JP2017119805A - Method for producing conjugated polymer having specific thienothiophene-benzodithiophene as unit segment - Google Patents

Method for producing conjugated polymer having specific thienothiophene-benzodithiophene as unit segment Download PDF

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康寛 山▲崎▼
Yasuhiro Yamazaki
康寛 山▲崎▼
智廣 森
Tomohiro Mori
智廣 森
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conjugated polymer that has a high weight average molecular weight and a high maximum absorption wavelength, and obtain high conversion efficiency.SOLUTION: In the production of a conjugated polymer having thienothiophene-benzodithiophene as a unit segment, polyalkylene glycol in a specific molecular weight range is used as a polymerization accelerator to make Suzuki polymerization reaction occur.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光電変換材料として好適に用いることができる、ポリアルキレングリコールまたはその誘導体を重合促進剤として用いる鈴木重合反応を用いる特定のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーの製造方法、およびその製造方法から得られた共役系ポリマーを用いる光電変換素子に関する。   The present invention can be suitably used as a photoelectric conversion material, and a conjugated polymer having a specific thienothiophene-benzodithiophene as a unit segment using a Suzuki polymerization reaction using polyalkylene glycol or a derivative thereof as a polymerization accelerator. The present invention relates to a method and a photoelectric conversion element using a conjugated polymer obtained from the production method.

近年、有機EL素子用電荷輸送材料、有機薄膜トランジスタ材料および光電変換材料として、導電性オリゴマーや導電性ポリマーなどの有機電子材料が提案されている。   In recent years, organic electronic materials such as conductive oligomers and conductive polymers have been proposed as charge transport materials for organic EL elements, organic thin film transistor materials, and photoelectric conversion materials.

光電変換材料とは、光電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する事が可能な材料である。光電変換材料に光が照射されると、その材料内の原子に束縛されていた電子が光エネルギーにより自由に動けるようになり、正孔が発生して、これら自由電子と正孔が効率よく分離し、連続的にエネルギーを取り出すことが可能となる。   A photoelectric conversion material is a material that can convert light energy into electrical energy by using a photoelectric effect. When light is irradiated to the photoelectric conversion material, electrons bound to the atoms in the material can move freely by light energy, holes are generated, and these free electrons and holes are efficiently separated. Thus, it is possible to continuously extract energy.

光電変換材料は、このような特性を利用して、種々の用途に応用されているが、その一つとして、太陽電池が挙げられる。太陽電池には、色素増感太陽電池、固体太陽電池、有機薄膜太陽電池などの種類がある。   Photoelectric conversion materials are applied to various uses by utilizing such characteristics, and one of them is a solar cell. Solar cells include types such as dye-sensitized solar cells, solid solar cells, and organic thin film solar cells.

有機薄膜太陽電池などに利用される高分子系p型有機半導体高分子は、官能基化モノマーの触媒重合によって合成できる。現在では、鈴木重合反応によるホウ素官能基、Stilleカップリングによるスズ官能基の他、根岸、熊田・玉尾、Heck型を含めたトランスメタル化による触媒重合が応用され、かつ官能基やリガンド、更には反応メディアなどの外部パラメーターの変更による反応の効率化の検討が精力的に行われている。   Polymeric p-type organic semiconductor polymers used for organic thin film solar cells and the like can be synthesized by catalytic polymerization of functionalized monomers. At present, in addition to boron functional group by Suzuki polymerization reaction, tin functional group by Stille coupling, catalytic polymerization by transmetalation including Negishi, Kumada / Tamao, Heck type is applied, and functional group and ligand, In the field of research, efforts have been made to improve the efficiency of reactions by changing external parameters such as reaction media.

特に、チエノチオフェン−ベンゾジチオフェン系の共重合体では、有機薄膜太陽電池デバイスのp型半導体として7.4%という高変換効率が報告されている(Adv. Mater. 2010, 22, 1−4:非特許文献1)。また、Angew. Chem. Int.Ed.2011, 50, 9697−9702(非特許文献2)、特許第5482973号(特許文献1)およびWO2014/069468A1(特許文献2)には、異なるチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン系の共重合体の報告がされていて、これらを用いた有機薄膜太陽電池の変換効率は8%を超えた更に高い性能を有している。このような高共役系モノマーの重合反応において、ポリマーの重合度を上げることは、素子化によるアニール化や太陽光吸収効率の向上において重要である。   In particular, a thienothiophene-benzodithiophene-based copolymer has been reported to have a high conversion efficiency of 7.4% as a p-type semiconductor of an organic thin film solar cell device (Adv. Mater. 2010, 22, 1-4). : Non-patent document 1). Also, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 9697-9702 (Non-patent Document 2), Japanese Patent No. 5482973 (Patent Document 1) and WO2014 / 0669468A1 (Patent Document 2) report on different thienothiophene-benzodithiophene copolymers. Therefore, the conversion efficiency of organic thin-film solar cells using these has a higher performance exceeding 8%. In such a polymerization reaction of a highly conjugated monomer, increasing the degree of polymerization of the polymer is important for annealing by making a device and improving the sunlight absorption efficiency.

本発明者らはこれらのチオフェン環を有する共役系ポリマーについて、環境毒性の低いホウ素官能基などを用いた新規な鈴木重合法について報告を行った(特開2014−189647号公報:特許文献3)。この報告ではモノマーにはヨウ素化誘導体を用い、重合触媒に二価のパラジウム触媒、高電子供与性基を有する有機リン配位子を用いた複合的触媒系を選択することで、従来技術より高い平均分子量かつ長波長シフトした極大吸収波長を有する共役系ポリマーの環境負荷の低い製造を可能にした。しかし、ハロゲン置換により反応サイトの電子密度が低いために、反応性が低いモノマーを用いると目的の重合度に到達しないなどの問題を抱えていた。   The present inventors have reported a novel Suzuki polymerization method using a boron functional group having a low environmental toxicity with respect to these conjugated polymers having a thiophene ring (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-189647: Patent Document 3). . In this report, by selecting a complex catalyst system using an iodinated derivative as the monomer, a divalent palladium catalyst as the polymerization catalyst, and an organophosphorus ligand having a high electron donating group, it is higher than in the prior art. The production of a conjugated polymer having an average molecular weight and a maximum absorption wavelength shifted by a long wavelength with low environmental impact is enabled. However, since the electron density at the reaction site is low due to halogen substitution, there has been a problem that, when a monomer having low reactivity is used, the desired degree of polymerization cannot be reached.

特許第5482973号Japanese Patent No. 5482973 WO2014/069468A1WO2014 / 069468A1 特開2014−189647号公報JP 2014-189647 A

Adv. Mater. 2010, 22, 1−4Adv. Mater. 2010, 22, 1-4 Angew. Chem. Int.Ed.2011, 50, 9697−9702Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 9697-9702

上述のように、特定のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン単位セグメントを有する共役系ポリマーは、有機薄膜太陽電池に用いられる電子供与性材料として充分な重合度や、長波長域の吸収が得られていない。本発明では、従来の鈴木重合反応により得られる共役系ポリマーより、重量平均分子量の大きい、極大吸収波長の高い共役系ポリマーを提供し、更に高い変換効率を得ることを目的とする。   As described above, a conjugated polymer having a specific thienothiophene-benzodithiophene unit segment does not have a sufficient degree of polymerization or absorption in a long wavelength region as an electron donating material used in an organic thin film solar cell. . The object of the present invention is to provide a conjugated polymer having a larger weight average molecular weight and a higher maximum absorption wavelength than the conjugated polymer obtained by the conventional Suzuki polymerization reaction, and to obtain a higher conversion efficiency.

本発明者らは上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、重合触媒としてパラジウムと高電子供与性基を有する有機リン配位子が共存する複合触媒を用い、チエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーを得る鈴木重合反応において、重合促進剤として数平均分子量が600未満であるポリアルキレングリコールまたはその誘導体を添加することにより、重量平均分子量の大きい、より長波長側へ極大吸収波長がシフトした共役系ポリマーが得られることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have used a composite catalyst in which palladium and an organic phosphorus ligand having a high electron donating group coexist as a polymerization catalyst, and united thienothiophene-benzodithiophene. In the Suzuki polymerization reaction to obtain a conjugated polymer as a segment, by adding a polyalkylene glycol having a number average molecular weight of less than 600 or a derivative thereof as a polymerization accelerator, the absorption is maximized toward a longer wavelength side with a larger weight average molecular weight. The present inventors have found that a conjugated polymer having a shifted wavelength can be obtained.

すなわち、本発明は、下記式(1)

[式(1)中、
は、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、フッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖もしくは分岐鎖アルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基であり、
Xは、水素原子、ハロゲン原子、または直鎖もしくは分岐鎖アルキル基であり、
Yは、ハロゲン原子である。]
で表されるチエノチオフェン誘導体と、
下記式(2)

[式(2)中、
は、同一または異なって、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、フッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖若しくは分岐鎖アルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているヘテロアリール基であり、
は、同一または異なって、ボロン酸残基またはジオールもしくはアルコールとホウ酸との反応により得られるボロン酸エステル残基である。]
で表されるベンゾジチオフェン誘導体とを、数平均分子量が600未満のポリアルキレングリコールまたはその誘導体の存在下に、鈴木重合反応させることを特徴とする、
下記式(3)


[式(3)中、
は、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、フッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖もしくは分岐鎖アルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基であり、
Xは、水素原子、ハロゲン原子、または直鎖もしくは分岐鎖アルキル基であり、
は、同一または異なって、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、フッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖若しくは分岐鎖アルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているヘテロアリール基である。]
で表されるチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーの製造方法を提供する。この製造方法においてポリアルキレングリコールまたはその誘導体は好ましくは重合促進剤として働く。
That is, the present invention provides the following formula (1):

[In Formula (1),
R 1 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a group which is partially or completely substituted with fluorine. A chain or branched alkyl group, an aralkyl group partially or fully substituted with fluorine, or an aryl group partially or fully substituted with fluorine,
X is a hydrogen atom, a halogen atom, or a linear or branched alkyl group,
Y is a halogen atom. ]
A thienothiophene derivative represented by:
Following formula (2)

[In Formula (2),
R 2 is the same or different and has a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a substituent. It may be a heteroaryl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a linear or branched alkyl group partially or fully substituted with fluorine, an aralkyl group partially or fully substituted with fluorine, or a fluorine. An aryl group partially or fully substituted, or a heteroaryl group partially or fully substituted with fluorine,
R 3 is the same or different and is a boronic acid residue or a boronic acid ester residue obtained by reacting a diol or alcohol with boric acid. ]
A benzodithiophene derivative represented by the following formula: Suzuki polymerization reaction in the presence of a polyalkylene glycol having a number average molecular weight of less than 600 or a derivative thereof:
Following formula (3)


[In Formula (3),
R 1 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a group which is partially or completely substituted with fluorine. A chain or branched alkyl group, an aralkyl group partially or fully substituted with fluorine, or an aryl group partially or fully substituted with fluorine,
X is a hydrogen atom, a halogen atom, or a linear or branched alkyl group,
R 2 is the same or different and has a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a substituent. It may be a heteroaryl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a linear or branched alkyl group partially or fully substituted with fluorine, an aralkyl group partially or fully substituted with fluorine, or a fluorine. A partially or fully substituted aryl group or a heteroaryl group partially or fully substituted with fluorine. ]
The manufacturing method of the conjugated polymer which makes the unit segment the thienothiophene-benzodithiophene represented by these is provided. In this production method, the polyalkylene glycol or its derivative preferably serves as a polymerization accelerator.

前記共役系ポリマーの製造方法は、ポリアルキレングリコールまたはその誘導体が、数平均分子量100〜500であることが好ましい。ポリアルキレングリコールは好適にはポリエチレングリコールが例示される。   In the method for producing the conjugated polymer, the polyalkylene glycol or the derivative thereof preferably has a number average molecular weight of 100 to 500. The polyalkylene glycol is preferably exemplified by polyethylene glycol.

前記共役系ポリマーの製造方法は、前記式(3)で表される単位セグメントが、Rが炭素数1〜10の直鎖または分岐鎖アルキル基であり、Rが炭素数1〜18の直鎖または分岐鎖アルキル基または炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキルヘテロアリール基であり、Xが水素またはフッ素原子であることが好ましい。 In the method for producing the conjugated polymer, in the unit segment represented by the formula (3), R 1 is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 2 has 1 to 18 carbon atoms. It is preferably a linear or branched alkyl group or a linear or branched alkyl heteroaryl group having 1 to 10 carbon atoms, and X is preferably a hydrogen atom or a fluorine atom.

前記共役系ポリマーの製造方法は、塩基、パラジウム触媒および有機リン化合物の存在下に溶媒中で行われる鈴木重合であることが好ましい。   The method for producing the conjugated polymer is preferably Suzuki polymerization performed in a solvent in the presence of a base, a palladium catalyst and an organic phosphorus compound.

前記共役系ポリマーの製造方法は、共役系ポリマーの分子量が、ポリスチレン換算の重量平均分子量30,000〜1,000,000であることが好ましい。 In the method for producing the conjugated polymer, the molecular weight of the conjugated polymer is preferably a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 30,000 to 1,000,000.

並びに、本発明は、前記共役系ポリマーの製造方法で得られた共役系ポリマーを用いた光電変換素子を提供する。   And this invention provides the photoelectric conversion element using the conjugated polymer obtained by the manufacturing method of the said conjugated polymer.

本発明の製造方法により得られたチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン共役系ポリマーは重合度が高くなるため、重量平均分子量が増加し、極大吸収波長が長波長化する。極大吸収波長が長波長化することで、光電変換素子のp型有機半導体高分子として、高い変換効率が得られる。そのため、本発明の製造方法により得られるチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン共役系ポリマーは光電変換素子のp型有機半導体高分子に好適に用いることができる。   Since the thienothiophene-benzodithiophene conjugated polymer obtained by the production method of the present invention has a high degree of polymerization, the weight average molecular weight increases and the maximum absorption wavelength becomes longer. High conversion efficiency is obtained as the p-type organic semiconductor polymer of the photoelectric conversion element by increasing the maximum absorption wavelength. Therefore, the thienothiophene-benzodithiophene conjugated polymer obtained by the production method of the present invention can be suitably used for a p-type organic semiconductor polymer of a photoelectric conversion element.

図1は、実施例1の共役系ポリマーと、比較例1および3の比較共役系ポリマーの紫外可視分光スペクトルを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing ultraviolet-visible spectroscopy spectra of the conjugated polymer of Example 1 and the comparative conjugated polymers of Comparative Examples 1 and 3. 図2は、光電変換素子の概略模式図である。(A)は順型光電変換素子の概略模式図であり、(B)は逆型光電変換素子の概略模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a photoelectric conversion element. (A) is a schematic schematic diagram of a forward photoelectric conversion element, (B) is a schematic schematic diagram of a reverse photoelectric conversion element.

本発明のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン共役系ポリマーの製造方法では、ハロゲン化したチエノチオフェン誘導体とホウ素化したベンゾジチオフェン誘導体を、以下の反応スキーム(4)に従って、重合促進剤であるポリアルキレングリコールまたはその誘導体の存在下、鈴木重合反応を行うことで重合度の高い、より長波長側へ極大吸収波長がシフトした共役系ポリマーが得られる。これを反応スキーム(4)に示す。   In the method for producing a thienothiophene-benzodithiophene conjugated polymer of the present invention, a polyalkylene glycol, which is a polymerization accelerator, is converted into a halogenated thienothiophene derivative and a boronated benzodithiophene derivative according to the following reaction scheme (4). Alternatively, by performing the Suzuki polymerization reaction in the presence of a derivative thereof, a conjugated polymer having a high degree of polymerization and a maximum absorption wavelength shifted to a longer wavelength side can be obtained. This is shown in Reaction Scheme (4).



[反応スキーム(4)中、
は、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、フッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖もしくは分岐鎖アルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基であり、
は、同一または異なって、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、フッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖もしくは分岐鎖アルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているヘテロアリール基であり、
は、同一または異なって、ボロン酸残基またはジオールもしくはアルコールとホウ酸との反応により得られるボロン酸エステル残基であり、
Xは、水素原子、ハロゲン原子、または直鎖もしくは分岐鎖アルキル基であり、
Yは、ハロゲン原子である。]


[In reaction scheme (4),
R 1 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a group which is partially or completely substituted with fluorine. A chain or branched alkyl group, an aralkyl group partially or fully substituted with fluorine, or an aryl group partially or fully substituted with fluorine,
R 2 is the same or different and has a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a substituent. May be a heteroaryl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a linear or branched alkyl group that is partially or fully substituted with fluorine, or an aralkyl group that is partially or fully substituted with fluorine, or fluorine. An aryl group partially or fully substituted, or a heteroaryl group partially or fully substituted with fluorine,
R 3 is the same or different and is a boronic acid residue obtained by reacting a boronic acid residue or a diol or alcohol with boric acid,
X is a hydrogen atom, a halogen atom, or a linear or branched alkyl group,
Y is a halogen atom. ]

本発明のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン共役系ポリマーは式(3)


[式(3)中、R、RおよびXは前記と同意義である。]
で表される単位セグメントを有する。
The thienothiophene-benzodithiophene conjugated polymer of the present invention has the formula (3)


[In the formula (3), R 1 , R 2 and X are as defined above. ]
It has a unit segment represented by.

