JP2022033821A - Fluorine-containing polycyclic aromatic compound and manufacturing method thereof, and manufacturing methods of organic thin film transistor using fluorine-containing polycyclic aromatic compound, solar battery, electrophotographic sensor, and organic light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、含フッ素ナフタロシアニン化合物として新規な化学構造を有し、様々な物性と特性を向上することができる含フッ素多環芳香族化合物、及び少ない工数で容易に合成することができる含フッ素多環芳香族化合物の製造方法、並びに該含フッ素多環芳香族化合物を用いる有機薄膜トランジスタ、太陽電池、電子写真感光体及び有機発光素子の製造方法に関する。 The present invention has a novel chemical structure as a fluorine-containing naphthalocyanine compound, a fluorine-containing polycyclic aromatic compound capable of improving various physical properties and properties, and a fluorine-containing polycyclic aromatic compound that can be easily synthesized with a small number of steps. The present invention relates to a method for producing a polycyclic aromatic compound, and a method for producing an organic thin film, a solar cell, an electrophotographic photosensitive member, and an organic light emitting element using the fluorine-containing polycyclic aromatic compound.
ナフタセン及びペンタセン等のアセン化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアン化合物等の芳香族多環化合物は、有機薄膜トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機太陽電池等の有機エレクトロニクス材料、電子写真感光体等の表示材料、又は高分子機能材料といった広い分野に使用することができ、これらの分野において様々な素子又はデバイスへの適用が検討されている。 Acene compounds such as naphthacene and pentacene, phthalocyanine compounds, aromatic polycyclic compounds such as naphthalocyanine compounds are organic thin films, organic electroluminescence elements, organic electronics materials such as organic solar cells, display materials such as electrophotographic photosensitive members, or It can be used in a wide range of fields such as polymer functional materials, and its application to various devices or devices is being studied in these fields.
これら多環芳香族化合物は、分子内にフッ素元素を導入することにより新たな機能や特性を付与することができる。例えば、特許文献1及び2には、n型の有機半導体材料として高い電子移動度を有するフッ素化アセン化合物(テトラデカフルオロペンタセン、テトラデカフルオロナフタセン、又は分子骨格内に導入するフッ素原子の数がテトラデカフルオロペンタセンよりも少ない各種のペンタセン)が提案されている。
These polycyclic aromatic compounds can be imparted with new functions and properties by introducing a fluorine element into the molecule. For example,
また、特許文献3には、溶媒への溶解性の向上を図るため、パーフルオロアルキル基を分子骨格内に導入したペンタセンが提案されている。パーフルオロアルキル基含有ペンタセンの製造方法については非特許文献1にも開示されている。また、ペンタセン化合物はシリルエチニル置換することにより有機溶媒への溶解性の向上を図ることができるため、その例としてフッ素化シリルエチニルペンタセン化合物が開示されている(例えば、特許文献4を参照)。
Further,
一方、フタロシアニン化合物又はナフタロシアン化合物は、それぞれ近赤外線領域に最大吸光度を有することから、電子写真感光体の電荷発生層、色素増感型太陽電池、光吸収フィルタ又は熱線遮蔽中間膜等に適用されている。それらの中で、有機溶媒中での調整が容易であるフッ素化フタロシアニン化合物、又は有機溶媒や樹脂に対する溶解性が良好なフッ素化ナフタロシアン化合物が、それぞれ特許文献5又は6に提案されている。前記特許文献6には、フッ素化ナフタロシアン化合物を合成するときに使用する反応中間体として、フッ素原子、又はフッ素原子若しくはフッ素原子を含むアルキル基で核置換されたアリール基を有するナフタレン-2,3-ジカルボニトリル化合物を使用することが記載されている。
On the other hand, since each of the phthalocyanine compound and the naphthalocyanine compound has the maximum absorbance in the near infrared region, it is applied to a charge generation layer of an electrophotographic photosensitive member, a dye-sensitized solar cell, a light absorption filter, a heat ray shielding interlayer film, and the like. ing. Among them, a fluorinated phthalocyanine compound that can be easily adjusted in an organic solvent or a fluorinated naphthalocyanine compound having good solubility in an organic solvent or a resin is proposed in
また、非特許文献2には、複数のトリフルオロメチル基を骨格内に導入した含フッ素フタロシアンの製造方法が開示されている。
Further,
含フッ素ペンタセン化合物及び含フッ素フタロシアニン化合物や含フッ素ナフタロシアニン化合物等の含フッ素多環芳香族化合物は、上述したように、フッ素を含有しない多環芳香族化合物に比べて優れた機能や特性を有するが、合成や製造が困難であり、原料となる材料コストも高価である。これまでも数種類の含フッ素多環芳香族化合物が提案されているが、導入される含フッ素置換基の種類と数が少なく、加えて、含フッ素置換基の結合位置が骨格構造の特定の箇所に限られるため、材料の選択幅が非常に狭い。そのため、含フッ素多環芳香族化合物が本来有する特徴と利点を、有機エレクトロニクス材料、電子写真感光体等の表示材料、又は高分子機能材料の分野において十分に活かしきれていないのが現状である。 As described above, the fluorine-containing polycyclic aromatic compounds such as the fluorine-containing pentacene compound, the fluorine-containing phthalocyanine compound, and the fluorine-containing naphthalocyanine compound have superior functions and characteristics as compared with the fluorine-containing polycyclic aromatic compound. However, it is difficult to synthesize and manufacture, and the cost of raw materials is high. Although several types of fluorine-containing polycyclic aromatic compounds have been proposed so far, the types and number of fluorine-containing substituents to be introduced are small, and in addition, the bonding position of the fluorine-containing substituent is a specific part of the skeletal structure. The selection range of materials is very narrow because it is limited to. Therefore, the current situation is that the original characteristics and advantages of the fluorine-containing polycyclic aromatic compound are not fully utilized in the fields of organic electronics materials, display materials such as electrophotographic photosensitive members, and polymer functional materials.
