JP2020083782A - Organic compound, production method of the same, organic liquid crystal, organic semiconductor and the like - Google Patents

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裕明 飯野
Hiroaki Iino
裕明 飯野
純一 半那
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純一 半那
岡村 寿
Hisashi Okamura
寿 岡村
ハオ ウー
Hao Wu
ハオ ウー
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Abstract

To provide an organic semiconductor showing high mobility and high thermal stability and having excellent solubility, an organic compound for the organic semiconductor, and a production method of the compound.SOLUTION: The present invention discloses an organic compound represented by the formula (1) and a production method of the compound, and applications of an organic semiconductor and the like using the organic compound. In the formula, Ar is an aromatic group selected from a phenyl or a thienyl which may have a substituent; one of Rand Ris a linear aliphatic group and the other is a hydrogen atom; and an acetylene bond in the parenthesis may be present or absent.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、有機化合物、その製法、有機液晶、有機半導体などに関し、とりわけ、有機化合物は液晶性と優れた溶解性を示し、その有機化合物を用いた有機液晶、有機半導体、トランジスタは高い移動度と耐熱性を示す、そのような有機化合物、その製法、有機液晶、有機半導体などの用途に関する。 The present invention relates to an organic compound, a method for producing the same, an organic liquid crystal, an organic semiconductor, and the like. In particular, an organic compound exhibits liquid crystallinity and excellent solubility, and an organic liquid crystal, an organic semiconductor, and a transistor using the organic compound have high mobility. And an application of such an organic compound exhibiting heat resistance, a method for producing the same, an organic liquid crystal, an organic semiconductor and the like.

正孔や電子による電子的な電荷の輸送が可能な有機物質は有機半導体として用いることができ、複写機感光体や光センサー、有機EL素子、有機トランジスタ、有機太陽電池、有機メモリー素子などの有機電子素子の材料として用いることができる。 Organic substances capable of transporting electronic charges by holes and electrons can be used as organic semiconductors, and organic substances such as photoconductors for photocopiers, photosensors, organic EL elements, organic transistors, organic solar cells, and organic memory elements. It can be used as a material for electronic devices.

一般に、有機半導体は、シリコン半導体に比べ、キャリア移動度が低く、その結果、トランジスタの応答速度が遅くなることが実用化の課題であったが、近年、アモルファスシリコン同等の移動度の有機半導体が開発されてきた。 In general, an organic semiconductor has a lower carrier mobility than a silicon semiconductor, and as a result, the response speed of a transistor is slow, which has been a practical problem, but in recent years, an organic semiconductor having a mobility equivalent to that of amorphous silicon has been developed. Has been developed.

有機トランジスタにおいては、ペンタセンの結晶材料を用いた有機トランジスタ(非特許文献1)が報告されて以来、オリゴチオフェン(非特許文献2、特許文献1)、TIPS-ペンタセン(非特許文献3、特許文献2)およびベンゾチエノベンゾチオフェン[5,10]誘導体(特許文献3)などが合成され、トランジスタが作製されている。しかしながら、有機半導体には更なる高移動度化とTFTにおける性能安定性が求められている。 Regarding organic transistors, since an organic transistor using a pentacene crystal material (Non-Patent Document 1) was reported, oligothiophene (Non-Patent Document 2, Patent Document 1), TIPS-pentacene (Non-Patent Document 3, Patent Document 3). 2) and benzothienobenzothiophene [5,10] derivative (Patent Document 3) and the like are synthesized to produce a transistor. However, organic semiconductors are required to have higher mobility and performance stability in TFTs.

液晶物質は、液晶に特有の配向欠陥が電気的に活性な準位を形成しにくく、液晶相において非液晶物質では困難な分子配向の制御が容易にでき、これを利用して高い移動度を持つ液晶性有機半導体として利用できる。この場合、非特許文献4に記載のように、不純物の混入によりイオン伝導が誘起されやすい配向秩序の低い、ネマチック(N)相やスメクチック A (SmA)相、SmC相などに比べ、mB、SmBcrystal、SmI、SmF、SmG、SmE、SmJ、SmKやSmH相などの高い配向秩序を示す液晶相は、イオン伝導が抑制できる上、高い移動度を示すことから、有機半導体として特に有用である。さらに、液晶物質を結晶膜として用いる場合は、配向制御の容易性を利用すると、結晶性や平坦性に優れ、配向が制御された結晶薄膜を作製できる特長を有するので、優れた結晶性有機半導体としても利用できる。液晶物質が、高次のスメクチック相、すなわち、固体様の薄膜を形成できるSmE相、SmG層、SmH層、SmJ相、SmK相やSmH相を発現する場合は、同時に、耐熱性を確保できる点で有効である。また、液晶物質は、低温で溶液プロセスにより製膜できる特長も有している。 In liquid crystal substances, alignment defects peculiar to liquid crystals are unlikely to form electrically active levels, and it is easy to control molecular orientation in the liquid crystal phase, which is difficult with non-liquid crystal substances. It can be used as a liquid crystal organic semiconductor. In this case, as described in Non-Patent Document 4, as compared with a nematic (N) phase, a smectic A (SmA) phase, an SmC phase, or the like, which has a low orientational order in which ionic conduction is easily induced by mixing impurities, mB, SmBcrystal , SmI, SmF, SmG, SmE, SmJ, SmK, and SmH phases are particularly useful as organic semiconductors because they can suppress ionic conduction and exhibit high mobility. Furthermore, when a liquid crystal substance is used as a crystal film, the crystallinity and flatness are excellent and the crystal thin film with controlled orientation can be produced by utilizing the ease of orientation control. Also available as When the liquid crystal substance exhibits a higher order smectic phase, that is, an SmE phase, an SmG layer, an SmH layer, an SmJ phase, an SmK phase or an SmH phase capable of forming a solid-like thin film, at the same time, heat resistance can be secured. Is effective in. Further, the liquid crystal substance has a feature that it can be formed into a film by a solution process at a low temperature.

また、本発明者らは、4つの芳香環が縮環した構造を持つ有機化合物の2分子層構造を有する有機薄膜によって高移動度化と性能安定性が得られることを教示した(特許文献4)。 Further, the present inventors have taught that an organic thin film having a bimolecular layer structure of an organic compound having a structure in which four aromatic rings are condensed provides high mobility and performance stability (Patent Document 4). ).

特開平10−190001号公報JP, 10-190001, A 特開2001−94107号公報JP, 2001-94107, A 国際公開第2006/077888号International Publication No. 2006/077888 特許第3237595号明細書Japanese Patent No. 3237595 特開2005―330185号公報JP 2005-330185 A 国際公開第2017/159657号International Publication No. 2017/159657

Y.-Y.Nelsona,Y.-Y.Lin,D.J.Gundlach,and T.N.Jackson,Appl.Phys.Lett.,72,1854,(1998).Y.-Y. Nelsona, Y.-Y. Lin, D.J. Gundlach, and T. N. Jackson, Appl. Phys. Lett., 72, 1854, (1998). F. Garnier, R. Hajlaoui, A. El Kassmi, G. Horowitz, L. Laigre, W. Porzio,M. Armanini, and F. Provasoli, Chem. Mater. 1998, 10, 3334-3339F. Garnier, R. Hajlaoui, A. El Kassmi, G. Horowitz, L. Laigre, W. Porzio, M. Armanini, and F. Provasoli, Chem. Mater. 1998, 10, 3334-3339. E.Anthony,J.S.Brooks,D.L.Eaton,and S.R.Parkin, J.Am.Chem.Soc.123,9482 - 9483 (2001)E. Anthony, J.S. Brooks, D.L. Eaton, and S.R. Parkin, J. Am. Chem. Soc. 123, 9482-9483 (2001) F. Garnier, R. Hajlaoui, A. El Kassmi, G. Horowitz, L. Laigre, W. Porzio,M. Armanini, and F. Provasoli, Chem. Mater. 1998, 10, 3334-3339F. Garnier, R. Hajlaoui, A. El Kassmi, G. Horowitz, L. Laigre, W. Porzio, M. Armanini, and F. Provasoli, Chem. Mater. 1998, 10, 3334-3339. J.E.Anthony,J.S.Brooks,D.L.Eaton,and S.R.Parkin, J.Am.Chem.Soc.123,J. E. Anthony, J.S. Brooks, D.L. Eaton, and S.R. Parkin, J. Am. Chem. Soc. one two Three, J. Hanna, A. Ohno, and H.Iino, Thin Solid Films 554 (2014) 58-63.J. Hanna, A. Ohno, and H. Iino, Thin Solid Films 554 (2014) 58-63. H.IIno, T.Usui, and J. Hanna, Nature Commun., (2015) 6, Article Number 6828 (2015)58-63.H.IIno, T. Usui, and J. Hanna, Nature Commun., (2015) 6, Article Number 6828 (2015) 58-63. J. Hanna, OPTO-ELECTRONICS REVIEW 13(4), 259-267 (2005).J. Hanna, OPTO-ELECTRONICS REVIEW 13(4), 259-267 (2005). H. Iino, T. Kobori, and J. Hanna, Jpn. J. Appl. Phys., 51, 11PD02 (2012)H. Iino, T. Kobori, and J. Hanna, Jpn. J. Appl. Phys., 51, 11PD02 (2012) H。Maeda, M. Funahashi, and J. Hanna, Mol. Crysr. Liq. Cyst., 366, 369-376(2001).H. Maeda, M. Funahashi, and J. Hanna, Mol. Crysr. Liq. Cyst., 366, 369-376 (2001).

従来、高移動度の有機半導体は、上記に示すように4つ又は5つ以上の縮合環の骨格を有する化合物によって実現されている。3つの芳香環が縮環した構造を有する結晶物質は有機トランジスタ材料として報告されているが、移動度は10-2cm2/Vs程度と小さく、興味がもたれるものではなかった。本発明者らは、特許文献4において、縮環の数が4つの有機半導体の2分子層構造で実用されるアモルファスシリコン並みの高い移動度(0.1〜0.5cm2/Vs)と高い熱安定性を示すことを見出してきたが、溶解度の点では十分ではなく、問題があった。 Conventionally, a high-mobility organic semiconductor has been realized by a compound having a skeleton of four or five or more condensed rings as described above. A crystalline substance having a structure in which three aromatic rings are condensed has been reported as an organic transistor material, but its mobility is as small as about 10 -2 cm 2 /Vs and was not of interest. The inventors of the present invention described in Patent Document 4 have high mobility (0.1 to 0.5 cm 2 /Vs) and high thermal stability comparable to those of amorphous silicon which is practically used in a bilayer structure of an organic semiconductor having four condensed rings. However, the solubility was not sufficient and there was a problem.

したがって、アモルファスシリコン並みの高い移動度と合成が簡単な3環の小さな縮環構造でありながら高い熱安定性を示すとともに、溶解度に優れた有機半導体、及びそれを実現する有機化合物があれば需要がある。 Therefore, there is a demand for organic semiconductors that exhibit high mobility as amorphous silicon and a small condensed ring structure of three rings that is easy to synthesize, yet exhibit high thermal stability, as well as excellent solubility, and organic compounds that realize the same. There is.

なお、特許文献5にはベンゾジチオフェン骨格に二つのフェニル誘導体が置換した化合物がスメクチック液晶相を示し、EL素子、光センサー、電子写真感光体、画像記録素子等の電子素子を作製できる旨の記載されている。しかし、1つのフェニル基等の芳香環で置換されたベンゾジチオフェン骨格を持つ化合物が液晶を発現するや結晶相において2分子層構造を持つことについて教示しない。 In addition, in Patent Document 5, a compound in which two phenyl derivatives are substituted in a benzodithiophene skeleton shows a smectic liquid crystal phase, and an electronic device such as an EL device, an optical sensor, an electrophotographic photosensitive member, and an image recording device can be produced. Have been described. However, it does not teach that a compound having a benzodithiophene skeleton substituted with one aromatic ring such as a phenyl group has a bilayer structure in the crystal phase when it exhibits a liquid crystal.

また、特許文献6にはベンゾジチオフェン骨格の半導体材料が高移動度を実現すると教示しており、その名目化合物は本発明の有機化合物と関連する。しかしながら、特許文献6が実施例において実際に教示している有機化合物は、融点の記載がなく、その根拠となるH NMRデータから物質が特定できず、また、本発明の有機化合物と同一ではない。さらに、その有機化合物が液晶性を示すことや2分子層構造を持つことについて教示しない。 Further, Patent Document 6 teaches that a semiconductor material having a benzodithiophene skeleton realizes high mobility, and its nominal compound is related to the organic compound of the present invention. However, the organic compound that Patent Document 6 actually teaches in Examples has no description of the melting point, the substance cannot be specified from the 1 H NMR data which is the basis thereof, and is not the same as the organic compound of the present invention. Absent. Further, it does not teach that the organic compound exhibits liquid crystallinity or has a bilayer structure.

本発明者らは、上記従来技術の現状に鑑み、鋭意検討する過程において、特定の3つの芳香環が縮環した化合物を合成し、この有機化合物からなる有機半導体が液晶性有機半導体として有用であるばかりでなく、2分子層構造を有する結晶膜においてアモルファスシリコン並みの高い移動度と高い熱安定性とを示し、しかも溶解度にも優れることを見出し、またその有機化合物の不純物となる副生成物の生成を回避できる有利な製造方法を確立し、さらにその有機化合物を用いてトランジスタを作製して移動度を調べ、トランジスタ材料等としてその結晶の有効性を明らかにし、本発明を完成した。 In view of the above-mentioned conventional state of the art, the present inventors have synthesized a compound in which three specific aromatic rings are condensed, and an organic semiconductor composed of this organic compound is useful as a liquid crystalline organic semiconductor in the course of intensive studies. In addition to the above, it was found that a crystalline film having a bilayer structure has high mobility and high thermal stability comparable to those of amorphous silicon, and has excellent solubility, and it is a by-product that becomes an impurity of the organic compound. The present invention has been completed by establishing an advantageous manufacturing method capable of avoiding the formation of a compound, further forming a transistor by using the organic compound, and examining the mobility, clarifying the effectiveness of the crystal as a transistor material or the like, and completing the present invention.

本発明によれば、下記が提供される。
<態様1>下記式(1)で表わされる有機化合物。
〔式中、Arは置換基を有してもよいフェニル又はチエニルから選ばれる芳香族基であり、RおよびRはいずれか一方は鎖状脂肪族基であり、他方は水素原子であり、カッコ内のアセチレン結合は存在しても存在しなくてもよい。〕
According to the present invention, the following is provided.
<Aspect 1> An organic compound represented by the following formula (1).
[Wherein, Ar is an aromatic group selected from phenyl and thienyl which may have a substituent, one of R 1 and R 2 is a chain aliphatic group, and the other is a hydrogen atom. The acetylene bond in parentheses may or may not be present. ]

<態様2>
鎖状脂肪族基が、主鎖中に−O−、−S−、−NH−、−CO−、−OCO−又は−SO−を含んでもよく、あるいは主鎖の炭素原子同士が二重結合で結合されていてもよい、炭素原子数1〜20個の鎖状脂肪族基である、態様1に記載の有機化合物。
<Aspect 2>
Chain aliphatic groups, -O in the main chain -, - S -, - NH -, - CO -, - OCO- or -SO 2 - may comprise, or carbon atoms between the main chain double The organic compound according to aspect 1, which is a chain aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, which may be bonded by a bond.

<態様3>
Arの置換基は、ハロゲン基、ニトロ基、ニトリル基、非環式又は環式の脂肪族基である、態様1又は2に記載の有機化合物。
<Aspect 3>
The organic compound according to aspect 1 or 2, wherein the substituent of Ar is a halogen group, a nitro group, a nitrile group, or an acyclic or cyclic aliphatic group.

<態様3>
下記式(2)又は(3)のいずれかで表わされる、態様1又は2に記載の有機化合物。
(これらの式中、RおよびRはいずれも鎖状脂肪族基である。)
<Aspect 3>
The organic compound according to aspect 1 or 2, which is represented by the following formula (2) or (3).
(In these formulas, both R 1 and R 2 are chain aliphatic groups.)

<態様4>
液晶を示す、態様1〜3のいずれか一項に記載の有機化合物。
<Aspect 4>
The organic compound according to any one of aspects 1 to 3, which is a liquid crystal.

<態様5>
2分子層構造を有する結晶を形成可能である、態様1〜4のいずれか一項に記載の有機化合物。
<Aspect 5>
The organic compound according to any one of aspects 1 to 4, which is capable of forming a crystal having a bilayer structure.

<態様6>
下記式(4)で表される化合物を中間体として、下記式(5)で表される目的化合物を生成する、有機化合物の製造方法。
(これらの式中、RおよびRのいずれか一方は鎖状脂肪族基、他方は水素原子であり、カッコ内のアセチレン結合は存在しても存在しなくてもよい。)
<Aspect 6>
A method for producing an organic compound, which comprises using a compound represented by the following formula (4) as an intermediate to produce a target compound represented by the following formula (5).
(In these formulas, one of R 1 and R 2 is a chain aliphatic group and the other is a hydrogen atom, and the acetylene bond in the parentheses may or may not exist.)

<態様7>
前記式(4)で表される化合物を中間体として下記式(6)で表される化合物を生成する工程を含む、態様6に記載の有機化合物の製造方法。
(式中、Rは鎖状脂肪族基又は水素原子であり、カッコ内のアセチレン結合は存在しても存在しなくてもよい。)
<Aspect 7>
7. The method for producing an organic compound according to aspect 6, comprising a step of producing a compound represented by the following formula (6) using the compound represented by the formula (4) as an intermediate.
(In the formula, R 2 is a chain aliphatic group or a hydrogen atom, and the acetylene bond in the parentheses may or may not exist.)

<態様8>
下記式(1)
〔式中、Arは置換基を有してもよいフェニル又はチエニルから選ばれる芳香族基であり、RおよびRはいずれか一方は鎖状脂肪族基であり、他方は水素原子であり、カッコ内のアセチレン結合は存在しても存在しなくてもよい。〕
で表わされる有機化合物を含む有機液晶であって、
前記有機化合物がSmB、SmBcrystal、SmI、SmF、SmG、SmE、SmJ、SmK又はSmH相から選ばれる液晶相を示すことを特徴とする有機液晶。
<Aspect 8>
Formula (1) below
[Wherein, Ar is an aromatic group selected from phenyl and thienyl which may have a substituent, one of R 1 and R 2 is a chain aliphatic group, and the other is a hydrogen atom. The acetylene bond in parentheses may or may not be present. ]
An organic liquid crystal containing an organic compound represented by:
An organic liquid crystal wherein the organic compound exhibits a liquid crystal phase selected from SmB, SmBcrystal, SmI, SmF, SmG, SmE, SmJ, SmK or SmH phases.

<態様9>
前記有機化合物が下記式(2)又は(3)のいずれかで表わされる化合物である、態様8に記載の有機液晶。
(これらの式中、RおよびRはいずれも鎖状脂肪族基である。)
<Aspect 9>
9. The organic liquid crystal according to aspect 8, wherein the organic compound is a compound represented by the following formula (2) or (3).
(In these formulas, both R 1 and R 2 are chain aliphatic groups.)

<態様10>
前記液晶相がSmE相である、態様8又は9に記載の有機液晶。
<Aspect 10>
The organic liquid crystal according to aspect 8 or 9, wherein the liquid crystal phase is an SmE phase.

<態様11>
態様1〜6のいずれか一項に記載の式(1)で表される化合物の結晶からなる有機半導体。
<Aspect 11>
An organic semiconductor comprising a crystal of the compound represented by formula (1) according to any one of aspects 1 to 6.

<態様12>
前記結晶が2分子層構造を有する、態様11に記載の有機半導体。
<Aspect 12>
The organic semiconductor according to aspect 11, wherein the crystal has a bilayer structure.

<態様13>
前記2分子層構造は、前記有機化合物が層状に配列し、前記有機化合物の軸が前記2分子層構造の前記層方向に対して垂直な方向に配向する2分子層を繰り返し単位とする構造である、態様11又は12に記載の有機半導体。
<Aspect 13>
The bilayer structure is a structure in which the organic compounds are arranged in a layered structure, and a bilayer in which the axis of the organic compound is oriented in a direction perpendicular to the layer direction of the bilayer structure is a repeating unit. The organic semiconductor according to Aspect 11 or 12.

<態様14>
前記有機半導体はSmB、SmBcrystal、SmI、SmF、SmG、SmE、SmJ、SmK又はSmH相を示す液晶に由来する結晶である、態様11〜13のいずれか一項に記載の有機半導体。
<Aspect 14>
14. The organic semiconductor according to any one of aspects 11 to 13, wherein the organic semiconductor is a crystal derived from a liquid crystal exhibiting a SmB, SmBcrystal, SmI, SmF, SmG, SmE, SmJ, SmK or SmH phase.

<態様15>
前記有機半導体はSmE相を示す液晶に由来する結晶である、態様14に記載の有機半導体。
<Aspect 15>
15. The organic semiconductor according to aspect 14, wherein the organic semiconductor is a crystal derived from a liquid crystal exhibiting an SmE phase.

<態様16>
態様8〜10のいずれか一項に記載の有機液晶を含む液晶装置。
<Aspect 16>
A liquid crystal device comprising the organic liquid crystal according to any one of aspects 8 to 10.

<態様17>
態様8〜10のいずれか一項に記載の有機液晶又は態様11〜15のいずれか一項に記載の有機半導体を含む半導体素子。
<Aspect 17>
A semiconductor device comprising the organic liquid crystal according to any one of aspects 8 to 10 or the organic semiconductor according to any one of aspects 11 to 15.

<態様18>
態様8〜10のいずれか一項に記載の有機液晶又は態様11〜15のいずれか一項に記載の有機半導体を含むトランジスタ素子。
<Aspect 18>
A transistor element containing the organic liquid crystal according to any one of aspects 8 to 10 or the organic semiconductor according to any one of aspects 11 to 15.

本発明によれば、有機化合物とその製造方法、並びに、その有機化合物を用いた、高い移動度と高い熱安定性とを示し、しかも溶解度にも優れる、有機液晶、有機半導体、有機半導体素子及び有機トランジスタ素子が提供される。 According to the present invention, an organic compound and a method for producing the same, and an organic liquid crystal, an organic semiconductor, an organic semiconductor element, which uses the organic compound, exhibits high mobility and high thermal stability, and is also excellent in solubility. An organic transistor device is provided.

図1は、2分子層構造と1分子層構造を説明する模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a bilayer structure and a monolayer structure. 図2は、トランジスタを模式的に示す横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the transistor. 図3は、Ph-BDT-C8の冷却時及び加熱時の示差走査熱量分析チャートである。FIG. 3 is a differential scanning calorimetric analysis chart of Ph-BDT-C8 during cooling and during heating. 図4は、Ph-BDT-C8の液体から冷却時の180℃での偏光顕微鏡写真である。FIG. 4 is a polarization micrograph at 180° C. when cooled from the liquid Ph-BDT-C8. 図5は、Ph-BDT-C8の液体から冷却時の30℃での偏光顕微鏡写真である。FIG. 5 is a polarization microscope photograph at 30° C. when the Ph-BDT-C8 liquid was cooled. 図6は、Ph-BDT-C8の180℃及び30℃に加熱時の液晶及び結晶のX線回折チャートである。FIG. 6 is an X-ray diffraction chart of liquid crystals and crystals of Ph-BDT-C8 when heated to 180° C. and 30° C. 図7は、Ph-BDT-C8の結晶の熱アニール前後のX線回折チャートである。FIG. 7 is an X-ray diffraction chart before and after thermal annealing of the Ph-BDT-C8 crystal. 図8は、Ph-BDT-C8の熱アニール前後の結晶を有するトランジスタの移動度を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the mobility of a transistor having crystals of Ph-BDT-C8 before and after thermal annealing. 図9は、Ph-BDT-C14の冷却時及び加熱時の示差走査熱量分析チャートである。FIG. 9 is a differential scanning calorimetric analysis chart of Ph-BDT-C14 during cooling and during heating. 図10は、Ph-BDT-C14の液体から冷却時の130℃での偏光顕微鏡写真である。FIG. 10 is a polarization micrograph at 130° C. when cooled from the liquid Ph-BDT-C14. 図11は、Ph-BDT-C14の液体から冷却時の30℃での偏光顕微鏡写真である。FIG. 11 is a polarization micrograph at 30° C. when cooled from the liquid Ph-BDT-C14. 図12は、Ph-BDT-C14の130℃及び30℃に加熱時の液晶及び結晶のX線回折チャートである。FIG. 12 is an X-ray diffraction chart of liquid crystals and crystals of Ph-BDT-C14 when heated to 130° C. and 30° C. 図13は、Ph-BDT-C14の結晶の熱アニール前後のX線回折チャートである。FIG. 13 is an X-ray diffraction chart before and after thermal annealing of the Ph-BDT-C14 crystal. 図14は、Ph-BDT-C14の熱アニール前後の結晶を有するトランジスタの移動度を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing the mobility of a transistor having crystals of Ph-BDT-C14 before and after thermal annealing. 図15は、BDT-Ae- Ph-C8の室温、および、60℃、130℃に加熱した結晶膜のX線回折パターンである。FIG. 15 is an X-ray diffraction pattern of the crystal film of BDT-Ae-Ph-C8 heated at room temperature and at 60° C. and 130° C. 図16は、Ph-Ae- BDT-C8の冷却時及び加熱時の示差走査熱量分析チャートである。FIG. 16 is a differential scanning calorimetric analysis chart of Ph-Ae-BDT-C8 during cooling and heating. 図17は、BDT-Ae- Ph-C8液晶(160℃)及び結晶(20℃)の偏光顕微鏡写真である。FIG. 17 is a polarization micrograph of a BDT-Ae-Ph-C8 liquid crystal (160° C.) and a crystal (20° C.). 図18は、BDT-Ae- Ph-C8の液晶相(160℃)および、結晶相(20℃)のX線回折チャートである。FIG. 18 is an X-ray diffraction chart of the liquid crystal phase (160° C.) and the crystal phase (20° C.) of BDT-Ae-Ph-C8.

