JP2019129160A - Composition for organic semiconductor, radical compound and method of producing the same, and device - Google Patents

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勇人 石川
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真生 松田
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Abstract

To provide: a radical compound capable of exhibiting high conductivity, a method of producing the same, and a device; and a composition for an organic semiconductor suitable as a raw material for the radical compound.SOLUTION: A composition for an organic semiconductor contains a polycyclic aromatic compound having an orthoquinone structure, and a boron-containing Lewis acid. A radical compound includes a layer formed using the composition for an organic semiconductor, and is represented by one of the following general formula (I) and the following general formula (II). A device includes a layer containing the radical compound. A method of producing a radical compound includes a step of irradiating the composition for an organic semiconductor with light. In the formulae (I) and (II), R-Reach independently represent a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a silyl group, or a siloxy group, and Z-Zeach independently represent an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、有機半導体用組成物、ラジカル化合物とその製造方法、およびデバイスに関する。   The present invention relates to a composition for an organic semiconductor, a radical compound, a production method thereof, and a device.

芳香族炭化水素環や芳香族複素環が連なった多環芳香族化合物は、有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)、有機太陽電池等のデバイスなどへの応用が期待されている。
例えば、特許文献1には、フタロシアニン等の半導体材料より形成された半導体層を備えた薄膜トランジスタが開示されている。
Polycyclic aromatic compounds with a series of aromatic hydrocarbon rings and aromatic heterocycles are expected to be applied to devices such as organic field effect transistors (OFETs), organic electroluminescence elements (organic EL elements), and organic solar cells. Has been.
For example, Patent Document 1 discloses a thin film transistor including a semiconductor layer formed of a semiconductor material such as phthalocyanine.

特開2005−277017号公報JP 2005-277017 A

近年、OFET、有機EL素子、有機太陽電池などには、高い導電性が求められている。
しかしながら、フタロシアニン等の従来の多環芳香族化合物は、必ずしも高いレベルで導電性を満足するものではなかった。
In recent years, high conductivity is required for OFETs, organic EL elements, organic solar cells and the like.
However, conventional polycyclic aromatic compounds such as phthalocyanine do not always satisfy conductivity at a high level.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高い導電性を発現できるラジカル化合物とその製造方法、およびデバイス、並びに前記ラジカル化合物の原料として好適な有機半導体用組成物を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a radical compound capable of exhibiting high conductivity, a method for producing the same, a device, and a composition for an organic semiconductor suitable as a raw material for the radical compound To do.

本発明は、以下の態様を有する。
[1] オルトキノン構造を有する多環芳香族化合物と、ホウ素を含むルイス酸とを含有する、有機半導体用組成物。
[2] 前記オルトキノン構造を有する多環芳香族化合物が下記一般式(i)および下記一般式(ii)のいずれかで表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、前記ルイス酸が三ハロゲン化ホウ素である、[1]に記載の有機半導体用組成物。
The present invention has the following aspects.
[1] A composition for organic semiconductor, comprising a polycyclic aromatic compound having an orthoquinone structure and a Lewis acid containing boron.
[2] The polycyclic aromatic compound having an orthoquinone structure is at least one member selected from the group consisting of compounds represented by the following general formula (i) and the following general formula (ii), and the Lewis acid The composition for an organic semiconductor according to [1], wherein is a boron trihalide.

Figure 2019129160
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式(i)中、Z、Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。 In formula (i), Z 1 and Z 2 are each independently an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle.

Figure 2019129160
Figure 2019129160

式(ii)中、Z〜Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。 In formula (ii), Z 3 to Z 5 are each independently an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle.

[3] 下記一般式(I)および下記一般式(II)のいずれかで表される、ラジカル化合物。 [3] A radical compound represented by any one of the following general formula (I) and the following general formula (II).

Figure 2019129160
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式(I)中、R、Rは各々独立して、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシキ基、シリル基、シロキシ基であり、Z、Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。 In formula (I), R 1 and R 2 are each independently a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a silyl group, or a siloxy group, and Z 1 and Z 2 are each independently an aromatic An aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring.

Figure 2019129160
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式(II)中、R、Rは各々独立して、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシキ基、シリル基、シロキシ基であり、Z〜Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。 In formula (II), R 3 and R 4 are each independently a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a silyl group, or a siloxy group, and Z 3 to Z 5 are each independently an aromatic An aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring.

[4] [1]または[2]に記載の有機半導体用組成物に光を照射する工程を有する、ラジカル化合物の製造方法。
[5] [1]または[2]に記載の有機半導体用組成物を用いて形成された層を備えた、デバイス。
[6] [3]に記載のラジカル化合物を含む層を備えた、デバイス。
[4] A method for producing a radical compound, comprising the step of irradiating the composition for organic semiconductor according to [1] or [2] with light.
[5] A device comprising a layer formed using the organic semiconductor composition according to [1] or [2].
[6] A device comprising a layer containing the radical compound according to [3].

本発明によれば、高い導電性を発現できるラジカル化合物とその製造方法、およびデバイス、並びに前記ラジカル化合物の原料として好適な有機半導体用組成物を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a radical compound capable of expressing high conductivity, a method for producing the same, a device, and a composition for an organic semiconductor suitable as a raw material of the radical compound.

実施例1において、固体の状態で測定したESRスペクトルを示す図である。In Example 1, it is a figure which shows the ESR spectrum measured in the solid state. 実施例1において、溶液の状態で測定したESRスペクトルを示す図である。In Example 1, it is a figure which shows the ESR spectrum measured in the state of the solution. 実施例2において、固体の状態で測定したESRスペクトルを示す図である。In Example 2, it is a figure which shows the ESR spectrum measured in the solid state.

「有機半導体用組成物」
本発明の有機半導体用組成物は、オルトキノン構造を有する多環芳香族化合物と、ホウ素を含むルイス酸とを含有する。
なお、本発明において、「有機半導体」とは、半導体としての性質を示す有機物のことをいう。また、「有機半導体用組成物」とは、有機半導体を製造するための原料をいう。
"Composition for organic semiconductor"
The composition for organic semiconductors of the present invention contains a polycyclic aromatic compound having an orthoquinone structure and a Lewis acid containing boron.
In the present invention, “organic semiconductor” refers to an organic substance exhibiting properties as a semiconductor. Moreover, "the composition for organic semiconductors" means the raw material for manufacturing an organic semiconductor.

<多環芳香族化合物>
本発明における多環芳香族化合物としては、オルトキノン構造を有していれば特に制限されないが、例えば下記一般式(i)および下記一般式(ii)のいずれかで表される化合物が挙げられる。以下、下記一般式(i)で表される化合物を「化合物(i)」ともいい、下記一般式(ii)で表される化合物を「化合物(ii)」ともいう。
<Polycyclic aromatic compounds>
The polycyclic aromatic compound in the present invention is not particularly limited as long as it has an orthoquinone structure, and examples include compounds represented by the following general formula (i) and the following general formula (ii). Hereinafter, the compound represented by the following general formula (i) is also referred to as “compound (i)”, and the compound represented by the following general formula (ii) is also referred to as “compound (ii)”.

Figure 2019129160
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Figure 2019129160
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式(i)中、Z、Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。ZとZは、同一でも異なっていてもよく、ZとZが縮環した構造であってもよい。
式(ii)中、Z〜Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。ZとZとZは、同一でも異なっていてもよく、ZとZとZが縮環した構造であってもよい。
In formula (i), Z 1 and Z 2 are each independently an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle. Z 1 and Z 2 may be the same or different and may have a structure in which Z 1 and Z 2 are condensed.
In formula (ii), Z 3 to Z 5 are each independently an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle. Z 3 , Z 4 and Z 5 may be the same or different, and may have a structure in which Z 3 , Z 4 and Z 5 are condensed.

〜Zにおける芳香族炭化水素環または芳香族複素環は、置換基を有していてもよいし、置換基を有していなくてもよい。
〜Zを形成する原子数は、目的に応じて適宜決定できるが、オルトキノン構造の分子全体への影響を考慮して、それぞれ原子数30以下であることが好ましい。また、合成の容易さの観点からも、Z〜Zを形成する原子数は、それぞれ原子数30以下であることが好ましい。
The aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring in Z 1 to Z 5 may have a substituent or may not have a substituent.
The number of atoms forming Z 1 to Z 5 can be appropriately determined according to the purpose, but it is preferable that the number of atoms is 30 or less in consideration of the influence of the orthoquinone structure on the whole molecule. From the viewpoint of ease of synthesis, the number of atoms forming Z 1 to Z 5 is preferably 30 or less.

〜Zは、それぞれ単環でも多環でもよいが、多環であることが好ましい。
芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ベンゾアントラセン環、フェナントレン環、ベンゾフェナントレン環、ピセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ピレン環、クリセン環、ベンゾクリセン環、トリフェニレン環、ベンゾトリフェニレン環、ペリレン環、コロネン環、ジベンゾアントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、ジベンゾフルオレン環、s−インダセン環、as−インダセン環、フルオランテン環、ベンゾフルオランテン環、テトラリン環等が挙げられ、芳香族炭化水素環は置換基を有していてもよい。
Each of Z 1 to Z 5 may be monocyclic or polycyclic, but is preferably polycyclic.
The aromatic hydrocarbon ring includes benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, benzoanthracene ring, phenanthrene ring, benzophenanthrene ring, picene ring, tetracene ring, pentacene ring, pyrene ring, chrysene ring, benzochrysene ring, triphenylene ring, benzo ring Triphenylene ring, perylene ring, coronene ring, dibenzoanthracene ring, fluorene ring, benzofluorene ring, dibenzofluorene ring, s-indacene ring, as-indacene ring, fluoranthene ring, benzofluoranthene ring, tetralin ring, etc. The aromatic hydrocarbon ring may have a substituent.