したがって、含フッ素ペンタセン化合物及び含フッ素フタロシアニン化合物や含フッ素ナフタロシアニン化合物等として、新規な含フッ素多環芳香族化合物を提案することによって材料の選択幅を広げるとともに、新規な含フッ素多環芳香族化合物の製造において合成が容易で、製造工程の簡略化と合わせて材料のコスト低減を同時に図ることができれば、有機エレクトロニクス分野を含めて様々な分野への適用が拡大すると期待される。 Therefore, by proposing new fluorine-containing polycyclic aromatic compounds as fluorine-containing pentacene compounds, fluorine-containing phthalocyanine compounds, fluorine-containing naphthalocyanine compounds, etc., the selection range of materials can be expanded and new fluorine-containing polycyclic aromatic compounds can be selected. If it is easy to synthesize compounds in the production of compounds, and if the cost of materials can be reduced at the same time as simplifying the production process, it is expected that the application to various fields including the field of organic electronics will be expanded.
しかしながら、前記特許文献1~6及び非特許文献1~2に開示される含フッ素ペンタセン化合物及び含フッ素のフタロシアニン化合物や含フッ素のナフタロシアニン化合物は、(i)特殊な原料を使用する必要があり、場合によっては原料が市販されていない場合があること、(ii)合成が複雑で多段階で行うこと、等の理由により容易に製造することができず、入手や利用がしづらく、合成できる化合物の種類が限られるという問題があった。加えて、多段階で合成を行うため反応副生成物や不純物の除去が困難であり、合成物の収率が大幅に低下することが避けられなかった。
However, the fluorine-containing pentacene compounds and the fluorine-containing phthalocyanine compounds and the fluorine-containing naphthalocyanine compounds disclosed in
例えば、前記特許文献6に開示される含フッ素ナフタロシアニン化合物の合成方法では、フッ素原子又はフッ素原子を含む置換基を有するナフタレン-2,3-ジカルボニトリル化合物を合成原料として使用しているが、実際に開示されているのはナフタレン骨格を形成する炭素原子と結合する置換基がフッ素原子である化合物だけである。これは、フッ素を含むナフタレン-2,3-ジカルボニトリル化合物の合成が、例えば、Russian Journal of General Chemistry,Vol75, No.5, 2005、p795-799を参考にして、原料として2-メチルベンゾフェノンを用いてハロゲン化剤及びラジカル発生剤によって3つの化合物を経由することによって行われるため、目的とする合成物の単離が面倒であり、結果的に合成できるナフタレン-2,3-ジカルボニトリル化合物の種類が限定されるためと考えられる。このように、前記特許文献6に開示される合成方法では、得られる含フッ素ナフタロシアニン化合物の種類が限られていた。 For example, in the method for synthesizing a fluorine-containing naphthalocyanine compound disclosed in Patent Document 6, a naphthalene-2,3-dicarbonitrile compound having a fluorine atom or a substituent containing a fluorine atom is used as a synthetic raw material. However, only compounds in which the substituent bonded to the carbon atom forming the naphthalene skeleton is a fluorine atom are actually disclosed. This is because the synthesis of naphthalene-2,3-dicarbonitrile compounds containing fluorine is described in, for example, Russian Journal of General Chemistry, Vol75, No. 5, 2005, p795-799 is used as a raw material, and 2-methylbenzophenone is used as a raw material, and a halogenating agent and a radical generator are used to pass through three compounds, so that the desired compound can be isolated. It is troublesome, and it is considered that the types of naphthalene-2,3-dicarbonitrile compounds that can be synthesized as a result are limited. As described above, in the synthesis method disclosed in Patent Document 6, the types of fluorine-containing naphthalocyanine compounds that can be obtained are limited.
したがって、含フッ素ペンタセン化合物及び含フッ素ナフタロシアニン化合物の利用価値を高め、その適用範囲の拡大を図るためには、前記特許文献1~6及び非特許文献1~2に開示された化合物に限定されないで、含フッ素多環芳香族化合物の分子骨格内の所望の結合位置に、フッ素原子及び様々な含フッ素置換基を導入した新規な含フッ素多環芳香族化合物が望まれており、これら含フッ素多環芳香族化合物を容易に、且つ、低コストで合成するための製造方法も求められている。
Therefore, in order to increase the utility value of the fluorine-containing pentacene compound and the fluorine-containing naphthalocyanine compound and expand the scope of their application, the compound is not limited to the compounds disclosed in
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、含フッ素ペンタセン化合物及び含フッ素ナフタロシアニン化合物の合成において、特殊な原料を使用しないでも、周知又は公知である汎用の合成方法を利用することにより、様々な化学構造式と特性を有する新規な含フッ素多環芳香族化合物、及びこれら含フッ素化合物を少ない工数で容易に合成することができる含フッ素多環芳香族化合物の製造方法、並びに該含フッ素多環芳香族化合物を用いる有機薄膜トランジスタ、太陽電池、電子写真感光体及び有機発光素子の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and is a well-known or well-known general-purpose synthesis in the synthesis of a fluorine-containing pentacene compound and a fluorine-containing naphthalocyanine compound without using a special raw material. By utilizing the method, novel fluorine-containing polycyclic aromatic compounds having various chemical structural formulas and properties, and fluorine-containing polycyclic aromatic compounds capable of easily synthesizing these fluorine-containing compounds with a small number of steps. It is an object of the present invention to provide a method for producing an organic thin film, a solar cell, an electrophotographic photosensitive member and an organic light emitting element using the fluorine-containing polycyclic aromatic compound.
本発明は、含フッ素ペンタセン及び含フッ素ナフタロシアニンの製造において、従来の合成方法では検討されることがなかった特殊な含フッ素単環芳香族化合物を反応中間体として使用することにより、上記の課題を解決できることを見出して本発明に到った。 The present invention uses a special fluorine-containing monocyclic aromatic compound as a reaction intermediate in the production of fluorine-containing pentacene and fluorine-containing naphthalocyanine, which has not been investigated by conventional synthetic methods. We came to the present invention by finding that we can solve the problem.
