the polymer compound of the present invention is preferably 10 3 to 10 8 , more preferably 10 3 to 10 7 , and still more preferably 10 3 to 10 6 .

本発明の高分子化合物は、共役系高分子化合物であることが好ましい。ここで、共役系高分子化合物とは、高分子化合物の主鎖を構成する原子が実質的に共役している化合物を意味する。   The polymer compound of the present invention is preferably a conjugated polymer compound. Here, the conjugated polymer compound means a compound in which atoms constituting the main chain of the polymer compound are substantially conjugated.

本発明の高分子化合物は、式(A)で表される繰り返し単位、式(B1)〜(B6)で表される繰り返し単位、式(1a)〜(1f)で表される繰り返し単位、以外の繰り返し単位を第三の繰り返し単位として有していてもよい。該繰り返し単位としては、アリーレン基、ヘテロアリーレン基等が挙げられる。アリーレン基としては、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基、フルオレンジイル基等が挙げられる。ヘテロアリーレン基としては、フランジイル基、ピロールジイル基、ピリジンジイル基、式(D−1)〜式(D−11)で表される繰り返し単位等が挙げられる。   The polymer compound of the present invention includes a repeating unit represented by the formula (A), a repeating unit represented by the formulas (B1) to (B6), and a repeating unit represented by the formulas (1a) to (1f). These repeating units may be included as a third repeating unit. Examples of the repeating unit include an arylene group and a heteroarylene group. Examples of the arylene group include a phenylene group, a naphthalenediyl group, an anthracenediyl group, a pyrenediyl group, and a fluorenediyl group. Examples of the heteroarylene group include a furandyl group, a pyrrole diyl group, a pyridinediyl group, a repeating unit represented by the formula (D-1) to the formula (D-11), and the like.

Figure 2014028912
Figure 2014028912

式(D−1)〜式(D−11)中、Xは、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表す。Xが複数ある場合には複数あるXは同一であっても良いし、異なっていても良い。 In formula (D-1) to formula (D-11), X represents a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom. When there are a plurality of Xs, the plurality of Xs may be the same or different.

式(D−1)〜式(D−11)中、Rは、上記に示されるものと同じものを表す。Rが複数ある場合には複数あるRは同一であっても良いし、異なっていても良い。   In formula (D-1) to formula (D-11), R represents the same one as described above. When there are a plurality of Rs, the plurality of Rs may be the same or different.

<高分子化合物の製造方法>
本発明の高分子化合物は、如何なる方法で製造してもよいが、例えば、用いる重合反応に適した官能基を有するモノマーを合成した後に、必要に応じて該モノマーを有機溶媒に溶解し、アルカリ、触媒、配位子等を用いた公知のアリールカップリング反応を用いて重合することにより合成することができる。前記モノマーの合成は、例えば、特開2006−182920号公報、特開2006−335933号公報に示された方法を参考にして行うことができる。
<Method for producing polymer compound>
The polymer compound of the present invention may be produced by any method. For example, after synthesizing a monomer having a functional group suitable for the polymerization reaction to be used, the monomer is dissolved in an organic solvent, if necessary, , And can be synthesized by polymerization using a known aryl coupling reaction using a catalyst, a ligand and the like. The synthesis of the monomer can be performed, for example, with reference to the methods disclosed in JP-A Nos. 2006-182920 and 2006-335933.

アリールカップリング反応による重合は、例えば、Stilleカップリング反応による重合、Suzukiカップリング反応による重合、Yamamotoカップリング反応による重合、Kumada−Tamaoカップリング反応による重合が挙げられる。   Examples of the polymerization by the aryl coupling reaction include polymerization by Stille coupling reaction, polymerization by Suzuki coupling reaction, polymerization by Yamamoto coupling reaction, and polymerization by Kumada-Tamao coupling reaction.

Stilleカップリング反応による重合は、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム、パラジウムアセテート、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロライドなどのパラジウム錯体を触媒として用い、必要に応じて、トリフェニルホスフィン、トリ(2−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(2-メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、トリ(シクロヘキシル)ホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィン等の配位子を添加し、有機スズ残基を有するモノマーと、臭素原子、ヨウ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を有するモノマー、又は、トリフルオロメタンスルホネート基、p-トルエンスルホネート基等のスルホネート基を有するモノマーとを反応させる重合である。Stilleカップリング反応による重合の詳細は、例えば、アンゲヴァンテ ケミー インターナショナル エディション(Angewandte Chemie International Edition),2005年,第44巻,p.4442−4489に記載されている。   Polymerization by Stille coupling reaction is necessary using palladium complexes such as palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], [tris (dibenzylideneacetone)] dipalladium, palladium acetate, bis (triphenylphosphine) palladium dichloride as catalysts. Depending on the ligand, ligands such as triphenylphosphine, tri (2-methylphenyl) phosphine, tri (2-methoxyphenyl) phosphine, diphenylphosphinopropane, tri (cyclohexyl) phosphine, tri (tert-butyl) phosphine A monomer having an organotin residue and a monomer having a halogen atom such as a bromine atom, an iodine atom or a chlorine atom, or a sulfonate group such as a trifluoromethanesulfonate group or a p-toluenesulfonate group. This is a polymerization in which the monomer is reacted. The details of the polymerization by the Stille coupling reaction are described in, for example, Angewante Chemie International Edition, 2005, Vol. 44, p. 4442-4489.

Suzukiカップリング反応による重合は、無機塩基又は有機塩基の存在下、パラジウム錯体又はニッケル錯体を触媒として用い、必要に応じて配位子を添加し、ボロン酸残基又はボロン酸エステル残基を有するモノマーと、臭素原子、ヨウ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を有するモノマー、又は、トリフルオロメタンスルホネート基、p-トルエンスルホネート基等のスルホネート基を有するモノマーとを反応させる重合である。   Polymerization by Suzuki coupling reaction uses a palladium complex or nickel complex as a catalyst in the presence of an inorganic base or an organic base, and adds a ligand as necessary to have a boronic acid residue or a boronic acid ester residue. This is a polymerization in which a monomer is reacted with a monomer having a halogen atom such as a bromine atom, an iodine atom or a chlorine atom, or a monomer having a sulfonate group such as a trifluoromethanesulfonate group or a p-toluenesulfonate group.

無機塩基としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、リン酸三カリウム、フッ化カリウムが挙げられる。有機塩基としては、例えば、フッ化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウムが挙げられる。パラジウム錯体としては、例えば、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム、パラジウムアセテート、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロライドが挙げられる。ニッケル錯体としては、例えば、ビス(シクロオクタジエン)ニッケルが挙げられる。配位子としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ(2−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(2-メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、トリ(シクロヘキシル)ホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィンが挙げられる。   Examples of the inorganic base include sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, tripotassium phosphate, and potassium fluoride. Examples of the organic base include tetrabutylammonium fluoride, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium bromide, and tetraethylammonium hydroxide. Examples of the palladium complex include palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], [tris (dibenzylideneacetone)] dipalladium, palladium acetate, and bis (triphenylphosphine) palladium dichloride. Examples of the nickel complex include bis (cyclooctadiene) nickel. Examples of the ligand include triphenylphosphine, tri (2-methylphenyl) phosphine, tri (2-methoxyphenyl) phosphine, diphenylphosphinopropane, tri (cyclohexyl) phosphine, and tri (tert-butyl) phosphine. It is done.

Suzukiカップリング反応による重合の詳細は、例えば、ジャーナル オブ ポリマー サイエンス:パート エー:ポリマー ケミストリー(Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry),2001年,第39巻,p.1533−1556に記載されている。   Details of the polymerization by the Suzuki coupling reaction are described in, for example, Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry (Part A: Polymer Chemistry), 2001, Vol. 39, p. 1533-1556.

Yamamotoカップリング反応による重合は、触媒と還元剤とを用い、ハロゲン原子を有するモノマー同士、トリフルオロメタンスルホネート基等のスルホネート基を有するモノマー同士又はハロゲン原子を有するモノマーとスルホネート基を有するモノマーとを反応させる重合である。   Polymerization by Yamamoto coupling reaction uses a catalyst and a reducing agent to react monomers having halogen atoms, monomers having sulfonate groups such as trifluoromethanesulfonate groups, or monomers having halogen atoms and monomers having sulfonate groups. Polymerization.

触媒としては、ビス(シクロオクタジエン)ニッケル等のニッケルゼロ価錯体とビピリジル等の配位子からなる触媒、[ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ニッケルジクロライド、[ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケルジクロライド等のニッケルゼロ価錯体以外のニッケル錯体と、必要に応じ、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、トリ(シクロヘキシル)ホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィン等の配位子からなる触媒が挙げられる。還元剤としては、例えば、亜鉛、マグネシウムが挙げられる。Yamamotoカップリング反応による重合は、脱水した溶媒を反応に用いてもよく、不活性雰囲気下で反応を行ってもよく、脱水剤を反応系中に添加して行ってもよい。   Catalysts include nickel zero-valent complexes such as bis (cyclooctadiene) nickel and ligands such as bipyridyl, [bis (diphenylphosphino) ethane] nickel dichloride, [bis (diphenylphosphino) propane] nickel. A catalyst comprising a nickel complex other than a nickel zero-valent complex such as dichloride and a ligand such as triphenylphosphine, diphenylphosphinopropane, tri (cyclohexyl) phosphine, tri (tert-butyl) phosphine, if necessary. . Examples of the reducing agent include zinc and magnesium. Polymerization by the Yamamoto coupling reaction may be performed using a dehydrated solvent in the reaction, may be performed in an inert atmosphere, or may be performed by adding a dehydrating agent to the reaction system.

Yamamotoカップリングによる重合の詳細は、例えば、マクロモルキュルズ(Macromolecules),1992年,第25巻,p.1214−1223に記載されている。   Details of the polymerization by Yamamoto coupling are described in, for example, Macromolecules, 1992, Vol. 25, p. 1214-1223.

Kumada−Tamaoカップリング反応による重合は、[ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ニッケルジクロライド、[ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケルジクロライド等のニッケル触媒を用い、ハロゲン化マグネシウム基を有する化合物とハロゲン原子を有する化合物とを反応させる重合するである。反応は、脱水した溶媒を反応に用いてもよく、不活性雰囲気下で反応を行ってもよく、脱水剤を反応系中に添加して行ってもよい。   Polymerization by Kumada-Tamao coupling reaction uses a nickel catalyst such as [bis (diphenylphosphino) ethane] nickel dichloride, [bis (diphenylphosphino) propane] nickel dichloride, and a compound having a magnesium halide group and a halogen atom. Polymerization to react with the compound having For the reaction, a dehydrated solvent may be used for the reaction, the reaction may be performed in an inert atmosphere, or a dehydrating agent may be added to the reaction system.

前記アリールカップリング反応による重合では、通常、溶媒が用いられる。該溶媒は、用いる重合反応、モノマー及びポリマーの溶解性等を考慮して選択すればよい。具体的には、テトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、これらの溶媒を2種以上混合した混合溶媒等の有機溶媒、有機溶媒相と水相の二相を有する溶媒が挙げられる。Stilleカップリング反応に用いる溶媒はテトラヒドロフラン、トルエン、N,N−ジメチルホルムアミド、これらの溶媒を2種以上混合した混合溶媒等の有機溶媒、有機溶媒相と水相の二相を有する溶媒が好ましい。Stilleカップリング反応に用いる溶媒は、副反応を抑制するために、反応前に脱酸素処理を行うことが好ましい。Suzukiカップリング反応に用いる溶媒は、テトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、これらの溶媒を2種以上混合した混合溶媒等の有機溶媒、有機溶媒相と水相の二相を有する溶媒が好ましい。Suzukiカップリング反応に用いる溶媒は、副反応を抑制するために、反応前に脱酸素処理を行うことが好ましい。Yamamotoカップリング反応に用いる溶媒は、テトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、これらの溶媒を2種以上混合した混合溶媒等の有機溶媒が好ましい。Yamamotoカップリング反応に用いる溶媒は、副反応を抑制するために、反応前に脱酸素処理を行うことが好ましい。   In the polymerization by the aryl coupling reaction, a solvent is usually used. The solvent may be selected in consideration of the polymerization reaction used, the solubility of the monomer and polymer, and the like. Specifically, tetrahydrofuran, toluene, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, an organic solvent such as a mixed solvent obtained by mixing two or more of these solvents, an organic solvent Examples thereof include a solvent having two phases of a phase and an aqueous phase. The solvent used in the Stille coupling reaction is preferably an organic solvent such as tetrahydrofuran, toluene, N, N-dimethylformamide, a mixed solvent obtained by mixing two or more of these solvents, or a solvent having two phases of an organic solvent phase and an aqueous phase. The solvent used for the Stille coupling reaction is preferably deoxygenated before the reaction in order to suppress side reactions. Solvents used in the Suzuki coupling reaction are organic solvents such as tetrahydrofuran, toluene, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, and mixed solvents in which two or more of these solvents are mixed. A solvent and a solvent having two phases of an organic solvent phase and an aqueous phase are preferred. The solvent used for the Suzuki coupling reaction is preferably deoxygenated before the reaction in order to suppress side reactions. The solvent used for the Yamamoto coupling reaction is an organic solvent such as tetrahydrofuran, toluene, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, or a mixed solvent in which two or more of these solvents are mixed. A solvent is preferred. The solvent used for the Yamamoto coupling reaction is preferably deoxygenated before the reaction in order to suppress side reactions.