芳香族複素環を構成する炭素以外の原子としては、硫黄原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、セレン原子等が挙げられる。芳香族複素環としては、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、キンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環、ピリジル環、ピロール環、イミダゾール環、トリアゾール環、イソキノリン環等が挙げられ、芳香族複素環は、置換基を有していてもよい。   Examples of the atoms other than carbon constituting the aromatic heterocycle include sulfur atom, nitrogen atom, oxygen atom, silicon atom, selenium atom and the like. Examples of the aromatic heterocyclic ring include acridine ring, benzoquinoline ring, carbazole ring, phenazine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, carboline ring, quindoline ring, triphenodithiazine ring, triphenodioxazine ring, phenanthrazine ring, Anthrazine ring, Perimidine ring, Dibenzofuran ring, Dibenzothiophene ring, Tianthrene ring, Phenoxathin ring, Thiophanthrene ring, Benzofuran ring, Benzothiophene ring, Indole ring, Pyridyl ring, Pyrrole ring, Imidazole ring, Triazole ring, Isoquinoline ring The aromatic heterocyclic ring may have a substituent.

芳香族炭化水素環または芳香族複素環が有してもよい置換基としては、炭素数1〜15のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。また、これらの置換基は、酸素原子、硫黄原子、および窒素原子等のヘテロ原子を含む結合を介して結合していてもよい。   Examples of the substituent that the aromatic hydrocarbon ring or the aromatic heterocyclic ring may have include an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkoxy group, an alkenyl group, and an alkynyl group. Further, these substituents may be bonded via a bond containing a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.

化合物(i)の好適な一例は、化合物(i)の構造がより平面状となり、分子のわずかな捻じれひずみによる構造変化でも物性が変化しやすいように、ZおよびZが同一の炭素数6〜30の芳香族炭化水素環を有するものであり、導電性がより向上する観点から、炭素数10〜30の芳香族炭化水素環を有するものがより好ましい。
また、可視光領域で光学特性の変化が検出しやすいように、芳香族炭化水素環は、多環であることが好ましく、ZおよびZが、ベンゼン環が連なった多環芳香族炭化水素環である化合物を好適な一例として挙げることができる。
化合物(i)としては、例えば以下に示す化合物(i−1)〜(i−28)等が挙げられる。なお、化合物(i−1)〜(i−12)、(i−22)〜(i−24)、(i−28)は、式(i)中のZおよびZは芳香族炭化水素環である化合物に相当する。化合物(i−13)〜(i−21)、(i−25)〜(i−27)は、式(i)中のZおよびZは芳香族複素環である化合物に相当する。また、化合物(i−11)〜(i−12)は、式(i)中のZおよびZが縮環した構造の化合物に相当する。
A preferred example of the compound (i) is a compound in which Z 1 and Z 2 are the same carbon so that the structure of the compound (i) becomes more planar and the physical properties are easily changed even by a structural change caused by a slight twisting strain of the molecule. It has an aromatic hydrocarbon ring of several 6 to 30, and from the viewpoint of further improving the conductivity, one having an aromatic hydrocarbon ring of 10 to 30 carbon atoms is more preferable.
The aromatic hydrocarbon ring is preferably polycyclic so that changes in optical properties can be easily detected in the visible light region, and Z 1 and Z 2 are polycyclic aromatic hydrocarbons in which benzene rings are linked. The compound which is a ring can be mentioned as a suitable example.
Examples of the compound (i) include compounds (i-1) to (i-28) shown below. In compounds (i-1) to (i-12), (i-22) to (i-24) and (i-28), Z 1 and Z 2 in the formula (i) are aromatic hydrocarbons It corresponds to a compound that is a ring. Compounds (i-13) to (i-21) and (i-25) to (i-27) correspond to compounds in which Z 1 and Z 2 in formula (i) are aromatic heterocycles. Compounds (i-11) to (i-12) correspond to compounds having a structure in which Z 1 and Z 2 in formula (i) are condensed.

Figure 2019129160
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Figure 2019129160
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化合物(i)としては、上記化合物の中でも、化合物(i−1)〜(i−12)が好ましい。その中でも特に、π−π相互作用によりスタッキングしやすい傾向にある観点から、化合物(i−1)、化合物(i−4)、化合物(i−7)がより好ましい。   As compound (i), among the above compounds, compounds (i-1) to (i-12) are preferable. Among these, the compound (i-1), the compound (i-4), and the compound (i-7) are more preferable from the viewpoint of easy stacking due to the π-π interaction.

化合物(ii)の好適な一例は、化合物(ii)の構造がより平面状となり、分子のわずかな捻じれひずみによる構造変化でも物性が変化しやすいように、Z、Zが同一の炭素数6〜30の芳香族炭化水素環を有するものであり、導電性がより向上する観点から、炭素数10〜30の芳香族炭化水素環を有するものがより好ましい。Zは、炭素数6〜30の芳香族炭化水素環を有するものが好ましく、導電性がより向上する観点から、炭素数6〜10の芳香族炭化水素環を有するものがより好ましい。
また、可視光領域で光学特性の変化が検出しやすいように、芳香族炭化水素環は、多環であることが好ましく、特にZ、Zが、ベンゼン環が連なった多環芳香族炭化水素環である化合物を好適な一例として挙げることができる。
化合物(ii)としては、例えば以下に示す化合物(ii−1)〜(ii−26)等が挙げられる。
A preferred example of the compound (ii) is a compound in which Z 3 and Z 5 are the same carbon so that the structure of the compound (ii) becomes planar and the physical properties are easily changed even by a structural change caused by a slight twisting strain of the molecule. It has an aromatic hydrocarbon ring of several 6 to 30, and from the viewpoint of further improving the conductivity, one having an aromatic hydrocarbon ring of 10 to 30 carbon atoms is more preferable. As Z 4 , one having an aromatic hydrocarbon ring having 6 to 30 carbon atoms is preferable, and one having an aromatic hydrocarbon ring having 6 to 10 carbon atoms is more preferable from the viewpoint of further improving the conductivity.
Further, the aromatic hydrocarbon ring is preferably polycyclic so that a change in optical properties can be easily detected in the visible light region, and in particular, Z 3 and Z 5 are polycyclic aromatic carbons in which benzene rings are linked. Compounds having a hydrogen ring can be mentioned as a suitable example.
Examples of compound (ii) include compounds (ii-1) to (ii-26) shown below.

Figure 2019129160
Figure 2019129160

Figure 2019129160
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化合物(ii)としては、上記化合物の中でも、化合物(ii−1)〜(ii−4)、(ii−6)〜(ii−8)が好ましい。その中でも特に、π−π相互作用によりスタッキングしやすい傾向にある観点から、化合物(ii−2)、化合物(ii−6)〜化合物(ii−8)がより好ましい。   Among the above compounds, compounds (ii-1) to (ii-4) and (ii-6) to (ii-8) are preferable as the compound (ii). Among these, the compound (ii-2) and the compound (ii-6) to the compound (ii-8) are more preferable from the viewpoint of easy stacking due to π-π interaction.

これら多環芳香族化合物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
多環芳香族化合物としては、化合物(i)が好ましい。
These polycyclic aromatic compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
As the polycyclic aromatic compound, compound (i) is preferred.

化合物(i)、(ii)の合成方法としては特に限定されず、公知の手法を組み合わせて合成することができる。
例えば、石油原料を出発物質として、遷移金属触媒によりカップリング反応する工程と有機分子触媒により環形成反応する工程とを含む合成方法で合成することで、効率的かつ生産性に優れた合成が可能である。
It does not specifically limit as a synthesis method of compound (i) and (ii), It can synthesize | combine combining a well-known method.
For example, efficient and highly productive synthesis is possible by synthesizing by a synthesis method that includes a step of coupling reaction with a transition metal catalyst and a step of ring formation reaction with an organic molecular catalyst, starting from petroleum raw materials. It is.

<ルイス酸>
本発明におけるルイス酸としては、ホウ素を含んでいれば特に制限されないが、例えば三ハロゲン化ホウ素(BX)、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(B(C)、トリフェニルボラン、トリメトキシボラン、トリフェノキシボラン、トリメチルボラン等が挙げられる。
これらルイス酸は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Lewis acid>
The Lewis acid in the present invention is not particularly limited as long as it contains boron, and, for example, boron trihalide (BX 3 ), tris (pentafluorophenyl) borane (B (C 6 F 5 ) 3 ), triphenylborane , Trimethoxy borane, triphenoxy borane, trimethyl borane and the like.
These Lewis acids may be used alone or in combination of two or more.

ルイス酸としては、導電性がより向上する観点から、三ハロゲン化ホウ素が好ましい。三ハロゲン化ホウ素はモノエチルエーテル、ジエチルエーテル、トリエチルアミン、アニリン等と錯体を形成していてもよい。
三ハロゲン化ホウ素としては、例えば三フッ化ホウ素(BF)、三塩化ホウ素(BCl)、三臭化ホウ素(BBr)等が挙げられる。これらの中でも、三フッ化ホウ素が好ましい。
As a Lewis acid, boron trihalide is preferable from the viewpoint of further improving the conductivity. Boron trihalide may form a complex with monoethyl ether, diethyl ether, triethylamine, aniline and the like.
Examples of the boron trihalide include boron trifluoride (BF 3 ), boron trichloride (BCl 3 ), and boron tribromide (BBr 3 ). Among these, boron trifluoride is preferable.

ルイス酸と多環芳香族化合物の比率については特に制限されず、等モルでもよいが、ルイス酸が過剰であってもよく、具体的には、モル比で多環芳香族化合物:ルイス酸=1:2000〜1:5が好ましく、1:1000〜1:10がより好ましく、1:500〜1:50がさらに好ましい。   The ratio between the Lewis acid and the polycyclic aromatic compound is not particularly limited and may be equimolar, but the Lewis acid may be excessive. Specifically, the molar ratio of the polycyclic aromatic compound: Lewis acid = 1: 2000-1: 5 are preferable, 1: 1000-1: 10 are more preferable, and 1: 500-1: 50 are more preferable.

ルイス酸および多環芳香族化合物は、混合物の状態で保存されてもよいが、有機半導体用組成物を使用する直前までルイス酸および多環芳香族化合物を別々に保存しておき、使用直前にこれらを混合することが好ましい。ルイス酸および多環芳香族化合物を混合物の状態で保存する場合は、混合物を遮光された容器に入れて保存することが好ましい。   The Lewis acid and the polycyclic aromatic compound may be stored in a mixture state, but the Lewis acid and the polycyclic aromatic compound are stored separately until immediately before using the organic semiconductor composition, and immediately before use. It is preferable to mix these. When the Lewis acid and the polycyclic aromatic compound are stored as a mixture, the mixture is preferably stored in a container protected from light.