すなわち、本発明の構成は以下の通りである。
[1]本発明は、3環以上の共役系多環芳香族基を有し、前記共役系多環芳香族基の両末端に位置する芳香族基の少なくとも一つがパーフルオロアルキル基で核置換された含フッ素多環芳香族化合物であって、
下記(1)式及び下記(2)式のいずれかで表される含フッ素多環芳香族化合物を提供する。
[2]本発明は、前記[1]に記載の含フッ素多環芳香族化合物において、前記Y1、Y2の両者又は前記Z1、Z2の両者が、水素原子、フッ素原子、塩素原子、アルキル基、パーフルオロアルキル基、及びフッ素原子、塩素原子、又はアルキル基で核置換されてもよいフェニル基のいずれかであることを特徴とする含フッ素多環芳香族化合物を提供する。
[3]本発明は、前記[2]に記載の含フッ素多環芳香族化合物において、前記Y1、Y2、Z1、Z2がいずれも水素原子であることを特徴とする含フッ素多環芳香族化合物を提供する。
[4]本発明は、含フッ素単環芳香族化合物とフマロニトリルまたはマレオニトリルとのディールス・アルダー環化付加反応を行い、引き続いて環化四量化又は環化三量化の反応を行うことで製造される、下記(1)式及び下記(2)式のいずれかで表される含フッ素ナフタロシアニン化合物の製造方法であって、
前記含フッ素単環芳香族化合物として、下記(5)式で表され、
且つ、
下記(6)式又は式(7)で表される化合物を用いて、臭素(Br)又はヨウ素(I)が核置換された位置に前記X1及びX2の置換基を導入することにより下記(8)式で表される化合物を合成する工程、及び下記(8)式で表される化合物のW1及びW2の置換基において単環芳香環と化学結合する炭素に結合する2つの水素原子を臭素化する工程、を有する合成方法によって製造される含フッ素単環芳香族化合物を使用することを特徴する含フッ素多環芳香族化合物の製造方法を提供する。
[5]本発明は、前記含フッ素単環芳香族化合物が、前記(6)式で表される化合物を用いて、臭素(Br)が核置換された位置に前記X1及びX2の置換基を導入することにより前記(8)式で表される化合物を合成する工程、及び前記(8)式で表される化合物のW1及びW2の置換基において単環芳香環と化学結合する炭素に結合する2つの水素原子を臭素化する工程、を有する合成方法によって製造されることを特徴する前記[4]に記載の含フッ素多環芳香族化合物の製造方法を提供する。
[6]本発明は、前記式(5)で表される含フッ素単環芳香族化合物において、前記X1及びX2が、どちらも-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21のいずれかのパーフルオロアルキル基であることを特徴とする前記[4]又は[5]に記載の含フッ素多環芳香族化合物の製造方法を提供する。
[7]本発明は、前記式(5)で表される含フッ素単環芳香族化合物において、前記Y1、Y2の両者又はZ1、Z2の両者が、水素原子、フッ素原子、塩素原子、アルキル基、パーフルオロアルキル基、及びフッ素原子、塩素原子又はアルキル基でそれぞれの部位が独立に核置換されてもよいフェニル基のいずれかであることを特徴とする前記[6]に記載の含フッ素多環芳香族化合物の製造方法を提供する。
[8]本発明は、前記式(5)で表される含フッ素単環芳香族化合物において、前記Y1,Y2、Z1及びZ2が、いずれも水素原子であることを特徴とする前記[7]に記載の含フッ素多環芳香族化合物の製造方法を提供する。
[9]本発明は、前記[4]~[8]のいずれか一項に記載の製造方法によって得られ、且つ、前記(1)式又は前記(2)式で表される含フッ素多環芳香族化合物を、有機半導体材料として用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
[10]本発明は、前記[4]~[8]のいずれか一項に記載の製造方法によって得られ、且つ、前記(1)式又は前記(2)式で表される含フッ素多環芳香族化合物を、電子輸送層、陰極側バッファ層、又は中間電極に接するバッファ層に含まれる電子移動材料として用いることを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。
[11]本発明は、前記[4]~[8]のいずれか一項に記載の製造方法によって得られ、且つ、前記(1)式又は前記(2)式で表される含フッ素多環芳香族化合物を、電荷発生層に含まれる電荷発生材料として用いることを特徴とする電子写真感光体の製造方法を提供する。
[12]本発明は、前記[4]~[8]のいずれか一項に記載の製造方法によって得られ、且つ、前記(1)式又は前記(2)式で表される含フッ素多環芳香族化合物を、発光層に含まれる発光材料として用いることを特徴とする有機発光素子の製造方法を提供する。
That is, the configuration of the present invention is as follows.
[1] The present invention has three or more conjugated polycyclic aromatic groups, and at least one of the aromatic groups located at both ends of the conjugated polycyclic aromatic group is nuclear-substituted with a perfluoroalkyl group. It is a fluorine-containing polycyclic aromatic compound that has been prepared.
A fluorine-containing polycyclic aromatic compound represented by any of the following formula (1) and the following formula (2) is provided.
[2] In the present invention, in the fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the above [1], both Y 1 and Y 2 or both Z 1 and Z 2 are hydrogen atoms, fluorine atoms, and chlorine atoms. , A fluoropolycyclic aromatic compound characterized by being any of an alkyl group, a perfluoroalkyl group, and a phenyl group which may be nuclear-substituted with a fluorine atom, a chlorine atom, or an alkyl group.
[3] The present invention is characterized in that, in the fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the above [2], Y 1 , Y 2 , Z 1 and Z 2 are all hydrogen atoms. Provided are ring aromatic compounds .
[4] The present invention is produced by carrying out a Diels-Alder cyclization addition reaction of a fluorine-containing monocyclic aromatic compound with fumaronitrile or maleonitrile, and subsequently carrying out a cyclization quaternization or cyclization trimerization reaction. , A method for producing a fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by any of the following formulas (1) and (2).