本明細書において「単位セグメント」とは、式(1)のチエノチオフェン誘導体と式(2)のベンゾジチオフェン誘導体との鈴木重合反応により得られた共役系ポリマーの基本となる構成単位を表しているが、この化学式は必ずしも実際の共役系ポリマー分子を表現しているものでなく、モノマー分子の結合方向や結合順序などは実際には、ばらつきがあるものと考える。また、共役系ポリマー分子の末端や途中に他の化合物や官能基が存在することもある。特に、末端には、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子や、ボロン酸、ボロン酸エステルの残基などを有し得る。更に、置換基としてハロゲン原子や、ボロン酸、ボロン酸エステルの残基を有する脂肪族化合物、芳香族化合物、複素環化合物などのエンドキャッピング剤を用いて、キャップ化したモノマーを用いた場合、それらが末端に取り得ることもある。   In the present specification, the “unit segment” represents a basic structural unit of a conjugated polymer obtained by a Suzuki polymerization reaction of a thienothiophene derivative of the formula (1) and a benzodithiophene derivative of the formula (2). However, this chemical formula does not necessarily represent an actual conjugated polymer molecule, and the bonding direction and bonding order of the monomer molecules are actually considered to vary. In addition, other compounds or functional groups may be present at the end or in the middle of the conjugated polymer molecule. In particular, the terminal may have a halogen atom such as bromine or iodine, or a residue of boronic acid or boronic ester. In addition, when capped monomers using an end-capping agent such as an aliphatic compound, aromatic compound or heterocyclic compound having a halogen atom or boronic acid or boronic acid ester residue as a substituent are used. May be at the end.

本発明のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン共役系ポリマーは、上記単位セグメントの数をnと表わすと、下記式(3a)のように表記できる。


[式(3a)中、
、RおよびXは前記式(3)のR、RおよびXと同意義、nは共役系ポリマーの重合度を表し、2〜1,000の整数である。]
式(3a)中のnは、得られた共役系ポリマーの重合度を表し、nは2以上で、1000以下の整数を示す。本発明で得られる共役系ポリマーは、重量平均分子量が高いものであるので、nは高い数、例えば50〜950、好ましくは100〜800を表すことが多い。
The thienothiophene-benzodithiophene conjugated polymer of the present invention can be expressed as the following formula (3a), where n is the number of unit segments.


[In the formula (3a),
R 1, R 2 and X are R 1, R 2 and X as defined above in the formula (3), n represents the degree of polymerization of conjugated polymer, is an integer of 2 to 1,000. ]
N in the formula (3a) represents the polymerization degree of the obtained conjugated polymer, and n is an integer of 2 or more and 1000 or less. Since the conjugated polymer obtained in the present invention has a high weight average molecular weight, n often represents a high number, for example, 50 to 950, preferably 100 to 800.

前記式(3)(以後、「式(3)」と言う場合は式(3a)も意味する。)で表される単位セグメントを有する共役系ポリマーは、低バンドギャップ性、高キャリア移動性、高電子供与性などの特性を有し、そのため例えばフラーレン誘導体のような電子受容性材料と合わせて用いることにより、バルクヘテロ型光電変換素子に好適に用いることができる。   The conjugated polymer having a unit segment represented by the above formula (3) (hereinafter, the formula (3) also means the formula (3a)) has a low band gap property, a high carrier mobility, It has characteristics such as a high electron donating property. Therefore, it can be suitably used for a bulk hetero photoelectric conversion element by using it together with an electron accepting material such as a fullerene derivative.

更に前記式(3)におけるXは、水素原子、ハロゲン原子、または直鎖もしくは分岐鎖アルキル基であるが、なかでもハロゲン原子、特にフッ素原子である場合、共役系ポリマーのHOMO準位を深化させる効果を有するため好ましい。また前記式(3)におけるRは、同一であっても異なっていてもよいが、有機溶媒への溶解性、特にフラーレン誘導体などの電子受容性材料との相溶性を考慮して適宜選択する必要がある。上記のような特性を有するためには、共役系ポリマーの重量平均分子量と極大吸収波長が影響するので、重量平均分子量を高くすることで、極大吸収波長の長波長シフトが起き、重量平均分子量の増加及び制御が光電変換効率の向上に大きく寄与することになる。 Further, X in the formula (3) is a hydrogen atom, a halogen atom, or a linear or branched alkyl group, and in particular, when it is a halogen atom, particularly a fluorine atom, it deepens the HOMO level of the conjugated polymer. Since it has an effect, it is preferable. R 2 in the formula (3) may be the same or different, but is appropriately selected in consideration of solubility in an organic solvent, particularly compatibility with an electron-accepting material such as a fullerene derivative. There is a need. In order to have the above characteristics, the weight average molecular weight of the conjugated polymer and the maximum absorption wavelength are affected, so by increasing the weight average molecular weight, a long wavelength shift of the maximum absorption wavelength occurs, and the weight average molecular weight The increase and control greatly contribute to the improvement of photoelectric conversion efficiency.

本発明では、前記の重量平均分子量の増大、それに伴う極大吸収波長の長波長シフト化には、鈴木重合反応において重合促進剤として数平均分子量600未満のポリアルキレングリコールまたはその誘導体を添加することによって達成される。特定の理論に拘束されるわけではないが、鈴木重合反応においてポリアルキレングリコールまたはその誘導体は非極性溶媒と塩基を含む水系溶媒とからなる反応系中の重合促進剤として働き、水層と有機層界面でのボロネートアニオンの生成を促進し、有機層でのボロネートとハロゲン化物−パラジウム錯体の反応を加速させ、触媒重合反応が効果的に進行すると考えている。   In the present invention, in order to increase the weight average molecular weight and to shift the maximum absorption wavelength accordingly, the polyalkylene glycol having a number average molecular weight of less than 600 or a derivative thereof is added as a polymerization accelerator in the Suzuki polymerization reaction. Achieved. Although not bound by any particular theory, in the Suzuki polymerization reaction, polyalkylene glycol or its derivative acts as a polymerization accelerator in a reaction system comprising a nonpolar solvent and an aqueous solvent containing a base, and an aqueous layer and an organic layer. It is believed that the production of boronate anions at the interface is promoted, the reaction between boronate and halide-palladium complex in the organic layer is accelerated, and the catalytic polymerization reaction proceeds effectively.

本発明のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマー(3)は、前記反応スキーム(4)により表され、より具体的には、チエノチオフェン誘導体(1)とベンゾジチオフェン誘導体(2)、塩基、パラジウム触媒と有機リン化合物、反応溶媒を反応容器に加え、これに重合促進剤である数平均分子量600未満のポリアルキレングリコールまたはその誘導体を加え、加熱を行うことでチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン共役系ポリマーが得られる。このとき、後処理として、一般的な洗浄、再結晶、再沈殿、抽出、ろ過といった精製手法を加えることも可能である。   The conjugated polymer (3) having a unit segment of thienothiophene-benzodithiophene according to the present invention is represented by the reaction scheme (4), more specifically, a thienothiophene derivative (1) and a benzodithiophene derivative ( 2) A base, a palladium catalyst, an organophosphorus compound, and a reaction solvent are added to a reaction vessel, and a polyalkylene glycol having a number average molecular weight of less than 600, which is a polymerization accelerator, or a derivative thereof is added to the reaction vessel. A benzodithiophene conjugated polymer is obtained. At this time, it is also possible to add a purification method such as general washing, recrystallization, reprecipitation, extraction, and filtration as a post-treatment.

本発明のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーの製造方法を順次、更に具体的に説明する。
チエノチオフェン誘導体(1)の製造方法
下記式(1)

[式(1)中、R、XおよびYは前記と同意義である。]
で表されるチエノチオフェン誘導体は、J. Org. Chem. 1966, 31, 3363−3365やJ. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792−7799などの公知の方法にて合成することができる。
The method for producing a conjugated polymer having thienothiophene-benzodithiophene as a unit segment of the present invention will be described in more detail sequentially.
Method for producing thienothiophene derivative (1)

[In the formula (1), R 1 , X and Y are as defined above. ]
Thienothiophene derivatives represented by Org. Chem. 1966, 31, 3363-3365 and J. Org. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792-7799 and the like.

より具体的に一例を反応スキームで記載すると以下のようになる:   A more specific example is described in the reaction scheme as follows:


[上記スキーム中、Xは前記と同意義であり、Etはエチル基を示す。]

[In the above scheme, X is as defined above, and Et represents an ethyl group. ]



[上記スキーム中、R、XおよびYは、前記と同意義である。]


[In the above scheme, R 1 , X and Y are as defined above. ]

まず、2−チオフェンカルボン酸アルキル(エチル)(5)を原料として、チエノチオフェン誘導体の中間体である(6)を製造する。中間体(7)は得られた中間体(6)を所望の置換基を得るために、ハロゲン化剤でハロゲン化またはアルキル化剤でアルキル化する工程を有しても良い。中間体(8)をアルキル交換し、更にハロゲン化剤を用いてハロゲン化を行い、チエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーの原料である(10)を得る工程から製造する。   First, (6), which is an intermediate of a thienothiophene derivative, is produced using alkyl (ethyl) 2-thiophenecarboxylate (5) as a raw material. Intermediate (7) may have a step of halogenating with a halogenating agent or alkylating with an alkylating agent in order to obtain the desired intermediate (6). The intermediate (8) is subjected to alkyl exchange, and further halogenated using a halogenating agent to obtain (10) which is a raw material of a conjugated polymer having thienothiophene-benzodithiophene as a unit segment.

前記式(1)または(10)中、Rは、前述の通り、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、フッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖もしくは分岐鎖アルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基である。 In the formula (1) or (10), R 1 may have a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, or a substituent as described above. A good aryl group, a linear or branched alkyl group partially or completely substituted with fluorine, an aralkyl group partially or completely substituted with fluorine, or an aryl group partially or completely substituted with fluorine.

前記Rにおける直鎖もしくは分岐鎖アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基であり、その具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、neo−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−メチルブチル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基などを挙げることができる。中でも分岐鎖アルキル基は、ベンゾジチオフェンとチエノチオフェンからなる単位セグメントの溶解性を向上させることで光電変換素子の機能向上に寄与するため、特に好ましい。 The linear or branched alkyl group in R 1 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and specific examples thereof include, for example, a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group. , Iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neo-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group , 2-methylbutyl group, 2-ethylhexyl group, n-decyl group and the like. Among these, a branched alkyl group is particularly preferable because it contributes to the improvement of the function of the photoelectric conversion element by improving the solubility of the unit segment composed of benzodithiophene and thienothiophene.

前記Rにおける置換基を有していてもよいアラルキル基としては、例えば炭素数7〜19のアラルキル基であり、具体的にはベンジル基、フェニルエチル基、α,α’−ジメチルベンジル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the aralkyl group which may have a substituent in R 1 include an aralkyl group having 7 to 19 carbon atoms, and specifically include a benzyl group, a phenylethyl group, an α, α′-dimethylbenzyl group, and the like. However, it is not limited to these.

前記Rにおける置換基を有していてもよいアリール基としては、例えば炭素数6〜16のアリール基が挙げられ、具体的にはフェニル基、ナフチル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the aryl group which may have a substituent in R 1 include an aryl group having 6 to 16 carbon atoms, and specific examples include a phenyl group and a naphthyl group, but are not limited thereto. It is not something.

前記Rにおけるフッ素で一部または全て置換されている直鎖もしくは分岐鎖アルキル基としては、具体的にはCF基、C基、n−C基、n−C、n−C15基などで例示されるパーフルオロアルキル基C2n+1−基(n=1〜18);CHF基、CHF基、CH(CF基などで例示されるパーシャルフルオロアルキル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the linear or branched alkyl group partially or completely substituted with fluorine in R 1 include a CF 3 group, a C 2 F 5 group, an nC 3 F 7 group, and an nC 4 group. F 9, perfluoroalkyl groups are exemplified by such n-C 7 F 15 group C n F 2n + 1 - group (n = 1~18); CHF 2 group, CH 2 F group, CH (CF 3) such as 2 group And the like, but are not limited thereto.

前記Rにおけるフッ素で一部または全て置換されているアラルキル基としては、具体的には(2−フルオロフェニル)メチル基、(3−フルオロフェニル)メチル基、(4−フルオロフェニル)メチル基、(2,3−ジフルオロフェニル)メチル基、(2,4−ジフルオロフェニル)メチル基、(2,5−ジフルオロフェニル)メチル基、(2,6−ジフルオロフェニル)メチル基、(3,4−ジフルオロフェニル)メチル基、(3,5−ジフルオロフェニル)メチル基、(2,3,4−トリフルオロフェニル)メチル基、(2,3,5−トリフルオロフェニル)メチル基、(2,3,6−トリフルオロフェニル)メチル基、(3,4,5−トリフルオロフェニル)メチル基、(2,4,5−トリフルオロフェニル)メチル基、(2,4,6−トリフルオロフェニル)メチル基、(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)メチル基、(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)メチル基、(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)メチル基、(ペンタフルオロフェニル)メチル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the aralkyl group partially or completely substituted with fluorine in R 1 include (2-fluorophenyl) methyl group, (3-fluorophenyl) methyl group, (4-fluorophenyl) methyl group, (2,3-difluorophenyl) methyl group, (2,4-difluorophenyl) methyl group, (2,5-difluorophenyl) methyl group, (2,6-difluorophenyl) methyl group, (3,4-difluoro) Phenyl) methyl group, (3,5-difluorophenyl) methyl group, (2,3,4-trifluorophenyl) methyl group, (2,3,5-trifluorophenyl) methyl group, (2,3,6) -Trifluorophenyl) methyl group, (3,4,5-trifluorophenyl) methyl group, (2,4,5-trifluorophenyl) methyl group, (2,4,4) 6-trifluorophenyl) methyl group, (2,3,4,5-tetrafluorophenyl) methyl group, (2,3,4,6-tetrafluorophenyl) methyl group, (2,3,5,6- Examples thereof include, but are not limited to, a tetrafluorophenyl) methyl group and a (pentafluorophenyl) methyl group.

前記Rにおけるフッ素で一部または全て置換されているアリール基としては、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基、2,3−ジフルオロフェニル基、2,4−ジフルオロフェニル基、2,5−ジフルオロフェニル基、2,6−ジフルオロフェニル基、3,4−ジフルオロフェニル基、3,5−ジフルオロフェニル基、2,3,4−トリフルオロフェニル基、2,3,5−トリフルオロフェニル基、2,3,6−トリフルオロフェニル基、3,4,5−トリフルオロフェニル基、2,4,5−トリフルオロフェニル基、2,4,6−トリフルオロフェニル基、2,3,4,5−テトラフルオロフェニル基、2,3,4,6−テトラフルオロフェニル基、2,3,5,6−テトラフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the aryl group partially or completely substituted with fluorine in R 1 include a 2-fluorophenyl group, a 3-fluorophenyl group, a 4-fluorophenyl group, a 2,3-difluorophenyl group, and 2,4-difluoro. Phenyl group, 2,5-difluorophenyl group, 2,6-difluorophenyl group, 3,4-difluorophenyl group, 3,5-difluorophenyl group, 2,3,4-trifluorophenyl group, 2,3, 5-trifluorophenyl group, 2,3,6-trifluorophenyl group, 3,4,5-trifluorophenyl group, 2,4,5-trifluorophenyl group, 2,4,6-trifluorophenyl group 2,3,4,5-tetrafluorophenyl group, 2,3,4,6-tetrafluorophenyl group, 2,3,5,6-tetrafluorophenyl group, Examples thereof include, but are not limited to, a pentafluorophenyl group.

前記Rにおけるアラルキル基またはアリール基における置換基としては、特に限定されないが、炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基が好ましい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、neo−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−メチルブチル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the substituent in the aralkyl group or aryl group in R 1, is not particularly limited, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neo- Examples thereof include, but are not limited to, a pentyl group, an n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, a 2-methylbutyl group, a 2-ethylhexyl group, and an n-decyl group.

中間体(6)のハロゲン化反応は一般的なハロゲン化剤を用いて、ハロゲン化される。ハロゲン化剤の例としては、N−フルオロベンゼンスルホンイミド、N−ブロモスクシンイミド、ジブロモイソシアヌル酸、N−ヨードスクシンイミド、1,3−ジヨード−5,5’−ジメチルヒダントイン、ヨウ化カリウム/過ヨウ素酸カリウム、ヨウ化銅が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   The halogenation reaction of the intermediate (6) is halogenated using a general halogenating agent. Examples of halogenating agents include N-fluorobenzenesulfonimide, N-bromosuccinimide, dibromoisocyanuric acid, N-iodosuccinimide, 1,3-diiodo-5,5′-dimethylhydantoin, potassium iodide / periodic acid Although potassium and copper iodide are mentioned, it is not limited to these.

上記中間体(9)からチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン共役系ポリマーの原料である(10)への反応に用いられるハロゲン化剤としてはN−フルオロベンゼンスルホンイミド、N−ブロモスクシンイミド、ジブロモイソシアヌル酸、N−ヨードスクシンイミド、1,3−ジヨード−5,5’−ジメチルヒダントイン、ヨウ化カリウム/過ヨウ素酸カリウム、ヨウ化銅が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the halogenating agent used in the reaction from the intermediate (9) to the raw material of the thienothiophene-benzodithiophene conjugated polymer (10) include N-fluorobenzenesulfonimide, N-bromosuccinimide, dibromoisocyanuric acid, Examples thereof include, but are not limited to, N-iodosuccinimide, 1,3-diiodo-5,5′-dimethylhydantoin, potassium iodide / potassium periodate, and copper iodide.