前記アリールカップリング反応による重合の中でも、反応性の観点からは、Stilleカップリング反応により重合する方法、Suzukiカップリング反応により重合する方法、Yamamotoカップリング反応により重合する方法が好ましく、Stilleカップリング反応により重合する方法、Suzukiカップリング反応による重合する方法、ニッケルゼロ価錯体を用いたYamamotoカップリング反応による重合する方法がより好ましい。   Among the polymerizations by the aryl coupling reaction, from the viewpoint of reactivity, a method of polymerizing by a Stille coupling reaction, a method of polymerizing by a Suzuki coupling reaction, a method of polymerizing by a Yamamoto coupling reaction are preferable, and a Stille coupling reaction More preferred are a method of polymerizing, a method of polymerizing by a Suzuki coupling reaction, and a method of polymerizing by a Yamamoto coupling reaction using a nickel zero-valent complex.

前記アリールカップリング反応の反応温度の下限は、反応性の観点からは、好ましくは−100℃であり、より好ましくは−20℃であり、特に好ましくは0℃である。反応温度の上限は、モノマー及び高分子化合物の安定性の観点からは、好ましくは200℃であり、より好ましくは150℃であり、特に好ましくは120℃である。   The lower limit of the reaction temperature of the aryl coupling reaction is preferably −100 ° C., more preferably −20 ° C., and particularly preferably 0 ° C. from the viewpoint of reactivity. The upper limit of the reaction temperature is preferably 200 ° C., more preferably 150 ° C., and particularly preferably 120 ° C. from the viewpoint of the stability of the monomer and the polymer compound.

前記アリールカップリング反応による重合において、反応終了後の反応溶液からの本発明の高分子化合物を取り出す方法としては、公知の方法が挙げられる。例えば、メタノール等の低級アルコールに反応溶液を加え、析出した沈殿をろ過し、ろ物を乾燥することにより、本発明の高分子化合物を得ることができる。得られた高分子化合物の純度が低い場合は、再結晶、ソックスレー抽出器による連続抽出、カラムクロマトグラフィー等により精製することができる。   In the polymerization by the aryl coupling reaction, a known method can be used as a method for removing the polymer compound of the present invention from the reaction solution after completion of the reaction. For example, the polymer compound of the present invention can be obtained by adding a reaction solution to a lower alcohol such as methanol, filtering the deposited precipitate, and drying the filtrate. When the purity of the obtained polymer compound is low, it can be purified by recrystallization, continuous extraction with a Soxhlet extractor, column chromatography, or the like.

本発明の高分子化合物を有機光電変換素子の製造に用いる場合、高分子化合物の末端に重合活性基が残っていると、有機光電変換素子の耐久性等の特性が低下することがあるため、高分子化合物の末端を安定な基で保護することが好ましい。   When the polymer compound of the present invention is used for the production of an organic photoelectric conversion element, if a polymerization active group remains at the terminal of the polymer compound, characteristics such as durability of the organic photoelectric conversion element may be deteriorated. It is preferable to protect the terminal of the polymer compound with a stable group.

末端を保護する安定な基としては、アルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、アリール基、アリールアミノ基、1価の複素環基等が挙げられる。アリールアミノ基としては、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基等が挙げられる。
1価の複素環基としては、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基等が挙げられる。また、高分子化合物の末端に残っている重合活性基を、安定な基に代えて、水素原子で置換してもよい。ホール輸送性を高める観点からは、末端を保護する安定な基がアリールアミノ基などの電子供与性を付与する基であることが好ましい。高分子化合物が共役高分子化合物である場合、高分子化合物の主鎖の共役構造と末端を保護する安定な基の共役構造とが連続するような共役結合を有している基も末端を保護する安定な基として好ましく用いることができる。該基としては、例えば、アリール基、芳香族性を有する1価の複素環基が挙げられる。
Examples of the stable group for protecting the terminal include an alkyl group, an alkoxy group, a fluoroalkyl group, a fluoroalkoxy group, an aryl group, an arylamino group, and a monovalent heterocyclic group. Examples of the arylamino group include a phenylamino group and a diphenylamino group.
Examples of the monovalent heterocyclic group include thienyl group, pyrrolyl group, furyl group, pyridyl group, quinolyl group, and isoquinolyl group. Further, the polymerization active group remaining at the terminal of the polymer compound may be replaced with a hydrogen atom instead of a stable group. From the viewpoint of enhancing hole transportability, it is preferable that the stable group for protecting the terminal is a group imparting electron donating properties such as an arylamino group. When the polymer compound is a conjugated polymer compound, the end of a group having a conjugated bond in which the conjugated structure of the main chain of the polymer compound and the conjugated structure of a stable group protecting the end are continuous is also protected. It can preferably be used as a stable group. Examples of the group include an aryl group and a monovalent heterocyclic group having aromaticity.

本発明において、式(1a)〜(1f)で表される繰り返し単位からなる高分子化合物のHOMOエネルギーおよび基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーは、以下のとおり計算する。計算モデル構造として、式(1a)〜(1f)で表される繰り返し単位の数nが1個からなる計算モデル構造、2個連結した計算モデル構造、3個連結した計算モデル構造を作成する。各計算モデル構造の両端の連結基には水素原子を結合させる。次に、各計算モデル構造に対して、密度汎関数法による構造最適化計算を行い、安定構造を求める。汎関数にはB3LYP法を用い、基底関数には3−21G*を用いる。さらに、該構造最適化計算により求められた構造に対して、時間依存密度汎関数法による基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーの計算を行う。その際、汎関数としてB3LYPを用い、基底関数には3−21G*を用いる。計算プログラムはGaussian09(Gaussian Inc.製)を用いるが、同等の手法であれば他のプログラムであってもよい。各計算モデル構造の繰り返し単位の逆数1/nを横軸に、HOMOエネルギーを縦軸として、各計算モデル構造のHOMOエネルギーをプロットする。プロットした3点の間に最小二乗法にて直線を引き、該直線を外挿し、1/nが0である場合の値を、高分子化合物のHOMOエネルギーとする。同様に、各計算モデル構造の繰り返し単位の逆数1/nを横軸に、励起エネルギーを縦軸として、各計算モデル構造の基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーをプロットする。プロットした3点の間に最小二乗法にて直線を引き、該直線を外挿し、1/nが0である場合の値を、高分子化合物の基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーとする。   In the present invention, the HOMO energy and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state of the polymer compound composed of the repeating units represented by the formulas (1a) to (1f) are calculated as follows. As a calculation model structure, a calculation model structure in which the number n of repeating units represented by the formulas (1a) to (1f) is one, two connected calculation model structures, and three connected calculation model structures are created. Hydrogen atoms are bonded to the linking groups at both ends of each calculation model structure. Next, a structure optimization calculation is performed on each calculation model structure by a density functional method to obtain a stable structure. The B3LYP method is used for the functional and 3-21G * is used for the basis function. Further, the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state is calculated by the time-dependent density functional method for the structure obtained by the structure optimization calculation. At that time, B3LYP is used as the functional and 3-21G * is used as the basis function. The calculation program uses Gaussian09 (manufactured by Gaussian Inc.), but other programs may be used as long as they are equivalent methods. The HOMO energy of each calculation model structure is plotted with the reciprocal 1 / n of each calculation model structure as the horizontal axis and the HOMO energy as the vertical axis. A straight line is drawn between the three plotted points by the least square method, the straight line is extrapolated, and the value when 1 / n is 0 is defined as the HOMO energy of the polymer compound. Similarly, the excitation energy from the ground state of each calculation model structure to the lowest singlet state is plotted with the reciprocal 1 / n of each calculation model structure as the horizontal axis and the excitation energy as the vertical axis. A straight line is drawn between the three plotted points by the least square method, the line is extrapolated, and the value when 1 / n is 0 is the excitation energy from the ground state of the polymer compound to the lowest excited singlet state. And

例えば、高分子化合物が式(C)で表される繰り返し単位からなる場合、式(C−1)で表される化合物のHOMOエネルギー、式(C−2)で表される化合物のHOMOエネルギー、及び式(C−3)で表される化合物のHOMOエネルギーを計算する。次いで、横軸が1/nで表される値であり、縦軸がHOMOエネルギーである表に、横軸の座標が式(C−1)で表される化合物の1/nで表される値であって縦軸の座標が式(C−1)で表される化合物のHOMOエネルギーである第1の点、横軸の座標が式(C−2)で表される化合物の1/nで表される値であって縦軸の座標が式(C−2)で表される化合物のHOMOエネルギーである第2の点、及び、横軸の座標が式(C−3)で表される化合物の1/nで表される値であって縦軸の座標が式(C−3)で表される化合物のHOMOエネルギーである第3の点をプロットし、第1の点、第2の点、及び、第3の点を結ぶ近似直線を、最小ニ乗法により計算する。前記表において1/nで表される値が0である直線と前記近似直線との交点の縦軸の座標が式(C)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物のHOMOエネルギーとなる。
−Ar− H−Ar−H
(C) (C−1)
H−Ar−Ar−H H−Ar−Ar−Ar−H
(C−2) (C−3)
〔式中、Arは、式(1a)〜(1f)で表される構造単位を含む2価の有機基を表す。Hは水素原子を表す。〕
For example, when the polymer compound is composed of a repeating unit represented by the formula (C), the HOMO energy of the compound represented by the formula (C-1), the HOMO energy of the compound represented by the formula (C-2), And the HOMO energy of the compound represented by Formula (C-3) is calculated. Next, the horizontal axis is a value represented by 1 / n, the vertical axis is HOMO energy, and the coordinate of the horizontal axis is represented by 1 / n of the compound represented by the formula (C-1). 1st point which is a value and the coordinate of a vertical axis | shaft is the HOMO energy of the compound represented by Formula (C-1), and the coordinate of a horizontal axis is 1 / n of the compound represented by Formula (C-2) A second point that is the HOMO energy of the compound represented by the formula (C-2), and the coordinate of the horizontal axis is represented by the formula (C-3). The third point is a value represented by 1 / n of the compound and the coordinate of the vertical axis is the HOMO energy of the compound represented by the formula (C-3). And an approximate straight line connecting the third point and the third point are calculated by the method of least squares. In the table, the coordinate of the vertical axis of the intersection of the straight line having a value of 1 / n of 0 and the approximate straight line is the HOMO energy of the polymer compound containing the repeating unit represented by the formula (C).
-Ar 3 - H-Ar 3 -H
(C) (C-1)
H-Ar 3 -Ar 3 -H H -Ar 3 -Ar 3 -Ar 3 -H
(C-2) (C-3)
Wherein, Ar 3 represents a divalent organic group containing a structural unit represented by the formula (1a) ~ (1f). H represents a hydrogen atom. ]

本発明の高分子化合物において、式(1a)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物は、例えば、式(4)で表される化合物と式(5)で表される化合物とを重合して製造することができる。重合反応としては、例えば、Suzukiカップリング反応が挙げられる。

Figure 2014028912
(4)
Figure 2014028912
(5)
(式(4)、(5)中、Rは、前述と同じ意味を表す。Zは、ボロン酸、ボロン酸エステル残基を表す。2個あるZは、同一でも相異なっていてもよい。) In the polymer compound of the present invention, the polymer compound containing the repeating unit represented by the formula (1a) is obtained by polymerizing, for example, a compound represented by the formula (4) and a compound represented by the formula (5). Can be manufactured. Examples of the polymerization reaction include a Suzuki coupling reaction.
Figure 2014028912
(4)
Figure 2014028912
(5)
(In formulas (4) and (5), R represents the same meaning as described above. Z represents a boronic acid or boronic ester residue. The two Zs may be the same or different. )

式(4)中、Zで表されるボロン酸エステル残基は、ボロン酸エステルから水素原子を1個除いた基を表し、その具体例としては、下記式で表される基が挙げられる。

Figure 2014028912
(式中、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。) In formula (4), the boronic ester residue represented by Z represents a group in which one hydrogen atom has been removed from the boronic ester, and specific examples thereof include groups represented by the following formula.
Figure 2014028912
(In the formula, Me represents a methyl group, and Et represents an ethyl group.)

式(4)で表される化合物としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。

Figure 2014028912
As a compound represented by Formula (4), the following compounds are mentioned, for example.
Figure 2014028912

式(4)で表される化合物は、式(6)で表される化合物を、有機溶媒中で、ジボロン酸、またはジボロン酸エステルと反応させることにより製造することができる。

Figure 2014028912
(6)
(式(6)中、Rは、前述と同じ意味を表す。) The compound represented by the formula (4) can be produced by reacting the compound represented by the formula (6) with diboronic acid or diboronic acid ester in an organic solvent.
Figure 2014028912
(6)
(In formula (6), R represents the same meaning as described above.)

式(6)で表される化合物と反応させるジボロン酸またはジボロン酸エステルは、反応性の観点からジボロン酸エステルであることが好ましい。ジボロン酸エステルとしては例えば下記の(D−1)〜(D−6)の構造が挙げられる。

Figure 2014028912
The diboronic acid or diboronic acid ester to be reacted with the compound represented by the formula (6) is preferably a diboronic acid ester from the viewpoint of reactivity. Examples of the diboronic acid ester include the following structures (D-1) to (D-6).
Figure 2014028912

ジボロン酸エステルとして好ましくは(D−1)、(D−3)であり、特に好ましくは(D−3)である。ジボロン酸またはジボロン酸エステルの使用量は式(6)であらわされる化合物に対して通常2モル当量(以下、本明細書ではモル当量を単に当量と記載する。)〜10当量であり、好ましくは2当量〜4当量であり、さらに好ましくは2〜3当量である。   The diboronic acid ester is preferably (D-1) or (D-3), and particularly preferably (D-3). The amount of diboronic acid or diboronic acid ester used is usually 2 molar equivalents (hereinafter, the molar equivalents are simply referred to as equivalents) to 10 equivalents relative to the compound represented by formula (6), preferably 2 to 4 equivalents, more preferably 2 to 3 equivalents.