As the fluorine-containing monocyclic aromatic compound, it is represented by the following formula (5).
and,
By introducing the substituents of X1 and X2 at the positions where bromine (Br) or iodine ( I ) is nuclear - substituted using the compound represented by the following formula (6) or formula (7), the following is carried out. The step of synthesizing the compound represented by the formula (8) and the two hydrogens bonded to the carbon chemically bonded to the monocyclic aromatic ring at the W 1 and W 2 substituents of the compound represented by the following formula (8). Provided is a method for producing a fluorine-containing polycyclic aromatic compound, which comprises using a fluorine-containing monocyclic aromatic compound produced by a synthetic method comprising a step of brominating an atom.
[5] In the present invention, the fluorine - containing monocyclic aromatic compound is substituted with X1 and X2 at positions where bromine (Br) is nuclear - substituted using the compound represented by the above formula (6). The step of synthesizing the compound represented by the above formula (8) by introducing a group, and the chemical bond with the monocyclic aromatic ring at the substituents W1 and W2 of the compound represented by the above formula (8). The method for producing a fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the above [4], which is produced by a synthetic method comprising a step of brominating two hydrogen atoms bonded to carbon.
[6] In the present invention, in the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the formula (5), the X 1 and X 2 are both -C 4 F 9 , -C 6 F 13 , and -C 8 . The method for producing a fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the above [4] or [5], which is a perfluoroalkyl group according to any one of F 17 and —C 10 F 21 .
[7] In the present invention, in the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the formula (5), both Y 1 and Y 2 or both Z 1 and Z 2 are hydrogen atom, fluorine atom and chlorine. The above-mentioned [6], wherein each moiety is an atom, an alkyl group, a perfluoroalkyl group, and a phenyl group in which each moiety may be independently nuclear-substituted with a fluorine atom, a chlorine atom or an alkyl group. Provided is a method for producing a fluorine-containing polycyclic aromatic compound.
[8] The present invention is characterized in that, in the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the formula (5), Y 1 , Y 2 , Z 1 and Z 2 are all hydrogen atoms. A method for producing a hydrogen-containing polycyclic aromatic compound according to the above [7] is provided.
[9] The present invention is obtained by the production method according to any one of the above [4] to [8], and is represented by the above formula (1) or the above formula (2). Provided is a method for manufacturing an organic thin film transistor, which comprises using an aromatic compound as an organic semiconductor material.
[10] The present invention is obtained by the production method according to any one of the above [4] to [8], and is represented by the above formula (1) or the above formula (2). Provided is a method for manufacturing a solar cell, which comprises using an aromatic compound as an electron transfer material contained in an electron transport layer, a cathode side buffer layer, or a buffer layer in contact with an intermediate electrode.
[11] The present invention is obtained by the production method according to any one of the above [4] to [8], and is represented by the above formula (1) or the above formula (2). Provided is a method for producing an electrophotographic photosensitive member, which comprises using an aromatic compound as a charge generating material contained in a charge generating layer.
[12] The present invention is obtained by the production method according to any one of the above [4] to [8], and is represented by the above formula (1) or the above formula (2). Provided is a method for producing an organic light emitting device, which comprises using an aromatic compound as a light emitting material contained in a light emitting layer.
本発明によれば、含フッ素ペンタセン及び含フッ素ナフタロシアニンの含フッ素多環芳香族化合物として、従来の含フッ素多環芳香族化合物では得られかった機能の付与、又は電子移動度の向上若しくは耐熱性及び耐久性の向上、等の物性若しくは特性の改良を図った新規の含フッ素多環芳香族化合物を提供することができる。また、本発明の製造方法によれば、少ない工数で本発明の含フッ素多環芳香族化合物を容易に合成することができるだけでなく、分子骨格内の所望の結合位置に、フッ素原子及び様々な含フッ素置換基を導入できるため、従来のフッ素多環芳香族化合物の製造方法では合成することが困難であった化合物の合成が可能になる。 According to the present invention, as a fluorine-containing polycyclic aromatic compound of fluorine-containing pentacene and fluorine-containing naphthalocyanine, the function obtained by the conventional fluorine-containing polycyclic aromatic compound is imparted, or the electron mobility is improved or the heat resistance is improved. It is possible to provide a novel fluorine-containing polycyclic aromatic compound having improved physical properties or properties such as improved properties and durability. Further, according to the production method of the present invention, not only the fluorine-containing polycyclic aromatic compound of the present invention can be easily synthesized with a small number of steps, but also a fluorine atom and various various bonding positions in the molecular skeleton can be easily synthesized. Since a fluorine-containing substituent can be introduced, it becomes possible to synthesize a compound that was difficult to synthesize by a conventional method for producing a fluoropolycyclic aromatic compound.
本発明の製造方法において反応中間体として使用する含フッ素単環芳香族化合物は、特注品として入手して使用できるだけでなく、市販の原料からも容易に合成できることから、汎用性と利用性が高い原料である。そのため、本発明による含フッ素多環芳香族化合物の製造方法において低コストで高純度の原料として使用することができ、結果的に、含フッ素多環芳香族化合物のコスト低減に貢献する。 The fluorine-containing monocyclic aromatic compound used as a reaction intermediate in the production method of the present invention is highly versatile and versatile because it can be obtained and used as a custom-made product and can be easily synthesized from a commercially available raw material. It is a raw material. Therefore, it can be used as a low-cost and high-purity raw material in the method for producing a fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the present invention, and as a result, it contributes to cost reduction of the fluorine-containing polycyclic aromatic compound.