上記式(1)または式(10)中、Xは、水素原子、ハロゲン原子、または直鎖もしくは分岐鎖アルキル基である。ハロゲン原子は、具体的にはフッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。フッ素原子は、前述のように、共役系ポリマーのHOMO準位を深化させる効果を有する。直鎖または分岐鎖アルキルは、前記Rにおける直鎖もしくは分岐鎖アルキル基と同様であり、好ましくは炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基である。具体例は、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、neo−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−メチルブチル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基などを挙げることができる。 In the above formula (1) or formula (10), X represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a linear or branched alkyl group. Specific examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. As described above, the fluorine atom has an effect of deepening the HOMO level of the conjugated polymer. The linear or branched alkyl is the same as the linear or branched alkyl group in R 1 , and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Specific examples are, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neo-pentyl. Group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, 2-methylbutyl group, 2-ethylhexyl group, n-decyl group and the like.

同じく式(1)または式(10)中、Yは、ハロゲン原子である。ハロゲンは、Xで述べたように、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられるが、これらに限定されない。Yは、好ましくは、ヨウ素原子である。   Similarly, in formula (1) or formula (10), Y is a halogen atom. Examples of the halogen include, but are not limited to, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom as described above for X. Y is preferably an iodine atom.

ベンゾジチオフェン誘導体(2)の製造方法
下記式(2)、

[式(2)中、RおよびRは、前記と同意義である。]
で表されるベンゾジチオフェン誘導体はChem. Ber. 1986, 119, 3198−3203、J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792−7799に記載の方法にて合成することができる。
Production method of benzodithiophene derivative (2)

[In formula (2), R 2 and R 3 are as defined above. ]
The benzodithiophene derivative represented by Chem. Ber. 1986, 119, 3198-3203; Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792-7799.

より具体的に一例を反応スキームで記載すると以下のようになる:   A more specific example is described in the reaction scheme as follows:


[上記スキーム中、Etはエチル基を示す。Meはメチル基を示す。]

[In the above scheme, Et represents an ethyl group. Me represents a methyl group. ]



[上記スキーム中、RおよびRは前記と同意義である。]


[In the above scheme, R 2 and R 3 are as defined above. ]

チオフェンカルボン酸アルキル(エチル)(11)を原料としてベンゾジチオフェン骨格である(13)を合成し、得られたベンゾジチオフェン骨格(13)を更に反応して(14)を得る。得られたベンゾジチオフェン誘導体(14)にホウ素官能基化を行ない、チエノチオフェン−ベンゾジチオフェン共役系ポリマーの原料である(15)を得る工程から製造することができる。   A benzodithiophene skeleton (13) is synthesized from alkyl thiophene carboxylate (ethyl) (11) as a raw material, and the resulting benzodithiophene skeleton (13) is further reacted to obtain (14). The resulting benzodithiophene derivative (14) can be functionalized with boron to obtain a raw material of thienothiophene-benzodithiophene conjugated polymer (15).

上記Rは、同一または異なって、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、フッ素で一部または全て置換されている直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、フッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているヘテロアリール基である。中でも置換基を有していてもよいヘテロアリール基は、ベンゾジチオフェンとチエノチオフェンからなる単位セグメントの溶解性を向上し、光電変換素子の機能向上に寄与するため、特に好ましい。 R 2 is the same or different and has a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, and a substituent. Optionally substituted heteroaryl group, alkoxy group, ester group, amide group, linear or branched alkyl group partially or fully substituted with fluorine, aralkyl group partially or fully substituted with fluorine, or fluorine A partially or fully substituted aryl group or a partially or fully substituted heteroaryl group with fluorine. Among them, a heteroaryl group which may have a substituent is particularly preferable because it improves the solubility of a unit segment composed of benzodithiophene and thienothiophene and contributes to the improvement of the function of the photoelectric conversion element.

前記Rにおける直鎖もしくは分岐鎖アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜18の直鎖または分岐鎖アルキル基であり、その具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、neo−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基、オクタデシル基などを挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The linear or branched alkyl group in R 2 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and specific examples thereof include, for example, a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group. , Iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neo-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group , 2-ethylhexyl group, n-decyl group, octadecyl group and the like, but are not limited thereto.

前記Rにおける置換基を有してよいアラルキル基としては、例えば炭素数7〜19のアラルキル基であり、具体的にはベンジル基、フェニルエチル基、α,α’−ジメチルベンジル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the aralkyl group which may have a substituent in R 2 include an aralkyl group having 7 to 19 carbon atoms, and specifically include a benzyl group, a phenylethyl group, an α, α′-dimethylbenzyl group, and the like. However, it is not limited to these.

前記Rにおける置換基を有していてもよいアリール基としては、例えば炭素数6〜16のアリール基が挙げられ、具体的にはフェニル基、ナフチル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the aryl group which may have a substituent in R 2 include an aryl group having 6 to 16 carbon atoms, and specific examples include a phenyl group and a naphthyl group, but are not limited thereto. It is not something.

前記Rにおける置換基を有していてもよいへテロアリール基としては、例えば炭素数5〜15のヘテロアリール基であって、具体的にはチエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基などが挙げられる。なかでも、チエニル基、フリル基などの5員環構造がチエノチオフェンとベンゾジチオフェンからなる単位セグメントの平面性の観点から特に好ましい。 Examples of the heteroaryl group which may have a substituent in R 2 include a heteroaryl group having 5 to 15 carbon atoms, specifically, a thienyl group, a pyrrolyl group, a furyl group, a pyridyl group, and the like. Can be mentioned. Among these, a 5-membered ring structure such as a thienyl group and a furyl group is particularly preferable from the viewpoint of the flatness of a unit segment composed of thienothiophene and benzodithiophene.

前記Rにおけるアルコキシ基としては、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐鎖アルコキシ基を示し、より具体的にはメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、3,3−ジメチルブチルオキシ基、2−エチルブチルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、n−デシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n-テトラデシルオキシ基、イソテトラデシル基、sec−テトラデシル基、tert−テトラデシル基、n-ヘキサデシルオキシ基、n-オクタデシルオキシ基、などが挙げられる。 The alkoxy group in R 2 represents a linear or branched alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, and more specifically, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, Isobutoxy group, sec-butoxy group, n-pentyloxy group, neopentyloxy group, n-hexyloxy group, 3,3-dimethylbutyloxy group, 2-ethylbutyloxy group, n-heptyloxy group, n-octyl Oxy group, 2-ethylhexyloxy group, n-decyloxy group, n-dodecyloxy group, n-tetradecyloxy group, isotetradecyl group, sec-tetradecyl group, tert-tetradecyl group, n-hexadecyloxy group, n -Octadecyloxy group, etc.

前記Rにおけるエステル基としては、炭素数1〜10までの直鎖もしくは分岐鎖アルキル基で置換されたエステル基を示し、より具体的にはメチルエステル基、エチルエステル基、n−ブチルエステル基、イソブチルエステル基、2-エチルヘキシルエステル基などを例示することができる。 The ester group in R 2 represents an ester group substituted with a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and more specifically a methyl ester group, an ethyl ester group, or an n-butyl ester group. , Isobutyl ester group, 2-ethylhexyl ester group, and the like.

前記Rにおけるアミド基としては、炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基で置換されたアミド基を示し、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、デシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基などを例示することができる。 The amide group in R 2 represents an amide group substituted with a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and includes a methylcarbonylamino group, an ethylcarbonylamino group, a dimethylcarbonylamino group, and a propylcarbonylamino group. And pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, decylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, and the like.

前記Rにおけるフッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖もしくは分岐鎖アルキル基とは、前記の炭素数1〜18のアルキル基が例示できる。より具体的にはCF基、C基、n−C基、n−C、n−C15基などで例示されるパーフルオロアルキル基C2n+1−基(n=1〜18);CHF基、CHF基、CH(CF基などで例示されるパーシャルフルオロアルキル基などが挙げられる。 Examples of the linear or branched alkyl group partially or completely substituted with fluorine in R 2 include the above-described alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms. More specifically, perfluoroalkyl groups C n F 2n + 1 exemplified by CF 3 group, C 2 F 5 group, n-C 3 F 7 group, n-C 4 F 9 , n-C 7 F 15 group, etc. -Groups (n = 1 to 18); partial fluoroalkyl groups exemplified by CHF 2 group, CH 2 F group, CH (CF 3 ) 2 group and the like.

前記Rにおけるフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基としては、具体的には(2−フルオロフェニル)メチル基、(3−フルオロフェニル)メチル基、(4−フルオロフェニル)メチル基、(2,3−ジフルオロフェニル)メチル基、(2,4−ジフルオロフェニル)メチル基、(2,5−ジフルオロフェニル)メチル基、(2,6−ジフルオロフェニル)メチル基、(3,4−ジフルオロフェニル)メチル基、(3,5−ジフルオロフェニル)メチル基、(2,3,4−トリフルオロフェニル)メチル基、(2,3,5−トリフルオロフェニル)メチル基、(2,3,6−トリフルオロフェニル)メチル基、(3,4,5−トリフルオロフェニル)メチル基、(2,4,5−トリフルオロフェニル)メチル基、(2,4,6−トリフルオロフェニル)メチル基、(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)メチル基、(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)メチル基、(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)メチル基、(ペンタフルオロフェニル)メチル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the aralkyl group partially or entirely substituted with fluorine in R 2 include (2-fluorophenyl) methyl group, (3-fluorophenyl) methyl group, (4-fluorophenyl) methyl group, (2,3-difluorophenyl) methyl group, (2,4-difluorophenyl) methyl group, (2,5-difluorophenyl) methyl group, (2,6-difluorophenyl) methyl group, (3,4-difluoro) Phenyl) methyl group, (3,5-difluorophenyl) methyl group, (2,3,4-trifluorophenyl) methyl group, (2,3,5-trifluorophenyl) methyl group, (2,3,6) -Trifluorophenyl) methyl group, (3,4,5-trifluorophenyl) methyl group, (2,4,5-trifluorophenyl) methyl group, (2,4 , 6-trifluorophenyl) methyl group, (2,3,4,5-tetrafluorophenyl) methyl group, (2,3,4,6-tetrafluorophenyl) methyl group, (2,3,5,6) -A tetrafluorophenyl) methyl group, a (pentafluorophenyl) methyl group, etc. are mentioned, However, It is not limited to these.

前記Rにおけるフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基としては、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基、2,3−ジフルオロフェニル基、2,4−ジフルオロフェニル基、2,5−ジフルオロフェニル基、2,6−ジフルオロフェニル基、3,4−ジフルオロフェニル基、3,5−ジフルオロフェニル基、2,3,4−トリフルオロフェニル基、2,3,5−トリフルオロフェニル基、2,3,6−トリフルオロフェニル基、3,4,5−トリフルオロフェニル基、2,4,5−トリフルオロフェニル基、2,4,6−トリフルオロフェニル基、2,3,4,5−テトラフルオロフェニル基、2,3,4,6−テトラフルオロフェニル基、2,3,5,6−テトラフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the aryl group partially or completely substituted with fluorine in R 2 include 2-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 4-fluorophenyl group, 2,3-difluorophenyl group, 2,4-difluoro. Phenyl group, 2,5-difluorophenyl group, 2,6-difluorophenyl group, 3,4-difluorophenyl group, 3,5-difluorophenyl group, 2,3,4-trifluorophenyl group, 2,3, 5-trifluorophenyl group, 2,3,6-trifluorophenyl group, 3,4,5-trifluorophenyl group, 2,4,5-trifluorophenyl group, 2,4,6-trifluorophenyl group 2,3,4,5-tetrafluorophenyl group, 2,3,4,6-tetrafluorophenyl group, 2,3,5,6-tetrafluorophenyl group And pentafluorophenyl group, but are not limited thereto.

前記Rにおけるフッ素で一部もしくは全て置換されているヘテロアリール基としては、例えば炭素数5〜15のヘテロアリール基であって、一部または全ての水素原子がフッ素で置換されたヘテロアリール基であり、具体的には2−フルオロチエニル基、3-フルオロチエニル基、4−フルオロチエニル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the heteroaryl group partially or completely substituted with fluorine in R 2 include heteroaryl groups having 5 to 15 carbon atoms, wherein some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine. Specifically, a 2-fluorothienyl group, a 3-fluorothienyl group, a 4-fluorothienyl group and the like can be mentioned, but the invention is not limited to these.

前記Rにおけるアラルキル基、アリール基、へテロアリール基における置換基としては、溶解度の観点から炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基が好ましい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、neo−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−メチルブチル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基などを挙げることができるが、これらに限定されない。 The substituent in the aralkyl group, aryl group, and heteroaryl group in R 2 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms from the viewpoint of solubility. Specifically, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neo- Examples thereof include, but are not limited to, a pentyl group, an n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, a 2-methylbutyl group, a 2-ethylhexyl group, and an n-decyl group.

上記Rは、ボロン酸残基もしくはボロン酸エステル残基である。より詳しくは、ボロン酸の残基(−B(OH))またはジオールもしくはアルコールとホウ酸との反応により得られるボロン酸エステル残基(−B(ORまたは−BX Xは−O−R−O−;RはジオールもしくはアルコールのOHを除いた残基である。)であり、好ましくはジオールもしくはアルコールとホウ酸との反応により得られるボロン酸エステル残基である。ボロン酸エステルは、より具体的にはホウ酸と、ピナコール、カテコール、ネオペンチルグリコール、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオールなどの炭素数1〜7のジオールまたはメタノール、エタノール、イソプロパノール、t−ブタノールなどの炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基を有するアルコールとの反応により得られるホウ酸エステル残基である。 R 3 is a boronic acid residue or a boronic acid ester residue. More specifically, a boronic acid residue (—B (OR P ) 2 or —BX X is —O— obtained by reacting a boronic acid residue (—B (OH) 2 ) or a diol or alcohol with boric acid. -R P -O-;. R P is a residue obtained by removing OH of diol or alcohol), and preferably boronic acid ester residue obtained by reacting a diol or alcohol and boric acid. More specifically, the boronic acid ester includes boric acid, diols having 1 to 7 carbon atoms such as pinacol, catechol, neopentyl glycol, 1,2-ethanediol, 1,3-propanediol, methanol, ethanol, isopropanol. , A boric acid ester residue obtained by reaction with an alcohol having a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as t-butanol.

前記ボロン酸エステル残基としては、例えば、下記式(a)〜(e)で表される基が挙げられる。なお、ボロン酸エステル残基はこれらに限定されない。   Examples of the boronic acid ester residue include groups represented by the following formulas (a) to (e). The boronic acid ester residue is not limited to these.


[上記式中、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。]

[In the above formula, Me represents a methyl group, and Et represents an ethyl group. ]

上記ホウ素官能基を式(14)に反応させ、ホウ素官能基化を行なう際、TCI(東京化成工業株式会社)製2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロランや2−イソプロポキシ−4,4,6−トリメチル−1,3,2−ジオキサボリナンなどの試薬を用いることができる。   When the boron functional group is reacted with the formula (14) to perform boron functionalization, 2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3, manufactured by TCI (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) Reagents such as 2-dioxaborolane and 2-isopropoxy-4,4,6-trimethyl-1,3,2-dioxaborinane can be used.

チエノチオフェン−ベンゾジチオフェン共役系ポリマーの製造方法
チエノチオフェン−ベンゾジチオフェン共役系ポリマーの製造方法は、前述した反応スキームによる。反応スキーム(4)を再度掲載する。
Method for Producing Thienothiophene-Benzodithiophene Conjugated Polymer The method for producing thienothiophene-benzodithiophene conjugated polymer is based on the reaction scheme described above. Reaction scheme (4) is listed again.


[上記反応スキーム(4)中、R、R、R、XおよびYは、前記と同意義である。]

[In the reaction scheme (4), R 1 , R 2 , R 3 , X and Y are as defined above. ]

上記反応スキーム(4)を具体的に説明すると、チエノチオフェン誘導体とベンゾジチオフェン誘導体を、パラジウム触媒と有機リン化合物、塩基、反応溶媒とともに反応容器に加え、重合促進剤であるポリアルキレングリコールまたはその誘導体の存在下において加熱を行うことで、鈴木重合反応が進行する。   The reaction scheme (4) will be specifically described. A thienothiophene derivative and a benzodithiophene derivative are added to a reaction vessel together with a palladium catalyst, an organic phosphorus compound, a base, and a reaction solvent, and a polyalkylene glycol as a polymerization accelerator or its The Suzuki polymerization reaction proceeds by heating in the presence of the derivative.

本発明における重合促進剤としては、数平均分子量600未満のポリアルキレングリコールまたはその誘導体が挙げられる。ポリアルキレングリコールとは、アルキレングリコールが重合した構造をもつ高分子化合物の総称であり、例えばエチレングリコール単位(−CH2CH2O)nを分子鎖中に有するポリエチレングリコール(−CHCHO)nやプロピレングリコール単位(−CHCHCHO)nを分子鎖中に有するポリプロピレングリコール、ブチレングリコール単位(−CH2CH2CH2CH2O)nを分子鎖中に有するポリブチレングリコールなどをいう。ポリアルキレングリコールの誘導体とは、ポリアルキレングリコール単位(−[CH]mO)n)の末端の水酸基をエーテル化、エステル化、ハロゲン化、アミノ化したものなどが含まれる。尚、この段落のnおよびmは正の整数である。特に数平均分子量が600未満のポリアルキレングリコールを用いると、重合度が向上し、得られるチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン共役系ポリマーの分子量が大きくなるため、好ましい。更に数平均分子量が100〜500のポリエチレングリコールが特に好ましく、数平均分子量200〜400のポリエチレングリコールが最も好ましい。 Examples of the polymerization accelerator in the present invention include polyalkylene glycol having a number average molecular weight of less than 600 or a derivative thereof. The polyalkylene glycol is a generic name for high molecular compounds having a structure alkylene glycol is polymerized, such as ethylene glycol units polyethylene glycol having a (-CH 2 CH 2 O) n in the molecular chain (-CH 2 CH 2 O ) n or propylene glycol units (polypropylene glycol having a -CH 2 CH 2 CH 2 O) n in the molecular chain, polybutylene having butylene glycol units (-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O) n in the molecular chain Glycol etc. The derivatives of polyalkylene glycol include those obtained by etherification, esterification, halogenation, or amination of the terminal hydroxyl group of a polyalkylene glycol unit (— [CH 2 ] mO) n). Note that n and m in this paragraph are positive integers. In particular, it is preferable to use a polyalkylene glycol having a number average molecular weight of less than 600 because the degree of polymerization is improved and the molecular weight of the resulting thienothiophene-benzodithiophene conjugated polymer is increased. Further, polyethylene glycol having a number average molecular weight of 100 to 500 is particularly preferable, and polyethylene glycol having a number average molecular weight of 200 to 400 is most preferable.

