JP2015189853A - Polymer compound and electronic element using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer compound enabling an organic thin film solar cell having longer absorption edge wavelength to be manufactured, and an electronic element containing the polymer compound.SOLUTION: There is provided the polymer compound including a constitutional unit represented by the formula (I). In the formula (I), Arand Arrepresents aromatic hydrocarbon ring or heterocycle, Xand Xrepresent sulfur atom, oxygen atom or selenium atom, one of Zand Zrepresents -C(R)(R)- and the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, -C(=O)-, -S(=O)-, -SO-, -Si(R)-, -N(R)-, -B(R)-, -P(R)- or -P(=O)(R)-, one of Zand Zrepresents -C(R)(R)- and the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, -C(=O)-, -S(=O)-, -SO, -Si(R), -N(R), -B(R), -P(R)- or -P(=O)(R)-.

Description

本発明は、高分子化合物およびそれを用いた電子体素子に関する。   The present invention relates to a polymer compound and an electronic device using the same.

高分子化合物を活性層に用いた有機薄膜太陽電池は、塗布プロセスのみで安価に製造できる可能性があり、近年注目されている。有機薄膜太陽電池に用いられる高分子化合物としては、下記で表される構成単位(A)および構成単位(B)からなる高分子化合物が提案されている(特許文献1)。   An organic thin film solar cell using a polymer compound as an active layer has been attracting attention in recent years because it may be inexpensively manufactured only by a coating process. As a polymer compound used for an organic thin film solar cell, a polymer compound composed of a structural unit (A) and a structural unit (B) represented below has been proposed (Patent Document 1).

Figure 2015189853
Figure 2015189853

特開2012−255117号公報JP 2012-255117 A

有機薄膜太陽電池において、短絡電流密度を高めることは、光電変換効率を高める上で重要である。その短絡電流密度を高めるためには、より長波長領域までの光を吸収することが望ましい、すなわち吸収端波長がより長波長であることが望ましい。しかしながら、前記高分子化合物を含む有機層を含有する有機薄膜太陽電池では、吸収端波長が必ずしも長波長ではない。   In the organic thin film solar cell, increasing the short-circuit current density is important for increasing the photoelectric conversion efficiency. In order to increase the short-circuit current density, it is desirable to absorb light up to a longer wavelength region, that is, it is desirable that the absorption edge wavelength is longer. However, in an organic thin film solar cell containing an organic layer containing the polymer compound, the absorption edge wavelength is not necessarily a long wavelength.

そこで本発明は、吸収端波長がより長波長である有機薄膜太陽電池を製造することが可能な高分子化合物を提供することを目的とする。本発明はまた、当該高分子化合物を含む電子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 high molecular compound which can manufacture the organic thin-film solar cell whose absorption edge wavelength is longer wavelength. Another object of the present invention is to provide an electronic device containing the polymer compound.

本発明は、以下の高分子化合物、該高分子化合物を含有する有機薄膜太陽電池材料および有機薄膜太陽電池素子、並びに、該高分子化合物の原料として有用な化合物を提供する。   The present invention provides the following polymer compounds, organic thin film solar cell materials and organic thin film solar cell elements containing the polymer compounds, and compounds useful as raw materials for the polymer compounds.

[1] 式(I)で表される構成単位を含む高分子化合物。

Figure 2015189853

〔式中、ArおよびArは、それぞれ独立に、芳香族炭化水素環または複素環を表し、これらの環は縮合環であってもよく、これらの環に含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。
およびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。
およびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基または1価の複素環基を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。RまたはRが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。〕
[2] 式(I)で表される構成単位が式(II)で表される構成単位である[1]に記載の高分子化合物。
Figure 2015189853

〔式中、Z、Z、Z、Z、XおよびXは、それぞれ前記と同じ意味を表す。XおよびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表わす。YおよびYは、それぞれ独立に、窒素原子又は=C(R)−で表される基を表わす。Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、これらのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。〕
[3] X、X、XおよびXが、いずれも硫黄原子である、[2]に記載の高分子化合物。
[4] YおよびYが、いずれも=C(H)−で表される基である、[2]または[3]のいずれか一項に記載の高分子化合物。
[5] Zが−C(R)(R)−で表される基であり、Zが−C(R)(R)−で表される基であり、ZおよびZが、いずれも酸素原子である、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の高分子化合物。
[6] さらに、式(III)で表される構成単位を含む、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の高分子化合物。
Figure 2015189853
〔式中、Arは、アリーレン基または2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ただし、Arは、式(I)で表される構成単位とは異なる。〕
[7] 前記Arが、式(III−1)〜式(III−16)のいずれかで表される構成単位である[6]に記載の高分子化合物。
Figure 2015189853
〔各式中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、これらのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。XおよびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子またはセレン原子を表す。〕
[8] 式(I)で表される構成単位と、式(III)で表される構成単位とが、交互に結合した共重合体である、[6]または[7]に記載の高分子化合物。
[9] 光吸収末端波長が850nm以上である[1]〜[8]のいずれか一項に記載の高分子化合物。
[10] ポリスチレン換算の重量平均分子量が3000〜10000000である [1]〜[9]のいずれか一項に記載の高分子化合物。
[11] [1]〜[10]のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む電子素子。
[12] 第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極の間に設けられる活性層とを有する有機光電変換素子であって、前記活性層に[1]〜[10]のいずれか一項に記載の高分子化合物を含有する有機光電変換素子。
[13] [12]に記載の有機光電変換素子を含む太陽電池モジュール。
[14] ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、活性層とを有し、前記活性層に[1]〜[10]のいずれか一項に記載の化合物を含有する有機薄膜トランジスタ。
[15] 式(IV)で表される化合物。
Figure 2015189853

〔式中、ArおよびArは、それぞれ独立に、芳香族炭化水素環または複素環を表し、これらの環は縮合環であってもよく、これらの環に含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。
およびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。
およびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基または1価の複素環基を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。RまたはRが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
およびWは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ホウ酸エステル残基、ホウ酸残基または有機スズ残基を表す。〕 [1] A polymer compound containing a structural unit represented by the formula (I).
Figure 2015189853

[In the formula, Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic hydrocarbon ring or a heterocyclic ring, these rings may be condensed rings, and the hydrogen atom contained in these rings is a substituent. May be substituted.
X 1 and X 2 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom.
One of Z 1 and Z 2 represents —C (R 1 ) (R 2 ) —, the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, —S (= A group represented by O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 5 ) 2 —, a group represented by —N (R 5 ) —, and —B (R 5) -, a group represented by, -P (R 5) - or a group represented by -P with (= O) (R 5) - represents a group represented by.
One of Z 3 and Z 4 represents —C (R 3 ) (R 4 ) —, the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, —S (= A group represented by O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 6 ) 2 —, a group represented by —N (R 6 ) —, and —B (R 6) -, a group represented by, -P (R 6) -, a group represented by or -P (= O) (R 6 ) - represents a group represented by.
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group Or a halogen atom, of which a hydrogen atom contained in each of an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group and a monovalent heterocyclic group is substituted It may be substituted with a group.
R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group or a monovalent heterocyclic group, Among them, the hydrogen atom contained in each of the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group and monovalent heterocyclic group may be substituted with a substituent. When a plurality of R 5 or R 6 are present, they may be the same or different. ]
[2] The polymer compound according to [1], wherein the structural unit represented by the formula (I) is a structural unit represented by the formula (II).
Figure 2015189853

[Wherein, Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , X 1 and X 2 each represent the same meaning as described above. X 3 and X 4 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom. Y 1 and Y 2 each independently represent a nitrogen atom or a group represented by ═C (R 7 ) —. R 7 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, a monovalent heterocyclic group or a halogen atom, and among these, an alkyl group, The hydrogen atom contained in each of the cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group and monovalent heterocyclic group may be substituted with a substituent. ]
[3] The polymer compound according to [2], wherein X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are all sulfur atoms.
[4] The polymer compound according to any one of [2] or [3], wherein Y 1 and Y 2 are both groups represented by ═C (H) —.
[5] Z 1 is a group represented by —C (R 1 ) (R 2 ) —, Z 4 is a group represented by —C (R 3 ) (R 4 ) —, and Z 2 and The polymer compound according to any one of [1] to [4], wherein Z 3 is an oxygen atom.
[6] The polymer compound according to any one of [1] to [5], further comprising a structural unit represented by the formula (III).
Figure 2015189853
[In the formula, Ar represents an arylene group or a divalent heterocyclic group, and these groups optionally have a substituent. However, Ar is different from the structural unit represented by the formula (I). ]
[7] The polymer compound according to [6], wherein Ar is a structural unit represented by any one of formulas (III-1) to (III-16).
Figure 2015189853
[In each formula, R a , R b , R c and R d are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, 1 Represents a valent heterocyclic group or a halogen atom, and among these, it is included in each of an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group and a monovalent heterocyclic group. The hydrogen atom may be substituted with a substituent. Xa and Xb each independently represent a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom. ]
[8] The polymer according to [6] or [7], which is a copolymer in which the structural unit represented by the formula (I) and the structural unit represented by the formula (III) are alternately bonded. Compound.
[9] The polymer compound according to any one of [1] to [8], which has a light absorption terminal wavelength of 850 nm or more.
[10] The polymer compound according to any one of [1] to [9], wherein the polystyrene-equivalent weight average molecular weight is 3000 to 10000000.
[11] An electronic device comprising the polymer compound according to any one of [1] to [10].
[12] An organic photoelectric conversion element having a first electrode, a second electrode, and an active layer provided between the first electrode and the second electrode, wherein the active layer has [1 ] The organic photoelectric conversion element containing the high molecular compound as described in any one of [10].
[13] A solar cell module including the organic photoelectric conversion element according to [12].
[14] An organic thin film transistor having a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, and an active layer, wherein the active layer contains the compound according to any one of [1] to [10].
[15] A compound represented by formula (IV).
Figure 2015189853

[In the formula, Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic hydrocarbon ring or a heterocyclic ring, these rings may be condensed rings, and the hydrogen atom contained in these rings is a substituent. May be substituted.
X 1 and X 2 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom.
One of Z 1 and Z 2 represents —C (R 1 ) (R 2 ) —, the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, —S (= A group represented by O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 5 ) 2 —, a group represented by —N (R 5 ) —, and —B (R 5) -, a group represented by, -P (R 5) - or a group represented by -P with (= O) (R 5) - represents a group represented by.
One of Z 3 and Z 4 represents —C (R 3 ) (R 4 ) —, the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, —S (= A group represented by O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 6 ) 2 —, a group represented by —N (R 6 ) —, and —B (R 6) -, a group represented by, -P (R 6) -, a group represented by or -P (= O) (R 6 ) - represents a group represented by.
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group Or a halogen atom, of which a hydrogen atom contained in each of an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group and a monovalent heterocyclic group is substituted It may be substituted with a group.
R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group or a monovalent heterocyclic group, Among them, the hydrogen atom contained in each of the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group and monovalent heterocyclic group may be substituted with a substituent. When a plurality of R 5 or R 6 are present, they may be the same or different.
W 1 and W 2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a boric acid ester residue, a boric acid residue or an organotin residue. ]

本発明によれば、吸収端波長がより長波長である有機薄膜太陽電池を製造することが可能な高分子化合物を提供することができる。本発明はまた、当該高分子化合物を含む電子素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high molecular compound which can manufacture the organic thin-film solar cell whose absorption edge wavelength is a longer wavelength can be provided. The present invention can also provide an electronic device including the polymer compound.

高分子化合物P1の吸収スペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an absorption spectrum of a polymer compound P1. 高分子化合物P2の吸収スペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an absorption spectrum of a polymer compound P2. 高分子化合物Cの吸収スペクトルを示す図である。2 is a graph showing an absorption spectrum of polymer compound C. FIG.

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、式(I)で表される構成単位を含む。本発明の高分子化合物は、共役高分子化合物であることが好ましい。

Figure 2015189853

〔式中、ArおよびArは、それぞれ独立に、芳香族炭化水素環または複素環を表し、これらの環は縮合環であってもよく、これら環に含まれる水素原子は置換基で置換されていたもよい。
およびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−で表される基を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−で表される基を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。
およびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基または1価の複素環基を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。RまたはRが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。〕 <Polymer compound>
The polymer compound of the present invention contains a structural unit represented by the formula (I). The polymer compound of the present invention is preferably a conjugated polymer compound.
Figure 2015189853

[In the formula, Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic hydrocarbon ring or a heterocyclic ring, and these rings may be condensed rings, and hydrogen atoms contained in these rings are substituted with substituents. May have been.
X 1 and X 2 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom.
Z 1 and Z 2 each represent a group represented by —C (R 1 ) (R 2 ) —, and the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, or a group represented by —C (═O) —. , A group represented by —S (═O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 5 ) 2 —, a group represented by —N (R 5 ) —. , -B (R 5) - group represented by, -P (R 5) - or a group represented by -P with (= O) (R 5) - represents a group represented by.
Z 3 and Z 4 each represents a group represented by —C (R 3 ) (R 4 ) —, and the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, or a group represented by —C (═O) —. , A group represented by —S (═O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 6 ) 2 —, a group represented by —N (R 6 ) —. , -B (R 6) - group represented by, -P (R 6) -, a group represented by or -P (= O) (R 6 ) - represents a group represented by.
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group Or a halogen atom, of which a hydrogen atom contained in each of an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group and a monovalent heterocyclic group is substituted It may be substituted with a group.
R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group or a monovalent heterocyclic group, Among them, the hydrogen atom contained in each of the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group and monovalent heterocyclic group may be substituted with a substituent. When a plurality of R 5 or R 6 are present, they may be the same or different. ]

式(I)で表される構成単位は、具体的には、式(I-1)、式(I-2)、式(I-3)で表される。

Figure 2015189853
The structural unit represented by formula (I) is specifically represented by formula (I-1), formula (I-2), or formula (I-3).
Figure 2015189853

式(I)の構成単位は、本発明の高分子化合物の合成が容易となるため、式(I-1)で表される構成単位であることが好ましい。   The structural unit of the formula (I) is preferably a structural unit represented by the formula (I-1) because the synthesis of the polymer compound of the present invention is facilitated.

式(I-1)〜式(I-3)中、ArおよびArは、それぞれ独立に、芳香族炭化水素環または複素環を表し、これらの環は縮合環であってもよく、これらの環に含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。 In Formula (I-1) to Formula (I-3), Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic hydrocarbon ring or a heterocyclic ring, and these rings may be condensed rings, The hydrogen atom contained in the ring may be substituted with a substituent.

芳香族炭化水素環が有する炭素原子数は、通常6〜60であり、本発明の高分子化合物の合成が容易になるため、6〜20であることが好ましい。なお、上記の炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。芳香族炭化水素環には、ベンゼン環を含む化合物、縮合環を含む化合物、独立したベンゼン環又は縮合環2個以上が直接結合した構造を含む化合物も含まれる。   The number of carbon atoms of the aromatic hydrocarbon ring is usually 6 to 60, and it is preferably 6 to 20 because the synthesis of the polymer compound of the present invention becomes easy. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent. The aromatic hydrocarbon ring includes a compound containing a benzene ring, a compound containing a condensed ring, and a compound containing a structure in which two or more independent benzene rings or two or more condensed rings are directly bonded.

芳香族炭化水素環が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子が挙げられる。 Examples of the substituent that the aromatic hydrocarbon ring may have include, for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, a monovalent heterocyclic group, or A halogen atom is mentioned.

芳香族炭化水素環としては、例えば、下記式(100)〜式(110)が挙げられる。 Examples of the aromatic hydrocarbon ring include the following formula (100) to formula (110).

Figure 2015189853
Figure 2015189853

ArおよびArで表される複素環とは、環状構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、リン、ホウ素、ケイ素などのヘテロ原子を環内に含むものをいう。 The heterocyclic ring represented by Ar 1 and Ar 2 is not only a carbon atom but also a heteroatom such as oxygen, sulfur, nitrogen, phosphorus, boron, silicon, etc., among the organic compounds having a cyclic structure. Is included in the ring.

複素環が有する炭素数は、通常2〜60であり、本発明の高分子化合物の合成が容易になるためには、4〜60であることが好ましく、4〜20であることがより好ましい。なお、上記の炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。   The number of carbon atoms of the heterocyclic ring is usually 2 to 60, and is preferably 4 to 60 and more preferably 4 to 20 in order to facilitate the synthesis of the polymer compound of the present invention. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

複素環が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子が挙げられる。   Examples of the substituent that the heterocyclic ring may have include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, a monovalent heterocyclic group, and a halogen atom. Can be mentioned.

複素環としては、例えば、下記式(111)〜式(167)が挙げられる。   Examples of the heterocyclic ring include the following formulas (111) to (167).

Figure 2015189853
Figure 2015189853

Figure 2015189853
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Figure 2015189853
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Figure 2015189853
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Figure 2015189853
Figure 2015189853

式(I-1)〜式(I-3)中、XおよびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表す。 In formula (I-1) to formula (I-3), X 1 and X 2 each independently represent a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom.

本発明の高分子化合物の合成が容易になるため、XおよびXが、酸素原子または硫黄原子であることが好ましく、硫黄原子であることがより好ましい。 In order to facilitate the synthesis of the polymer compound of the present invention, X 1 and X 2 are preferably an oxygen atom or a sulfur atom, and more preferably a sulfur atom.

式(I-1)〜式(I-3)中、Zは、酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。Zは酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基で表される基を表す。RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基または1価の複素環基を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。RまたはRが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。 In formula (I-1) to formula (I-3), Z 5 represents an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, or a group represented by —S (═O) —. , A group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 5 ) 2 —, a group represented by —N (R 5 ) —, a group represented by —B (R 5 ) —. , -P (R 5) - group represented by or -P with (= O) (R 5) - represents a group represented by. Z 6 is an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, a group represented by —S (═O) —, a group represented by —SO 2 —, or —Si (R 6). ) A group represented by 2- , a group represented by -N (R 6 )-, a group represented by -B (R 6 )-, a group represented by -P (R 6 )-or -P A group represented by a group represented by (═O) (R 6 ) — is represented. R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group or a monovalent heterocyclic group, Among them, the hydrogen atom contained in each of the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group and monovalent heterocyclic group may be substituted with a substituent. When a plurality of R 5 or R 6 are present, they may be the same or different.