式(6)で表される化合物とジボロン酸またはジボロン酸エステルの反応は通常有機溶媒中で行われるが、該有機溶媒としては、芳香族炭化水素溶媒、脂肪族炭化水素溶媒、エーテル系溶媒、ハロゲン系溶媒、非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。芳香族炭化水素溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等が挙げられる。脂肪族炭化水素溶媒としては、ヘキサン、オクタン、デカンなどが挙げられる。エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等が挙げられる。ハロゲン系溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。溶媒として好ましくは芳香族炭化水素溶媒、エーテル溶媒であり、さらに好ましくはエーテル溶媒である。エーテル系溶媒の中でも好ましくはテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンであり、さらに好ましくは1,4−ジオキサンである。   The reaction of the compound represented by the formula (6) with diboronic acid or diboronic acid ester is usually carried out in an organic solvent. Examples of the organic solvent include aromatic hydrocarbon solvents, aliphatic hydrocarbon solvents, ether solvents, Examples thereof include halogen-based solvents and aprotic polar solvents. Examples of the aromatic hydrocarbon solvent include benzene, toluene, xylene, cumene and the like. Examples of the aliphatic hydrocarbon solvent include hexane, octane, decane and the like. Examples of ether solvents include diethyl ether, dibutyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and the like. Examples of the halogen solvent include dichloromethane, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene and the like. Examples of the aprotic polar solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like. The solvent is preferably an aromatic hydrocarbon solvent or an ether solvent, and more preferably an ether solvent. Of the ether solvents, tetrahydrofuran and 1,4-dioxane are preferable, and 1,4-dioxane is more preferable.

式(6)で表される化合物とジボロン酸またはジボロン酸エステルの反応は触媒存在下で行うことが好ましい。触媒としてはパラジウム触媒、ロジウム触媒、ルテニウム触媒、白金触媒が挙げられるが、中でもパラジウム触媒が好ましい。パラジウム触媒としては、例えば、Pd(0)触媒、Pd(II)触媒が挙げられる。具体的には、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、パラジウムアセテート類、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、パラジウムアセテート、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、ジクロロビス(ジフェニルホスフィノフェロセン)パラジウムが挙げられ、反応操作の容易さ、反応速度の観点からは、ジクロロビス(ジフェニルホスフィノフェロセン)パラジウムが好ましい。パラジウム触媒の添加量は、特に限定されず、触媒としての有効量であればよいが、式(6)で表される化合物1モルに対して、通常、0.0001モル〜0.5モル、好ましくは0.0003モル〜0.2モルである。反応において、必要に応じて配位子を用いることもできる。配位子としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン、トリ(o−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(2−フリル)ホスフィン、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン等のリン化合物やトリフェニルアルシン、トリフェノキシアルシン等の砒素化合物が挙げられる。配位子として好ましくは1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセンである。配位子を用いる場合、配位子の添加量は、パラジウム触媒1モルに対して、通常、0.5モル〜100モルであり、好ましくは0.9モル〜20モル、さらに好ましくは1モル〜10モルである。   The reaction between the compound represented by formula (6) and diboronic acid or diboronic acid ester is preferably performed in the presence of a catalyst. Examples of the catalyst include a palladium catalyst, a rhodium catalyst, a ruthenium catalyst, and a platinum catalyst, and among them, a palladium catalyst is preferable. Examples of the palladium catalyst include a Pd (0) catalyst and a Pd (II) catalyst. Specifically, palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], palladium acetates, dichlorobis (triphenylphosphine) palladium, palladium acetate, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, bis (dibenzylideneacetone) palladium, dichlorobis (diphenyl) Phosphinoferrocene) palladium, and dichlorobis (diphenylphosphinoferrocene) palladium is preferred from the viewpoint of ease of reaction operation and reaction rate. The addition amount of the palladium catalyst is not particularly limited as long as it is an effective amount as a catalyst, but is usually 0.0001 mol to 0.5 mol, preferably 0.0003 mol, relative to 1 mol of the compound represented by the formula (6). ~ 0.2 mol. In the reaction, a ligand can be used as necessary. Examples of the ligand include triphenylphosphine, tri (o-tolyl) phosphine, tri (o-methoxyphenyl) phosphine, tris (2-furyl) phosphine, 1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene, and the like. And arsenic compounds such as triphenylarsine and triphenoxyarsine. The ligand is preferably 1,1'-bis (diphenylphosphino) ferrocene. When using a ligand, the addition amount of the ligand is usually 0.5 mol to 100 mol, preferably 0.9 mol to 20 mol, more preferably 1 mol to 10 mol, relative to 1 mol of the palladium catalyst. is there.

式(6)で表される化合物とジボロン酸またはジボロン酸エステルの反応を行う温度は、前記溶媒にもよるが、通常、50〜160℃程度であり、60〜120℃が好ましい。また、溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。前記反応を行う時間(反応時間)は、高速液体クロマトグラフィ等で分析を行い、目的の転化率に達したときを終点としてもよいが、通常、0.1時間〜200時間程度である。1時間〜30時間程度が効率的で好ましい。   The temperature at which the compound represented by formula (6) is reacted with diboronic acid or diboronic acid ester is usually about 50 to 160 ° C, preferably 60 to 120 ° C, although it depends on the solvent. Alternatively, the temperature may be raised to near the boiling point of the solvent and refluxed. The time for performing the reaction (reaction time) is usually about 0.1 to 200 hours, although it may be analyzed by high performance liquid chromatography or the like and the target conversion rate may be reached as an end point. About 1 to 30 hours is efficient and preferable.

式(6)で表される化合物は、例えば、マクロモルキュルズ、2009年、第42巻、第17号、p.6564〜6571(Macromolecules, 42(17), 6564 (2009))に記載の方法を用いて合成することができる。   The compound represented by formula (6) is, for example, Macromolecules, 2009, Vol. 42, No. 17, p. It can be synthesized using the method described in 6564-6571 (Macromolecules, 42 (17), 6564 (2009)).

式(5)で表される化合物は、例えば、公表特許公報2010−501030に記載の方法を用いて合成することができる。   The compound represented by Formula (5) is compoundable using the method of publication patent publication 2010-5001030, for example.

同様に式(1b)、(1c)、(1d)、(1e)、(1f)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物は、各々式(7)、式(8)、式(9)、式(10)、式(11)で表される化合物と式(5)で表される化合物とを重合して製造することができる。重合反応としては、例えば、Suzukiカップリング反応が挙げられる。

Figure 2014028912
(式(7)、(8)、式(9)、式(10)、式(11)中、Rは前述と同じ意味を表す。複数あるRは、同一でも相異なっていてもよい。) Similarly, polymer compounds containing repeating units represented by formulas (1b), (1c), (1d), (1e), and (1f) are represented by formulas (7), (8), and (9), respectively. The compound represented by Formula (10) and Formula (11) and the compound represented by Formula (5) can be polymerized and produced. Examples of the polymerization reaction include a Suzuki coupling reaction.
Figure 2014028912
(In formulas (7), (8), (9), (10), and (11), R represents the same meaning as described above. Multiple Rs may be the same or different.)

<有機光電変換素子>
本発明の高分子化合物は、HOMOが深く、大きな解放端電圧を得ることができる。また、吸収波長が長波長であるため、高い短絡電流密度を得ることができる。
<Organic photoelectric conversion element>
The polymer compound of the present invention has a deep HOMO and can provide a large open-circuit voltage. Moreover, since the absorption wavelength is a long wavelength, a high short-circuit current density can be obtained.

本発明の有機光電変換素子は、一対の電極と、該電極間に機能層を有し、該機能層が電子受容性化合物と本発明の高分子化合物を含有する。電子受容性化合物としては、フラーレン類、フラーレン誘導体が好ましい。有機光電変換素子の具体例としては、
1.一対の電極と、該電極間に機能層を有し、該機能層が電子受容性化合物と、本発明の高分子化合物とを含有する有機光電変換素子;
2.一対の電極と、該電極間に機能層を有し、該機能層が電子受容性化合物と、本発明の高分子化合物とを含有する有機光電変換素子であって、該電子受容性化合物がフラーレン誘導体である有機光電変換素子;
が挙げられる。前記一対の電極は、通常、少なくとも一方が透明又は半透明であり、以下、その場合を一例として説明する。
The organic photoelectric conversion device of the present invention has a pair of electrodes and a functional layer between the electrodes, and the functional layer contains the electron-accepting compound and the polymer compound of the present invention. As the electron-accepting compound, fullerenes and fullerene derivatives are preferable. As a specific example of the organic photoelectric conversion element,
1. An organic photoelectric conversion element having a pair of electrodes and a functional layer between the electrodes, the functional layer containing an electron-accepting compound and the polymer compound of the present invention;
2. An organic photoelectric conversion element comprising a pair of electrodes and a functional layer between the electrodes, the functional layer containing an electron-accepting compound and the polymer compound of the present invention, wherein the electron-accepting compound is a fullerene An organic photoelectric conversion element which is a derivative;
Is mentioned. In general, at least one of the pair of electrodes is transparent or translucent. Hereinafter, this case will be described as an example.

前記1.の有機光電変換素子では、電子受容性化合物及び前記高分子化合物を含有する機能層における該電子受容性化合物の量が、前記高分子化合物100重量部に対して、10〜1000重量部であることが好ましく、20〜500重量部であることがより好ましい。また、前記2.の有機光電変換素子では、フラーレン誘導体及び前記高分子化合物を含有する機能層における該フラーレン誘導体の量が、該重合体100重量部に対して、10〜1000重量部であることが好ましく、20〜500重量部であることがより好ましい。光電変換効率を高める観点からは、機能層における該フラーレン誘導体の量が、該重合体100重量部に対して、20〜400重量部であることが好ましく、40〜250重量部であることがより好ましく、80〜120重量部であることがさらに好ましい。短絡電流密度を高める観点からは、機能層における該フラーレン誘導体の量が、該重合体100重量部に対して、20〜250重量部であることが好ましく、40〜120重量部であることがより好ましい。   1 above. In the organic photoelectric conversion element, the amount of the electron-accepting compound in the functional layer containing the electron-accepting compound and the polymer compound is 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer compound. Is preferable, and it is more preferable that it is 20-500 weight part. In addition, 2. In the organic photoelectric conversion element, the amount of the fullerene derivative in the functional layer containing the fullerene derivative and the polymer compound is preferably 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer. More preferably, it is 500 parts by weight. From the viewpoint of increasing the photoelectric conversion efficiency, the amount of the fullerene derivative in the functional layer is preferably 20 to 400 parts by weight and more preferably 40 to 250 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer. Preferably, it is 80 to 120 parts by weight. From the viewpoint of increasing the short-circuit current density, the amount of the fullerene derivative in the functional layer is preferably 20 to 250 parts by weight and more preferably 40 to 120 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer. preferable.

有機光電変換素子が高い光電変換効率を有するためには、前記電子受容性化合物及び本発明の高分子化合物が所望の入射光のスペクトルを効率よく吸収することができる吸収域を有するものであること、ヘテロ接合界面が励起子を効率よく分離するためにヘテロ接合界面を多く含むこと、ヘテロ接合界面が生成した電荷を速やかに電極へ輸送する電荷輸送性を有することが重要である。   In order for the organic photoelectric conversion element to have high photoelectric conversion efficiency, the electron-accepting compound and the polymer compound of the present invention have an absorption region that can efficiently absorb the spectrum of desired incident light. It is important that the heterojunction interface includes many heterojunction interfaces in order to efficiently separate excitons, and that the heterojunction interface has a charge transporting property for quickly transporting charges generated by the heterojunction interface to the electrode.

このような観点から、有機光電変換素子としては、前記1.、前記2.の有機光電変換素子が好ましく、ヘテロ接合界面を多く含むという観点からは、前記2.の有機光電変換素子がより好ましい。また、本発明の有機光電変換素子には、少なくとも一方の電極と該素子中の機能層との間に付加的な層を設けてもよい。付加的な層としては、ホール又は電子を輸送する電荷輸送層、バッファ層等が挙げられる。   From such a viewpoint, as the organic photoelectric conversion element, the above 1. , 2. From the standpoint of including a large number of heterojunction interfaces, the organic photoelectric conversion element is preferable. The organic photoelectric conversion element is more preferable. Further, in the organic photoelectric conversion element of the present invention, an additional layer may be provided between at least one electrode and the functional layer in the element. Examples of the additional layer include a charge transport layer that transports holes or electrons, and a buffer layer.

本発明の有機光電変換素子は、通常、基板上に形成される。該基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に化学的に変化しないものであればよい。基板の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコンが挙げられる。不透明な基板の場合には、反対の電極(即ち、基板から遠い方の電極)が透明又は半透明であることが好ましい。   The organic photoelectric conversion element of the present invention is usually formed on a substrate. The substrate may be any substrate that does not chemically change when an electrode is formed and an organic layer is formed. Examples of the material for the substrate include glass, plastic, polymer film, and silicon. In the case of an opaque substrate, the opposite electrode (that is, the electrode far from the substrate) is preferably transparent or translucent.