「ラジカル化合物」
本発明のラジカル化合物は、下記一般式(I)および下記一般式(II)のいずれかで表される化合物である。以下、下記一般式(I)で表される化合物を「化合物(I)」ともいい、下記一般式(II)で表される化合物を「化合物(II)」ともいう。
"Radical compounds"
The radical compound of the present invention is a compound represented by any one of the following general formula (I) and the following general formula (II). Hereinafter, the compound represented by the following general formula (I) is also referred to as “compound (I)”, and the compound represented by the following general formula (II) is also referred to as “compound (II)”.

Figure 2019129160
Figure 2019129160

式(I)中、R、Rは各々独立して、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシキ基、シリル基、シロキシ基であり、Z、Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。 In formula (I), R 1 and R 2 are each independently a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a silyl group, or a siloxy group, and Z 1 and Z 2 are each independently an aromatic An aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring.

Figure 2019129160
Figure 2019129160

式(II)中、R、Rは各々独立して、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシキ基、シリル基、シロキシ基であり、Z〜Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。 In formula (II), R 3 and R 4 are each independently a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a silyl group, or a siloxy group, and Z 3 to Z 5 are each independently an aromatic An aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring.

〜Rにおけるアルキル基、アリール基、アルコキシキ基およびシリル基は、炭素原子に結合する水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子に置換されていてもよい。
〜Rとしては、ハロゲン原子、アルキル基が好ましく、導電性がより向上する観点から、ハロゲン原子がより好ましい。
〜Zとしては、有機半導体用組成物に含まれる多環芳香族化合物の説明において先に例示したZ〜Zが挙げられる。
In the alkyl group, aryl group, alkoxy group and silyl group in R 1 to R 4 , at least a part of hydrogen atoms bonded to carbon atoms may be substituted with halogen atoms.
As R < 1 > -R < 4 >, a halogen atom and an alkyl group are preferable, and a halogen atom is more preferable from a viewpoint which electroconductivity improves more.
The Z 1 to Z 5, include Z 1 to Z 5 exemplified above in the description of polycyclic aromatic compound contained in the organic semiconductor composition.

化合物(I)の好適な一例は、化合物(I)の構造がより平面状となり、分子のわずかな捻じれひずみによる構造変化でも物性が変化しやすいように、ZおよびZが同一の炭素数6〜30の芳香族炭化水素環を有するものであり、導電性がより向上する観点から、炭素数10〜30の芳香族炭化水素環を有するものがより好ましい。
また、可視光領域で光学特性の変化が検出しやすいように、芳香族炭化水素環は、多環であることが好ましく、ZおよびZが、ベンゼン環が連なった多環芳香族炭化水素環である化合物を好適な一例として挙げることができる。
化合物(I)としては、例えば以下に示す化合物(I−1)〜(I−34)等が挙げられる。
A preferred example of compound (I) is a compound in which Z 1 and Z 2 are the same carbon so that the structure of compound (I) becomes planar and the physical properties are easily changed even by a structural change caused by a slight twisting strain of the molecule. It has an aromatic hydrocarbon ring of several 6 to 30, and from the viewpoint of further improving the conductivity, one having an aromatic hydrocarbon ring of 10 to 30 carbon atoms is more preferable.
The aromatic hydrocarbon ring is preferably polycyclic so that changes in optical properties can be easily detected in the visible light region, and Z 1 and Z 2 are polycyclic aromatic hydrocarbons in which benzene rings are linked. The compound which is a ring can be mentioned as a suitable example.
Examples of the compound (I) include the compounds (I-1) to (I-34) shown below.

Figure 2019129160
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Figure 2019129160
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化合物(I)としては、上記化合物の中でも、化合物(I−1)〜(I−12)が好ましい。その中でも特に、π−π相互作用によりスタッキングしやすい傾向にある観点から、化合物(I−1)、化合物(I−4)、化合物(I−7)がより好ましい。   As the compound (I), among the above compounds, compounds (I-1) to (I-12) are preferable. Among these, the compound (I-1), the compound (I-4), and the compound (I-7) are more preferable from the viewpoint of easy stacking due to the π-π interaction.

化合物(II)の好適な一例は、化合物(II)の構造がより平面状となり、分子のわずかな捻じれひずみによる構造変化でも物性が変化しやすいように、Z、Zが同一の炭素数6〜30の芳香族炭化水素環を有するものであり、導電性がより向上する観点から、炭素数10〜30の芳香族炭化水素環を有するものがより好ましい。Zは、炭素数6〜30の芳香族炭化水素環を有するものが好ましく、導電性がより向上する観点から、炭素数6〜10の芳香族炭化水素環を有するものがより好ましい。
また、可視光領域で光学特性の変化が検出しやすいように、芳香族炭化水素環は、多環であることが好ましく、特にZ、Zが、ベンゼン環が連なった多環芳香族炭化水素環である化合物を好適な一例として挙げることができる。
化合物(II)としては、例えば以下に示す化合物(II−1)〜(II−29)等が挙げられる。
A preferred example of compound (II) is a compound in which Z 3 and Z 5 are the same carbon so that the structure of compound (II) becomes planar and the physical properties are easily changed even by a structural change caused by a slight twisting strain of the molecule. It has an aromatic hydrocarbon ring of several 6 to 30, and from the viewpoint of further improving the conductivity, one having an aromatic hydrocarbon ring of 10 to 30 carbon atoms is more preferable. As Z 4 , one having an aromatic hydrocarbon ring having 6 to 30 carbon atoms is preferable, and one having an aromatic hydrocarbon ring having 6 to 10 carbon atoms is more preferable from the viewpoint of further improving the conductivity.
Further, the aromatic hydrocarbon ring is preferably polycyclic so that a change in optical properties can be easily detected in the visible light region, and in particular, Z 3 and Z 5 are polycyclic aromatic carbons in which benzene rings are linked. Compounds having a hydrogen ring can be mentioned as a suitable example.
Examples of compound (II) include compounds (II-1) to (II-29) shown below.

Figure 2019129160
Figure 2019129160

Figure 2019129160
Figure 2019129160

化合物(II)としては、上記化合物の中でも、化合物(II−1)〜化合物(II−4)、(II−6)〜(II−8)が好ましい。その中でも特に、π−π相互作用によりスタッキングしやすい傾向にある観点から、化合物(II−2)、化合物(II−6)〜化合物(II−8)がより好ましい。   Among the above compounds, the compounds (II-1) to (II-4) and (II-6) to (II-8) are preferable as the compound (II). Among these, the compound (II-2) and the compound (II-6) to the compound (II-8) are more preferable from the viewpoint of easy stacking due to the π-π interaction.

これらラジカル化合物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ラジカル化合物としては、化合物(I)が好ましい。
One of these radical compounds may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
As the radical compound, compound (I) is preferable.

<ラジカル化合物の製造方法>
ラジカル化合物は、例えば上述した有機半導体用組成物に光を照射することで得られる。
以下、ラジカル化合物の製造方法の一例について、具体的に説明する。
<Method for producing radical compound>
The radical compound is obtained, for example, by irradiating the above-described composition for organic semiconductor with light.
Hereinafter, an example of a method for producing a radical compound will be specifically described.

まず、多環芳香族化合物とルイス酸とを混合する。次いで、得られた混合物(すなわち、有機半導体用組成物)に光を照射する(光照射工程)。
多環芳香族化合物およびルイス酸としては、有機半導体用組成物の説明において先に例示した多環芳香族化合物およびルイス酸が挙げられる。
多環芳香族化合物とルイス酸の比率については特に制限されず、等モルでもよいが、ルイス酸が過剰であってもよく、具体的には、モル比で多環芳香族化合物:ルイス酸=1:2000〜1:5が好ましく、1:1000〜1:10がより好ましく、1:500〜1:50がさらに好ましい。
First, the polycyclic aromatic compound and the Lewis acid are mixed. Subsequently, light is irradiated to the obtained mixture (namely, composition for organic semiconductors) (light irradiation process).
As a polycyclic aromatic compound and a Lewis acid, the polycyclic aromatic compound and Lewis acid which were illustrated previously in description of the composition for organic semiconductors are mentioned.
The ratio of the polycyclic aromatic compound and the Lewis acid is not particularly limited, and may be equimolar, but the Lewis acid may be excessive, specifically, the polycyclic aromatic compound: Lewis acid = 1: 2000-1: 5 are preferable, 1: 1000-1: 10 are more preferable, and 1: 500-1: 50 are more preferable.

多環芳香族化合物とルイス酸とを混合すると、ルイス酸のホウ素原子と多環芳香族化合物の酸素原子とが配位結合する。また、混合物に光を照射すると、多環芳香族化合物が光により励起してラジカルを発生する。この発生したラジカルが、多環芳香族化合物の酸素原子に配位したホウ素原子により捕捉され、分子中にラジカルが局在化したラジカル化合物(有機ラジカル)が得られる。   When a polycyclic aromatic compound and a Lewis acid are mixed, a boron atom of the Lewis acid and an oxygen atom of the polycyclic aromatic compound are coordinated. When the mixture is irradiated with light, the polycyclic aromatic compound is excited by light to generate a radical. The generated radical is captured by a boron atom coordinated to an oxygen atom of the polycyclic aromatic compound, and a radical compound (organic radical) in which the radical is localized in the molecule is obtained.

多環芳香族化合物として、化合物(i)を用いれば化合物(I)が得られ、化合物(ii)を用いれば化合物(II)が得られる。
また、例えばルイス酸として三ハロゲン化ホウ素を用いれば、上記一般式(I)、(II)中のR〜Rがハロゲン原子である化合物が得られる。ルイス酸としてトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを用いれば、R〜Rが、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたフェニル基である化合物が得られる。
When Compound (i) is used as a polycyclic aromatic compound, Compound (I) is obtained, and when Compound (ii) is used, Compound (II) is obtained.
Further, for example, when boron trihalide is used as a Lewis acid, a compound in which R 1 to R 4 in the general formulas (I) and (II) are a halogen atom can be obtained. When tris (pentafluorophenyl) borane is used as a Lewis acid, a compound in which R 1 to R 4 are phenyl groups in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms is obtained.