本発明の高分子化合物の合成が容易となるため、ZおよびZは、同一の基であることが好ましく、酸素原子、硫黄原子または−C(=O)−で表される基であることがより好ましく、酸素原子であることがさらに好ましい。 In order to facilitate the synthesis of the polymer compound of the present invention, Z 5 and Z 6 are preferably the same group, and are a group represented by an oxygen atom, a sulfur atom or —C (═O) —. It is more preferable that it is an oxygen atom.

、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。 R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group Or a halogen atom, of which a hydrogen atom contained in each of an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group and a monovalent heterocyclic group is substituted It may be substituted with a group.

、R、RおよびRが表すアルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基のいずれでもよい。アルキル基が有する炭素原子数は、通常1〜30(分岐アルキル基の場合、通常3〜30)であり、1〜20(分岐アルキル基の場合、3〜20)であることが好ましい。なお、上記の炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。
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、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−ヘキサデシル基等の直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基等の分岐アルキル基が挙げられる。
アルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子が挙げられる。置換基を有しているアルキル基としては、例えば、メトキシエチル基、ベンジル基、トリフルオロメチル基、パーフルオロヘキシル基が挙げられる。
The alkyl group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be either a linear alkyl group or a branched alkyl group. The number of carbon atoms of the alkyl group is usually 1 to 30 (usually 3 to 30 in the case of a branched alkyl group), and preferably 1 to 20 (3 to 20 in the case of a branched alkyl group). The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.
Examples of the alkyl group include linear alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group and n-hexadecyl group, isopropyl And branched alkyl groups such as an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a 2-ethylhexyl group, and a 3,7-dimethyloctyl group.
The alkyl group may have a substituent, and examples of the substituent include a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryl group, and a halogen atom. Examples of the alkyl group having a substituent include a methoxyethyl group, a benzyl group, a trifluoromethyl group, and a perfluorohexyl group.

、R、RおよびRが表すシクロアルキル基が有する炭素原子数は、通常3〜30であり、3〜20であることが好ましい。なお、上記の炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。
シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。シクロアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子が挙げられる。
The number of carbon atoms that the cycloalkyl group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 has is usually 3 to 30, and preferably 3 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.
Examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. The cycloalkyl group may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryl group, and a halogen atom.

、R、RおよびRが表すアルコキシ基は、直鎖アルコキシ基、分岐アルコキシ基のいずれでもよい。アルコキシ基が有する炭素原子数は、通常1〜30(分岐アルコキシ基の場合、通常3〜30)であり、1〜20(分岐アルコキシ基の場合、3〜20)であることが好ましい。なお、上記の炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n−ヘキサデシルオキシ基等の直鎖アルコキシ基、イソプロピルオキシ基、イソブチルオキシ基、sec−ブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基等の分岐アルコキシ基が挙げられる。
アルコキシ基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子が挙げられる。
The alkoxy group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be either a linear alkoxy group or a branched alkoxy group. The number of carbon atoms of the alkoxy group is usually 1 to 30 (usually 3 to 30 in the case of a branched alkoxy group), and preferably 1 to 20 (3 to 20 in the case of a branched alkoxy group). The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.
Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propyloxy group, an n-butyloxy group, an n-hexyloxy group, an n-octyloxy group, an n-dodecyloxy group, and an n-hexadecyloxy group. Examples thereof include branched alkoxy groups such as linear alkoxy groups, isopropyloxy groups, isobutyloxy groups, sec-butyloxy groups, tert-butyloxy groups, 2-ethylhexyloxy groups, and 3,7-dimethyloctyloxy groups.
The alkoxy group may have a substituent, and examples of the substituent include an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryl group, and a halogen atom.

、R、RおよびRが表すシクロアルコキシ基が有する炭素原子数は、通常3〜30であり、3〜20であることが好ましい。なお、上記の炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。
シクロアルコキシ基としては、例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基が挙げられる。シクロアルコキシ基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子が挙げられる。
The number of carbon atoms of the cycloalkoxy group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is usually 3 to 30, and preferably 3 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.
Examples of the cycloalkoxy group include a cyclopentyloxy group and a cyclohexyloxy group. The cycloalkoxy group may have a substituent, and examples of the substituent include an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryl group, and a halogen atom.

、R、RおよびRが表すアルキルチオ基は、直鎖アルキルチオ基、分岐アルキルチオ基のいずれでもよい。アルキルチオ基が有する炭素原子数は、通常1〜30(分岐アルキルチオ基の場合、通常3〜30)であり、1〜20(分岐アルキルチオ基の場合、3〜20)であることが好ましい。R、R、RおよびRが表すシクロアルキルチオ基が有する炭素原子数は、通常3〜30であり、3〜20であることが好ましい。なお、上記の炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。
アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、n−ブチルチオ基、n−ヘキシルチオ基、n−オクチルチオ基、n−ドデシルチオ基、n−ヘキサデシルチオ基等の直鎖アルキルチオ基、イソプロピルチオ基、イソブチルチオ基、sec−ブチルチオ基、tert−ブチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基等の分岐アルキルチオ基が挙げられる。
アルキルチオ基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子が挙げられる。
The alkylthio group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be either a linear alkylthio group or a branched alkylthio group. The number of carbon atoms of the alkylthio group is usually 1 to 30 (usually 3 to 30 in the case of a branched alkylthio group), and preferably 1 to 20 (3 to 20 in the case of a branched alkylthio group). The number of carbon atoms that the cycloalkylthio group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 has is usually 3 to 30, and preferably 3 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.
Examples of the alkylthio group include a straight chain alkylthio group such as methylthio group, ethylthio group, n-propylthio group, n-butylthio group, n-hexylthio group, n-octylthio group, n-dodecylthio group, n-hexadecylthio group, isopropyl Examples thereof include branched alkylthio groups such as thio group, isobutylthio group, sec-butylthio group, tert-butylthio group, 2-ethylhexylthio group, and 3,7-dimethyloctylthio group.
The alkylthio group may have a substituent, and examples of the substituent include a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryl group, and a halogen atom.

、R、RおよびRが表すシクロアルキルチオ基が有する炭素原子数は、通常3〜30であり、3〜20であることが好ましい。なお、上記の炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。
シクロアルキルチオ基としては、例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基が挙げられる。シクロアルキルチオ基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール気、ハロゲン原子が挙げられる。
The number of carbon atoms that the cycloalkylthio group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 has is usually 3 to 30, and preferably 3 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.
Examples of the cycloalkylthio group include a cyclopentylthio group and a cyclohexylthio group. The cycloalkylthio group may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryl group, and a halogen atom.

、R、RおよびRが表すアリール基は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素から、環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子1個を除いた残りの原子団であり、縮合環を有する基、独立したベンゼン環および縮合環からなる群から選ばれる2個以上が直接結合した基を含む。アリール基が有する炭素原子数は、通常6〜30であり、6〜20であることが好ましい。なお、上記の炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。
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、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−フルオレニル基、3−フルオレニル基、4−フルオレニル基、4−フェニルフェニル基が挙げられる。
アリール基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、1価の複素環基、ハロゲン原子が挙げられる。置換基を有しているアリール基としては、例えば、4−ヘキサデシルフェニル基、3,5−ジメトキシフェニル基、ペンタフルオロフェニル基が挙げられる。アリール基が置換基を有する場合、置換基としてはアルキル基またはシクロアルキル基が好ましい。
The aryl group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is the remainder obtained by removing one hydrogen atom directly bonded to the carbon atom constituting the ring from the aromatic hydrocarbon which may have a substituent. And a group in which two or more selected from the group consisting of a group having a condensed ring, an independent benzene ring and a condensed ring are directly bonded. The number of carbon atoms that the aryl group has is usually 6 to 30, and preferably 6 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.
As the aryl group, for example, phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 1-anthracenyl group, 2-anthracenyl group, 9-anthracenyl group, 1-pyrenyl group, 2-pyrenyl group, 4-pyrenyl group, Examples include 2-fluorenyl group, 3-fluorenyl group, 4-fluorenyl group, and 4-phenylphenyl group.
The aryl group may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, a monovalent heterocyclic group, and a halogen atom. Is mentioned. Examples of the aryl group having a substituent include a 4-hexadecylphenyl group, a 3,5-dimethoxyphenyl group, and a pentafluorophenyl group. When the aryl group has a substituent, the substituent is preferably an alkyl group or a cycloalkyl group.

、R、RおよびRが表す1価の複素環基は、置換基を有していてもよい複素環式化合物から、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合する水素原子1個を除いた残りの原子団であり、縮合環を有する基、独立した複素環および縮合環からなる群から選ばれる2個以上が直接結合した基を含む。1価の複素環基が有する炭素原子数は、通常2〜30であり、3〜20であることが好ましい。なお、上記の炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。
1価の複素環基としては、例えば、2−フリル基、3−フリル基、2−チエニル基、3−チエニル基、2−ピロリル基、3−ピロリル基、2−オキサゾリル基、2−チアゾリル基、2−イミダゾリル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ベンゾフリル基、2−ベンゾチエニル基、2−チエノチエニル基、4−(2,1,3−ベンゾチアジアゾリル)基が挙げられる。
1価の複素環基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、ハロゲン原子が挙げられる。置換基を有している1価の複素環基としては、例えば、5−オクチル−2−チエニル基、5−フェニル−2−フリル基が挙げられる。1価の複素環基が置換基を有する場合、置換基としてはアルキル基またはシクロアルキル基が好ましい。
The monovalent heterocyclic group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is a hydrogen atom directly bonded to a carbon atom or a hetero atom constituting the ring from an optionally substituted heterocyclic compound. It is the remaining atomic group excluding one atom, and includes a group in which two or more selected from the group consisting of a group having a condensed ring, an independent heterocyclic ring and a condensed ring are directly bonded. The number of carbon atoms that the monovalent heterocyclic group has is usually 2 to 30, and preferably 3 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.
Examples of the monovalent heterocyclic group include a 2-furyl group, a 3-furyl group, a 2-thienyl group, a 3-thienyl group, a 2-pyrrolyl group, a 3-pyrrolyl group, a 2-oxazolyl group, and a 2-thiazolyl group. 2-imidazolyl group, 2-pyridyl group, 3-pyridyl group, 4-pyridyl group, 2-benzofuryl group, 2-benzothienyl group, 2-thienothienyl group, 4- (2,1,3-benzothiadiazolyl) ) Group.
The monovalent heterocyclic group may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, and a halogen atom. Is mentioned. Examples of the monovalent heterocyclic group having a substituent include a 5-octyl-2-thienyl group and a 5-phenyl-2-furyl group. When the monovalent heterocyclic group has a substituent, the substituent is preferably an alkyl group or a cycloalkyl group.

、R、RおよびRが表すハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。 Examples of the halogen atom represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.

、R、RおよびRとしては、高分子化合物の溶解性を高める観点から、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基や1価の複素環基が好ましく、アルキル基やアリール基がより好ましい。
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group or a monovalent heterocyclic group from the viewpoint of enhancing the solubility of the polymer compound. An aryl group is more preferred.
.

式(I)で表される構成単位は、本発明の高分子化合物の合成が容易になるため、下記式(II)で表される構成単位式であることが好ましい。

Figure 2015189853

〔式中、Z、Z、Z、Z、XおよびXは、それぞれ前記と同じ意味を表す。XおよびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表わす。YおよびYは、それぞれ独立に、窒素原子又は=C(R)−を表わす。Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、これらのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。〕 The structural unit represented by the formula (I) is preferably a structural unit represented by the following formula (II) because the synthesis of the polymer compound of the present invention is facilitated.
Figure 2015189853

[Wherein, Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , X 1 and X 2 each represent the same meaning as described above. X 3 and X 4 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom. Y 1 and Y 2 each independently represent a nitrogen atom or ═C (R 7 ) —. R 7 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, a monovalent heterocyclic group or a halogen atom, and among these, an alkyl group, The hydrogen atom contained in each of the cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group and monovalent heterocyclic group may be substituted with a substituent. ]

が表すアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基およびハロゲン原子の定義および具体例は、上記のR、R、RおよびRが表すアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基およびハロゲン原子の定義および具体例と同様である。 The definitions and specific examples of the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group and halogen atom represented by R 7 are the above-mentioned R 1 , R Definitions and specific examples of alkyl groups, cycloalkyl groups, alkoxy groups, cycloalkoxy groups, alkylthio groups, cycloalkylthio groups, aryl groups, monovalent heterocyclic groups and halogen atoms represented by 2 , R 3 and R 4 is there.

式(II)で表される構成単位は、具体的には、式(II-1)、式(II-2)、式(II-3)で表される。

Figure 2015189853
Specifically, the structural unit represented by formula (II) is represented by formula (II-1), formula (II-2), or formula (II-3).
Figure 2015189853

式(II-1)〜式(II-3)中、X、X、X、X、Y、Y、R、R、R、R、ZおよびZは、それぞれ前記と同じ意味を表す。 In formula (II-1) to formula (II-3), X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , Y 1 , Y 2 , R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , Z 5 and Z 6 Each represents the same meaning as described above.

式(II)の構成単位は、本発明の高分子化合物の合成が容易となるため、式(II-1)で表される構成単位であることが好ましい。   The structural unit of the formula (II) is preferably a structural unit represented by the formula (II-1) because the synthesis of the polymer compound of the present invention is facilitated.

本発明の高分子化合物の合成が容易になるため、XおよびXが、酸素原子または硫黄原子であることが好ましく、硫黄原子であることがより好ましい。 In order to facilitate the synthesis of the polymer compound of the present invention, X 3 and X 4 are preferably an oxygen atom or a sulfur atom, and more preferably a sulfur atom.

本発明の高分子化合物の合成が容易になるため、YおよびYは、=C(R)−で表される基であることが好ましく、=CH−で表される基であることがより好ましい。 In order to facilitate the synthesis of the polymer compound of the present invention, Y 1 and Y 2 are preferably a group represented by ═C (R 7 ) —, and are a group represented by ═CH—. Is more preferable.

式(I)で表される構成単位としては、例えば、式(201)〜式(248)で表される構造単位が挙げられる。
本発明の高分子化合物を用いて製造される有機薄膜太陽電池の吸収端波長がより長波長になるので、式(I)で表される構成単位は、式(201)〜式(212)、式(214)、式(219)、式(222)〜式(233)、式(235)、式(240)で表される構造単位であることが好ましく、式(201)〜式(212)で表される構造単位であることがより好ましく、式(201)、式(202)、式(203)で表される構造単位であることがさらに好ましい。
As a structural unit represented by Formula (I), the structural unit represented by Formula (201)-Formula (248) is mentioned, for example.
Since the absorption edge wavelength of the organic thin film solar cell produced using the polymer compound of the present invention is longer, the structural unit represented by the formula (I) is represented by the formula (201) to the formula (212), It is preferably a structural unit represented by Formula (214), Formula (219), Formula (222) to Formula (233), Formula (235), or Formula (240), and Formula (201) to Formula (212) Is more preferable, and the structural unit represented by Formula (201), Formula (202), and Formula (203) is more preferable.

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本発明の高分子化合物は、吸収端波長を長波長にするという観点から、式(I)で表される構成単位のほかに、式(I)で表される構成単位とは異なる構成単位を含むことが好ましい。本発明の化合物が式(I)で表される構成単位とは異なる構成単位を含む場合、式(I)で表される構成単位と式(I)で表される構成単位とは異なる構成単位とが、共役を形成することが好ましい。本発明における共役とは、不飽和結合が単結合を間に1個はさんで存在し、相互作用を示すことを指す。ここで不飽和結合とは二重結合や三重結合を指す。   The polymer compound of the present invention has a structural unit different from the structural unit represented by the formula (I) in addition to the structural unit represented by the formula (I) from the viewpoint of making the absorption edge wavelength a long wavelength. It is preferable to include. When the compound of the present invention contains a structural unit different from the structural unit represented by formula (I), the structural unit represented by formula (I) is different from the structural unit represented by formula (I). And preferably form a conjugate. Conjugation in the present invention means that an unsaturated bond is present between one single bond and exhibits an interaction. Here, the unsaturated bond refers to a double bond or a triple bond.

式(I)で表される構成単位とは異なる構成単位としては、式(III)で表される構成単位が挙げられる。

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(式中、Arは、アリーレン基または2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ただし、Arは、式(I)で表される構成単位とは異なる。) Examples of the structural unit different from the structural unit represented by formula (I) include the structural unit represented by formula (III).
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(In the formula, Ar represents an arylene group or a divalent heterocyclic group, and these groups may have a substituent. However, Ar is a structural unit represented by the formula (I). Different.)