一対の電極の材料には、金属、導電性高分子等を用いることができる。一対の電極のうち一方の電極の材料は仕事関数の小さい材料が好ましい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、及びそれらの金属のうちの2つ以上の金属の合金、又はそれらの金属のうちの1つ以上の金属と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうちの1つ以上の金属との合金、グラファイト、グラファイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金が挙げられる。   As a material for the pair of electrodes, a metal, a conductive polymer, or the like can be used. The material of one of the pair of electrodes is preferably a material having a low work function. For example, metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium, and those metals An alloy of two or more of these metals, or one or more of those metals and one or more of gold, silver, platinum, copper, manganese, titanium, cobalt, nickel, tungsten, tin An alloy with metal, graphite, a graphite intercalation compound, or the like is used. Examples of the alloy include magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, magnesium-aluminum alloy, indium-silver alloy, lithium-aluminum alloy, lithium-magnesium alloy, lithium-indium alloy, and calcium-aluminum alloy.

前記の透明又は半透明の電極の材料としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が挙げられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性材料を用いて作製された膜、NESA、金、白金、銀、銅が用いられ、ITO、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。電極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、電極材料として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。   Examples of the material of the transparent or translucent electrode include a conductive metal oxide film and a translucent metal thin film. Specifically, a film formed using a conductive material made of indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide, etc., which is a composite thereof, NESA Gold, platinum, silver, and copper are used, and ITO, indium / zinc / oxide, and tin oxide are preferable. Examples of the method for producing the electrode include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a plating method, and the like. Moreover, you may use organic transparent conductive films, such as polyaniline and its derivative (s), polythiophene, and its derivative (s) as an electrode material.

前記付加的な層としての電荷輸送層、即ち、ホール輸送層又は電子輸送層に用いられる材料として、それぞれ後述の電子供与性化合物、電子受容性化合物を用いることができる。   As a material used for the charge transport layer as the additional layer, that is, the hole transport layer or the electron transport layer, an electron donating compound and an electron accepting compound described later can be used, respectively.

付加的な層としてのバッファ層に用いられる材料としては、フッ化リチウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン化物又は酸化物等を用いることができる。また、酸化チタン等の無機半導体の微粒子を用いることもできる。   As a material used for the buffer layer as an additional layer, halides or oxides of alkali metals or alkaline earth metals such as lithium fluoride can be used. In addition, fine particles of an inorganic semiconductor such as titanium oxide can be used.

<有機薄膜>
本発明の有機光電変換素子における前記機能層としては、例えば、式(A)で表される繰り返し単位と、式(B1)〜(B6)で表される繰り返し単位のうちの少なくとも1つの繰り返し単位とを有する高分子化合物と電子受容性化合物とを含有する有機薄膜を用いることができる。
<Organic thin film>
Examples of the functional layer in the organic photoelectric conversion device of the present invention include at least one repeating unit selected from the repeating unit represented by the formula (A) and the repeating units represented by the formulas (B1) to (B6). The organic thin film containing the high molecular compound which has these, and an electron-accepting compound can be used.

前記有機薄膜は、膜厚が、通常、1nm〜100μmであり、好ましくは2nm〜1000nmであり、より好ましくは5nm〜500nmであり、さらに好ましくは20nm〜200nmである。   The organic thin film has a thickness of usually 1 nm to 100 μm, preferably 2 nm to 1000 nm, more preferably 5 nm to 500 nm, and further preferably 20 nm to 200 nm.

前記有機薄膜は、前記高分子化合物を一種単独で含んでいても二種以上を組み合わせて含んでいてもよい。また、前記有機薄膜のホール輸送性を高めるため、前記有機薄膜中に電子供与性化合物として、低分子化合物及び/又は前記高分子化合物以外の高分子化合物を混合して用いることもできる。   The organic thin film may contain the polymer compound alone or in combination of two or more. Moreover, in order to improve the hole transport property of the organic thin film, a low molecular compound and / or a high molecular compound other than the high molecular compound can be mixed and used as the electron donating compound in the organic thin film.

式(A)で表される繰り返し単位と式(B1)〜(B6)で表される繰り返し単位のうちの少なくとも1つの繰り返し単位とを有する高分子化合物以外に有機薄膜が含んでいてもよい電子供与性化合物としては、例えば、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体が挙げられる。   An electron that the organic thin film may contain in addition to the polymer compound having the repeating unit represented by the formula (A) and at least one repeating unit of the repeating units represented by the formulas (B1) to (B6) Examples of the donor compound include pyrazoline derivatives, arylamine derivatives, stilbene derivatives, triphenyldiamine derivatives, oligothiophene and derivatives thereof, polyvinylcarbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, and aromatic amines in side chains or main chains. And polysiloxane derivatives, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, and polythienylene vinylene and derivatives thereof.

前記電子受容性化合物としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、C60等のフラーレン及びその誘導体、カーボンナノチューブ、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン等のフェナントロリン誘導体が挙げられ、とりわけフラーレン及びその誘導体が好ましい。 Examples of the electron-accepting compound include oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and derivatives thereof, benzoquinone and derivatives thereof, naphthoquinone and derivatives thereof, anthraquinones and derivatives thereof, tetracyanoanthraquinodimethane and derivatives thereof, and fluorenone derivatives. , diphenyldicyanoethylene and derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, 8-hydroxyquinoline and metal complexes of derivatives thereof, polyquinoline and derivatives thereof, polyquinoxaline and its derivatives, polyfluorene and its derivatives, fullerene and derivatives thereof such as C 60, carbon nanotube And phenanthroline derivatives such as 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, and fullerene and derivatives thereof are particularly preferable.

なお、前記電子供与性化合物、前記電子受容性化合物は、これらの化合物のエネルギー準位のエネルギーレベルから相対的に決定される。   The electron-donating compound and the electron-accepting compound are relatively determined from the energy levels of these compounds.

フラーレン類としては、C60、C70、およびC84などが挙げられ、フラーレン誘導体としては、C60、C70、およびC84などの誘導体が挙げられる。なおフラーレン誘導体とは、フラーレン類の少なくとも一部が修飾された化合物を表す。 Examples of fullerenes include C 60 , C 70 , and C 84 , and examples of fullerene derivatives include derivatives such as C 60 , C 70 , and C 84 . The fullerene derivative represents a compound in which at least a part of fullerenes is modified.

フラーレン類の誘導体としては、例えば、式(I)で表される化合物、式(II)で表される化合物、式(III)で表される化合物、式(IV)で表される化合物が挙げられる。

Figure 2014028912
(I) (II) (III) (IV)
(式(I)〜(IV)中、Rは、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基又はエステル構造を有する基である。複数個あるRは、同一であっても相異なってもよい。Rはアルキル基又はアリール基を表す。複数個あるRは、同一であっても相異なってもよい。) Examples of the derivatives of fullerenes include compounds represented by formula (I), compounds represented by formula (II), compounds represented by formula (III), and compounds represented by formula (IV). It is done.
Figure 2014028912
(I) (II) (III) (IV)
(In formulas (I) to (IV), R a is an alkyl group, aryl group, heteroaryl group or group having an ester structure. A plurality of R a may be the same or different. R b represents an alkyl group or an aryl group, and a plurality of R b may be the same or different.)

及びRで表されるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基の定義、具体例は、Rで表されるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基の定義、具体例と同じである。 The definitions and specific examples of the alkyl group, aryl group and heteroaryl group represented by R a and R b are the same as the definitions and specific examples of the alkyl group, aryl group and heteroaryl group represented by R.

で表されるエステル構造を有する基は、例えば、式(V)で表される基が挙げられる。

Figure 2014028912
(V)
(式(V)中、u1は、1〜6の整数を表す、u2は、0〜6の整数を表す、Rは、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。) Examples of the group having an ester structure represented by Ra include a group represented by the formula (V).
Figure 2014028912
(V)
(In formula (V), u1 represents an integer of 1 to 6, u2 represents an integer of 0 to 6, and R c represents an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group.)

で表されるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基の定義、具体例は、Rで表されるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基の定義、具体例と同じである。 The definitions and specific examples of the alkyl group, aryl group and heteroaryl group represented by R c are the same as the definitions and specific examples of the alkyl group, aryl group and heteroaryl group represented by R.

60の誘導体の具体例としては、以下のようなものが挙げられる。

Figure 2014028912

Figure 2014028912

Figure 2014028912
Specific examples of the C 60 derivative include the following.
Figure 2014028912

Figure 2014028912

Figure 2014028912

70の誘導体の具体例としては、以下のようなものが挙げられる。

Figure 2014028912
Specific examples of the C 70 derivative include the following.
Figure 2014028912

<有機薄膜の製造方法>
前記有機薄膜は、如何なる方法で製造してもよく、例えば、本発明の高分子化合物を含む溶液からの成膜による方法で製造してもよいし、真空蒸着法により有機薄膜を形成してもよい。溶液からの成膜により有機薄膜を製造する方法としては、例えば、一方の電極上に該溶液を塗布し、その後、溶媒を蒸発させて有機薄膜を製造する方法が挙げられる。
<Method for producing organic thin film>
The organic thin film may be produced by any method. For example, the organic thin film may be produced by a film formation method from a solution containing the polymer compound of the present invention, or an organic thin film may be formed by a vacuum deposition method. Good. Examples of the method for producing an organic thin film by film formation from a solution include a method of producing an organic thin film by applying the solution on one electrode and then evaporating the solvent.

溶液からの成膜に用いる溶媒は、本発明の高分子化合物を溶解させるものであれば特に制限はない。この溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、n−ブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン等の不飽和炭化水素系溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類系溶媒が挙げられる。本発明の高分子化合物は、通常、前記溶媒に0.1重量%以上溶解させることができる。   The solvent used for film formation from a solution is not particularly limited as long as it dissolves the polymer compound of the present invention. Examples of the solvent include unsaturated hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, n-butylbenzene, sec-butylbenzene, tert-butylbenzene, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane. Halogenated saturated hydrocarbon solvents such as dichloroethane, chlorobutane, bromobutane, chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane and bromocyclohexane, and halogenated unsaturated hydrocarbons such as chlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene Examples of the solvent include ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran. The polymer compound of the present invention can usually be dissolved in the solvent in an amount of 0.1% by weight or more.

溶液からの成膜には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を用いることができ、スピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。   For film formation from solution, spin coating method, casting method, micro gravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, dip coating method, spray coating method, screen printing method, flexographic method Coating methods such as a printing method, an offset printing method, an ink jet printing method, a dispenser printing method, a nozzle coating method, a capillary coating method can be used, and a spin coating method, a flexographic printing method, an ink jet printing method, and a dispenser printing method are preferable.

<素子の用途>
有機光電変換素子は、透明又は半透明の電極から太陽光等の光を照射することにより、電極間に光起電力が発生し、有機薄膜太陽電池として動作させることができる。有機薄膜太陽電池を複数集積することにより有機薄膜太陽電池モジュールとして用いることもできる。
<Application of device>
By irradiating light such as sunlight from a transparent or translucent electrode, the organic photoelectric conversion element generates a photovoltaic force between the electrodes and can be operated as an organic thin film solar cell. It can also be used as an organic thin film solar cell module by integrating a plurality of organic thin film solar cells.

また、電極間に電圧を印加した状態で、透明又は半透明の電極から光を照射することにより、光電流が流れ、有機光センサーとして動作させることができる。有機光センサーを複数集積することにより有機イメージセンサーとして用いることもできる。   In addition, by applying light from a transparent or translucent electrode in a state where a voltage is applied between the electrodes, a photocurrent flows and it can be operated as an organic photosensor. It can also be used as an organic image sensor by integrating a plurality of organic photosensors.

以下、本発明をさらに詳細に説明するために計算例を示す。計算により、高分子化合物のHOMOエネルギー、基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーを求めた。   Hereinafter, calculation examples will be shown to explain the present invention in more detail. By calculation, the HOMO energy of the polymer compound and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state were determined.

計算例1
高分子化合物1は下記式で表される最小の繰り返し単位を有する。計算モデル構造として、該繰り返し単位が1個からなる計算モデル構造、2個連結した計算モデル構造、3個連結した計算モデル構造を作成した。各計算モデル構造の両端の連結基には水素原子を結合させた。次に、各計算モデル構造に対して、密度汎関数法による構造最適化計算を行い、安定構造を求めた。汎関数にはB3LYPを用い、基底関数には3−21G*を用いた。さらに、該構造最適化計算により求められた構造に対して、時間依存密度汎関数法による基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーの計算を行った。その際、汎関数としてB3LYPを用い、基底関数には3−21G*を用いた。計算プログラムはGaussian09(Gaussian Inc.製)を用いた。各計算モデル構造の繰り返し単位nの逆数、すなわち1/nを横軸に、HOMOエネルギーを縦軸として、各計算モデル構造のHOMOエネルギーをプロットした。プロットした3点の間に最小二乗法にて直線を引き、該直線を外挿し、1/nが0である場合のHOMOエネルギーを、高分子化合物1のHOMOエネルギーとした。基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーについても、1/nを横軸に、励起エネルギーを縦軸として、各計算モデル構造の基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーをプロットした。プロットした3点の間に最小二乗法にて直線を引き、該直線を外挿し、1/nが0である場合のエネルギーを、重合体Aの基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーとした。高分子化合物1のHOMOエネルギーは−4.91(eV)、基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーは、1.54(eV)であった。