本発明における、好適な重合促進剤としては、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)が挙げられる。より具体的にはジエチレングリコール、ポリエチレングリコール−200、ポリエチレングリコール−300、ポリエチレングリコール−400、ポリプロピレングリコール−300、ポリプロピレングリコール−400(和光純薬株式会社製)などの市販品は安価であり、入手も容易である。尚、和光純薬株式会社製のグリコール類の末尾の数字は、数平均分子量を表す。   Suitable polymerization accelerators in the present invention include polyethylene glycol (PEG) and polypropylene glycol (PPG). More specifically, commercially available products such as diethylene glycol, polyethylene glycol-200, polyethylene glycol-300, polyethylene glycol-400, polypropylene glycol-300, and polypropylene glycol-400 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are inexpensive and available. Easy. The number at the end of glycols manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. represents the number average molecular weight.

本発明における重合促進剤について、鈴木重合反応が進行する量であれば、特に限定はないが、チエノチオフェン誘導体に対して10当量以上が好ましい。更に25当量以上であれば更に好ましい。   The polymerization accelerator in the present invention is not particularly limited as long as the Suzuki polymerization reaction proceeds, but it is preferably 10 equivalents or more with respect to the thienothiophene derivative. Furthermore, it is more preferable if it is 25 equivalents or more.

反応スキーム(4)に用いるパラジウム触媒としては、公知の0価又は2価のパラジウム触媒が挙げられる。   Examples of the palladium catalyst used in the reaction scheme (4) include known zero-valent or divalent palladium catalysts.

0価のパラジウム触媒としては、Pd(PPhで表されるテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、Pd(dba)で表されるトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、Pd(dba)で表されるビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウムなどが挙げられる。なかでも、重合性の観点からトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムなどを用いることが好ましい。 Examples of zero-valent palladium catalysts include tetrakis (triphenylphosphine) palladium represented by Pd (PPh 3 ) 4 , tris (dibenzylideneacetone) dipalladium represented by Pd 2 (dba) 3 , and Pd (dba) 2 And bis (dibenzylideneacetone) palladium represented by Especially, it is preferable to use tris (dibenzylidene acetone) dipalladium, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, etc. from a polymeric viewpoint.

2価のパラジウム触媒としては、Pd(II)Clで表される塩化パラジウムやPd(II)(OAc)で表される酢酸パラジウム、Pd(II)(acac)で表されるビス(アセチルアセトン)パラジウム、Pd(II)(dppf)Clで表されるビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセンジクロロパラジウム、Pd(II)(PPhClで表されるビス(トリフェニルホスフィン)ジクロロパラジウムなどが挙げられる。なかでも、重合性の観点から塩化パラジウム、酢酸パラジウムなどを用いることが好ましい。 Examples of the divalent palladium catalyst include palladium chloride represented by Pd (II) Cl 2 , palladium acetate represented by Pd (II) (OAc) 2 , and bis (Pd (II) (acac) 2 represented by Acetylacetone) palladium, bis (diphenylphosphino) ferrocenedichloropalladium represented by Pd (II) (dppf) Cl 2 , bis (triphenylphosphine) dichloropalladium represented by Pd (II) (PPh 3 ) 2 Cl 2 Etc. Of these, palladium chloride, palladium acetate and the like are preferably used from the viewpoint of polymerizability.

本発明におけるパラジウム触媒の量は、鈴木重合反応が進行する触媒量であれば、特に限定はないが、例えばベンゾジチオフェン誘導体1molに対して、0.001mol%〜10.0mol%、好ましくは0.01mol%〜5.0mol%であり、より好ましくは0.1mol%〜2.0mol%である。0.001mol%未満であると、反応が完結しないなどの問題があり、10.0mol%より多く加えると、製造コストが上がるなどの問題がある。   The amount of the palladium catalyst in the present invention is not particularly limited as long as the amount of the Suzuki polymerization reaction proceeds. For example, the amount is 0.001 mol% to 10.0 mol%, preferably 0, with respect to 1 mol of the benzodithiophene derivative. It is 0.01 mol%-5.0 mol%, More preferably, it is 0.1 mol%-2.0 mol%. If it is less than 0.001 mol%, there is a problem that the reaction is not completed, and if it is added more than 10.0 mol%, there is a problem that the production cost increases.

本発明における有機リン化合物としては、SPhosで表される2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル、(o−tolyl)Pで表されるトリ(o−トリル)ホスフィン、(t−Bu)Pで表されるトリ(t−ブチル)ホスフィン、CyPで表されるトリシクロヘキシルホスフィンなどが挙げられる。なかでも重合性の観点から2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル(SPhos)を用いることが好ましい。 Examples of the organic phosphorus compound in the present invention include 2-dicyclohexylphosphino-2 ′, 6′-dimethoxybiphenyl represented by SPhos, tri (o-tolyl) phosphine represented by (o-tolyl) 3 P, (t -bu) 3 tri (t-butyl) phosphine represented by P, such as tricyclohexylphosphine represented by Cy 3 P and the like. Of these, 2-dicyclohexylphosphino-2 ′, 6′-dimethoxybiphenyl (SPhos) is preferably used from the viewpoint of polymerizability.

本発明における有機リン化合物は、パラジウム触媒と配位し、パラジウム触媒の配位子になると推定される。このパラジウムと有機リン化合物からなる触媒を用いることにより、反応性が高くなり、容易に反応が進行する。   The organophosphorus compound in the present invention is presumed to coordinate with the palladium catalyst and become a ligand of the palladium catalyst. By using a catalyst comprising this palladium and an organophosphorus compound, the reactivity is increased and the reaction proceeds easily.

本発明における有機リン化合物の量は、鈴木重合反応が進行する量であれば、特に限定は無いが、例えばチエノチオフェン誘導体に対して0.5mol%〜10.0mol%が好ましい。   Although the amount of the organic phosphorus compound in the present invention is not particularly limited as long as the Suzuki polymerization reaction proceeds, for example, 0.5 mol% to 10.0 mol% is preferable with respect to the thienothiophene derivative.

本発明におけるパラジウム触媒は、パラジウム触媒と有機リン化合物を、使用する反応溶媒などで予め混合してから系内に投入することが望ましい。   As for the palladium catalyst in the present invention, it is desirable that the palladium catalyst and the organic phosphorus compound are mixed in advance with a reaction solvent to be used and then introduced into the system.

本発明における塩基としては、一般的な塩基であれば特に指定することなく、どのような塩基であっても使用可能であるが、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸三カリウムなどの塩基が製造の面で好ましい。特にリン酸三カリウムが好ましい。   The base in the present invention is not particularly specified as long as it is a general base, and any base can be used, but bases such as sodium hydroxide, sodium carbonate, tripotassium phosphate are produced. It is preferable in terms of In particular, tripotassium phosphate is preferable.

本発明における塩基について、鈴木重合反応が進行する塩基量であれば、特に限定はないが、チエノチオフェン誘導体に対して2当量以上が好ましい。   The base in the present invention is not particularly limited as long as the Suzuki polymerization reaction proceeds, but it is preferably 2 equivalents or more with respect to the thienothiophene derivative.

本発明における反応溶媒としては、芳香族系溶媒であるトルエン、キシレン、含ハロゲン系溶媒であるオルトジクロロベンゼン、クロロホルムなどの有機溶剤と水との二相系混合溶媒がチエノチオフェン誘導体やベンゾジチオフェン誘導体などの有機化合物と塩基などの無機化合物の両方を溶解するため好ましい。その一例としてはトルエンと水の混合溶媒が挙げられる。   Examples of the reaction solvent in the present invention include aromatic solvents such as toluene and xylene, halogen-containing solvents such as orthodichlorobenzene and chloroform, and two-phase mixed solvents of water and thienothiophene derivatives and benzodithiophenes. This is preferable because it dissolves both an organic compound such as a derivative and an inorganic compound such as a base. One example is a mixed solvent of toluene and water.

本発明における反応温度は0℃〜150℃、好ましくは30℃〜130℃である。反応温度が0℃以下では反応の進行が遅く、150℃以上では分解し、低分子量の共重合体が生成する場合がある。   The reaction temperature in this invention is 0 degreeC-150 degreeC, Preferably it is 30 degreeC-130 degreeC. When the reaction temperature is 0 ° C. or lower, the progress of the reaction is slow, and when the reaction temperature is 150 ° C. or higher, it decomposes and a low molecular weight copolymer may be produced.

本発明の共役系ポリマーの取り出し方法は、特に限定しないが、例えば室温まで放冷後、水とメタノールの混合溶液に投入し、スラリー化すると、未反応のモノマーと分離することができるため、工業化において好適である。   The method for taking out the conjugated polymer of the present invention is not particularly limited. For example, it is allowed to cool to room temperature, and then poured into a mixed solution of water and methanol. Is preferable.

前記の重合反応を行った共役系ポリマーの固形物は、ろ過により得られる。このろ過の方法としては、特に限定されないが、例えば具体的にはヌッチェ、加圧式ろ過器、遠心分離、フィルタープレスなどを用いることができる。また得られたチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーをメタノールおよび/または水で洗浄しても良い。   The solid substance of the conjugated polymer subjected to the above polymerization reaction can be obtained by filtration. The filtration method is not particularly limited, and specifically, for example, Nutsche, a pressure filter, centrifugal separation, a filter press, or the like can be used. The obtained conjugated polymer having thienothiophene-benzodithiophene as a unit segment may be washed with methanol and / or water.

本発明におけるパラジウム触媒の除去方法は、特に限定されないが、例えばチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーをクロロホルムなどの有機溶媒に溶解した後に濾過によって除去できる。   The method for removing the palladium catalyst in the present invention is not particularly limited, and for example, it can be removed by filtration after dissolving a conjugated polymer having thienothiophene-benzodithiophene as a unit segment in an organic solvent such as chloroform.

本発明の製造方法は乾燥する工程を包含することもできる。乾燥方法としては公知な方法を用いることができる。より具体的には熱により乾燥する方法、真空により乾燥する方法があり、またその組み合わせにより乾燥することもできる。   The production method of the present invention can also include a drying step. As a drying method, a known method can be used. More specifically, there are a method of drying by heat and a method of drying by vacuum, and a combination thereof can also be used.

本発明の製造方法は、チエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーの末端をエンドキャッピングする工程をも包含することができる。エンドキャッピング剤としては、ハロゲン原子や、ボロン酸、ボロン酸エステルの残基を有する脂肪族化合物や芳香族化合物、複素環化合物などが挙げられ、ベンゼンやチオフェンなどが例示される。   The production method of the present invention can also include a step of end-capping the terminal of a conjugated polymer having thienothiophene-benzodithiophene as a unit segment. Examples of the end capping agent include aliphatic compounds, aromatic compounds, and heterocyclic compounds having a halogen atom, a boronic acid, or a boronic acid ester residue, and examples thereof include benzene and thiophene.

前記エンドキャッピング剤は、例えば、重合反応の最終段階に添加することができ、またエンドキャッピング剤を複数組み合わせて用いることができる。鈴木重合反応の場合、ハロゲン原子を有するエンドキャッピング剤とボロン酸もしくはボロン酸エステルの残基を有するエンドキャッピング剤を順次添加することで、末端基を選択することができる。エンドキャッピング剤の添加量を調整することにより末端基を選択することもできる。   The end capping agent can be added, for example, at the final stage of the polymerization reaction, and a plurality of end capping agents can be used in combination. In the case of the Suzuki polymerization reaction, the end group can be selected by sequentially adding an end capping agent having a halogen atom and an end capping agent having a boronic acid or boronic acid ester residue. The end group can be selected by adjusting the amount of the end capping agent added.

前記のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーのポリスチレン換算の重量平均分子量は30,000〜1,000,000であり、更に好ましくは50,000〜600,000である。   The polystyrene-converted weight average molecular weight of the conjugated polymer having thienothiophene-benzodithiophene as a unit segment is 30,000 to 1,000,000, more preferably 50,000 to 600,000.

前記のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン単位セグメントの特に好ましい実施形態1は下記式(16)で表すことができる。   A particularly preferred embodiment 1 of the thienothiophene-benzodithiophene unit segment can be represented by the following formula (16).


[上記式(16)中、Rは炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基であり、Rは水素原子または炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基である。] [In the above formula (16), R a is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R b is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. ]

前記のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン単位セグメントの特に好ましい実施形態2は下記式(17)で表すことができる。   Particularly preferred embodiment 2 of the thienothiophene-benzodithiophene unit segment can be represented by the following formula (17).


[上記式(17)中、Rは炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基であり、Rは水素原子または炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基である。] [In the above formula (17), R a is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R b is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. ]

前記のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェン単位セグメントの特に好ましい実施形態3は下記式(18)で表すことができる。   A particularly preferred embodiment 3 of the thienothiophene-benzodithiophene unit segment can be represented by the following formula (18).


[上記式(18)中、Rは炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基であり、Rは炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基である。] [In the above formula (18), R a is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R c is a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms. ]

(光電変換素子)
本発明のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーを用いた光電変換素子は、例えば、図2の概略図に示す通りである。前記光電変換素子は、支持体と一対の電極と正孔輸送層や電子輸送層などのバッファー層、p型有機半導体材料(電子供与性材料)とn型有機半導体材料を(電子受容性材料)混合し製膜した光電変換層を積層した構造を少なくとも構成されたものである。積層する順により順型光電変換素子(A)、逆型光電変換素子(B)と分類されるが、Synthetic Metals 177, 48−51(2013)やJapanese J Applied Physics 53,05FJ08(2014)の記載のように、近年は、金や銀などの非腐食性金属を上部に積層する逆型光電変換素子が、有機薄膜太陽電池デバイスの耐久性の面で着目されている。
(Photoelectric conversion element)
A photoelectric conversion element using a conjugated polymer having thienothiophene-benzodithiophene as a unit segment according to the present invention is, for example, as shown in the schematic diagram of FIG. The photoelectric conversion element comprises a support, a pair of electrodes, a buffer layer such as a hole transport layer and an electron transport layer, a p-type organic semiconductor material (electron-donating material) and an n-type organic semiconductor material (electron-accepting material). At least a structure in which photoelectric conversion layers mixed and formed is laminated is formed. Although classified into the forward photoelectric conversion element (A) and the reverse photoelectric conversion element (B) according to the stacking order, description of Synthetic Metals 177, 48-51 (2013) and Japan J Applied Physics 53, 05FJ08 (2014) As described above, in recent years, an inverted photoelectric conversion element in which a non-corrosive metal such as gold or silver is laminated on the top has attracted attention in terms of durability of the organic thin film solar cell device.

本発明の光電変換素子の製造方法は、前記式(1)で表されるチエノチオフェン誘導体と、式(2)で表されるベンゾジチオフェン誘導体とを、重合促進剤として数平均分子量が600未満のポリアルキレングリコールまたはその誘導体の存在下に、鈴木重合反応させて、式(3)で表されるチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーを得る工程、前記共役系ポリマーをp型有機半導体材料として用いた光電変換層を積層する工程を少なくとも包含する。   The method for producing a photoelectric conversion element of the present invention has a number average molecular weight of less than 600 using a thienothiophene derivative represented by the formula (1) and a benzodithiophene derivative represented by the formula (2) as a polymerization accelerator. In the presence of the polyalkylene glycol or its derivative, a Suzuki polymerization reaction is performed to obtain a conjugated polymer having thienothiophene-benzodithiophene represented by the formula (3) as a unit segment, and the conjugated polymer is converted to p. At least a step of laminating a photoelectric conversion layer used as a type organic semiconductor material.

本発明の光電変換素子における支持体としては、電極を安定して保持することができれば、特に材質を問わないが、光電変換素子において使用される所定の波長領域の光を透過する必要がある。そのためガラスや透明ポリマーフィルム(ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなど)などを用いることができる。   The support in the photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited as long as the electrode can be stably held, but it is necessary to transmit light in a predetermined wavelength region used in the photoelectric conversion element. Therefore, glass, transparent polymer films (polyethylene terephthalate, polycarbonate, etc.) can be used.