Arで表されるアリーレン基は、芳香族炭化水素から環上の水素原子を2個除いた基である。アリーレン基の炭素原子数は、通常6〜60であり、置換基を有していてもよい。置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子が挙げられる。該アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基およびハロゲン原子の定義及び具体例は、R〜Rで表されるアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子の定義及び具体例と同じである。
アリーレン基の具体例としては、例えば、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、ビフェニル−ジイル基、ターフェニル−ジイル基、縮合環化合物基が挙げられる。縮合環化合物基には、フルオレン−ジイル基が含まれる。(式(301)〜式(324))
The arylene group represented by Ar is a group obtained by removing two hydrogen atoms on a ring from an aromatic hydrocarbon. The number of carbon atoms of the arylene group is usually 6 to 60 and may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, a monovalent heterocyclic group, and a halogen atom. Definitions and specific examples of the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group and halogen atom are represented by R 1 to R 4. The definition and specific examples of alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group or halogen atom are the same.
Specific examples of the arylene group include a phenylene group, a naphthalenediyl group, an anthracenediyl group, a biphenyl-diyl group, a terphenyl-diyl group, and a condensed ring compound group. The condensed ring compound group includes a fluorene-diyl group. (Formula (301) to Formula (324))

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Arで表される2価の複素環基は、それぞれ置換基を有していてもよい、フラン、チオフェン、ピロール、ピロリン、ピロリジン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、イミダゾリン、イミダゾリジン、ピラゾール、ピラゾリン、プラゾリジン、フラザン、トリアゾール、チアジアゾール、オキサジアゾール、テトラゾール、ピラン、ピリジン、ピペリジン、チオピラン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピペラジン、モルホリン、トリアジン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドール、イソインドール、インドリジン、インドリン、イソインドリン、クロメン、クロマン、イソクロマン、ベンゾピラン、キノリン、イソキノリン、キノリジン、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、キナゾリジン、シンノリン、フタラジン、プリン、プテリジン、カルバゾール、キサンテン、フェナントリジン、アクリジン、β-カルボリン、ペリミジン、フェナントロリン、チアントレン、フェノキサチイン、フェノキサジン、フェノチアジン、フェナジンなどの複素環式化合物から水素原子を2個除いた基である。置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子が挙げられる。該アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基およびハロゲン原子の定義及び具体例は、R〜Rで表されるアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子の定義及び具体例と同じである。2価の複素環基としては、2価の芳香族複素環基が好ましい。2価の複素環基の具体例としては、式(325)〜式(379)が挙げられる。 The divalent heterocyclic group represented by Ar each may have a substituent, furan, thiophene, pyrrole, pyrroline, pyrrolidine, oxazole, isoxazole, thiazole, isothiazole, imidazole, imidazoline, imidazolidine , Pyrazole, pyrazoline, prazolidine, furazane, triazole, thiadiazole, oxadiazole, tetrazole, pyran, pyridine, piperidine, thiopyran, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, piperazine, morpholine, triazine, benzofuran, isobenzofuran, benzothiophene, indole, iso Indole, indolizine, indoline, isoindoline, chromene, chroman, isochroman, benzopyran, quinoline, isoquinoline, quinolidine, benzimidazole Benzothiazole, indazole, naphthyridine, quinoxaline, quinazoline, quinazolidine, cinnoline, phthalazine, purine, pteridine, carbazole, xanthene, phenanthridine, acridine, β-carboline, perimidine, phenanthroline, thianthrene, phenoxathiin, phenoxazine, phenothiazine, A group obtained by removing two hydrogen atoms from a heterocyclic compound such as phenazine. Examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, a monovalent heterocyclic group, and a halogen atom. Definitions and specific examples of the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group and halogen atom are represented by R 1 to R 4. The definition and specific examples of alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group or halogen atom are the same. As the divalent heterocyclic group, a divalent aromatic heterocyclic group is preferable. Specific examples of the divalent heterocyclic group include formula (325) to formula (379).

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吸収端波長を長波長化させる観点から、式(III)で表される構成単位としては、式(III−1)〜式(III−16)で表される構成単位が好ましい。   From the viewpoint of increasing the absorption edge wavelength, the structural unit represented by the formula (III) is preferably a structural unit represented by the formula (III-1) to the formula (III-16).

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〔各式中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、これらのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。XおよびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子またはセレン原子を表す。〕
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[In each formula, R a , R b , R c and R d are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, 1 Represents a valent heterocyclic group or a halogen atom, and among these, it is included in each of an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group and a monovalent heterocyclic group. The hydrogen atom may be substituted with a substituent. Xa and Xb each independently represent a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom. ]

〜Rとしては、アルキル基、アルコキシ基およびハロゲン原子が好ましく、アルキル基およびフッ素原子であることがより好ましい。 The R a to R d, alkyl group, preferably an alkoxy group and a halogen atom, more preferably an alkyl group and a fluorine atom.

式(III)で表される構成単位としては、式(III−1)〜式(III−11)で表される構成単位がより好ましく、式(III−1)、式(III−3)および式(III−4)で表される構成単位がさらに好ましい。式(III−1)、式(III−3)でおよび式(III−4)で表される構成単位の具体例としては、式(III−1−1)〜式(III−1−10)、式(III−3−1)〜式(III−3−7)および式(III−4−1)〜式(III−4−10)で表される構成単位が挙げられる。   As the structural unit represented by the formula (III), structural units represented by the formula (III-1) to the formula (III-11) are more preferable, and the structural unit represented by the formula (III-1), the formula (III-3), and The structural unit represented by the formula (III-4) is more preferable. Specific examples of the structural unit represented by formula (III-1), formula (III-3) and formula (III-4) include formula (III-1-1) to formula (III-1-10). , Structural units represented by formula (III-3-1) to formula (III-3-7) and formula (III-4-1) to formula (III-4-10).

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本発明の高分子化合物が式(III)で表される構成単位を含む場合、吸収端波長を長波長にするという観点から、式(I)で表される構成単位と、式(III)で表される構成単位とが、交互に結合した共重合体であることが好ましい。該共重合体中の式(I)で表される構成単位および式(III)で表される構成単位は、それぞれ同一でも相異なってもよい。   When the polymer compound of the present invention includes a structural unit represented by the formula (III), from the viewpoint of making the absorption edge wavelength a long wavelength, the structural unit represented by the formula (I) and the formula (III) It is preferable that the structural unit represented is a copolymer bonded alternately. The structural unit represented by the formula (I) and the structural unit represented by the formula (III) in the copolymer may be the same or different.

式(I)で表される構成単位と、式(III)で表される構成単位とが、交互に結合した共重合体の構成単位としては、下記式(II−III−1)、式(II−III−3)および式(II−III−4)で表される構成単位が挙げられる。交互に結合した共重合体は、式(II−III−1)、式(II−III−3)および式(II−III−4)で表される構成単位からなる群より選ばれる1つ以上の構成単位からなることが好ましく、式(II−III−1)または式(II−III−3)で表される構成単位からなることがより好ましい。   As the structural unit of the copolymer in which the structural unit represented by the formula (I) and the structural unit represented by the formula (III) are alternately bonded, the following formula (II-III-1), formula ( II-III-3) and structural units represented by the formula (II-III-4). The alternately bonded copolymer is one or more selected from the group consisting of structural units represented by formula (II-III-1), formula (II-III-3) and formula (II-III-4) It is preferable that it consists of a structural unit represented by Formula (II-III-1) or Formula (II-III-3).

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〔各式中、X、X、X、X、Y、Y、Z、Z、Z、Z、R、R、XおよびXは、それぞれ前記と同じ意味を表す。〕
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[In each formula, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , Y 1 , Y 2 , Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , R a , R b , X a and X b are the same as the above] Means the same. ]

交互に結合した共重合体の構成単位の具体例としては、式(380)〜式(395)で表される構成単位が挙げられる。これらの中でも、式(380)〜式(393)で表される構成単位が好ましく、式(380)と式(384)で表される構成単位がより好ましい。

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Specific examples of the structural units of the copolymer bonded alternately include structural units represented by the formulas (380) to (395). Among these, structural units represented by the formulas (380) to (393) are preferable, and structural units represented by the formulas (380) and (384) are more preferable.
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本発明の高分子化合物とは、重量平均分子量が1000以上の化合物を指す。本発明における高分子化合物の重量平均分子量は、3000〜10000000が好ましく、8000〜5000000がより好ましく、10000〜1000000がさらに好ましい。重量平均分子量が3000より低いと素子作製時の膜形成に欠陥が生じることがあり、10000000より大きいと溶媒への溶解性や素子作製時の塗布性が低下することがある。
本発明における重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用い、ポリスチレンの標準試料を用いて算出したポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。
The polymer compound of the present invention refers to a compound having a weight average molecular weight of 1000 or more. The weight average molecular weight of the polymer compound in the present invention is preferably 3,000 to 10,000,000, more preferably 8,000 to 5,000,000, and still more preferably 10,000 to 1,000,000. If the weight average molecular weight is lower than 3000, defects may occur in film formation during device fabrication, and if it exceeds 10000000, solubility in a solvent and applicability during device fabrication may be degraded.
The weight average molecular weight in the present invention means a weight average molecular weight in terms of polystyrene calculated using a standard sample of polystyrene using gel permeation chromatography (GPC).

本発明の高分子化合物中に、式(I)で表される構成単位は、少なくとも1つ含まれていればよい。高分子鎖一本あたり平均2個以上含まれることが好ましく、高分子鎖一本あたり平均3個以上含まれることがさらに好ましい。   The polymer compound of the present invention may contain at least one structural unit represented by the formula (I). It is preferable that an average of 2 or more per polymer chain is included, and an average of 3 or more per polymer chain is more preferable.

本発明の高分子化合物を素子に用いる場合、素子作製の容易性の観点からは、高分子化合物の溶媒への溶解度が高いことが望ましい。具体的には、本発明の高分子化合物が、該高分子化合物を0.01重量(wt)%以上含む溶液を作製し得る溶解性を有することが好ましく、0.1wt%以上含む溶液を作製し得る溶解性を有することがより好ましく、0.2wt%以上含む溶液を作製し得る溶解性を有することがさらに好ましい。   When the polymer compound of the present invention is used in a device, it is desirable that the solubility of the polymer compound in a solvent is high from the viewpoint of ease of device fabrication. Specifically, the polymer compound of the present invention preferably has a solubility capable of producing a solution containing 0.01% by weight (wt)% or more of the polymer compound, and a solution containing 0.1% by weight or more is produced. It is more preferable that it has a solubility capable of forming a solution containing 0.2 wt% or more.

<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、Suzukiカップリング反応による重合、Stille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 aryl coupling reaction include polymerization by Suzuki coupling reaction, polymerization by Stille coupling reaction, polymerization by Yamamoto coupling reaction, and polymerization by Kumada-Tamao coupling reaction.

Suzukiカップリング反応を用いる方法としては、例えば、式(500):
100−E1−Q200 (500)
〔式中、E1は、式(II)で表される構成単位を表す。Q100及びQ200は、同一又は相異なり、ホウ酸残基(−B(OH))又はホウ酸エステル残基を表す。〕
で表される1種類以上の化合物と、式(600):
1−E2−T2 (600)
〔式中、E2は、式(I)で表される構成単位を表す。T1及びT2は、同一又は相異なり、ハロゲン原子を表す。〕
で表される1種類以上の化合物とを、パラジウム触媒及び塩基の存在下で反応させる工程を有する製造方法が挙げられる。Eとして好ましくは、式(C−1)〜式(C−29)で表される構成単位である。
As a method using Suzuki coupling reaction, for example, the formula (500):
Q 100 -E 1 -Q 200 (500)
Wherein, E 1 represents a structural unit represented by the formula (II). Q 100 and Q 200 are the same or different and represent a boric acid residue (—B (OH) 2 ) or a boric acid ester residue. ]
One or more compounds represented by formula (600):
T 1 -E 2 -T 2 (600)
[Wherein E 2 represents a structural unit represented by the formula (I). T 1 and T 2 are the same or different and represent a halogen atom. ]
The manufacturing method which has a process with which 1 or more types of compounds represented by these are made to react in presence of a palladium catalyst and a base is mentioned. E 1 is preferably a structural unit represented by formula (C-1) to formula (C-29).

式(500)で表される化合物と式(600)で表される化合物とを反応させる場合、反応に用いる式(600)で表わされる1種類以上の化合物のモル数の合計が、式(500)で表わされる1種類以上の化合物のモル数の合計に対して、過剰であることが好ましい。反応に用いる式(600)で表わされる1種類以上の化合物のモル数の合計を1モルとすると、式(500)で表わされる1種類以上の化合物のモル数の合計が0.6〜0.99モルであることが好ましく、0.7〜0.95モルであることがさらに好ましい。   When the compound represented by Formula (500) and the compound represented by Formula (600) are reacted, the total number of moles of one or more compounds represented by Formula (600) used for the reaction is represented by Formula (500). It is preferable that it is excessive with respect to the total number of moles of one or more compounds represented by When the total number of moles of one or more compounds represented by formula (600) used in the reaction is 1 mole, the total number of moles of one or more compounds represented by formula (500) is 0.6 to 0.00. It is preferably 99 mol, and more preferably 0.7 to 0.95 mol.

ホウ酸エステル残基は、ホウ酸ジエステルから水酸基を除いた基を表し、その具体例としては、下記式で表される基が挙げられる。   A boric acid ester residue represents a group obtained by removing a hydroxyl group from a boric acid diester, and specific examples thereof include a group represented by the following formula.

Figure 2015189853
(式中、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。)
Figure 2015189853
(In the formula, Me represents a methyl group, and Et represents an ethyl group.)

式(600)における、T及びTで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。高分子化合物の合成の容易さからは、臭素原子又はヨウ素原子であることが好ましく、臭素原子であることがさらに好ましい。 Examples of the halogen atom represented by T 1 and T 2 in Formula (600) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. In view of ease of synthesis of the polymer compound, a bromine atom or an iodine atom is preferable, and a bromine atom is more preferable.

具体的には、Suzukiカップリング反応を行う方法としては、任意の溶媒中において、触媒としてパラジウム触媒を用い、塩基の存在下で反応させる方法が挙げられる。   Specifically, the method for carrying out the Suzuki coupling reaction includes a method in which a palladium catalyst is used as a catalyst in an arbitrary solvent and the reaction is performed in the presence of a base.

Suzukiカップリング反応に使用する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、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)ジパラジウム及びビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウムが挙げられるが、反応(重合)操作の容易さ、反応(重合)速度の観点からは、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及びトリス(ジベンジリデンアセトン)ジ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(500)で表される化合物1モルに対して、通常、0.0001モル〜0.5モルであり、好ましくは0.0003モル〜0.1モルである。   Examples of the palladium catalyst used in the Suzuki coupling reaction include a Pd (0) catalyst and a Pd (II) catalyst. Specifically, palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], palladium acetates, dichlorobis ( Triphenylphosphine) palladium, palladium acetate, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium and bis (dibenzylideneacetone) palladium are mentioned, but from the viewpoint of ease of reaction (polymerization) operation and reaction (polymerization) rate, dichlorobis (Triphenylphosphine) palladium, palladium acetate and tris (dibenzylideneacetone) dipalladium are preferred. 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 with respect to 1 mol of the compound represented by the formula (500). Yes, preferably 0.0003 mol to 0.1 mol.

Suzukiカップリング反応に使用するパラジウム触媒としてパラジウムアセテート類を用いる場合は、トリフェニルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン又はトリ(o−メトキシフェニル)ホスフィン等のリン化合物を配位子として添加することができる。この場合、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モルであり、さらに好ましくは1モル〜10モルである。   When using palladium acetate as the palladium catalyst used in the Suzuki coupling reaction, add a phosphorus compound such as triphenylphosphine, tri (o-tolyl) phosphine or tri (o-methoxyphenyl) phosphine as a ligand. Can do. In this case, 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 a mole.

Suzukiカップリング反応に使用する塩基としては、無機塩基、有機塩基、無機塩等が挙げられる。無機塩基としては、例えば、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化バリウム及びリン酸カリウムが挙げられる。有機塩基としては、例えば、トリエチルアミン及びトリブチルアミンが挙げられる。無機塩としては、例えば、フッ化セシウムが挙げられる。
塩基の添加量は、式(500)で表される化合物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モルであり、さらに好ましくは1モル〜10モルである。
Examples of the base used for the Suzuki coupling reaction include inorganic bases, organic bases, and inorganic salts. Examples of the inorganic base include potassium carbonate, sodium carbonate, barium hydroxide, and potassium phosphate. Examples of the organic base include triethylamine and tributylamine. An example of the inorganic salt is cesium fluoride.
The addition amount of the base is usually 0.5 mol to 100 mol, preferably 0.9 mol to 20 mol, more preferably 1 mol, relative to 1 mol of the compound represented by the formula (500). -10 mol.

Suzukiカップリング反応は、通常、溶媒中で行われる。溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、トルエン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン及び塩化メチレンが例示される。本発明に用いられる高分子化合物の溶解性の観点からは、トルエン又はテトラヒドロフランが好ましい。また、塩基の添加として、塩基を含む水溶液を反応液に加え、水相と有機相の2相系で反応させてもよい。塩基として無機塩を用いる場合は、無機塩の溶解性の観点から、通常、塩基を含む水溶液を反応液に加えて反応させる。なお、2相系で反応させる場合は、必要に応じて、第4級アンモニウム塩などの相間移動触媒を加えてもよい。   The Suzuki coupling reaction is usually performed in a solvent. Examples of the solvent include N, N-dimethylformamide, toluene, dimethoxyethane, tetrahydrofuran and methylene chloride. From the viewpoint of solubility of the polymer compound used in the present invention, toluene or tetrahydrofuran is preferred. In addition, as an addition of a base, an aqueous solution containing a base may be added to the reaction solution and reacted in a two-phase system of an aqueous phase and an organic phase. When using an inorganic salt as a base, from the viewpoint of solubility of the inorganic salt, an aqueous solution containing a base is usually added to the reaction solution for reaction. In addition, when making it react with a two-phase system, you may add phase transfer catalysts, such as a quaternary ammonium salt, as needed.

Suzukiカップリング反応を行う温度は、前記溶媒にもよるが、通常、40〜160℃程度である。高分子化合物の高分子量化の観点からは、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。反応時間は、目的の重合度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。0.5時間〜30時間程度が効率的で好ましい。   The temperature at which the Suzuki coupling reaction is performed depends on the solvent, but is usually about 40 to 160 ° C. From the viewpoint of increasing the molecular weight of the polymer compound, 60 to 120 ° C. is preferable. Alternatively, the temperature may be raised to near the boiling point of the solvent and refluxed. The reaction time may end when the target degree of polymerization is reached, but is usually about 0.1 to 200 hours. About 0.5 to 30 hours is efficient and preferable.