また、本発明の製造方法によって得られる含フッ素多環芳香族化合物は、通常の有機溶媒だけでなく、フッ素系(フルオラス)溶媒に対しても溶解性が高くなるため、有機エレクトロニクス材料、表示材料及び高分子機能材料の分野において素子又はデバイスを形成するときに必要な製膜を塗布、噴霧及び接触等によるウェットプロセスで行うことができるようになる。また、ウェットプロセスだけでなく、従来から行われている真空蒸着法、MBE法又は気相輸送成長法等のドライプロセスによっても製膜が可能であるため、素子化又はデバイス化において適用範囲の拡大を図ることができる。 Further, since the fluorine-containing polycyclic aromatic compound obtained by the production method of the present invention has high solubility not only in ordinary organic solvents but also in fluorine-based (fluorous) solvents, organic electronics materials and display materials. In the field of polymer functional materials, the film formation necessary for forming an element or device can be applied by a wet process such as coating, spraying and contacting. In addition, since film formation is possible not only by the wet process but also by the conventional dry process such as vacuum vapor deposition method, MBE method or gas phase transport growth method, the range of application is expanded in elementization or deviceization. Can be planned.
本明細書において、ペンタセン化合物とは、炭素6員環が5以上縮合した骨格をいい、シリルエチニル化されたペンタセン化合物も含まれる。含フッ素ペンタセン化合物とは、ペンタセン骨格を形成する炭素原子の少なくとも1つがフッ素原子、フッ素原子を含むアルキル基、又はパーフルオロアルキル基と結合している化合物をいう。 As used herein, the pentacene compound refers to a skeleton in which 5 or more carbon 6-membered rings are condensed, and includes a silylethynylated pentacene compound. The fluorine-containing pentacene compound means a compound in which at least one of the carbon atoms forming the pentacene skeleton is bonded to a fluorine atom, an alkyl group containing a fluorine atom, or a perfluoroalkyl group.
また、ナフタロシアニン化合物とは、トリフェニルナフタロシアニン化合物及びテトラフェニルナフタロシアニン化合物をいい、含フッ素ナフタロシアニン化合物とは、ナフタレン骨格を形成する炭素原子の少なくとも1つがフッ素原子、フッ素原子を含むアルキル基、パーフルオロアルキル基又は置換若しくは無置換のアリール基と結合している化合物をいう。 The naphthalocyanine compound refers to a triphenylnaphthalocyanine compound and a tetraphenylnaphthalocyanin compound, and the fluorine-containing naphthalocyanine compound is an alkyl group in which at least one of the carbon atoms forming the naphthalene skeleton contains a fluorine atom and a fluorine atom. , A compound bonded to a perfluoroalkyl group or a substituted or unsubstituted aryl group.
本発明の含フッ素多環芳香族化合物は、3環以上の共役系多環芳香族基を有する含フッ素ペンタセン化合物及び含フッ素ナフタロシアニン化合物において、前記共役系多環芳香族基の両末端に位置する芳香族基の少なくとも一つがパーフルオロアルキル基で核置換された含フッ素多環芳香族化合物である。さらに、下記の(1)式、(2)式、(3)式及び(4)式のいずれかに表されるように、前記共役系多環芳香族基の両末端に位置する芳香族基の少なくとも一つが、2以上のパーフルオロアルキル基で核置換され、且つ、少なくとも前記芳香族基のオルト位に2つのパーフルオロアルキル基が結合する。 The fluorine-containing polycyclic aromatic compound of the present invention is located at both ends of the conjugated polycyclic aromatic group in the fluorine-containing pentacene compound having three or more conjugated polycyclic aromatic groups and the fluorine-containing naphthalocyanine compound. A fluoropolycyclic aromatic compound in which at least one of the aromatic groups is nuclear-substituted with a perfluoroalkyl group. Further, as represented by any of the following equations (1), (2), (3) and (4), aromatic groups located at both ends of the conjugated polycyclic aromatic group. At least one of the above is nuclear-substituted with two or more perfluoroalkyl groups, and at least two perfluoroalkyl groups are attached to the ortho position of the aromatic group.
含フッ素ペンタセン化合物及び含フッ素ナフタロシアニン化合物として、前記共役系多環芳香族基の少なくとも一つが1又は2以上のフッ素原子又はパーフルオロアルキル基で置換されたものは、すでに周知又は公知である。また、前記共役系多環芳香族基の両末端に位置する芳香族基の少なくとも一つに、パーフルオロアルキル基の一つが核置換した化合物についても公知である(例えば、前記非特許文献1を参照)。 As the fluorine-containing pentacene compound and the fluorine-containing naphthalocyanine compound, those in which at least one of the conjugated polycyclic aromatic groups is substituted with one or more fluorine atoms or perfluoroalkyl groups are already well known or known. Further, a compound in which one of the perfluoroalkyl groups is nuclear-substituted in at least one of the aromatic groups located at both ends of the conjugated polycyclic aromatic group is also known (for example, the above-mentioned Non-Patent Document 1). reference).
それに対して、本発明の含フッ素多環芳香族化合物は、2以上のパーフルオロアルキル基によって、前記前記共役系多環芳香族基の両末端に位置する芳香族基の少なくとも一つがオルト位で核置換される構造を有する。その構造により従来の含フッ素多環芳香族化合物では得られかった機能の付与、又は電子移動度、耐熱性及び耐久性の向上を図ることができる。また、フッ素系(フルオラス)溶媒に対しても溶解性が高くなるため、有機エレクトロニクス材料、表示材料及び高分子機能材料の分野において素子又はデバイスを形成するときに必要な製膜をウェットプロセスで行うことができるようになる。さらに、パーフルオロアルキル基の種類、置換数及び置換位置は、原料となる材料(含フッ素単環芳香族化合物)を、物性や特性に応じて、適宜、選択することにより容易に変更することができるため、有機エレクトロニクス材料等の用途に対して材料の選択幅が広がるという利点を有する。 On the other hand, in the fluorine-containing polycyclic aromatic compound of the present invention, at least one of the aromatic groups located at both ends of the conjugated polycyclic aromatic group is at the ortho position by two or more perfluoroalkyl groups. It has a structure that is nuclear-replaced. Due to the structure, it is possible to impart functions that could not be obtained with conventional fluorine-containing polycyclic aromatic compounds, or to improve electron mobility, heat resistance and durability. In addition, since it is highly soluble in fluorine-based (fluorous) solvents, the film formation required for forming elements or devices in the fields of organic electronics materials, display materials, and polymer functional materials is performed by a wet process. You will be able to. Further, the type, number of substitutions and substitution position of the perfluoroalkyl group can be easily changed by appropriately selecting the raw material (fluorine-containing monocyclic aromatic compound) according to the physical properties and properties. Therefore, it has the advantage that the selection range of materials is widened for applications such as organic electronic materials.