(新規化合物)
本発明の新規化合物は、下記式(1)で表される有機化合物である。
〔式中、Arは置換基を有してもよいフェニル又はチエニルから選ばれる芳香族基であり、RおよびRはいずれか一方は鎖状脂肪族基であり、他方は水素原子であり、カッコ内のアセチレン結合はあってもなくてもよい。〕
(New compound)
The novel compound of the present invention is an organic compound represented by the following formula (1).
[Wherein, Ar is an aromatic group selected from phenyl and thienyl which may have a substituent, one of R 1 and R 2 is a chain aliphatic group, and the other is a hydrogen atom. The acetylene bond in parentheses may or may not be present. ]

本発明の式(1)で表される有機化合物は、3つの芳香環が縮環した構造を持つ有機半導体で、SmE相などの高次の液晶相を示すチオフェン骨格を含む3つの芳香環が縮環した液晶性有機半導体であり、結晶相においては、2分子層構造を呈する結晶膜を与える。4つの芳香環が縮環した構造を持つ有機半導体は2分子層構造を呈する結晶膜を与えるものは知られていたが、2分子層構造を呈する結晶膜を与える3つの芳香環が縮環した物質の例は知られていない。また、チオフェン骨格を含む3つの芳香環が縮環した骨格の物質は非液晶性のものが多く、SmE相などの高次の液晶相を示すチオフェン骨格を含む3つの芳香環が縮環した液晶性有機半導体は知られていない。 The organic compound represented by the formula (1) of the present invention is an organic semiconductor having a structure in which three aromatic rings are condensed, and three aromatic rings containing a thiophene skeleton exhibiting a higher liquid crystal phase such as an SmE phase are It is a condensed liquid crystalline organic semiconductor and gives a crystal film exhibiting a bilayer structure in the crystal phase. It has been known that an organic semiconductor having a structure in which four aromatic rings are condensed gives a crystal film having a bilayer structure, but three aromatic rings which give a crystal film having a bilayer structure are condensed. No examples of substances are known. In addition, many substances having a skeleton in which three aromatic rings containing a thiophene skeleton are condensed are non-liquid crystalline, and a liquid crystal in which three aromatic rings containing a thiophene skeleton exhibiting a higher-order liquid crystal phase such as an SmE phase are condensed. Organic semiconductors are not known.

ベンゾジチオフェン骨格
本発明の式(1)で表される有機化合物は、主骨格がベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン(ベンゾジチオフェンBenzodithiophene;ベンゾチエノチオフェンBenzothienothiopheneとも称される;以下、「ベンゾジチオフェン」「BDT」と表記することもある)系である。式(1)で表される有機化合物からなる有機半導体において、ベンゾジチオフェン骨格は棒状の芳香族π電子共役系縮環構造を有し、電荷輸送性分子ユニットとして機能する。鋭意、研究の結果、ベンゾジチオフェン系は縮合環の数が3つであるにもかかわらず、ベンゾジチオフェンを主骨格とする式(1)で表される有機化合物が優れた溶解性を有すばかりでなく、高次の配向秩序を有する液晶相であるスメクチック相(SmE相)を示し、さらに、結晶相においては2分子層構造をとることができ、液晶性半導体材料、および、結晶性有機半導体として、高い移動度と高い熱安定性を示すことを見出した。
Benzodithiophene skeleton The organic compound represented by the formula (1) of the present invention has a main skeleton of benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene (benzodithiophene Benzodithiophene; benzothienothiophene) Hereinafter referred to as "benzodithiophene" or "BDT"). In an organic semiconductor composed of an organic compound represented by the formula (1), a benzodithiophene skeleton has a rod-like aromatic π-electron conjugated fused ring structure and functions as a charge transporting molecular unit. As a result of diligent research, the organic compound represented by the formula (1) having benzodithiophene as the main skeleton has excellent solubility even though the benzodithiophene-based compound has three condensed rings. In addition, it exhibits a smectic phase (SmE phase), which is a liquid crystal phase having a higher order of orientation, and can have a two-layer structure in the crystal phase, which is a liquid crystalline semiconductor material and a crystalline material. As an organic semiconductor, they have found that they exhibit high mobility and high thermal stability.

本発明の式(1)で表される有機化合物は、ベンゾジチオフェンの2位に単結合によってアセチレン結合(−C≡C−;三重結合)を介し、又は、介さずにフェニル又はチエニルから選ばれる芳香族基が結合した2−芳香族基(―アセチレン)ベンゾジチオフェン骨格を有し、ベンゾジチオフェンの6位と、芳香族基の4位(芳香族がチエニルのときは5位でもよい)の一方に単結合によって鎖状脂肪族基が結合し、他方には水素原子が結合している。本発明の式(1)で表される有機化合物は、全体として直線状であり、その軸(長手方向)の一方の端部側に剛直な芳香族基が存在し、他方の端部側にフレキシブルな鎖状脂肪族基を有する非対称の分子構造を有する化合物である。 The organic compound represented by the formula (1) of the present invention is selected from phenyl and thienyl with or without a acetylene bond (-C≡C-; triple bond) at the 2-position of benzodithiophene by a single bond. Has a 2-aromatic group (-acetylene) benzodithiophene skeleton to which an aromatic group is bound, and has the 6-position of benzodithiophene and the 4-position of the aromatic group (may be 5 position when aromatic is thienyl) A) a chain aliphatic group is bonded to one of them by a single bond, and a hydrogen atom is bonded to the other. The organic compound represented by the formula (1) of the present invention is linear as a whole, and has a rigid aromatic group on one end side of its axis (longitudinal direction) and on the other end side. It is a compound having an asymmetric molecular structure having a flexible chain aliphatic group.

芳香族基
本発明の式(1)で表される有機化合物は、ベンゾジチオフェンの2位(又は6位)に単結合を介して芳香族基Arが結合しているが、ベンゾジチオフェンと芳香族基Arとは間にアセチレン結合(−C≡C−)を介して単結合で結合していてもよい。
The organic compound represented by the formula (1) aromatic groups present invention is an aromatic group Ar via a single bond to the 2-position (or 6-position) of benzodithiophenes are attached, a benzodithiophene A single bond may be bonded to the aromatic group Ar via an acetylene bond (-C≡C-).

式(1)で表される有機化合物において、芳香族基Arは液晶性の発現に有効で、5員環、6員環、あるいは、5員環+6員環の組み合わせからなる芳香族基が利用できる。 In the organic compound represented by the formula (1), the aromatic group Ar is effective for exhibiting liquid crystallinity, and an aromatic group consisting of a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a combination of a 5-membered ring and a 6-membered ring is used. Available.

式(1)で表される有機化合物において、芳香族基が置換基を有してもよいフェニル又はチエニルであることが溶解度の点から、より好ましい。 In the organic compound represented by the formula (1), the aromatic group is more preferably phenyl or thienyl which may have a substituent, from the viewpoint of solubility.

本発明の式(1)で表される有機化合物において、ベンゾジチオフェン骨格は棒状の芳香族π電子共役系縮環構造を形成するが、このベンゾジチオフェンの主骨格に対してもう一つの剛直な構造(フェニル又はチエニルからなる芳香族基)を単結合で連結した骨格構造とすることで、剛直な棒状の電子共役系構造に分子のフリップ−フロップ運動が可能にされるので、特に高次の液晶相の発現とそれによる高い移動度を可能にすると考えられる。 In the organic compound represented by the formula (1) of the present invention, the benzodithiophene skeleton forms a rod-like aromatic π-electron conjugated fused ring structure. By making a skeleton structure in which various structures (aromatic groups consisting of phenyl or thienyl) are linked by a single bond, the molecule can be flip-flop-moved in a rigid rod-like electron conjugated system structure, and therefore, a higher order It is considered that the development of the liquid crystal phase and the resulting high mobility are possible.

また、本発明の式(1)で表される有機化合物は、ベンゾジチオフェン骨格と芳香族基との単結合の間にアセチレン結合(−C≡C−)が介在してもよい。アセチレン結合(−C≡C−)は電子共役系構造で剛直であるが、アセチレン結合(−C≡C−)が単結合を介してベンゾジチオフェン骨格と芳香族基の間に結合すると、全体として棒状の剛直な電子共役系構造に分子のフリップ−フロップ運動が可能にされることで、特に高次の液晶相の発現とそれによる高い移動度を可能にすると考えられる。 Moreover, in the organic compound represented by the formula (1) of the present invention, an acetylene bond (—C≡C—) may be present between the single bond between the benzodithiophene skeleton and the aromatic group. The acetylene bond (-C≡C-) is rigid in an electron conjugated system structure, but when the acetylene bond (-C≡C-) is bonded between the benzodithiophene skeleton and the aromatic group via a single bond, the whole structure is improved. As a result, it is considered that the flip-flop motion of the molecule is enabled in the rod-shaped rigid electronically conjugated system structure, and in particular, the manifestation of the liquid crystal phase of higher order and the higher mobility thereof are enabled.

式(1)で表される有機化合物の好ましい態様において、芳香族基は、Rが水素原子である場合に鎖状脂肪族基であるR2が結合しえることを除き、全く置換されず、フェニル又はチエニルを構成するすべての炭素原子に水素原子が結合した基であってよい。芳香族基が置換基を有さないフェニル又はチエニルであると、移動度を向上させる観点から好ましい。 In a preferred embodiment of the organic compound represented by formula (1), the aromatic group is not substituted at all, except that when R 1 is a hydrogen atom, R 2 which is a chain aliphatic group can be bonded. It may be a group in which a hydrogen atom is bonded to all carbon atoms constituting phenyl, phenyl or thienyl. It is preferable that the aromatic group is phenyl or thienyl having no substituent, from the viewpoint of improving the mobility.

また、芳香族基は置換基を有してもよく、その置換基としては、ハロゲン基、ニトロ基、ニトリル基、非環式又は環式の脂肪族基を挙げることができる。 Further, the aromatic group may have a substituent, and examples of the substituent include a halogen group, a nitro group, a nitrile group, and an acyclic or cyclic aliphatic group.

非環式又は環式の脂肪族基は、炭素原子数が1〜20個、さらに3〜20個、特に6〜14個であってよい。 The acyclic or cyclic aliphatic groups may have 1 to 20, more preferably 3 to 20, and especially 6 to 14 carbon atoms.

非環式の脂肪族基は、分岐を有してもよいアルキル基、さらには直鎖状のアルキル基であることが好ましいが、炭素原子からなる脂肪族主鎖中に−O−、−S−、−NH−、−CO−、−OCO−又は−SO−を含んでもよく、あるいは主鎖の炭素原子同士が二重結合または三重結合で結合されていてもよい。 The acyclic aliphatic group is preferably an alkyl group which may have a branch, and more preferably a linear alkyl group, but -O-, -S in the aliphatic main chain composed of carbon atoms. -, - NH -, - CO -, - OCO- or -SO 2 - may comprise, or may be a carbon atom to each other in the main chain are bonded by a double bond or triple bond.

環式の脂肪族基としては、シクロヘキシル、シクロペンチル、シクロヘプチルなどのシクロ脂肪族基、またはシクロ脂肪族基と非環式の脂肪族基との組合せでもよい。 The cyclic aliphatic group may be a cycloaliphatic group such as cyclohexyl, cyclopentyl or cycloheptyl, or a combination of a cycloaliphatic group and an acyclic aliphatic group.

芳香族基の好ましい置換基は、主鎖に−O−、−S−又は−NH−を含んでもよい炭素原子数1〜20個の直鎖状脂肪族基、さらに炭素原子数1〜20個、さらに3〜20個、特に6〜14個のアルキル基である。 Preferred substituents for aromatic groups, -O in the main chain -, - S- or -NH 2 - and comprise 1-20C also good carbon atoms linear aliphatic group, the number still 1 to 20 carbon atoms , More preferably 3 to 20, especially 6 to 14 alkyl groups.

芳香族基は、1個または複数個の置換基を有していてもよい。
本発明の式(1)で表される有機化合物では、ベンゾジチオフェン骨格とAr(芳香族基)の一方が鎖状脂肪族基と結合し、他方が水素原子と結合している。ベンゾジチオフェン骨格に鎖状脂肪族基が結合しているとき、芳香族基の置換基は水素原子が好ましいが、ハロゲン基、ニトロ基及び/又はニトリル基であってもよい。
The aromatic group may have one or more substituents.
In the organic compound represented by the formula (1) of the present invention, one of the benzodithiophene skeleton and Ar (aromatic group) is bonded to the chain aliphatic group, and the other is bonded to a hydrogen atom. When the chain aliphatic group is bonded to the benzodithiophene skeleton, the substituent of the aromatic group is preferably a hydrogen atom, but may be a halogen group, a nitro group and/or a nitrile group.

芳香族基であるフェニル又はチエニルに結合する鎖状脂肪族基は、芳香族基がベンゾジチオフェン骨格と結合した位置とは反対側である、フェニル環の4位、ベンゾジチオフェンと2位で結合したチオフェン環の4位または5位、同じく3位で結合したチオフェン環の5位に結合すると、分子構造が直線性となり、液晶性及び半導体特性の観点から好ましい。 The chain aliphatic group bonded to phenyl or thienyl, which is an aromatic group, is at the 4-position of the phenyl ring, which is on the opposite side of the position where the aromatic group is bonded to the benzodithiophene skeleton, and the 2-position with benzodithiophene. Bonding at the 4-position or 5-position of the bonded thiophene ring, and at the 5-position of the thiophene ring also bonded at the 3-position, the molecular structure becomes linear, which is preferable from the viewpoint of liquid crystallinity and semiconductor properties.

鎖状脂肪族基
本発明の式(1)で表される有機化合物は、ベンゾジチオフェンの2位に、又はベンゾジチオフェンの6位に結合した芳香族基(フェニル環の4位、ベンゾジチオフェンと2位で結合したチオフェン環の4位または5位、同じく3位で結合したチオフェン環の5位)に、単結合によって鎖状脂肪族基が結合している。
The organic compound represented by chain aliphatic radical compounds of formula (1) is the 2-position of benzodithiophene, or aromatic bound to 6-position of the benzodithiophene group (4-position of the phenyl ring, Benzoji A chain aliphatic group is bonded by a single bond to the 4- or 5-position of the thiophene ring bonded to the 2-position with thiophene and the 5-position of the thiophene ring similarly bonded to the 3-position.

鎖状脂肪族基は、主鎖中に−O−、−S−、−NH−、−CO−、−OCO−又は−SO−を含んでもよく、あるいは主鎖の炭素原子同士が二重結合または三重結合で結合されていてもよい、炭素原子数1〜20個の鎖状脂肪族基であってよい。鎖状脂肪族基は、炭素原子数1〜20個のアルキル基であってよい。鎖状脂肪族基は、炭素原子数1〜20個の主鎖中に−O−、−S−又は−NH−を含んでよい。鎖状脂肪族基は、主鎖の炭素原子同士は二重結合または三重結合で結合されていなくてよい。鎖状脂肪族基は非環式であり、環式の脂肪族基を含まない。鎖状脂肪族基は、分岐を有してよいが、製膜性と移動度を向上させる観点からは直鎖状であることが好ましい。フレキシブルな鎖状脂肪族基が、棒状で剛直なベンゾジチオフェン骨格に対して直線状に結合されると、分子構造の異方性と液体性が与えられ、液晶相の発現に好ましい。 Chain aliphatic groups, -O in the main chain -, - S -, - NH -, - CO -, - OCO- or -SO 2 - may comprise, or carbon atoms between the main chain double It may be a chain aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, which may be bonded by a bond or a triple bond. The chain aliphatic group may be an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The chain aliphatic group may contain -O-, -S- or -NH- in the main chain having 1 to 20 carbon atoms. In the chain aliphatic group, the carbon atoms of the main chain do not have to be bound by a double bond or a triple bond. The chain aliphatic group is acyclic and does not include a cyclic aliphatic group. The chain-like aliphatic group may have a branch, but is preferably a straight chain from the viewpoint of improving film-forming property and mobility. When the flexible chain aliphatic group is linearly bonded to the rod-shaped and rigid benzodithiophene skeleton, anisotropy of the molecular structure and liquidity are imparted, which is preferable for manifesting a liquid crystal phase.

一つの好ましい鎖状脂肪族基は、−(CH−X−(CH−CH〔式中、Xは単結合、S,O,NHを表し、xは2以上の整数、yは0〜17の整数、x+yは19以下の整数である。〕であってよい。 One preferred chain aliphatic group, - (CH 2) x -X- (CH 2) y -CH 3 wherein, X represents a single bond, S, O, and NH, x is an integer of 2 or more , Y is an integer of 0 to 17, and x+y is an integer of 19 or less. ] May be sufficient.

一つの好ましい鎖状脂肪族基は、炭素原子数が1〜20個の直鎖アルキル基であってよく、好ましくは炭素原子数が3〜20個、より好ましくは6〜18個、さらには8〜14個の直鎖アルキル基であってよい。 One preferred chain aliphatic group may be a linear alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 3 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, and further 8 carbon atoms. It may be up to 14 straight chain alkyl groups.

本発明の新規化合物の特長
本発明の新規化合物のベンゾジチオフェン骨格と芳香族基とを含む剛直な棒状の骨格構造の一方の端部に直線状に鎖状脂肪族基が結合すると、剛直な骨格にフレキシブルなユニットが付加して、溶解性が向上するばかりでなく、分子に液体性が付与される結果、液晶性の発現に好ましく、配向制御が容易になり半導体材料に高い移動度が得られる。
Features of the novel compound of the present invention When a linear aliphatic group is linearly bonded to one end of a rigid rod-like skeleton structure containing a benzodithiophene skeleton and an aromatic group of the novel compound of the present invention, Adding a flexible unit to the skeleton not only improves the solubility but also imparts liquidity to the molecule, which is preferable for manifesting liquid crystallinity and facilitates alignment control, resulting in high mobility in semiconductor materials. Be done.

本発明の式(1)で表される有機化合物のベンゾジチオフェン骨格と芳香族基とを含む剛直な棒状の骨格構造の一方だけの端部に直線状に鎖状脂肪族基が結合すると、剛直な骨格にフレキシブルなユニットが付加して、分子に液体性及び液晶性が付与されるとともに、高次液晶相の発現、さらには2分子層構造を有する結晶を形成することができるので、半導体特性、特に、移動度の向上の観点から好ましい。 When the linear aliphatic group is linearly bonded to only one end of the rigid rod-like skeleton structure containing the benzodithiophene skeleton and the aromatic group of the organic compound represented by the formula (1) of the present invention, Since a flexible unit is added to the rigid skeleton to impart liquidity and liquid crystallinity to the molecule, a high-order liquid crystal phase can be expressed, and a crystal having a bilayer structure can be formed. It is preferable from the viewpoint of improving the characteristics, especially the mobility.

本発明の式(1)で表される有機化合物の好ましい例を示すと、下記がある。
Preferred examples of the organic compound represented by the formula (1) of the present invention are as follows.

(式(1)で表される化合物の製造方法)
本発明の式(1)で表される化合物は、例えば、以下に述べる製造方法のいずれかで製造してよい。
(Method for producing compound represented by formula (1))
The compound represented by formula (1) of the present invention may be produced, for example, by any of the production methods described below.

式(1)で表される化合物の例(鎖状脂肪族基がBDTではなく、フェニル又はチエニルに結合している例)は、例えば、下記の合成スキーム(I)で製造してよい。この場合、中間体となるBDTのモノハロゲン置換体Cの合成においては、特許文献6に記載のBDT環をハロゲン化し、BDTのモノハロゲン置換体を得る方法では、ジハロゲン置換体の生成は免れず、最終目的生成物を得る際に、ジハロゲン体に由来する生成物が生成され、不純物となる。この不純物は目的生成物と類似性が高いため、実施例で後述するように除去が極めて困難であり、微量といえどもキャリアを捕獲する電子的に活性な不純物となるため、半導体材料として用いる場合は致命的となる。このため、モノハロゲン置換体Cの合成には、本合成スキームに示すように、BDTのジハロゲン置換体の生成を抑制できるスキームを用いることが肝要である。
Examples of the compound represented by the formula (1) (an example in which a chain aliphatic group is bonded to phenyl or thienyl instead of BDT) may be produced, for example, by the following synthetic scheme (I). In this case, in the synthesis of the monohalogenated substitution product C of BDT, which is an intermediate, the method of halogenating the BDT ring described in Patent Document 6 to obtain the monohalogenated substitution product of BDT inevitably produces a dihalogen substitution product. When obtaining the final target product, a product derived from a dihalogen compound is produced and becomes an impurity. Since this impurity has a high similarity to the target product, it is extremely difficult to remove it as described later in Examples, and even if it is a trace amount, it becomes an electronically active impurity that traps carriers. Will be fatal. Therefore, for the synthesis of the monohalogen-substituted compound C, it is important to use a scheme that can suppress the production of the dihalogen-substituted compound of BDT, as shown in this synthetic scheme.

合成スキーム(I)では、最初にBDT(化合物A)をBuLi触媒(式中、Buはブチルである)の存在で(CHSiClでシリル化反応させて、化合物Aの2位の水素原子をシリル基((CHSi基)で置換して2−シリルBDT(化合物B)を生成する。次いで化合物Bをハロゲン化剤IClと反応させてシリル基である(CHSi基をハロゲンIで置換して2−ハロゲンBDT(化合物C)を生成してから、化合物CをPd触媒の存在においてR−Ar−B(OH)(Arは芳香族基、Rは鎖状脂肪族基である)と反応させてハロゲンIと置換して、鎖状脂肪族基が結合した芳香族基R−Ar-を結合させて化合物D(BDTと結合した芳香族基に脂肪族基が結合した目的化合物)を生成する。 In the synthetic scheme (I), first, BDT (compound A) is subjected to silylation reaction with (CH 3 ) 3 SiCl in the presence of a BuLi catalyst (wherein Bu is butyl) to give hydrogen at the 2-position of compound A. atom to produce a silyl group substituted with ((CH 3) 3 Si group) 2- silyl BDT (compound B). Then, the compound B is reacted with a halogenating agent ICl to substitute the (CH 3 ) 3 Si group, which is a silyl group, with a halogen I to form a 2-halogen BDT (compound C), and then the compound C is treated with a Pd catalyst. In the presence of R-Ar-B(OH) 2 (Ar is an aromatic group, R is a chained aliphatic group) and is substituted with halogen I to form an aromatic group bonded to the chained aliphatic group. R-Ar- is bonded to form compound D (a target compound in which an aliphatic group is bonded to an aromatic group bonded to BDT).

合成スキーム(I)において、芳香族基Arは置換されてもよいフェノール又はチエニルである。合成スキーム(I)では、R−Ar−B(OH)に代えてR−Ar−Ae−B(OH)(式中、Aeはアセチレン結合(−C≡C−)である)を用いることができる。 In the synthetic scheme (I), the aromatic group Ar is an optionally substituted phenol or thienyl. In the synthetic scheme (I), R-Ar-B(OH) 2 is replaced with R-Ar-Ae-B(OH) 2 (in the formula, Ae is an acetylene bond (-C≡C-)). be able to.

また、式(1)で表される化合物の例(鎖状脂肪族基がフェニル又はチエニルではなく、BDTに結合している例)は、例えば、下記の合成スキーム(II)で製造してよい。
合成スキーム(II)では、化合物Cの合成までは合成スキーム(I)と同じである。ハロゲン化BDT(化合物C)をPd触媒の存在においてPhB(OH)(式中、Phはフェニルである)と反応させてBDTの2位のハロゲンIをフェニルPhで置換してPh−BDT(化合物E)を生成してから、さらにPh−BDT(化合物E)にBuLi触媒(式中、Buはブチルである)の存在においてRBr(式中、Rは鎖状脂肪族基である)を反応させて化合物F(芳香族基Phと結合したBDTに脂肪族基を有する目的化合物)を生成する。合成スキーム(II)では、PhB(OH)に代えてPhAeB(OH)(式中、Aeはアセチレン結合(−C≡C−)である)を用いて、BDTとPhの間にAeを介在させることができる。さらに、PhB(OH)のフェニルPhに代えてチエニルを用いて、チエニルと結合したBDTに脂肪族基を有する目的化合物を得ることができる。これらのフェニル又はチエニルは置換基を有してもよい。
Further, an example of the compound represented by the formula (1) (an example in which a chain aliphatic group is bonded to BDT instead of phenyl or thienyl) may be produced, for example, by the following synthetic scheme (II). ..
In the synthetic scheme (II), it is the same as the synthetic scheme (I) until the synthesis of the compound C. The halogenated BDT (compound C) is reacted with PhB(OH) 2 (wherein Ph is phenyl) in the presence of a Pd catalyst to replace the halogen I at the 2-position of the BDT with phenyl Ph to obtain Ph-BDT( After producing compound E), Ph-BDT (compound E) is further reacted with RBr (wherein R is a chained aliphatic group) in the presence of a BuLi catalyst (wherein Bu is butyl). Then, the compound F (target compound having an aliphatic group in the BDT bonded to the aromatic group Ph) is produced. In Synthesis Scheme (II), PhAeB (OH) 2 ( wherein, Ae is a is acetylene bond (-C≡C-)) in place of PhB (OH) 2 using the Ae between BDT and Ph Can be intervened. Furthermore, by using thienyl in place of phenyl Ph of PhB(OH) 2 , a target compound having an aliphatic group in BDT bound to thienyl can be obtained. These phenyl or thienyl may have a substituent.