Figure 2014028912
高分子化合物1 最小の繰り返し単位 Calculation example 1
The polymer compound 1 has a minimum repeating unit represented by the following formula. As a calculation model structure, a calculation model structure having one repeating unit, two connected calculation model structures, and three connected calculation model structures were prepared. Hydrogen atoms were bonded to the linking groups at both ends of each calculation model structure. Next, the structure optimization calculation by the density functional method was performed on each calculation model structure to obtain a stable structure. B3LYP was used for the functional and 3-21G * was used for the basis function. Furthermore, the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state was calculated for the structure obtained by the structure optimization calculation by the time-dependent density functional method. At that time, B3LYP was used as the functional, and 3-21G * was used as the basis function. As a calculation program, Gaussian09 (manufactured by Gaussian Inc.) was used. The reciprocal number of the repeating unit n of each calculation model structure, that is, 1 / n is plotted on the horizontal axis, and the HOMO energy is plotted on the vertical axis. A straight line was drawn between the three plotted points by the least square method, and the straight line was extrapolated. For the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state, the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state of each calculation model structure is plotted with 1 / n as the horizontal axis and the excitation energy as the vertical axis. . A straight line is drawn between the three plotted points by the least square method, the line is extrapolated, and the energy when 1 / n is 0 is expressed as the excitation energy from the ground state of polymer A to the lowest excited singlet state. It was. The HOMO energy of the polymer compound 1 was −4.91 (eV), and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state was 1.54 (eV).
Figure 2014028912
Polymer compound 1 The smallest repeating unit

Figure 2014028912
Figure 2014028912

計算例2
高分子化合物2は下記式で表される最小の繰り返し単位を有する。計算例1と同様の法で、高分子化合物2のHOMOエネルギーおよび基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギー重項状態への励起エネルギーは、1.76(eV)であった。を計算した。高分子化合物2のHOMOエネルギーは―5.07(eV)基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーは、1.76(eV)であった。

Figure 2014028912
高分子化合物2 最小の繰り返し単位 Calculation example 2
The polymer compound 2 has a minimum repeating unit represented by the following formula. In the same manner as in Calculation Example 1, the HOMO energy of the polymer compound 2 and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state were 1.76 (eV). Was calculated. The HOMO energy of the polymer compound 2 was 1.76 (eV) from the −5.07 (eV) ground state to the lowest excited singlet state.
Figure 2014028912
Polymer 2 Minimum repeat unit

Figure 2014028912
Figure 2014028912

計算例3
高分子化合物3は下記式で表される最小の繰り返し単位を有する。計算例1と同様の方法で、高分子化合物3のHOMOエネルギーおよび基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーを計算した。高分子化合物3のHOMOエネルギーは―4.70(eV)、基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーは、1.90(eV)であった。

Figure 2014028912
高分子化合物3 最小の繰り返し単位 Calculation example 3
The polymer compound 3 has a minimum repeating unit represented by the following formula. In the same manner as in Calculation Example 1, the HOMO energy of the polymer compound 3 and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state were calculated. The HOMO energy of the polymer compound 3 was −4.70 (eV), and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state was 1.90 (eV).
Figure 2014028912
Polymer 3 Minimum repeat unit

Figure 2014028912
Figure 2014028912

計算例4
高分子化合物4は下記式で表される最小の繰り返し単位を有する。計算例1と同様の方法で、高分子化合物4のHOMOエネルギーおよび基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーを計算した。高分子化合物4のHOMOエネルギーは―4.77(eV)、基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーは、1.61(eV)であった。

Figure 2014028912
最小の繰り返し単位 Calculation example 4
The polymer compound 4 has a minimum repeating unit represented by the following formula. In the same manner as in Calculation Example 1, the HOMO energy of the polymer compound 4 and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state were calculated. The HOMO energy of the polymer compound 4 was −4.77 (eV), and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state was 1.61 (eV).
Figure 2014028912
Smallest repeating unit

Figure 2014028912
Figure 2014028912

計算例5
高分子化合物5は下記式で表される最小の繰り返し単位を有する。計算例1と同様の方法で、高分子化合物5のHOMOエネルギーおよび基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーを計算した。高分子化合物5のHOMOエネルギーは―4.90(eV)、基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーは、1.76(eV)であった。であった。

Figure 2014028912
最小の繰り返し単位 Calculation example 5
The polymer compound 5 has the minimum repeating unit represented by the following formula. In the same manner as in Calculation Example 1, the HOMO energy of the polymer compound 5 and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state were calculated. The HOMO energy of the polymer compound 5 was −4.90 (eV), and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state was 1.76 (eV). Met.
Figure 2014028912
Smallest repeating unit

Figure 2014028912
Figure 2014028912

計算例6
高分子化合物6は下記式で表される最小の繰り返し単位を有する。計算例1と同様の方法で、高分子化合物6のHOMOエネルギーおよび基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーを計算した。高分子化合物6のHOMOエネルギーは―4.55(eV)、基底状態から最低励起一重項状態への励起エネルギーは、2.01(eV)であった。であった。

Figure 2014028912
最小の繰り返し単位 Calculation example 6
The polymer compound 6 has a minimum repeating unit represented by the following formula. In the same manner as in Calculation Example 1, the HOMO energy and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state of the polymer compound 6 were calculated. The HOMO energy of the polymer compound 6 was −4.55 (eV), and the excitation energy from the ground state to the lowest excited singlet state was 2.01 (eV). Met.
Figure 2014028912
Smallest repeating unit

Figure 2014028912
Figure 2014028912

計算例1〜3に示されるように、式(A)で表される繰り返し単位と式(B1)、(B2)、(B3)のいずれかで表される繰り返し単位とを含む高分子化合物は、計算例4〜6に示されるそうでない高分子化合物に比べて、HOMOエネルギーが深く、高い開放端電圧(Voc)を得ることができる。 As shown in Calculation Examples 1 to 3, the polymer compound including the repeating unit represented by the formula (A) and the repeating unit represented by any one of the formulas (B1), (B2), and (B3) is The HOMO energy is deeper and higher open-circuit voltage (Voc) can be obtained as compared with other polymer compounds shown in calculation examples 4 to 6.

以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples will be shown below for illustrating the present invention in more detail, but the present invention is not limited to these examples.

高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量はサイズエクスクルージョンクロマトグラフィー(SEC)により求めた。   The polystyrene equivalent weight average molecular weight of the polymer compound was determined by size exclusion chromatography (SEC).

カラム: TOSOH TSKgel SuperHM-H(2本)+ TSKgel SuperH2000(4.6mm I.d. × 15cm);検出器:RI (SHIMADZU RID-10A);移動相:テトラヒドロフラン(THF)   Column: TOSOH TSKgel SuperHM-H (2) + TSKgel SuperH2000 (4.6 mm I.d. x 15 cm); Detector: RI (SHIMADZU RID-10A); Mobile phase: Tetrahydrofuran (THF)

合成例1
(化合物2の合成)

Figure 2014028912
化合物1 化合物2

攪拌装置を備えた2Lの4つ口フラスコに98%硫酸を2800g、化合物1を80.0g(0.384M)入れ、室温、 アルゴン雰囲気下で撹拌した。続いて撹拌下でN−ブロモコハク酸イミド(以下、NBSと呼称することもある) 23.9g(0.134M)を加えて30分間室温で攪拌した。その後、NBS 23.9g(0.134M)を加えて30分間室温で攪拌する操作を5回行った。NBSの添加量は合計で143.4gであった。その後、さらにNBS 20.4g(0.115M)を投入し、2時間室温で攪拌した。得られたスラリーを氷 7 Kgに加え、30分間撹拌した後、析出した結晶(オレンジ色)を濾過、水洗した。得られた固体を60℃、真空で乾燥して、粗結晶 を得た。得られた粗結晶 にクロロホルム 1430mlを注入し、2時間の加熱、還流を行い、スラリー状態とした。冷却後、ろ過、乾燥して 化合物2を95.1g得た。 Synthesis example 1
(Synthesis of Compound 2)
Figure 2014028912
Compound 1 Compound 2

2800 g of 98% sulfuric acid and 80.0 g (0.384 M) of Compound 1 were placed in a 2 L four-necked flask equipped with a stirrer, and stirred at room temperature under an argon atmosphere. Subsequently, 23.9 g (0.134M) of N-bromosuccinimide (hereinafter also referred to as NBS) was added with stirring, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Then, 23.9g (0.134M) of NBS was added and the operation which stirs at room temperature for 30 minutes was performed 5 times. The total amount of NBS added was 143.4 g. Thereafter, 20.4 g (0.115 M) of NBS was further added and stirred at room temperature for 2 hours. The obtained slurry was added to 7 Kg of ice and stirred for 30 minutes, and then the precipitated crystals (orange) were filtered and washed with water. The obtained solid was dried at 60 ° C. in vacuo to obtain crude crystals. Chloroform 1430 ml was poured into the obtained crude crystals, heated for 2 hours and refluxed to form a slurry. After cooling, it was filtered and dried to obtain 95.1 g of Compound 2.

合成例2
(化合物3の合成)

Figure 2014028912
化合物2 化合物3
攪拌装置を備えた500mL4つ口フラスコにマグネシウム12.0g(492mM)を入れてフラスコ内の気体をアルゴン置換した。この中へ、n―ドデシルブロマイド 122.8g(492mM)を無水THF 150mLに溶解させた溶液を45分間かけて滴下した。滴下後、フラスコを85℃のオイルバスに浸して、1.5時間攪拌した。その後、無水THF 250mlを加えて希釈し、25℃に冷却した。この操作で得られた溶液を溶液1と呼称する。
攪拌装置を備えた上記とは別の1Lの4 つ口フラスコに 化合物2を 30.0g(82mM)、無水THF113mlを仕込み、撹拌させた。このフラスコを氷水で冷却しながら、上記の溶液2を1時間かけて滴下した。滴下後、さらに12時間撹拌した。氷水で冷却しながら、飽和塩化アンモニウム水溶液 400mlを1時間かけて滴下し、30分間撹拌後、酢酸エチル 500mlで抽出した。得られた有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液で2 回洗浄し、硫酸マグネシウムで脱水、脱溶剤し、粗オイルを得た。さらに析出した赤色結晶をろ過して回収した。得られた赤色結晶を5mmHgに減圧し、118℃まで加温することで揮発成分を留去し、粗精製物 55.3gを得た。さらにシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製(溶出溶剤 ヘキサン/酢酸エチル=20/1(vol/vol))することによって 26.0gの化合物3の結晶を得た。 Synthesis example 2
(Synthesis of Compound 3)
Figure 2014028912
Compound 2 Compound 3
Magnesium 12.0 g (492 mM) was placed in a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer, and the gas in the flask was purged with argon. To this, a solution prepared by dissolving 122.8 g (492 mM) of n-dodecyl bromide in 150 mL of anhydrous THF was added dropwise over 45 minutes. After dropping, the flask was immersed in an oil bath at 85 ° C. and stirred for 1.5 hours. Thereafter, 250 ml of anhydrous THF was added for dilution, and the mixture was cooled to 25 ° C. The solution obtained by this operation is referred to as Solution 1.
Into a 1 L four-neck flask equipped with a stirrer, 30.0 g (82 mM) of Compound 2 and 113 ml of anhydrous THF were added and stirred. The solution 2 was added dropwise over 1 hour while cooling the flask with ice water. After dropping, the mixture was further stirred for 12 hours. While cooling with ice water, 400 ml of saturated aqueous ammonium chloride solution was added dropwise over 1 hour, stirred for 30 minutes, and extracted with 500 ml of ethyl acetate. The obtained organic layer was washed twice with a saturated aqueous ammonium chloride solution, dehydrated with magnesium sulfate, and desolvated to obtain a crude oil. Further, the precipitated red crystals were collected by filtration. The obtained red crystals were depressurized to 5 mmHg and heated to 118 ° C. to distill away volatile components, thereby obtaining 55.3 g of a crude product. Further, the residue was purified by silica gel column chromatography (elution solvent hexane / ethyl acetate = 20/1 (vol / vol)) to obtain 26.0 g of compound 3 crystals.

合成例3
(化合物4の合成)

Figure 2014028912
化合物3 化合物4
攪拌装置を備えた200mLの4 つ口フラスコに 化合物3を26.0g(36.8mM)、トリフルオロ酢酸 140ml、氷酢酸 79ml、塩化亜鉛 6.8gを仕込み、室温、アルゴン置換、撹拌下、82℃に昇温し、3時間攪拌した。続いてフラスコを徐々に減圧してトリフルオロ酢酸および酢酸を除去した。このフラスコに水を加えて、酢酸エチルで抽出し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄して、硫酸マグネシウムで乾燥した。エバポレーターで溶媒を留去して粗生成物 24.6gを得た。その後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶出溶媒:ヘキサン)で精製して化合物4を16.6g得た。 Synthesis example 3
(Synthesis of Compound 4)
Figure 2014028912
Compound 3 Compound 4
A 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer was charged with 26.0 g (36.8 mM) of Compound 3, 140 ml of trifluoroacetic acid, 79 ml of glacial acetic acid, and 6.8 g of zinc chloride. The temperature was raised to ° C. and stirred for 3 hours. Subsequently, the flask was gradually decompressed to remove trifluoroacetic acid and acetic acid. Water was added to the flask, and the mixture was extracted with ethyl acetate, washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and dried over magnesium sulfate. The solvent was distilled off with an evaporator to obtain 24.6 g of a crude product. Then, it refine | purified by silica gel column chromatography (elution solvent: hexane), and 16.6g of compounds 4 were obtained.