Suzukiカップリング反応は、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性雰囲気下、パラジウム触媒が失活しない反応系で行う。例えば、アルゴンガスや窒素ガス等で、十分脱気された系で行う。具体的には、重合容器(反応系)内を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、この重合容器に、式(500)で表される化合物、式(600)で表される化合物、パラジウム触媒、例えば、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)を仕込み、さらに、重合容器を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、あらかじめ窒素ガスでバブリングすることにより、脱気した溶媒、例えば、トルエンを加えた後、この溶液に、あらかじめ窒素ガスでバブリングすることにより脱気した塩基、例えば、炭酸ナトリウム水溶液を滴下した後、加熱、昇温し、例えば、還流温度で8時間、不活性雰囲気を保持しながら重合する。   The Suzuki coupling reaction is performed in a reaction system in which the palladium catalyst is not deactivated under an inert atmosphere such as argon gas or nitrogen gas. For example, it is performed in a system sufficiently deaerated with argon gas or nitrogen gas. Specifically, after the inside of the polymerization vessel (reaction system) is sufficiently substituted with nitrogen gas and degassed, the polymerization vessel is charged with a compound represented by the formula (500), a compound represented by the formula (600), A palladium catalyst, for example, dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) is charged, and the polymerization vessel is sufficiently substituted with nitrogen gas and degassed, and then degassed by bubbling with nitrogen gas in advance, for example, After adding toluene, a base degassed by bubbling with nitrogen gas in advance, such as an aqueous sodium carbonate solution, was added dropwise to the solution, followed by heating and heating, for example, at a reflux temperature for 8 hours. Polymerize while maintaining the atmosphere.

Stilleカップリング反応を用いる方法としては、例えば、式(700):
300−E−Q400 (700)
〔式中、Eは、式(II)で表される構成単位を表す。Q300及びQ400は、同一又は相異なり、有機スズ残基を表す。〕
で表される1種類以上の化合物と、前記式(600)で表される1種類以上の化合物とを、パラジウム触媒の存在下で反応させる工程を有する製造方法が挙げられる。Eとして好ましくは、式(C−1)〜式(C−29)で表される構成単位である。
As a method using Stille coupling reaction, for example, Formula (700):
Q 300 -E 3 -Q 400 (700)
Wherein, E 3 represents a structural unit represented by the formula (II). Q 300 and Q 400 are the same or different and represent an organotin residue. ]
And a method of reacting one or more compounds represented by the formula (600) with one or more compounds represented by the formula (600) in the presence of a palladium catalyst. E 3 is preferably a structural unit represented by Formula (C-1) to Formula (C-29).

有機スズ残基としては、-SnR100 で表される基等が挙げられる。ここでR100は1価の有機基を表す。1価の有機基としては、例えば、アルキル基及びアリール基が挙げられる。
アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、2−メチルブチル基、1−メチルブチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2一メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基等の鎖状アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びアダマンチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。アリール基としてはフェニル基及びナフチル基などが挙げられる。有機スズ残基として好ましくは、-SnMe、-SnEt、-SnBu及び-SnPhであり、より好ましくは、-SnMe、-SnEt及び-SnBuである。上記好ましい例において、Meはメチル基を、Etはエチル基を、Buはブチル基を、Phはフェニル基を表す。
Examples of the organic tin residue include a group represented by —SnR 100 3 . Here, R 100 represents a monovalent organic group. Examples of the monovalent organic group include an alkyl group and an aryl group.
As the alkyl group, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, 2-methylbutyl group, 1-methylbutyl group, hexyl group , Isohexyl group, 3-methylpentyl group, 21-methylpentyl group, 1-methylpentyl group, heptyl group, octyl group, isooctyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tetradecyl group And chain alkyl groups such as hexadecyl group, octadecyl group and eicosyl group, and cycloalkyl groups such as cyclopentyl group, cyclohexyl group and adamantyl group. Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. Preferably the organotin residues, -SnMe 3, -SnEt 3, a -SnBu 3 and -SnPh 3, more preferably, -SnMe 3, a -SnEt 3 and -SnBu 3. In the above preferred examples, Me represents a methyl group, Et represents an ethyl group, Bu represents a butyl group, and Ph represents a phenyl group.

式(600)における、T及びTで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。高分子化合物の合成の容易さからは、臭素原子、ヨウ素原子であることが好ましい。 Examples of the halogen atom represented by T 1 and T 2 in Formula (600) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. In view of ease of synthesis of the polymer compound, a bromine atom and an iodine atom are preferable.

具体的には、触媒として、例えば、パラジウム触媒下で任意の溶媒中で反応する方法が挙げられる。Stilleカップリング反応に使用する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)パラジウムが挙げられ、反応(重合)操作の容易さ、反応(重合)速度の観点からは、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)ジパラジウムが好ましい。
Stilleカップリング反応に使用する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(100)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。
Specifically, examples of the catalyst include a method of reacting in an arbitrary solvent under a palladium catalyst. Examples of the palladium catalyst used in the Stille coupling reaction include a Pd (0) catalyst and a Pd (II) catalyst. Specific examples include palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], palladium acetates, dichlorobis (triphenylphosphine) palladium, palladium acetate, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, and bis (dibenzylideneacetone) palladium. Palladium [tetrakis (triphenylphosphine)] and tris (dibenzylideneacetone) dipalladium are preferable from the viewpoints of easy reaction (polymerization) operation and reaction (polymerization) rate.
The addition amount of the palladium catalyst used for the Stille coupling reaction is not particularly limited as long as it is an effective amount as a catalyst, but is usually 0.0001 per 1 mol of the compound represented by the formula (100). Mol to 0.5 mol, preferably 0.0003 to 0.2 mol.

Stilleカップリング反応において、必要に応じて配位子や助触媒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)ホスフィン及びトリス(2−フリル)ホスフィン等のリン化合物やトリフェニルアルシン及びトリフェノキシアルシン等の砒素化合物が挙げられる。助触媒としてはヨウ化銅、臭化銅、塩化銅及び2−テノイル酸銅(I)などが挙げられる。配位子又は助触媒を用いる場合、配位子又は助触媒の添加量は、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。   In the Stille coupling reaction, a ligand and a cocatalyst can be used as necessary. Examples of the ligand include phosphorus compounds such as triphenylphosphine, tri (o-tolyl) phosphine, tri (o-methoxyphenyl) phosphine and tris (2-furyl) phosphine, and triphenylarsine and triphenoxyarsine. Examples include arsenic compounds. Examples of the cocatalyst include copper iodide, copper bromide, copper chloride, and copper (I) 2-thenoylate. When using a ligand or a cocatalyst, the amount of the ligand or cocatalyst added is usually 0.5 mol to 100 mol, preferably 0.9 mol to 20 mol, relative to 1 mol of the palladium catalyst. More preferably, it is 1 mol to 10 mol.

Stilleカップリング反応は、通常、溶媒中で行われる。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、トルエン、ジメトキシエタン及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。本発明に用いられる高分子化合物の溶解性の観点からは、トルエン、テトラヒドロフランが好ましい。   The Stille coupling reaction is usually performed in a solvent. Examples of the solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, toluene, dimethoxyethane, and tetrahydrofuran. From the viewpoint of solubility of the polymer compound used in the present invention, toluene and tetrahydrofuran are preferred.

Stilleカップリング反応を行う温度は、前記溶媒にもよるが、通常、50〜160℃程度であり、高分子化合物の高分子量化の観点からは、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、目的の重合度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 Stille coupling reaction is performed depends on the solvent, but is usually about 50 to 160 ° C., and 60 to 120 ° C. is preferable from the viewpoint of increasing the molecular weight of the polymer compound. Alternatively, the temperature may be raised to near the boiling point of the solvent and refluxed.
The time for performing the reaction (reaction time) may be the end point when the target degree of polymerization is reached, but is usually about 0.1 to 200 hours. About 1 hour to 30 hours is efficient and preferable.

Stilleカップリング反応は、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性雰囲気下、Pd触媒が失活しない反応系で行う。例えば、アルゴンガスや窒素ガス等で、十分脱気された系で行う。具体的には、重合容器(反応系)内を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、この重合容器に、式(700)で表される化合物、式(600)で表される化合物、パラジウム触媒を仕込み、さらに、重合容器を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、あらかじめ窒素ガスでバブリングすることにより脱気した溶媒、例えば、トルエンを加えた後、必要に応じて配位子や助触媒を加え、その後、加熱、昇温し、例えば、還流温度で8時間、不活性雰囲気を保持しながら重合する。   The Stille coupling reaction is performed in a reaction system in which the Pd catalyst is not deactivated under an inert atmosphere such as argon gas or nitrogen gas. For example, it is performed in a system sufficiently deaerated with argon gas or nitrogen gas. Specifically, after the inside of the polymerization vessel (reaction system) is sufficiently substituted with nitrogen gas and degassed, the compound represented by the formula (700), the compound represented by the formula (600), A palladium catalyst is charged, and the polymerization vessel is sufficiently replaced with nitrogen gas, degassed, and then a solvent degassed by bubbling with nitrogen gas in advance, for example, toluene, is added, and a ligand is optionally added. And a cocatalyst are added, and then heated and heated, for example, polymerization is carried out while maintaining an inert atmosphere at the reflux temperature for 8 hours.

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)ホスフィン及びトリ(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. Examples include catalysts comprising nickel complexes other than nickel zero-valent complexes such as dichloride and ligands such as triphenylphosphine, diphenylphosphinopropane, tri (cyclohexyl) phosphine, and tri (tert-butyl) phosphine as 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及び[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 is carried out by using a nickel catalyst such as [bis (diphenylphosphino) ethane] nickel dichloride and [bis (diphenylphosphino) propane] nickel dichloride, 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、及び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及び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及びこれらの溶媒を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, and N, N-dimethylformamide, organic solvents such as a mixed solvent in which two or more of these solvents are mixed, organic A solvent having two phases of a solvent phase and an aqueous phase is exemplified. 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 in 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. Solvents used for the Yamamoto 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 is preferred. The solvent used for the Yamamoto coupling reaction is preferably subjected to deoxygenation 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 by a method, 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、さらに好ましくは0℃である。反応温度の上限は、モノマー及び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、さらに好ましくは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 further preferably 0 ° C. from the viewpoint of reactivity. The upper limit of the reaction temperature is preferably 200 ° C., more preferably 150 ° C., and further preferably 120 ° C. from the viewpoint of the stability of the monomer and the 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、アリールアミノ基及び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、キノリル基及び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.

本発明の高分子化合物のポリスチレン換算の数平均分子量は、好ましくは1×10〜1×10である。ポリスチレン換算の数平均分子量が1×10以上である場合には、強靭な薄膜が得られやすくなる。一方、10以下である場合には、溶解性が高く、薄膜の作製が容易である。 The number average molecular weight in terms of polystyrene of the polymer compound of the present invention is preferably 1 × 10 3 to 1 × 10 8 . When the number average molecular weight in terms of polystyrene is 1 × 10 3 or more, a tough thin film is easily obtained. On the other hand, when it is 10 8 or less, the solubility is high and the thin film can be easily produced.

<化合物>
本発明の化合物は、式(IV)で表される化合物である。

Figure 2015189853
<Compound>
The compound of the present invention is a compound represented by the formula (IV).
Figure 2015189853

式(IV)中、ArおよびArは、それぞれ独立に、芳香族炭化水素環または複素環を表し、これらの環は縮合環であってもよく、これらの環に含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。
およびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。
およびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基または1価の複素環基を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。RまたはRが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
およびWは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ホウ酸エステル残基、ホウ酸残基または有機スズ残基を表す。
In the formula (IV), Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic hydrocarbon ring or a heterocyclic ring, and these rings may be condensed rings, and hydrogen atoms contained in these rings are substituted. It may be substituted with a group.
X 1 and X 2 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom.
One of Z 1 and Z 2 represents —C (R 1 ) (R 2 ) —, the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, —S (= A group represented by O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 5 ) 2 —, a group represented by —N (R 5 ) —, and —B (R 5) -, a group represented by, -P (R 5) - or a group represented by -P with (= O) (R 5) - represents a group represented by.
One of Z 3 and Z 4 represents —C (R 3 ) (R 4 ) —, the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, —S (= A group represented by O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 6 ) 2 —, a group represented by —N (R 6 ) —, and —B (R 6) -, a group represented by, -P (R 6) -, a group represented by or -P (= O) (R 6 ) - represents a group represented by.
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group Or a halogen atom, of which a hydrogen atom contained in each of an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group and a monovalent heterocyclic group is substituted It may be substituted with a group.
R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group or a monovalent heterocyclic group, Among them, the hydrogen atom contained in each of the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group and monovalent heterocyclic group may be substituted with a substituent. When a plurality of R 5 or R 6 are present, they may be the same or different.
W 1 and W 2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a boric acid ester residue, a boric acid residue or an organotin residue.

およびWが表すホウ酸エステル残基、ホウ酸残基、有機スズ残基の定義および具体例は、上記の重合反応基であるホウ酸エステル残基、ホウ酸残基および有機スズ残基の定義および具体例と同様である。 Definitions and specific examples of boric acid ester residues, boric acid residues and organotin residues represented by W 1 and W 2 are the boric acid ester residues, boric acid residues and organotin residues which are the above-mentioned polymerization reactive groups. The definition of the group and the specific examples are the same.

式(IV)で表される化合物は、具体的には、式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-3)で表される。

Figure 2015189853

〔式中、Ar、Ar、X、X、R、R、R、R、WおよびWは、それぞれ前記と同じ意味を表す。XおよびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表わす。Zは、酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。Zは酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基で表される基を表す。RおよびRは、それぞれ前記と同じ意味を表す。
Specifically, the compound represented by the formula (IV) is represented by the formula (IV-1), the formula (IV-2), and the formula (IV-3).
Figure 2015189853

[Wherein, Ar 1 , Ar 2 , X 1 , X 2 , R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , W 1 and W 2 each represent the same meaning as described above. X 5 and X 6 each independently represent a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom. Z 5 is an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, a group represented by —S (═O) —, a group represented by —SO 2 —, or —Si (R). 5) 2 -, a group represented by, -N (R 5) -, a group represented by, -B (R 5) -, a group represented by, -P (R 5) - group, or represented by - represents a group represented by - P (= O) (R 5). Z 6 is an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, a group represented by —S (═O) —, a group represented by —SO 2 —, or —Si (R 6). ) A group represented by 2- , a group represented by -N (R 6 )-, a group represented by -B (R 6 )-, a group represented by -P (R 6 )-or -P A group represented by a group represented by (═O) (R 6 ) — is represented. R 5 and R 6 each have the same meaning as described above.

式(IV)で表される化合物は、本発明の高分子化合物の合成が容易となるため、式(IV-1)で表される化合物であることが好ましい。   The compound represented by the formula (IV) is preferably a compound represented by the formula (IV-1) because the synthesis of the polymer compound of the present invention becomes easy.

式(IV)で表される化合物は、本発明の高分子化合物の合成が容易になるため、下記式(V)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 2015189853

〔式中、Z、Z、Z、Z、X、X、WおよびWは、は、それぞれ前記と同じ意味を表す。XおよびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表わす。YおよびYは、それぞれ独立に、窒素原子又は=C(R)−を表わす。Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、これらのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。〕 The compound represented by the formula (IV) is preferably a compound represented by the following formula (V) in order to facilitate the synthesis of the polymer compound of the present invention.
Figure 2015189853

[Wherein, Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , X 1 , X 2 , W 1 and W 2 each have the same meaning as described above. X 3 and X 4 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom. Y 1 and Y 2 each independently represent a nitrogen atom or ═C (R 7 ) —. R 7 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, a monovalent heterocyclic group or a halogen atom, and among these, an alkyl group, The hydrogen atom contained in each of the cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group and monovalent heterocyclic group may be substituted with a substituent. ]

が表すアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基およびハロゲン原子の定義および具体例は、上記のR、R、RおよびRが表すアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基およびハロゲン原子の定義および具体例と同様である。 The definitions and specific examples of the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group and halogen atom represented by R 7 are the above-mentioned R 1 , R Definitions and specific examples of alkyl groups, cycloalkyl groups, alkoxy groups, cycloalkoxy groups, alkylthio groups, cycloalkylthio groups, aryl groups, monovalent heterocyclic groups and halogen atoms represented by 2 , R 3 and R 4 is there.

式(V)で表される化合物は、具体的には、式(V-1)、式(V-2)、式(V-3)で表される。

Figure 2015189853

〔式中、X、X、X、X、Y、Y、R、R、R、R、Z、Z、WおよびWは、それぞれ前記と同じ意味を表す。 Specifically, the compound represented by Formula (V) is represented by Formula (V-1), Formula (V-2), or Formula (V-3).
Figure 2015189853

[Wherein, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , Y 1 , Y 2 , R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , Z 5 , Z 6 , W 1 and W 2 are the same as the above] Represents the same meaning.

式(V)で表される化合物は、本発明の高分子化合物の合成が容易となるため、式(V-1)で表される化合物であることが好ましい。   The compound represented by the formula (V) is preferably a compound represented by the formula (V-1) because the synthesis of the polymer compound of the present invention is facilitated.

式(IV)で表される化合物としては、例えば、式(401)〜式(433)で表される化合物が挙げられる。
本発明の化合物を用いて、前述した本発明の高分子化合物を製造した場合、該高分子化合物を用いて製造される有機薄膜太陽電池の吸収端波長がより長波長となるため、式(401)、式(402)、式(405)、式(406)、式(407)、式(409)〜式(413)、式(414)、式(417)で表される化合物であることがより好ましく、式(401)、式(406)、式(407)、式(410)、式(413)で表される化合物であることがさらに好ましい。
Examples of the compound represented by the formula (IV) include compounds represented by the formula (401) to the formula (433).
When the above-described polymer compound of the present invention is produced using the compound of the present invention, the absorption edge wavelength of the organic thin film solar cell produced using the polymer compound becomes a longer wavelength. ), Formula (402), Formula (405), Formula (406), Formula (407), Formula (409) to Formula (413), Formula (414), and Formula (417). More preferred are compounds represented by formula (401), formula (406), formula (407), formula (410), and formula (413).

Figure 2015189853
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Figure 2015189853
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Figure 2015189853
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Figure 2015189853
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<化合物の製造方法>
次に、本発明の化合物の製造方法を説明する。
式(IV)で表される化合物は、いかなる方法で製造してもよいが、例えば、以下に説明するように、Suzukiカップリング反応、側鎖導入反応、渡環反応、官能基化反応により製造することができる。
<Method for producing compound>
Next, the manufacturing method of the compound of this invention is demonstrated.
The compound represented by the formula (IV) may be produced by any method. For example, as described below, it is produced by Suzuki coupling reaction, side chain introduction reaction, transannular reaction, functionalization reaction. can do.