合成スキーム(I)および(II)の反応および反応条件は、適宜変更可能であり、その詳細は当業者に明らかであるが、詳細の例は実施例にも記載されている。 Reactions and reaction conditions of the synthetic schemes (I) and (II) can be appropriately changed, and details thereof will be apparent to those skilled in the art, but detailed examples are also described in Examples.

また、本発明の式(1)で表される化合物の製造方法は中間体であるBDTのモノハロゲン化体(合成スキーム(I)および(II)の化合物C)の合成の際に、BDTのTMS体(合成スキーム(I)および(II)の化合物B)等を経由して合成するスキームを用いることが望ましい。BDT環を直接、ハロゲン化する場合は、副生成するジハロゲン化体の分離が困難であるため、特に、半導体用途に用いる場合、下記式(4)で表される化合物を中間体として、下記式(5)で表される目的化合物を生成する製造方法が好ましい。
(これらの式中、RおよびRのいずれか一方は鎖状脂肪族基、他方は水素原子であり、カッコ内のアセチレン結合は存在しても存在しなくてもよい。)
Further, the method for producing the compound represented by the formula (1) of the present invention is a method for producing a monohalogenated product of BDT (compound C of synthetic schemes (I) and (II)) which is an intermediate, when It is desirable to use a scheme of synthesis via a TMS form (compound B of synthetic schemes (I) and (II)) and the like. When the BDT ring is directly halogenated, it is difficult to separate the by-produced dihalogenated compound. Therefore, particularly when it is used for semiconductors, the compound represented by the following formula (4) is used as an intermediate and The production method for producing the target compound represented by (5) is preferable.
(In these formulas, one of R 1 and R 2 is a chain aliphatic group and the other is a hydrogen atom, and the acetylene bond in the parentheses may or may not exist.)

この好ましい製造方法によれば、合成の途中で目的外の副生成物が不可避的に生成される反応工程なしとして、目的化合物である式(5)で表される化合物を純粋な(副生成物なしの)化合物として製造することが可能であり、好ましい。 According to this preferred production method, the target compound represented by the formula (5) is treated as a pure (by-product without the reaction step in which an undesired by-product is inevitably produced during the synthesis. It is possible and preferred to produce it as a compound).

この好ましい製造方法は、フェニルが結合したチオフェン化合物を中間体とすることを特徴としている。この中間体は、フェニルに鎖状脂肪族基が結合することができ、チオフェンと結合するフェニルとの間にはアセチレン結合が介在することができるが、簡単のために、鎖状脂肪族基もアセチレン結合も存在しないで、フェニルだけが結合したチオフェン化合物(Ph−Tp)で説明すると、この好ましい製造方法では、チオフェン化合物(Ph−Tp)のチオフェンから出発してベンゾジチオフェン(BDT)を合成するが、合成されるベンゾジチオフェンには予めフェニルが結合している。合成スキーム(I)又は(II)のように、最初にベンゾジチオフェンを合成してから、ベンゾジチオフェンをハロゲン化してフェニルを結合しようとすると、ベンゾジチオフェンの対称性からハロゲンおよびフェニルがベンゾジチオフェンの2位のみならず、6位にも結合した副生成物との混合物が得られ、再結晶やクロマトグラフィーなどの精製手法を用いても完全に副生成物を分離除去することが困難である。しかし、上記の好ましい製造方法によれば、合成されるベンゾジチオフェンの2位には予めフェニルが結合しているので、RとRの結合位置の反応性に差があるので、副生成物を生成することなく、ベンゾジチオフェンの6位(Rの結合位置)だけに鎖状脂肪族基を結合させることが可能であり、また、ベンゾジチオフェンの合成の際に予め結合しているフェニルに鎖状脂肪族基を結合しておくことで、フェニル(Rの結合位置)だけに鎖状脂肪族基を結合することも可能である。 This preferable production method is characterized in that a thiophene compound having phenyl bonded thereto is used as an intermediate. In this intermediate, a chain aliphatic group can be bonded to phenyl, and an acetylene bond can be interposed between phenyl bonded to thiophene, but for the sake of simplicity, a chain aliphatic group is also included. Explaining with a thiophene compound (Ph-Tp) in which only phenyl is bonded without the presence of an acetylene bond, in this preferred production method, benzodithiophene (BDT) is synthesized starting from thiophene of the thiophene compound (Ph-Tp). However, phenyl is already bound to the synthesized benzodithiophene. As in the synthetic scheme (I) or (II), when benzodithiophene is first synthesized and then benzodithiophene is halogenated to bind phenyl, the symmetry of benzodithiophene causes halogen and phenyl to be A mixture with a by-product bound not only to the 2-position but also to the 6-position of dithiophene is obtained, and it is difficult to completely separate and remove the by-product even by using a purification technique such as recrystallization or chromatography. Is. However, according to the above-mentioned preferred production method, since phenyl is bonded to the 2-position of benzodithiophene to be synthesized in advance, there is a difference in reactivity between the bonding positions of R 1 and R 2 , so that a by-product is produced. It is possible to bond a chain aliphatic group only to the 6-position (bonding position of R 1 ) of benzodithiophene without producing a compound, and to bond it in advance during the synthesis of benzodithiophene. It is also possible to bond the chain aliphatic group only to phenyl (the bonding position of R 2 ) by bonding the chain aliphatic group to the existing phenyl.

上記の好ましい製造方法では、好ましくは、式(4)で表される化合物を中間体として、下記式(6)で表される化合物を生成する工程を含むことができる。
式(6)中、Rは鎖状脂肪族基又は水素原子であり、カッコ内のアセチレン結合は存在しても存在しなくてもよい。式(6)で表される化合物では、Rが鎖状脂肪族基であるとき、Rは合成されるベンゾジチオフェンのチオフェンと結合しているフェニルの4位に予め結合しているが、ベンゾジチオフェンの合成反応に関与しない。Rが水素原子であるとき、ベンゾジチオフェンの6位の反応性はフェニルの4位の反応性と有意に異なるので、ベンゾジチオフェンの6位だけに鎖状脂肪族基Rを結合させることが可能である。
The above preferred production method may preferably include a step of producing a compound represented by the following formula (6) using the compound represented by the formula (4) as an intermediate.
In formula (6), R 2 is a chain aliphatic group or a hydrogen atom, and the acetylene bond in the parentheses may or may not be present. In the compound represented by the formula (6), when R 2 is a chain aliphatic group, R 2 is bonded to the 4-position of phenyl bonded to thiophene of benzodithiophene to be synthesized in advance. , Does not participate in the synthesis reaction of benzodithiophene. When R 2 is a hydrogen atom, the reactivity at the 6-position of benzodithiophene is significantly different from the reactivity at the 4-position of phenyl, so that the chain aliphatic group R 1 is bonded only to the 6-position of benzodithiophene. It is possible.

合成スキーム(I)および(II)では、ベンゾジチオフェンの2位と6位との反応性に差がないので、2位だけをハロゲン化することができず、2位と6位の両方にハロゲンが結合した中間体(副生成物)が微量ながら不可避的に生成し、目的化合物を完全に単離することは極めて困難である。合成スキーム(I)および(II)を用いると、ジハロゲン体の生成が抑制でき、カラムクロマトグラフィーや再結晶法などにより、不純物濃度を薄層クロマトグラフィーで検出できないまでに低減することが可能である。有機半導体として用いる場合、特に、結晶膜として用いる場合は、ppm程度の濃度でも半導体特性に影響を与えることから、ジハロゲン化体をppm以下の濃度にすることはなおさら困難である。上記の中間体を用いる製造方法によれば、鎖状脂肪族基が棒状化合物の両端に結合した不純物(副生成物)の濃度を原理的に排除することが可能であり、ppm以下の濃度にできることは言うまでもない。本発明の式(1)で表わされる有機化合物を結晶化して有機半導体として使用するとき、有機半導体は不純物が含まれると、結晶品質が低下して、移動度を低下させるので、好ましくない。 In the synthetic schemes (I) and (II), there is no difference in reactivity between the 2-position and the 6-position of benzodithiophene, and therefore it is not possible to halogenate only the 2-position, so that the 2-position and the 6-position are both present. A halogen-bonded intermediate product (by-product) is inevitably produced in a small amount, and it is extremely difficult to completely isolate the target compound. By using the synthetic schemes (I) and (II), it is possible to suppress the production of the dihalogen compound, and it is possible to reduce the impurity concentration to such an extent that it cannot be detected by thin-layer chromatography by column chromatography or recrystallization. .. When used as an organic semiconductor, particularly when used as a crystal film, even if the concentration is in the order of ppm, the semiconductor characteristics are affected. Therefore, it is even more difficult to reduce the concentration of the dihalogenated compound to ppm or less. According to the production method using the above intermediate, it is possible in principle to eliminate the concentration of impurities (by-products) in which chain-like aliphatic groups are bound to both ends of the rod-shaped compound, and the concentration can be reduced to ppm or less. It goes without saying that you can do it. When the organic compound represented by the formula (1) of the present invention is crystallized and used as an organic semiconductor, if the organic semiconductor contains impurities, the crystal quality is lowered and the mobility is lowered, which is not preferable.

式(4)で表される中間体である2-(4−R)フェニル(アセチレン)チオフェンの合成、この中間体から式(6)で表される化合物である2−(4−R)フェニル(アセチレン)−ベンゾジチオフェンの合成、その式(6)で表される化合物から式(5)で表される化合物である2−(4−R)フェニル(アセチレン)−(6−R)ベンゾジチオフェン合成の具体的な態様は、限定されるものではないが、例えば、下記の合成スキーム(III)によることができる。この合成スキームでは、置換チオフェンから出発してBDT環を形成するため、BDTのハロゲン置換体を経由する方法に比べて、原理的にBDTのジ置換体の副生を抑制できる。
An intermediate of formula (4) 2- (4-R 2) phenyl (acetylene) thiophene, a compound represented by the formula (6) from the intermediate 2- (4-R 2 ) Synthesis of phenyl(acetylene)-benzodithiophene, 2-(4-R 1 )phenyl(acetylene)-(6-- which is a compound represented by formula (5) from the compound represented by formula (6) The specific mode of R 2 )benzodithiophene synthesis is not limited, but can be, for example, according to the following synthetic scheme (III). In this synthetic scheme, since a BDT ring is formed starting from a substituted thiophene, the by-product of the di-substituted form of BDT can be suppressed in principle as compared with the method via a halogen-substituted form of BDT.

上記の合成スキーム(III)では、化合物1(2-フェニルチオフェン)→化合物2(2-ブロモ-5-フェニルチオフェン)→化合物3(3-ブロモ-5-フェニル-α-(3-チエニル)-2-チオフェンメタノール)→化合物4(3-ブロモ-5-フェニル-2-(3-チエニルメチル)チオフェン)→化合物5(5-フェニル-2-(3-チエニルメチル)-3-チオフェンカルボキシアルデヒド)→化合物6(2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン)→化合物7a,7b((2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン)-6-アルカン-1-オン)→化合物8a,8b(6-アルキル-2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン)の順で合成する。それぞれの合成における反応及び反応条件は上記のスキーム中に記載し、詳細については実施例に記載されているが、その反応及び反応条件は限定的でないことも当業者には明らかである。 In the above synthetic scheme (III), compound 1 (2-phenylthiophene)→compound 2 (2-bromo-5-phenylthiophene)→compound 3 (3-bromo-5-phenyl-α-(3-thienyl)- 2-Thiophenmethanol)→Compound 4 (3-Bromo-5-phenyl-2-(3-thienylmethyl)thiophene)→Compound 5 (5-Phenyl-2-(3-thienylmethyl)-3-thiophenecarboxaldehyde) → Compound 6 (2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene) → Compounds 7a, 7b ((2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b' ] Dithiophene)-6-alkan-1-one)→compounds 8a, 8b (6-alkyl-2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene) are synthesized in this order. The reactions and reaction conditions in each synthesis are described in the above schemes and details are given in the examples, but it will be apparent to those skilled in the art that the reactions and reaction conditions are not limiting.

合成スキーム(III)では、最初に、式(4)で表される化合物である化合物1(2-フェニルチオフェン)を用意する。例えば、2−ハロゲンチオフェンとハロゲン化ベンゼンをマグネシウムと適当な触媒の存在において反応させて合成する。 In the synthetic scheme (III), first, the compound represented by the formula (4), compound 1 (2-phenylthiophene), is prepared. For example, it is synthesized by reacting 2-halogenthiophene and halogenated benzene with magnesium in the presence of a suitable catalyst.

次いで、化合物1(2-フェニルチオフェン)のチオフェンの部分から出発して、ベンゾジチオフェンを合成して化合物6(2-フェニル-ベンゾジチオフェン)を生成し、このときベンゾジチオフェンの出発チオフェン部分にはフェニルが結合したままである。 Then, starting from the thiophene moiety of compound 1 (2-phenylthiophene), benzodithiophene is synthesized to produce compound 6 (2-phenyl-benzodithiophene), where the starting thiophene moiety of benzodithiophene is Remains bound to phenyl.

例えば、2-フェニルチオフェンのチオフェンの5位をハロゲン化して化合物2(2-ブロモ-5-フェニルチオフェン)としてから、3−チオフェンカルボキシアルデヒドと反応させて2-フェニルチオフェンのチオフェンの5位に3−チエニルメタノールを結合した化合物3(3-ブロモ-5-フェニル-α-(3-チエニル)-2-チオフェンメタノール)を合成する。
化合物3(3-ブロモ-5-フェニル-α-(3-チエニル)-2-チオフェンメタノール)の水酸基を水素化金属との反応で除去して、化合物4(3-ブロモ-5-フェニル-2-(3-チエニルメチル)チオフェン)を生成する。
次いで、化合物4(3-ブロモ-5-フェニル-2-(3-チエニルメチル)チオフェン)のハロゲンをN.N-ジメチルホルムアミド(DMF)でホルミル化して化合物5(5-フェニル-2-(3-チエニルメチル)-3-チオフェンカルボキシアルデヒド)を生成する。
そして、ポリ燐酸(PPA)を用いてチオフェンに結合しているアルデヒドをもう一方のチオフェンに縮環結合させることでベンゾジチオフェン構造を完成して、化合物6(2-フェニル-ベンゾジチオフェン)、すなわち、式(6)で表される化合物を合成する。
For example, halogenating the 5-position of thiophene of 2-phenylthiophene to form compound 2 (2-bromo-5-phenylthiophene), and then reacting with 3-thiophenecarboxaldehyde to give the 3-position at the 5-position of thiophene of 2-phenylthiophene A compound 3 (3-bromo-5-phenyl-α-(3-thienyl)-2-thiophenemethanol) bound with -thienylmethanol is synthesized.
The hydroxyl group of compound 3 (3-bromo-5-phenyl-α-(3-thienyl)-2-thiophenemethanol) was removed by reaction with a metal hydride to give compound 4 (3-bromo-5-phenyl-2 -(3-thienylmethyl)thiophene) is produced.
Then, the halogen of compound 4 (3-bromo-5-phenyl-2-(3-thienylmethyl)thiophene) was formylated with NN-dimethylformamide (DMF) to give compound 5 (5-phenyl-2-(3-thienyl) Methyl)-3-thiophenecarboxaldehyde) is produced.
Then, polyphosphoric acid (PPA) is used to complete the benzodithiophene structure by ring-fusing the aldehyde bound to thiophene to the other thiophene to obtain compound 6 (2-phenyl-benzodithiophene), That is, the compound represented by the formula (6) is synthesized.

化合物1(2-フェニルチオフェン)はフェニルに鎖状脂肪族基R2が結合しているものであることができるが、その場合には化合物6(2-(4−R2)フェニル-ベンゾジチオフェン)が最終目的生成物(式(5)で表される化合物)である。 The compound 1 (2-phenylthiophene) may be one having a chain aliphatic group R 2 bonded to phenyl, in which case the compound 6 (2-(4-R 2 )phenyl-benzodiene Thiophene) is the final target product (compound represented by formula (5)).

化合物1(2-フェニルチオフェン)は、フェニルに代えて、フェニルアセチレンであることができる。この場合、化合物6(2-フェニル-ベンゾジチオフェン)はフェニルとベンゾジチオフェンの間にアセチレンが介在した化合物(2-フェニルアセチレン-ベンゾジチオフェン)である。またフェニルに鎖状脂肪族基R2が結合していると、化合物6は2-(4−R2)フェニルアセチレン-ベンゾジチオフェンである。 Compound 1 (2-phenylthiophene) can be phenylacetylene instead of phenyl. In this case, compound 6 (2-phenyl-benzodithiophene) is a compound (2-phenylacetylene-benzodithiophene) in which acetylene is interposed between phenyl and benzodithiophene. Further, when the chain aliphatic group R 2 is bonded to phenyl, the compound 6 is 2-(4-R 2 )phenylacetylene-benzodithiophene.

化合物1(2-フェニルチオフェン)はフェニルに鎖状脂肪族基R2が結合していなくてもよく、その場合には化合物6(2-(4−R2)フェニル-ベンゾジチオフェン)のベンゾジチオフェンに鎖状脂肪族基R1を結合させて化合物8a,8b(化合物8)を合成して、最終目的生成物(式(5)で表される化合物)とする。化合物6のベンゾジチオフェンに鎖状脂肪族基R1を結合させる反応は知られている。例えば、合成スキーム(II)に示したようにPh−BDT(化合物6)にBuLi触媒(Buはブチルである)の存在においてRBr(式中、Rは鎖状脂肪族基である)を反応させて化合物8を生成してもよい。また、合成スキーム(III)に示すように、例えば、化合物6(2-(4−R2)フェニル-ベンゾジチオフェン)にハロゲン化アシルRCOCl3を反応させてベンゾジチオフェンの6位にアシル基を結合させて化合物7a,7b((2-フェニル-ベンゾジチオフェン)-6-アルカン-1-オン)としてから、ヒドラジン水和物でカルボニル基を還元してベンゾジチオフェンの6位に鎖状脂肪族基(アルキル)が結合した化合物8a,8b(6-アルキル-2-フェニル-ベンゾジチオフェン)を生成してよい。また、この反応においてアルキルを他の鎖状脂肪族基とすることができ、あるいはこの反応以外の他の方法で化合物6(2-(4−R2)フェニル-ベンゾジチオフェン)に鎖状脂肪族基を結合させてよい。あるいは、実施例に示した合成ルートによってもよい。 Compound 1 (2-phenylthiophene) does not need to have a chain aliphatic group R 2 bonded to phenyl, and in this case, compound 6 (2-(4-R 2 )phenyl-benzodithiophene) benzo A chain aliphatic group R 1 is bonded to dithiophene to synthesize compounds 8a and 8b (compound 8) to obtain a final target product (compound represented by formula (5)). The reaction for attaching the chain aliphatic group R 1 to benzodithiophene of Compound 6 is known. For example, as shown in the synthetic scheme (II), Ph-BDT (compound 6) is reacted with RBr (wherein R is a chained aliphatic group) in the presence of a BuLi catalyst (Bu is butyl). To produce compound 8. Further, as shown in the synthetic scheme (III), for example, compound 6 (2-(4-R 2 )phenyl-benzodithiophene) is reacted with an acyl halide RCOCl 3 to give an acyl group at the 6-position of benzodithiophene. Compounds 7a and 7b ((2-phenyl-benzodithiophene)-6-alkane-1-one) are bound to each other and then the carbonyl group is reduced with hydrazine hydrate to form a chain at the 6-position of benzodithiophene. Compounds 8a,8b (6-alkyl-2-phenyl-benzodithiophene) having an aliphatic group (alkyl) attached may be formed. In addition, in this reaction, alkyl can be replaced with another chain aliphatic group, or compound 6 (2-(4-R 2 )phenyl-benzodithiophene) can be converted to a chain aliphatic group by a method other than this reaction. Group groups may be attached. Alternatively, the synthetic route shown in the examples may be used.

合成スキーム(III)では、式(1)において、芳香族基はフェニル、鎖状脂肪族基はアルキルであるが、化合物1のフェニル基は置換基を有してもよく、あるいは化合物1のフェニル基は置換基を有してもよいチエニル基に代えることができ、また化合物7a,7bのアシル基-COCn-1H2n-1あるいはそのアルキル基部分を他の鎖状脂肪族基に代えることができ、それによって、化合物8a,8bのフェニル基をチエニル基に代え、あるいはフェニル基又はチエニル基が置換基を有したり(式(1)の芳香族基)、アルキル基を他の鎖状脂肪族基に代えることができる。また、合成スキーム(I)の化合物1において、フェニル基(式(1)の鎖状脂肪族基)はチエニル基との間にアセチレン結合(−C≡C−)が介在していてもよい。合成スキーム(III)においてアシル基を用いているが、各種の鎖状脂肪族基を有するものであってもよい。 In the synthetic scheme (III), in the formula (1), the aromatic group is phenyl and the chain aliphatic group is alkyl, but the phenyl group of Compound 1 may have a substituent, or the phenyl group of Compound 1 The group may be replaced with a thienyl group which may have a substituent, and the acyl group-COC n-1 H 2n-1 or its alkyl group moiety of the compounds 7a and 7b may be replaced with another chain aliphatic group. It is possible to replace the phenyl group of the compounds 8a and 8b with a thienyl group, or the phenyl group or the thienyl group has a substituent (an aromatic group of the formula (1)) or an alkyl group to another chain. It can be replaced with a aliphatic group. Further, in the compound 1 of the synthetic scheme (I), the phenyl group (chained aliphatic group of the formula (1)) may have an acetylene bond (-C≡C-) between it and the thienyl group. Although an acyl group is used in the synthetic scheme (III), it may have various chain aliphatic groups.

合成スキーム(III)は、化合物1(2-フェニルチオフェン)および2-フェニル-ベンゾジチオフェン(化合物6)の反応性の性質から、鎖状脂肪族基をフェニルの4位又はベンゾジチオフェンの6位だけに結合することができ、分離できない副生成物が生成しない合成スキームであるので、式(5)で表される化合物の好ましい製造方法である。 Synthetic scheme (III) is based on the reactive nature of compound 1 (2-phenylthiophene) and 2-phenyl-benzodithiophene (compound 6). This is a preferred method for producing the compound represented by the formula (5) because it is a synthetic scheme that can bind only to the position and does not form an inseparable by-product.

さらに、合成スキーム(III)において、2−フェニルチオフェン(化合物1)に代えて、2−(4−チエニル)−チオフェンを中間体とすれば、化合物6において、2−(4−チエニル)−ベンゾジチオフェン(本発明の式(1)で表される化合物)を製造することができる。鎖状脂肪族基およびアセチレンの結合については、2−フェニルチオフェン(化合物1)の場合と同様であってよい。 Furthermore, in the synthesis scheme (III), when 2-(4-thienyl)-thiophene is used as an intermediate in place of 2-phenylthiophene (Compound 1), in compound 6, 2-(4-thienyl)-benzo Dithiophene (a compound represented by the formula (1) of the present invention) can be produced. The bond between the chain aliphatic group and acetylene may be the same as in the case of 2-phenylthiophene (Compound 1).

また、本発明の式(1)で表される化合物は、これらの合成スキーム以外の方法で製造してもよい。 Further, the compound represented by the formula (1) of the present invention may be produced by a method other than these synthetic schemes.

(有機液晶相及び有機液晶)
本発明によれば、本発明の式(1)で表される有機化合物が液晶相を示すこと、液晶性有機液晶材料として利用できることを見出した。本発明の有機液晶は、所定の温度に保持することで、液晶相を示しているあるいは液晶状態にある材料を意味する。
(Organic liquid crystal phase and organic liquid crystal)
According to the present invention, it was found that the organic compound represented by the formula (1) of the present invention exhibits a liquid crystal phase and can be used as a liquid crystalline organic liquid crystal material. The organic liquid crystal of the present invention means a material that exhibits a liquid crystal phase or is in a liquid crystal state when kept at a predetermined temperature.

本発明の式(1)で表される有機化合物は前述の配向秩序の高いスメクチック相を示す。特にSmB、SmBcrystal、SmI、SmF、SmG、SmE、SmJ、SmK又はSmH相から選ばれる液晶相を示すことができる。とりわけSmE相は種々の液晶相の中でも高い移動度を示し、かつ、流動性を示さない点から有機半導体として好ましい液晶相である。 The organic compound represented by the formula (1) of the present invention exhibits the above-mentioned smectic phase with high orientational order. In particular, it can exhibit a liquid crystal phase selected from SmB, SmBcrystal, SmI, SmF, SmG, SmE, SmJ, SmK or SmH phases. In particular, the SmE phase is a preferable liquid crystal phase as an organic semiconductor because it exhibits high mobility among various liquid crystal phases and does not exhibit fluidity.