以下、本発明の含フッ素多環芳香族化合物を詳細に説明する。本発明の含フッ素多環芳香族化合物は、具体的に、下記の(1)式、(2)式、(3)式及び(4)式のいずれかで表される含フッ素多環芳香族化合物である。 Hereinafter, the fluorine-containing polycyclic aromatic compound of the present invention will be described in detail. The fluorine-containing polycyclic aromatic compound of the present invention is specifically represented by any of the following formulas (1), (2), (3) and (4). It is a compound.
前記の(1)式、(2)式、(3)式、及び(4)式において、Mは2個の水素原子、2価の金属、又は3価若しくは4価の金属若しくは半金属の誘導体を示し、X1及びX2は、それぞれ独立にパーフルオロアルキル基であり、X3及びX4は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、フッ素化若しくはパーフルオロ化されてもよいアルキル基、フッ素化されないアルキル基、又はフッ素化されないフェニル基である。Y1及びY2は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、含フッ素アルキル基、下記(1a)式で表される置換基、下記(1b)式で表されるフェニル基、置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基、又は置換若しくは無置換の芳香族複素環基である。Z1及びZ2は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、含フッ素アルキル基、下記(1a)式で表される置換基、下記(1b)で表されるフェニル基、置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基、又は置換若しくは無置換の芳香族複素環基である。R1、R2、R3は、それぞれ独立に水素、フッ素、塩素、フッ素化されていない直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルコキシ基、フッ素化又はパーフルオロ化されてもよい直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルコキシ基、フッ素化又はパーフルオロ化されてもよいアリール基である。 In the above equations (1), (2), (3), and (4), M is two hydrogen atoms, a divalent metal, or a trivalent or tetravalent metal or semi-metal derivative. X 1 and X 2 are independently perfluoroalkyl groups, and X 3 and X 4 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms, chlorine atoms, and alkyls that may be fluorinated or perfluorolated. An atom, a non-fluorinated alkyl group, or a non-fluorinated phenyl group. Y 1 and Y 2 are independently hydrogen atom, fluorine atom, chlorine atom, fluorine-containing alkyl group, substituent represented by the following formula (1a), phenyl group represented by the following formula (1b), substitution or An unsubstituted fused polycyclic aromatic group, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group. Z 1 and Z 2 are independently hydrogen atom, fluorine atom, chlorine atom, fluorine-containing alkyl group, substituent represented by the following formula (1a), phenyl group represented by the following (1b), substituted or absent. Substituted fused polycyclic aromatic group, or substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group. R 1 , R 2 and R 3 are independently hydrogen, fluorine, chlorine, non-fluorinated linear or branched alkyl or alkoxy groups, and may be fluorinated or perfluoro straightened. Alternatively, it is a branched alkyl group or alkoxy group, or an aryl group that may be fluorinated or perfluorolated.
本発明の含フッ素多環芳香族化合物が、前記一般式(1)で表されるトリフェニルナフタロシアニンの環化3量体、又は前記一般式(2)で表されるテトラフェニルナフタロシアニンの環化4量体から構成される含フッ素ナフタロシアニン化合物である場合は、前記X1及びX2が、それぞれ独立に、-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21の群から選ばれるいずれか1つのパーフルオロアルキル基である。それにより、有機半導体材料、電子移動材料、電荷発生材料及び発光材料のいずれかにおいて、電子移動度、耐熱性及び耐久性の向上、並びに溶媒に対する高い溶解性によってウェットプロセスを行うときに製膜性の向上が図れる。 The fluorine-containing polycyclic aromatic compound of the present invention is a cyclization trimer of triphenylnaphthalocyanine represented by the general formula (1) or a ring of tetraphenylnaphthalocyanine represented by the general formula (2). In the case of a fluorine-containing naphthalocyanine compound composed of a tetramer, the X1 and X2 are independently -CF 3 , -C 4 F 9 , -C 6 F 13 , and -C 8 F, respectively . 17 and any one perfluoroalkyl group selected from the group of -C 10 F 21 . As a result, in any of organic semiconductor materials, electron transfer materials, charge generation materials and light emitting materials, film formation property is achieved when a wet process is performed due to improved electron mobility, heat resistance and durability, and high solubility in a solvent. Can be improved.
また、本発明の含フッ素多環芳香族化合物が、前記一般式(3)である含フッ素シリルエチニルペンタセン化合物、又は前記一般式(4)で表される含フッ素ペンタセン化合物である場合は、前記X1及びX2が、それぞれ独立に、-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21のいずれかのパーフルオロアルキル基であり、前記X3及びX4が、それぞれ独立に、水素原子又は-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21の群から選ばれるいずれか1つのパーフルオロアルキル基である。それにより、有機半導体材料又は電子移動材料において、電子移動度、耐熱性及び耐久性の向上、並びに溶媒に対する高い溶解性によってウェットプロセスを行うときに製膜性の向上が図れる。 When the fluorine-containing polycyclic aromatic compound of the present invention is the fluorine-containing silylethynylpentacene compound represented by the general formula (3) or the fluorine-containing pentacene compound represented by the general formula (4), the above. X 1 and X 2 are independently perfluoroalkyl groups of any of -CF 3 , -C 4 F 9 , -C 6 F 13 , -C 8 F 17 , and -C 10 F 21 . X 3 and X 4 are each independently selected from the group of hydrogen atom or -CF 3 , -C 4 F 9 , -C 6 F 13 , -C 8 F 17 , and -C 10 F 21 . It is one perfluoroalkyl group. Thereby, in the organic semiconductor material or the electron transfer material, the electron mobility, the heat resistance and the durability can be improved, and the film forming property can be improved when the wet process is performed due to the high solubility in the solvent.