およびZが、酸素原子であり、ArおよびArが、五員環の場合、例えば、
式(S1)で表される化合物と、式(S2)で表される化合物と、式(S3)で表される化合物とをSuzukiカップリング反応により反応させる第一工程と、
第一工程で得られた式(S4)で表される化合物に側鎖を導入する第二工程と、
第二工程で得られた式(S5)で表される化合物を分子内環化させる第三工程と、
第三工程で得られた式(S6)で表される化合物を官能基化させる第四工程と、
により製造することができる。この場合に得られる化合物は、式(S6)で表される化合物である。
When Z 2 and Z 3 are oxygen atoms and Ar 1 and Ar 2 are five-membered rings, for example,
A first step of reacting a compound represented by the formula (S1), a compound represented by the formula (S2), and a compound represented by the formula (S3) by a Suzuki coupling reaction;
A second step of introducing a side chain into the compound represented by the formula (S4) obtained in the first step;
A third step of intramolecular cyclization of the compound represented by the formula (S5) obtained in the second step;
A fourth step of functionalizing the compound represented by the formula (S6) obtained in the third step;
Can be manufactured. The compound obtained in this case is a compound represented by the formula (S6).

Figure 2015189853
Figure 2015189853

式(S1)、(S2)、(S3)、(S4)、(S5)、(S6)および(S7)中、 R、R、R、R、X、X、X、X、Y、Y、WおよびWは、それぞれ前記と同じ意味を表す。
およびMは、それぞれ独立に、ホウ酸エステル残基またはホウ酸残基を表す。
は、リチウム原子、マグネシウムブロマイドまたはマグネシウムクロライドを表す。
Halは、ヨウ素原子、臭素原子または塩素原子を表す。
は、アルキル基、シクロアルキル基、シリル基またはアセチル基を表す。式(S1)の2つのHalは、同一でも異なっていてもよい。式(S1)の2つのRは、同一でも異なっていてもよく、式(S1)のRと式(S2)のRと式(S3)のRは、同一でも異なっていてもよい。
In formulas (S1), (S2), (S3), (S4), (S5), (S6) and (S7), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , Y 1 , Y 2 , W 1 and W 2 each have the same meaning as described above.
M 1 and M 2 each independently represent a boric acid ester residue or a boric acid residue.
M 3 represents a lithium atom, magnesium bromide or magnesium chloride.
Hal represents an iodine atom, a bromine atom or a chlorine atom.
R represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a silyl group or an acetyl group. Two Hal in the formula (S1) may be the same or different. Two R 'may be the same or different, wherein R in (S1)' of the formula (S1) is 'R with the formula (S3)' R of the formula (S2), be the same or different Good.

本発明の高分子化合物は、光吸収末端波長が850nm以上の長波長であることが好ましい。光吸収末端波長は以下の方法で求めることができる。
測定には、紫外、可視、近赤外の波長領域で動作する分光光度計(例えば、日本分光製、紫外可視近赤外分光光度計JASCO−V670)を用いる。JASCO−V670を用いる場合、測定可能な波長範囲が200〜1500nmであるため、該波長範囲で測定を行う。まず、測定に用いる基板の吸収スペクトルを測定する。基板としては、石英基板、ガラス基板等を用いる。次いで、その基板の上に高分子化合物を含む溶液若しくは高分子化合物を含む溶融体から高分子化合物を含む薄膜を形成する。溶液からの製膜では、製膜後乾燥を行う。その後、薄膜と基板との積層体の吸収スペクトルを得る。薄膜と基板との積層体の吸収スペクトルと基板の吸収スペクトルとの差を、薄膜の吸収スペクトルとして得る。
The polymer compound of the present invention preferably has a light absorption terminal wavelength of 850 nm or longer. The light absorption terminal wavelength can be determined by the following method.
For the measurement, a spectrophotometer (for example, JASCO-V670, made by JASCO Corporation) that operates in the wavelength region of ultraviolet, visible, and near infrared is used. When JASCO-V670 is used, since the measurable wavelength range is 200 to 1500 nm, the measurement is performed in the wavelength range. First, the absorption spectrum of the substrate used for measurement is measured. As the substrate, a quartz substrate, a glass substrate, or the like is used. Next, a thin film containing a polymer compound is formed on the substrate from a solution containing the polymer compound or a melt containing the polymer compound. In film formation from a solution, drying is performed after film formation. Thereafter, an absorption spectrum of the laminate of the thin film and the substrate is obtained. The difference between the absorption spectrum of the laminate of the thin film and the substrate and the absorption spectrum of the substrate is obtained as the absorption spectrum of the thin film.

該薄膜の吸収スペクトルは、縦軸が高分子化合物の吸光度を、横軸が波長を示す。最も大きい吸収ピークの吸光度が0.5〜2程度になるよう、薄膜の膜厚を調整することが望ましい。吸収ピークの中で一番長波長の吸収ピークの吸光度を100%とし、その50%の吸光度を含む横軸(波長軸)に平行な直線と該吸収ピークとの交点であって、該吸収ピークのピーク波長よりも長波長である交点を第1の点とする。その25%の吸光度を含む波長軸に平行な直線と該吸収ピークとの交点であって、該吸収ピークのピーク波長よりも長波長である交点を第2の点とする。第1の点と第2の点とを結ぶ直線と基準線の交点を光吸収末端波長と定義する。ここで、基準線とは、最も長波長の吸収ピークにおいて、該吸収ピークの吸光度を100%とし、その10%の吸光度を含む波長軸に平行な直線と該吸収ピークの交点であって、該吸収ピークのピーク波長よりも長波長である交点の波長を基準として、基準となる波長より100nm長波長である吸収スペクトル上の第3の点と、基準となる波長より150nm長波長である吸収スペクトル上と第4の点を結んだ直線をいう。   In the absorption spectrum of the thin film, the vertical axis represents the absorbance of the polymer compound, and the horizontal axis represents the wavelength. It is desirable to adjust the thickness of the thin film so that the absorbance at the largest absorption peak is about 0.5 to 2. The absorbance of the absorption peak with the longest wavelength among the absorption peaks is defined as 100%, and the intersection of the absorption peak and a straight line parallel to the horizontal axis (wavelength axis) including the absorbance of 50% of the absorption peak. The intersection point that is longer than the peak wavelength is taken as the first point. The intersection point between the absorption peak and a straight line parallel to the wavelength axis containing 25% of the absorbance, which is longer than the peak wavelength of the absorption peak, is defined as a second point. The intersection of the straight line connecting the first point and the second point and the reference line is defined as the light absorption terminal wavelength. Here, the reference line is the intersection of the absorption peak and the straight line parallel to the wavelength axis including the absorbance of 10% at the absorption peak of the longest wavelength, where the absorbance of the absorption peak is 100%. The third point on the absorption spectrum that is 100 nm longer than the reference wavelength and the absorption spectrum that is 150 nm longer than the reference wavelength with reference to the wavelength of the intersection that is longer than the peak wavelength of the absorption peak A straight line connecting the top and the fourth point.

本発明の高分子化合物は、高い電子及び/又はホール輸送性を発揮し得ることから、該高分子化合物を含む有機薄膜を素子に用いた場合、電極から注入された電子やホール、或いは、光吸収によって発生した電荷を輸送することができる。これらの特性を活かして光電変換素子、有機薄膜トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子等の種々の電子素子に好適に用いることができる。以下、これらの素子について個々に説明する。   Since the polymer compound of the present invention can exhibit high electron and / or hole transport properties, when an organic thin film containing the polymer compound is used in an element, electrons or holes injected from an electrode, or light Charges generated by absorption can be transported. Taking advantage of these characteristics, it can be suitably used for various electronic devices such as a photoelectric conversion device, an organic thin film transistor, and an organic electroluminescence device. Hereinafter, these elements will be described individually.

<光電変換素子>
本発明の高分子化合物を含有する光電変換素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極間に、本発明の高分子化合物を含む1層以上の活性層を有する。
<Photoelectric conversion element>
The photoelectric conversion element containing the polymer compound of the present invention has one or more active layers containing the polymer compound of the present invention between a pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent.

本発明の高分子化合物を含有する光電変換素子の好ましい形態としては、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、p型の有機半導体とn型の有機半導体との有機組成物から形成される活性層を有する。本発明の高分子化合物は、p型の有機半導体として用いることが好ましい。   A preferable form of the photoelectric conversion element containing the polymer compound of the present invention is formed from a pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent, and an organic composition of a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor. Having an active layer. The polymer compound of the present invention is preferably used as a p-type organic semiconductor.

本発明の高分子化合物を用いて製造される光電変換素子は、通常、基板上に形成される。この基板は、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 photoelectric conversion element manufactured using the polymer compound of the present invention is usually formed on a substrate. The substrate may be any substrate that does not chemically change when the electrodes are formed and the 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.

本発明の高分子化合物を有する光電変換素子の他の態様は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極間に、本発明の高分子化合物を含む第1の活性層と、該第1の活性層に隣接して、フラーレン誘導体等の電子受容性化合物を含む第2の活性層を含む光電変換素子である。   In another aspect of the photoelectric conversion element having the polymer compound of the present invention, the first active layer containing the polymer compound of the present invention is interposed between a pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent, and the first A photoelectric conversion element including a second active layer containing an electron accepting compound such as a fullerene derivative adjacent to the active layer.

透明又は半透明の電極材料としては、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、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。
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 transparent or translucent electrode material include a conductive metal oxide film and a translucent metal thin film. Specifically, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and their composite materials such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide, etc., conductive materials, NESA, gold, platinum, silver, Copper is 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.
As the electrode material, an organic transparent conductive film such as polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof may be used.

一方の電極は透明でなくてもよく、該電極の電極材料としては、金属、導電性高分子等を用いることができる。電極材料の具体例としては、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、及びそれらのうち2つ以上の合金、又は、1種以上の前記金属と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン及び錫からなる群から選ばれる1種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、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が挙げられる。合金としては、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−アルミニウム合金等が挙げられる。   One electrode may not be transparent, and a metal, a conductive polymer, etc. can be used as an electrode material of the electrode. Specific examples of the electrode material include metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium, and the like. And one or more alloys selected from the group consisting of gold, silver, platinum, copper, manganese, titanium, cobalt, nickel, tungsten, and tin. Examples include alloys with metals, graphite, graphite intercalation compounds, polyaniline and derivatives thereof, and polythiophene and derivatives thereof. 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.

光電変換効率を向上させるための手段として活性層以外の付加的な中間層を使用してもよい。中間層として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、アルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化チタン等の酸化物、PEDOT(ポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェン)などが挙げられる。   An additional intermediate layer other than the active layer may be used as a means for improving the photoelectric conversion efficiency. Examples of the material used for the intermediate layer include alkali metals such as lithium fluoride, halides of alkaline earth metals, oxides such as titanium oxide, and PEDOT (poly-3,4-ethylenedioxythiophene).

<活性層>
活性層は、本発明の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。活性層のホール輸送性を高めるため、電子供与性化合物及び/又は電子受容性化合物として、本発明の高分子化合物以外の化合物を活性層中に混合して用いることもできる。なお、電子供与性化合物、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。
<Active layer>
The active layer may contain the polymer compound of the present invention alone or in combination of two or more. In order to enhance the hole transport property of the active layer, compounds other than the polymer compound of the present invention can be mixed and used as the electron donating compound and / or the electron accepting compound in the active layer. The electron-donating compound and the electron-accepting compound are relatively determined from the energy levels of these compounds.

電子供与性化合物としては、本発明の高分子化合物のほか、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残基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。   As the electron-donating compound, in addition to the polymer compound of the present invention, for example, pyrazoline derivatives, arylamine derivatives, stilbene derivatives, triphenyldiamine derivatives, oligothiophene and derivatives thereof, polyvinylcarbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, Examples thereof include polysiloxane derivatives having an aromatic amine residue in the side chain or main chain, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythienylene vinylene and derivatives thereof.

電子受容性化合物としては、本発明の高分子化合物のほか、例えば、炭素材料、酸化チタン等の金属酸化物、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、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(バソクプロイン)等のフェナントロリン誘導体、フラーレン、フラーレン誘導体が挙げられ、好ましくは、酸化チタン、カーボンナノチューブ、フラーレン、フラーレン誘導体であり、さらに好ましくはフラーレン、フラーレン誘導体である。
フラーレン、フラーレン誘導体としてはC60、C70、C76、C78、C84及びその誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体は、フラーレンの少なくとも一部が修飾された化合物を表す。
As the electron-accepting compound, in addition to the polymer compound of the present invention, for example, carbon materials, metal oxides such as titanium oxide, oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and derivatives thereof, benzoquinone and derivatives thereof, naphthoquinone and derivatives thereof Derivatives, anthraquinones and derivatives thereof, tetracyanoanthraquinodimethane and derivatives thereof, fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene and derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, metal complexes of 8-hydroxyquinoline and derivatives thereof, polyquinoline and derivatives thereof, polyquinoxaline and derivatives thereof Derivatives, polyfluorenes and derivatives thereof, phenanthroline derivatives such as 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (basocproin), fullerenes and fullerene derivatives Details, titanium oxide, carbon nanotubes, fullerene, a fullerene derivative, more preferably a fullerene, a fullerene derivative.
Examples of fullerene and fullerene derivatives include C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 84 and derivatives thereof. The fullerene derivative represents a compound in which at least a part of fullerene is modified.

フラーレン誘導体としては、例えば、式(15)〜式(18)で表される化合物が挙げられる。

Figure 2015189853

(式(15)〜(18)中、Rは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又はエステル構造を有する基である。これらの基に含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。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し、これらの基に含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。複数個あるRは、同一であっても相異なってもよい。) As a fullerene derivative, the compound represented by Formula (15)-Formula (18) is mentioned, for example.
Figure 2015189853

(In the formulas (15) to (18), R x is an alkyl group, an aryl group, a monovalent aromatic heterocyclic group or a group having an ester structure. The hydrogen atom contained in these groups is a substituent. A plurality of R x may be the same or different, and R y represents an alkyl group or an aryl group, and a hydrogen atom contained in these groups is substituted with a substituent. The plurality of R y may be the same or different.)

及びRで表されるアルキル基及びアリール基の具体例は、R、R、RおよびRで表されるアルキル基及びアリール基の具体例と同じである。 Specific examples of the alkyl group and aryl group represented by R a and R b are the same as the specific examples of the alkyl group and aryl group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 .

で表される芳香族複素環基としては、例えば、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、キノリル基及びイソキノリル基が挙げられる。 Examples of the aromatic heterocyclic group represented by Ra include a thienyl group, a pyrrolyl group, a furyl group, a pyridyl group, a quinolyl group, and an isoquinolyl group.

で表されるエステル構造を有する基は、例えば、式(19)で表される基が挙げられる。

Figure 2015189853
(19)
(式中、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1価芳香族複素環基を表し、これらの基に含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。) Examples of the group having an ester structure represented by Ra include a group represented by the formula (19).
Figure 2015189853
(19)
(Wherein, u1 represents an integer of 1 to 6, u2 represents an integer of Less than six, R c represents an alkyl group, an aryl group or a monovalent aromatic heterocyclic group, these groups The hydrogen atom contained may be substituted with a substituent.)

で表されるアルキル基、アリール基及び1価の芳香族複素環基の具体例は、Rで表されるアルキル基、アリール基及び1価の芳香族複素環基の具体例と同じである。 Specific examples of the alkyl group, aryl group and monovalent aromatic heterocyclic group represented by R c are the same as the specific examples of the alkyl group, aryl group and monovalent aromatic heterocyclic group represented by R a. It is.

C60フラーレンの誘導体の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。

Figure 2015189853
Specific examples of the C60 fullerene derivative include the following compounds.
Figure 2015189853

C70フラーレンの誘導体の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。

Figure 2015189853
Specific examples of the C70 fullerene derivative include the following compounds.
Figure 2015189853

また、フラーレン誘導体の例としては、[6,6]フェニル−C61酪酸メチルエステル(C60PCBM、[6,6]-Phenyl C61 butyric acid methyl ester)、[6,6]フェニル−C71酪酸メチルエステル(C70PCBM、[6,6]-Phenyl C71 butyric acid methyl ester)、[6,6]フェニル−C85酪酸メチルエステル(C84PCBM、[6,6]-Phenyl C85 butyric acid methyl ester)、[6,6]チエニル−C61酪酸メチルエステル([6,6]-Thienyl C61 butyric acid methyl ester)が挙げられる。   Examples of fullerene derivatives include [6,6] phenyl-C61 butyric acid methyl ester (C60PCBM, [6,6] -Phenyl C61 butyric acid methyl ester), [6,6] phenyl-C71 butyric acid methyl ester (C70PCBM). [6,6] -Phenyl C71 butyric acid methyl ester), [6,6] phenyl-C85 butyric acid methyl ester (C84PCBM, [6,6] -Phenyl C85 butyric acid methyl ester), [6,6] thienyl- Examples thereof include C61 butyric acid methyl ester ([6,6] -Thienyl C61 butyric acid methyl ester).

活性層中に本発明の高分子化合物とフラーレン誘導体とが含まれる場合、フラーレン誘導体の量は、本発明の高分子化合物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。   When the active layer contains the polymer compound of the present invention and the fullerene derivative, the amount of the fullerene derivative is preferably 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer compound of the present invention. More preferably, it is -500 weight part.

活性層の厚さは、通常、1nm〜100μmが好ましく、より好ましくは2nm〜1000nmであり、さらに好ましくは5nm〜500nmであり、より好ましくは20nm〜200nmである。   The thickness of the active layer is usually preferably 1 nm to 100 μm, more preferably 2 nm to 1000 nm, still more preferably 5 nm to 500 nm, and more preferably 20 nm to 200 nm.

前記活性層の製造方法は、如何なる方法で製造してもよく、例えば、高分子化合物を含む溶液からの成膜や、真空蒸着法による成膜方法が挙げられる。   The method for producing the active layer may be produced by any method, and examples thereof include film formation from a solution containing a polymer compound and film formation by a vacuum deposition method.