本発明の式(1)で表される有機化合物が液晶(相)を形成することは、示差走査熱量分析において、有機化合物を加熱して液体とした後冷却する過程で2回の吸熱ピーク(相転移)を経て結晶(固体)になることから、また液晶相の分析は、液晶温度における偏光顕微鏡観察、さらにはX線回折分析により行うことが可能である。 The fact that the organic compound represented by the formula (1) of the present invention forms a liquid crystal (phase) means that in the differential scanning calorimetry, two endothermic peaks ( Since it becomes a crystal (solid) after undergoing phase transition), the analysis of the liquid crystal phase can be carried out by observation with a polarization microscope at the liquid crystal temperature, and further by X-ray diffraction analysis.

このように本発明の式(1)で表される有機化合物は、単独で液晶相を示すことを特徴とする有機液晶であるが、一般の液晶材料において知られているように、他の結晶相を示す化合物と混合し、あるいは樹脂等と混合し、さらに溶媒に溶解した有機液晶として利用できるものであり、このような混合物あるいは溶液としての有機液晶の本発明の有機液晶に含まれるものである。 As described above, the organic compound represented by the formula (1) of the present invention is an organic liquid crystal characterized by exhibiting a liquid crystal phase alone. However, as is known in general liquid crystal materials, other organic compounds are used. It can be used as an organic liquid crystal mixed with a compound exhibiting a phase, or mixed with a resin or the like, and further dissolved in a solvent, and is contained in the organic liquid crystal of the present invention of the organic liquid crystal as such a mixture or solution. is there.

本発明の式(1)で表される有機化合物を含む有機液晶が液晶(相)を形成すること、及び液晶相の分析も、示差走査熱量分析、偏光顕微鏡観察、さらにはX線回折分析により行うことが可能である。 The organic liquid crystal containing the organic compound represented by the formula (1) of the present invention forms a liquid crystal (phase), and the liquid crystal phase is also analyzed by differential scanning calorimetry, polarization microscope observation, and X-ray diffraction analysis. It is possible to do.

本発明の式(1)で表される有機化合物からなる、又は式(1)で表される有機化合物を含む有機液晶は、それ自体が優れた配向性と移動度を示すので、有用な有機半導体であるが、また優れた溶解性と配向性とを示すので、後述の(固体)結晶性の有機半導体を製造する前駆体としても極めて有用である。なぜなら、液晶材料から液晶相を示す温度から冷却して形成される結晶膜は液晶相、すなわち、液晶相に由来する均一性、平坦性と配向性に優れた膜なる特徴に加えて、高次の配向秩序を持つ液晶材料から作製される結晶膜は、低次の液晶相から作製する場合とは異なり、より結晶に近い配向秩序を持つ液晶相から形成されるため、非特許文献7に記載されているように、結晶膜の品質を損ねるクラック等の形成が抑制されるからである。 The organic liquid crystal comprising the organic compound represented by the formula (1) of the present invention or containing the organic compound represented by the formula (1) exhibits excellent alignment and mobility by itself, and thus is a useful organic compound. Although it is a semiconductor, it is also very useful as a precursor for producing a (solid) crystalline organic semiconductor, which will be described later, because it exhibits excellent solubility and orientation. This is because a crystal film formed by cooling a liquid crystal material from a temperature at which it exhibits a liquid crystal phase has a liquid crystal phase, that is, a film derived from the liquid crystal phase, which is excellent in uniformity, flatness, and orientation. Unlike a liquid crystal phase prepared from a low-order liquid crystal phase, a crystal film formed from a liquid crystal material having an alignment order of is formed from a liquid crystal phase having an alignment order closer to that of a crystal. As described above, the formation of cracks and the like that impair the quality of the crystal film is suppressed.

本発明の有機液晶相及び有機液晶のこのような特性については、本発明の有機半導体と関連して後述し、また実施例においてその液晶性及び液晶の特性が確認されているが、液晶相を有機液晶材料として用いる際の有用性とその様態について述べる。 Such properties of the organic liquid crystal phase and the organic liquid crystal of the present invention will be described later in connection with the organic semiconductor of the present invention, and the liquid crystallinity and liquid crystal properties thereof have been confirmed in Examples. The usefulness and the mode of using it as an organic liquid crystal material are described.

液晶材料は、アルキル側鎖を持つ構造的な特徴から有機溶媒に対して高い溶解性を示し、スピンコート法やディッピング、あるいは、ドクターブレード等を用いた膜形成手法やインクジェット法などの溶液プロセスを用いて、膜作製が可能で、得られる膜は均一で、平坦性に優れたものとなる。 Liquid crystal materials have high solubility in organic solvents due to the structural characteristics of having alkyl side chains, and spin coating, dipping, film forming methods using doctor blades, etc. By using this, a film can be produced, and the obtained film is uniform and has excellent flatness.

また、等方相、あるいは、低次の液晶相の流動性を生かして、スペーサー等でギャップを制御された2枚の基材から構成されるセル中に注入することにより、セルで構成された膜を容易に作製できる。 In addition, by utilizing the fluidity of an isotropic phase or a low-order liquid crystal phase, it is injected into a cell composed of two base materials whose gaps are controlled by a spacer or the like to form a cell. The film can be easily manufactured.

このように作製された液晶膜は、移動度こそ結晶膜に比べて小さいものの、非特許文献8に記載のように、結晶膜と異なりドメイン界面がトラップとならないため、大きな面積を持つ材料を必要とするデバイス応用には有利な材料となる。また、材料が結晶に比べてソフトなため、柔軟性に富むばかりでなく、クラックのない厚膜の形成が可能である。この液晶材料の特徴はデバイス作製プロセスやデバイス構造の自由度を与える。 Although the mobility of the liquid crystal film thus manufactured is smaller than that of the crystal film, as described in Non-Patent Document 8, unlike the crystal film, the domain interface does not serve as a trap, so a material having a large area is required. It is an advantageous material for device applications. In addition, since the material is softer than that of crystal, not only it is rich in flexibility, but also a thick film without cracks can be formed. The characteristics of this liquid crystal material give the degree of freedom in the device manufacturing process and device structure.

液晶セルを用いた表示装置、光学装置、半導体装置その他の液晶装置の構成とその製造方法は、広く知られている。 The configurations and manufacturing methods of display devices, optical devices, semiconductor devices and other liquid crystal devices using liquid crystal cells are widely known.

例えば、液晶表示装置では、必要に応じて配向膜を配置しあるいは配向処理をした透明電極基板の間に液晶材料を注入して液晶セルを構成するが、さらに偏光板、位相差膜、カラーフィルター、反射板、ブラックマトリックスなど、各種の構成部材と組み合わせて、目的とする液晶表示装置が構成される。 For example, in a liquid crystal display device, a liquid crystal material is injected between transparent electrode substrates on which an alignment film is arranged or alignment-treated as necessary to form a liquid crystal cell. The target liquid crystal display device is configured by combining various constituent members such as a reflective plate and a black matrix.

本発明の高次の液晶相を示す有機液晶性化合物と混合する他の液晶物質としては、例えば、ネマチック液晶などがあり、樹脂としては、ポリスチレン、アクリレートなどがあり、溶媒としては、アミド、スルホキシド、ピリジン、トルエン、ヘキサン、エーテル、ケトンなどが挙げられる。 Other liquid crystal substances to be mixed with the organic liquid crystal compound exhibiting a higher liquid crystal phase of the present invention include, for example, nematic liquid crystal, resins such as polystyrene and acrylate, and solvents such as amide and sulfoxide. , Pyridine, toluene, hexane, ether, ketone and the like.

セル中の液晶材料を配向させるために、配向膜又は配向処理に加えて、液晶材料を高次の液晶相を示す温度に加熱する処理も行われる。 In order to align the liquid crystal material in the cell, in addition to the alignment film or the alignment treatment, a treatment of heating the liquid crystal material to a temperature exhibiting a higher order liquid crystal phase is also performed.

(有機半導体)
本発明の有機半導体は、本発明の式(1)で表される有機化合物を含有する。本発明の式(1)で表される有機化合物を用いて有機半導体を作製することができる。
(Organic semiconductor)
The organic semiconductor of the present invention contains the organic compound represented by the formula (1) of the present invention. An organic semiconductor can be produced using the organic compound represented by the formula (1) of the present invention.

本発明の式(1)で表される有機化合物を用いる有機半導体の形成方法としては、一般的に、溶液プロセスである、スピンコート法、ドロップキャスト法、ディップコート法、スプレー法、フレキソ印刷法、樹脂凸版印刷などの凸版印刷法、オフセット印刷法、ドライオフセット印刷法、パッド印刷法などの平板印刷法、グラビア印刷法などの凹版印刷法、シルクスクリーン印刷法、謄写版印刷法、リングラフ印刷法などの孔版印刷法、インクジェット印刷法、マイクロコンタクトプリント法などの方法;真空プロセスである、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、分子積層法などの方法;これらの手法を複数組み合わせた方法等が挙げられる。これらの中でも、溶液プロセス、特にスピンコート法が好ましい。 The method for forming an organic semiconductor using the organic compound represented by the formula (1) of the present invention is generally a solution process such as a spin coating method, a drop casting method, a dip coating method, a spray method, and a flexographic printing method. , Letterpress printing methods such as resin letterpress printing, offset printing methods, dry offset printing methods, flat plate printing methods such as pad printing methods, intaglio printing methods such as gravure printing methods, silk screen printing methods, transcription printing methods, lingograph printing methods, etc. Stencil printing method, inkjet printing method, microcontact printing method, etc.; vacuum process, resistance heating evaporation method, electron beam evaporation method, sputtering method, molecular lamination method, etc.; Etc. Among these, the solution process, particularly the spin coating method is preferable.

溶液プロセスでは、式(1)で表される有機化合物を溶媒に溶解又は分散した組成物又はインクを調製する。 In the solution process, a composition or ink in which the organic compound represented by formula (1) is dissolved or dispersed in a solvent is prepared.

該溶媒としては、本発明の式(1)で表される有機化合物を溶解又は分散するものであれば特に制限はないが、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、オクチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、インダン、テトラリン、アニソール、1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、1,2−ジメチルアニソール、2,3−ジメチルアニソール、3,4−ジメチルアニソール、ニトロベンゼン等の芳香族炭化水素、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、デカリン等の脂肪族炭化水素、ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、トリクロロベンゼン、1−クロロナフタレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、CPME、THF、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン等のケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノールアセテート、3−メトキシブチルアセテート等のエステル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4−フルオロエチレンカーボネート等の炭酸エステル、アセトニトリル、プロピオニトリル、バレロニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル等のニトリル、DMF、DMAc、NMP等のアミド、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールメチル−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、1,4−ブタンジオールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のグリコール等を例示することができる。これらのうち、沸点が高く穏やかに揮発する点で、芳香族炭化水素が好ましく、トルエン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、テトラリン又は3,4−ジメチルアニソールがさらに好ましい。溶媒の使用量に特に制限は無く、式(1)で表される有機化合物の濃度が、好ましくは0.001〜95重量%、さらに好ましくは0.01〜10重量%から適宜選ばれた濃度となるように溶媒を加えることができる。 The solvent is not particularly limited as long as it dissolves or disperses the organic compound represented by the formula (1) of the present invention, and examples thereof include toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, pentylbenzene, hexylbenzene and octyl. Aroma such as benzene, cyclohexylbenzene, indane, tetralin, anisole, 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, 1,2-dimethylanisole, 2,3-dimethylanisole, 3,4-dimethylanisole, nitrobenzene Group hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, decane, dodecane, tetradecane, decalin, etc., dichlorobenzene, chlorobenzene, trichlorobenzene, 1-chloronaphthalene, 1,2-dichloroethane, 1,1,2,2 -Halogenated hydrocarbons such as tetrachloroethane, chloroform, dichloromethane, ethers such as diisopropyl ether, dibutyl ether, CPME, THF, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, diisopropyl ketone, cyclohexanone, Ketones such as acetophenone, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, γ-butyrolactone, cyclohexanol acetate, esters such as 3-methoxybutyl acetate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate. Carbonic acid esters such as ethyl methyl carbonate and 4-fluoroethylene carbonate, nitriles such as acetonitrile, propionitrile, valeronitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, DMF, DMAc, NMP, etc. Amide, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diacetate, dipropylene glycol methyl-n-propyl ether, dipropylene glycol methyl ether acetate, 1,4-butanediol diacetate, 1,3-butylene glycol diacetate, 1, 3-butylene glycol diacetate, 1,6-hexanediol diacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, Examples thereof include glycol such as diethylene glycol monobutyl ether acetate. Of these, aromatic hydrocarbons are preferable, and toluene, mesitylene, cyclohexylbenzene, tetralin, or 3,4-dimethylanisole is more preferable because they have a high boiling point and are gently volatilized. The amount of the solvent used is not particularly limited, and the concentration of the organic compound represented by the formula (1) is preferably 0.001 to 95% by weight, more preferably 0.01 to 10% by weight. The solvent can be added so that

溶解又は分散の方法は、例えば、撹拌、振盪、ボールミル等、当業者の良く知る方法を用いることができる。この際、加熱を行ってもよい。 As a method of dissolution or dispersion, for example, a method well known to those skilled in the art such as stirring, shaking, and ball mill can be used. At this time, heating may be performed.

本発明のインクには、必須ではないが、製膜性を向上させるためのバインダーを加えてもよい。このようなバインダーとしては、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリ(エチレン−コーノルボルネン)、ポリメチルメタクリレート、ポリトリアリールアミン、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−コ−ジメチルトリフェニルアミン)等のポリマーを例示することができる。該バインダーの濃度に特に制限はないが、塗布性が良い点で0.1〜10.0重量%であることが好ましい。 Although not essential, a binder for improving film-forming property may be added to the ink of the present invention. Examples of such a binder include polystyrene, poly-α-methylstyrene, polyvinylnaphthalene, poly(ethylene-cornorbornene), polymethylmethacrylate, polytriarylamine, poly(9,9-dioctylfluorene-co-dimethyl). Examples thereof include polymers such as triphenylamine). The concentration of the binder is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10.0% by weight from the viewpoint of good coatability.

本発明の製膜用組成物の粘度は、塗布性が良い点で、0.5〜50mPa・sの範囲の粘度にあることが好ましい。 The film-forming composition of the present invention preferably has a viscosity in the range of 0.5 to 50 mPa·s from the viewpoint of good coatability.

本発明の製膜用組成物は、必要に応じて、樹脂、顔料、界面活性剤、レベリング剤、分散剤、消泡剤等の添加剤を含んでもよい。 The film-forming composition of the present invention may contain additives such as a resin, a pigment, a surfactant, a leveling agent, a dispersant, and an antifoaming agent, if necessary.

本発明の有機半導体は、上記インクを塗布後、溶媒を乾燥させることで得ることができる。インクの塗布及び乾燥は、室温であるいは昇温して実施してよい。本発明の有機半導体は、式(1)で表される有機化合物に基づく結果として、室温でも高次の液晶(SmE相など)に由来する結晶が得られる。 The organic semiconductor of the present invention can be obtained by applying the above ink and then drying the solvent. Ink application and drying may be performed at room temperature or at an elevated temperature. As a result of the organic compound of the present invention based on the organic compound represented by the formula (1), crystals derived from higher-order liquid crystals (SmE phase etc.) can be obtained even at room temperature.

本発明の有機半導体は膜状でよいが、薄膜の膜厚は、その用途によって異なるが、通常0.1nm〜10μmであってよく、好ましくは0.5nm〜3μmであり、より好ましくは1nm〜1μmであってよい。 The organic semiconductor of the present invention may be in the form of a film, but the film thickness of the thin film may vary depending on its application, but may be usually 0.1 nm to 10 μm, preferably 0.5 nm to 3 μm, and more preferably 1 nm to It may be 1 μm.

また、必要に応じて、インクを適当な温度に加熱して、例えば、式(1)で表される有機化合物が液晶相(SmE相など下記の相)を示す温度で塗布してから、冷却して液晶相(SmE相など)から結晶化させるようにしてもよい。本発明の式(1)で表される有機化合物は、前述の特異な分子構造に基づいて液晶相として高次のスメクチック相、具体的には、SmB相, SmBcrystal相, SmI相, SmF相, SmG相, SmE相, SmJ相, SmK相及びSmH相から選ばれる液晶相、とりわけ、SmE相、SmG相、SmH相、SmK相、特にSmE相を発現するので、これらの液晶相を示す液晶物質及びそれから得られる結晶はそもそも高い移動度を有する。液晶物質は、液晶に特有の配向欠陥が電気的に活性な準位を形成しにくく、液晶相において非液晶物質では困難な分子配向の制御が容易にでき、これを利用して結晶性や平坦性に優れた結晶薄膜を作製できる特長を有するので、優れた有機半導体を提供できる可能性がある。液晶物質が、高次のスメクチック相、すなわち、固体様の薄膜を形成できる、高次の液晶相、特にSmE相、SmG相、SmH相、SmK相などを発現する場合は、同時に、耐熱性を確保できる。また、液晶物質は低温で製膜できる特長も有している。 In addition, if necessary, the ink is heated to an appropriate temperature, for example, the organic compound represented by the formula (1) is applied at a temperature exhibiting a liquid crystal phase (SmE phase and the following phases), and then cooled. Then, it may be crystallized from the liquid crystal phase (SmE phase or the like). The organic compound represented by the formula (1) of the present invention is a high-order smectic phase as a liquid crystal phase based on the above-mentioned unique molecular structure, specifically, SmB phase, SmBcrystal phase, SmI phase, SmF phase, A liquid crystal substance selected from the SmG phase, SmE phase, SmJ phase, SmK phase and SmH phase, especially SmE phase, SmG phase, SmH phase, SmK phase, and especially SmE phase, and therefore a liquid crystal substance showing these liquid crystal phases And the crystals obtained therefrom have a high mobility in the first place. In liquid crystal substances, alignment defects peculiar to liquid crystals are unlikely to form electrically active levels, and it is easy to control the molecular alignment in the liquid crystal phase, which is difficult for non-liquid crystal substances. Since it has a feature that a crystalline thin film having excellent properties can be produced, there is a possibility that an excellent organic semiconductor can be provided. When the liquid crystal substance develops a high-order smectic phase, that is, a high-order liquid crystal phase capable of forming a solid-like thin film, particularly a SmE phase, SmG phase, SmH phase, SmK phase, etc. Can be secured. In addition, liquid crystal materials have the advantage that they can be formed into films at low temperatures.

さらに、式(1)で表される有機化合物は、2分子層構造を有する結晶にすることができること、また2分子層構造を有する結晶にすることでより高い移動度を有する材料が得られることを確認した。従来、4つの芳香環が縮環した構造をもつ有機半導体が2分子層構造をもったものは知られていたが、3つの芳香環が縮環した構造をもつ有機化合物が2分子層構造を有する結晶を形成した有機半導体は本発明によってはじめて見出されたものである。2分子層構造(bilayer structure)とは、結晶を構成する分子が層状に配列し、結晶を構成する繰り返し単位となる分子層が1分子で構成される構造を1分子層構造(monolayer structure)と言うのに対して、分子が層状に配列し、結晶を構成する繰り返し単位となる分子層が2分子で構成される構造をいう。2分子層構造は、有機化合物が層状に配列し、有機化合物の軸が2分子層構造の層方向に対して垂直な方向に配向し、有機化合物の2分子層を繰り返し単位とする構造であり、端部にある芳香族基又はベンゾジチオフェン骨格同士が前記層方向に重複することなく近接して配向してよい。式(1)で表される有機化合物の分子層構造を模式的に説明するために、図1(a)を参照すると、式(1)で表される有機化合物1は直線性の分子構造であり、その一方の端部側は剛直なBDTと芳香族基からなる部分2、他方の端部側はフレキシブルな鎖状脂肪族基3からなる部分を有し、このような化合物1が層状に配列し、その積層方向に隣り合う2分子において剛直なBDTと芳香族基からなる部分どうしが積層方向に向かい合うように配列した2分子からなる層(2分子層)4が繰り返し単位となる2分子層構造が示されている。これに対して、図1(b)を参照すると、式(1)で表される有機化合物1のBDTと芳香族基からなる部分2どうし、及び鎖状脂肪族基からなる部分3どうしが、いずれも分子層の積層方向ではなく、分子層の平面方向(積層方向に垂直な方向)に隣接して配列して、積層方向にはBDTと芳香族基からなる部分の亜層2と鎖状脂肪族基からなる部分の亜層3とからなる層(1分子層)5が繰り返した1分子層構造が示されている。これらの構造は、結晶のX線回折スペクトルをとり、低角度側に観測されるピークから見積もられる分子層厚と分子構造から予測される分子長との比較を行なうことによって判断でき、結晶が1分子層構造をもつか、2分子層構造を持つかを容易に知ることができる。 Furthermore, the organic compound represented by the formula (1) can be a crystal having a bilayer structure, and a crystal having a bilayer structure can provide a material having higher mobility. It was confirmed. Conventionally, it has been known that an organic semiconductor having a structure in which four aromatic rings are condensed has a bilayer structure, but an organic compound having a structure in which three aromatic rings are condensed has a bilayer structure. The organic semiconductor forming the crystal having is the first to be found by the present invention. A bilayer structure is a structure in which molecules constituting a crystal are arranged in a layer and a molecular layer which is a repeating unit constituting a crystal is composed of one molecule, and is referred to as a monolayer structure. On the other hand, it means a structure in which the molecules are arranged in layers and the molecular layer serving as a repeating unit that constitutes a crystal is composed of two molecules. The bilayer structure is a structure in which organic compounds are arranged in layers, the axis of the organic compound is oriented in a direction perpendicular to the layer direction of the bilayer structure, and the bilayer of the organic compound is a repeating unit. The aromatic groups at the ends or the benzodithiophene skeletons may be aligned close to each other without overlapping in the layer direction. In order to schematically explain the molecular layer structure of the organic compound represented by the formula (1), referring to FIG. 1(a), the organic compound 1 represented by the formula (1) has a linear molecular structure. And one end side thereof has a portion 2 composed of a rigid BDT and an aromatic group, and the other end side thereof has a portion composed of a flexible chain aliphatic group 3, and such a compound 1 is layered. Two molecules that are arranged, and a layer (two-molecule layer) 4 composed of two molecules in which two rigid molecules of the BDT and the aromatic group in the two molecules adjacent to each other in the stacking direction face each other in the stacking direction is a repeating unit. The layer structure is shown. On the other hand, referring to FIG. 1( b ), the organic compound 1 represented by the formula (1) has two parts 2 composed of BDT and an aromatic group and two parts 3 composed of a chain aliphatic group, All of them are arranged adjacent to each other in the plane direction of the molecular layer (direction perpendicular to the stacking direction), not in the stacking direction of the molecular layer, and in the stacking direction, the sublayer 2 of the part consisting of BDT and the aromatic group and the chain shape. There is shown a monomolecular layer structure in which a layer (1 molecular layer) 5 composed of a sublayer 3 of an aliphatic group is repeated. These structures can be judged by taking the X-ray diffraction spectrum of the crystal and comparing the molecular layer thickness estimated from the peak observed on the low angle side with the molecular length predicted from the molecular structure. It is possible to easily know whether it has a molecular layer structure or a bilayer structure.

式(1)で表される有機化合物は、液体から冷却すると、融点(等方相)以下の温度で液晶、さらに低温で結晶(固体)になる。式(1)で表される有機化合物は、SmE相等の液晶であるが、通常の冷却条件では、得られる式(1)の化合物の結晶は1分子層構造である。 When the organic compound represented by the formula (1) is cooled from a liquid, it becomes a liquid crystal at a temperature equal to or lower than the melting point (isotropic phase) and becomes a crystal (solid) at a lower temperature. The organic compound represented by the formula (1) is a liquid crystal such as an SmE phase, but under normal cooling conditions, the obtained crystal of the compound of the formula (1) has a monolayer structure.

しかし、式(1)で表される有機化合物の結晶(1分子層構造)を結晶から液晶への相転移温度未満の温度で熱アニールすることにより、式(1)で表される有機化合物の2分子層構造の結晶を得ることができる。熱アニールの条件は結晶から液晶への相転移温度より低い温度であればよいが、相転移温度に近い温度が好ましく、結晶から液晶への相転移温度は対象となる化合物により異なるが、例えば、好ましくは、式(1)で表される有機化合物の結晶相から液晶相へ転移する温度より50℃〜10℃低い、より好ましくは、30℃〜10℃、さらに好ましくは、20℃〜10℃低い温度で熱アニールすることにより有機化合物の2分子層構造の結晶を得ることができる。最適条件の設定には、X線回折により、2分子層構造の形成を確認しながら、アニール温度と時間を決定することが有効である。例えば、アルキルフェニルベンゾジチオフェンでは100〜140℃付近であってよい。熱アニールの時間は、2分子層構造の結晶を形成できるに十分な時間であればよいが、例えば、5〜20分であってよい。 However, by thermally annealing the crystal (monomolecular layer structure) of the organic compound represented by the formula (1) at a temperature lower than the phase transition temperature from the crystal to the liquid crystal, the organic compound represented by the formula (1) Crystals having a bilayer structure can be obtained. The condition of the thermal annealing may be a temperature lower than the phase transition temperature from the crystal to the liquid crystal, but a temperature close to the phase transition temperature is preferable, and the phase transition temperature from the crystal to the liquid crystal varies depending on the target compound. It is preferably 50° C. to 10° C. lower than the temperature at which the crystal phase of the organic compound represented by the formula (1) transitions to the liquid crystal phase, more preferably 30° C. to 10° C., further preferably 20° C. to 10° C. A crystal having a bilayer structure of an organic compound can be obtained by thermal annealing at a low temperature. To set the optimum conditions, it is effective to determine the annealing temperature and time while confirming the formation of the bilayer structure by X-ray diffraction. For example, for alkylphenyl benzodithiophene, the temperature may be around 100 to 140°C. The time of thermal annealing may be a time sufficient to form crystals of a bilayer structure, but may be, for example, 5 to 20 minutes.