本発明の有機光電変換素子の電極材料としては、特に限定されないが、順型の光電変換素子における陰極の場合、電子受容性材料のLUMOレベルに対してエネルギー障壁が小さく、仕こと関数が比較的小さなものから選ばれ、例えば、Al、Pt,Ir、Cr、ZnO、カーボンナノチューブ(CNT)、およびそれらの合金、複合体などが挙げられる。一方、逆型の光電変換素子における陽極の場合、金などの高仕こと関数の金属を用いることができる。   The electrode material of the organic photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited, but in the case of a cathode in a forward photoelectric conversion element, the energy barrier is small with respect to the LUMO level of the electron-accepting material, and the finishing function is relatively For example, Al, Pt, Ir, Cr, ZnO, carbon nanotube (CNT), and alloys and composites thereof are selected. On the other hand, in the case of an anode in an inverted photoelectric conversion element, a high-function metal such as gold can be used.

前述した順型光電変換素子の陰極または逆型光電変換素子の陽極と対となる電極には透明性を有する必要があるため、酸化チタン、酸化亜鉛,ITO(スズドープ酸化インジウム)、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)などの透明性を有する材料を用いることができる。   Since the electrode paired with the cathode of the forward photoelectric conversion element or the anode of the reverse photoelectric conversion element needs to have transparency, titanium oxide, zinc oxide, ITO (tin-doped indium oxide), FTO (fluorine-doped) A transparent material such as tin oxide) can be used.

電極の形成方法としては、特に制限はされず、例えば、真空蒸着、各種スパッタリングなどの方法が挙げられる。   The method for forming the electrode is not particularly limited, and examples thereof include vacuum deposition and various sputtering methods.

バッファー層における正孔輸送層には、光電変換層にて発生した電子をカソード電極に流さない整流効果を持つ材料が好適に用いられる。より具体的にはPEDOT:PSS(poly(3,4−ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate)やトリアリールアミン系化合物、酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化タングステンなどの金属酸化物を用いることもできる。   For the hole transport layer in the buffer layer, a material having a rectifying effect that prevents electrons generated in the photoelectric conversion layer from flowing to the cathode electrode is preferably used. More specifically, metal oxides such as PEDOT: PSS (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfate), triarylamine compounds, molybdenum oxide, nickel oxide, and tungsten oxide can also be used.

バッファー層における電子輸送層には、光電変換層にて発生した正孔をアノード電極に流さない整流効果を持つ材料が好適に用いられる。より具体的には酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ガリウムなどの無機酸化物やフッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウムなどのアルカリ金属化合物を用いることもできる。   For the electron transport layer in the buffer layer, a material having a rectifying effect that does not flow holes generated in the photoelectric conversion layer to the anode electrode is preferably used. More specifically, inorganic oxides such as titanium oxide, zinc oxide, and gallium oxide, and alkali metal compounds such as lithium fluoride, sodium fluoride, and cesium fluoride can also be used.

また、p型半導体材料およびn型半導体材料を含む光電変換層の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、スピンコートおよびバーコートなどの塗布法、真空蒸着法などが挙げられる。これらの中でも、p型半導体材料およびn型半導体材料を含む溶液を塗布する方法が好ましい。この溶液に含まれる溶媒としては、特に限定されず、例えば、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン、クロロホルム、ジクロロメタン、トルエン、テトラヒドロフランなどを用いることができる。   In addition, a method for forming a photoelectric conversion layer including a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material is not particularly limited, and examples thereof include a coating method such as spin coating and bar coating, and a vacuum deposition method. Among these, a method of applying a solution containing a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material is preferable. The solvent contained in this solution is not particularly limited, and for example, chlorobenzene, orthodichlorobenzene, chloroform, dichloromethane, toluene, tetrahydrofuran and the like can be used.

本発明の共役系ポリマーは、重合促進剤としてポリアルキレングリコールを用いて鈴木重合反応しているため、高分子化し、また電子供与性に優れているため、p型有機半導体材料として、好適に用いることができる。   The conjugated polymer of the present invention is suitably used as a p-type organic semiconductor material because it undergoes a Suzuki polymerization reaction using polyalkylene glycol as a polymerization accelerator, so that it is polymerized and has excellent electron donating properties. be able to.

一方、n型有機半導体材料としては、特に限定されず、例えばオキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、フラーレン化合物、カーボンナノチューブ(CNT)、ポリ−p−フェニレンビニレン系重合体にシアノ基を導入した誘導体(CN−PPV)などが挙げられる。これらの中でも、安定でキャリア移動度の高いn型半導体材料であることから、フラーレン化合物が好ましい。   On the other hand, the n-type organic semiconductor material is not particularly limited. For example, an oxazole derivative, a triazole derivative, a phenanthroline derivative, a phosphine oxide derivative, a fullerene compound, a carbon nanotube (CNT), a poly-p-phenylene vinylene-based polymer, and a cyano group. And a derivative (CN-PPV) into which is introduced. Among these, a fullerene compound is preferable because it is an n-type semiconductor material that is stable and has high carrier mobility.

上記フラーレン化合物の具体例としては、例えば、[6,6]−フェニルC61ブチリックアシッドメチルエステル(PC60BM)、[6,6]−フェニルC71−ブチリックアシッドメチルエステル(PC70BM)などが挙げられる。これらの中でも、優れた電子受容性を有する観点から、PC60BMやPC70BMが好ましい。なお、これらのn型半導体材料は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Specific examples of the fullerene compound include [6,6] -phenyl C 61 butyric acid methyl ester (PC 60 BM) and [6,6] -phenyl C 71 -butyric acid methyl ester (PC 70 BM). ) And the like. Among these, PC 60 BM and PC 70 BM are preferable from the viewpoint of having excellent electron acceptability. These n-type semiconductor materials can be used alone or in combination of two or more.

光電変換層がバルクヘテロ接合型の活性層であり、それを塗布法により形成する場合、光電変換率向上の観点から上記溶媒に0.1重量%〜10重量%の低分子量の化合物を添加しても良い。前記低分子量の化合物の例としては、置換基を有するアルカン、置換基を有するアルカンチオール、芳香族化合物などが挙げられる。   When the photoelectric conversion layer is an active layer of a bulk heterojunction type and is formed by a coating method, 0.1 wt% to 10 wt% of a low molecular weight compound is added to the solvent from the viewpoint of improving the photoelectric conversion rate. Also good. Examples of the low molecular weight compound include alkane having a substituent, alkanethiol having a substituent, and an aromatic compound.

置換基を有するアルカンとしては1,4−ジヨードブタン、1,5−ジヨードペンタン、1,6−ジヨードヘキサン、1,7−ジヨードペンタン、1,8−ジヨードオクタン、1,9−ジヨードノナン、1,10−ジヨードデカンなどのハロゲン化アルカン類が好適な例として挙げられる。   Examples of the alkane having a substituent include 1,4-diiodobutane, 1,5-diiodopentane, 1,6-diiodohexane, 1,7-diiodopentane, 1,8-diiodooctane, and 1,9-diiodononane. Suitable examples include halogenated alkanes such as 1,10-diiododecane.

置換基を有するアルカンチオールとしては1,4−ブタンジチオール、1,5−ヘキサンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,7−ヘプタンジチオール、1,8−オクタンジチオール、1,9−ノナンジチオール、1,10−デカンジチオールなどのアルカンチオール類が好適な例として挙げられる。   As the alkanethiol having a substituent, 1,4-butanedithiol, 1,5-hexanedithiol, 1,6-hexanedithiol, 1,7-heptanedithiol, 1,8-octanedithiol, 1,9-nonanedithiol, Preferred examples include alkanethiols such as 1,10-decanedithiol.

芳香族化合物としては、1−クロロナフタレン、1−ブロモナフタレンなどが好適な例として挙げられる。   Suitable examples of aromatic compounds include 1-chloronaphthalene and 1-bromonaphthalene.

以下に本発明の実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。これらは本発明を限定するものと解してはならない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples of the present invention. These should not be construed as limiting the invention.

製造例1 ハロゲン化チエノチオフェン誘導体の合成
[化合物例1−a]
下記式(19)で表されるチエノチオフェン誘導体は、J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792−7799に記載の方法により合成し、収量1.3g(収率43.3%)を得た。
Production Example 1 Synthesis of Halogenated Thienothiophene Derivative [Compound Example 1-a]
Thienothiophene derivatives represented by the following formula (19) Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792-7799, and the yield was 1.3 g (43.3% yield).


なお本実施例では、CHをMe、CをEt、n−CをBuと略す。

In this embodiment, CH 3 is abbreviated as Me, C 2 H 5 is abbreviated as Et, and n-C 4 H 9 is abbreviated as Bu.

[化合物例1−b]
前記式(19)で表される[化合物例1−a]1.3gをジメチルホルムアミド14gに投入し、窒素置換、反応容器を遮光、氷浴で5℃以下に冷却した。N−ヨードコハク酸イミド2.4gを投入し、5℃以下で1時間、室温で24時間攪拌した。反応物を飽和塩化アンモニウム水溶液100g中に投入し、トルエン260gで抽出を行った。トルエンを減圧留去し、トルエンを用いてカラムクロマトグラフィーで精製を行った。更にヘキサン13gで再沈殿操作を行うことにより、収量1.6g([化合物1−a]からの収率68.5%)の下記化学式(20)で表される[化合物例1−b]を得た。
[Compound Example 1-b]
1.3 g of [Compound Example 1-a] represented by the formula (19) was added to 14 g of dimethylformamide, and the atmosphere was replaced with nitrogen, the reaction vessel was shielded from light, and cooled to 5 ° C. or lower with an ice bath. 2.4 g of N-iodosuccinimide was added and stirred at 5 ° C. or lower for 1 hour and at room temperature for 24 hours. The reaction product was put into 100 g of a saturated aqueous ammonium chloride solution and extracted with 260 g of toluene. Toluene was distilled off under reduced pressure, and purification was performed by column chromatography using toluene. Furthermore, by performing reprecipitation operation with 13 g of hexane, [Compound Example 1-b] represented by the following chemical formula (20) having a yield of 1.6 g (yield 68.5% from [Compound 1-a]) was obtained. Obtained.


得られた化合物例1−bについて、元素分析装置(EA:パーキンエルマージャパン社製 2400II 全自動元素分析装置)およびH−核磁気共鳴装置,13C−核磁気共鳴装置(NMR:日本電子社製 JNM−AL300)、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR:日本電子社製 JIR−SPX60S)、ガスクロマトグラフィー質量分析計(GC/MS:アジレントテクノロジーズ社製 GC/MS Spectrometer 6890N/5973N)、示差熱・熱重量測定(TG/DTA:SIIナノテクノロジーズ社製 TG/DTA6200)の測定を行なった。結果を以下に示す。これらの結果から、化合物例1−bが前記化学式(20)の構造であることを確認した。 About obtained compound example 1-b, elemental analyzer (EA: Perkin-Elmer Japan 2400II fully automatic elemental analyzer) and 1 H-nuclear magnetic resonance apparatus, 13 C-nuclear magnetic resonance apparatus (NMR: JEOL Ltd.) JNM-AL300), Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR: JIR-SPX60S manufactured by JEOL Ltd.), gas chromatography mass spectrometer (GC / MS: GC / MS Spectrometer 6890N / 5973N manufactured by Agilent Technologies) Then, differential heat / thermogravimetry (TG / DTA: TG / DTA6200 manufactured by SII Nano Technologies) was measured. The results are shown below. From these results, it was confirmed that Compound Example 1-b had the structure of the chemical formula (20).

H NMR(CDCl、300MHz)δ(ppm):
4.26−4.23(2H,m),1.72−1.66(1H, m),1.49−1.32(8H, m),0.97−0.89(6H, m)
13C NMR(CDCl、75.45MHz)δ(ppm):
161.2,161.1,151.1,147.3,142.4,142.3,139.6,139.3,119.3,119.2,68.2,65.3,65.2,64.4,64.3,38.8,30.4,28.9,23.8,22.9,14.111.1
IR(KBr)(cm−1):
2958(s),2929(s),2859(s),1710(s),1573(s),1535(m),1461(m),1427(s),1398(s),1369(s),1280(s),1267(s),1251(s),1201(vs),1060(s),1037(m),977(w),952(w),923(w),759(s),669,516
GC−MS m/z Calcd. for [M]: 566.23. Found: 566.00(49.4%)
1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz) δ (ppm):
4.26-4.23 (2H, m), 1.72-1.66 (1H, m), 1.49-1.32 (8H, m), 0.97-0.89 (6H, m )
13 C NMR (CDCl 3 , 75.45 MHz) δ (ppm):
161.2, 161.1, 151.1, 147.3, 142.4, 142.3, 139.6, 139.3, 119.3, 119.2, 68.2, 65.3, 65. 2, 64.4, 64.3, 38.8, 30.4, 28.9, 23.8, 22.9, 14.111.1
IR (KBr) (cm −1 ):
2958 (s), 2929 (s), 2859 (s), 1710 (s), 1573 (s), 1535 (m), 1461 (m), 1427 (s), 1398 (s), 1369 (s), 1280 (s), 1267 (s), 1251 (s), 1201 (vs), 1060 (s), 1037 (m), 977 (w), 952 (w), 923 (w), 759 (s), 669,516
GC-MS m / z Calcd. for [M] + : 566.23. Found: 566.00 (49.4%)

[化合物例1−c]
前記化学式(19)で表される[化合物例1−a]1.3gをジメチルホルムアミド14gに投入し、窒素置換、反応容器を遮光、氷浴で5℃以下に冷却した。N−ブロモコハク酸イミド2.4gを投入し、5℃以下で1時間、室温で24時間攪拌した。反応物を飽和塩化アンモニウム水溶液100g中に投入し、トルエン260gで抽出を行った。トルエンを減圧留去し、トルエンを用いてカラムクロマトグラフィーで精製を行った。更にヘキサン13gで再沈殿操作を行うことにより、収量1.9g([化合物1−a]からの収率69.0%)の下記化学式(21)で表される[化合物例1−c]を得た。
[Compound Example 1-c]
1.3 g of [Compound Example 1-a] represented by the chemical formula (19) was added to 14 g of dimethylformamide, and the atmosphere was replaced with nitrogen. The reaction vessel was shielded from light and cooled to 5 ° C. or lower with an ice bath. 2.4 g of N-bromosuccinimide was added and stirred at 5 ° C. or lower for 1 hour and at room temperature for 24 hours. The reaction product was put into 100 g of a saturated aqueous ammonium chloride solution and extracted with 260 g of toluene. Toluene was distilled off under reduced pressure, and purification was performed by column chromatography using toluene. Furthermore, by performing reprecipitation operation with 13 g of hexane, [Compound Example 1-c] represented by the following chemical formula (21) with a yield of 1.9 g (yield 69.0% from [Compound 1-a]) was obtained. Obtained.


[化合物例2−a]
下記化学式(22)で表されるチエノチオフェン誘導体は、J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792−7799に記載の方法にて合成し、収量2.5g(収率89.9%)を得た。
[Compound Example 2-a]
Thienothiophene derivatives represented by the following chemical formula (22) Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792-7799, and the yield was 2.5 g (yield 89.9%).



[化合物例2−b]


[Compound Example 2-b]

下記化学式(23)で表されるチエノチオフェン誘導体は、[化合物例1−a]の代わりに、[化合物例2−a]1.5gを用いた以外は[化合物例1−b]と同様の方法により合成し、収量1.3g(収率57.8%)を得た。   The thienothiophene derivative represented by the following chemical formula (23) is the same as [Compound Example 1-b] except that [Compound Example 2-a] 1.5 g was used instead of [Compound Example 1-a]. Synthesis by the method yielded 1.3 g (yield 57.8%).


前記化合物1−bと同様に化合物2−bの化学構造を確認した。結果を以下に示す。   The chemical structure of Compound 2-b was confirmed in the same manner as Compound 1-b. The results are shown below.

H NMR(CDCl、300MHz)δ(ppm):
0.96(3H, t, JH−H=7.5Hz),1.02(3H, t, JH−H=6.3Hz),1.30(1H, m),1.52(1H, m),1.83(1H,m),4.22(2H,m)
13C NMR(CDCl、75.45MHz)δ(ppm):
11.3,16.4,26.0,34.2,64.3,64.4,65.2,65.3,70.4,119.1,119.3,139.3,139.6,142.3,142.4,147.3,151.1,161.1,161.2
IR(NaCl)(cm−1):
458(w),760(m),1060(m),1203(vs),1251(m),1279(m),1367(m),1378(m),1400(m),1427(m),1464(w),1535(w),1574(s),1687(m),1711(s),2877(w),2933(w),2962(m)
GC−MS m/z Calcd. for [M]: 524.15. Found: 523.90(60.5%)
[化合物例2−c]
1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz) δ (ppm):
0.96 (3H, t, JH-H = 7.5 Hz), 1.02 (3H, t, JH-H = 6.3 Hz), 1.30 (1H, m), 1.52 (1H M), 1.83 (1H, m), 4.22 (2H, m)
13 C NMR (CDCl 3 , 75.45 MHz) δ (ppm):
11.3, 16.4, 26.0, 34.2, 64.3, 64.4, 65.2, 65.3, 70.4, 119.1, 119.3, 139.3, 139. 6,142.3,142.4,147.3,151.1,161.1,161.2
IR (NaCl) (cm −1 ):
458 (w), 760 (m), 1060 (m), 1203 (vs), 1251 (m), 1279 (m), 1367 (m), 1378 (m), 1400 (m), 1427 (m), 1464 (w), 1535 (w), 1574 (s), 1687 (m), 1711 (s), 2877 (w), 2933 (w), 2962 (m)
GC-MS m / z Calcd. for [M] + : 524.15. Found: 523.90 (60.5%)
[Compound Example 2-c]

下記化学式(24)で表されるチエノチオフェン誘導体は、[化合物例1−a]の代わりに、[化合物例2−a]1.3gを用いた以外は、[化合物例1−c]と同様の方法により合成し、収量1.7g(収率61.2%)を得た。   The thienothiophene derivative represented by the following chemical formula (24) is the same as [Compound Example 1-c] except that 1.3 g of [Compound Example 2-a] is used instead of [Compound Example 1-a]. Thus, a yield of 1.7 g (yield 61.2%) was obtained.