<光電変換素子の製造方法>
光電変換素子の好ましい製造方法は、第1の電極と第2の電極とを有し、該第1の電極と該第2の電極との間に活性層を有する素子の製造方法であって、該第1の電極上に本発明の高分子化合物と溶媒とを含む溶液(インク)を塗布法により塗布して活性層を形成する工程、該活性層上に第2の電極を形成する工程を有する素子の製造方法である。
<Method for producing photoelectric conversion element>
A preferred method for producing a photoelectric conversion element is a method for producing an element having a first electrode and a second electrode, and having an active layer between the first electrode and the second electrode, A step of forming an active layer by applying a solution (ink) containing the polymer compound of the present invention and a solvent on the first electrode by a coating method, and a step of forming a second electrode on the active layer The manufacturing method of the element which has.

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よい。該溶媒としては、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 may be any one that 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, halogenated unsaturated hydrocarbon solvents such as chlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene, tetrahydrofuran And ether solvents such as 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.

溶液を用いて成膜する場合、スリットコート法、ナイフコート法、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、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットコート法、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、スリットコート法、キャピラリーコート法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、バーコート法、ナイフコート法、ノズルコート法、インクジェットコート法、スピンコート法が好ましい。
成膜性の観点からは、25℃における溶媒の表面張力が15mN/mより大きいことが好ましく、15mN/mより大きく100mN/mよりも小さいことがより好ましく、25mN/mより大きく60mN/mよりも小さいことがさらに好ましい。
When forming a film using a solution, slit coating method, knife coating method, 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, Application methods such as spray coating, screen printing, gravure printing, flexographic printing, offset printing, inkjet coating, dispenser printing, nozzle coating, capillary coating, slit coating, capillary A coating method, a gravure coating method, a micro gravure coating method, a bar coating method, a knife coating method, a nozzle coating method, an ink jet coating method, and a spin coating method are preferable.
From the viewpoint of film formability, the surface tension of the solvent at 25 ° C. is preferably larger than 15 mN / m, more preferably larger than 15 mN / m and smaller than 100 mN / m, larger than 25 mN / m and larger than 60 mN / m. It is more preferable that the value is small.

<有機トランジスタ>
本発明の高分子化合物は、有機薄膜トランジスタにも用いることができる。有機薄膜トランジスタとしては、ソース電極及びドレイン電極と、これらの電極間の電流経路となる有機半導体層(活性層)と、この電流経路を通る電流量を制御するゲート電極とを備えた構成を有するものが挙げられ、有機半導体層が上述した有機薄膜によって構成されるものである。このような有機薄膜トランジスタとしては、電界効果型、静電誘導型等が挙げられる。
<Organic transistor>
The polymer compound of the present invention can also be used for organic thin film transistors. The organic thin film transistor has a configuration including a source electrode and a drain electrode, an organic semiconductor layer (active layer) serving as a current path between these electrodes, and a gate electrode for controlling the amount of current passing through the current path. The organic semiconductor layer is constituted by the organic thin film described above. Examples of such an organic thin film transistor include a field effect type and an electrostatic induction type.

電界効果型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となる有機半導体層(活性層)、この電流経路を通る電流量を制御するゲート電極、並びに、有機半導体層とゲート電極との間に配置される絶縁層を備えることが好ましい。
特に、ソース電極及びドレイン電極が、有機半導体層(活性層)に接して設けられており、さらに有機半導体層に接した絶縁層を挟んでゲート電極が設けられていることが好ましい。電界効果型有機薄膜トランジスタにおいては、有機半導体層が、本発明の高分子化合物を含む有機薄膜によって構成される。
A field effect organic thin film transistor includes a source electrode and a drain electrode, an organic semiconductor layer (active layer) serving as a current path between them, a gate electrode for controlling the amount of current passing through the current path, and an organic semiconductor layer and a gate electrode It is preferable to provide an insulating layer disposed between the two.
In particular, the source electrode and the drain electrode are preferably provided in contact with the organic semiconductor layer (active layer), and the gate electrode is preferably provided with an insulating layer in contact with the organic semiconductor layer interposed therebetween. In the field effect organic thin film transistor, the organic semiconductor layer is constituted by an organic thin film containing the polymer compound of the present invention.

静電誘導型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となる有機半導体層(活性層)、並びに電流経路を通る電流量を制御するゲート電極を有し、このゲート電極が有機半導体層中に設けられていることが好ましい。特に、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層中に設けられたゲート電極が、有機半導体層に接して設けられていることが好ましい。ここで、ゲート電極の構造としては、ソース電極からドレイン電極へ流れる電流経路が形成され、且つゲート電極に印加した電圧で電流経路を流れる電流量が制御できる構造であればよく、例えば、くし形電極が挙げられる。静電誘導型有機薄膜トランジスタにおいても、有機半導体層が、本発明の高分子化合物を含む有機薄膜によって構成される。   The static induction organic thin film transistor has a source electrode and a drain electrode, an organic semiconductor layer (active layer) serving as a current path between them, and a gate electrode that controls the amount of current passing through the current path. It is preferable to be provided in the organic semiconductor layer. In particular, the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode provided in the organic semiconductor layer are preferably provided in contact with the organic semiconductor layer. Here, the structure of the gate electrode may be a structure in which a current path flowing from the source electrode to the drain electrode is formed and the amount of current flowing through the current path can be controlled by a voltage applied to the gate electrode. An electrode is mentioned. Also in the static induction organic thin film transistor, the organic semiconductor layer is constituted by an organic thin film containing the polymer compound of the present invention.

<有機エレクトロルミネッセンス素子>
本発明の高分子化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)に用いることもできる。有機EL素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極間に発光層を有する。有機EL素子は、発光層の他にも、正孔輸送層、電子輸送層を含んでいてもよい。該発光層、正孔輸送層、電子輸送層のいずれかの層中に本発明の高分子化合物が含まれる。発光層中には、本発明の高分子化合物の他にも、電荷輸送材料(電子輸送材料と正孔輸送材料の総称を意味する)を含んでいてもよい。有機EL素子としては、陽極と発光層と陰極とを有する素子、さらに陰極と発光層の間に、該発光層に隣接して電子輸送材料を含有する電子輸送層を有する陽極と発光層と電子輸送層と陰極とを有する素子、さらに陽極と発光層の間に、該発光層に隣接して正孔輸送材料を含む正孔輸送層を有する陽極と正孔輸送層と発光層と陰極とを有する素子、陽極と正孔輸送層と発光層と電子輸送層と陰極とを有する素子等が挙げられる。
<Organic electroluminescence device>
The polymer compound of the present invention can also be used for an organic electroluminescence device (organic EL device). An organic EL element has a light emitting layer between a pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent. The organic EL element may include a hole transport layer and an electron transport layer in addition to the light emitting layer. The polymer compound of the present invention is contained in any one of the light emitting layer, the hole transport layer, and the electron transport layer. In addition to the polymer compound of the present invention, the light emitting layer may contain a charge transport material (which means a generic term for an electron transport material and a hole transport material). As an organic EL element, an element having an anode, a light emitting layer, and a cathode, and an anode, a light emitting layer, and an electron having an electron transport layer containing an electron transport material adjacent to the light emitting layer between the cathode and the light emitting layer. An element having a transport layer and a cathode, and an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, and a cathode having a hole transport layer containing a hole transport material adjacent to the light emitting layer between the anode and the light emitting layer. And an element having an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode.

<素子の用途>
本発明の高分子化合物を用いた光電変換素子は、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>
The photoelectric conversion element using the polymer compound of the present invention is operated as an organic thin film solar cell by generating photovoltaic power between the electrodes by irradiating light such as sunlight from a transparent or translucent electrode. Can do. 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、あるいは無印加の状態で、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。   Further, by applying light from a transparent or translucent electrode in a state where a voltage is applied between the electrodes or in a state where no voltage is applied, a photocurrent flows and the organic light sensor can be operated. It can also be used as an organic image sensor by integrating a plurality of organic photosensors.

上述の有機薄膜トランジスタは、例えば電気泳動ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ等の画素の制御や、画面輝度の均一性や画面書き換え速度を制御のために用いられる画素駆動素子等として用いることができる。   The above-mentioned organic thin film transistor can be used as a pixel driving element used for controlling the pixel of an electrophoretic display, a liquid crystal display, an organic electroluminescence display, etc., and controlling the uniformity of screen luminance and the screen rewriting speed. .

<太陽電池モジュール>
有機薄膜太陽電池は、従来の太陽電池モジュールと基本的には同様のモジュール構造をとりうる。太陽電池モジュールは、一般的には金属、セラミック等の支持基板の上にセルが構成され、その上を充填樹脂や保護ガラス等で覆い、支持基板の反対側から光を取り込む構造をとるが、支持基板に強化ガラス等の透明材料を用い、その上にセルを構成してその透明の支持基板側から光を取り込む構造とすることも可能である。具体的には、スーパーストレートタイプ、サブストレートタイプ、ポッティングタイプと呼ばれるモジュール構造、アモルファスシリコン太陽電池などで用いられる基板一体型モジュール構造等が知られている。本発明の高分子化合物を用いて製造される有機薄膜太陽電池も使用目的や使用場所及び環境により、適宜これらのモジュール構造を選択できる。
<Solar cell module>
The organic thin film solar cell can basically have the same module structure as a conventional solar cell module. The solar cell module generally has a structure in which cells are formed on a support substrate such as metal or ceramic, and the cell is covered with a filling resin or protective glass, and light is taken in from the opposite side of the support substrate. It is also possible to use a transparent material such as tempered glass for the support substrate, configure a cell thereon, and take in light from the transparent support substrate side. Specifically, a module structure called a super straight type, a substrate type, and a potting type, a substrate integrated module structure used in an amorphous silicon solar cell, and the like are known. The organic thin-film solar cell manufactured using the polymer compound of the present invention can also be appropriately selected from these module structures depending on the purpose of use, place of use and environment.

代表的なスーパーストレートタイプあるいはサブストレートタイプのモジュールは、片側又は両側が透明で反射防止処理を施された支持基板の間に一定間隔にセルが配置され、隣り合うセル同士が金属リード又はフレキシブル配線等によって接続され、外縁部に集電電極が配置されており、発生した電力を外部に取り出される構造となっている。基板とセルの間には、セルの保護や集電効率向上のため、目的に応じエチレンビニルアセテート(EVA)等様々な種類のプラスチック材料をフィルム又は充填樹脂の形で用いてもよい。
また、外部からの衝撃が少ないところなど表面を硬い素材で覆う必要のない場所において使用する場合には、表面保護層を透明プラスチックフィルムで構成し、又は上記充填樹脂を硬化させることによって保護機能を付与し、片側の支持基板をなくすことが可能である。支持基板の周囲は、内部の密封及びモジュールの剛性を確保するため金属製のフレームでサンドイッチ状に固定し、支持基板とフレームの間は封止材料で密封シールする。また、セルそのものや支持基板、充填材料及び封止材料に可撓性の素材を用いれば、曲面の上に太陽電池を構成することもできる。ポリマーフィルム等のフレキシブル支持体を用いた太陽電池の場合、ロール状の支持体を送り出しながら順次セルを形成し、所望のサイズに切断した後、周縁部をフレキシブルで防湿性のある素材でシールすることにより電池本体を作製できる。また、Solar Energy Materials and Solar Cells, 48,p383-391記載の「SCAF」とよばれるモジュール構造とすることもできる。更に、フレキシブル支持体を用いた太陽電池は曲面ガラス等に接着固定して使用することもできる。
In a typical super straight type or substrate type module, cells are arranged at regular intervals between support substrates that are transparent on one or both sides and subjected to antireflection treatment, and adjacent cells are connected by metal leads or flexible wiring. The current collector electrode is connected to the outer edge portion, and the generated power is taken out to the outside. Various types of plastic materials such as ethylene vinyl acetate (EVA) may be used between the substrate and the cell in the form of a film or a filling resin depending on the purpose in order to protect the cell and improve the current collection efficiency.
In addition, when used in a place where it is not necessary to cover the surface with a hard material such as a place where there is little impact from the outside, the surface protection layer is made of a transparent plastic film, or the protective function is achieved by curing the filling resin. It is possible to eliminate the supporting substrate on one side. The periphery of the support substrate is fixed in a sandwich shape with a metal frame in order to ensure internal sealing and module rigidity, and the support substrate and the frame are hermetically sealed with a sealing material. In addition, if a flexible material is used for the cell itself, the support substrate, the filling material, and the sealing material, a solar cell can be formed on the curved surface. In the case of a solar cell using a flexible support such as a polymer film, cells are sequentially formed while feeding out a roll-shaped support, cut to a desired size, and then the periphery is sealed with a flexible and moisture-proof material. Thus, the battery body can be produced. A module structure called “SCAF” described in Solar Energy Materials and Solar Cells, 48, p383-391 can also be used. Furthermore, a solar cell using a flexible support can be used by being bonded and fixed to a curved glass or the like.

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.

(NMR測定)
NMR測定は、化合物を重クロロホルムに溶解させ、NMR装置(Varian社製、INOVA300)を用いて行った。
(NMR measurement)
The NMR measurement was performed by dissolving the compound in deuterated chloroform and using an NMR apparatus (Varian, INOVA300).

(数平均分子量および重量平均分子量の測定)
数平均分子量及び重量平均分子量については、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(島津製作所製、商品名:LC−10Avp)によりポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量を求めた。測定する化合物は、約0.5重量%の濃度になるようにテトラヒドロフランに溶解させ、GPCに30μL注入した。GPCの移動相はテトラヒドロフランを用い、0.6mL/分の流速で流した。カラムは、TSKgel SuperHM−H(東ソー製)2本とTSKgel SuperH2000(東ソー製)1本を直列に繋げた。検出器には示差屈折率検出器(島津製作所製、商品名:RID−10A)を用いた。
(Measurement of number average molecular weight and weight average molecular weight)
Regarding the number average molecular weight and the weight average molecular weight, the number average molecular weight and the weight average molecular weight in terms of polystyrene were determined by gel permeation chromatography (GPC) (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: LC-10Avp). The compound to be measured was dissolved in tetrahydrofuran to a concentration of about 0.5% by weight, and 30 μL was injected into GPC. Tetrahydrofuran was used as the mobile phase of GPC, and flowed at a flow rate of 0.6 mL / min. As for the column, two TSKgel SuperHM-H (manufactured by Tosoh) and one TSKgel SuperH2000 (manufactured by Tosoh) were connected in series. A differential refractive index detector (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: RID-10A) was used as the detector.

(化合物2の合成)

Figure 2015189853

窒素で置換した200mL三つ口フラスコに、化合物1を5.01g(16.8mmol)、酸化銅(II)(CuO)を3.07g (38.6mmol)、ヨウ化カリウム(KI)を0.170g (1.01mmol)、ナトリウムメトキサイドのメタノール溶液(5.0M)を75mL 加えた。得られた反応液を90℃に加熱し、16時間加熱攪拌した。反応液を氷水に注ぎ反応を停止させ、クロロホルムを加えて有機層の抽出を行った。その有機層を無水硫酸ナトリウムで脱水した後ろ過し、溶媒を減圧下で留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで化合物2を3.26g(16.2mmol、収率97%)得た。

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 6.27 (s, 2H), 3.92 (s, 6H).
(Synthesis of Compound 2)

Figure 2015189853

In a 200 mL three-necked flask substituted with nitrogen, 5.01 g (16.8 mmol) of Compound 1, 3.07 g (38.6 mmol) of copper (II) oxide (CuO), 0.170 g (1.01 mmol) of potassium iodide (KI) Then, 75 mL of a methanol solution (5.0 M) of sodium methoxide was added. The resulting reaction solution was heated to 90 ° C. and stirred for 16 hours. The reaction solution was poured into ice water to stop the reaction, and chloroform was added to extract the organic layer. The organic layer was dehydrated with anhydrous sodium sulfate and filtered, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography to obtain 3.26 g (16.2 mmol, yield 97%) of Compound 2.

1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 6.27 (s, 2H), 3.92 (s, 6H).

(化合物3の合成)

Figure 2015189853

窒素で置換した 200mL 四つ口フラスコに、化合物2を3.00g(15.0mmol)、ビスピナコラートジボロンを7.99g (31.5 mmol)、シクロヘキサンを100mL入れ、45分間脱気(Ar-bubbling)を行った。そこに4,4'-Di-tert-butyl-2,2'-bipyridyl(tBu-bpy)を242mg (0.900 mmol)、錯体[Ir(OMe)(cod)]2を298mg (0.45mmol) 加え、80℃で1時間半攪拌した。その溶液を一晩放置することにより、結晶を析出させ、ろ過することにより粗結晶を得た。残りの溶液も今度は-78℃に冷却し、再度粗結晶を得た。得られた粗結晶を再度ヘキサン/クロロホルム溶液に溶かし、再結晶することにより、化合物3を4.90g (10.8mmol)、収率72%で得た。

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 4.15 (s, 6H), 1.34 (s, 24H).
(Synthesis of Compound 3)

Figure 2015189853

In a 200 mL four-necked flask purged with nitrogen, add 3.00 g (15.0 mmol) of compound 2, 7.99 g (31.5 mmol) of bispinacolatodiboron, and 100 mL of cyclohexane, and degas for 45 minutes (Ar-bubbling) It was. To this, 242 mg (0.900 mmol) of 4,4′-Di-tert-butyl-2,2′-bipyridyl (tBu-bpy) and 298 mg (0.45 mmol) of complex [Ir (OMe) (cod)] 2 were added, The mixture was stirred at 80 ° C for 1.5 hours. Crystals were precipitated by allowing the solution to stand overnight, and crude crystals were obtained by filtration. The remaining solution was then cooled to -78 ° C. to obtain crude crystals again. The obtained crude crystals were dissolved again in a hexane / chloroform solution and recrystallized to obtain 4.90 g (10.8 mmol) of Compound 3 in a yield of 72%.

1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 4.15 (s, 6H), 1.34 (s, 24H).