しかし、式(1)で表される有機化合物を液体から冷却すると、通常、1分子層構造の結晶が得られるが、冷却条件を種々変更して調べた結果、冷却条件を選択することにより、液体から結晶(固体)になるとき2分子層構造を有する結晶とすること、熱アニールなしで2分子層構造を有する結晶を得ることが可能であることも確認した。 However, when the organic compound represented by the formula (1) is cooled from a liquid, crystals having a monomolecular layer structure are usually obtained. As a result of investigating by changing various cooling conditions, by selecting the cooling conditions, It was also confirmed that it is possible to obtain a crystal having a bilayer structure when changing from a liquid to a crystal (solid) and to obtain a crystal having a bilayer structure without thermal annealing.

結晶が2分子層構造を有することは、前述の通り、X線回析によって結晶構造を分析することにより確認できる。本発明の有機半導体が2分子層構造を有する結晶からなるとは、X線回析チャートにおいて2分子層構造の結晶の特性ピークを有意に有し、好ましくは2分子層構造の結晶の特性ピークの大きさが1分子層構造の結晶の特性ピークの大きさより大きいことをいうが、より好ましくは前者が後者の1.5倍以上、2倍以上、さらには3倍以上、4倍以上であってよい。 The fact that the crystal has a bilayer structure can be confirmed by analyzing the crystal structure by X-ray diffraction as described above. The organic semiconductor of the present invention comprising a crystal having a bilayer structure means that the X-ray diffraction chart has a characteristic peak of a crystal having a bilayer structure, and preferably a characteristic peak of a crystal having a bilayer structure. It is said that the size is larger than the size of the characteristic peak of the crystal having a monomolecular layer structure. More preferably, the former is 1.5 times or more, 2 times or more, further 3 times or more and 4 times or more of the latter. Good.

3つの芳香環が縮環した構造をもつ化合物は一般に融点が4員縮環構造をもつ物質に比べて、低い融点を持ち耐熱性に劣るのが一般であるが、本発明者らは、特に、ベンゾジチオフェン(BDT)は直線性の高い3つの芳香環構造が縮環した物質であって、高い融点を示し、かつ、BDTを骨格とする式(1)で表される有機化合物は、液晶相を示すことを見出すとともに、特に結晶膜で2分子層構造を発現できることで、高い溶解度を維持しつつ、高い移動度を実現できることを見出し、さらに、式(1)で表される有機化合物を用いてトランジスタの作製により移動度を調べ、トランジスタ材料として、2分子層構造を持つ結晶膜の有効性を明らかにした。 A compound having a structure in which three aromatic rings are condensed is generally low in melting point and inferior in heat resistance as compared with a substance having a four-membered condensed ring structure in melting point. , Benzodithiophene (BDT) is a substance in which three highly linear aromatic ring structures are condensed, has a high melting point, and the organic compound represented by the formula (1) having BDT as a skeleton is In addition to finding out that it exhibits a liquid crystal phase, it has been found that high mobility can be realized while maintaining high solubility, especially by being able to express a bilayer structure in a crystal film, and further, the organic compound represented by the formula (1) The mobility was investigated by manufacturing a transistor by using, and the effectiveness of a crystal film having a bilayer structure as a transistor material was clarified.

2分子層構造の形成には、非対称型の1本の側鎖を持つことが必須で、かつ、耐熱性の確保には、高次のスメクチック相を発現させることが重要である。2分子構造の形成には溶液から結晶膜成長を利用する方法があるが、溶液プロセスによる1分子構造膜を形成後、熱アニールによる結晶相―結晶相転移を利用するのが簡便で、溶液から結晶成長法によって形成させる場合に比べて、薄膜の形成速度が速く、均一で平坦な結晶薄膜を作製するのに有効である。 In order to form a bilayer structure, it is essential to have one asymmetric side chain, and in order to secure heat resistance, it is important to express a higher order smectic phase. There is a method of utilizing crystal film growth from a solution to form a bimolecular structure, but it is convenient to use the crystal phase-crystal phase transition by thermal annealing after forming a monomolecular structure film by a solution process. Compared with the case of forming by a crystal growth method, the formation speed of the thin film is faster, and it is effective for producing a uniform and flat crystal thin film.

また、非特許文献5に記載のように、4つの芳香環が縮環した分子では2分子層構造を持つ結晶膜は1分子層構造を持つ結晶膜に比べて高い移動度を示すことが知られていたが、3つの芳香環からなる縮環系では、知られていない。式(1)で表される有機化合物を用いて得られる2分子層構造の結晶膜はSmE相などの高次の液晶相を介して作製される結晶膜の持つ表面平滑性と均一性を保持するため、有機半導体として有用である。また、3つの芳香環からなる縮環系は、4つの芳香環からなる物質に比べて溶解度が高く、溶液プロセスによる半導体薄膜の作製に有効である。 Further, as described in Non-Patent Document 5, it is known that in a molecule in which four aromatic rings are condensed, a crystal film having a bilayer structure has a higher mobility than a crystal film having a monolayer structure. However, it is not known in the condensed ring system consisting of three aromatic rings. The crystal film having a bilayer structure obtained by using the organic compound represented by the formula (1) retains the surface smoothness and uniformity of the crystal film produced through a high-order liquid crystal phase such as SmE phase. Therefore, it is useful as an organic semiconductor. Further, the condensed ring system composed of three aromatic rings has higher solubility than a substance composed of four aromatic rings and is effective in producing a semiconductor thin film by a solution process.

また、本発明の有機半導体結晶膜材料は、BDT骨格を持つ従来の有機半導体結晶材料に比べて、移動度は2桁ほど高い。また、液晶相においても、高次の液晶相であるSmE相を発現するため、移動度は低次の液晶相に比べ2桁程度高い。 In addition, the organic semiconductor crystal film material of the present invention has a mobility that is about two orders of magnitude higher than that of a conventional organic semiconductor crystal material having a BDT skeleton. Also, in the liquid crystal phase, since the SmE phase, which is a high order liquid crystal phase, is expressed, the mobility is about two orders of magnitude higher than that of the low order liquid crystal phase.

(有機半導体素子)
本発明の式(1)で表される有機化合物およびそれを用いた有機半導体を用いて、有機半導体素子、例えばトランジスタ素子;ダイオード;サイリスタ;フォトダイオード、太陽電池、受光素子などの光電変換素子;EL素子;メモリ;温度センサ、バイオセンサ、圧力センサなど各種のセンサ、等の各種の有機半導体素子に応用できるが、本発明の特に好ましい態様として有機トランジスタ素子の作製を例示する。
(Organic semiconductor element)
An organic semiconductor element, for example, a transistor element; a diode; a thyristor; a photoelectric conversion element such as a photodiode, a solar cell, or a light receiving element, using the organic compound represented by the formula (1) of the present invention and the organic semiconductor using the organic compound. EL element; memory; can be applied to various organic semiconductor elements such as various sensors such as temperature sensor, biosensor, pressure sensor, etc., but as a particularly preferred embodiment of the present invention, production of an organic transistor element will be exemplified.

(有機トランジスタ素子)
有機トランジスタ素子は、半導体薄膜に接してソース電極及びドレイン電極があり、それらの電極間に流れる電流を、ゲート電極に印加する電圧で制御する素子である。
(Organic transistor element)
An organic transistor element is an element that has a source electrode and a drain electrode in contact with a semiconductor thin film, and controls a current flowing between these electrodes with a voltage applied to a gate electrode.

一般に、有機トランジスタ素子には、ゲート電極が絶縁膜で絶縁されている構造(MIS構造)がよく用いられる。MIS構造のうちで絶縁膜に金属酸化膜を用いるものはMOS構造と呼ばれる。他の構造の有機トランジスタ素子としては、半導体薄膜に対してショットキー障壁を介してゲート電極が形成されている構造(すなわちMES構造)もあるが、有機半導体を用いた有機トランジスタ素子の場合、MIS構造がよく用いられる。 Generally, a structure (MIS structure) in which a gate electrode is insulated by an insulating film is often used for an organic transistor element. Among MIS structures, a structure using a metal oxide film as an insulating film is called a MOS structure. As an organic transistor element having another structure, there is a structure in which a gate electrode is formed on a semiconductor thin film via a Schottky barrier (that is, a MES structure). However, in the case of an organic transistor element using an organic semiconductor, MIS is used. The structure is often used.

以下、図2を用いて本発明の式(1)で表される有機化合物を含有する半導体薄膜を備える有機トランジスタ素子の例についてより詳細に説明するが、本発明の有機トランジスタ素子は、この構造には限定されない。 Hereinafter, an example of an organic transistor element including a semiconductor thin film containing an organic compound represented by the formula (1) of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 2, but the organic transistor element of the present invention has this structure. It is not limited to.

有機トランジスタ素子は、ソース電極1、有機半導体層2、ドレイン電極3、絶縁体層4、ゲート電極5、及び基板6を備えている。各層や電極の配置は、有機トランジスタ素子の用途により適宜選択できる。有機トランジスタ素子は、基板6と平行な方向に電流が流れるので、横型トランジスタと呼ばれる。有機トランジスタ素子は、ゲート電極5上に絶縁体層4を介して有機半導体層2を設け、さらにその上にソース電極1及びドレイン電極3を形成しており、トップコンタクト−ボトムゲート構造と呼ばれる。本発明の有機トランジスタ素子は、横型トランジスタ、トップコンタクト−ボトムゲート構造には限定されない。 The organic transistor element includes a source electrode 1, an organic semiconductor layer 2, a drain electrode 3, an insulator layer 4, a gate electrode 5, and a substrate 6. The arrangement of each layer and electrode can be appropriately selected depending on the application of the organic transistor element. The organic transistor element is called a lateral transistor because a current flows in a direction parallel to the substrate 6. In the organic transistor element, the organic semiconductor layer 2 is provided on the gate electrode 5 via the insulator layer 4, and the source electrode 1 and the drain electrode 3 are further formed thereon, which is called a top contact-bottom gate structure. The organic transistor element of the present invention is not limited to a lateral transistor and a top contact-bottom gate structure.

基板6としては、例えば、樹脂板、樹脂フィルム、紙、ガラス板、石英板、セラミック板などの絶縁性基板;金属や合金などからなる導電性基板上にコーティング等により絶縁層を形成してなる多層基板;樹脂と無機材料との組合せなどの各種組合せからなる複合基板;等が使用できる。基板6に使用できる樹脂フィルムの例としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、ポリエーテルイミドなどのフィルムが挙げられる。基板6として樹脂フィルム又は紙を用いると、有機トランジスタ素子に可撓性を持たせることができ、有機トランジスタ素子がフレキシブルで、軽量となり、実用性が向上する。基板6の厚さは、通常1μm〜10mm、好ましくは5μm〜5mmであってよい。 The substrate 6 is, for example, an insulating substrate such as a resin plate, a resin film, paper, a glass plate, a quartz plate, or a ceramic plate; an insulating layer is formed by coating on a conductive substrate made of metal or alloy. A multi-layer substrate; a composite substrate made of various combinations such as a combination of a resin and an inorganic material; and the like can be used. Examples of the resin film that can be used for the substrate 6 include films such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyether sulfone, polyamide, polyimide, polycarbonate, cellulose triacetate, and polyetherimide. When a resin film or paper is used as the substrate 6, the organic transistor element can be made flexible, and the organic transistor element is flexible and lightweight, thus improving the practicality. The thickness of the substrate 6 may be usually 1 μm to 10 mm, preferably 5 μm to 5 mm.

ソース電極1、ドレイン電極3、及びゲート電極5には、導電性を有する材料が用いられる。上記導電性を有する材料としては、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、タングステン、タンタル、ニッケル、コバルト、銅、鉄、鉛、錫、チタン、インジウム、パラジウム、モリブデン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、リチウム、カリウム、ナトリウム等の金属及びそれらを含む合金;InO2、ZnO2、SnO2、ITO等の導電性酸化物;ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ビニレン、ポリジアセチレン等の導電性高分子化合物;シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素等の半導体;カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、グラフェン等の炭素材料;等が使用できる。また、導電性高分子化合物や半導体にはドーピングが行われていてもよい。ドーピングに用いるドーパントとしては、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸;スルホン酸等の酸性官能基を有する有機酸;PF5、AsF5、FeCl3等のルイス酸;ヨウ素等のハロゲン原子;リチウム、ナトリウム、カリウム等の金属原子;等が挙げられる。ホウ素、リン、砒素などはシリコンなどの無機半導体用のドーパントとしても多用されている。また、上記のドーパント中にカーボンブラックや金属粒子などの導電性分子を分散した導電性の複合材料も上記導電性を有する材料として用いられる。 A material having conductivity is used for the source electrode 1, the drain electrode 3, and the gate electrode 5. Examples of the conductive material include platinum, gold, silver, aluminum, chromium, tungsten, tantalum, nickel, cobalt, copper, iron, lead, tin, titanium, indium, palladium, molybdenum, magnesium, calcium, barium. , Metals such as lithium, potassium, sodium, and alloys containing them; conductive oxides such as InO 2 , ZnO 2 , SnO 2 , ITO; polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, vinylene, polydiacetylene, etc. Conductive polymer compounds; semiconductors such as silicon, germanium and gallium arsenide; carbon materials such as carbon black, fullerene, carbon nanotubes, graphite and graphene; and the like can be used. Further, the conductive polymer compound or the semiconductor may be doped. Examples of the dopant used for doping include inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid; organic acids having an acidic functional group such as sulfonic acid; Lewis acids such as PF 5 , AsF 5 , FeCl 3 ; halogen atoms such as iodine; lithium; Metal atoms such as sodium and potassium; and the like. Boron, phosphorus, arsenic, etc. are often used as dopants for inorganic semiconductors such as silicon. Further, a conductive composite material in which conductive molecules such as carbon black and metal particles are dispersed in the above dopant is also used as the material having the above conductivity.

また、ソース電極1とドレイン電極3との間の距離(チャネル長)や、ソース電極1とドレイン電極3との間のチャネル領域の幅(チャネル幅)等の構造が有機トランジスタ素子の特性を決める重要なファクターとなる。該チャネル長は、通常0.01〜300μm、好ましくは0.1〜100μmであってよい。チャネル長が短ければ取り出せる電流量は増えるが、逆にコンタクト抵抗の影響など短チャネル効果が発生し、制御が困難となるため、適正なチャネル長が必要である。ソース電極1とドレイン電極3との間のチャネル領域の幅(チャネル幅)は、通常10〜10000μm、好ましくは100〜5000μmであってよい。 Further, the structure such as the distance between the source electrode 1 and the drain electrode 3 (channel length) and the width of the channel region between the source electrode 1 and the drain electrode 3 (channel width) determines the characteristics of the organic transistor element. It will be an important factor. The channel length may be generally 0.01 to 300 μm, preferably 0.1 to 100 μm. If the channel length is short, the amount of current that can be extracted increases, but conversely, a short channel effect such as the effect of contact resistance occurs and control becomes difficult, so an appropriate channel length is required. The width of the channel region between the source electrode 1 and the drain electrode 3 (channel width) may be usually 10 to 10000 μm, preferably 100 to 5000 μm.

ソース電極1の構造とドレイン電極3の構造とは、同じであっても、異なっていてもよい。シャドーマスクなどを用いて蒸着することによってソース電極1及びドレイン電極3を作製することができる。インクジェットなどの手法を用いて電極パターンを直接印刷してもよい。ソース電極1及びドレイン電極3の長さは、前記のチャネル幅と同じでよい。ソース電極1及びドレイン電極3の幅は、特に規定は無いが、電気的特性を安定化できる範囲で、有機トランジスタ素子の面積を小さくするためには短い方が好ましい。ソース電極1及びドレイン電極3の幅は、通常0.1〜1000μmであり、好ましくは0.5〜100μmであってよい。ソース電極1及びドレイン電極3の厚みは、通常0.1〜1000nmであってよく、好ましくは1〜500nm、より好ましくは5〜200nmであってよい。ソース電極1、ドレイン電極3、及びゲート電極5には配線が連結されているが、配線も電極とほぼ同様の材料により作製されてよい。 The structure of the source electrode 1 and the structure of the drain electrode 3 may be the same or different. The source electrode 1 and the drain electrode 3 can be manufactured by vapor deposition using a shadow mask or the like. The electrode pattern may be directly printed using a method such as inkjet. The lengths of the source electrode 1 and the drain electrode 3 may be the same as the channel width described above. The widths of the source electrode 1 and the drain electrode 3 are not particularly limited, but are preferably short in order to reduce the area of the organic transistor element within a range in which electric characteristics can be stabilized. The width of the source electrode 1 and the drain electrode 3 is usually 0.1 to 1000 μm, and preferably 0.5 to 100 μm. The thickness of the source electrode 1 and the drain electrode 3 may be usually 0.1 to 1000 nm, preferably 1 to 500 nm, more preferably 5 to 200 nm. Wirings are connected to the source electrode 1, the drain electrode 3, and the gate electrode 5, but the wirings may be made of substantially the same material as the electrodes.

絶縁体層4としては、絶縁性を有する材料が用いられる。上記の絶縁性を有する材料としては、例えば、ポリパラキシリレン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリビニルフェノール、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のポリマー及びこれらを組み合わせた共重合体;二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル等の金属酸化物;SrTiO3、BaTiO3等の強誘電性金属酸化物;窒化珪素、窒化アルミニウム等の窒化物、硫化物、フッ化物などの誘電体;あるいは、これら誘電体の粒子を分散させたポリマー;等が使用しうる。絶縁体層4の層厚は、材料によって異なるが、通常0.1nm〜100μm、好ましくは0.5nm〜50μm、より好ましくは1nm〜10μmであってよい。 A material having an insulating property is used for the insulator layer 4. Examples of the insulating material include, for example, polyparaxylylene, polyacrylate, polymethylmethacrylate, polyolefin, polystyrene, polyvinylphenol, polyamide, polyimide, polycarbonate, polyester, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyurethane, polysulfone, Polymers such as fluororesins, epoxy resins and phenol resins, and copolymers combining them; metal oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide, titanium oxide and tantalum oxide; ferroelectric metal oxides such as SrTiO 3 and BaTiO 3 . A dielectric such as a nitride such as silicon nitride or aluminum nitride, a sulfide or a fluoride; or a polymer in which particles of these dielectrics are dispersed; Although the layer thickness of the insulator layer 4 varies depending on the material, it may be usually 0.1 nm to 100 μm, preferably 0.5 nm to 50 μm, and more preferably 1 nm to 10 μm.

有機半導体層2の材料として、本発明の式(1)で表される有機化合物が用いられる。本発明の式(1)で表される有機化合物を用いて、先に示した形成方法により、有機薄膜として有機半導体層2を形成する。有機トランジスタ素子に対する特性の改善及び他の特性の付与等の目的のために、必要に応じて他の有機半導体や各種添加剤を本発明の式(1)で表される有機化合物に混合することも可能である。 As the material of the organic semiconductor layer 2, the organic compound represented by the formula (1) of the present invention is used. Using the organic compound represented by the formula (1) of the present invention, the organic semiconductor layer 2 is formed as an organic thin film by the above-described forming method. For the purpose of improving characteristics and imparting other characteristics to the organic transistor device, if necessary, other organic semiconductors and various additives are mixed with the organic compound represented by the formula (1) of the present invention. Is also possible.

有機トランジスタ素子においては、本発明の式(1)で表される有機化合物が有機半導体層2を構成する有機半導体として用いられる。有機トランジスタ素子の特性を改善する目的等のために、有機半導体層2を構成する有機半導体にドーパント等の添加剤を含有させることもできる。上記添加剤は、有機半導体層2の材料の総量に対して、通常0.01〜10質量%、好ましくは0.05〜5質量%、より好ましくは0.1〜3質量%の範囲で添加される。 In the organic transistor element, the organic compound represented by the formula (1) of the present invention is used as the organic semiconductor forming the organic semiconductor layer 2. For the purpose of improving the characteristics of the organic transistor element, the organic semiconductor forming the organic semiconductor layer 2 may contain an additive such as a dopant. The above additive is added in an amount of usually 0.01 to 10% by mass, preferably 0.05 to 5% by mass, and more preferably 0.1 to 3% by mass, based on the total amount of the material of the organic semiconductor layer 2. To be done.

また、有機半導体層2についても、複数の層を形成してもよい。有機半導体層2の層厚は、必要な機能を失わない範囲で、薄いほど好ましい。必要な機能を示すための有機半導体層2の層厚は、通常、1nm〜1μm、好ましくは5nm〜500nm、より好ましくは10nm〜300nmであってよい。 Also, a plurality of layers may be formed for the organic semiconductor layer 2. The layer thickness of the organic semiconductor layer 2 is preferably as thin as possible within a range in which necessary functions are not lost. The layer thickness of the organic semiconductor layer 2 for exhibiting the necessary function may be usually 1 nm to 1 μm, preferably 5 nm to 500 nm, more preferably 10 nm to 300 nm.

有機トランジスタ素子には、例えば、基板6と絶縁体層4との間や、絶縁体層4と有機半導体層2との間や、有機トランジスタ素子の外面に、必要に応じて他の層を設けることができる。例えば、有機半導体層2上に直接、又は他の層を介して、保護層を形成すると、湿度などの外気の影響を小さくすることができる。 In the organic transistor element, for example, another layer is provided, if necessary, between the substrate 6 and the insulator layer 4, between the insulator layer 4 and the organic semiconductor layer 2, or on the outer surface of the organic transistor element. be able to. For example, when the protective layer is formed directly on the organic semiconductor layer 2 or via another layer, the influence of outside air such as humidity can be reduced.

上記保護層の材料としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリビニルアルコール、フッ素樹脂、ポリオレフィン等の各種樹脂;酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素等の無機酸化物;窒化膜等の誘電体;等が好ましく用いられ、特に、酸素や水分の透過率や吸水率の小さな樹脂(ポリマー)が好ましい。保護層の層厚は、その目的に応じて任意の層厚を選択できるが、通常100nm〜1mmであってよい。 The material of the protective layer is not particularly limited, and examples thereof include various resins such as epoxy resin, acrylic resin such as polymethylmethacrylate, polyurethane, polyimide, polyvinyl alcohol, fluororesin, polyolefin; silicon oxide, aluminum oxide, silicon nitride. Inorganic oxides such as; dielectrics such as nitride films; and the like are preferably used, and in particular, resins (polymers) having a small oxygen or water permeability and a small water absorption are preferable. The layer thickness of the protective layer can be selected according to the purpose, but is usually 100 nm to 1 mm.

これらの態様において、例えば、基板6、絶縁体層4、有機半導体層2等の各層を設ける方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、塗布法、印刷法、ゾルゲル法等が適宜採用できる。 In these aspects, for example, as a method of providing each layer such as the substrate 6, the insulator layer 4, and the organic semiconductor layer 2, for example, a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, a coating method, a printing method, a sol-gel method or the like can be appropriately adopted. ..

本発明の有機トランジスタ素子は、メモリ回路、信号ドライバー回路、信号処理回路などの、デジタル又はアナログの回路を構成する素子として利用できる。さらにこれら回路を組み合わせることにより、ディスプレイ、ICカードやICタグ等の作製が可能となる。さらに、本発明の有機トランジスタ素子は、化学物質等の外部刺激によりその特性に変化を起こすことができるので、FET(電界効果トランジスタ)センサとしての利用も可能である。 The organic transistor element of the present invention can be used as an element constituting a digital or analog circuit such as a memory circuit, a signal driver circuit, a signal processing circuit. Furthermore, by combining these circuits, a display, an IC card, an IC tag, or the like can be manufactured. Further, since the organic transistor element of the present invention can change its characteristics by external stimuli such as chemical substances, it can be used as an FET (field effect transistor) sensor.

以下、本発明を実施例にもとづいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

すべての実施例及び比較例において、商業的に入手可能な全ての試薬及び溶剤は、特記しない限り、Aldrich Chemical、東京化成工業(Tokyo Chemical Industry)、和光純薬工業(Wako Pure Chemical Industries)及び関東化学(Kanto Chemical Co., Inc.)から入手した。 In all Examples and Comparative Examples, all commercially available reagents and solvents were Aldrich Chemical, Tokyo Chemical Industry, Wako Pure Chemical Industries and Kanto unless otherwise specified. Obtained from Kanto Chemical Co., Inc.