合成例4
(化合物5の合成)

Figure 2014028912
化合物2 化合物5
攪拌装置を備えた500mL4つ口フラスコにマグネシウムを12.0g(492mM)入れてフラスコ内部の気体をアルゴンで置換した。このフラスコに、n−へキシルブロミド 81.2g(492mM)の無水THF (150ml)溶液を45分間かけて滴下した。滴下後、さらに85℃に昇温し、1.5時間の還流反応を行った。その後、無水THF (250ml)を加えて希釈し、25℃に冷却した。得られた溶液を溶液2と呼称する。
攪拌装置を備えた上記とは異なる1Lの4 つ口フラスコに 化合物2を30.0g(82mM)、無水THF 114mlを入れて溶液とした。得られた溶液を氷冷下で攪拌しながら、上記の溶液2を1時間かけて滴下した。滴下後、さらに12時間撹拌した。その後、飽和塩化アンモニウム水溶液400mlを1時間かけて滴下し、30分間撹拌後、酢酸エチル 500mlで抽出した。得られた有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液で2 回洗浄し、硫酸マグネシウムで脱水した。エバポレーターで溶媒を留去し、粗生成物を得た。得られた粗生成物をヘキサンで洗浄して19.6gの粗生成物を得た。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(溶出溶液 ヘキサン/酢エチ=20/1(vol/vol)) 13.9gの化合物5を得た。 Synthesis example 4
(Synthesis of Compound 5)
Figure 2014028912
Compound 2 Compound 5
12.0 g (492 mM) of magnesium was placed in a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer, and the gas inside the flask was replaced with argon. To this flask, a solution of 81.2 g (492 mM) of n-hexyl bromide in anhydrous THF (150 ml) was added dropwise over 45 minutes. After the dropwise addition, the temperature was further raised to 85 ° C., and a reflux reaction was performed for 1.5 hours. Thereafter, anhydrous THF (250 ml) was added for dilution, and the mixture was cooled to 25 ° C. The resulting solution is referred to as Solution 2.
30.0 g (82 mM) of Compound 2 and 114 ml of anhydrous THF were added to a 1 L four-necked flask equipped with a stirrer and different from the above to prepare a solution. While stirring the resulting solution under ice-cooling, the above solution 2 was added dropwise over 1 hour. After dropping, the mixture was further stirred for 12 hours. Thereafter, 400 ml of a saturated aqueous ammonium chloride solution was added dropwise over 1 hour, stirred for 30 minutes, and extracted with 500 ml of ethyl acetate. The obtained organic layer was washed twice with a saturated aqueous ammonium chloride solution and dehydrated with magnesium sulfate. The solvent was distilled off with an evaporator to obtain a crude product. The obtained crude product was washed with hexane to obtain 19.6 g of a crude product. The obtained crude product was subjected to silica gel column chromatography (elution solution hexane / ethyl acetate = 20/1 (vol / vol)) to obtain 13.9 g of compound 5.

合成例5
(化合物6の合成)

Figure 2014028912
化合物5 化合物6
攪拌装置を備えた200mlの4 つ口フラスコに 化合物5を13.9g(25.8mM)、トリフルオロ酢酸 79ml、氷酢酸 42ml、塩化亜鉛 3.6gを仕込み、アルゴン雰囲気下、82℃度で3時間攪拌した。続いてフラスコを減圧してトリフルオロ酢酸と酢酸を留去した。その後、水を加えて酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで脱水した。その後、エバポレーターで溶媒を留去して粗生成物 12.6gを得た。その後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶出溶液 ヘキサン)で精製して目的の化合物6を6.49gを得た。 Synthesis example 5
(Synthesis of Compound 6)
Figure 2014028912
Compound 5 Compound 6
A 200 ml four-necked flask equipped with a stirrer was charged with 13.9 g (25.8 mM) of compound 5, 79 ml of trifluoroacetic acid, 42 ml of glacial acetic acid, and 3.6 g of zinc chloride. Stir for hours. Subsequently, the flask was decompressed to distill off trifluoroacetic acid and acetic acid. Thereafter, water was added and the mixture was extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and dehydrated with magnesium sulfate. Thereafter, the solvent was distilled off with an evaporator to obtain 12.6 g of a crude product. Then, it refine | purified by silica gel column chromatography (elution solution hexane), and 6.49g of the target compounds 6 were obtained.

合成例6
(化合物8の合成)

Figure 2014028912
化合物7 化合物8
窒素気流雰囲気下ジムロートを取付けた100ml3口フラスコに化合物7(Luminescence Technology社より購入、3.70g、5.4mmol)、bis(pinacolato)diboron(3.00g、11.8mmol)、酢酸カリウム(2.59g、26.4mmol)、PdCl2(dppf)(0.09g、0.1mmol)、dppf(0.06g、0.1mmol)、無水1,4-ジオキサン300mlを室温下にて仕込み、15時間加熱還流下攪拌した。攪拌後反応液をセライトろ過し、セライトケーキをクロロホルム200mlを用い、5回洗浄した。ろ液をエバポレータにて濃縮し、得られた残渣にクロロホルム200mlを加え80℃にて加熱攪拌し、そこへアセトニトリル400ml加え、攪拌を続けながら、室温まで放冷後さらに1時間攪拌した。得られたスラリーをろ取、アセトニトリル100mlを用い2回洗浄した後減圧乾燥(50mmHg、70℃、3hr)することで、化合物8を2.25g(0.24mmol、収率53.4%)得た。 Synthesis Example 6
(Synthesis of Compound 8)
Figure 2014028912
Compound 7 Compound 8
Compound 7 (purchased from Luminescence Technology, 3.70 g, 5.4 mmol), bis (pinacolato) diboron (3.00 g, 11.8 mmol), potassium acetate (2.59 g, 26.4 mmol) in a 100 ml three-necked flask equipped with a Dimroth in a nitrogen atmosphere , PdCl 2 (dppf) (0.09 g, 0.1 mmol), dppf (0.06 g, 0.1 mmol), and 300 ml of anhydrous 1,4-dioxane were charged at room temperature and stirred for 15 hours while heating under reflux. After stirring, the reaction solution was filtered through Celite, and the Celite cake was washed 5 times with 200 ml of chloroform. The filtrate was concentrated with an evaporator, 200 ml of chloroform was added to the obtained residue, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C., 400 ml of acetonitrile was added thereto, and the mixture was allowed to cool to room temperature and further stirred for 1 hour. The obtained slurry was collected by filtration, washed twice with 100 ml of acetonitrile, and then dried under reduced pressure (50 mmHg, 70 ° C., 3 hr) to obtain 2.25 g (0.24 mmol, yield 53.4%) of Compound 8.

1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ8.93(d、2H)、7.72(d、2H)、4.07(m、4H)、1.85(m、2H)、1.37(s、24H)、1.50−1.15(m、16H)、0.95−0.80(d、12H)
1 H-NMR (270 MHz / CDCl 3 ):
δ8.93 (d, 2H), 7.72 (d, 2H), 4.07 (m, 4H), 1.85 (m, 2H), 1.37 (s, 24H), 1.50-1 .15 (m, 16H), 0.95-0.80 (d, 12H)

実施例1
(高分子化合物7の合成)

Figure 2014028912
化合物8 化合物4 高分子化合物7
内部を窒素ガスで置換した100mLの四つ口フラスコに化合物4(106.3mg、0.154mmol)、乾燥クロロベンゼン(5mL)を加えて30分間アルゴンでバブリングして脱気した。脱気後にトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(7.07mg,0.00772mmol)、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(8.96mg、0.0309mmol)、3Mリン酸カリウム水溶液(2mL)を加え、80℃に加熱した。このフラスコに、30分間アルゴンでバブリングして脱気した化合物8(120mg,0.154mmol)の乾燥THF(5mL)溶液を5分間かけて滴下し、80℃で3時間加熱した。続いて、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム二水和物(1.74g)とイオン交換水(10mL)を加え、90℃で2時間加熱した。得られた有機層をイオン交換水(20mL)で2回、10wt%酢酸水溶液(20mL)で2回、イオン交換水(20mL)で2回洗浄した後、メタノール(50mL)に注いで固体を析出させた。得られた固体をo−ジクロロベンゼン8mLに再溶解させて、カラムクロマトグラフィ(SiOおよびアルミナ)を通過させ、得られた溶液をメタノール(50mL)に注いで固体を析出させた。析出した固体をろ過、乾燥を行うことにより、高分子化合物7を111mg得た。GPCで測定した高分子化合物7の分子量はMn=96500、Mw=729000であった。 Example 1
(Synthesis of polymer compound 7)
Figure 2014028912
Compound 8 Compound 4 Polymer compound 7
Compound 4 (106.3 mg, 0.154 mmol) and dry chlorobenzene (5 mL) were added to a 100 mL four-necked flask whose inside was replaced with nitrogen gas, and deaerated by bubbling with argon for 30 minutes. After degassing, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (7.07 mg, 0.00772 mmol), tri-tert-butylphosphonium tetrafluoroborate (8.96 mg, 0.0309 mmol), 3M aqueous potassium phosphate solution (2 mL) were added. In addition, it was heated to 80 ° C. To this flask, a dry THF (5 mL) solution of Compound 8 (120 mg, 0.154 mmol) deaerated by bubbling with argon for 30 minutes was dropped over 5 minutes and heated at 80 ° C. for 3 hours. Subsequently, sodium diethyldithiocarbamate dihydrate (1.74 g) and ion-exchanged water (10 mL) were added and heated at 90 ° C. for 2 hours. The obtained organic layer was washed twice with ion-exchanged water (20 mL), twice with 10 wt% aqueous acetic acid (20 mL) and twice with ion-exchanged water (20 mL), and then poured into methanol (50 mL) to precipitate a solid. I let you. The obtained solid was redissolved in 8 mL of o-dichlorobenzene, passed through column chromatography (SiO 2 and alumina), and the obtained solution was poured into methanol (50 mL) to precipitate a solid. The precipitated solid was filtered and dried to obtain 111 mg of polymer compound 7. The molecular weight of the polymer compound 7 measured by GPC was Mn = 96500 and Mw = 729000.

実施例2
(高分子化合物8の合成)

Figure 2014028912
化合物8 化合物6 高分子化合物8
内部を窒素ガスで置換した100mLの四つ口フラスコに化合物6(80mg、0.154mmol)、乾燥クロロベンゼン(5mL)を加えて30分間アルゴンでバブリングして脱気した。脱気後にトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(7.04mg,0.00769mmol)、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(8.92mg、0.0308mmol)、3Mリン酸カリウム水溶液(2mL)を加え、80℃に加熱した。このフラスコに、30分間アルゴンでバブリングして脱気した化合物8(120mg,0.154mmol)の乾燥THF(5mL)溶液を5分間かけて滴下し、80℃で3時間加熱した。続いて、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム二水和物(1.74g)とイオン交換水(10mL)を加え、90℃で2時間加熱した。得られた有機層をイオン交換水(20mL)で2回、10wt%酢酸水溶液(20mL)で2回、イオン交換水(20mL)で2回洗浄した後、メタノール(50mL)に注いで固体を析出させた。得られた固体をo−ジクロロベンゼン7mLに再溶解させて、カラムクロマトグラフィ(SiOおよびアルミナ)を通過させ、得られた溶液をメタノール(50mL)に注いで固体を析出させた。析出した固体をろ過、乾燥を行うことにより、高分子化合物8を109mg得た。GPCで測定した高分子化合物8の分子量はMn=144000、Mw=800000であった。 Example 2
(Synthesis of polymer compound 8)
Figure 2014028912
Compound 8 Compound 6 Polymer compound 8
Compound 6 (80 mg, 0.154 mmol) and dry chlorobenzene (5 mL) were added to a 100 mL four-necked flask whose inside was replaced with nitrogen gas, and deaerated by bubbling with argon for 30 minutes. After degassing, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (7.04 mg, 0.00769 mmol), tri-tert-butylphosphonium tetrafluoroborate (8.92 mg, 0.0308 mmol), 3M aqueous potassium phosphate solution (2 mL) were added. In addition, it was heated to 80 ° C. To this flask, a dry THF (5 mL) solution of Compound 8 (120 mg, 0.154 mmol) deaerated by bubbling with argon for 30 minutes was dropped over 5 minutes and heated at 80 ° C. for 3 hours. Subsequently, sodium diethyldithiocarbamate dihydrate (1.74 g) and ion-exchanged water (10 mL) were added and heated at 90 ° C. for 2 hours. The obtained organic layer was washed twice with ion-exchanged water (20 mL), twice with 10 wt% aqueous acetic acid (20 mL) and twice with ion-exchanged water (20 mL), and then poured into methanol (50 mL) to precipitate a solid. I let you. The obtained solid was redissolved in 7 mL of o-dichlorobenzene, passed through column chromatography (SiO 2 and alumina), and the obtained solution was poured into methanol (50 mL) to precipitate a solid. 109 mg of polymer compound 8 was obtained by filtering and drying the depositing solid. The molecular weight of the polymer compound 8 measured by GPC was Mn = 144000 and Mw = 800,000.