(化合物4の合成)

Figure 2015189853

窒素で置換した200mL四つ口フラスコに化合物3’を4.23g(18.0mmol)、[P(t-Bu)3H]BF4を0.550g (20mol%)、THFを60mL、3.0M K3PO4aq.を30mL(17.0mmol)入れ、均一溶液とした。窒素で置換した100mL滴下ロートをフラスコに取り付け、そこに化合物3 4.07g (9.00mmol) をTHF に溶かした溶液を入れた。それぞれ30分のArバブリング後、Pd2(dba)3を0.410g (5.0mol%)、加え、化合物3のTHF溶液を滴下しはじめた。滴下終了後70℃のオイルバスに浸し、30分間加熱下で攪拌した。その後水を加えることで反応を停止させ、ヘキサンを加えることで、有機層の抽出を行った。その有機層を無水硫酸ナトリウムで脱水した後ろ過し、溶媒を減圧下留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで化合物4を3.98g(7.82 mmol、収率87%)得た。

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7.49 (d, 2H), 7.32 (d, 2H), 4.27 (q, 4H), 3.98 (s, 6H), 1.27 (t, 6H).
(Synthesis of Compound 4)
Figure 2015189853

In a 200 mL four-necked flask substituted with nitrogen, 4.23 g (18.0 mmol) of compound 3 ′, 0.550 g (20 mol%) of [P (t-Bu) 3 H] BF 4 , 60 mL of THF, 3.0 MK 3 PO 4 30 mL (17.0 mmol) of aq. was added to obtain a uniform solution. A 100 mL dropping funnel purged with nitrogen was attached to the flask, and a solution of 4.07 g (9.00 mmol) of Compound 3 in THF was added thereto. After each 30 minutes of Ar bubbling, 0.410 g (5.0 mol%) of Pd 2 (dba) 3 was added, and a THF solution of Compound 3 began to be added dropwise. After completion of dropping, the mixture was immersed in an oil bath at 70 ° C. and stirred for 30 minutes while heating. Thereafter, the reaction was stopped by adding water, and the organic layer was extracted by adding hexane. The organic layer was dehydrated with anhydrous sodium sulfate and filtered, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography to obtain 3.98 g (7.82 mmol, yield 87%) of compound 4.

1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 7.49 (d, 2H), 7.32 (d, 2H), 4.27 (q, 4H), 3.98 (s, 6H), 1.27 (t, 6H).

(化合物5の合成)

Figure 2015189853

窒素で置換した300mL四つ口フラスコに、ドデシルマグネシウムグリニャール試薬(1.0 M in Et2O)を56.0mL(56.0mmol)、塩化亜鉛(ZnCl2)を95mg (0.70mmol)加え、室温で1時間攪拌した。その溶液を0℃に冷却し、そこに化合物4 3.56 g(7.00 mmol)を加えた。0℃で1時間攪拌した後、室温まで昇温させ、さらに4時間攪拌した。その後水を加えることで反応を停止させ、ヘキサンを加えることで、有機層の抽出を行った。その有機層を無水硫酸ナトリウムで脱水した後ろ過し、溶媒を減圧下留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで化合物5を3.69g(3.36 mmol、収率48%)得た。

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7.33 (d, 2H), 6.94 (d, 2H), 3.95 (s, 6H), 2.67 (s, 2H), 1.77 (m, 8H), 1.24 (br, 80H), 0.87 (t, 12H).
(Synthesis of Compound 5)

Figure 2015189853

Add 56.0 mL (56.0 mmol) of dodecylmagnesium Grignard reagent (1.0 M in Et 2 O) and 95 mg (0.70 mmol) of zinc chloride (ZnCl 2 ) to a 300 mL four-necked flask purged with nitrogen, and stir at room temperature for 1 hour. did. The solution was cooled to 0 ° C., and 3.56 g (7.00 mmol) of compound 4 was added thereto. After stirring at 0 ° C. for 1 hour, the temperature was raised to room temperature and stirring was continued for 4 hours. Thereafter, the reaction was stopped by adding water, and the organic layer was extracted by adding hexane. The organic layer was dehydrated with anhydrous sodium sulfate and filtered, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography to obtain 3.69 g (3.36 mmol, yield 48%) of compound 5.

1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 7.33 (d, 2H), 6.94 (d, 2H), 3.95 (s, 6H), 2.67 (s, 2H), 1.77 (m, 8H), 1.24 (br , 80H), 0.87 (t, 12H).

実施例1
(化合物6の合成)

Figure 2015189853

窒素で置換した100mL三つ口フラスコに、化合物5を988mg(0.900mmol)、クロロホルムを30mL入れ、均一溶液とした。その溶液を-30℃以下に冷却し、そこにN-ブロモスクシンイミド(NBS)を160mg(0.900mmol)を粉状でゆっくり加え、バスを取り除き、室温まで昇温させ、3時間半攪拌した。そこに亜硫酸ナトリウム水溶液を加えて反応を停止させ、有機層をクロロホルムで抽出したのち、水で洗浄した。抽出した有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させたのち、ろ過し、減圧下で溶媒を留去することで粗生成物を得た。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ーで精製することで、化合物6を122mg(0.118mmol、収率13%)得た。

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7.03 (d, 2H), 6.71 (d, 2H), 1.91 (m, 8H), 1.22 (br, 80H), 0.87 (t, 12H).
Example 1
(Synthesis of Compound 6)

Figure 2015189853

In a 100 mL three-necked flask purged with nitrogen, 988 mg (0.900 mmol) of Compound 5 and 30 mL of chloroform were added to obtain a uniform solution. The solution was cooled to −30 ° C. or lower, 160 mg (0.900 mmol) of N-bromosuccinimide (NBS) was slowly added in powder form, the bath was removed, the temperature was raised to room temperature, and the mixture was stirred for 3 and a half hours. A sodium sulfite aqueous solution was added thereto to stop the reaction, and the organic layer was extracted with chloroform and then washed with water. The extracted organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, filtered, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography to obtain 122 mg (0.118 mmol, 13% yield) of compound 6.

1 H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7.03 (d, 2H), 6.71 (d, 2H), 1.91 (m, 8H), 1.22 (br, 80H), 0.87 (t, 12H).

実施例2
(化合物7の合成)

Figure 2015189853

窒素で置換した100mL三つ口フラスコに、化合物6を122mg(0.118mmol)、テトラヒドロフランを10mL入れ、均一溶液とした。その溶液を0℃以下に冷却し、そこにN-ブロモスクシンイミド(NBS)を44mg(0.248mmol)を粉状でゆっくり加え、0℃で1時間半攪拌した。そこに亜硫酸ナトリウム水溶液を加えて反応を停止させ、有機層をヘキサンで抽出したのち、水で洗浄した。抽出した有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させたのち、ろ過し、減圧下で溶媒を留去することで粗生成物を得た。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ーで精製することで、化合物7を152mg(0.078mmol、収率66%)得た。

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 6.67 (s, 2H), 1.85 (m, 8H), 1.23 (br, 80H), 0.87 (t, 12H).
Example 2
(Synthesis of Compound 7)

Figure 2015189853

In a 100 mL three-necked flask purged with nitrogen, 122 mg (0.118 mmol) of Compound 6 and 10 mL of tetrahydrofuran were added to obtain a uniform solution. The solution was cooled to 0 ° C. or lower, and 44 mg (0.248 mmol) of N-bromosuccinimide (NBS) was slowly added in powder form and stirred at 0 ° C. for 1.5 hours. A sodium sulfite aqueous solution was added thereto to stop the reaction, and the organic layer was extracted with hexane and then washed with water. The extracted organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, filtered, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography to obtain 152 mg (0.078 mmol, 66% yield) of Compound 7.

1 H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 6.67 (s, 2H), 1.85 (m, 8H), 1.23 (br, 80H), 0.87 (t, 12H).

(化合物8の合成)

Figure 2015189853

窒素で置換した300mL四つ口フラスコに、1-Bromo-4-dodecylbenzeneを7.18g(22.0mmol)、脱水Diethyletherを100mL加え、0℃に冷却した。そこにn-Butyllithium (1.6M in hexane) 12.5mL (20mmol)を滴下し、0℃で1時間攪拌することで、リチオ化物を調整した。その溶液を-78℃に冷却した後、化合物4を2.04g (4.00mmol)を粉末で加え、1時間半攪拌した。次いで、バスを取り除いて昇温させ、さらに1時間攪拌した。その後水を加えることで反応を停止させ、酢酸水で中和した後、ヘキサンを加えることで、有機層の抽出を行った。その有機層を無水硫酸ナトリウムで脱水した後ろ過し、溶媒を減圧下留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで化合物8を3.65g(2.60mmol、収率65%)得た。

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7.23 (d, 8H), 7.20 (d, 2H), 7.02 (d, 8H), 6.55 (d, 2H), 4.04 (s, 2H), 3.73 (s, 6H), 2.51 (t, 8H), 1.25 (br, 80H), 0.88 (t, 12H).
(Synthesis of Compound 8)

Figure 2015189853

To a 300 mL four-necked flask purged with nitrogen, 7.18 g (22.0 mmol) of 1-Bromo-4-dodecylbenzene and 100 mL of dehydrated diethylether were added and cooled to 0 ° C. Thereto was added dropwise 12.5 mL (20 mmol) of n-Butyllithium (1.6M in hexane), and the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour to prepare a lithiated product. The solution was cooled to −78 ° C., 2.04 g (4.00 mmol) of compound 4 was added as a powder, and the mixture was stirred for 1.5 hours. Next, the bath was removed, the temperature was raised, and the mixture was further stirred for 1 hour. Thereafter, the reaction was stopped by adding water, neutralized with aqueous acetic acid, and then the organic layer was extracted by adding hexane. The organic layer was dehydrated with anhydrous sodium sulfate and filtered, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography to obtain 3.65 g (2.60 mmol, yield 65%) of Compound 8.

1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 7.23 (d, 8H), 7.20 (d, 2H), 7.02 (d, 8H), 6.55 (d, 2H), 4.04 (s, 2H), 3.73 (s , 6H), 2.51 (t, 8H), 1.25 (br, 80H), 0.88 (t, 12H).

実施例3
(化合物9の合成)

Figure 2015189853

窒素で置換した200mL四つ口フラスコに、化合物8を4.28g(3.05mmol)、脱水Dichloromethane (CH2Cl2) を60mL加え、-78℃に冷却した。そこにBoron tribromide (1.0M in CH2Cl2) を12.2mL (12.2mmol) を滴下し、すぐに昇温させ、5時間攪拌した。さらに40℃に加熱し、3時間半攪拌した。その後水を加えることで反応を停止させ、クロロホルムを加えることで、有機層の抽出を行った。その有機層を無水硫酸ナトリウムで脱水した後ろ過し、溶媒を減圧下留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで化合物9を1.80g(1.35mmol、収率44%)得た。

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7.16 (d, 8H), 7.08 (d, 8H), 7.01 (d, 2H), 6.45 (d, 2H), 2.65 (t, 8H), 1.25 (br, 80H), 0.86 (t, 12H).
Example 3
(Synthesis of Compound 9)

Figure 2015189853

To a 200 mL four-necked flask purged with nitrogen, 4.28 g (3.05 mmol) of Compound 8 and 60 mL of dehydrated dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) were added and cooled to −78 ° C. Boron tribromide (1.0 M in CH 2 Cl 2 ) was dropped into 12.2 mL (12.2 mmol), and the temperature was immediately raised and stirred for 5 hours. The mixture was further heated to 40 ° C. and stirred for 3 and a half hours. Thereafter, the reaction was stopped by adding water, and the organic layer was extracted by adding chloroform. The organic layer was dehydrated with anhydrous sodium sulfate and filtered, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The resulting crude product was purified by silica gel column chromatography to obtain 1.80 g (1.35 mmol, yield 44%) of compound 9.

1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 7.16 (d, 8H), 7.08 (d, 8H), 7.01 (d, 2H), 6.45 (d, 2H), 2.65 (t, 8H), 1.25 (br , 80H), 0.86 (t, 12H).

実施例4
(化合物10の合成)

Figure 2015189853

窒素で置換した100mL三つ口フラスコに、化合物9を1.65mg(1.23 mol)、Tetrahydrofurane (THF) を30mL入れ、均一溶液とした。その溶液を0℃以下に冷却し、そこにN-ブロモスクシンイミド(NBS)を460mg(2.58mmol)を粉状でゆっくり加え、0℃で1時間半攪拌した。そこに亜硫酸ナトリウム水溶液を加えて反応を停止させ、有機層をヘキサンで抽出したのち、水で洗浄した。抽出した有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させたのち、ろ過し、減圧下で溶媒を留去することで粗生成物を得た。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ーで精製することで、化合物10を1.79g(1.19mmol、収率97%)得た。

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7.15 (d, 8H), 7.09 (d, 8H), 6.41 (s, 2H), 2.65 (t, 8H), 1.25 (br, 80H), 0.88 (t, 12H).
Example 4
(Synthesis of Compound 10)

Figure 2015189853

A 100 mL three-necked flask purged with nitrogen was charged with 1.65 mg (1.23 mol) of Compound 9 and 30 mL of Tetrahydrofurane (THF) to obtain a uniform solution. The solution was cooled to 0 ° C. or lower, and 460 mg (2.58 mmol) of N-bromosuccinimide (NBS) was slowly added in powder form and stirred at 0 ° C. for 1.5 hours. A sodium sulfite aqueous solution was added thereto to stop the reaction, and the organic layer was extracted with hexane and then washed with water. The extracted organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, filtered, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography to obtain 1.79 g (1.19 mmol, yield 97%) of compound 10.

1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 7.15 (d, 8H), 7.09 (d, 8H), 6.41 (s, 2H), 2.65 (t, 8H), 1.25 (br, 80H), 0.88 (t , 12H).

実施例5
(高分子化合物P1の合成)

Figure 2015189853

窒素雰囲気下、還流管を取り付けた100 mL三つ口フラスコに化合物7を59.6mg(0.050mmol)、[P(t-Bu)3H]BF4を2.90mg (20 mol%)、THFを8.0 ml入れ均一溶液とした。30分のアルゴンガスバブリング後、3.0M K3PO4の水溶液を0.2 mL、Pd2(dba)3を2.3 mg (5.0mol%)を加えた後、化合物11を21.2mg(0.050mmol)加え、加熱を開始した。反応液を70℃で、60分間加熱攪拌した。そこにo-ジクロロベンゼンを20mL加え反応を停止させた後、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム0.45gと水5.0mLを加え、90℃で30分間攪拌を行った。水層を除去後、有機層を水50 mLで2回洗浄し、次いで、3wt%の酢酸水溶液50 mLで1回洗浄し、次いで、水50 mLで1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、再度ODCB 19 mLに溶解させ、アルミナ/シリカゲルカラムに通した。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、精製された重合体を40mg得た。以下、この重合体を高分子化合物P1と呼称する。GPCで測定した高分子化合物P1の分子量(ポリスチレン換算)はMn.=5,600、Mw.=20,000であった。
Example 5
(Synthesis of polymer compound P1)

Figure 2015189853

In a 100 mL three-necked flask equipped with a reflux tube under a nitrogen atmosphere, 59.6 mg (0.050 mmol) of compound 7, 2.90 mg (20 mol%) of [P (t-Bu) 3 H] BF 4 and 8.0 of THF A homogeneous solution was added in ml. After 30 minutes of argon gas bubbling, 0.2 mL of an aqueous solution of 3.0MK 3 PO 4 and 2.3 mg (5.0 mol%) of Pd 2 (dba) 3 were added, and then 21.2 mg (0.050 mmol) of compound 11 was added and heated. Started. The reaction solution was heated and stirred at 70 ° C. for 60 minutes. 20 mL of o-dichlorobenzene was added thereto to stop the reaction, 0.45 g of sodium diethyldithiocarbamate and 5.0 mL of water were added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 30 minutes. After removing the aqueous layer, the organic layer was washed twice with 50 mL of water, then once with 50 mL of a 3 wt% aqueous acetic acid solution and then once with 50 mL of water, and the resulting solution was methanolic. To precipitate the polymer. After filtration, the polymer was dissolved again in 19 mL of ODCB 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 40 mg of a purified polymer. Hereinafter, this polymer is referred to as polymer compound P1. The molecular weight (polystyrene conversion) of the polymer compound P1 measured by GPC was Mn. = 5,600 and Mw. = 20,000.

実施例6
(高分子化合物P2の合成)

Figure 2015189853

窒素雰囲気下、還流管を取り付けた100mL三つ口フラスコに化合物7を59.6mg(0.050mmol)、[P(t-Bu)3H]BF4を2.90mg (20mol%)、THFを8.0ml入れ均一溶液とした。30分のアルゴンガスバブリング後、3.0M K3PO4aq.を0.2mL、Pd2(dba)3を2.3mg (5.0 mol%)を加えた後、化合物12を24.8mg(0.050mmol)加え、加熱を開始した。反応液を70℃で、60分間加熱攪拌した。そこにo-ジクロロベンゼンを20mL加え反応を停止させた後、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム0.45 gと水5.0 mLを加え、90 ℃で30分間攪拌を行った。水層を除去後、有機層を水50 mLで2回洗浄し、次いで、3wt%の酢酸水溶液50 mLで1回洗浄し、次いで、水50mLで1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、再度ODCB 19 mLに溶解させ、アルミナ/シリカゲルカラムに通した。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、精製された重合体を45mg得た。以下、この重合体を高分子化合物P2と呼称する。GPCで測定した高分子化合物P2の分子量(ポリスチレン換算)はMn.=17,000、Mw.=110,000であった。
Example 6
(Synthesis of polymer compound P2)

Figure 2015189853

In a 100 mL three-necked flask equipped with a reflux tube under nitrogen atmosphere, 59.6 mg (0.050 mmol) of Compound 7, 2.90 mg (20 mol%) of [P (t-Bu) 3 H] BF 4 and 8.0 ml of THF A homogeneous solution was obtained. After 30 minutes of argon gas bubbling, 0.2 mL of 3.0MK 3 PO 4 aq. And 2.3 mg (5.0 mol%) of Pd 2 (dba) 3 were added, and then 24.8 mg (0.050 mmol) of Compound 12 was added and heated. Started. The reaction solution was heated and stirred at 70 ° C. for 60 minutes. 20 mL of o-dichlorobenzene was added thereto to stop the reaction, 0.45 g of sodium diethyldithiocarbamate and 5.0 mL of water were added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 30 minutes. After removing the aqueous layer, the organic layer is washed twice with 50 mL of water, then once with 50 mL of 3 wt% aqueous acetic acid, and then once with 50 mL of water, and the resulting solution is taken up in methanol. The polymer was precipitated by pouring. After filtration, the polymer was dissolved again in 19 mL of ODCB 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 45 mg of a purified polymer. Hereinafter, this polymer is referred to as polymer compound P2. The molecular weight (polystyrene conversion) of the polymer compound P2 measured by GPC was Mn. = 17,000 and Mw. = 110,000.