各種の測定方法及び評価方法は次のとおりである。
1H-NMRスペクトル)
1H-NMRスペクトルは、テトラメチルシラン(TMS)を内部標準として用い、Bruker NMR分光計(DMX 400MHz)を使用して測定した。NMRデータのs、d、t、mは、それぞれ、シングレット、ダブレット、トリプレット、マルチプレットを示す。高分解能質量分析(HRMS)は、二重収束型磁気セクタ質量分析計JEOL JMS-700を用いた。
Various measuring methods and evaluation methods are as follows.
( 1 H-NMR spectrum)
1 H-NMR spectrum was measured using a Bruker NMR spectrometer (DMX 400 MHz) using tetramethylsilane (TMS) as an internal standard. NMR data s, d, t, and m indicate singlet, doublet, triplet, and multiplet, respectively. For high resolution mass spectrometry (HRMS), a double focusing magnetic sector mass spectrometer JEOL JMS-700 was used.

(示差走査熱量分析)
示差走査熱量分析(DSC)は島津製作所DSC-60を用いた。偏光顕微鏡観察はMettler Toledo FP82HTホットステージを備えたニコンOPTIPHOT2-POL顕微鏡で行った。1D WXRD分析はリガクRAD-2X回折計(CuKα線)を用いて行った。
(Differential scanning calorimetry)
For differential scanning calorimetry (DSC), Shimadzu DSC-60 was used. Polarization microscopy was performed with a Nikon OPTIPHOT2-POL microscope equipped with a Mettler Toledo FP82HT hot stage. 1D WXRD analysis was performed using Rigaku RAD-2X diffractometer (CuKα ray).

(X線回析)
XRD測定用のバルクフィルム試料は、ガラススライド基板とポリイミドカバーフィルムを用いて、試料粉末を等方相から室温まで融解して調整した。測定前に、ポリイミドフィルムを取外し、SmE温度にて、3000r.p.mで、30秒間スピンコーティングして、薄膜状の試料を調整した。これは基板としてガラススライドを用いる点を除いて、OFET薄膜作製と同様である。
(X-ray diffraction)
A bulk film sample for XRD measurement was prepared by melting a sample powder from an isotropic phase to room temperature using a glass slide substrate and a polyimide cover film. Prior to the measurement, the polyimide film was removed, and spin coating was performed at SmE temperature at 3000 rpm for 30 seconds to prepare a thin film sample. This is similar to OFET thin film fabrication, except that a glass slide is used as the substrate.

(トランジスタデバイスの作製及び評価方法)
FETの作製は、SO2(300nm)/p+-Si基板に、予め余熱した液晶物質を溶解したp-ジエチルベンゼン(DEB、Iwt%)溶液をSmE相の温度でスピンコート(3000 r.p.m. 30s)することにより薄膜を形成し、室温まで冷却することにより結晶薄膜を得た。その後、その薄膜に真空蒸着法により、電極パターンを介してAuを2×10-6 Torrで、蒸着することにより、トップコンタクト、ボトムゲート型トランジスタを作製した。チャネル長/チャネル幅は100/500μmである。
(Method for manufacturing and evaluating transistor device)
To fabricate an FET, a SO 2 (300 nm)/p + -Si substrate is spin-coated (3000 rpm 30s) with a p-diethylbenzene (DEB, Iwt%) solution prepared by dissolving a preheated liquid crystal substance at the temperature of the SmE phase. Thus, a thin film was formed and cooled to room temperature to obtain a crystalline thin film. Then, Au was vapor-deposited on the thin film at 2×10 −6 Torr via an electrode pattern by a vacuum vapor deposition method to fabricate a top-contact/bottom-gate transistor. The channel length/channel width is 100/500 μm.

トランジスタ特性は熱アニール(各設定した温度で15分)前後の特性をソース・メジャメントユニット(8252, ADCMT)を用いて評価した。移動度は、飽和領域(Vds=-60V)におけるソース・ドレイン電流(Ids)の平方根をゲート電圧に対しプロットし、その傾きから、式Ids=Ci(W/L)μ(Vg-Vth)2 を用いて算出し、スレショルド電圧(Vth)は切片から求めた。ここで、Ciはゲート絶縁膜の容量をあらわす。 Transistor characteristics before and after thermal annealing (15 minutes at each set temperature) were evaluated using a source measurement unit (8252, ADCMT). The mobility is calculated by plotting the square root of the source-drain current (I ds ) in the saturation region (V ds =-60V) against the gate voltage, and using the slope of the equation, I ds =C i (W/L)μ(V g- V th ) 2 , and the threshold voltage (V th ) was determined from the intercept. Here, C i represents the capacitance of the gate insulating film.

実施例1及び2
実施例1として6-オクチル-2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン(化合物8a:Ph-BDT-C8)と、実施例2として6-テトラデチル-2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン(化合物8b:Ph-BDT-C14)を合成し、特性を評価した。ただし、以下では、実施例1と実施例2の合成をまとめて、オクチルC8とデトラデチルC14をアルキルCnと表記することがある。合成スキームは本明細書で前述した合成スキーム(I)に従ったが、以下に詳しく説明する。
Examples 1 and 2
6-octyl-2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene (Compound 8a: Ph-BDT-C8) as Example 1 and 6-tetradecyl-2- as Example 2. Phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene (Compound 8b: Ph-BDT-C14) was synthesized and evaluated for its properties. However, hereinafter, the syntheses of Example 1 and Example 2 may be collectively referred to as octyl C8 and detradecyl C14 as alkyl Cn. The synthetic scheme followed the synthetic scheme (I) described earlier in this specification, and is described in detail below.

(化合物1:2-フェニルチオフェンの合成)
2-フェニルチオフェン(化合物1)は公知文献記載の方法で合成した。
(Compound 1: Synthesis of 2-phenylthiophene)
2-Phenylthiophene (Compound 1) was synthesized by a method described in a known document.

(化合物2:2-ブロモ-5-フェニルチオフェンの合成)
攪拌した2-フェニルチオフェン8.0g(50mmol)を含む200mlの塩化メチレン溶液に、NBS 9.8g(55mmol)を少しずつ加え、その後、室温で一晩、反応させた。反応溶液にNa2SO3溶液を加え、混合物をCH2Cl2を用いて抽出し、その抽出液を水で洗浄し、その後、無水Na2SO4を加え乾燥後,濾過し、溶媒を溜去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)により単離し、エタノールから再結晶することにより、8.2g(74%)を白色の結晶として得た。1H-NMR (CDCl3, 400MHz): δ 7.51-7.53 (d, 2H), 7.36-7.39 (t, 2H), 7.28-7.31 (t, 1H), 7.02-7.06 (m, 2H)。
(Compound 2: Synthesis of 2-bromo-5-phenylthiophene)
To 200 ml of a methylene chloride solution containing 8.0 g (50 mmol) of stirred 2-phenylthiophene, 9.8 g (55 mmol) of NBS was added little by little, and then the mixture was reacted overnight at room temperature. Na 2 SO 3 solution was added to the reaction solution, the mixture was extracted with CH 2 Cl 2 , the extract was washed with water, and then anhydrous Na 2 SO 4 was added and dried, and the solvent was distilled off. Left. The obtained crude product was isolated by silica gel column chromatography (hexane) and recrystallized from ethanol to give 8.2 g (74%) as white crystals. 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz): δ 7.51-7.53 (d, 2H), 7.36-7.39 (t, 2H), 7.28-7.31 (t, 1H), 7.02-7.06 (m, 2H).

(化合物3:3-ブロモ-5-フェニル-α-(3-チエニル)-2-チオフェンメタノールの合成)
リチウムジイソプロピルアミド(LDA)の合成:アルゴン雰囲気下、攪拌したN, N-ジイソプロピルアミン4.2ml(30mmol)を溶解した乾燥THF(15ml)溶液に、18.8ml n-BuLi溶液(1.6M ヘキサン中,30mmol)を-78°Cにてゆっくり加え、30分後、室温までゆっくりと室温まで戻し、リチウムジイソプロピルアミド(LDA)を調整した。
(Compound 3: Synthesis of 3-bromo-5-phenyl-α-(3-thienyl)-2-thiophenemethanol)
Synthesis of lithium diisopropylamide (LDA): under argon atmosphere, stirred N, N-diisopropylamine 4.2 ml (30 mmol) in dry THF (15 ml) solution, 18.8 ml n-BuLi solution (1.6 M in hexane, 30 mmol). ) Was slowly added at -78°C, and after 30 minutes, the temperature was slowly returned to room temperature, and lithium diisopropylamide (LDA) was adjusted.

攪拌した2-ブロモ-5-フェニルチオフェン7.2g(30mmol)を含む乾燥THF(60ml)溶液に、調整し立てのLDA溶液を-78°Cでゆっくりと加え、1時間後、3-チオフェンカルボキシアルデヒド3.7g(33mmol)を含む10mlの乾燥THF溶液を加えた後、室温まで温度戻し、そのまま室温で、一晩、攪拌した。反応溶液に飽和NH4Cl溶液をゆっくりと加え、混合物をCH2Cl2で抽出し、水で洗浄後、抽出液に無水Na2SOを加え、乾燥させる。その後、Na2SOを濾別し、溶媒を溜去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン/1:10)により単離・精製することにより、9.1g(86.7%)の3-ブロモ-5-フェニル-α-(3-チエニル)-2-チオフェンメタノールの黄色粘調な液体を得た。 1H-NMR (CDCl3, 400MHz): δ 7.51-7.53 (d, 2H), 7.28-7.38 (m, 5H), 7.13-7.17 (m, 2H), 6.23 (s, 1H)。 To a dry THF (60 ml) solution containing 7.2 g (30 mmol) of stirred 2-bromo-5-phenylthiophene, the freshly prepared LDA solution was slowly added at -78 °C, and 1 hour later, 3-thiophenecarboxaldehyde was added. After adding 10 ml of a dry THF solution containing 3.7 g (33 mmol), the temperature was returned to room temperature and the mixture was stirred at room temperature overnight. Saturated NH 4 Cl solution was slowly added to the reaction solution, the mixture was extracted with CH 2 Cl 2 , washed with water, anhydrous Na 2 SO 4 was added to the extract, and the mixture was dried. Then, Na 2 SO 4 was filtered off and the solvent was distilled off. The resulting crude product was isolated and purified by silica gel column chromatography (ethyl acetate:hexane/1:10) to give 9.1 g (86.7%) of 3-bromo-5-phenyl-α-(3- A yellow viscous liquid of thienyl)-2-thiophenemethanol was obtained. 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz): δ 7.51-7.53 (d, 2H), 7.28-7.38 (m, 5H), 7.13-7.17 (m, 2H), 6.23 (s, 1H).

(化合物4:3-ブロモ-5-フェニル-2-(3-チエニルメチル)チオフェンの合成)
還流器を取り付けた300mlの三ツ口フラスコに、乾燥エーテル(40ml)とLiAlH4 4.0g(105 mmol)を加え、AlCl3 25g(192mmol)を含む80mlの乾燥エーテル溶液を0℃にて加え、5分後、冷媒を取り除き、9.1gの2-ブロモ-5-フェニルチオフェンを溶解した40ml乾燥エーテル溶液をゆっくりと加える。30分還流し、80mlの酢酸エチルを注意深く加え、その後、2M HCl溶液に注いだ。混合物を酢酸エチルで抽出し、NaHCO3溶液、ついで、水で洗浄し、有機層を分離して無水Na2SO4を加え、乾燥した。Na2SO4を濾別し、溶媒を溜去後、シリカゲルカラムクトマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン/1:5)により、目的物を単離・精製した。3-ブロモ-5-フェニル-2-(3-チエニルメチル)チオフェンを白色結晶として7.3g(83.8%)得た。1H-NMR (d-Acetone, 400MHz): δ 7.60-7.62 (m, 2H), 7.39-7.45 (m, 3H), 7.27-7.35 (m, 3H), 7.08-7.10 (m, 1H), 4.18 (s, 2H)。
(Compound 4: Synthesis of 3-bromo-5-phenyl-2-(3-thienylmethyl)thiophene)
To a 300 ml three- necked flask equipped with a reflux condenser, dry ether (40 ml) and LiAlH 4 4.0 g (105 mmol) were added, and 80 ml of a dry ether solution containing AlCl 3 25 g (192 mmol) was added at 0° C. for 5 minutes. After that, the refrigerant is removed and 9.1 g of 2-bromo-5-phenylthiophene in 40 ml of dry ether solution are slowly added. Reflux for 30 minutes, carefully add 80 ml of ethyl acetate and then pour into 2M HCl solution. The mixture was extracted with ethyl acetate, washed with NaHCO 3 solution and then with water, the organic layer was separated and anhydrous Na 2 SO 4 was added and dried. After Na 2 SO 4 was filtered off and the solvent was distilled off, the desired product was isolated and purified by silica gel column chromatography (ethyl acetate:hexane/1:5). 3-Bromo-5-phenyl-2-(3-thienylmethyl)thiophene was obtained as white crystals in an amount of 7.3 g (83.8%). 1 H-NMR (d-Acetone, 400MHz): δ 7.60-7.62 (m, 2H), 7.39-7.45 (m, 3H), 7.27-7.35 (m, 3H), 7.08-7.10 (m, 1H), 4.18 (s, 2H).

(化合物5:5-フェニル-2-(3-チエニルメチル)-3-チオフェンカルボキシアルデヒドの合成)
還流器を取り付けた200mlの二口フラスコに、アルゴン雰囲気下、乾燥エーテル(80ml)に3-ブロモ-5-フェニル-2-(3-チエニルメチル)チオフェン6.7g(20mmol)を乾燥エーテル(80ml)溶解した溶液を加え、攪拌しながら13ml n-BuLi(1.6M ヘキサン中、20.8 mmol)を-78°Cで加え30分攪拌後、4 mlの乾燥させたDMFを加え、1時間反応させる。その後、冷媒を取り除き、室温まで戻し、2時間さらに反応させる。その後、飽和NH4Cl溶液をゆっくりと加え、混合物を酢酸エチルとヘキサン(1:1)溶液で抽出する。有機層を分離し、無水Na2SO4で乾燥後、Na2SO4を濾別し、溶媒を溜去する。祖生成物をシリカゲルカラムクトマトグラフィー(Ethyl acetate: ヘキサン/1:5)で目的物を単離・精製し、4.4g(77.5%)の5-フェニル-2-(3-チエニルメチル)-3-チオフェンカルボキシアルデヒドを黄色粘調な液体として得た。 1H-NMR (d-アセトン、400MHz): δ 10.15 (s, 1H), 7.69 (s, 1H), 7.64-7.66 (m, 2H), 7.40-7.46 (m, 3H), 7.33-7.36 (m, 2H), 7.11-7.12 (m, 1H), 4.66 (s, 2H)。
(Compound 5: Synthesis of 5-phenyl-2-(3-thienylmethyl)-3-thiophenecarboxaldehyde)
In a 200 ml two-necked flask equipped with a reflux condenser, under an argon atmosphere, dry ether (80 ml) was treated with 3-bromo-5-phenyl-2-(3-thienylmethyl)thiophene 6.7 g (20 mmol) in dry ether (80 ml). Add the dissolved solution, add 13 ml n-BuLi (20.8 mmol in 1.6 M hexane) at -78 °C with stirring and stir for 30 minutes, then add 4 ml of dried DMF and react for 1 hour. After that, the refrigerant is removed, the temperature is returned to room temperature, and the reaction is continued for 2 hours. Then saturated NH 4 Cl solution is added slowly and the mixture is extracted with ethyl acetate and hexane (1:1) solution. The organic layer is separated, dried over anhydrous Na 2 SO 4 , Na 2 SO 4 is filtered off, and the solvent is distilled off. The crude product was isolated and purified by silica gel column chromatography (Ethyl acetate: hexane/1:5) to give 4.4 g (77.5%) of 5-phenyl-2-(3-thienylmethyl)-3. -Thiophenecarboxaldehyde was obtained as a yellow viscous liquid. 1 H-NMR (d-acetone, 400 MHz): δ 10.15 (s, 1H), 7.69 (s, 1H), 7.64-7.66 (m, 2H), 7.40-7.46 (m, 3H), 7.33-7.36 (m , 2H), 7.11-7.12 (m, 1H), 4.66 (s, 2H).

(化合物6:2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェンの合成)
アルゴン雰囲気下で、2.7g(9.5mmol)の5-フェニル-2-(3-チエニルメチル)-3-チオフェンカルボキシアルデヒドにポリ燐酸(PPA 20g)を加え、110°Cで30min、反応させる。その後、濾別し、得られた固形物をトルエンから再結晶することにより、2.4g(95%)の2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェンを 黄土色の固体として得た。 1H-NMR (CDCl3, 400MHz): 8.26 (s, 1H), 7.74-7.76 (d, 2H), 7.59 (s, 1H), 7.44-7.47 (m, 2H), 7.42 (s, 1H), 7.35-7.37 (m, 3H)。
(Compound 6: Synthesis of 2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)
Under an argon atmosphere, 2.7 g (9.5 mmol) of 5-phenyl-2-(3-thienylmethyl)-3-thiophenecarboxaldehyde is added with polyphosphoric acid (PPA 20 g) and reacted at 110°C for 30 min. Then, it was separated by filtration, and the obtained solid was recrystallized from toluene to give 2.4 g (95%) of 2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene as ocher. Obtained as a solid. 1 H-NMR (CDCl 3 , 400MHz): 8.26 (s, 1H), 7.74-7.76 (d, 2H), 7.59 (s, 1H), 7.44-7.47 (m, 2H), 7.42 (s, 1H), 7.35-7.37 (m, 3H).

(化合物7:(2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン)-6-アルカン-1-オンの合成)
乾燥塩化メチレン20mlに2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン(0.27g(1mmol)を溶解し、AlCl3 0.4g(3mmol)を少量ずつ加え、0°Cまで,冷却した後、塩化ノナノイル、あるいは、塩化トリデカノイル(1.1mmol)を加える。混合物を一晩、室温で反応させた後、反応溶液を冷たいメタノールに注ぎ、沈殿物を濾別する。得られた固形物をCHCl3から再結晶することにより、目的とする(2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン)-6-オクタン-1-オン、あるいは、(2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン)-6-テトラデカン-1-オンを黄色固体として、それぞれ、0.19g(58.7%)、0.23g(58.7%)を得た。
(2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン)-6-オクタン-1-オンの1H-NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.37 (s, 1H), 8.28 (s, 1H), 8.00 (s, 1H) 7.78-7.81 (m, 2H), 7.62(s, 1H), 7.48-7.52 (m, 2H), 7.42-7.44 (m, 1H), 3.03-3.07 (t, 2H), 1.83-1.94 (m, 2H), 1.37-1.47 (m, 8H), 0.95-1.36 (t, 3H)。
(2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン)-6-テトラデカン-1-オンは溶解度が小さく、NMR測定が不能であった。
(Compound 7: (Synthesis of 2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)-6-alkane-1-one)
2-Phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene (0.27 g (1 mmol) was dissolved in 20 ml of dry methylene chloride, 0.4 g (3 mmol) of AlCl 3 was added little by little, and the mixture was added at 0°C. Until cooling, nonanoyl chloride or tridecanoyl chloride (1.1 mmol) is added, the mixture is allowed to react overnight at room temperature, then the reaction solution is poured into cold methanol and the precipitate is filtered off. By recrystallizing the solid from CHCl 3 , the desired (2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene)-6-octane-1-one, or (2 -Phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)-6-tetradecane-1-one as yellow solids, 0.19 g (58.7%) and 0.23 g (58.7%) respectively were obtained. It was
(2-phenyl - benzo [1,2-b: 4,5-b '] dithiophene) -6-octan-1-one 1 H-NMR (CDCl 3, 400 MHz): δ 8.37 (s, 1H) , 8.28 (s, 1H), 8.00 (s, 1H) 7.78-7.81 (m, 2H), 7.62(s, 1H), 7.48-7.52 (m, 2H), 7.42-7.44 (m, 1H), 3.03- 3.07 (t, 2H), 1.83-1.94 (m, 2H), 1.37-1.47 (m, 8H), 0.95-1.36 (t, 3H).
(2-Phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)-6-tetradecane-1-one had a low solubility and NMR measurement was impossible.

(化合物8:6-アルキル-2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェンの合成)
(2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン)-6-オクタン-1-オン(0.58mmol)を15mlのジエチレングリコールに溶解し、0.2gKOHと0.5mlヒドラジン水和物(80%水溶液)を加え、混合物を110°Cで1時間加熱した後、220°Cで5時間反応させた。その後、室温まで冷却し、水を加え、沈殿物を濾集し、メタノールで洗浄した。目的物をシリカゲルクロマトグラフィー(cyclohexane)で単離・精製し、トルエンから数回、再結晶することにより、黄色固体として、6-オクチル-2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン(Ph-BDT-C8)を収率(71.7%)で得た。
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.16 (s, 1H), 8.11 (s, 1H), 7.75-7.77 (d, 2H), 7.58 (s, 1H), 7.46-7.48 (t, 2H), 7.35-7.38 (m, 1H), 7.03 (s, 1H), 2.92-2.96 (t, 2H), 1.76-1.83 (m, 2H), 1.31-1.46 (m, 10H), 0.89-0.93 (t, 3H). HRMS (FAB): calc. m/z 378.1476 (C24H26S2), found m/z 378.1466 [M]+.
同様に、6-デトラデカニル-2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン(Ph-BDT-C14)を収率(72.2%)で得た。1H-NMR (CDCl3, 400 MHz): δ. 8.13 (s, 1H), 8.08 (s, 1H), 7.72-7.74 (d, 2H), 7.56 (s, 1H), 7.41-7.45 (t, 2H), 7.32-7.36 (m, 1H), 7.01 (s, 1H), 2.89-2.93 (t, 2H), 1.73-1.81 (m, 2H), 1.26-1.43 (m, 22H), 0.86-0.90 (t, 3H). HRMS (FAB): calc. m/z 462.2415 (C30H38S2), found m/z 462.2421 [M]+
(Compound 8: Synthesis of 6-alkyl-2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)
(2-Phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)-6-octane-1-one (0.58 mmol) was dissolved in 15 ml diethylene glycol, 0.2 g KOH and 0.5 ml hydrazine hydrate (80% aqueous solution) was added, the mixture was heated at 110°C for 1 hour, and then reacted at 220°C for 5 hours. Then, the mixture was cooled to room temperature, water was added, the precipitate was collected by filtration, and washed with methanol. The target product was isolated and purified by silica gel chromatography (cyclohexane), and recrystallized several times from toluene to give 6-octyl-2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5 as a yellow solid. -b']Dithiophene (Ph-BDT-C8) was obtained in a yield (71.7%).
1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz): δ 8.16 (s, 1H), 8.11 (s, 1H), 7.75-7.77 (d, 2H), 7.58 (s, 1H), 7.46-7.48 (t, 2H ), 7.35-7.38 (m, 1H), 7.03 (s, 1H), 2.92-2.96 (t, 2H), 1.76-1.83 (m, 2H), 1.31-1.46 (m, 10H), 0.89-0.93 (t , 3H). HRMS (FAB): calc.m/z 378.1476 (C24H26S2), found m/z 378.1466 [M] + .
Similarly, 6-detradecanyl-2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene (Ph-BDT-C14) was obtained in a yield (72.2%). 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz): δ.8.13 (s, 1H), 8.08 (s, 1H), 7.72-7.74 (d, 2H), 7.56 (s, 1H), 7.41-7.45 (t, 2H), 7.32-7.36 (m, 1H), 7.01 (s, 1H), 2.89-2.93 (t, 2H), 1.73-1.81 (m, 2H), 1.26-1.43 (m, 22H), 0.86-0.90 ( HRMS (FAB): calc.m/z 462.2415 (C30H38S2), found m/z 462.2421 [M] + .

(化合物8aの評価)
化合物8a(Ph-BDT-C8)を所定の温度に加熱して液体にしてから10℃/分の速度で冷却したとき、及び結晶化した化合物8a(Ph-BDT-C8)を再び室温から液体温度まで加熱したときの示差走査熱量分析チャートを図3に示す。図中の上側の線が液体から室温までの冷却時、下側の線が室温から液体までの加熱時の熱量分析チャートである。化合物8aは液体と結晶の間に液晶相を示している。
(Evaluation of compound 8a)
When the compound 8a (Ph-BDT-C8) was heated to a predetermined temperature to be a liquid and then cooled at a rate of 10° C./min, and the crystallized compound 8a (Ph-BDT-C8) was liquid again from room temperature. A differential scanning calorimetric analysis chart when heated to a temperature is shown in FIG. The upper line in the figure is a calorimetric analysis chart when cooling from liquid to room temperature, and the lower line is a calorimetric analysis chart when heating from room temperature to liquid. Compound 8a shows a liquid crystal phase between the liquid and the crystal.

図4及び図5に、化合物8a(Ph-BDT-C8)を加熱して液体にしてから10℃/分の速度で冷却したときの180℃及び30℃における偏光顕微鏡写真を示し、180℃では低次のスメクチック相を発現しない液晶物質に良く見られる高次のスメクチック相特有のモザイク様の組織が観察され、30℃では結晶(固体)にクラックが生じていることが観察される。 FIGS. 4 and 5 show polarization microscope photographs at 180° C. and 30° C. when compound 8a (Ph-BDT-C8) was heated to a liquid and then cooled at a rate of 10° C./min. A mosaic-like structure peculiar to a high-order smectic phase, which is often seen in a liquid crystal substance that does not develop a low-order smectic phase, is observed, and it is observed that at 30° C., cracks are generated in the crystal (solid).