製造例3 ベンゾジチオフェン誘導体の合成
[化合物例3−a]
下記化学式(25)で表されるベンゾジチオフェン誘導体は、J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792−7799に記載の方法にて合成し、収量9.2g(収率64.8%)を得た。
Production Example 3 Synthesis of benzodithiophene derivative [Compound Example 3-a]
The benzodithiophene derivative represented by the following chemical formula (25) Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792-7799, and the yield was 9.2 g (yield 64.8%).


[化合物例3−b]
1Lフラスコにテトラヒドロフラン430ml、2−エチルヘキシルチオフェン 17.8g(90.8mmol)を投入し、窒素置換、氷/アセトン浴で0℃以下に冷却した。1.6Mブチルリチウム/ヘキサン溶液430ml(99.9mmol)を15分間かけて滴下し、0℃以下で0.5時間、50℃に昇温した後に1時間加熱撹拌を行った。式(25)で表される化合物例3−aである4,8−ジヒドロベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン−4,8−ジオン 5.0g(22.7mmol)を投入し、更に50℃で1時間加熱撹拌を行った。室温に放冷後、塩化すず(II)・2水和物 40.5g(179mmol)/10%塩酸 86mlの水溶液を投入し、更に室温で1.5時間撹拌を行った。反応物を氷水1.0kgに投入し、有機層を分離、水層を酢酸エチル0.3Lで2回抽出を行った。有機層を合わせ、飽和塩化アンモニウム水溶液0.5L、ブライン0.5Lで順次洗浄を行った。硫酸マグネシウムを用いて脱水、ろ過、エバポレーターによる濃縮を行い、茶色の液体が22.8g得られた。更に、シリカゲルクロマトグラフィー(メルク製シリカゲル60 150g、クロロホルム:ヘキサン=1:20)にてRf=0.4の黄色フラクションを分取した。エバポレーターにて濃縮、50℃で16時間減圧乾燥を行い、黄色液体として下記化学式(26)で表される4,8−ビス(5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(化合物例3−b)を11.3g(収率85.9%)得た。
[Compound Example 3-b]
Into a 1 L flask, 430 ml of tetrahydrofuran and 17.8 g (90.8 mmol) of 2-ethylhexylthiophene were added, and the atmosphere was replaced with nitrogen and cooled to 0 ° C. or lower with an ice / acetone bath. 430 ml (99.9 mmol) of a 1.6 M butyllithium / hexane solution was added dropwise over 15 minutes, and the mixture was heated to 50 ° C. for 0.5 hour at 0 ° C. or lower and then stirred for 1 hour. Compound Example 3-a represented by formula (25) 4,8-dihydrobenzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene-4,8-dione 5.0 g (22.7 mmol) The mixture was further heated and stirred at 50 ° C. for 1 hour. After cooling to room temperature, an aqueous solution of tin chloride (II) dihydrate 40.5 g (179 mmol) / 10% hydrochloric acid 86 ml was added, and the mixture was further stirred at room temperature for 1.5 hours. The reaction product was added to 1.0 kg of ice water, the organic layer was separated, and the aqueous layer was extracted twice with 0.3 L of ethyl acetate. The organic layers were combined and washed sequentially with 0.5 L of saturated aqueous ammonium chloride solution and 0.5 L of brine. Using magnesium sulfate, dehydration, filtration, and concentration by an evaporator were carried out to obtain 22.8 g of a brown liquid. Further, a yellow fraction with Rf = 0.4 was separated by silica gel chromatography (150 g of Merck silica gel 60, chloroform: hexane = 1: 20). Concentration in an evaporator and drying under reduced pressure at 50 ° C. for 16 hours, 4,8-bis (5- (2-ethylhexyl) thiophen-2-yl) benzo [1, represented by the following chemical formula (26) as a yellow liquid 2-b: 4,5-b ′] dithiophene (Compound Example 3-b) was obtained in an amount of 11.3 g (yield: 85.9%).

前記化合物1−bと同様に化合物3−bの化学構造を確認した。結果を以下に示す。   The chemical structure of compound 3-b was confirmed in the same manner as compound 1-b. The results are shown below.

H NMR(CDCl、300MHz)δ(ppm):
0.94(12H, t, JH−H=7.5Hz),1.34(8H, m),1.41(8H, m),1.68(2H, m),2.85(4H, d, JH−H=6.6Hz),6.88(2H, d, JH−H=3.6Hz),7.28(2H, d, JH−H=3.6Hz),7.44(2H, d, JH−H=5.7Hz),7.64(2H, d, JH−H=5.7Hz)
13C NMR(CDCl、75.45MHz)δ(ppm):
10.9,14.2,23.0,25.7,28.9,32.5,34.3,41.5,123.4,124.1,125.4,127.4,127.7,136.5,137.2,139.0,145.7
IR(KBr)(cm−1):
3068,2958(vs),2925(vs),2858(s),1483(w),1457(m),1376(w),1232,1214,1099(w),1056,811(m),800(m),759(s),742(s),665(w),644,528,507
GC−MS m/z Calcd. for [M]: 578.96. Found: 578.00(100.0%)
1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz) δ (ppm):
0.94 (12H, t, JH-H = 7.5 Hz), 1.34 (8H, m), 1.41 (8H, m), 1.68 (2H, m), 2.85 (4H , D, JH-H = 6.6 Hz), 6.88 (2H, d, JH-H = 3.6 Hz), 7.28 (2H, d, JH-H = 3.6 Hz), 7 .44 (2H, d, JH-H = 5.7 Hz), 7.64 (2H, d, JH-H = 5.7 Hz)
13 C NMR (CDCl 3 , 75.45 MHz) δ (ppm):
10.9, 14.2, 23.0, 25.7, 28.9, 32.5, 34.3, 41.5, 123.4, 124.1, 125.4, 127.4, 127. 7, 136.5, 137.2, 139.0, 145.7
IR (KBr) (cm −1 ):
3068, 2958 (vs), 2925 (vs), 2858 (s), 1483 (w), 1457 (m), 1376 (w), 1232, 1214, 1099 (w), 1056, 811 (m), 800 ( m), 759 (s), 742 (s), 665 (w), 644, 528, 507
GC-MS m / z Calcd. for [M] + : 578.96. Found: 578.00 (100.0%)

[化合物例3−c]
500mlフラスコにテトラヒドロフラン 200ml、式(26)で表される[化合物例3−b] 10.0g(17.3mmol)を投入し、窒素置換、ドライアイス/エタノール浴で−78℃以下に冷却した。1.6Mブチルリチウム/ヘキサン溶液27ml(43mmol)を15分間かけて滴下し、同温度で1時間撹拌を行った。2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン 8.8ml(43mmol)を投入し、同温度で1時間撹拌、室温に昇温し、室温で17時間撹拌を行った。反応物に飽和塩化アンモニウム水溶液200ml、酢酸エチル200mlを投入し、有機層を分離、水層を酢酸エチル100mlで2回抽出を行った。有機層を合わせ、飽和塩化アンモニウム水溶液200ml、ブライン200mlで順次洗浄を行った。硫酸マグネシウムを用いて脱水、ろ過、エバポレーターによる濃縮を行った。40℃で2時間減圧乾燥を行い、茶色の固体が14.2g得られた。得られた固体をアセトン0.8L用いて加熱完溶、室温にて再沈殿操作を行い、ろ取、アセトン100mlにて洗浄を行った。ろ液を濃縮し、アセトン200mlを用いて同様の再沈殿操作を行った。得られた固体を合わせて40℃で16時間減圧乾燥を行い、オレンジ色固体として下記化学式(27)で表される2,6−ビス(4’,4’,5’,5’−テトラメチル−1’,3’,2’−ジオキサボロラン−2’−イル)−4,8−ビス(5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(化合物例3−c)を9.7g(収率67.7%)得た。
[Compound Example 3-c]
A 500 ml flask was charged with 200 ml of tetrahydrofuran and 10.0 g (17.3 mmol) of [Compound Example 3-b] represented by the formula (26), and cooled to −78 ° C. or lower in a nitrogen atmosphere and a dry ice / ethanol bath. 27 ml (43 mmol) of 1.6M butyllithium / hexane solution was added dropwise over 15 minutes, and the mixture was stirred at the same temperature for 1 hour. 8.8 ml (43 mmol) of 2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane was added, stirred at the same temperature for 1 hour, warmed to room temperature, and heated at room temperature for 17 hours. Stirring was performed. 200 ml of saturated aqueous ammonium chloride solution and 200 ml of ethyl acetate were added to the reaction product, the organic layer was separated, and the aqueous layer was extracted twice with 100 ml of ethyl acetate. The organic layers were combined and washed sequentially with 200 ml of saturated aqueous ammonium chloride solution and 200 ml of brine. Dehydration using magnesium sulfate, filtration, and concentration by an evaporator were performed. Drying under reduced pressure at 40 ° C. for 2 hours gave 14.2 g of a brown solid. The obtained solid was completely dissolved by heating with 0.8 L of acetone, reprecipitated at room temperature, filtered, and washed with 100 ml of acetone. The filtrate was concentrated and the same reprecipitation operation was performed using 200 ml of acetone. The obtained solids were combined, dried under reduced pressure at 40 ° C. for 16 hours, and 2,6-bis (4 ′, 4 ′, 5 ′, 5′-tetramethyl) represented by the following chemical formula (27) as an orange solid. -1 ′, 3 ′, 2′-dioxaborolan-2′-yl) -4,8-bis (5- (2-ethylhexyl) thiophen-2-yl) benzo [1,2-b: 4,5-b '] Dithiophene (Compound Example 3-c) (9.7 g, yield 67.7%) was obtained.


前記化合物1−bと同様に化合物3−cの化学構造を確認した。結果を以下に示す。   The chemical structure of compound 3-c was confirmed in the same manner as compound 1-b. The results are shown below.

H NMR(CDCl、300MHz)δ(ppm):
0.95(12H, t, JH−H=7.2Hz),1.35(40H, m),1.68(2H, m),2.84(4H, d, JH−H=6.6Hz),6.86(2H, d, JH−H=3.6Hz),7.28(2H, d, JH−H=3.6Hz),8.14(2H, s)
13C NMR(CDCl、75.45MHz)δ(ppm):
10.9,14.2,23.0,24.7,25.7,28.9,32.5,34.3,41.4,84.5,124.8,125.4,128.1,133.7,136.9,138.3,142.6,145.8
IR(KBr)(cm−1):
2958(m),2927(m),2858(w),1537(s),1463,1427(w),1371(s),1342(vs),1305(s),1270(m),1251(w),1139(vs),1018(w),993(w),954,850(m),804,667(m)
m.p.:186.3
MALDI−TOF MS m/z Calcd. for [M−2(BPin)+H]: 576.94. Found: 576.23
1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz) δ (ppm):
0.95 (12H, t, JH-H = 7.2 Hz), 1.35 (40H, m), 1.68 (2H, m), 2.84 (4H, d, JH-H = 6) .6 Hz), 6.86 (2H, d, JH-H = 3.6 Hz), 7.28 (2H, d, JH-H = 3.6 Hz), 8.14 (2H, s)
13 C NMR (CDCl 3 , 75.45 MHz) δ (ppm):
10.9, 14.2, 23.0, 24.7, 25.7, 28.9, 32.5, 34.3, 41.4, 84.5, 124.8, 125.4, 128. 1,133.7, 136.9, 138.3, 142.6, 145.8
IR (KBr) (cm −1 ):
2958 (m), 2927 (m), 2858 (w), 1537 (s), 1463, 1427 (w), 1371 (s), 1342 (vs), 1305 (s), 1270 (m), 1251 (w ), 1139 (vs), 1018 (w), 993 (w), 954, 850 (m), 804, 667 (m)
m. p. : 186.3
MALDI-TOF MS m / z Calcd. for [M-2 (BPin) + H] + : 576.94. Found: 576.23

製造例4 ベンゾジチオフェン誘導体の合成
[化合物例4−a]
下記化学式(28)で表されるベンゾジチオフェン誘導体は、J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792−7799に記載の方法にて合成し、収量11.3g(収率69.6%)を得た。
Production Example 4 Synthesis of benzodithiophene derivative [Compound Example 4-a]
The benzodithiophene derivative represented by the following chemical formula (28) Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792-7799, and the yield was 11.3 g (yield 69.6%).


[化合物例4−b]
上記化学式(28)で表される[化合物例4−a]8.0gをテトラヒドロフラン140gに投入し、窒素置換、−70℃に冷却した。1.6Mブチルリチウム/ヘキサン溶液30gを滴下し、30分間攪拌を行なった。2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン13.3gを投入し、30分攪拌後、更に室温で18時間攪拌を行った。反応物にメタノール30g、水200gを投入し、酢酸エチル540gにて抽出を行なった。酢酸エチルおよびテトラヒドロフランを減圧留去し、更にヘキサンで再沈殿操作を行い、収量7.1g([化合物例4−a]からの収率56.4%)の下記式(29)で表される[化合物例4−b]を得た。
[Compound Example 4-b]
8.0 g of [Compound Example 4-a] represented by the above chemical formula (28) was added to 140 g of tetrahydrofuran, followed by nitrogen substitution and cooling to −70 ° C. 30 g of 1.6M butyllithium / hexane solution was added dropwise and stirred for 30 minutes. 2-Isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (13.3 g) was added thereto, stirred for 30 minutes, and further stirred at room temperature for 18 hours. 30 g of methanol and 200 g of water were added to the reaction product, and extracted with 540 g of ethyl acetate. Ethyl acetate and tetrahydrofuran were distilled off under reduced pressure, and reprecipitation was further performed with hexane, and the yield was 7.1 g (yield 56.4% from [Compound Example 4-a]) represented by the following formula (29). [Compound Example 4-b] was obtained.

得られた[化合物4−b]について、元素分析およびHNMR,13CNMR、IRの測定結果を以下に示す。これらの結果は、[化合物4−b]が前記化学式(29)の構造であることを確認した。 About the obtained [compound 4-b], the elemental analysis and the measurement result of 1 HNMR, 13 CNMR, and IR are shown below. These results confirmed that [Compound 4-b] had the structure of the chemical formula (29).

H NMR(300.4 MHz, CDCl/ppm):δ0.94(t, JH−H=7.3 6H)、0.99(t, JH−H=7.8 6H)、1.39(s, 24H)、1.57(m, 16H)、1.83(m, 2H)、4.22(d, JH−H=5.4 4H)、8.00(s, 2H)
13C NMR(75.45 MHz, CDCl/ppm):δ11.3、14.1、23.2、23.8、24.8、29.2、30.4、40.7、76.2、84.5、131.0、132.7、133.6、145.1
IR(KBr/cm−1):ν 667(m)、850(m)、1039(w)、1137(vs)、1168、1270(w)、1315(vs)、1355(s)、1450(w)、1540(s)、2871(w)、2927(m)、2975(m)、3430
MALDI−TOF MS m/z Calcd. for [M+H]: 699.64. Found: 699.47
1 H NMR (300.4 MHz, CDCl 3 /ppm):δ0.94(t, J H-H = 7.3 6H), 0.99 (t, J H-H = 7.8 6H), 1 .39 (s, 24H), 1.57 (m, 16H), 1.83 (m, 2H), 4.22 (d, JH-H = 5.4 4H), 8.00 (s, 2H) )
13 C NMR (75.45 MHz, CDCl 3 / ppm): δ 11.3, 14.1, 23.2, 23.8, 24.8, 29.2, 30.4, 40.7, 76.2 84.5, 131.0, 132.7, 133.6, 145.1
IR (KBr / cm −1 ): ν 667 (m), 850 (m), 1039 (w), 1137 (vs), 1168, 1270 (w), 1315 (vs), 1355 (s), 1450 (w ), 1540 (s), 2871 (w), 2927 (m), 2975 (m), 3430
MALDI-TOF MS m / z Calcd. for [M + H] + : 699.64. Found: 699.47

チエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーの合成
実施例1 [共役系ポリマー1]
耐圧試験管反応器にトルエン 1.2ml、化合物例1−b 130mg(0.22mmol)、化合物例3−c 200mg(0.24mmol)、酢酸パラジウム 1.0mg(2.0mol%)、SPhos 3.6mg(4.0mol%)を投入し、30分間撹拌を行った。更に、リン酸三カリウム 145mg(0.68mmol)およびポリエチレングリコール−200 0.6g/蒸留水1.2mlの塩基溶液を投入し、90℃で15時間加熱撹拌を行った。ヨードベンゼンを3滴投入し1時間、(4’,4’,5’,5’,−テトラメチル−1’,3’,2’−ジオキサボロラン−2’−イル)ベンゼンを3滴投入し6時間、90℃で加熱撹拌を行った。反応物を90%メタノール水溶液100mlに投入し、スラリーをろ取、90%メタノール水溶液50ml、メタノール50mlで洗浄を行った。50℃で15時間減圧乾燥を行い、黒色固体を得た。
Synthesis of conjugated polymers with thienothiophene-benzodithiophene as unit segments
Example 1 [Conjugated Polymer 1]
2. Toluene 1.2 ml, Compound Example 1-b 130 mg (0.22 mmol), Compound Example 3-c 200 mg (0.24 mmol), Palladium acetate 1.0 mg (2.0 mol%), SPhos in a pressure test tube reactor. 6 mg (4.0 mol%) was added and stirred for 30 minutes. Furthermore, 145 mg (0.68 mmol) of tripotassium phosphate and 0.6 ml of polyethylene glycol-200 / 1.2 ml of distilled water were added, and the mixture was heated and stirred at 90 ° C. for 15 hours. 3 drops of iodobenzene were added, and 3 drops of (4 ′, 4 ′, 5 ′, 5 ′,-tetramethyl-1 ′, 3 ′, 2′-dioxaborolan-2′-yl) benzene were added for 6 hours. The mixture was heated and stirred at 90 ° C for an hour. The reaction product was added to 100 ml of 90% aqueous methanol solution, and the slurry was collected by filtration and washed with 50 ml of 90% aqueous methanol solution and 50 ml of methanol. It dried under reduced pressure at 50 degreeC for 15 hours, and black solid was obtained.