混合物に照射する光としては特に制限されないが、効率よくラジカルが発生する観点から、多環芳香族化合物の紫外可視吸収スペクトルを測定した際の極大吸収に相当する波長の光源が好ましい。例えば、化合物(i−1)の極大吸収は406.5nmであることから、多環芳香族化合物として化合物(i−1)を用いる場合は、光源としてバイオレットLEDを用いることが好ましい。化合物(i−2)の極大吸収は478.0nmであることから、多環芳香族化合物として化合物(i−2)を用いる場合は、光源としてブルーLEDを用いることが好ましい。
なお、光源として蛍光灯を用いることもできる。
The light irradiated to the mixture is not particularly limited, but from the viewpoint of efficient generation of radicals, a light source having a wavelength corresponding to the maximum absorption at the time of measuring the UV-visible absorption spectrum of the polycyclic aromatic compound is preferred. For example, since the maximum absorption of the compound (i-1) is 406.5 nm, when the compound (i-1) is used as the polycyclic aromatic compound, it is preferable to use a violet LED as the light source. Since the maximum absorption of the compound (i-2) is 478.0 nm, when the compound (i-2) is used as the polycyclic aromatic compound, it is preferable to use a blue LED as a light source.
A fluorescent lamp can be used as the light source.

光の照射時間は、多環芳香族化合物の種類や光源の種類に応じて決定されるが、例えば10分以上が好ましく、30分以上がより好ましい。照射時間の上限については特に制限されない。
光を照射している間、混合物を10〜50℃に保持しておくことが好ましく、より好ましくは20〜30℃である。
Although the irradiation time of light is determined according to the kind of polycyclic aromatic compound and the kind of light source, for example, 10 minutes or more are preferable and 30 minutes or more are more preferable. The upper limit of the irradiation time is not particularly limited.
It is preferable to keep the mixture at 10 to 50 ° C., more preferably 20 to 30 ° C. while irradiating light.

光照射工程は、有機溶媒の存在下で行われることが好ましい。
有機溶媒としては、生成するラジカル化合物の貧溶媒が好ましく、例えばジクロロメタン、ジクロロエタン、四塩化炭素、ヘキサン、ベンゼン、アセトニトリル等が挙げられる。
光照射工程をラジカル化合物の貧溶媒の存在下で行うことで、ラジカル化合物の結晶が析出しやすく、反応液をろ過することで純度の高いラジカル化合物が得られる。なお、光照射工程の後の反応液に、ラジカル化合物の貧溶媒を添加してラジカル化合物の結晶を析出させてもよい。
また、ろ過後のろ液中には、析出しなかったラジカル化合物が溶けているので、ろ液を減圧して有機溶媒等を除去すれば、ラジカル化合物を回収できる。ルイス酸を多環芳香族化合物に対して過剰に用いた場合は、ろ液を減圧することによりルイス酸も除去される。このとき、ルイス酸として三ハロゲン化ホウ素を用いれば、容易に減圧除去できる。ラジカル化合物の貧溶媒を用いない場合は、反応液を減圧して過剰のルイス酸等を除去すればよい。
The light irradiation step is preferably performed in the presence of an organic solvent.
As the organic solvent, a poor solvent for the generated radical compound is preferable, and examples thereof include dichloromethane, dichloroethane, carbon tetrachloride, hexane, benzene, and acetonitrile.
By performing the light irradiation step in the presence of a poor solvent for the radical compound, crystals of the radical compound are likely to precipitate, and a high-purity radical compound can be obtained by filtering the reaction solution. Note that a radical solvent poor solvent may be added to the reaction solution after the light irradiation step to precipitate radical compound crystals.
Moreover, since the radical compound which did not precipitate melt | dissolves in the filtrate after filtration, a radical compound can be collect | recovered if a filtrate is pressure-reduced and an organic solvent etc. are removed. When the Lewis acid is used in excess relative to the polycyclic aromatic compound, the Lewis acid is also removed by reducing the pressure of the filtrate. At this time, if boron trihalide is used as the Lewis acid, it can be easily removed under reduced pressure. When the poor solvent for the radical compound is not used, the reaction solution may be decompressed to remove excess Lewis acid and the like.

なお、上述した製造方法では、多環芳香族化合物とルイス酸とを混合した後に、得られた混合物に光を照射してラジカル化合物を製造するが、例えば多環芳香族化合物に光を照射しながらルイス酸を添加してもよいし、多環芳香族化合物に光を照射した後にルイス酸を添加してもよい。ただし、収率よく目的物であるラジカル化合物を製造するには、多環芳香族化合物とルイス酸との混合物に光を照射することが好ましい。   In the above-described production method, after mixing the polycyclic aromatic compound and the Lewis acid, the resulting mixture is irradiated with light to produce a radical compound. For example, the polycyclic aromatic compound is irradiated with light. While the Lewis acid may be added, the Lewis acid may be added after the polycyclic aromatic compound is irradiated with light. However, in order to produce the target radical compound with high yield, it is preferable to irradiate light to the mixture of polycyclic aromatic compound and Lewis acid.

また、上述したように、ルイス酸として三ハロゲン化ホウ素を用いれば、上記一般式(I)、(II)中のR〜Rがハロゲン原子である化合物が得られるが、このR〜Rにおけるハロゲン原子をアルキル基に置換してもよい。アルキル基への置換は、光照射工程の前でもよいし、後でもよい。
ハロゲン原子をアルキル基に置換する方法としては、例えば有機金属試薬などを用いた付加反応等が挙げられる。
As described above, by using the boron trihalide as the Lewis acid, the general formula (I), the compound obtained is R 1 to R 4 is a halogen atom in (II), the R 1 ~ The halogen atom in R 4 may be substituted with an alkyl group. The substitution to the alkyl group may be performed before or after the light irradiation step.
Examples of the method for substituting a halogen atom with an alkyl group include an addition reaction using an organic metal reagent and the like.

<作用効果>
以上説明した本発明のラジカル化合物は、酸素原子に配位したホウ素原子によってラジカルが捕捉されており、分子中にラジカルが局在化している。さらに、本発明のラジカル化合物はπ−π相互作用によりスタッキングしやすく、ラジカルが安定して局在化し、電気が流れやすい。分子中にラジカルが局在化しているか否かは、電子スピン共鳴(ESR)を測定することで確認できる。また、スタッキングしているか否かはX線構造解析により確認できる。
<Function effect>
In the radical compound of the present invention described above, the radical is trapped by the boron atom coordinated to the oxygen atom, and the radical is localized in the molecule. Furthermore, the radical compound of the present invention is easy to stack due to the π-π interaction, the radical is stably localized, and electricity easily flows. Whether or not radicals are localized in the molecule can be confirmed by measuring electron spin resonance (ESR). Moreover, it can be confirmed by X-ray structural analysis whether it is stacking.

よって、本発明のラジカル化合物であれば、電気抵抗値が小さくなり、高い導電性を発現できる。
特に、上記一般式(I)、(II)中のZ〜Z、Zにおける炭素数の数が増えるほど、具体的には炭素数が10以上であれば、スタッキングしやすくなる。また、上記一般式(I)、(II)中のR〜Rがハロゲン原子であれば、立体障害が軽減されるためスタッキングしやすくなる。スタッキングしやすいほど、電気抵抗値が小さくなり、導電性が向上する。
さらに、上記一般式(I)、(II)中のZ〜Z、Zが、例えば上記化合物(I−1)、化合物(I−4)、化合物(I−7)、化合物(II−2)、化合物(II−6)〜化合物(II−8)に示すような、全ての芳香族炭化水素環に3つの二重結合を持つ、いわゆるジグザグ構造であれば、よりスタッキングしやすい傾向にある。その結果、長期間にわたりラジカルが安定して局在化すると考えられる。
Therefore, if it is a radical compound of the present invention, electric resistance value will become small and can express high conductivity.
In particular, as the number of carbon atoms in Z 1 to Z 3 and Z 5 in the general formulas (I) and (II) increases, more specifically, if the number of carbon atoms is 10 or more, stacking becomes easier. In addition, when R 1 to R 4 in the general formulas (I) and (II) are halogen atoms, steric hindrance is reduced, and stacking becomes easy. The easier the stacking, the lower the electrical resistance and the better the conductivity.
Further, Z 1 to Z 3 and Z 5 in the above general formulas (I) and (II) are, for example, the above compounds (I-1), (I-4), (I-7) and (II). -2) If it is a so-called zigzag structure having three double bonds in all aromatic hydrocarbon rings as shown in compound (II-6) to compound (II-8), the tendency to stack more easily It is in. As a result, radicals are considered to be stably localized over a long period of time.

また、上述した本発明の有機半導体用組成物は、高い導電性を発現できるラジカル化合物の原料として好適である。   Moreover, the composition for organic semiconductors of the present invention described above is suitable as a raw material for radical compounds that can exhibit high conductivity.

<用途>
本発明の有機半導体用組成物およびラジカル化合物は、例えば有機半導体を用いたデバイスに使用できる。
有機半導体を用いたデバイスとしては、例えば有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)、有機太陽電池、二次電池等が挙げられる。
以下、デバイスの一例について説明する。
<Use>
The composition for organic semiconductor and the radical compound of the present invention can be used, for example, in a device using an organic semiconductor.
As a device using an organic semiconductor, an organic field effect transistor (OFET), an organic electroluminescent element (organic EL element), an organic solar cell, a secondary battery etc. are mentioned, for example.
Hereinafter, an example of the device will be described.

「デバイス」
本発明の一実施形態のデバイスは、上述した本発明の有機半導体用組成物を用いて形成された層を備えたものである。
本発明の有機半導体用組成物をデバイスに用いる際には、有機半導体用組成物に光を照射し、本発明のラジカル化合物とした後に使用する。有機半導体用組成物に含まれる前記多環芳香族化合物とルイス酸は、光を照射する直前に混合することが好ましい。
"device"
The device of one embodiment of the present invention is provided with a layer formed using the composition for organic semiconductor of the present invention described above.
When the composition for an organic semiconductor of the present invention is used in a device, the composition for an organic semiconductor is irradiated with light to be used as a radical compound of the present invention. It is preferable that the polycyclic aromatic compound and the Lewis acid contained in the composition for organic semiconductor be mixed immediately before the light irradiation.