図6に化合物8a(Ph-BDT-C8)を180℃及び30℃に加熱したときのX線回析パターンを示し、180℃では液晶(SnE相)であり、30℃では結晶である。液晶相の同定にはX線回折パターンの解析が有効である。液晶相における高角度領域におけるSmE相を特徴付ける3つの回折ピークが見られ、結晶相ではさらに多数の回折ピークが現れている。 FIG. 6 shows an X-ray diffraction pattern when the compound 8a (Ph-BDT-C8) was heated to 180° C. and 30° C. At 180° C., it was a liquid crystal (SnE phase), and at 30° C., it was a crystal. Analysis of the X-ray diffraction pattern is effective for identifying the liquid crystal phase. Three diffraction peaks that characterize the SmE phase in the high-angle region in the liquid crystal phase are seen, and more diffraction peaks appear in the crystal phase.

(化合物8bの評価)
化合物8b(Ph-BDT-C14)を所定の温度に加熱して液体にしてから10℃/分の速度で冷却したとき、及び結晶化した化合物8b(Ph-BDT-C14)を再び室温から液体温度まで加熱したときの示差走査熱量分析チャートを図9に示す。図中の上側の線が液体から室温までの冷却時、下側の線が室温から液体までの加熱時の熱量分析チャートである。化合物8bは液体と結晶の間に液晶相を示している。
(Evaluation of compound 8b)
When the compound 8b (Ph-BDT-C14) is heated to a predetermined temperature to be a liquid and then cooled at a rate of 10° C./min, and the crystallized compound 8b (Ph-BDT-C14) is again a liquid from room temperature. The differential scanning calorimetric analysis chart when heated to the temperature is shown in FIG. The upper line in the figure is a calorimetric analysis chart when cooling from liquid to room temperature, and the lower line is a calorimetric analysis chart when heating from room temperature to liquid. The compound 8b exhibits a liquid crystal phase between the liquid and the crystal.

図10及び図11に化合物8b(Ph-BDT-C14)を加熱して液体から10℃/分の速度で冷却したときの130℃及び30℃における偏光顕微鏡写真を示し、130℃で液晶相(SnE相)が観察され、30℃では結晶(固体)にクラックが観察される。 FIGS. 10 and 11 show polarization microscope photographs at 130° C. and 30° C. when compound 8b (Ph-BDT-C14) was heated and cooled from the liquid at a rate of 10° C./min. SnE phase) is observed, and cracks are observed in the crystal (solid) at 30°C.

図12に化合物8b(Ph-BDT-C14)を130℃及び30℃に加熱したときのX線回析パターンを示し、130℃では液晶(SnE相)であり、30℃では結晶である。 FIG. 12 shows an X-ray diffraction pattern when the compound 8b (Ph-BDT-C14) was heated to 130° C. and 30° C., which was a liquid crystal (SnE phase) at 130° C. and a crystal at 30° C.

これらの結果によれば、化合物8a(Ph-BDT-C8)及び化合物8b(Ph-BDT-C14)の相変化は下記のとおりである。
According to these results, the phase changes of compound 8a (Ph-BDT-C8) and compound 8b (Ph-BDT-C14) are as follows.

実施例3及び4
化合物8a(Ph-BDT-C8)の薄膜を130℃で15分間熱アニール(TA:thermal annealing)し、その熱アニール前後の室温における薄膜のX線回析パターンを図7に示す。2θ=22.5Åが1分子層構造の結晶に基づく回折パターンであり、2θ=44.1Åが2分子層構造の結晶に基づく回折パターンである。熱アニール前は、2分子層構造の結晶に基づくピークは殆どないが、熱アニール後は、2分子層構造の結晶に基づくピークが顕著に大きくなり、1分子層構造の結晶に基づく回折パターンは僅かである(ピーク高さ比は前者が4倍以上)。したがって、熱アニール前は、ほぼ1分子層構造であり、2分子層構造はほとんど存在していないが、熱アニール後は、2分子層構造が顕著であるが、1分子層構造は僅かに存在するにすぎない。
Examples 3 and 4
The thin film of the compound 8a (Ph-BDT-C8) was subjected to thermal annealing (TA) at 130° C. for 15 minutes, and the X-ray diffraction patterns of the thin film at room temperature before and after the thermal annealing are shown in FIG. 2θ=22.5Å is a diffraction pattern based on a crystal having a monolayer structure, and 2θ=44.1Å is a diffraction pattern based on a crystal having a bilayer structure. Before the thermal annealing, there are almost no peaks due to the bilayer crystal structure, but after the thermal annealing, the peaks due to the bilayer structure crystal are significantly large, and the diffraction pattern based on the monolayer structure crystal becomes It is slight (the former has a peak height ratio of 4 times or more). Therefore, before the thermal annealing, the monomolecular layer structure is almost present, and the bimolecular layer structure hardly exists. After the thermal annealing, the bimolecular layer structure is remarkable, but the monomolecular layer structure slightly exists. I just do it.

化合物8a(Ph-BDT-C8)を用いて、上記のFETデバイスを作製し、さらに、上記と同じ条件(130℃で15分間)で熱アニールして、薄膜OFETデバイスの有機半導体層を2分子層構造の結晶からなる有機半導体層に変換して、薄膜OFETデバイスの熱アニールの前後における移動度を測定した。結果を表2に示す。 Using the compound 8a (Ph-BDT-C8), the above FET device was prepared, and further thermally annealed under the same conditions as above (130° C. for 15 minutes) to form two molecules of the organic semiconductor layer of the thin film OFET device. The mobility of the thin film OFET device before and after thermal annealing was measured after conversion into an organic semiconductor layer composed of a layered crystal. The results are shown in Table 2.

なお、表2には、Ion/off、耐熱性及び溶解性の評価についても記載している。Ion/offは移動度評価の際のソース・ドレイン間の電流値であり、耐熱性は結晶から液晶への相転移温度が150℃以上であるか否かによって評価し、溶解性は溶解度が0.1wt%以上であるか否かによって評価した。 Table 2 also shows evaluation of Ion/off, heat resistance and solubility. Ion/off is the current value between the source and drain in the mobility evaluation, heat resistance is evaluated by whether the phase transition temperature from crystal to liquid crystal is 150°C or higher, and solubility is 0.1 It was evaluated depending on whether it is wt% or more.

化合物8b(Ph-BDT-C14)の薄膜を130℃で15分間熱アニールし、その熱アニール前後の室温における薄膜のX線回析パターンを図13に示す。2θ=約28Åが1分子層構造の結晶に基づく回折パターンであり、2θ=54.2Åが2分子層構造の結晶に基づく回折パターンである。熱アニール前は、2分子層構造の結晶に基づくピークは殆どないが、熱アニール後は、2分子層構造の結晶に基づくピークが顕著に大きくなり、1分子層構造の結晶に基づく回折パターンは僅かである。したがって、熱アニール前は、ほぼ1分子層構造であり、2分子層構造はほとんど存在していないが、熱アニール後は、2分子層構造が顕著であるが、1分子層構造は殆ど存在しない(ピーク高さ比は前者が30倍以上)。 A thin film of the compound 8b (Ph-BDT-C14) was thermally annealed at 130° C. for 15 minutes, and the X-ray diffraction patterns of the thin film at room temperature before and after the thermal annealing are shown in FIG. 2θ=about 28Å is a diffraction pattern based on a crystal having a monolayer structure, and 2θ=54.2Å is a diffraction pattern based on a crystal having a bilayer structure. Before the thermal annealing, there are almost no peaks due to the bilayer crystal structure, but after the thermal annealing, the peaks due to the bilayer structure crystal are significantly large, and the diffraction pattern based on the monolayer structure crystal becomes Few. Therefore, before the thermal annealing, the monomolecular layer structure is almost present, and the bimolecular layer structure hardly exists. After the thermal annealing, the bimolecular layer structure is remarkable, but the monomolecular layer structure hardly exists. (The peak height ratio is 30 times or more in the former).

化合物8b(Ph-BDT-C14)を用いて、上記のとおりFETを作製し、さらに、上記と同じ条件(130℃で15分間)で熱アニールして、FETの有機半導体層を2分子層構造の結晶からなる有機半導体層に変換して、FETの熱アニールの前後における移動度を測定した。結果を表2に示す。 Using the compound 8b (Ph-BDT-C14), an FET was prepared as described above, and then thermally annealed under the same conditions as above (130° C. for 15 minutes) to form an organic semiconductor layer of the FET with a bilayer structure. The mobility was measured before and after thermal annealing of the FET after conversion into the organic semiconductor layer made of the crystal. The results are shown in Table 2.

なお、表2には、Ion/off、耐熱性及び溶解性の評価についても記載している。Ion/off、耐熱性及び溶解性は実施例3と同様にして評価した。 Table 2 also shows evaluation of Ion/off, heat resistance and solubility. Ion/off, heat resistance and solubility were evaluated in the same manner as in Example 3.

比較例1及び2
公知の方法(例えば、T. Kashiki,S. Shinamura,M. Kohara, E. Miyazaki, and K. Takimiya, M. Ikeda, H. Kuwabara, Organic Letters (2009), 11(11), 2473-2475.が参照される。)で、Ph-BDT-Ph及びCn-BDT-Cnを合成し、実施例3及び4と同様にFETを作製し、移動度を測定し、さらに耐熱性及び溶解性についても評価した。結果を表2に示す。なお、比較例1及び2の化合物は熱アニールしても2分子層構造を形成しなかった。
Comparative Examples 1 and 2
Known methods (for example, T. Kashiki, S. Shinamura, M. Kohara, E. Miyazaki, and K. Takimiya, M. Ikeda, H. Kuwabara, Organic Letters (2009), 11(11), 2473-2475. ), Ph-BDT-Ph and Cn-BDT-Cn were synthesized, FETs were prepared in the same manner as in Examples 3 and 4, and the mobility was measured. evaluated. The results are shown in Table 2. The compounds of Comparative Examples 1 and 2 did not form a bilayer structure even when thermally annealed.

なお、表2には、Ion/off、耐熱性及び溶解性の評価についても記載している。Ion/off、耐熱性及び溶解性は実施例1と同様にして評価した。
Table 2 also shows evaluation of Ion/off, heat resistance and solubility. Ion/off, heat resistance and solubility were evaluated in the same manner as in Example 1.

実施例5
(化合物13:4’-デシル-2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェンの合成例)
4’-デシル-2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン(下記式中の化合物13:BDT-Ph-C10)を、市販されているベンゾ[1,2−b:4,5−b′]ジチオフェン(下記中の化合物10)を出発原料として以下の3ステップからなるルートにより合成した。各ステップについて示す。
Example 5
(Compound 13: Synthesis example of 4'-decyl-2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)
4'-decyl-2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene (Compound 13 in the formula below: BDT-Ph-C10) was prepared from commercially available benzo[1,2 -B:4,5-b']dithiophene (Compound 10 in the following) was used as a starting material and synthesized by the following three-step route. Each step is shown.

化合物11の合成
化合物10(4.29g)のTHF(150ml)溶液を-40℃に冷却し、その温度を保ったままブチルリチウムのヘキサン溶液(1.6M、15.0ml)を15分かけて滴下した。-40で1時間、-10℃で1時間撹拌した後、また-40℃に冷却した。-40℃に保ったままクロロトリメチルシラン(4.0ml)を5分かけて滴下し、その温度で30分、さらに室温に戻して30分撹拌した。水を加えたのちクロロホルムで抽出し、さらにクロロホルム相を25%食塩水で洗浄した。揮発分を留去した後にエタノール(80ml)で再結晶することで化合物11を得た(収量4.43g)。1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ 8.30(s,1H)、8.28(s,1H)、7.48(s,1H)、7.46(d,J=5.7Hz,1H)、7.35(d,J=5.7Hz,1H)、0.40(s,9H)。
Synthesis of Compound 11 A THF (150 ml) solution of Compound 10 (4.29 g) was cooled to -40°C, and a hexane solution of butyllithium (1.6M, 15.0 ml) was added dropwise over 15 minutes while maintaining the temperature. After stirring at -40 for 1 hour and at -10°C for 1 hour, the mixture was cooled to -40°C again. Chlorotrimethylsilane (4.0 ml) was added dropwise over 5 minutes while maintaining the temperature at -40°C, and the mixture was stirred at that temperature for 30 minutes and then returned to room temperature and stirred for 30 minutes. After adding water, the mixture was extracted with chloroform, and the chloroform phase was washed with 25% saline. After evaporation of the volatile matter, recrystallization from ethanol (80 ml) gave compound 11 (yield 4.43 g). 1 H-NMR(500MHz,CDCl 3 ): δ 8.30(s,1H), 8.28(s,1H), 7.48(s,1H), 7.46(d,J=5.7Hz,1H), 7.35(d,J =5.7Hz,1H), 0.40(s,9H).

化合物12の合成
化合物11(3.61g)のジクロロメタン(150ml)溶液に、-60〜-50℃で一塩化ヨウ素のジクロロメタン溶液(1.0M、16.5ml)を15分かけて滴下し、そのままの温度で6時間撹拌した。次いで-15℃で18時間放置した後、亜硫酸ナトリウム水溶液にあけた。可溶分をクロロホルムで抽出し、さらにクロロホルム相を25%食塩水で洗浄した。揮発分を留去した後にトルエンで2回(1回目25ml、2回目15ml)で再結晶することで化合物12を得た(収量1.50g)。1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ 8.21(s,1H)、8.19(s,1H)、7.57(s,1H)、7.51(d,J=5.5Hz,1H)、7.34(d,J=5.5Hz,1H)。
Synthesis of compound 12 To a solution of compound 11 (3.61 g) in dichloromethane (150 ml), a solution of iodine monochloride in dichloromethane (1.0 M, 16.5 ml) was added dropwise at -60 to -50°C over 15 minutes, and at the same temperature. It was stirred for 6 hours. Then, the mixture was left standing at -15°C for 18 hours and then poured into an aqueous solution of sodium sulfite. The soluble matter was extracted with chloroform, and the chloroform phase was washed with 25% saline. After the volatile matter was distilled off, the residue was recrystallized twice with toluene (first 25 ml, second 15 ml) to obtain Compound 12 (yield 1.50 g). 1 H-NMR(500MHz,CDCl 3 ): δ 8.21(s,1H), 8.19(s,1H), 7.57(s,1H), 7.51(d,J=5.5Hz,1H),7.34(d,J =5.5Hz, 1H).

化合物13の合成
化合物12(0.34g)、4-デシルフェニルボロン酸(0.60g)、炭酸カリウム(0.4g)、ジオキサン(20ml)、水(2ml)の混合物を凍結脱気を行った。Pd(PPh3)4(0.06g)、トリ(t-ブチル)ホスフィン(0.05g)を添加した後、Ar気流化で5時間加熱還流した。放冷後、水、クロロホルムを加え分液し、さらにクロロホルム相を25%食塩水で洗浄した。揮発分を留去した後、残渣をカラムクロマトグラフィー(担持相:シリカゲル、展開液:シクロヘキサン)で精製して化合物15の粗生成物を得た(0.41g)。さらにトルエン(8ml)で再結晶することにより化合物13の精製結晶を得た(収量0.32g)。1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ 8.24(s,2H)、7.65(d,J=8.2Hz,,2H)、7.54(s,1H)、7.45(d,J=5.4Hz,1H) 、7.35(d,J=5.4Hz,1H)、7.25d,J=8.2Hz,2H)、2.65(t,J=7.9Hz,2H)、1.64(m,2H)、1.39-1.24(m,14H)、0.88(t,J=6.9Hz,3H)。化合物2は棒状分子であり、液晶相(SmE相)を発現する温度領域を持っている。その相転移温度は、結晶相-SmE相は144℃であり、SmE相-等方相は241℃であった。
Synthesis of compound 13 A mixture of compound 12 (0.34 g), 4-decylphenylboronic acid (0.60 g), potassium carbonate (0.4 g), dioxane (20 ml) and water (2 ml) was freeze-deaerated. After adding Pd(PPh 3 ) 4 (0.06 g) and tri(t-butyl)phosphine (0.05 g), the mixture was heated under reflux with Ar gas flow for 5 hours. After cooling, water and chloroform were added for liquid separation, and the chloroform phase was washed with 25% saline. After the volatile matter was distilled off, the residue was purified by column chromatography (supporting phase: silica gel, developing solution: cyclohexane) to obtain a crude product of compound 15 (0.41 g). Further, recrystallization from toluene (8 ml) gave purified crystals of compound 13 (yield 0.32 g). 1 H-NMR(500MHz,CDCl 3 ): δ 8.24(s,2H), 7.65(d,J=8.2Hz,,2H), 7.54(s,1H), 7.45(d,J=5.4Hz,1H) , 7.35(d,J=5.4Hz,1H), 7.25d,J=8.2Hz,2H), 2.65(t,J=7.9Hz,2H), 1.64(m,2H), 1.39-1.24(m,14H ), 0.88 (t, J=6.9Hz, 3H). Compound 2 is a rod-shaped molecule, and has a temperature range in which a liquid crystal phase (SmE phase) is exhibited. The phase transition temperature was 144°C for the crystalline phase-SmE phase and 241°C for the SmE phase-isotropic phase.

実施例6
(化合物14:6-デシル-2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェンの合成例)
6-デシル-2-フェニル-ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン(下記式中の化合物15:Ph-BDT-C10)を、市販されているベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン(下記式中の化合物10)を出発原料として以下の4ステップからなるルートにより合成した。各ステップについて示す。
Example 6
(Compound 14: Synthesis example of 6-decyl-2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene)
6-decyl-2-phenyl-benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene (Compound 15 in the following formula: Ph-BDT-C10) was commercially available as benzo[1,2- b:4,5-b′]dithiophene (Compound 10 in the following formula) was used as a starting material and synthesized by the following four-step route. Each step is shown.

化合物11-12の合成
化合物10から化合物12の合成までは、実施例5における化合物13の合成におけると共通である。
Synthesis of Compound 11-12 The processes from Compound 10 to Compound 12 are the same as in the synthesis of Compound 13 in Example 5.

化合物14の合成
1c(1.50g)、フェニルボロン酸(1.20g)、炭酸カリウム(2.0g)、ジオキサン(100ml)、水(10ml)の混合物を凍結脱気を行った。Pd(PPh3)4(0.30g)、トリ(t-ブチル)ホスフィン(0.15g)を添加した後、Ar気流化で5時間加熱還流した。放冷後、水(100ml)を加え、不溶分をろ取した。固形物をメタノール(100ml)で洗浄し、さらにカラムクロマトグラフィー(担持相:シリカゲル、展開液:ヘキサン/クロロホルム(1/1))で精製して化合物14を得た(収量1.18g)。1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ 8.26(s,2H)、7.75(d,J=7.4Hz,,2H)、7.59(s,1H) 、7.46(d,J=5.4Hz,1H) 、7.45(t,J=7.4Hz,2H) 、7.36(d,J=5.3Hz,1H)、7.35(t,J=7.4Hz,1H)。
Synthesis of compound 14
A mixture of 1c (1.50 g), phenylboronic acid (1.20 g), potassium carbonate (2.0 g), dioxane (100 ml) and water (10 ml) was freeze-deaerated. After Pd(PPh 3 ) 4 (0.30 g) and tri(t-butyl)phosphine (0.15 g) were added, the mixture was heated under reflux with Ar gas flow for 5 hours. After allowing to cool, water (100 ml) was added, and the insoluble matter was collected by filtration. The solid was washed with methanol (100 ml) and further purified by column chromatography (supporting phase: silica gel, developing solution: hexane/chloroform (1/1)) to obtain Compound 14 (yield 1.18 g). 1 H-NMR(500MHz,CDCl 3 ): δ 8.26(s,2H), 7.75(d,J=7.4Hz,,2H), 7.59(s,1H), 7.46(d,J=5.4Hz,1H) , 7.45(t,J=7.4Hz,2H), 7.36(d,J=5.3Hz,1H), 7.35(t,J=7.4Hz,1H).

化合物15の合成
化合物14(0.29g)のTHF(40ml)溶液を-40℃に冷却し、その温度を保ったままブチルリチウムのヘキサン溶液(1.6M、1.0ml)を5分かけて滴下した。-40で1時間、-10℃で1時間撹拌した後、また-40℃に冷却した。-40℃に保ったまま1-ブロモデカン(1.0ml)を5分かけて滴下し、その温度で2時間、さらに室温に戻しながら16時間撹拌した。水を加え、THFを留去した後、さらにヘキサンを加えて不溶分をろ取した。固形物をカラムクロマトグラフィー(担持相:シリカゲル、展開液:ヘキサン/クロロホルム(100/0⇒80/20))で精製して1の粗生成物を得た(0.18g)。さらにトルエン(3ml)で再結晶することにより化合物15の精製物を得た(収量0.12g)。1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ 8.11(s,1H)、8.06(s,1H)、7.72(d,J=7.5Hz,,2H)、7.53(s,1H)、7.41(t,J=7.6Hz,2H)、7.32(t,J=7.5Hz,1H)、6.99(s,1H)、2.91(t,J=7.7Hz,2H)、1.69(m,2H)、1.45-1.25(m,14H)、0.88(t,J=7.3Hz,3H)。化合物1は棒状分子であり、液晶相(SmE相)を発現する温度領域を持っている。その相転移温度は、結晶相-SmE相は148℃であり、SmE相-等方相は229℃であった。
Synthesis of Compound 15 A solution of Compound 14 (0.29 g) in THF (40 ml) was cooled to -40°C, and a hexane solution of butyllithium (1.6M, 1.0 ml) was added dropwise over 5 minutes while maintaining the temperature. After stirring at -40 for 1 hour and at -10°C for 1 hour, the mixture was cooled to -40°C again. 1-Bromodecane (1.0 ml) was added dropwise over 5 minutes while maintaining the temperature at -40°C, and the mixture was stirred at that temperature for 2 hours, and further stirred for 16 hours while returning to room temperature. After water was added and THF was distilled off, hexane was further added and the insoluble matter was collected by filtration. The solid product was purified by column chromatography (supporting phase: silica gel, developing solution: hexane/chloroform (100/0⇒80/20)) to obtain a crude product of 1 (0.18 g). Further, recrystallization from toluene (3 ml) gave a purified product of compound 15 (yield 0.12 g). 1 H-NMR(500 MHz, CDCl 3 ): δ 8.11(s,1H), 8.06(s,1H), 7.72(d,J=7.5Hz,,2H), 7.53(s,1H), 7.41(t, J=7.6Hz,2H),7.32(t,J=7.5Hz,1H),6.99(s,1H),2.91(t,J=7.7Hz,2H),1.69(m,2H),1.45-1.25( m, 14H), 0.88 (t, J=7.3Hz, 3H). Compound 1 is a rod-shaped molecule, and has a temperature region where a liquid crystal phase (SmE phase) is exhibited. The phase transition temperatures were 148°C for the crystalline phase-SmE phase and 229°C for the SmE phase-isotropic phase.

化合物15の構造式は特許文献5(国際公開WO2017/159657号公報)に記載されているが、特許文献5に記載されているnmrスペクトルのデータはプロトンの数が不足しており、また記載されている分についても本発明の式(1)で表される化合物である化合物15の化学シフトとは一致しない。このことから特許文献5の構造式は誤っていると推定され、発明の式(1)で表される化合物である化合物15は特許文献5に公知の化合物ではないといえる。また、多くの実施例においても、化合物の物質確認の証左となるべきnmrスペクトルのプロトン数が不足している。 The structural formula of compound 15 is described in Patent Document 5 (International Publication WO2017/159657), but the nmr spectrum data described in Patent Document 5 lacks the number of protons and is also described. The chemical shift does not agree with the chemical shift of the compound 15 represented by the formula (1) of the present invention. From this, the structural formula of Patent Document 5 is presumed to be incorrect, and it can be said that Compound 15, which is the compound represented by Formula (1) of the invention, is not a compound known in Patent Document 5. Also, in many examples, the number of protons in the nmr spectrum, which is a proof of the substance confirmation of the compound, is insufficient.

実施例7
(化合物22:2-(4-オクチルフェニルアセチレン)-ベンゾジチオフェン(BDT-Ae-Ph-C8)の合成例)
下記合成ルートで化合物22を合成した。
Example 7
(Compound 22: Synthesis example of 2-(4-octylphenylacetylene)-benzodithiophene (BDT-Ae-Ph-C8))
Compound 22 was synthesized by the following synthetic route.