得られた固体をメタノール70ml、アセトン70ml、ヘキサン70ml×2を用いて各溶媒中で1時間還流撹拌、熱時ろ過を順次行い、各溶剤の溶解物を取り除いた。更にトルエン70mlを用いて1時間還流撹拌、熱時ろ過を行い、ろ液をエバポレーターにて10mlまで濃縮した。濃縮溶液をメタノール50mlに投入してスラリー化、ろ取、メタノール20mlで洗浄した。50℃で16時間減圧乾燥を行い、黒色固体として下記式(30)に示す、共役系ポリマー1を81.7mg(収率40.4%)得た。   The obtained solid was refluxed and stirred in each solvent for 1 hour using 70 ml of methanol, 70 ml of acetone, and 70 ml of hexane, and filtered while heating to remove the dissolved matter of each solvent. Further, 70 ml of toluene was stirred under reflux for 1 hour and filtered while hot, and the filtrate was concentrated to 10 ml with an evaporator. The concentrated solution was put into 50 ml of methanol to make a slurry, filtered, and washed with 20 ml of methanol. It dried under reduced pressure at 50 degreeC for 16 hours, and 81.7 mg (yield 40.4%) of conjugated polymer 1 shown to following formula (30) as black solid was obtained.

得られた共役系ポリマー1について、元素分析およびIRの測定結果を以下に示す。これらの結果は、[共役系ポリマー1]が前記式(30)の構造であることを確認した。   About the obtained conjugated polymer 1, an elemental analysis and IR measurement result are shown below. These results confirmed that [conjugated polymer 1] has the structure of the formula (30).

元素分析の測定結果
Measurement results of elemental analysis

IR(KBr)(cm−1):ν 661(w)、759(w)、798(m)、1014(w)、1058(m)、1152(m)、1182(w)、1247(m)、1292(w)、1375(m)、1396(w)、1457(m)、1565(m)、1700(s)、2856(s)、2923(vs)、2954(s) IR (KBr) (cm −1 ): ν 661 (w), 759 (w), 798 (m), 1014 (w), 1058 (m), 1152 (m), 1182 (w), 1247 (m) , 1292 (w), 1375 (m), 1396 (w), 1457 (m), 1565 (m), 1700 (s), 2856 (s), 2923 (vs), 2954 (s)

得られた共役系ポリマー1の分子量分布を、Waters 515 HPLCシステム(日本Waters社製)により、以下の測定条件にて測定を行い、分子量分布、重量平均分子量を確認した。   The molecular weight distribution of the obtained conjugated polymer 1 was measured with a Waters 515 HPLC system (manufactured by Waters, Japan) under the following measurement conditions, and the molecular weight distribution and the weight average molecular weight were confirmed.

GPC測定条件としては、測定対象サンプル2mgをテトラヒドロフラン10mlに溶解させ、ポア径が0.5μmの耐溶剤性メンブレンフィルターで濾過してサンプル溶液とし、以下の条件で測定した。
カラム:迅速分析用ダウンサイズカラム KF−604(Shodex社製)×2
移動相:テトラヒドロフラン
カラムオーブン温度:40℃
検出波長:254nm
As GPC measurement conditions, 2 mg of a sample to be measured was dissolved in 10 ml of tetrahydrofuran, filtered through a solvent-resistant membrane filter having a pore diameter of 0.5 μm to obtain a sample solution, and measurement was performed under the following conditions.
Column: Downsize column for rapid analysis KF-604 (manufactured by Shodex) × 2
Mobile phase: Tetrahydrofuran Column oven temperature: 40 ° C
Detection wavelength: 254 nm

また、試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン(昭和電工株式会社製 Shodex STANDARD SM−105)により作成した分子量校正曲線を使用した。   Moreover, in calculating the molecular weight of the sample, a molecular weight calibration curve prepared with standard polystyrene (Shodex STANDARD SM-105 manufactured by Showa Denko KK) was used.

前記条件により測定された実施例1における共役系ポリマー1の重量平均分子量(Mw)は297,899であることを確認した。   It was confirmed that the weight average molecular weight (Mw) of the conjugated polymer 1 in Example 1 measured under the above conditions was 297,899.

得られた共役系ポリマー1の吸光度を紫外可視分光光度計UV−1800(株式会社島津製作所)により、以下の測定条件にて測定を行い、極大吸収波長λmaxを測定した。 The absorbance of the obtained conjugated polymer 1 was measured with an ultraviolet-visible spectrophotometer UV-1800 (Shimadzu Corporation) under the following measurement conditions, and the maximum absorption wavelength λ max was measured.

吸光度の測定条件としては測定対象サンプル2mgをクロロホルム100mlに溶解させ、ポア径が0.5μmの耐溶剤性メンブレンフィルターで濾過してサンプル溶液とし、以下の条件で測定した。   As the measurement conditions of absorbance, 2 mg of a sample to be measured was dissolved in 100 ml of chloroform, filtered through a solvent-resistant membrane filter having a pore diameter of 0.5 μm to obtain a sample solution, and measured under the following conditions.

前記測定条件により測定された実施例1における共役系ポリマー1の紫外可視分光スペクトルを図1に示す。吸光度の測定の結果、極大吸収波長λmaxは694.0nmであった。 FIG. 1 shows an ultraviolet-visible spectrum of the conjugated polymer 1 in Example 1 measured under the above measurement conditions. As a result of measuring the absorbance, the maximum absorption wavelength λ max was 694.0 nm.

上記測定条件により測定を行なった、重量平均分子量および極大吸収波長の結果を表Aに示す。 Table A shows the results of the weight average molecular weight and the maximum absorption wavelength measured under the above measurement conditions.

実施例2 [共役系ポリマー2]
耐圧試験管反応器にトルエン 1.2ml、化合物例2−b 116mg(0.22mmol)、化合物例3−c 200mg(0.24mmol)、酢酸パラジウム 1.0mg(2.0mol%)、SPhos 3.6mg(4.0mol%)を投入し、30分間撹拌を行った。更に、リン酸三カリウム 145mg(0.68mmol)およびポリエチレングリコール−200 0.6g/蒸留水1.2mlの塩基溶液を投入し、90℃で15時間加熱撹拌を行った。ヨードベンゼンを3滴投入し1時間、(4’,4’,5’,5’,−テトラメチル−1’,3’,2’−ジオキサボロラン−2’−イル)ベンゼンを3滴投入し6時間、90℃で加熱撹拌を行った。反応物を90%メタノール水溶液100mlに投入し、スラリーをろ取、90%メタノール水溶液50ml、メタノール50mlで洗浄を行った。50℃で15時間減圧乾燥を行い、黒色固体を得た。
Example 2 [Conjugated polymer 2]
2. Toluene 1.2 ml, Compound Example 2-b 116 mg (0.22 mmol), Compound Example 3-c 200 mg (0.24 mmol), Palladium acetate 1.0 mg (2.0 mol%), SPhos in a pressure test tube reactor. 6 mg (4.0 mol%) was added and stirred for 30 minutes. Furthermore, 145 mg (0.68 mmol) of tripotassium phosphate and 0.6 ml of polyethylene glycol-200 / 1.2 ml of distilled water were added, and the mixture was heated and stirred at 90 ° C. for 15 hours. 3 drops of iodobenzene were added, and 3 drops of (4 ′, 4 ′, 5 ′, 5 ′,-tetramethyl-1 ′, 3 ′, 2′-dioxaborolan-2′-yl) benzene were added for 6 hours. The mixture was heated and stirred at 90 ° C. for an hour. The reaction product was added to 100 ml of 90% aqueous methanol solution, and the slurry was collected by filtration and washed with 50 ml of 90% aqueous methanol solution and 50 ml of methanol. It dried under reduced pressure at 50 degreeC for 15 hours, and black solid was obtained.

得られた固体をメタノール70ml、アセトン70ml、ヘキサン70ml×2を用いて各溶媒中で1時間還流撹拌、熱時ろ過を順次行い、各溶剤の溶解物を取り除いた。更にトルエン70mlを用いて1時間還流撹拌、熱時ろ過を行い、ろ液をエバポレーターにて10mlまで濃縮した。濃縮溶液をメタノール50mlに投入してスラリー化、ろ取、メタノール20mlで洗浄した。50℃で16時間減圧乾燥を行い、黒色固体として下記式(31)に示す、共役系ポリマー2を186mg(収率98.7%)得た。   The obtained solid was refluxed and stirred in each solvent for 1 hour using 70 ml of methanol, 70 ml of acetone, and 70 ml of hexane, and filtered while heating to remove the dissolved matter of each solvent. Further, 70 ml of toluene was stirred under reflux for 1 hour and filtered while hot, and the filtrate was concentrated to 10 ml with an evaporator. The concentrated solution was put into 50 ml of methanol to make a slurry, filtered, and washed with 20 ml of methanol. It dried under reduced pressure at 50 degreeC for 16 hours, and obtained 186 mg (yield 98.7%) of conjugated polymer 2 shown to following formula (31) as black solid.


得られた共役系ポリマー2について、元素分析およびIRの測定結果を以下に示す。これらの結果は、共役系ポリマー2が前記式(31)の構造であることを確認した。   About the obtained conjugated polymer 2, an elemental analysis and the measurement result of IR are shown below. These results confirmed that the conjugated polymer 2 has the structure of the formula (31).

元素分析の測定結果
Measurement results of elemental analysis

IR(KBr)(cm−1):ν 661(w)、684、746(w)、798(m)、1047(w)、1062(m)、1178(m)、1240(m)、1274(m)、1376(m)、1457(m)、1533(w)、1710(s)、2854(s)、2869(s)、2921(vs)、2954(vs) IR (KBr) (cm −1 ): ν 661 (w), 684, 746 (w), 798 (m), 1047 (w), 1062 (m), 1178 (m), 1240 (m), 1274 ( m), 1376 (m), 1457 (m), 1533 (w), 1710 (s), 2854 (s), 2869 (s), 2921 (vs), 2954 (vs)

得られた共役系ポリマー2の分子量分布を、実施例1と同様の方法にて測定した結果、共役系ポリマー2の重量平均分子量は(Mw)は117,479であることを確認した。   As a result of measuring the molecular weight distribution of the obtained conjugated polymer 2 by the same method as in Example 1, it was confirmed that the weight average molecular weight of the conjugated polymer 2 was (Mw) of 117,479.

得られた共役系ポリマー2の吸光度を実施例1と同様の方法にて測定した結果、極大吸収波長λmaxは690.5nmであった。 The absorbance of the obtained conjugated polymer 2 was measured by the same method as in Example 1. As a result, the maximum absorption wavelength λ max was 690.5 nm.

上記測定条件により測定を行なった、重量平均分子量および極大吸収波長の結果を表1に示す。   Table 1 shows the results of the weight average molecular weight and the maximum absorption wavelength measured under the above measurement conditions.

実施例3 [共役系ポリマー3]
耐圧試験管反応器にトルエン 1.2ml、化合物例1−b 130mg(0.22mmol)、化合物例4−b 168mg(0.24mmol)、酢酸パラジウム 1.0mg(2.0mol%)、SPhos 3.6mg(4.0mol%)を投入し、30分間撹拌を行った。更に、リン酸三カリウム 145mg(0.68mmol)+ポリエチレングリコール−200 0.6g/蒸留水1.2mlの塩基溶液を投入し、90℃で15時間加熱撹拌を行った。ヨードベンゼンを3滴投入し1時間、(4’,4’,5’,5’,−テトラメチル−1’,3’,2’−ジオキサボロラン−2’−イル)ベンゼンを3滴投入し6時間、90℃で加熱撹拌を行った。反応物を90%メタノール水溶液100mlに投入し、スラリーをろ取、90%メタノール水溶液50ml、メタノール50mlで洗浄を行った。50℃で15時間減圧乾燥を行い、黒色固体を得た。
Example 3 [Conjugated Polymer 3]
2. Toluene 1.2 ml, compound example 1-b 130 mg (0.22 mmol), compound example 4-b 168 mg (0.24 mmol), palladium acetate 1.0 mg (2.0 mol%), SPhos in a pressure-resistant test tube reactor. 6 mg (4.0 mol%) was added and stirred for 30 minutes. Further, a base solution of tripotassium phosphate 145 mg (0.68 mmol) + polyethylene glycol-200 0.6 g / distilled water 1.2 ml was added, and the mixture was heated and stirred at 90 ° C. for 15 hours. 3 drops of iodobenzene were added, and 3 drops of (4 ′, 4 ′, 5 ′, 5 ′,-tetramethyl-1 ′, 3 ′, 2′-dioxaborolan-2′-yl) benzene were added for 6 hours. The mixture was heated and stirred at 90 ° C. for an hour. The reaction product was added to 100 ml of 90% aqueous methanol solution, and the slurry was collected by filtration and washed with 50 ml of 90% aqueous methanol solution and 50 ml of methanol. It dried under reduced pressure at 50 degreeC for 15 hours, and black solid was obtained.

得られた固体をメタノール70ml、アセトン70ml、ヘキサン70ml×2を用いて各溶媒中で1時間還流撹拌、熱時ろ過を順次行い、各溶剤の溶解物を取り除いた。更にトルエン70mlを用いて1時間還流撹拌、熱時ろ過を行い、ろ液をエバポレーターにて10mlまで濃縮した。濃縮溶液をメタノール50mlに投入してスラリー化、ろ取、メタノール20mlで洗浄した。50℃で16時間減圧乾燥を行い、黒色固体として下記式(32)に示す、共役系ポリマー3を168mg(収率97.0%)得た。   The obtained solid was refluxed and stirred for 1 hour in each solvent using 70 ml of methanol, 70 ml of acetone, and 70 ml of hexane, and filtered while heating to remove the dissolved substances of each solvent. Further, 70 ml of toluene was stirred under reflux for 1 hour and filtered while hot, and the filtrate was concentrated to 10 ml with an evaporator. The concentrated solution was put into 50 ml of methanol to make a slurry, filtered, and washed with 20 ml of methanol. It dried under reduced pressure at 50 degreeC for 16 hours, and obtained 168 mg (yield 97.0%) of conjugated polymer 3 shown to following formula (32) as black solid.


得られた共役系ポリマー3について、元素分析およびIRの測定結果を以下に示す。これらの結果は、共役系ポリマー3が前記式(32)の構造であることを確認した。   About the obtained conjugated polymer 3, an elemental analysis and the measurement result of IR are shown below. These results confirmed that the conjugated polymer 3 has the structure of the formula (32).

元素分析の測定結果
Measurement results of elemental analysis

IR(KBr)(cm−1):ν 667、759(w)、811(w)、946(w)、1041(m)、1153(m)、1249(m)、1292(m)、1361(m)、1398(m)、1457(m)、1519、1565(m)、1700(s)、1724(m)、2858(s)、2869(s)、2925(vs)、2956(vs) IR (KBr) (cm −1 ): ν 667, 759 (w), 811 (w), 946 (w), 1041 (m), 1153 (m), 1249 (m), 1292 (m), 1361 ( m), 1398 (m), 1457 (m), 1519, 1565 (m), 1700 (s), 1724 (m), 2858 (s), 2869 (s), 2925 (vs), 2956 (vs)

得られた共役系ポリマー3の分子量分布を、実施例1と同様の方法にて測定した結果、共役系ポリマー3の重量平均分子量は(Mw)は56,617であることを確認した。   As a result of measuring the molecular weight distribution of the obtained conjugated polymer 3 by the same method as in Example 1, it was confirmed that the weight average molecular weight of the conjugated polymer 3 was (Mw) 56,617.

得られた共役系ポリマー3の吸光度を実施例1と同様の方法にて測定した結果、極大吸収波長λmaxは666.0nmであった。 The absorbance of the obtained conjugated polymer 3 was measured by the same method as in Example 1. As a result, the maximum absorption wavelength λ max was 666.0 nm.

上記測定条件により測定を行なった、重量平均分子量および極大吸収波長の結果を表1に示す。 Table 1 shows the results of the weight average molecular weight and the maximum absorption wavelength measured under the above measurement conditions.

実施例4 [共役系ポリマー4]
実施例1のポリエチレングリコール−200をポリエチレングリコール−300に変えた以外はすべて同じ条件で反応を行い、前記式(30)に記載した単位セグメントを有する共役系ポリマー4を得た。得られた共役系ポリマー4について、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxおよび紫外可視分光スペクトルを、実施例1に記載の方法で測定し、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxの結果を表Aに示した。
Example 4 [Conjugated Polymer 4]
The reaction was carried out under the same conditions except that polyethylene glycol-200 in Example 1 was changed to polyethylene glycol-300 to obtain conjugated polymer 4 having unit segments described in the above formula (30). About the obtained conjugated polymer 4, the weight average molecular weight Mw, the maximum absorption wavelength λ max and the UV-visible spectrum were measured by the method described in Example 1, and the results of the weight average molecular weight Mw and the maximum absorption wavelength λ max were obtained. It is shown in Table A.