実施例3
(高分子化合物9の合成)

Figure 2014028912
化合物9 化合物6 高分子化合物9
フラスコ内の気体をアルゴンで置換した100mLフラスコに、特開2011−249757号公報に記載の化合物9を303.0mg(0.288mmol)、化合物6を150mg(0.288mmol)、トリス(2−トリル)ホスフィンを7.90mg(0.0259mmol)、脱水トルエン12mlを入れて均一溶液とした。得られたトルエン溶液を、アルゴンで30分バブリングした。その後、トルエン溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを3.96mg(0.00432mmol)加え、105℃で4時間攪拌した。その後、フラスコを室温までに冷却し、反応液をメタノール200mLと濃塩酸20mLの混合溶液に注いだ。析出したポリマーをろ過して回収し、得られたポリマーを、円筒ろ紙に入れ、ソックスレー抽出器を用いて、メタノールおよびアセトンでそれぞれ3時間洗浄した。円筒ろ紙内に残ったポリマーを、o−ジクロロベンゼン12mLに溶解させ、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム0.24gと水2.0mLを加え、90℃で3時間攪拌を行った。水層を除去後、有機層を水50mlで2回洗浄し、次いで、3wt%の酢酸水溶液50mLで2回洗浄し、次いで、水50mLで2回洗浄し、得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させた。ポリマーをろ過後、乾燥し、得られたポリマーをo−ジクロロベンゼン24mLに再度溶解し、アルミナ/シリカゲルカラムを通した。得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させ、ポリマーをろ過後、乾燥し、精製された高分子化合物9を166mgを得た。GPCで測定した高分子化合物9の分子量はMn=73000、Mw=193000であった。 Example 3
(Synthesis of polymer compound 9)
Figure 2014028912
Compound 9 Compound 6 Polymer compound 9
In a 100 mL flask in which the gas in the flask was replaced with argon, 303.0 mg (0.288 mmol) of compound 9 described in JP 2011-249757 A, 150 mg (0.288 mmol) of compound 6, tris (2-tolyl) ) 7.90 mg (0.0259 mmol) of phosphine and 12 ml of dehydrated toluene were added to obtain a uniform solution. The resulting toluene solution was bubbled with argon for 30 minutes. Thereafter, 3.96 mg (0.00432 mmol) of tris (dibenzylideneacetone) dipalladium was added to the toluene solution, and the mixture was stirred at 105 ° C. for 4 hours. Thereafter, the flask was cooled to room temperature, and the reaction solution was poured into a mixed solution of 200 mL of methanol and 20 mL of concentrated hydrochloric acid. The precipitated polymer was collected by filtration, and the obtained polymer was put into a cylindrical filter paper and washed with methanol and acetone for 3 hours using a Soxhlet extractor. The polymer remaining in the cylindrical filter paper was dissolved in 12 mL of o-dichlorobenzene, 0.24 g of sodium diethyldithiocarbamate and 2.0 mL of water were added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 3 hours. After removing the aqueous layer, the organic layer was washed twice with 50 ml of water, then twice with 50 mL of a 3 wt% aqueous acetic acid solution, then twice with 50 mL of water, and the resulting solution was poured into methanol. A polymer was precipitated. The polymer was filtered and dried, and the resulting polymer was dissolved again in 24 mL of o-dichlorobenzene and passed through an alumina / silica gel column. The obtained solution was poured into methanol to precipitate a polymer, and the polymer was filtered and dried to obtain 166 mg of purified polymer compound 9. The molecular weight of the polymer compound 9 measured by GPC was Mn = 73000 and Mw = 193000.

合成例7
(化合物11の合成)

Figure 2014028912
化合物10 化合物11
フラスコ内の気体をアルゴンで置換した200mLフラスコに、国際公開第2011/052709号の記載に従って合成した化合物10を2.00g(3.77 mmol)、脱水テトラヒドロフランを100mL入れて均一な溶液とした。該溶液を−78℃に保ち、該溶液に1.6Mのn−ブチルリチウムのヘキサン溶液5.89mL(9.42mmol)を10分かけて滴下した。滴下後、反応液を−78℃で30分攪拌し、次いで、室温(25℃)で2時間攪拌した。その後、フラスコを−78℃に冷却し、反応液にトリブチルスズクロリドを3.37g(10.4mmol)加えた。添加後、反応液を−78℃で30分攪拌し、次いで、室温(25℃)で3時間攪拌した。その後、反応液に水200mlを加えて反応を停止し、酢酸エチルを加えて反応生成物を含む有機層を抽出した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過後、濾液をエバポレーターで濃縮し、溶媒を留去した。得られたオイル状の物質を展開溶媒がヘキサンであるシリカゲルカラムで精製した。シリカゲルカラムのシリカゲルには、あらかじめ10重量%のトリエチルアミンを含むヘキサンに5分間浸し、その後、ヘキサンで濯いだシリカゲルを用いた。精製後、化合物11を3.55g(3.20mmol)得た。 Synthesis example 7
(Synthesis of Compound 11)
Figure 2014028912
Compound 10 Compound 11
In a 200 mL flask in which the gas in the flask was replaced with argon, 2.00 g (3.77 mmol) of Compound 10 synthesized according to the description of WO 2011/052709 and 100 mL of dehydrated tetrahydrofuran were added to obtain a uniform solution. The solution was kept at −78 ° C., and 5.89 mL (9.42 mmol) of a 1.6M n-butyllithium hexane solution was added dropwise to the solution over 10 minutes. After the addition, the reaction solution was stirred at -78 ° C for 30 minutes, and then stirred at room temperature (25 ° C) for 2 hours. Thereafter, the flask was cooled to −78 ° C., and 3.37 g (10.4 mmol) of tributyltin chloride was added to the reaction solution. After the addition, the reaction solution was stirred at −78 ° C. for 30 minutes, and then stirred at room temperature (25 ° C.) for 3 hours. Thereafter, 200 ml of water was added to the reaction solution to stop the reaction, and ethyl acetate was added to extract an organic layer containing the reaction product. The organic layer was dried over sodium sulfate and filtered, and then the filtrate was concentrated with an evaporator and the solvent was distilled off. The obtained oily substance was purified by a silica gel column whose developing solvent was hexane. As the silica gel of the silica gel column, silica gel previously immersed in hexane containing 10% by weight of triethylamine for 5 minutes and then rinsed with hexane was used. After purification, 3.55 g (3.20 mmol) of Compound 11 was obtained.

実施例3
高分子化合物10の合成

Figure 2014028912
化合物11 化合物6 高分子化合物10
フラスコ内の気体をアルゴンで置換した100mLフラスコに、化合物11を255.5mg(0.230mmol)、化合物6を120mg(0.231mmol)、トリス(2−トリル)ホスフィンを6.32mg(0.0208mmol)、脱水トルエン10mlを入れて均一溶液とした。得られたトルエン溶液を、アルゴンで30分バブリングした。その後、トルエン溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを3.17mg(0.00346mmol)加え、105℃で5時間攪拌した。その後、フラスコを室温までに冷却し、反応液をメタノール200mLと濃塩酸20mLの混合溶液に注いだ。析出したポリマーをろ過して回収し、得られたポリマーを、円筒ろ紙に入れ、ソックスレー抽出器を用いて、メタノール、アセトン及びヘキサンでそれぞれ3時間洗浄した。円筒ろ紙内に残ったポリマーを、o−ジクロロベンゼン7mLに溶解させ、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム0.11gと水2.0mLを加え、90℃で3時間攪拌を行った。水層を除去後、有機層を水50mlで2回洗浄し、次いで、3wt%の酢酸水溶液50mLで2回洗浄し、次いで、水50mLで2回洗浄し、得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させた。ポリマーをろ過後、乾燥し、得られたポリマーをo−ジクロロベンゼン7mLに再度溶解し、アルミナ/シリカゲルカラムを通した。得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させ、ポリマーをろ過後、乾燥し、精製された高分子化合物10を108mg得た。GPCで測定した高分子化合物10の分子量はMn=36700、Mw=90000であった。 Example 3
Synthesis of polymer compound 10
Figure 2014028912
Compound 11 Compound 6 Polymer Compound 10
In a 100 mL flask in which the gas in the flask was replaced with argon, 255.5 mg (0.230 mmol) of compound 11, 120 mg (0.231 mmol) of compound 6, and 6.32 mg (0.0208 mmol) of tris (2-tolyl) phosphine. ), 10 ml of dehydrated toluene was added to obtain a uniform solution. The resulting toluene solution was bubbled with argon for 30 minutes. Thereafter, 3.17 mg (0.00346 mmol) of tris (dibenzylideneacetone) dipalladium was added to the toluene solution, and the mixture was stirred at 105 ° C. for 5 hours. Thereafter, the flask was cooled to room temperature, and the reaction solution was poured into a mixed solution of 200 mL of methanol and 20 mL of concentrated hydrochloric acid. The precipitated polymer was collected by filtration, and the obtained polymer was put into a cylindrical filter paper and washed with methanol, acetone and hexane for 3 hours using a Soxhlet extractor. The polymer remaining in the cylindrical filter paper was dissolved in 7 mL of o-dichlorobenzene, 0.11 g of sodium diethyldithiocarbamate and 2.0 mL of water were added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 3 hours. After removing the aqueous layer, the organic layer was washed twice with 50 ml of water, then twice with 50 mL of a 3 wt% aqueous acetic acid solution, then twice with 50 mL of water, and the resulting solution was poured into methanol. A polymer was precipitated. The polymer was filtered and dried, and the resulting polymer was dissolved again in 7 mL of o-dichlorobenzene and passed through an alumina / silica gel column. The obtained solution was poured into methanol to precipitate a polymer, and the polymer was filtered and then dried to obtain 108 mg of purified polymer compound 10. The molecular weight of the polymer compound 10 measured by GPC was Mn = 36700 and Mw = 90000.

合成例8
(化合物12の合成)

Figure 2014028912
化合物4 化合物12

窒素気流雰囲気下ジムロートを取付けた100ml3口フラスコに化合物4(1.00g、1.45mmol)、bis(pinacolato)diboron(0.775g、3.05mmol)、酢酸カリウム(0.370g、3.77mmol)、PdCl2(dppf)(59.4mg、0.0727mmol)、無水1,4-ジオキサン100mlを室温下にて仕込み、100℃で5時間攪拌した。攪拌後反応液をセライトろ過し、ろ液をエバポレータで濃縮した。得られた粗精製物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(ヘキサン:酢酸エチル=5:1(vol:vol))で精製して目的の化合物12を0.90g得た。 Synthesis example 8
(Synthesis of Compound 12)
Figure 2014028912
Compound 4 Compound 12

Compound 4 (1.00 g, 1.45 mmol), bis (pinacolato) diboron (0.775 g, 3.05 mmol), potassium acetate (0.370 g, 3.77 mmol) in a 100 ml three-necked flask equipped with a Dimroth in a nitrogen stream atmosphere , PdCl 2 (dppf) (59.4 mg, 0.0727 mmol) and 100 ml of anhydrous 1,4-dioxane were charged at room temperature and stirred at 100 ° C. for 5 hours. After stirring, the reaction solution was filtered through Celite, and the filtrate was concentrated with an evaporator. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography (hexane: ethyl acetate = 5: 1 (vol: vol)) to obtain 0.90 g of the desired compound 12.

実施例4
高分子化合物11の合成

Figure 2014028912
化合物12 化合物13
内部を窒素ガスで置換した100mLの四つ口フラスコにEuropean Journal of Organic Chemistry, 2011年, Issue 25, pages 4841-4852に記載のある方法で合成した化合物13(100.0mg、0.160mmol)、乾燥クロロベンゼン(4mL)を加えて30分間アルゴンでバブリングして脱気した。脱気後にトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(7.31mg,0.0080mmol)、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(9.26mg、0.032mmol)、3Mリン酸カリウム水溶液(1.6mL)を加え、80℃に加熱した。このフラスコに、30分間アルゴンでバブリングして脱気した化合物12(124.8mg,0.159mmol)の乾燥THF(5mL)溶液を5分間かけて滴下し、80℃で3時間加熱した。続いて、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム二水和物(1.80g)とイオン交換水(10mL)を加え、90℃で2時間加熱した。得られた有機層をイオン交換水(30mL)で2回、10wt%酢酸水溶液(30mL)で2回、イオン交換水(30mL)で2回洗浄した後、メタノール(100mL)に注いで固体を析出させた。得られた固体をo−ジクロロベンゼン8mLに再溶解させて、カラムクロマトグラフィ(SiOおよびアルミナ)を通過させ、得られた溶液をメタノール(50mL)に注いで固体を析出させた。析出した固体をろ過、乾燥を行うことにより、下式で表される高分子化合物11を89mg得た。
Figure 2014028912
Example 4
Synthesis of polymer compound 11
Figure 2014028912
Compound 12 Compound 13
Compound 13 (100.0 mg, 0.160 mmol) synthesized in a method described in European Journal of Organic Chemistry, 2011, Issue 25, pages 4841-4852 in a 100 mL four-necked flask with the inside replaced with nitrogen gas, Dry chlorobenzene (4 mL) was added and degassed by bubbling with argon for 30 minutes. After degassing, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (7.31 mg, 0.0080 mmol), tri-tert-butylphosphonium tetrafluoroborate (9.26 mg, 0.032 mmol), 3M aqueous potassium phosphate (1.6 mL) ) And heated to 80 ° C. To this flask, a dry THF (5 mL) solution of Compound 12 (124.8 mg, 0.159 mmol) deaerated by bubbling with argon for 30 minutes was added dropwise over 5 minutes and heated at 80 ° C. for 3 hours. Subsequently, sodium diethyldithiocarbamate dihydrate (1.80 g) and ion-exchanged water (10 mL) were added and heated at 90 ° C. for 2 hours. The obtained organic layer was washed twice with ion-exchanged water (30 mL), twice with 10 wt% aqueous acetic acid (30 mL) and twice with ion-exchanged water (30 mL), and then poured into methanol (100 mL) to precipitate a solid. I let you. The obtained solid was redissolved in 8 mL of o-dichlorobenzene, passed through column chromatography (SiO 2 and alumina), and the obtained solution was poured into methanol (50 mL) to precipitate a solid. The precipitated solid was filtered and dried to obtain 89 mg of polymer compound 11 represented by the following formula.
Figure 2014028912