2-ヨード-BDT(化合物21)の合成
乾燥エーテルに溶解したBDT 0.5g(2.6mmol)に7ml(2.7mmol)のn-BuLiヘキサン溶液を、アルゴン雰囲気下、室温で攪拌しながらゆっくりと加える。1時間室温で攪拌した後、-78℃に冷却し、ヨウ素0.99g(3.9mmol)を5mmlの乾燥エーテルに溶解し溶液を少量ずつ加える。温度を室温までもどした後、攪拌しながら一晩放置する。反応溶液にゆっくりと水を加え、ヘキサンで抽出後、水で洗浄し、Na2SO4を加え、乾燥させる。乾燥剤を濾別後、溶液を濃縮し、メタノールを加え、沈殿物を集める。得られた粗生成物をアセトニトリルから再結晶することにより、0.47g(57.2%)の2-ヨード-BDTを得た。得られた2-ヨード-BDTは微量の2,6-ジヨードBDTを含み、その分離は困難であった。1H-NMR (CDCl3, 400MHz): δ 8.19-8.20 (d, 2H), 7.57 (s, 1H), 7.50-7.51 (d, 1H), 7.33-7.34 (d, 1H).
Synthesis of 2-iodo-BDT (Compound 21) To 0.5 g (2.6 mmol) of BDT dissolved in dry ether is slowly added 7 ml (2.7 mmol) of n-BuLi hexane solution under argon atmosphere at room temperature with stirring. After stirring at room temperature for 1 hour, the mixture was cooled to -78°C, 0.99 g (3.9 mmol) of iodine was dissolved in 5 mml of dry ether, and the solution was added little by little. After returning the temperature to room temperature, the mixture is left overnight with stirring. Water is slowly added to the reaction solution, extracted with hexane, washed with water, Na 2 SO 4 is added and dried. After filtering off the desiccant, the solution is concentrated, methanol is added and the precipitate is collected. By recrystallizing the obtained crude product from acetonitrile, 0.47 g (57.2%) of 2-iodo-BDT was obtained. The obtained 2-iodo-BDT contained a trace amount of 2,6-diiodo BDT, and its separation was difficult. 1 H-NMR (CDCl 3 , 400MHz): δ 8.19-8.20 (d, 2H), 7.57 (s, 1H), 7.50-7.51 (d, 1H), 7.33-7.34 (d, 1H).

2-(4-オクチルフェニルアセチレン)-BDT(化合物22)の合成
2-ヨード-BDT 0.3g (0.9 mmol)を含む10mlのTHF溶液に、5mlのN,N-ジイソプロピルアミンと90mgのPdCl2(PPh3)2 60mgのCuI、0.4ml(1.4mmol)の4-オクチルフェニルアセチレンを、アルゴン雰囲気下で、攪拌しながら加え、室温で一晩放置する。反応溶液に水を加え、沈殿物を集める。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(シクロヘキサン)で2回単離精製し、トルエンより数回、再結晶を行い、2-(4-オクチルフェニルアセチレン)-BDTを白色固体0.13g (33.6%)として得た。 1H-NMR (CDCl3, 400MHz): δ 8.24 (s, 1H), 8.20 (s, 1H), 7.46-7.51 (m, 4H), 7.34-7.36 (d, 1H), 7.17-7.19 (d, 2H), 2.60-2.64 (t, 2H), 1.58-1.64 (m, 2H), 1.27-1.31 (m, 10H), 0.87-0.90 (t, 3H).
Synthesis of 2-(4-octylphenylacetylene)-BDT (Compound 22)
In 10 ml of THF solution containing 0.3 g (0.9 mmol) of 2-iodo-BDT, 5 ml of N,N-diisopropylamine and 90 mg of PdCl 2 (PPh 3 ) 2 60 mg of CuI, 0.4 ml (1.4 mmol) of 4- Octylphenylacetylene is added with stirring under an argon atmosphere and left at room temperature overnight. Water is added to the reaction solution and the precipitate is collected. The resulting crude product was isolated and purified twice by silica gel column chromatography (cyclohexane) and recrystallized several times from toluene to give 2-(4-octylphenylacetylene)-BDT as a white solid 0.13 g (33.6 %). 1 H-NMR (CDCl 3 , 400MHz): δ 8.24 (s, 1H), 8.20 (s, 1H), 7.46-7.51 (m, 4H), 7.34-7.36 (d, 1H), 7.17-7.19 (d, 2H), 2.60-2.64 (t, 2H), 1.58-1.64 (m, 2H), 1.27-1.31 (m, 10H), 0.87-0.90 (t, 3H).

(化合物22の評価) (Evaluation of Compound 22)

図15に化合物22(BDT-Ae-Ph-C8)の結晶膜のX線回折パターンから、各温度において低角度領域における回折ピークとMOPACによる分子長(25.4Å)をから判断して、結晶が2分子層構造(層間距離:48.0Å)を持つことが分かる。 From the X-ray diffraction pattern of the crystal film of compound 22 (BDT-Ae-Ph-C8) in Fig. 15, it was judged from the diffraction peak in the low angle region and the molecular length by MOPAC (25.4Å) at each temperature, It can be seen that it has a bilayer structure (interlayer distance: 48.0Å).

実施例8
(化合物26:2-フェニルアセチレン-6-オクチル-ベンゾジチオフェン(Ph-Ae-BDT-C8)の合成例)
下記合成ルートで化合物26を合成した。
Example 8
(Compound 26: Synthesis example of 2-phenylacetylene-6-octyl-benzodithiophene (Ph-Ae-BDT-C8))
Compound 26 was synthesized by the following synthetic route.

2-ヨード-BDT(化合物21)の合成
2-ヨード-BDT(化合物21)の合成は、実施例7におけると完全に同じである。
Synthesis of 2-iodo-BDT (Compound 21)
The synthesis of 2-iodo-BDT (Compound 21) is exactly the same as in Example 7.

2-(1-オクチン)-BDT(化合物23)の合成
0.6g(1.9 mmol)の2-ヨード-BDTをTHF(20ml)に溶解し、10mlのN,N-ジイソプロピルアミン、180mgのPdCl2(PPh3)2、120mgのCuI、0.6ml(3.8 mmol)の1-オクチンをアルゴン雰囲気下で加え、室温で一晩放置した。反応溶液に、2M HClを加え、酢酸エチルとヘキサン(1:1)で抽出し、Na2SO4を加え乾燥後、乾燥剤を濾過別し、溶媒を除く粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で単離・精製し、0.6g微量の2,6-(1-オクチン)-BDTを含む2-(1-オクチン)-BDT(>90%)を得た。 1H-NMR (CDCl3, 400MHz): δ 8.16-8.19 (d, 2H), 7.44-7.46 (d, 1H), 7.35 (s, 1H), 7.32 (d, 1H), 2.45-2.49 (m, 2H), 1.60-1.67 (m, 2H), 1.32-1.35 (m, 6H), 0.90-0.93 (m, 3H).
Synthesis of 2-(1-octyne)-BDT (Compound 23)
0.6 g (1.9 mmol) 2-iodo-BDT was dissolved in THF (20 ml), 10 ml N,N-diisopropylamine, 180 mg PdCl 2 (PPh 3 ) 2 , 120 mg CuI, 0.6 ml (3.8 mmol). 1-octyne was added under an argon atmosphere and left at room temperature overnight. To the reaction solution, 2M HCl was added, extracted with ethyl acetate and hexane (1:1), Na 2 SO 4 was added and dried, the desiccant was filtered off, and the crude product excluding the solvent was subjected to silica gel column chromatography ( Isolation and purification with hexane) gave 2-(1-octyne)-BDT (>90%) containing 0.6 g of a trace amount of 2,6-(1-octyne)-BDT. 1 H-NMR (CDCl 3 , 400MHz): δ 8.16-8.19 (d, 2H), 7.44-7.46 (d, 1H), 7.35 (s, 1H), 7.32 (d, 1H), 2.45-2.49 (m, 2H), 1.60-1.67 (m, 2H), 1.32-1.35 (m, 6H), 0.90-0.93 (m, 3H).

2-オクチル-BDT(化合物24)の合成
0.6g(2.1mmol)の2-(1-オクチン)-BDTをTHF(20 ml)に溶解し、CHCl3 20ml、Pd/C(10wt%含有)200mgとAcOH 5ml、NaBH4 0.6g(16.4 mmol)をゆっくりと加えた。反応溶液を30分間、室温で攪拌した後、0.1M HClをゆっくりと加え、CHCl3で抽出し、Na2SO4,を加え乾燥させた。乾燥剤を濾別後、溶媒を除去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で単離・精製し、0.5g(〜78.8%)の2-オクチル-BDTを得た。得られた2-オクチル-BDTは微量の2,6-(1-オクチル)-BDTを含み、分離は困難であった。 1H-NMR (CDCl3, 400MHz): δ 8.17 (s, 1H), 8.12 (s, 1H), 7.39-7.40 (d, 1H), 7.30-7.32 (m, 1H), 7.00 (s, 1H), 2.88-2.92 (t, 2H), 1.72-1.79 (m, 2H), 1.27-1.43 (m, 10H), 0.86-0.90 (t, 3H).
Synthesis of 2-octyl-BDT (Compound 24)
0.6 g (2.1 mmol) of 2-(1-octyne)-BDT was dissolved in THF (20 ml), CHCl 3 20 ml, Pd/C (containing 10 wt%) 200 mg, AcOH 5 ml, NaBH 4 0.6 g (16.4 mmol) ) Was added slowly. The reaction solution was stirred for 30 minutes at room temperature, 0.1M HCl was slowly added, the mixture was extracted with CHCl 3 , Na 2 SO 4 was added, and the mixture was dried. After the desiccant was filtered off, the solvent was removed and the product was isolated and purified by silica gel column chromatography (hexane) to obtain 0.5 g (~78.8%) of 2-octyl-BDT. The obtained 2-octyl-BDT contained a trace amount of 2,6-(1-octyl)-BDT and its separation was difficult. 1 H-NMR (CDCl 3 , 400MHz): δ 8.17 (s, 1H), 8.12 (s, 1H), 7.39-7.40 (d, 1H), 7.30-7.32 (m, 1H), 7.00 (s, 1H) , 2.88-2.92 (t, 2H), 1.72-1.79 (m, 2H), 1.27-1.43 (m, 10H), 0.86-0.90 (t, 3H).

2-ヨード-6-オクチル-BDT(化合物25)の合成
2-オクチル-BDT 0.5g(1.6mmol,混合物)を乾燥エーテル30 mlに溶解し、アルゴン雰囲気、氷冷下、1.1mlのn-BuLi溶液(1.6Mヘキサン中、1.7mmol)をゆっくりと加え、2時間後、反応溶液を-78°Cまで冷却し、ヨウ素0.6g(2.4mmol)を溶解した5ml乾燥エーテルを少量ずつ加える。その後、ゆっくりと温度を室温まで戻し、そのまま一晩放置する。反応溶液にゆっくりと水を加え、酢酸エチルで抽出後、抽出液を水で洗浄する。抽出液を濃縮し、メタノールを加え、沈殿物を集める。2-ヨード-6-オクチル-BDTの粗生成物0.36g (~52.6%)を得た。 1H-NMR (CDCl3, 400MHz): δ 8.06 (s, 1H), 8.00 (s, 1H), 7.51 (s, 1H), 6.98 (s, 1H), 2.87-2.91 (t, 2H), 1.72-1.79 (m, 2H), 1.27-1.40 (m, 10H), 0.86-0.89 (t, 3H).
Synthesis of 2-iodo-6-octyl-BDT (Compound 25)
0.5 g (1.6 mmol, mixture) of 2-octyl-BDT was dissolved in 30 ml of dry ether, and 1.1 ml of n-BuLi solution (1.6 M in hexane, 1.7 mmol) was slowly added under argon atmosphere and ice cooling, After 2 hours, the reaction solution is cooled to -78°C and 5 ml dry ether in which 0.6 g (2.4 mmol) of iodine is dissolved is added in small portions. After that, the temperature is slowly returned to room temperature and left overnight. Water is slowly added to the reaction solution, extracted with ethyl acetate, and the extract is washed with water. The extract is concentrated, methanol is added, and the precipitate is collected. 0.36 g (~52.6%) of a crude product of 2-iodo-6-octyl-BDT was obtained. 1 H-NMR (CDCl 3 , 400MHz): δ 8.06 (s, 1H), 8.00 (s, 1H), 7.51 (s, 1H), 6.98 (s, 1H), 2.87-2.91 (t, 2H), 1.72 -1.79 (m, 2H), 1.27-1.40 (m, 10H), 0.86-0.89 (t, 3H).

2-フェニルアセチレン-6-オクチル-BDT(化合物26)の合成
2-ヨード-6-オクチル-BDT(粗生成物)0.36g(0.84 mmol)をTHF 10 mlに溶解し、N,N-ジイソプロピルアミン5ml、PdCl2(PPh3)2 90mgとCuI 60mg、フェニルアセチレン0.14ml(1.26 mmol)をアルゴ雰囲気下で加え、室温で一晩放置する。反応溶液に水を加え、沈殿物を集める。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(シクロヘキサン)で2回精製し、トルエンから数回再結晶を行い、白色結晶として2-フェニルアセチレン-6-オクチル-BDT 0.13g (33.6%)を得た。 1H-NMR (CDCl3, 400MHz): δ 8.12 (s, 1H), 8.03 (s, 1H), 7.55-7.57 (m, 2H), 7.50 (s, 1H), 7.36-7.37 (m, 3H), 7.00 (s, 1H), 2.89-2.93 (t, 2H), 1.73-1.80 (m, 2H), 1.28-1.43 (m, 10H), 0.86-0.90 (t, 3H).
Synthesis of 2-phenylacetylene-6-octyl-BDT (Compound 26)
0.36 g (0.84 mmol) of 2-iodo-6-octyl-BDT (crude product) was dissolved in 10 ml of THF, N,N-diisopropylamine 5 ml, PdCl 2 (PPh 3 ) 2 90 mg and CuI 60 mg, phenylacetylene Add 0.14 ml (1.26 mmol) under Argo atmosphere and leave at room temperature overnight. Water is added to the reaction solution and the precipitate is collected. The obtained crude product was purified twice by silica gel column chromatography (cyclohexane) and recrystallized several times from toluene to give 2-phenylacetylene-6-octyl-BDT 0.13 g (33.6%) as white crystals. It was 1 H-NMR (CDCl 3 ,400MHz): δ 8.12 (s, 1H), 8.03 (s, 1H), 7.55-7.57 (m, 2H), 7.50 (s, 1H), 7.36-7.37 (m, 3H) , 7.00 (s, 1H), 2.89-2.93 (t, 2H), 1.73-1.80 (m, 2H), 1.28-1.43 (m, 10H), 0.86-0.90 (t, 3H).

(化合物26の評価)
化合物26(Ph-Ae-BDT-C8)を所定の温度に加熱して液体にしてから10℃/分の速度で冷却したとき、及び結晶化した化合物8a(Ph-BDT-C8)を再び室温から液体温度まで加熱したときの示差走査熱量分析チャートを図16に示す。図中の上側の線が液体から室温までの冷却時、下側の線が室温から液体までの加熱時の熱量分析チャートである。化合物26は160付近を中心として液体と結晶の間に液晶相を示している。
(Evaluation of Compound 26)
When the compound 26 (Ph-Ae-BDT-C8) was heated to a predetermined temperature to become a liquid and then cooled at a rate of 10°C/min, and the crystallized compound 8a (Ph-BDT-C8) was again cooled to room temperature. FIG. 16 shows a differential scanning calorimetric analysis chart when heated from the temperature to the liquid temperature. The upper line in the figure is a calorimetric analysis chart when cooling from liquid to room temperature, and the lower line is a calorimetric analysis chart when heating from room temperature to liquid. The compound 26 shows a liquid crystal phase between the liquid and the crystal centering around 160.

図17に示した、化合物26(Ph-Ae-BDT-C8)を加熱して液体にしてから10℃/分の速度で冷却したときの160℃及び20℃における偏光顕微鏡写真には、160℃では低次のスメクチック相を発現しない液晶物質に良く見られる高次のスメクチック相特有のモザイク様の組織が観察され、20℃では結晶(固体)にクラックが生じていることが観察される。 As shown in FIG. 17, the compound 26 (Ph-Ae-BDT-C8) was heated to a liquid and then cooled at a rate of 10° C./min. A mosaic-like structure peculiar to a high-order smectic phase, which is often seen in a liquid crystal substance that does not develop a low-order smectic phase, is observed, and it is observed that at 20° C., cracks are generated in the crystal (solid).

液晶相の同定にはX線回折パターンの解析が有効である。図18に示した化合物26(Ph-Ae-BDT-C8)を160℃及び30℃でのX線回析パターンから、160℃では液晶(SmE相)であり、30℃では結晶であることがわかる。液晶相における高角度領域におけるSmE相を特徴付ける3つの回折ピークが見られ、結晶相ではさらに多数の回折ピークが現れている。 Analysis of the X-ray diffraction pattern is effective for identifying the liquid crystal phase. From the X-ray diffraction pattern of Compound 26 (Ph-Ae-BDT-C8) shown in FIG. 18 at 160° C. and 30° C., it was confirmed that it was a liquid crystal (SmE phase) at 160° C. and a crystal at 30° C. Recognize. Three diffraction peaks that characterize the SmE phase in the high-angle region in the liquid crystal phase are seen, and more diffraction peaks appear in the crystal phase.

実施例9
トランジスタの作製方法
実施例7で作成したBDT-≡-Ph-C8の0.4重量%p-キシレン溶液を調整し、洗浄したSiO2(300nm)/Si n+基板に80℃に加温したp-キシレン溶液をスピンコーターで3000r.p.m.で塗布する。得られた試料に、ソース、ドレインの電極パターンを持つ蒸着マスクを介して、Au(50nm)を真空蒸着し、測定用の試料とした。チャネル長/チャネル幅L/Wは100/500nmであった。
Example 9
Transistor Fabrication Method A 0.4 wt% p-xylene solution of BDT-≡-Ph-C8 prepared in Example 7 was prepared and p-xylene was heated to 80° C. on a washed SiO 2 (300 nm)/Si n+ substrate. The solution is applied with a spin coater at 3000 rpm. Au (50 nm) was vacuum-deposited on the obtained sample through a vapor deposition mask having source and drain electrode patterns to prepare a sample for measurement. The channel length/channel width L/W was 100/500 nm.

作製したトランジスタをトランジスタ特性評価用のソース・メジャメントユニットを接続し、そのトランジスタ特性を評価した。化合物22(BDT-≡-Ph-C8)各トランジスタの作製直後、および、それぞれ、80℃(5分)、110℃(5分)で熱処理(TA)後のトランジスタの移動度は表3に示す通りであった。
The manufactured transistor was connected to a source measurement unit for transistor characteristic evaluation, and the transistor characteristic was evaluated. Compound 22 (BDT-≡-Ph-C8) The mobility of each transistor immediately after fabrication and after heat treatment (TA) at 80° C. (5 minutes) and 110° C. (5 minutes) is shown in Table 3. It was on the street.

1 ソース電極
2 有機半導体層
3 ドレイン電極
4 絶縁体層
5 ゲート電極
6 基板
1 Source Electrode 2 Organic Semiconductor Layer 3 Drain Electrode 4 Insulator Layer 5 Gate Electrode 6 Substrate

Claims (19)

下記式(1)で表わされる有機化合物。
〔式中、Arは置換基を有してもよいフェニル又はチエニルから選ばれる芳香族基であり、RおよびRはいずれか一方は鎖状脂肪族基であり、他方は水素原子であり、カッコ内のアセチレン結合は存在しても存在しなくてもよい。〕
An organic compound represented by the following formula (1).
[Wherein, Ar is an aromatic group selected from phenyl and thienyl which may have a substituent, one of R 1 and R 2 is a chain aliphatic group, and the other is a hydrogen atom. The acetylene bond in parentheses may or may not be present. ]
鎖状脂肪族基が、主鎖中に−O−、−S−、−NH−、−CO−、−OCO−又は−SO−を含んでもよく、あるいは主鎖の炭素原子同士が二重結合で結合されていてもよい、炭素原子数1〜20個の鎖状脂肪族基である、請求項1に記載の有機化合物。 Chain aliphatic groups, -O in the main chain -, - S -, - NH -, - CO -, - OCO- or -SO 2 - may comprise, or carbon atoms between the main chain double The organic compound according to claim 1, which is a chain aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, which may be bonded by a bond. Arの置換基は、ハロゲン基、ニトロ基、ニトリル基、非環式又は環式の脂肪族基である、請求項1又は2に記載の有機化合物。 The organic compound according to claim 1 or 2, wherein the substituent of Ar is a halogen group, a nitro group, a nitrile group, or an acyclic or cyclic aliphatic group. 下記式(2)又は(3)のいずれかで表わされる、請求項1又は2に記載の有機化合物。
(これらの式中、RおよびRはいずれも鎖状脂肪族基である。)
The organic compound according to claim 1 or 2, which is represented by the following formula (2) or (3).
(In these formulas, both R 1 and R 2 are chain aliphatic groups.)
液晶を示す、請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機化合物。 The organic compound according to claim 1, which shows a liquid crystal. 2分子層構造を有する結晶を形成可能である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の有機化合物。 The organic compound according to claim 1, which is capable of forming a crystal having a bilayer structure. 下記式(4)で表される化合物を中間体として、下記式(5)で表される目的化合物を生成する、有機化合物の製造方法。
(これらの式中、RおよびRのいずれか一方は鎖状脂肪族基、他方は水素原子であり、カッコ内のアセチレン結合は存在しても存在しなくてもよい。)
A method for producing an organic compound, which comprises using a compound represented by the following formula (4) as an intermediate to produce a target compound represented by the following formula (5).
(In these formulas, one of R 1 and R 2 is a chain aliphatic group and the other is a hydrogen atom, and the acetylene bond in the parentheses may or may not exist.)
前記式(4)で表される化合物を中間体として下記式(6)で表される化合物を生成する工程を含む、請求項6に記載の有機化合物の製造方法。
(式中、Rは鎖状脂肪族基又は水素原子であり、カッコ内のアセチレン結合は存在しても存在しなくてもよい。)
The method for producing an organic compound according to claim 6, comprising a step of producing a compound represented by the following formula (6) using the compound represented by the formula (4) as an intermediate.
(In the formula, R 2 is a chain aliphatic group or a hydrogen atom, and the acetylene bond in the parentheses may or may not exist.)
下記式(1)
〔式中、Arは置換基を有してもよいフェニル又はチエニルから選ばれる芳香族基であり、RおよびRはいずれか一方は鎖状脂肪族基であり、他方は水素原子であり、カッコ内のアセチレン結合は存在しても存在しなくてもよい。〕
で表わされる有機化合物を含む有機液晶であって、
前記有機化合物がSmB、SmBcrystal、SmI、SmF、SmG、SmE、SmJ、SmK又はSmH相から選ばれる液晶相を示すことを特徴とする有機液晶。
Formula (1) below
[Wherein, Ar is an aromatic group selected from phenyl and thienyl which may have a substituent, one of R 1 and R 2 is a chain aliphatic group, and the other is a hydrogen atom. The acetylene bond in parentheses may or may not be present. ]
An organic liquid crystal containing an organic compound represented by:
An organic liquid crystal wherein the organic compound exhibits a liquid crystal phase selected from SmB, SmBcrystal, SmI, SmF, SmG, SmE, SmJ, SmK or SmH phases.
前記有機化合物が下記式(2)又は(3)のいずれかで表わされる化合物である、請求項8に記載の有機液晶。
(これらの式中、RおよびRはいずれも鎖状脂肪族基である。)
The organic liquid crystal according to claim 8, wherein the organic compound is a compound represented by the following formula (2) or (3).
(In these formulas, both R 1 and R 2 are chain aliphatic groups.)
前記液晶相がSmE相である、請求項8又は9に記載の有機液晶。 The organic liquid crystal according to claim 8 or 9, wherein the liquid crystal phase is an SmE phase. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の式(1)で表される化合物の結晶からなる有機半導体。 An organic semiconductor comprising a crystal of the compound represented by formula (1) according to any one of claims 1 to 6. 前記結晶が2分子層構造を有する、請求項11に記載の有機半導体。 The organic semiconductor according to claim 11, wherein the crystal has a bilayer structure. 前記2分子層構造は、前記有機化合物が層状に配列し、前記有機化合物の軸が前記2分子層構造の前記層方向に対して垂直な方向に配向する2分子層を繰り返し単位とする構造である、請求項11又は12に記載の有機半導体。 The bilayer structure is a structure in which the organic compound is arranged in a layered form and a bilayer having the axis of the organic compound oriented in a direction perpendicular to the layer direction of the bilayer structure is a repeating unit. The organic semiconductor according to claim 11 or 12. 前記有機半導体はSmB、SmBcrystal、SmI、SmF、SmG、SmE、SmJ、SmK又はSmH相を示す液晶に由来する結晶である、請求項11〜13のいずれか一項に記載の有機半導体。 14. The organic semiconductor according to claim 11, wherein the organic semiconductor is a crystal derived from a liquid crystal exhibiting a SmB, SmBcrystal, SmI, SmF, SmG, SmE, SmJ, SmK, or SmH phase. 前記有機半導体はSmE相を示す液晶に由来する結晶である、請求項14に記載の有機半導体。 The organic semiconductor according to claim 14, wherein the organic semiconductor is a crystal derived from a liquid crystal exhibiting an SmE phase. 請求項8〜10のいずれか一項に記載の有機液晶を含む液晶装置。 A liquid crystal device comprising the organic liquid crystal according to claim 8. 請求項8〜10のいずれか一項に記載の有機液晶又は請求項11〜15のいずれか一項に記載の有機半導体を含む半導体素子。 A semiconductor device comprising the organic liquid crystal according to any one of claims 8 to 10 or the organic semiconductor according to any one of claims 11 to 15. 請求項8〜10のいずれか一項に記載の有機液晶又は請求項11〜15のいずれか一項に記載の有機半導体を含むトランジスタ素子。 A transistor element comprising the organic liquid crystal according to any one of claims 8 to 10 or the organic semiconductor according to any one of claims 11 to 15.
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