<含フッ素多環芳香族化合物の製造方法>
本発明による含フッ素多環芳香族化合物の製造方法を、次に説明する。
<Method for producing fluorine-containing polycyclic aromatic compounds>
The method for producing a fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the present invention will be described below.
本発明の製造方法においては、含フッ素多環芳香族化合物として含フッ素ペンタセン化合物及び含フッ素ナフタロシアニン化合物を製造するとき、下記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物を反応中間体として使用する。 In the production method of the present invention, when a fluorine-containing pentacene compound and a fluorine-containing naphthalocyanine compound are produced as a fluorine-containing polycyclic aromatic compound, a fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the following formula (5) is subjected to a reaction intermediate. Use as a body.
[式中、B1、B2、B3、B4及びB5は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、第3級アルキル基、含フッ素第3級アルキル基、パーフルオロアルキル基、アルコキシ基、アシル基、エステル置換基、アミド置換基、又はフェニル基である。]
[In the formula, B 1 , B 2 , B 3 , B 4 and B 5 are independently hydrogen atom, fluorine atom, chlorine atom, tertiary alkyl group, fluorine-containing tertiary alkyl group and perfluoroalkyl group, respectively. , An alkoxy group, an acyl group, an ester substituent, an amide substituent, or a phenyl group. ]
上記(5)式で示す含フッ素単環芳香族化合物は、単環芳香環に2つのジブロモアルキル基がオルト位で結合している。この化合物の脱ブロム化によってオルトキノジメタン中間体を発生させ、引き続きアルケンとのディールス・アルダー付加反応を行い、同時に脱臭化水素によって芳香環を形成することで、本発明による含フッ素ペンタセン化合物及び含フッ素ナフタロシアニン化合物の製造を行うことができる。 In the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the above formula (5), two dibromoalkyl groups are bonded to the monocyclic aromatic ring at the ortho position. By debrominating this compound, an orthoquinodimethane intermediate is generated, followed by a Diels-Alder addition reaction with an alkene, and at the same time, an aromatic ring is formed by deodorized hydrogen to form a fluorine-containing pentacene compound according to the present invention. A fluorine-containing naphthalocyanine compound can be produced.
<含フッ素ナフタロシアニン化合物の製造方法>
含フッ素ナフタロシアニン化合物は、上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物とフマロニトリル又はマレオニトリルとを用いて、基本的に下記の合成スキーム1に従って製造される。下記の合成スキーム1は、上記(1)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物の中で、Mが2個の水素原子であって、環化四量化反応によって合成される含フッ素のテトラフェニルナフタロシアニン化合物、又は上記(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物の中で、Mが金属又はホウ素(B)であって、環化三量化反応によって合成されるトリフェニルナフタロシアニン化合物、のそれぞれの合成例である。
<スキーム1>
<Method for producing fluorine-containing naphthalocyanine compound>
The fluorine-containing naphthalocyanine compound is basically produced according to the following
<
上記スキーム1において、ディールス・アルダー付加反応を、例えば、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMA)又はジメチルスルフォキシド(DMSO)等の極性非プロトン溶媒中でヨウ化ナトリウム(NaI)等の還元剤を用いて50℃以上の温度で所定時間加熱して行うことにより、上記スキーム1の式(9)で表されるナフタレン-2,3-ジカルボニトリル(又は2,3-ジシアノナフタレン)を合成することができる。得られたナフタレン-2,3-ジカルボニトリルを用いて、例えば、環化四量化反応を行う場合は、DMF、DMA又はDMSO等の極性非プロトン溶媒中で、硫酸ナトリウムと(CH3)3SiNHSi(CH3)3等のシリル化合物とを添加し、100℃以上の温度で所定時間加熱反応させることにより、含フッ素ナフタロシアニン化合物(上記スキーム1において(10)式で表される化合物)を製造することができる。
In
上記(1)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物において、Mが2個の水原子を含む化合物(上記(10)式で表される化合物)に代えて、Mが2個の金属又は3価若しくは4価の金属の誘導体である場合でも、公知の合成方法で製造することができる(前記特許文献6又は日本結晶学会誌、Vol54、2012、p345-351を参照)。例えば、上記スキーム1において(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物を用いて合成される含フッ素のナフタレン-2,3-ジカルボニトリル(スキーム3の(9)式で表される化合物)を、金属又は金属誘導体と反応させて環化四量化反応を行うことによって製造することができる。金属又は金属誘導体としては、例えば、Al、Si、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Ru、Rh、Rd、In、Sn、Pt、Pb等の金属及びこれらのハロゲン化合物、カルボン酸化合物、硫酸塩、硝酸塩、カルボニル化合物、酸化物、錯体等が挙げられる。 In the fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formula (1), M is two metals or 3 instead of the compound containing two water atoms (the compound represented by the above formula (10)). Even if it is a derivative of a valent or tetravalent metal, it can be produced by a known synthetic method (see Patent Document 6 or Journal of the Crystallographic Society of Japan, Vol54, 2012, p345-351). For example, the fluorine-containing naphthalene-2,3-dicarbonitrile synthesized by using the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the formula (5) in the above scheme 1 (represented by the formula (9) of the scheme 3). Can be produced by reacting with a metal or a metal derivative to carry out a cyclization quaternization reaction. Examples of the metal or metal derivative include metals such as Al, Si, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Ru, Rh, Rd, In, Sn, Pt, and Pb, and these. Examples thereof include halogen compounds, carboxylic acid compounds, sulfates, nitrates, carbonyl compounds, oxides and complexes.