本発明の他の実施形態のデバイスは、上述した本発明のラジカル化合物を含む層を備えたものである。
ラジカル化合物を含む層としては、例えばOFETの半導体層、有機EL素子の導電層、有機太陽電池の光活性層、二次電池の電解質層等が挙げられる。
A device according to another embodiment of the present invention includes a layer containing the above-described radical compound of the present invention.
Examples of the layer containing a radical compound include a semiconductor layer of an OFET, a conductive layer of an organic EL element, a photoactive layer of an organic solar cell, an electrolyte layer of a secondary cell, and the like.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、合成例1、2において、全ての反応は薄層クロマトグラフィーにより観測した。(Merck 60 F254 precoated silica gel plates(0.25mm thickness))。融点はヤナコテクニカルサイレンス株式会社製の微量融点測定装置により測定した。FT−IR(赤外分光法)はKBr錠を作製した後、株式会社島津製作所製のFTIR−8400により測定した。H−NMRおよび13C−NMRは日本分光株式会社製のECX500FT−NMR核磁気共鳴装置により観測した。ESIMSおよびHRESIMSはThermo Fisher Scientific Exactive spectrometerおよび株式会社島津製作所製のLCMS−2020により測定した。精製のためのカラムクロマトグラフィーには関東化学株式会社製のシリカゲル60Nを使用した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto.
In Synthesis Examples 1 and 2, all reactions were observed by thin layer chromatography. (Merck 60 F 254 precoated silica gel plates (0.25 mm thickness)). The melting point was measured by a trace melting point measuring apparatus manufactured by Yanako Technical Silences Co., Ltd. FT-IR (infrared spectroscopy) was measured with FTIR-8400 manufactured by Shimadzu Corporation after producing KBr tablets. 1 H-NMR and 13 C-NMR were observed with an ECX500FT-NMR nuclear magnetic resonance apparatus manufactured by JASCO Corporation. ESIMS and HRESIMS were measured by Thermo Fisher Scientific Exactive spectrometer and LCMS-2020 manufactured by Shimadzu Corporation. Silica gel 60N manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. was used for column chromatography for purification.

「合成例1:ピセン−13,14−ジオンの合成」
下記合成ルートに従い、ピセン−13,14−ジオンを合成した。
"Synthesis Example 1: Synthesis of picene-13,14-dione"
Picen-13,14-dione was synthesized according to the following synthetic route.

Figure 2019129160
Figure 2019129160

[1]1−ホルミルナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート(4)の合成
アルゴン雰囲気下、0℃に冷却した2−ヒドロキシ−1−ナフトアルデヒド(3)(2.00g,0.0116mol)と4−N,N−ジメチルアミノピリジン(DMAP,2.84g,0.0232mol)のジクロロメタン溶液(50mL)にトリフルオロメタンスルホン酸無水物(2.3mL,0.0139mol)をゆっくり加えた。反応混合物を30分間、反応温度0℃で撹拌した。続けて、反応温度を室温まで上昇させ、さらに4時間撹拌した。反応溶液に蒸留水(50mL)を加えて反応を停止させ、ジクロロメタン(50mL)を用いて有機層を抽出した。この操作を計3回繰り返し、得られた全ての有機層を約100mLの1M塩酸、および飽和塩化ナトリウム水溶液でそれぞれ2回ずつ洗浄した。有機層は硫酸マグネシウムを適量加え乾燥させ、その後、硫酸マグネシウムをろ過で取り除いた。乾燥後の有機層を減圧留去により有機溶媒を除去した。得られた黄色のオイル状物質はシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:50%クロロホルム/ヘキサン)により精製し、目的とする1−ホルミルナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート(4)を白色固体として(収率76%(2.7g))得た。
[1] Synthesis of 1-formylnaphthalen-2-yl trifluoromethanesulfonate (4) 2-hydroxy-1-naphthaldehyde (3) (2.00 g, 0.0116 mol) cooled to 0 ° C. under argon atmosphere Trifluoromethanesulfonic anhydride (2.3 mL, 0.0139 mol) was slowly added to a solution of 4-N, N-dimethylaminopyridine (DMAP, 2.84 g, 0.0232 mol) in dichloromethane (50 mL). The reaction mixture was stirred for 30 minutes at a reaction temperature of 0 ° C. Subsequently, the reaction temperature was raised to room temperature and stirred for further 4 hours. Distilled water (50 mL) was added to the reaction solution to stop the reaction, and the organic layer was extracted with dichloromethane (50 mL). This operation was repeated a total of 3 times, and all the organic layers obtained were washed twice with about 100 mL of 1M hydrochloric acid and a saturated aqueous sodium chloride solution. The organic layer was dried by adding an appropriate amount of magnesium sulfate, and then the magnesium sulfate was removed by filtration. The organic solvent was removed from the dried organic layer by distillation under reduced pressure. The obtained yellow oily substance is purified by silica gel column chromatography (developing solvent: 50% chloroform / hexane) to obtain the target 1-formylnaphthalen-2-yl trifluoromethanesulfonate (4) as a white solid ( The yield was 76% (2.7 g).

物性データ;m.p.(CHCl)45.0〜45.5℃;H−NMR(500MHz,CDCl)δ10.80(s,1H),9.18(d,J=8.5Hz,1H),8.19(d,J=8.5Hz,1H),7.94(d,J=8.0Hz,1H),7.77(t,J=7.5Hz,1H),7.66(t,J=7.5Hz,1H),7.49(d,J=9.0Hz,1H);13C−NMR(125MHz,CDCl)δ188.7,151.8,137.4,132.8,131.0,130.7,128.7,128.1,125.7,122.8,119.6,118.8(q,J=320.7Hz);IR νmax1693,1578,1516,1410,1061,949,872,764,704cm−1Physical property data; m. p. (CHCl 3 ) 45.0-45.5 ° C .; 1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ 10.80 (s, 1 H), 9.18 (d, J = 8.5 Hz, 1 H), 8.19 (D, J = 8.5 Hz, 1 H), 7.94 (d, J = 8.0 Hz, 1 H), 7.77 (t, J = 7.5 Hz, 1 H), 7.66 (t, J = 7.5 Hz, 1 H), 7.49 (d, J = 9.0 Hz, 1 H); 13 C-NMR (125 MHz, CDCl 3 ) δ 188.7, 151.8, 137.4, 132.8, 131. 0, 130.7, 128.7, 128.1, 125.7, 122.8, 119.6, 118.8 (q, J = 320.7 Hz); IR max max 1693, 1578, 1516, 1410, 1061,949,872,764,704cm < -1 >.

[2][2,2’−ビナフタレン]−1,1’−ジカルバアルデヒド(5)の合成
アルゴン雰囲気下、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(PdCl(PPh ,0.231g,0.329mmol)を0℃に冷却した化合物(4)(1.00g,3.29mmol)、炭酸カリウム(1.363g,9.86mmol)およびビスピナコールジボロン(0.501g,1.97mmol)のジオキサン(15mL)/ 蒸留水(0.178mL,9.86mmol)溶液に加えた。反応混合物を室温で1時間、続けて90℃に加温して1時間反応を行った。反応溶液を室温まで冷ましたのち、シリカゲルパッドを用いて、ろ過により反応系内の固形物を取り除いた。この際、50%酢酸エチル/ヘキサン溶液で反応混合物を溶出した。集めたろ液の有機溶媒を減圧留去し、粗生成物を得た。粗生成物はシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:50%ベンゼン/ヘキサン)により精製し、目的とする[2,2’−ビナフタレン]−1,1’−ジカルバアルデヒド(5)を黄色固体として(収率92%(0.469g))得た。
Synthesis of [2] [2,2′-binaphthalene] -1,1′-dicarbaldehyde (5) Bis (triphenylphosphine) palladium (II) dichloride (PdCl 2 (PPh 3 ) 2 , 0 under argon atmosphere Compound (4) (1.00 g, 3.29 mmol) in which 231 g (0.329 mmol) was cooled to 0 ° C., potassium carbonate (1.363 g, 9.86 mmol) and bispinacol diboron (0.501 g, It was added to a solution of 97 mmol) in dioxane (15 mL) / distilled water (0.178 mL, 9.86 mmol). The reaction mixture was allowed to warm to 90 ° C. for 1 hour at room temperature and was allowed to react for 1 hour. After the reaction solution was cooled to room temperature, solids in the reaction system were removed by filtration using a silica gel pad. At this time, the reaction mixture was eluted with a 50% ethyl acetate / hexane solution. The organic solvent of the collected filtrate was evaporated under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product is purified by silica gel column chromatography (developing solvent: 50% benzene / hexane) to obtain the target [2,2′-binaphthalene] -1,1′-dicarbaldehyde (5) as a yellow solid ( The yield was 92% (0.469 g).

物性データ;m.p.(CHCl)185.0〜186.5℃;H−NMR(500MHz,CDCl)δ10.24(s,2H),9.31(d,J=8.5,2H),8.13(d,J=8.0Hz,2H),7.99(d,J=9.0Hz,2H),7.78(t,J=8.3Hz,2H),7.67(t,J=7.5Hz,2H),7.50(d,J=8.0Hz,2H);13C−NMR(125MHz,CDCl)δ193.1,145.3,134.1,133.7,130.6,130.2,129.8,128.8,128.7,127.6,126.0;IR(film KBr)νmax1666,1587,1501,1427,1340,1177,1059,883,833,750,709,650cm−1;HRMS(ESI)[M+Na] calculated for[C2214Na:333.08915,found:333.08924. Physical property data; m. p. (CHCl 3 ) 185.0 to 186.5 ° C .; 1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ 10.24 (s, 2H), 9.31 (d, J = 8.5, 2H), 8.13 (D, J = 8.0 Hz, 2 H), 7.99 (d, J = 9.0 Hz, 2 H), 7.78 (t, J = 8.3 Hz, 2 H), 7.67 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 7.50 (d, J = 8.0 Hz, 2H); 13 C-NMR (125 MHz, CDCl 3 ) δ 193.1, 145.3, 134.1, 133.7, 130. 6, 130.2, 129.8, 128.8, 128.7, 127.6, 126.0; IR (film KBr)? Max 1666, 1587, 1501, 1427, 1340, 1177, 1059, 883, 833 , 750,709,650cm -1; HR S (ESI) [M + Na ] + calculated for [C 22 H 14 Na 1 O 2] +: 333.08915, found: 333.08924.