実施例5
高分子化合物12の合成

Figure 2014028912
化合物12 化合物14
内部を窒素ガスで置換した100mLの四つ口フラスコに国際公開特許公報WO2011052710A1号公報に記載のある方法で合成した化合物14(50.0mg、0.073mmol)、乾燥クロロベンゼン(4mL)を加えて30分間アルゴンでバブリングして脱気した。脱気後にトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(3.35mg,0.0037mmol)、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(4.25mg、0.015mmol)、3Mリン酸カリウム水溶液(0.8mL)を加え、80℃に加熱した。このフラスコに、30分間アルゴンでバブリングして脱気した化合物12(57.4mg,0.073mmol)の乾燥THF(5mL)溶液を5分間かけて滴下し、80℃で3時間加熱した。続いて、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム二水和物(0.83g)とイオン交換水(8mL)を加え、90℃で2時間加熱した。得られた有機層をイオン交換水(20mL)で2回、10wt%酢酸水溶液(20mL)で2回、イオン交換水(20mL)で2回洗浄した後、メタノール(50mL)に注いで固体を析出させた。得られた固体をo−ジクロロベンゼン5mLに再溶解させて、カラムクロマトグラフィ(SiOおよびアルミナ)を通過させ、得られた溶液をメタノール(50mL)に注いで固体を析出させた。析出した固体をろ過、乾燥を行うことにより、下式で表される高分子化合物12を44mg得た。GPCで測定した高分子化合物12の分子量はMn=28000、Mw=229000であった。
Figure 2014028912
Example 5
Synthesis of polymer compound 12
Figure 2014028912
Compound 12 Compound 14
Compound 14 (50.0 mg, 0.073 mmol) synthesized by a method described in International Publication No. WO201110552710A1 and dry chlorobenzene (4 mL) were added to a 100 mL four-necked flask whose inside was replaced with nitrogen gas, and 30 Degassed by bubbling with argon for min. After degassing, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (3.35 mg, 0.0037 mmol), tri-tert-butylphosphonium tetrafluoroborate (4.25 mg, 0.015 mmol), 3M aqueous potassium phosphate solution (0.8 mL) ) And heated to 80 ° C. To this flask, a dry THF (5 mL) solution of Compound 12 (57.4 mg, 0.073 mmol) deaerated by bubbling with argon for 30 minutes was added dropwise over 5 minutes and heated at 80 ° C. for 3 hours. Subsequently, sodium diethyldithiocarbamate dihydrate (0.83 g) and ion-exchanged water (8 mL) were added and heated at 90 ° C. for 2 hours. The obtained organic layer was washed twice with ion-exchanged water (20 mL), twice with 10 wt% aqueous acetic acid (20 mL) and twice with ion-exchanged water (20 mL), and then poured into methanol (50 mL) to precipitate a solid. I let you. The obtained solid was redissolved in 5 mL of o-dichlorobenzene, passed through column chromatography (SiO 2 and alumina), and the obtained solution was poured into methanol (50 mL) to precipitate a solid. The precipitated solid was filtered and dried to obtain 44 mg of polymer compound 12 represented by the following formula. The molecular weight of the polymer compound 12 measured by GPC was Mn = 28000 and Mw = 229000.
Figure 2014028912

測定例1
(有機薄膜の吸光度の測定)
高分子化合物7〜12を0.75重量%の濃度でo−ジクロロベンゼンに溶解させ、塗布溶液を作製した。得られた塗布溶液をガラス基板上に、スピンコートで塗布した。塗布操作は23℃で行った。その後、大気下120℃の条件で5分間ベークし、膜厚約100nmの有機薄膜を得た。有機薄膜の吸収スペクトルを分光光度計(日本分光株式会社製、商品名:V−670)で測定した。測定したスペクトルより求めた吸収が最大になる波長を表7に示す。
Measurement example 1
(Measurement of absorbance of organic thin film)
Polymer compounds 7 to 12 were dissolved in o-dichlorobenzene at a concentration of 0.75% by weight to prepare a coating solution. The obtained coating solution was applied onto a glass substrate by spin coating. The coating operation was performed at 23 ° C. Then, it baked for 5 minutes on 120 degreeC conditions in air | atmosphere, and obtained the organic thin film with a film thickness of about 100 nm. The absorption spectrum of the organic thin film was measured with a spectrophotometer (trade name: V-670, manufactured by JASCO Corporation). Table 7 shows the wavelengths at which the absorption obtained from the measured spectrum becomes maximum.

測定例2
(有機薄膜のイオン化ポテンシャルの測定)
測定例1で作成した有機薄膜で、大気中光電子分光装置(理研計器製AC-2)を用いてイオン化ポテンシャルを測定した。得られたイオン化ポテンシャルを表7に示す。
Measurement example 2
(Measurement of ionization potential of organic thin film)
With the organic thin film prepared in Measurement Example 1, the ionization potential was measured using an atmospheric photoelectron spectrometer (AC-2 manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.). Table 7 shows the obtained ionization potential.

(有機薄膜太陽電池の作製及び評価)
電子受容性化合物であるフラーレン誘導体C60PCBM(Phenyl C61-butyric acid methyl ester、フロンティアカーボン社製、商品名:E100(ロット番号11A0082−A))と、電子供与性化合物である高分子化合物7〜12とを、各々2:1の重量比で混合し、混合物の濃度が2.25重量%となるよう、o−ジクロロベンゼンに溶解させた。得られた溶液を、孔径0.5μmのテフロン(登録商標)フィルターで濾過し、塗布溶液1を調製した。
(Production and evaluation of organic thin-film solar cells)
Fullerene derivative C60PCBM (Phenyl C61-butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon Co., trade name: E100 (lot number 11A0082-A)), which is an electron-accepting compound, and polymer compounds 7-12, which are electron-donating compounds, Were mixed in a weight ratio of 2: 1 each and dissolved in o-dichlorobenzene so that the concentration of the mixture was 2.25 wt%. The obtained solution was filtered through a Teflon (registered trademark) filter having a pore diameter of 0.5 μm to prepare a coating solution 1.

スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板をオゾンUV処理して表面処理を行った。次に、PEDOT:PSS溶液(ヘレウス社製CleviosP VP AI4083)をスピンコートによりITO膜上に塗布し、大気中120℃で10分間加熱することにより、膜厚50nmの正孔注入層を作成した。次に、前記塗布溶液1を、スピンコートにより正孔注入層上に塗布し、有機薄膜太陽電池の機能層を得た。機能層の膜厚は100nmであった。その後、真空蒸着機によりカルシウムを膜厚4nmで蒸着し、次いで、アルミニウムを膜厚100nmで蒸着することにより、有機薄膜太陽電池を作製した。蒸着のときの真空度は、すべて1〜9×10-3Paであった。こうして得られた有機薄膜太陽電池の形状は、2mm×2mmの正方形であった。得られた有機薄膜太陽電池にソーラシミュレーター(分光計器製、商品名OTENTO-SUNII:AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm2)を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定した。得られた、Voc(開放端電圧)を表7に示す。 A glass substrate provided with an ITO film with a thickness of 150 nm by a sputtering method was subjected to surface treatment by ozone UV treatment. Next, a PEDOT: PSS solution (CleviosP VP AI4083 manufactured by Heraeus Co., Ltd.) was applied onto the ITO film by spin coating, and heated in the atmosphere at 120 ° C. for 10 minutes to form a hole injection layer having a thickness of 50 nm. Next, the coating solution 1 was applied onto the hole injection layer by spin coating to obtain a functional layer of an organic thin film solar cell. The film thickness of the functional layer was 100 nm. Then, the organic thin film solar cell was produced by vapor-depositing calcium with a film thickness of 4 nm with a vacuum evaporation machine, and vapor-depositing aluminum with a film thickness of 100 nm. The degree of vacuum at the time of vapor deposition was 1 to 9 × 10 −3 Pa in all cases. The shape of the organic thin film solar cell thus obtained was a square of 2 mm × 2 mm. The obtained organic thin film solar cell is irradiated with a certain amount of light using a solar simulator (trade name: OTENTO-SUNII: AM1.5G filter, irradiance: 100 mW / cm 2 ), and the generated current and voltage are measured. did. Table 7 shows the obtained Voc (open end voltage).

Figure 2014028912
Figure 2014028912

表7に示されるように、実施例の高分子化合物は、HOMOエネルギーに対応するイオン化ポテンシャルが深く、高い開放端電圧(Voc)を得ることができる。   As shown in Table 7, the polymer compounds of Examples have a deep ionization potential corresponding to the HOMO energy and can obtain a high open-circuit voltage (Voc).

Claims (5)

下記式(A)で表される繰り返し単位と、下記式(B1)〜(B6)で表される繰り返し単位のうちの少なくとも1つの繰り返し単位とを含む高分子化合物。
Figure 2014028912

Figure 2014028912
〔式(A)、式(B1)〜(B6)中、複数個あるRは、それぞれ、水素原子、フッ素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基又は式(2)で表される基を表す。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。
Figure 2014028912
(2)
(式(2)中、m1は、0〜6の整数を表し、m2は、0〜6の整数を表す。R’は、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)〕
A polymer compound comprising a repeating unit represented by the following formula (A) and at least one repeating unit among the repeating units represented by the following formulas (B1) to (B6).
Figure 2014028912

Figure 2014028912
[In Formula (A) and Formula (B1) to (B6), a plurality of R's are each represented by a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heteroaryl group, or Formula (2). Represents a group. A plurality of R may be the same or different.
Figure 2014028912
(2)
(In formula (2), m1 represents an integer of 0 to 6, m2 represents an integer of 0 to 6. R ′ represents an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group.)]
下記式(1a)〜(1f)で表される繰り返し単位のうちの少なくとも1つの繰り返し単位を含む高分子化合物。
Figure 2014028912
〔式(1a)〜(1f)中、複数個あるRは、それぞれ、水素原子、フッ素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基又は式(2)で表される基を表す。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。
Figure 2014028912
(2)
(式(2)中、m1は、0〜6の整数を表し、m2は、0〜6の整数を表す。R’は、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)〕
The high molecular compound containing the at least 1 repeating unit of the repeating units represented by following formula (1a)-(1f).
Figure 2014028912
[In formulas (1a) to (1f), a plurality of Rs each represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heteroaryl group, or a group represented by formula (2). A plurality of R may be the same or different.
Figure 2014028912
(2)
(In formula (2), m1 represents an integer of 0 to 6, m2 represents an integer of 0 to 6. R ′ represents an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group.)]
一対の電極と、該電極間に設けられた機能層とを有し、該機能層が電子受容性化合物と請求項1または2に記載の高分子化合物とを含む有機光電変換素子。   An organic photoelectric conversion element having a pair of electrodes and a functional layer provided between the electrodes, wherein the functional layer includes an electron-accepting compound and the polymer compound according to claim 1. 機能層中に含まれる電子受容性化合物の量が、前記高分子化合物100重量部に対して、10〜1000重量部である請求項3に記載の有機光電変換素子。   The organic photoelectric conversion element according to claim 3, wherein the amount of the electron-accepting compound contained in the functional layer is 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer compound. 前記電子受容性化合物が、フラーレン誘導体である請求項3又は4に記載の有機光電変換素子。   The organic photoelectric conversion device according to claim 3 or 4, wherein the electron-accepting compound is a fullerene derivative.
JP2012232585A 2012-07-03 2012-10-22 Polymer compound and organic photoelectric conversion element using the same Pending JP2014028912A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012232585A JP2014028912A (en) 2012-07-03 2012-10-22 Polymer compound and organic photoelectric conversion element using the same

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012149146 2012-07-03
JP2012149146 2012-07-03
JP2012232585A JP2014028912A (en) 2012-07-03 2012-10-22 Polymer compound and organic photoelectric conversion element using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014028912A true JP2014028912A (en) 2014-02-13

Family

ID=50201690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012232585A Pending JP2014028912A (en) 2012-07-03 2012-10-22 Polymer compound and organic photoelectric conversion element using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014028912A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014055256A (en) * 2012-09-13 2014-03-27 Sumitomo Chemical Co Ltd Composition and photoelectric conversion element
JP2015174900A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 住友化学株式会社 Compound and organic photoelectric conversion element using the same
WO2017126401A1 (en) * 2016-01-21 2017-07-27 住友化学株式会社 Polymer compound and organic photoelectric conversion element using same
US20230200094A1 (en) * 2020-03-31 2023-06-22 Sumitomo Chemical Company, Limited Photodetector element

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014055256A (en) * 2012-09-13 2014-03-27 Sumitomo Chemical Co Ltd Composition and photoelectric conversion element
JP2015174900A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 住友化学株式会社 Compound and organic photoelectric conversion element using the same
WO2017126401A1 (en) * 2016-01-21 2017-07-27 住友化学株式会社 Polymer compound and organic photoelectric conversion element using same
US20230200094A1 (en) * 2020-03-31 2023-06-22 Sumitomo Chemical Company, Limited Photodetector element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5991324B2 (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion element
JP5369384B2 (en) Organic photoelectric conversion device and polymer useful for production thereof
JP5810818B2 (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion device using the same
KR20110025854A (en) Organic photoelectric conversion element
JP5834819B2 (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion device using the same
JP5747789B2 (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion device using the same
JP6003399B2 (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion device using the same
WO2012165128A1 (en) High-molecular-weight compound and organic photoelectric conversion element
JP2014028912A (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion element using the same
JP5834682B2 (en) Polymer compound and electronic device using the same
WO2012090971A1 (en) Photoelectric conversion element and composition used in same
WO2012032949A1 (en) Polymer compound and organic photoelectric transducer
WO2012029675A1 (en) Method for producing polymer compound
WO2011138885A1 (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion element using same
JP2014019781A (en) Polymer compound, and organic photoelectric conversion element using the same
JP5786504B2 (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion device using the same
JP5884423B2 (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion device using the same
JP5810837B2 (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion device using the same
JP5104074B2 (en) Polymer and organic photoelectric conversion element using the same
JP5874302B2 (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion device using the same
JP2010010438A (en) Organic photoelectric conversion element and composition useful for its manufacture
JP2012253212A (en) Polymer compound and organic photoelectric conversion element manufactured using the same