実施例5 [共役系ポリマー5]
実施例1のポリエチレングリコール−200をポリエチレングリコール−400に変えた以外はすべて同じ条件で反応を行い、前記式(30)に記載した単位セグメントを有する共役系ポリマー5を得た。得られた共役系ポリマー5について、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxおよび紫外可視分光スペクトルを、実施例1に記載の方法で測定し、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxの結果を表Aに示した。
Example 5 [Conjugated Polymer 5]
The reaction was carried out under the same conditions except that polyethylene glycol-200 in Example 1 was changed to polyethylene glycol-400 to obtain conjugated polymer 5 having a unit segment described in the above formula (30). About the obtained conjugated polymer 5, the weight average molecular weight Mw, the maximum absorption wavelength λ max and the UV-visible spectrum were measured by the method described in Example 1, and the results of the weight average molecular weight Mw and the maximum absorption wavelength λ max were obtained. It is shown in Table A.

実施例6 [共役系ポリマー6]
実施例1の化合物例1−b 130mg(0.22mmol)を化合物例1−c 108mg(0.22mmol)、トルエン及び水2.4mlを4.8mlに変えた以外はすべて同じ条件で反応を行い、前記式(30)に記載した単位セグメントを有する共役系ポリマー6を得た。得られた共役系ポリマー6について、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxおよび紫外可視分光スペクトルを、実施例1に記載の方法で測定し、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxの結果を表Aに示した。
Example 6 [Conjugated Polymer 6]
The reaction was conducted under the same conditions except that 130 mg (0.22 mmol) of Compound Example 1-b of Example 1 was replaced with 108 mg (0.22 mmol) of Compound Example 1-c, and 2.4 ml of toluene and water were changed to 4.8 ml. The conjugated polymer 6 having the unit segment described in the formula (30) was obtained. About the obtained conjugated polymer 6, the weight average molecular weight Mw, the maximum absorption wavelength λ max and the UV-visible spectrum were measured by the method described in Example 1, and the results of the weight average molecular weight Mw and the maximum absorption wavelength λ max were obtained. It is shown in Table A.

実施例7 [共役系ポリマー7]
実施例1のポリエチレングリコール−200をポリプロピレングリコール−300に変えた以外はすべて同じ条件で反応を行い、前記式(30)に記載した単位セグメントを有する共役系ポリマー7を得た。得られた共役系ポリマー7について、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxおよび紫外可視分光スペクトルを、実施例1に記載の方法で測定し、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxの結果を表Aに示した。
Example 7 [Conjugated Polymer 7]
The reaction was carried out under the same conditions except that polyethylene glycol-200 in Example 1 was changed to polypropylene glycol-300 to obtain conjugated polymer 7 having a unit segment described in the above formula (30). About the obtained conjugated polymer 7, the weight average molecular weight Mw, the maximum absorption wavelength λ max and the UV-visible spectrum were measured by the method described in Example 1, and the results of the weight average molecular weight Mw and the maximum absorption wavelength λ max were obtained. It is shown in Table A.

実施例8 [共役系ポリマー8]
実施例1のポリエチレングリコール−200をジエチレングリコール(分子量=106.12)に変えた以外はすべて同じ条件で反応を行い、前記式(30)に記載した単位セグメントを有する比較共役系ポリマー8を得た。得られた比較共役系ポリマー8について、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxおよび紫外可視分光スペクトルを、実施例1に記載の方法で測定し、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxの結果を表Aに示した。
Example 8 [Conjugated Polymer 8]
The reaction was carried out under the same conditions except that polyethylene glycol-200 of Example 1 was changed to diethylene glycol (molecular weight = 106.12) to obtain a comparative conjugated polymer 8 having a unit segment described in the formula (30). . About the obtained comparative conjugated polymer 8, the weight average molecular weight Mw, the maximum absorption wavelength λ max and the UV-visible spectrum were measured by the method described in Example 1, and the results of the weight average molecular weight Mw and the maximum absorption wavelength λ max were obtained. Are shown in Table A.

実施例9 [共役系ポリマー9]
数平均分子量500のポリエチレングリコール市販品は無いため、ポリエチレングリコール−400及びポリエチレングリコール−600を用い、GPC測定により数平均分子量が約500のポリエチレングリコール材料を調製した。実施例1のポリエチレングリコール−200を本材料に変えた以外はすべて同じ条件で反応を行い、前記式(30)に記載した単位セグメントを有する共役系ポリマー9を得た。得られた共役系ポリマー9について、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxおよび紫外可視分光スペクトルを、実施例1に記載の方法で測定し、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxの結果を表Aに示した。
Example 9 [Conjugated Polymer 9]
Since there is no polyethylene glycol commercially available product having a number average molecular weight of 500, a polyethylene glycol material having a number average molecular weight of about 500 was prepared by GPC measurement using polyethylene glycol-400 and polyethylene glycol-600. The reaction was carried out under the same conditions except that polyethylene glycol-200 of Example 1 was changed to this material to obtain a conjugated polymer 9 having a unit segment described in the above formula (30). About the obtained conjugated polymer 9, the weight average molecular weight Mw, the maximum absorption wavelength λ max and the UV-visible spectrum were measured by the method described in Example 1, and the results of the weight average molecular weight Mw and the maximum absorption wavelength λ max were obtained. It is shown in Table A.

比較例1 [比較共役系ポリマー1]
実施例1のポリエチレングリコール−200をポリエチレングリコール−600に変えた以外はすべて同じ条件で反応を行い、前記式(30)に記載した単位セグメントを有する比較共役系ポリマー1を得た。得られた比較共役系ポリマー1について、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxおよび紫外可視分光スペクトルを、実施例1に記載の方法で測定し、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxの結果を表Aに、紫外可視分光スペクトルを図1示した。
Comparative Example 1 [Comparative Conjugated Polymer 1]
The reaction was carried out under the same conditions except that polyethylene glycol-200 in Example 1 was changed to polyethylene glycol-600 to obtain a comparative conjugated polymer 1 having a unit segment described in the above formula (30). About the obtained comparative conjugated polymer 1, the weight average molecular weight Mw, the maximum absorption wavelength λ max and the UV-visible spectrum were measured by the method described in Example 1, and the results of the weight average molecular weight Mw and the maximum absorption wavelength λ max were obtained. Table A shows the UV-visible spectrum of FIG.

比較例2 [比較共役系ポリマー2]
実施例1のポリエチレングリコール−200をポリエチレングリコール−1000に変えた以外はすべて同じ条件で反応を行い、前記式(30)に記載した単位セグメントを有する比較共役系ポリマー2を得た。得られた比較共役系ポリマー2について、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxおよび紫外可視分光スペクトルを、実施例1に記載の方法で測定し、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxの結果を表Aに示した。
Comparative Example 2 [Comparative Conjugated Polymer 2]
The reaction was carried out under the same conditions except that polyethylene glycol-200 in Example 1 was changed to polyethylene glycol-1000 to obtain comparative conjugated polymer 2 having a unit segment described in the above formula (30). About the obtained comparative conjugated polymer 2, the weight average molecular weight Mw, the maximum absorption wavelength λ max and the UV-visible spectrum were measured by the method described in Example 1, and the results of the weight average molecular weight Mw and the maximum absorption wavelength λ max were obtained. Are shown in Table A.

比較例3 [比較共役系ポリマー3]
実施例1のポリエチレングリコール−200を反応系に添加しないこと以外はすべて同じ条件で反応を行い、前記式(30)に記載した単位セグメントを有する比較共役系ポリマー3を得た。得られた比較共役系ポリマー3について、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxおよび紫外可視分光スペクトルを、実施例1に記載の方法で測定し、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxの結果を表Aに、紫外可視分光スペクトルを図1示した。
Comparative Example 3 [Comparative Conjugated Polymer 3]
The reaction was performed under the same conditions except that polyethylene glycol-200 of Example 1 was not added to the reaction system, to obtain a comparative conjugated polymer 3 having a unit segment described in the formula (30). About the obtained comparative conjugated polymer 3, the weight average molecular weight Mw, the maximum absorption wavelength λ max and the UV-visible spectrum were measured by the method described in Example 1, and the results of the weight average molecular weight Mw and the maximum absorption wavelength λ max were obtained. Table A shows the UV-visible spectrum of FIG.

比較例4 [比較共役系ポリマー4]
実施例2のポリエチレングリコール−200を反応系に添加しないこと以外はすべて同じ条件で反応を行い、前記式(31)に記載した単位セグメントを有する比較共役系ポリマー4を得た。得られた比較共役系ポリマー4について、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxおよび紫外可視分光スペクトルを、実施例1に記載の方法で測定し、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxの結果を表Aに示した。
Comparative Example 4 [Comparative Conjugated Polymer 4]
The reaction was carried out under the same conditions except that polyethylene glycol-200 of Example 2 was not added to the reaction system to obtain a comparative conjugated polymer 4 having a unit segment described in the formula (31). For the obtained comparative conjugated polymer 4, the weight average molecular weight Mw, the maximum absorption wavelength λ max and the UV-visible spectrum were measured by the method described in Example 1, and the results of the weight average molecular weight Mw and the maximum absorption wavelength λ max were obtained. Are shown in Table A.

比較例5 [比較共役系ポリマー5]
実施例3のポリエチレングリコール−200を反応系に添加しないこと以外はすべて同じ条件で反応を行い、前記式(32)に記載した単位セグメントを有する比較共役系ポリマー5を得た。得られた比較共役系ポリマー5について、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxおよび紫外可視分光スペクトルを、実施例1に記載の方法で測定し、重量平均分子量Mw、極大吸収波長λmaxの結果を表Aに示した。
Comparative Example 5 [Comparative Conjugated Polymer 5]
The reaction was carried out under the same conditions except that polyethylene glycol-200 of Example 3 was not added to the reaction system to obtain a comparative conjugated polymer 5 having a unit segment described in the above formula (32). About the obtained comparative conjugated polymer 5, the weight average molecular weight Mw, the maximum absorption wavelength λ max and the UV-visible spectrum were measured by the method described in Example 1, and the results of the weight average molecular weight Mw and the maximum absorption wavelength λ max were obtained. Are shown in Table A.

実施例1〜9で得られた共役系ポリマー、および比較例1〜5で得られた比較共役系ポリマーの重量平均分子量および極大吸収波長を表Aに示す。表中においてチエノチオフェンをTTP、ベンゾジチオフェンをBDTと省略する。   Table A shows the weight average molecular weight and the maximum absorption wavelength of the conjugated polymers obtained in Examples 1 to 9 and the comparative conjugated polymers obtained in Comparative Examples 1 to 5. In the table, thienothiophene is abbreviated as TTP, and benzodithiophene as BDT.

重合促進剤として平均分子量が600未満のポリアルキレングリコールを用いて鈴木重合反応により得られた共役系ポリマーは重合促進剤を用いなかった比較共役系ポリマーに比べ、高重合度かつ長波長領域に吸収帯を有するポリマーが得られた。この傾向は、特に分子量が200〜300のポリエチレングリコールを用いた場合に顕著であった。   Conjugated polymer obtained by Suzuki polymerization reaction using polyalkylene glycol with an average molecular weight of less than 600 as a polymerization accelerator absorbs in a higher degree of polymerization and longer wavelength region than a comparative conjugated polymer without using a polymerization accelerator. A polymer with a band was obtained. This tendency was particularly remarkable when polyethylene glycol having a molecular weight of 200 to 300 was used.

本発明のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーの製造において、特定の分子量範囲のポリアルキレングリコールを、重合促進剤として用い、鈴木重合反応することで、高分子量化、長波長化された共役系ポリマーを得ることができる。また本発明のチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーは、低バンドギャップを示し、更に素子化することにより、好適な光電変換素子となり、有効な有機薄膜太陽電池として用いることができる。   In the production of a conjugated polymer having thienothiophene-benzodithiophene as a unit segment of the present invention, a polyalkylene glycol having a specific molecular weight range is used as a polymerization accelerator, and a Suzuki polymerization reaction is performed to increase the molecular weight, thereby increasing the wavelength. A conjugated polymer can be obtained. Further, the conjugated polymer having thienothiophene-benzodithiophene as a unit segment of the present invention exhibits a low band gap, and further becomes a suitable photoelectric conversion element by making it into an element, and can be used as an effective organic thin film solar cell. it can.

Claims (6)

下記式(1)
[式(1)中、
は、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、フッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖もしくは分岐鎖アルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基であり、
Xは、水素原子、ハロゲン原子、または直鎖もしくは分岐鎖アルキル基であり、
Yは、ハロゲン原子である。]
で表されるチエノチオフェン誘導体と、
下記式(2)
[式(2)中、
は、同一または異なって、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、フッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖もしくは分岐鎖アルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているヘテロアリール基であり、
は、同一または異なって、ボロン酸残基またはジオールもしくはアルコールとホウ酸との反応により得られるボロン酸エステル残基である。]
で表されるベンゾジチオフェン誘導体とを、数平均分子量が600未満のポリアルキレングリコールまたはその誘導体の存在下に、鈴木重合反応させることを特徴とする、
下記式(3)

[式(3)中、
は、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、フッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖もしくは分岐鎖アルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基であり、
Xは、水素原子、ハロゲン原子、または直鎖もしくは分岐鎖アルキル基であり、
は、同一または異なって、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、フッ素で一部もしくは全て置換されている直鎖若しくは分岐鎖アルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアラルキル基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているアリール基またはフッ素で一部もしくは全て置換されているヘテロアリール基である。]
で表されるチエノチオフェン−ベンゾジチオフェンを単位セグメントとする共役系ポリマーの製造方法。
Following formula (1)
[In Formula (1),
R 1 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a group which is partially or completely substituted with fluorine. A chain or branched alkyl group, an aralkyl group partially or fully substituted with fluorine, or an aryl group partially or fully substituted with fluorine,
X is a hydrogen atom, a halogen atom, or a linear or branched alkyl group,
Y is a halogen atom. ]
A thienothiophene derivative represented by:
Following formula (2)
[In Formula (2),
R 2 is the same or different and has a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a substituent. May be a heteroaryl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a linear or branched alkyl group that is partially or fully substituted with fluorine, or an aralkyl group that is partially or fully substituted with fluorine, or fluorine. An aryl group partially or fully substituted, or a heteroaryl group partially or fully substituted with fluorine,
R 3 is the same or different and is a boronic acid residue or a boronic acid ester residue obtained by reacting a diol or alcohol with boric acid. ]
A benzodithiophene derivative represented by the following formula: Suzuki polymerization reaction in the presence of a polyalkylene glycol having a number average molecular weight of less than 600 or a derivative thereof:
Following formula (3)

[In Formula (3),
R 1 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a group which is partially or completely substituted with fluorine. A chain or branched alkyl group, an aralkyl group partially or fully substituted with fluorine, or an aryl group partially or fully substituted with fluorine,
X is a hydrogen atom, a halogen atom, or a linear or branched alkyl group,
R 2 is the same or different and has a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a substituent. It may be a heteroaryl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a linear or branched alkyl group partially or fully substituted with fluorine, an aralkyl group partially or fully substituted with fluorine, or a fluorine. A partially or fully substituted aryl group or a heteroaryl group partially or fully substituted with fluorine. ]
The manufacturing method of the conjugated polymer which makes the unit segment the thienothiophene-benzodithiophene represented by these.
前記ポリアルキレングリコールまたはその誘導体が、数平均分子量100〜500を有する請求項1記載の共役系ポリマーの製造方法。   The method for producing a conjugated polymer according to claim 1, wherein the polyalkylene glycol or a derivative thereof has a number average molecular weight of 100 to 500. 前記式(3)で表される単位セグメントにおいて、Rが炭素数1〜10の直鎖または分岐鎖アルキル基であり、Rが炭素数1〜18の直鎖または分岐鎖アルキル基または炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖アルキルヘテロアリール基であり、Xが水素またはフッ素原子である請求項1または2記載の共役系ポリマーの製造方法。 In the unit segment represented by the formula (3), R 1 is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or carbon. The method for producing a conjugated polymer according to claim 1 or 2, which is a linear or branched alkylheteroaryl group of 1 to 10, and X is hydrogen or a fluorine atom. 前記鈴木重合が、塩基、パラジウム触媒および有機リン化合物の存在下に溶媒中で行われる請求項1〜3いずれかに記載の共役系ポリマーの製造方法。   The method for producing a conjugated polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the Suzuki polymerization is performed in a solvent in the presence of a base, a palladium catalyst, and an organic phosphorus compound. 得られた共役系ポリマーが、ポリスチレン換算の重量平均分子量30,000〜1,000,000を有する請求項1〜4いずれかに記載の共役系ポリマーの製造方法。   The method for producing a conjugated polymer according to any one of claims 1 to 4, wherein the obtained conjugated polymer has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 30,000 to 1,000,000. 請求項1〜5いずれかに記載の製造方法で得られた共役系ポリマーを用いた光電変換素子。   The photoelectric conversion element using the conjugated polymer obtained with the manufacturing method in any one of Claims 1-5.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101947055B1 (en) * 2018-02-08 2019-05-02 울산과학기술원 PREPARING METHOD OF PBDTTT (poly(benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene-co-thieno[3,4-b]thiophene)) BASED POLYMER
CN115466403A (en) * 2022-09-16 2022-12-13 湘潭大学 Mercury and cadmium homopolymerization complex of two butoxy benzodithiophene derivatives and preparation method and application thereof

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