[3]ピセン−13,14−ジオン(1)の合成
アルゴン雰囲気下、0℃に冷却した[2,2’−ビナフタレン]−1,1’−ジカルバアルデヒド(5)(10.0mg,0.0322mmol)と3−エチル−5−(2−ヒドロキシ)−4−メチルチアゾリニウム ブロミド(1.6mg,0.00644mmol)のジメチルホルムアミド(500μL)溶液に1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU,4.8μL,0.0322mmol)を加えた。反応混合液を室温まで昇温し、1.5時間撹拌した。0℃に冷却した後、反応を1M塩酸水溶液(5mL)で停止させ、酢酸エチル(5mL)を加えた。分液ロートに移し、抽出し、続いて水層を酢酸エチル(5mL)を用いて2回抽出した。合わせた有機層は硫酸マグネシウムを適量加え乾燥させ、その後、硫酸マグネシウムをろ過で取り除いた。乾燥後の有機層を減圧留去により有機溶媒を除去した。得られる粗生成物はシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:100%ベンゼン)により精製し、目的とするピセン−13,14−ジオン(1)を赤色結晶として定量的(10mg)に得た。
[3] Synthesis of picene-13,14-dione (1) [2,2′-binaphthalene] -1,1′-dicarbaldehyde (5) (10.0 mg, 0) cooled to 0 ° C. in an argon atmosphere 1,032-diazobicyclo [5.4.3] in a solution of 3-ethyl-5- (2-hydroxy) -4-methylthiazolinium bromide (1.6 mg, 0.00644 mmol) in dimethylformamide (500 μL). 0] Undec-7-ene (DBU, 4.8 μL, 0.0322 mmol) was added. The reaction mixture was warmed to room temperature and stirred for 1.5 hours. After cooling to 0 ° C., the reaction was quenched with 1 M aqueous hydrochloric acid (5 mL) and ethyl acetate (5 mL) was added. Transfer to a separatory funnel, extract, then extract the aqueous layer twice with ethyl acetate (5 mL). The combined organic layer was dried by adding an appropriate amount of magnesium sulfate, and then the magnesium sulfate was removed by filtration. The organic solvent was removed from the dried organic layer by distillation under reduced pressure. The resulting crude product was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: 100% benzene) to obtain the desired picene-13,14-dione (1) quantitatively (10 mg) as red crystals.

物性データ;m.p.(CHCl/MeOH)293.0〜298.0℃;H−NMR(500MHz,CDCl)δ9.34(d,J=8.5Hz,2H),8.21(d,J=8.5Hz,2H),8.16(d,J=8.5Hz,2H),7.85(d,J=8.0Hz,2H),7.71(dt,J=1.2,7.8Hz,2H),7.57(dt,J=1.2,7.5Hz,2H);13C−NMR(125MHz,CDCl)δ187.2,138.7,137.2,133.9,131.8,130.9,128.7,127.9,127.0,125.5,122.4;IR(film KBr)νmax1659,1589,1508,1356,1223,1082,824,731,640cm−1;UV/Vis(CHCl):λmax244.5,300.5,406.5nm;HRMS(ESI)[M+Na] calculated for[C2212Na :331.07350,found:331.07155. Physical property data; m. p. (CHCl 3 / MeOH) 293.0 to 298.0 ° C .; 1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ 9.34 (d, J = 8.5 Hz, 2 H), 8.21 (d, J = 8. 5 Hz, 2H), 8.16 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.85 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.71 (dt, J = 1.2, 7.8 Hz) , 2H), 7.57 (dt, J = 1.2, 7.5 Hz, 2H); 13 C-NMR (125 MHz, CDCl 3 ) δ 187.2, 138.7, 137.2, 133.9, 131 .8, 130.9, 128.7, 127.9, 127.0, 125.5, 122.4; IR (film KBr)? Max 1659, 1589, 1508, 1356, 1223, 1082, 824, 731, 640cm -1; UV / Vis (CHC 3): λ max 244.5,300.5,406.5nm; HRMS (ESI) [M + Na] + calculated for [C 22 H 12 Na 1 O 2 +: 331.07350, found: 331.07155.

「合成例2:ペンタフェン−6,7−ジオンの合成」
下記合成ルートに従い、ペンタフェン−6,7−ジオンを合成した。
Synthesis Example 2: Synthesis of pentaphen-6,7-dione
Pentaphen-6,7-dione was synthesized according to the following synthesis route.

Figure 2019129160
Figure 2019129160

[4]ジメチル[2,2’−ビナフタレン]−3,3’−ジカルボキシラート(8)の合成
アルゴン雰囲気下、0℃に冷却したメチル3−ヒドロキシ−1−ナフトエート(6)(2.00g,0.00989mol)と4−N,N−ジメチルアミノピリジン(DMAP,2.42g,0.0198mol)のジクロロメタン溶液(100mL)にトリフルオロメタンスルホン酸無水物(2.0mL,0.0119mol)をゆっくり加えた。反応混合物を30分間、反応温度0℃で撹拌した。続けて、反応温度を室温まで上昇させ、さらに42時間撹拌した。反応溶液に蒸留水(50mL)を加えて反応を停止させ、ジクロロメタン(50mL)を用いて有機層を抽出した。この操作を計3回繰り返し、得られるすべての有機層を約100mLの1M塩酸、および飽和塩化ナトリウム水溶液でそれぞれ2回ずつ洗浄した。有機層は硫酸マグネシウムを適量加え乾燥させ、その後、硫酸マグネシウムをろ過で取り除いた。乾燥後の有機層を減圧留去により有機溶媒を除去した。得られる粗生成物(7)はそのまま次の反応へ用いた。
[4] Synthesis of dimethyl [2,2'-binaphthalene] -3,3'-dicarboxylate (8) Methyl 3-hydroxy-1-naphthoate (6) (2.00 g) cooled to 0 ° C. under argon atmosphere Trifluoromethanesulfonic anhydride (2.0 mL, 0.0119 mol) was slowly added to a solution (100 mL) of a solution of 4-N, N-dimethylaminopyridine (DMAP, 2.42 g, 0.0198 mol) in dichloromethane added. The reaction mixture was stirred for 30 minutes at a reaction temperature of 0 ° C. Subsequently, the reaction temperature was raised to room temperature and stirred for a further 42 hours. Distilled water (50 mL) was added to the reaction solution to stop the reaction, and the organic layer was extracted with dichloromethane (50 mL). This operation was repeated a total of 3 times, and all the organic layers obtained were washed twice with about 100 mL of 1M hydrochloric acid and a saturated aqueous sodium chloride solution. The organic layer was dried by adding an appropriate amount of magnesium sulfate, and then the magnesium sulfate was removed by filtration. The organic solvent was removed from the dried organic layer by distillation under reduced pressure. The crude product (7) obtained was used as it was for the next reaction.

アルゴン雰囲気下、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(PdCl(PPh,0.69g,0.000989mol)を0℃に冷却した粗生成物(7)、炭酸カリウム(4.10g,0.0297mol)およびビスピナコールジボロン(0.501g,1.97mmol)のジオキサン(80mL)/蒸留水(0.534mL,0.0297mmol)溶液に加えた。反応混合物を室温で1時間、続けて90℃に加温して22時間反応を行った。反応溶液を室温まで冷ました後、シリカゲルパッドを用いて、ろ過により反応系内の固形物を取り除いた。この際、50%酢酸エチル/ヘキサン溶液で反応混合物を溶出した。集めたろ液の有機溶媒を減圧留去し、粗生成物を得た。粗生成物はシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:50%クロロホルム/ヘキサンから100%クロロホルムのグラジエント)により精製し、目的とするジメチル[2,2’−ビナフタレン]−3,3’−ジカルボキシラート(8)を黄色固体として(収率95%(6.98g))得た。 Crude product (7) obtained by cooling bis (triphenylphosphine) palladium (II) dichloride (PdCl 2 (PPh 3 ) 2 , 0.69 g, 0.000989 mol) under argon atmosphere to 0 ° C., potassium carbonate (4. It was added to a solution of 10 g (0.0297 mol) and bispinacol diboron (0.501 g, 1.97 mmol) in dioxane (80 mL) / distilled water (0.534 mL, 0.0297 mmol). The reaction mixture was allowed to warm to 90 ° C. for 1 hour at room temperature and was allowed to react for 22 hours. The reaction solution was allowed to cool to room temperature, and the solid in the reaction system was removed by filtration using a silica gel pad. At this time, the reaction mixture was eluted with a 50% ethyl acetate / hexane solution. The organic solvent of the collected filtrate was evaporated under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product is purified by silica gel column chromatography (developing solvent: gradient of 50% chloroform / hexane to 100% chloroform), and the target dimethyl [2,2'-binaphthalene] -3,3'-dicarboxylate ( 8) was obtained as a yellow solid (yield 95% (6.98 g)).

物性データ;m.p.(CHCl)172.0〜176.0℃;H−NMR(500MHz,CDCl)δ8.62(s,2H),7.99(d,J=8.0,2H),7.86(d,J=8.5Hz,2H),7.77(s,2H),7.61(t,J=8.3Hz,2H),7.56(t,J=7.5Hz,2H),3.67(s,3H);13C−NMR(125MHz,CDCl)δ167.9,140.0,135.1,132.1,131.4,129.9,129.3,128.7,128.5,128.1,127.0,52.3;IR(film KBr)νmax2949,1724,1628,1441,1285,1198,1134,1097,1063,907,795,750,671cm−1;HRMS(ESI)[M+Na] calculated for[C24118Na:393.11028,found:393.11032. Physical property data; m. p. (CHCl 3 ) 172.0-176.0 ° C .; 1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ 8.62 (s, 2H), 7.99 (d, J = 8.0, 2H), 7.86 (D, J = 8.5 Hz, 2H), 7.77 (s, 2H), 7.61 (t, J = 8.3 Hz, 2H), 7.56 (t, J = 7.5 Hz, 2H) , 3.67 (s, 3 H); 13 C-NMR (125 MHz, CDCl 3 ) δ 167.9, 140.0, 135.1, 1321, 1, 131.4, 129.9, 129.3, 128. 7, 128.5, 128.1, 127.0, 52.3; IR (film KBr)? Max 2949, 1724, 1628, 1441, 1285, 1198, 1134, 1097, 1063, 907, 795, 750, 671 cm -1; HRMS (ESI [M + Na] + calculated for [C 24 H 118 Na 1 O 4] +: 393.11028, found: 393.11032.