比較例1
(高分子化合物Cの合成)

Figure 2015189853

窒素雰囲気下、還流管を取り付けた100mL三つ口フラスコに化合物13を45.4mg(0.035mmol)、[P(t-Bu)3H]BF4を0.81mg (0.28mmol)、THFを5.0ml入れ均一溶液とした。30分のアルゴンガスバブリング後、3.0M K3PO4 aq.を0.2mL、Pd2(dba)3を0.64mg(0.7mmol)を加えた後、化合物11を13.6mg(0.035mmol)加え、加熱を開始した。反応液を70℃で、60分間加熱攪拌した。そこにo-ジクロロベンゼンを20mL加え反応を停止させた後、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム0.45gと水5.0mLを加え、90℃で30分間攪拌を行った。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1回洗浄し、次いで、水50mLで1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、再度ODCB 19 mLに溶解させ、アルミナ/シリカゲルカラムに通した。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、精製された重合体を25mg得た。以下、この重合体を高分子化合物Cと呼称する。GPCで測定した高分子化合物Cの分子量(ポリスチレン換算)はMn.=3,200、Mw.=96,000であった。
なお、化合物11は、特開2012−255117号公報に記載された方法に従って合成した。 Comparative Example 1
(Synthesis of polymer compound C)

Figure 2015189853

In a 100 mL three-necked flask equipped with a reflux tube under a nitrogen atmosphere, 45.4 mg (0.035 mmol) of compound 13, 0.81 mg (0.28 mmol) of [P (t-Bu) 3 H] BF 4 and 5.0 ml of THF were added. A homogeneous solution was obtained. After 30 minutes of argon gas bubbling, 0.2 mL of 3.0MK 3 PO 4 aq. And 0.64 mg (0.7 mmol) of Pd 2 (dba) 3 were added, and then 13.6 mg (0.035 mmol) of compound 11 was added and heated. Started. The reaction solution was heated and stirred at 70 ° C. for 60 minutes. 20 mL of o-dichlorobenzene was added thereto to stop the reaction, 0.45 g of sodium diethyldithiocarbamate and 5.0 mL of water were added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 30 minutes. After removing the aqueous layer, the organic layer was washed twice with 50 mL of water, then once with 50 mL of a 3 wt% aqueous acetic acid solution and then once with 50 mL of water, and the resulting solution was poured into methanol. A polymer was precipitated. After filtration, the polymer was dissolved again in 19 mL of ODCB and passed through an alumina / silica gel column. The obtained solution was poured into methanol to precipitate a polymer. The polymer was filtered and dried to obtain 25 mg of a purified polymer. Hereinafter, this polymer is referred to as polymer compound C. The molecular weight (polystyrene conversion) of the polymer compound C measured by GPC was Mn. = 3,200 and Mw. = 96,000.
Compound 11 was synthesized according to the method described in JP 2012-255117 A.

実施例7
(有機薄膜の吸収端氏波長の測定)
高分子化合物P1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を図1に示す。この時の吸収端波長は900 nmであった。
Example 7
(Measurement of absorption edge wavelength of organic thin film)
The polymer compound P1 was 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 (manufactured by JASCO Corporation, trade name: V-670). The measured spectrum is shown in FIG. The absorption edge wavelength at this time was 900 nm.

実施例8
(有機薄膜の吸光度の測定)
高分子化合物P1の代わりに高分子化合物P2を用いた他は、測定例1と同様にして有機薄膜を形成し、その吸収スペクトルを測定した。測定したスペクトルを図2に示す。この時の吸収端波長は940 nmであった。
Example 8
(Measurement of absorbance of organic thin film)
An organic thin film was formed in the same manner as in Measurement Example 1 except that the polymer compound P2 was used instead of the polymer compound P1, and the absorption spectrum thereof was measured. The measured spectrum is shown in FIG. The absorption edge wavelength at this time was 940 nm.

比較例2
(有機薄膜の吸光度の測定)
高分子化合物P1の代わりに高分子化合物Cを用いた他は、測定例1と同様にして有機薄膜を形成し、その吸収スペクトルを測定した。測定したスペクトルを図3に示す。この時の吸収端波長は750 nmであった。
Comparative Example 2
(Measurement of absorbance of organic thin film)
An organic thin film was formed in the same manner as in Measurement Example 1 except that the polymer compound C was used in place of the polymer compound P1, and the absorption spectrum thereof was measured. The measured spectrum is shown in FIG. The absorption edge wavelength at this time was 750 nm.

表1 吸収端波長測定結果

Figure 2015189853
Table 1 Measurement result of absorption edge wavelength
Figure 2015189853

実施例9
(インク及び有機薄膜太陽電池の作製、評価)
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、高分子化合物P1及びフラーレンC70PCBM(フェニル71−酪酸メチルエステル)(phenyl C71-butyric acid methyl ester、フロンティアカーボン社製)を、高分子化合物P1の重量に対するC70PCBMの重量の比が2となるようにオルトジクロロベンゼンに溶解させ、インクを製造した。インクの重量に対して、高分子化合物P1の重量とC70PCBMの重量の合計は2.0重量%であった。該インクをスピンコートによりガラス基板上に塗布し、高分子化合物P1を含む有機膜を作製した。膜厚は約100nmであった。その後、有機膜上に真空蒸着機によりカルシウムを厚さ4nmで蒸着し、次いでアルミニウムを厚さ100nmで蒸着し、有機薄膜太陽電池を製造した。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て光電変換効率、短絡電流密度を求めた。Jsc(短絡電流密度)は1.88 mA/cm2、Voc(開放短電圧)は0.66 V、FF(フィルファクター、曲線因子)は0.43、光電変換効率(η)は0.54%であった。
Example 9
(Production and evaluation of ink and organic thin film solar cell)
A glass substrate having an ITO film with a thickness of 150 nm formed by sputtering was subjected to surface treatment by ozone UV treatment. Next, the film was applied onto the ITO film by PEDOT: PSS, and heated in air at 120 ° C. for 10 minutes to form a 50 nm-thick hole injection layer. Next, when the polymer compound P1 and fullerene C70PCBM (phenyl 71-butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon Co.) are used, the weight ratio of C70PCBM to the weight of the polymer compound P1 is 2. In this way, it was dissolved in orthodichlorobenzene to prepare an ink. The total weight of the polymer compound P1 and the weight of C70PCBM was 2.0% by weight with respect to the weight of the ink. The ink was applied onto a glass substrate by spin coating to produce an organic film containing the polymer compound P1. The film thickness was about 100 nm. Thereafter, calcium was deposited on the organic film with a thickness of 4 nm by a vacuum deposition machine, and then aluminum was deposited with a thickness of 100 nm to produce an organic thin film solar cell. The shape of the obtained organic thin film solar cell 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. The photoelectric conversion efficiency and the short circuit current density were determined. Jsc (short circuit current density) was 1.88 mA / cm2, Voc (open short voltage) was 0.66 V, FF (fill factor, fill factor) was 0.43, and photoelectric conversion efficiency (η) was 0.54%.

実施例10
(インク及び有機薄膜太陽電池の作製、評価)
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、高分子化合物P2及びフラーレンC70PCBM(フェニル71−酪酸メチルエステル)(phenyl C71-butyric acid methyl ester、フロンティアカーボン社製)を、高分子化合物P2の重量に対するC70PCBMの重量の比が2となるようにオルトジクロロベンゼンに溶解させ、インクを製造した。インクの重量に対して、高分子化合物P2の重量とC70PCBMの重量の合計は2.0重量%であった。該インクをスピンコートによりガラス基板上に塗布し、高分子化合物P2を含む有機膜を作製した。膜厚は約100nmであった。その後、有機膜上に真空蒸着機によりカルシウムを厚さ4nmで蒸着し、次いでアルミニウムを厚さ100nmで蒸着し、有機薄膜太陽電池を製造した。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て光電変換効率、短絡電流密度を求めた。Jsc(短絡電流密度)は5.25 mA/cm2、Voc(開放短電圧)は0.63 V、FF(フィルファクター、曲線因子)は0.57、光電変換効率(η)は1.9%であった。
Example 10
(Production and evaluation of ink and organic thin film solar cell)
A glass substrate having an ITO film with a thickness of 150 nm formed by sputtering was subjected to surface treatment by ozone UV treatment. Next, the film was applied onto the ITO film by PEDOT: PSS, and heated in air at 120 ° C. for 10 minutes to form a 50 nm-thick hole injection layer. Next, when the polymer compound P2 and fullerene C70PCBM (phenyl 71-butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon Co.) are used, the weight ratio of C70PCBM to the weight of the polymer compound P2 is 2. In this way, it was dissolved in orthodichlorobenzene to prepare an ink. The total weight of the polymer compound P2 and the C70PCBM was 2.0% by weight with respect to the weight of the ink. The ink was applied on a glass substrate by spin coating to produce an organic film containing the polymer compound P2. The film thickness was about 100 nm. Thereafter, calcium was deposited on the organic film with a thickness of 4 nm by a vacuum deposition machine, and then aluminum was deposited with a thickness of 100 nm to produce an organic thin film solar cell. The shape of the obtained organic thin film solar cell 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. The photoelectric conversion efficiency and the short circuit current density were determined. Jsc (short-circuit current density) was 5.25 mA / cm2, Voc (open short-circuit voltage) was 0.63 V, FF (fill factor, fill factor) was 0.57, and photoelectric conversion efficiency (η) was 1.9%.

Claims (15)

式(I)で表される構成単位を含む高分子化合物。
Figure 2015189853

〔式中、ArおよびArは、それぞれ独立に、芳香族炭化水素環または複素環を表し、これらの環は縮合環であってもよく、これらの環に含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。
およびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−で表される基を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−で表される基を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。
およびRは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基または1価の複素環基を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。RまたはRが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。〕
The high molecular compound containing the structural unit represented by a formula (I).
Figure 2015189853

[In the formula, Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic hydrocarbon ring or a heterocyclic ring, these rings may be condensed rings, and the hydrogen atom contained in these rings is a substituent. May be substituted.
X 1 and X 2 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom.
Z 1 and Z 2 each represent a group represented by —C (R 1 ) (R 2 ) —, and the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, or a group represented by —C (═O) —. , A group represented by —S (═O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 5 ) 2 —, a group represented by —N (R 5 ) —. , -B (R 5) - group represented by, -P (R 5) - or a group represented by -P with (= O) (R 5) - represents a group represented by.
Z 3 and Z 4 each represents a group represented by —C (R 3 ) (R 4 ) —, and the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, or a group represented by —C (═O) —. , A group represented by —S (═O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 6 ) 2 —, a group represented by —N (R 6 ) —. , -B (R 6) - group represented by, -P (R 6) -, a group represented by or -P (= O) (R 6 ) - represents a group represented by.
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group Or a halogen atom, of which a hydrogen atom contained in each of an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group and a monovalent heterocyclic group is substituted It may be substituted with a group.
R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group or a monovalent heterocyclic group, , A hydrogen atom contained in each of the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group and monovalent heterocyclic group may be substituted with a substituent. When a plurality of R 5 or R 6 are present, they may be the same or different. ]
式(I)で表される構成単位が式(II)で表される構成単位である請求項1に記載の高分子化合物。
Figure 2015189853

〔式中、Z、Z、Z、Z、XおよびXは、それぞれ前記と同じ意味を表す。XおよびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表わす。YおよびYは、それぞれ独立に、窒素原子又は=C(R)−を表わす。Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、これらのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。〕
The polymer compound according to claim 1, wherein the structural unit represented by the formula (I) is a structural unit represented by the formula (II).
Figure 2015189853

[Wherein, Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , X 1 and X 2 each represent the same meaning as described above. X 3 and X 4 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom. Y 1 and Y 2 each independently represent a nitrogen atom or ═C (R 7 ) —. R 7 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, a monovalent heterocyclic group or a halogen atom, and among these, an alkyl group, The hydrogen atom contained in each of the cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group and monovalent heterocyclic group may be substituted with a substituent. ]
、X、XおよびXが、いずれも硫黄原子である、請求項2に記載の高分子化合物。 The polymer compound according to claim 2 , wherein X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are all sulfur atoms. およびYが、いずれも=C(H)−で表される基である、請求項2または3のいずれか一項に記載の高分子化合物。 The high molecular compound as described in any one of Claim 2 or 3 whose Y < 1 > and Y < 2 > are groups respectively represented by = C (H)-. が−C(R)(R)−で表される基であり、Zが−C(R)(R)−で表される基であり、ZおよびZがいずれも酸素原子である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の高分子化合物。 Z 1 is a group represented by —C (R 1 ) (R 2 ) —, Z 4 is a group represented by —C (R 3 ) (R 4 ) —, and Z 2 and Z 3 are The polymer compound according to any one of claims 1 to 4, wherein all are oxygen atoms. さらに、式(III)で表される構成単位を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の高分子化合物。
Figure 2015189853
〔式中、Arは、アリーレン基または2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ただし、Arは、式(I)で表される構成単位とは異なる。〕
Furthermore, the high molecular compound as described in any one of Claims 1-5 containing the structural unit represented by Formula (III).
Figure 2015189853
[In the formula, Ar represents an arylene group or a divalent heterocyclic group, and these groups optionally have a substituent. However, Ar is different from the structural unit represented by the formula (I). ]
前記Arが、式(III−1)〜式(III−16)のいずれかで表される構成単位である請求項6に記載の高分子化合物。
Figure 2015189853

〔各式中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、これらのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。XおよびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子またはセレン原子を表す。〕
The polymer compound according to claim 6, wherein Ar is a structural unit represented by any one of formulas (III-1) to (III-16).
Figure 2015189853

[In each formula, R a , R b , R c and R d are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group, 1 Represents a valent heterocyclic group or a halogen atom, and among these, it is included in each of an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group and a monovalent heterocyclic group. The hydrogen atom may be substituted with a substituent. Xa and Xb each independently represent a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom. ]
式(I)で表される構成単位と、式(III)で表される構成単位とが、交互に結合した共重合体である、請求項6または7に記載の高分子化合物。   The high molecular compound of Claim 6 or 7 which is a copolymer which the structural unit represented by Formula (I) and the structural unit represented by Formula (III) couple | bonded alternately. 光吸収末端波長が850nm以上である請求項1〜8のいずれか一項に記載の高分子化合物。   The polymer compound according to any one of claims 1 to 8, which has a light absorption terminal wavelength of 850 nm or more. ポリスチレン換算の重量平均分子量が3000〜10000000である請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物。   The polymer compound according to any one of claims 1 to 9, which has a polystyrene-reduced weight average molecular weight of 3000 to 10000000. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む電子素子。   The electronic device containing the high molecular compound as described in any one of Claims 1-10. 第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極の間に設けられる活性層とを有する有機光電変換素子であって、前記活性層に請求項1〜10のいずれか一項に記載の高分子化合物を含有する有機光電変換素子。   It is an organic photoelectric conversion element which has a 1st electrode, a 2nd electrode, and an active layer provided between the 1st electrode and the 2nd electrode, Comprising: In the said active layer, Claims 1-10 Organic photoelectric conversion element containing the high molecular compound as described in any one of these. 請求項12に記載の有機光電変換素子を含む太陽電池モジュール。   The solar cell module containing the organic photoelectric conversion element of Claim 12. ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、活性層とを有し、前記活性層に請求項1〜10のいずれか一項に記載の化合物を含有する有機薄膜トランジスタ。   The organic thin-film transistor which has a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, and an active layer, and contains the compound as described in any one of Claims 1-10 in the said active layer. 式(IV)で表される化合物。
Figure 2015189853

〔式中、ArおよびArは、それぞれ独立に、芳香族炭化水素環または複素環を表し、これらの環は縮合環であってもよく、これらの環に含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。
およびXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はセレン原子を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
およびZは、いずれか一方が−C(R)(R)−を表し、他方が酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−で表される基、−S(=O)−で表される基、−SO−で表される基、−Si(R−で表される基、−N(R)−で表される基、−B(R)−で表される基、−P(R)−で表される基または−P(=O)(R)−で表される基を表す。
、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基またはハロゲン原子を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。
およびRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基または1価の複素環基を表し、こられのうち、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基および1価の複素環基のそれぞれに含まれる水素原子は置換基で置換されていてもよい。RまたはRが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
およびWは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ホウ酸エステル残基、ホウ酸残基または有機スズ残基を表す。〕
A compound represented by formula (IV).
Figure 2015189853

[In the formula, Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic hydrocarbon ring or a heterocyclic ring, these rings may be condensed rings, and the hydrogen atom contained in these rings is a substituent. May be substituted.
X 1 and X 2 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom.
One of Z 1 and Z 2 represents —C (R 1 ) (R 2 ) —, the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, —S (= A group represented by O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 5 ) 2 —, a group represented by —N (R 5 ) —, and —B (R 5) -, a group represented by, -P (R 5) - or a group represented by -P with (= O) (R 5) - represents a group represented by.
One of Z 3 and Z 4 represents —C (R 3 ) (R 4 ) —, the other represents an oxygen atom, a sulfur atom, a group represented by —C (═O) —, —S (= A group represented by O) —, a group represented by —SO 2 —, a group represented by —Si (R 6 ) 2 —, a group represented by —N (R 6 ) —, and —B (R 6) -, a group represented by, -P (R 6) -, a group represented by or -P (= O) (R 6 ) - represents a group represented by.
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group, monovalent heterocyclic group Or a halogen atom, of which a hydrogen atom contained in each of an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group and a monovalent heterocyclic group is substituted It may be substituted with a group.
R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an aryl group or a monovalent heterocyclic group, Among them, the hydrogen atom contained in each of the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, cycloalkoxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, aryl group and monovalent heterocyclic group may be substituted with a substituent. When a plurality of R 5 or R 6 are present, they may be the same or different.
W 1 and W 2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a boric acid ester residue, a boric acid residue or an organotin residue. ]
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