[5][2,2’−ビナフタレン]−3,3’−ジカルバアルデヒド(10)の合成
アルゴン雰囲気下、ジメチル[2,2’−ビナフタレン]−3,3’−ジカルボキシラート(8)(1.39g,0.00375mol)を50mLの脱水テトラヒドロフランに溶解した。0℃に冷却した後、ジイソブチルアルミニウムヒドリド(DIBAL,30.9mL,0.0315mmol)を加えた。反応混合液を室温に昇温し、45時間撹拌した。反応溶液を0℃に冷却した4M塩酸水溶液(100mL)に慎重に加えた。その溶液を30分間撹拌し、生じた針状結晶をろ過により収集した。得られた結晶(9)を水(50mL)とエーテル(10mL)で洗浄した。粗結晶(9)はそのまま次の反応に用いた。
[5] Synthesis of [2,2′-binaphthalene] -3,3′-dicarbaldehyde (10) Dimethyl [2,2′-binaphthalene] -3,3′-dicarboxylate (8) under argon atmosphere (1.39 g, 0.00375 mol) was dissolved in 50 mL of dry tetrahydrofuran. After cooling to 0 ° C., diisobutylaluminum hydride (DIBAL, 30.9 mL, 0.0315 mmol) was added. The reaction mixture was warmed to room temperature and stirred for 45 hours. The reaction solution was carefully added to 4 M aqueous hydrochloric acid (100 mL) cooled to 0 ° C. The solution was stirred for 30 minutes and the resulting needles were collected by filtration. The resulting crystals (9) were washed with water (50 mL) and ether (10 mL). Crude crystal (9) was used in the next reaction as it was.

アルゴン雰囲気下、粗結晶(9)のジクロロメタン溶液(200mL)に酸化マンガン(6.50g,0.0750mol)を加え、23時間室温で撹拌した。反応混合物をシリカゲルパッドでろ過し、クロロホルムで溶出した。有機溶媒を減圧留去し、10の粗生成物を得た。粗生成物はシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:50%クロロホルム/ベンゼン)により精製し、目的とする[2,2’−ビナフタレン]−3,3’−ジカルバアルデヒド(10)を黄色固体として(収率52%(0.61g))得た。   Under an argon atmosphere, manganese oxide (6.50 g, 0.0750 mol) was added to a dichloromethane solution (200 mL) of crude crystals (9), and the mixture was stirred at room temperature for 23 hours. The reaction mixture was filtered through a silica gel pad and eluted with chloroform. The organic solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 10 crude products. The crude product was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: 50% chloroform / benzene) to give the desired [2,2′-binaphthalene] -3,3′-dicarbaldehyde (10) as a yellow solid ( A yield of 52% (0.61 g) was obtained.

物性データ;m.p.(CHCl)202.0〜204.5℃;H−NMR(500MHz,CDCl)δ10.01(s,2H),8.54(s,2H),8.09(d,J=8.0Hz,2H),7.90(d,J=8.0Hz,2H),7.83(s,2H),7.69(dt,J=1.2,7.5Hz,2H),7.64(dt,J=1.2,7.5Hz,2H);13C−NMR(125MHz,CDCl)δ191.7,136.7,135.5,133.0,132.9,132.3,131.0,129.8(2C),128.1,127.5;IR(film KBr)νmax2833,2723,1693,1622,1589,1441,1256,1155,903,750cm−1;HRMS(ESI)[M+Na] calculated for[C2214Na:333.08915,found:333.09016. Physical property data; m. p. (CHCl 3 ) 202.0 to 204.5 ° C .; 1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ 1 0.01 (s, 2 H), 8.54 (s, 2 H), 8.09 (d, J = 8 0.0 Hz, 2H), 7.90 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.83 (s, 2H), 7.69 (dt, J = 1.2, 7.5 Hz, 2H), 7 .64 (dt, J = 1.2, 7.5 Hz, 2H); 13 C-NMR (125 MHz, CDCl 3 ) δ 191.7, 136.7, 135.5, 133.0, 132.9, 132. 3, 131.0, 129.8 (2C), 128.1, 127.5; IR (film KBr)? Max 2833, 2723, 1693, 1622, 1589, 1441, 1256, 1155, 903, 750 cm- 1 ; HRMS (ESI) [M + Na] + Calculated for [C 22 H 14 Na 1 O 2] +: 333.08915, found: 333.09016.

[6]ペンタフェン−6,7−ジオン(11)の合成
アルゴン雰囲気下、0℃に冷却した[2,2’−ビナフタレン]−3,3’−ジカルバアルデヒド(10)(50.0mg,0.161mmol)と3−エチル−5−(2−ヒドロキシ)−4−メチルチアゾリニウム ブロミド(8.1mg,0.0.322mmol)のジメチルホルムアミド(5mL)溶液に1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU,24.0μL,0.161mmol)を加えた。反応混合液を室温まで昇温し、2時間撹拌した。0℃に冷却した後、反応を1M塩酸水溶液(10mL)で停止させ、酢酸エチル(10mL)を加えた。分液ロートに移し、抽出し、続いて水層を酢酸エチル(10mL)を用いて2回抽出した。合わせた有機層は硫酸マグネシウムを適量加え乾燥させ、その後、硫酸マグネシウムをろ過で取り除いた。乾燥後の有機層を減圧留去により有機溶媒を除去した。得られる粗生成物はシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:100%ベンゼン)により精製し、目的とするペンタフェン−6,7−ジオン(11)を赤色結晶として(73%(36.3mg))得た。
[6] Synthesis of pentaphen-6,7-dione (11) [2,2′-binaphthalene] -3,3′-dicarbaldehyde (10) (50.0 mg, 0) cooled to 0 ° C. under argon atmosphere 161 mmol) and 3-ethyl-5- (2-hydroxy) -4-methylthiazolinium bromide (8.1 mg, 0.0.322 mmol) in dimethylformamide (5 mL) in 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] Undec-7-ene (DBU, 24.0 μL, 0.161 mmol) was added. The reaction mixture was warmed to room temperature and stirred for 2 hours. After cooling to 0 ° C., the reaction was quenched with 1M aqueous hydrochloric acid (10 mL) and ethyl acetate (10 mL) was added. Transfered to a separatory funnel and extracted, followed by extraction of the aqueous layer twice with ethyl acetate (10 mL). The combined organic layer was dried by adding an appropriate amount of magnesium sulfate, and then the magnesium sulfate was removed by filtration. The organic solvent was removed from the dried organic layer by distillation under reduced pressure. The resulting crude product was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: 100% benzene) to obtain the desired pentaphen-6,7-dione (11) as red crystals (73% (36.3 mg)). .

物性データ;m.p.(CHCl/MeOH)345〜348℃;H−NMR(500MHz,CDCl)δ8.84(s,2H),8.64(s,2H),8.00(d,J=3.5Hz,2H),7.98(d,J=3.5Hz,2H),7.68(t,J=7.5Hz,2H),7.58(t,J=7.8Hz,2H);13C−NMR(125MHz,CDCl)δ181.3,137.1,133.5,132.9,131.5,130.5(2C),129.2,128.7,128.1,123.9;IR(film KBr)νmax3051,1670,1618,1585,1441,1339,1273,1120,1173,1020,905,818,743cm−1;UV/Vis(CHCl):λmax264.5(sh),282.0,292.0,305.0,324.5,378.0,478.0nm;fluorescence(CHCl,λex371nm):λmax602nm;HRMS(ESI)[M+Na] calculated for[C2212Na:331.07350,found:331.07283. Physical property data; m. p. (CHCl 3 / MeOH) 345-348 ° C .; 1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ 8.84 (s, 2H), 8.64 (s, 2H), 8.00 (d, J = 3.5 Hz , 2H), 7.98 (d, J = 3.5Hz, 2H), 7.68 (t, J = 7.5Hz, 2H), 7.58 (t, J = 7.8Hz, 2H); 13 C-NMR (125 MHz, CDCl 3 ) δ 181.3, 137.1, 133.5, 132.9, 131.5, 130.5 (2C), 129.2, 128.7, 128.1, 123. 9; IR (film KBr) ν max 3051,1670,1618,1585,1441,1339,1273,1120,1173,1020,905,818,743cm -1; UV / Vis (CHCl 3): λ max 264 5 (sh), 282.0,292.0,305.0,324.5,378.0,478.0nm; fluorescence (CHCl 3, λ ex 371nm): λ max 602nm; HRMS (ESI) [M + Na] + Calculated for [C 22 H 12 Na 1 O 2 ] + : 331.07350, found: 331.07283.

「実施例1」
下記合成ルートに従い、多環芳香族化合物とルイス酸とを含有する有機半導体用組成物に光を照射し、ラジカル化合物(12)を合成した。
"Example 1"
According to the following synthesis route, a composition for an organic semiconductor containing a polycyclic aromatic compound and a Lewis acid was irradiated with light to synthesize a radical compound (12).

Figure 2019129160
Figure 2019129160

[7]ラジカル化合物(12)の合成
アルゴン雰囲気下の試験管に、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF・EtO,20mL,0.1602mol)を加え、ピセン−13,14−ジオン(1)(100.0mg,0.3243mmol)のジクロロメタン溶液(30mL)をピペットを用いてゆっくりと加えた。以上の操作により、試験管内でジクロロメタン層とジエチルエーテル層の2層系の条件を作り出すことができた。引き続き、23℃でバイオレットLEDを用いて405nmの光を29.5時間照射した。ジクロロメタン層がオレンジ色から深緑色に変化したところで、析出した結晶をろ過した。得られた結晶をジエチルエーテルで洗浄することで、目的とするラジカル化合物(12)を深緑色固体として(収率67%(78.0mg))得た。X線結晶構造解析装置(ブルカー社製、「Smart APEXII ultra」)により構造を確認した。
[7] Synthesis of radical compound (12) In a test tube under an argon atmosphere, boron trifluoride diethyl etherate (BF 3 · Et 2 O, 20 mL, 0.1602 mol) is added, and picene-13,14-dione ( 1) A dichloromethane solution (30 mL) of (100.0 mg, 0.3243 mmol) was slowly added using a pipette. By the above operation, the two-layer system of the dichloromethane layer and the diethyl ether layer could be created in the test tube. Subsequently, it was irradiated with light of 405 nm for 29.5 hours using a violet LED at 23 ° C. The precipitated crystals were filtered when the dichloromethane layer turned from orange to deep green. The obtained crystals were washed with diethyl ether to obtain the target radical compound (12) as a deep green solid (yield 67% (78.0 mg)). The structure was confirmed by an X-ray crystal structure analyzer (manufactured by Bruker, "Smart APEX II ultra").

物性データ;融点:210℃で分解、UV/Vis (CH2Cl):λmax262.0,288.5,314.0,330.5,385.0,448.5,481.5,674.5nm. Physical data; melting point: decomposition at 210 ° C., UV / Vis (CH 2 Cl 2 ): λ max 262.0, 288.5, 314.0, 330.5, 385.0, 448.5, 481.5, 674.5 nm.

得られたラジカル化合物(12)について、ESR装置(日本電子株式会社製、「JES−TE200」)を用いて残存ラジカル量を測定した。サンプル質量は1mgであった。ESRスペクトルを図1に示す。   About the obtained radical compound (12), the amount of residual radicals was measured using ESR apparatus (The Nippon Denshi Co., Ltd. make, "JES-TE200"). The sample mass was 1 mg. The ESR spectrum is shown in FIG.

別途、ラジカル化合物(12)0.0022mgをジクロロメタン(10mL)に溶解させ、サンプル溶液を調製した。
得られたサンプル溶液について、ESR装置(日本電子株式会社製、「JES−TE200」)を用いて残存ラジカル量を測定した。ESRスペクトルを図2に示す。
Separately, 0.0022 mg of the radical compound (12) was dissolved in dichloromethane (10 mL) to prepare a sample solution.
About the obtained sample solution, the amount of residual radicals was measured using the ESR apparatus (the JEOL Co., Ltd. make, "JES-TE200"). The ESR spectrum is shown in FIG.

また、ラジカル化合物(12)について、エレクトロメータ(株式会社エーディーシー製、「8252」)を用い、2端子法にて比抵抗(電気抵抗率)を測定した。結果を表1に示す。   Moreover, about the radical compound (12), the specific resistance (electrical resistivity) was measured by the two-terminal method using the electrometer (the product made by ADC Corporation, "8252"). The results are shown in Table 1.

「実施例2」
下記合成ルートに従い、多環芳香族化合物とルイス酸とを含有する有機半導体用組成物に光を照射し、ラジカル化合物(13)を合成した。
"Example 2"
According to the following synthesis route, a composition for an organic semiconductor containing a polycyclic aromatic compound and a Lewis acid was irradiated with light to synthesize a radical compound (13).

Figure 2019129160
Figure 2019129160

[8]ラジカル化合物(13)の合成
アルゴン雰囲気下の試験管に、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF・EtO,4mL,0.03204mol)を加え、ペンタフェン−6,7−ジオン(11)(10.0mg,0.03243mmol)のジクロロメタン溶液(13mL)をピペットを用いてゆっくりと加えた。以上の操作により、試験管内でジクロロメタン層とジエチルエーテル層の2層系の条件を作り出すことができた。引き続き、23℃でブルーLEDを用いて470nmの光を19時間照射した。ジクロロメタン層がオレンジ色から深緑色に変化したところで、析出した固体をアルゴン雰囲気下でろ過した。目的とするラジカル化合物(12)を深緑色固体として(収率86%(10.0mg))得た。
[8] Synthesis of radical compound (13) In a test tube under an argon atmosphere, boron trifluoride diethyl etherate (BF 3 · Et 2 O, 4 mL, 0.03204 mol) is added, and pentaphen-6,7-dione ( 11) (10.0 mg, 0.03243 mmol) in dichloromethane (13 mL) was slowly added using a pipette. By the above operation, the two-layer system of the dichloromethane layer and the diethyl ether layer could be created in the test tube. Subsequently, it was irradiated with light of 470 nm for 19 hours at 23 ° C. using a blue LED. When the dichloromethane layer changed from orange to dark green, the precipitated solid was filtered under an argon atmosphere. The target radical compound (12) was obtained as a deep green solid (yield 86% (10.0 mg)).

物性データ;融点:100℃で分解、UV/Vis (BF・EtO):λmax227.5,255.0, 313.0,328.5,343.5,406.0,428.5,501.0,573.0,607.5nm. Physical property data; melting point: decomposition at 100 ° C., UV / Vis (BF 3 .Et 2 O): λ max 227.5, 255.0, 313.0, 328.5, 343.5, 406.0, 428. 5, 501.0, 573.0, 607.5 nm.

得られたラジカル化合物(13)について、実施例1と同様にして残存ラジカル量を測定した。ESRスペクトルを図3に示す。   With respect to the obtained radical compound (13), the amount of residual radicals was measured in the same manner as in Example 1. The ESR spectrum is shown in FIG.

「比較例1」
ナフタレンの比抵抗を実施例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
"Comparative example 1"
The specific resistance of naphthalene was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

「比較例2」
ビオラントレンの比抵抗を実施例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
"Comparative example 2"
The resistivity of biolanthrene was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

「比較例3」
フタロシアニンの比抵抗を実施例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
"Comparative example 3"
The specific resistance of phthalocyanine was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2019129160
Figure 2019129160

表1の結果から明らかなように、実施例1で得られたラジカル化合物は、比較例1〜3で用いた多環芳香族化合物に比べて比抵抗が小さく導電性に優れていた。
また、図1、3から明らかなように、実施例1、2で得られたラジカル化合物は、ラジカルが局在化していることが確認された。特に、図2から明らかなように、実施例1で得られたラジカル化合物は、有機溶媒に溶解した状態でESRを測定してもシグナルが分裂せず、ラジカルが安定して局在化していることが確認できた。
なお、実施例1で得られたラジカル化合物を空気中で1年間放置した後にESRを測定したところ、図1と同様のシグナルが観測された。これは、ラジカル化合物を1年間空気中で放置してもラジカルが安定して局在化していることを意味する。
また、実施例1で得られたラジカル化合物についてX線構造解析を行ったところ、分子間でスタッキングしていることが確認できた。分子間距離は、3.4Åであった。
As is clear from the results in Table 1, the radical compound obtained in Example 1 had a small specific resistance and excellent conductivity as compared with the polycyclic aromatic compounds used in Comparative Examples 1 to 3.
Moreover, as is clear from FIGS. 1 and 3, it was confirmed that the radicals obtained in Examples 1 and 2 were localized. In particular, as apparent from FIG. 2, in the radical compound obtained in Example 1, the signal does not split even when ESR is measured in the state of being dissolved in an organic solvent, and the radical is stably localized. I was able to confirm.
In addition, when the radical compound obtained in Example 1 was allowed to stand in air for 1 year and then its ESR was measured, the same signal as in FIG. 1 was observed. This means that the radical is stably localized even if the radical compound is left in the air for one year.
Moreover, when the X-ray structural analysis was performed about the radical compound obtained in Example 1, it has confirmed that it was stacking between molecules. The intermolecular distance was 3.4 mm.

本発明のラジカル化合物は、ラジカルが局在化しており、有機半導体として有用である。本発明は、有機半導体を用いたデバイス、具体的には有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)、有機太陽電池、二次電池等での利用が可能である。   The radical compound of the present invention has a localized radical and is useful as an organic semiconductor. The present invention can be used in a device using an organic semiconductor, specifically, an organic field effect transistor (OFET), an organic electroluminescence element (organic EL element), an organic solar battery, a secondary battery, and the like.

Claims (6)

オルトキノン構造を有する多環芳香族化合物と、ホウ素を含むルイス酸とを含有する、有機半導体用組成物。   An organic semiconductor composition comprising a polycyclic aromatic compound having an orthoquinone structure and a Lewis acid containing boron. 前記オルトキノン構造を有する多環芳香族化合物が下記一般式(i)および下記一般式(ii)のいずれかで表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、前記ルイス酸が三ハロゲン化ホウ素である、請求項1に記載の有機半導体用組成物。
Figure 2019129160
(式(i)中、Z、Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。)
Figure 2019129160
(式(ii)中、Z〜Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。)
The polycyclic aromatic compound having an orthoquinone structure is at least one member selected from the group consisting of compounds represented by the following general formula (i) and the following general formula (ii), and the Lewis acid is a three-halogen compound The composition for organic semiconductors according to claim 1, which is boron fluoride.
Figure 2019129160
(In formula (i), Z 1 and Z 2 are each independently an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring.)
Figure 2019129160
(In formula (ii), Z 3 to Z 5 are each independently an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring.)
下記一般式(I)および下記一般式(II)のいずれかで表される、ラジカル化合物。
Figure 2019129160
(式(I)中、R、Rは各々独立して、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシキ基、シリル基、シロキシ基であり、Z、Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。)
Figure 2019129160
(式(II)中、R、Rは各々独立して、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシキ基、シリル基、シロキシ基であり、Z〜Zは各々独立して、芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。)
Radical compounds represented by the following general formula (I) and the following general formula (II).
Figure 2019129160
(In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a silyl group or a siloxy group, and Z 1 and Z 2 each independently represent An aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring)
Figure 2019129160
(In formula (II), R 3 and R 4 each independently represent a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a silyl group or a siloxy group, and Z 3 to Z 5 each independently represent An aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring)
請求項1または2に記載の有機半導体用組成物に光を照射する工程を有する、ラジカル化合物の製造方法。   The manufacturing method of the radical compound which has the process of irradiating light to the composition for organic semiconductors of Claim 1 or 2. 請求項1または2に記載の有機半導体用組成物を用いて形成された層を備えた、デバイス。   The device provided with the layer formed using the composition for organic semiconductors of Claim 1 or 2. 請求項3に記載のラジカル化合物を含む層を備えた、デバイス。   A device comprising a layer containing the radical compound according to claim 3.
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