また、上記スキーム1の(9)で表される含フッ素のナフタレン-2,3-ジカルボニトリルを用いることにより、前記特許文献6で開示される合成方法に従って下記(12)式で表される含フッ素の1,3-ジイミノベンゾインドリドン化合物を合成してもよい。このようにして合成される含フッ素の1,3-ジイミノベンゾインドリドン化合物を、含フッ素のナフタレン-2,3-ジカルボニトリルの場合と同じように金属又は金属誘導体と反応させて環化四量化反応を行うことによって、上記(1)式で表される、Mが2個の金属又は3価若しくは4価の金属の誘導体である含フッ素ナフタロシアニン化合物を製造することができる。ここで、前記Mとしては、例えば、Cu、Zn、Ni、Pd、Ti、V等が挙げられる。
Further, by using the fluorine-containing naphthalene-2,3-dicarbonitrile represented by (9) of the
また、上記スキーム1において、Mとして、例えば、ホウ素(B)を含有する化合物を環化三量化反応によって合成を行う場合は、ジクロロベンゼン等の溶媒中で、三塩化ホウ素を含む非極性の炭化水素溶液(例えばヘプタン溶液)を添加し、100℃以上の温度で所定時間加熱反応させることにより、ホウ素を含む含フッ素トリフェニルナフタロシアニン化合物(上記スキーム1において(11)式で表される化合物)を製造することができる。
Further, in the
上記スキーム1に示すように、反応中間体として上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物を使用することにより、基本的にディールス・アルダー付加反応と環化四量化又は環化三量化の反応による2段階という少ない合成スキームで含フッ素ナフタロシアニン化合物を製造することができる。また、前記特許文献6に開示されているフッ素を含むテトラフェニルナフタロシアニンとは異なり、ナフタレン骨格を形成する炭素原子の少なくとも1つがフッ素原子だけでなく、フッ素原子を含むアルキル基、パーフルオロアルキル基と結合する化合物を製造することができる。特に、オルト位置で2つのパーフルオロアルキル基と核置換する化合物を容易に、且つ、低コストで得るためには、上記スキーム1に従って合成を行うのが好適である。それにより、耐熱性及び有機溶剤やフッ素系(フルオラス)溶媒又は樹脂に対する溶解性の向上だけでなく、電子移動度等の特性向上や新しい機能の付与を行うときに好適な化合物を提供することができる。
As shown in the
<含フッ素シリルエチルペンタセン化合物の製造方法>
含フッ素シリルエチルペンタセン化合物は、上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物とパラ-ベンゾキノンとを用いて、基本的に下記の合成スキーム2に従って製造される。
<スキーム2>
<Method for producing fluorine-containing silylethylpentacene compound>
The fluorine-containing silyl ethylpentacene compound is basically produced according to the following
<
上記スキーム2において、シリルエチニル化反応は、例えば、前記特許文献4及び特表2010-520241号公報に開示された方法に従って行うことができる。具体的には、シリルアセチレン化合物から調製したアルキニルリチウムを対応するペンタセンキノン(スキーム2において(13)式で表される化合物)に付加してシリルエチニル化反応を行い、続いてヨウ化水素(HI)及び塩化スズ(II)等の還元剤による還元反応によって含フッ素シリルエチニルペンタセン化合物(スキーム2において(3)式で表される化合物)を合成することができる。
In the
上記スキーム2に示すように、反応中間体として上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物を使用することにより、基本的にディールス・アルダー付加反応、シリルエチニル化反応及び還元反応の3段階という少ない合成スキームで含フッ素シリルエチニルペンタセン化合物を製造することができる。また、上記のスキーム2に従って合成される含フッ素シリルエチルペンタセン化合物は、前記特許文献1に記載される四フッ化硫黄及び/又はフッ化水素等のフッ素化剤を、合成途中で使用する必要がないため、安全性の点でも利便性の高い製造方法である。
As shown in the
さらに、本発明の製造方法は、上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物の化学構造を変更するだけで、同じ合成スキームに従い、ペンタセン骨格を形成する炭素原子の少なくとも1つがフッ素原子、フッ素原子を含むアルキル基、又はパーフルオロアルキル基と結合する含フッ素ペンタセン化合物を容易に製造することができる。一方、前記特許文献1~2又は特許文献3に開示された合成方法では、使用する原料及び合成方法に制約があるため、ペンタセン骨格を形成する炭素原子と結合する置換基がフッ素原子及びパーフルオロアルキル基のどちらかに制約される。このように、本願発明の製造方法は、様々な化学構造を有する含フッ素ペンタセン化合物を提供することができるため、従来の含フッ素多環芳香族化合物では得られかった機能の付与、又は電子移動度の向上や耐熱性及び耐久性の向上等の物性若しくは特性の改良を図ることが可能になる。
Further, in the production method of the present invention, at least one of the carbon atoms forming the pentacene skeleton follows the same synthetic scheme only by changing the chemical structure of the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the above formula (5). A fluorine atom, an alkyl group containing a fluorine atom, or a fluorine-containing pentacene compound bonded to a perfluoroalkyl group can be easily produced. On the other hand, in the synthesis method disclosed in
<含フッ素ペンタセン化合物の製造方法>
含フッ素ペンタセン化合物は、上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物とパラーベンゾキノン(1,4-ベンゾキノン)とを用いて、基本的に下記の合成スキーム3に従って製造される。
<スキーム3>
<Manufacturing method of fluorine-containing pentacene compound>
The fluorine-containing pentacene compound is basically produced according to the following
<
上記スキーム3においてディールス・アルダー付加反応は、例えば、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMA)又はジメチルスルフォキシド(DMSO)等の極性非プロトン溶媒中で、ヨウ化カリウム(KI)等の還元剤を用いて行うことができる。このディールス・アルダー付加反応においては、上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物の脱臭化水素反応による芳香環の形成が同時に進行する。また、還元反応は、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)または水素化リチウムアルミニウム(LiAlH4)を作用させた後、引き続いて塩化錫(II)(SnCl2)又はその水和物、ヨウ化水素(HI)、及び有機金属錯体等の還元剤を使用して行うことができる。
In
上記スキーム3に示すように、反応中間体として上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物を使用することにより、基本的にディールス・アルダー付加反応と還元反応の2段階という少ない合成スキームで含フッ素ペンタセン化合物(上記スキーム3において(4)式で表される化合物)を製造することができる。また、上記スキーム3に従って合成される含フッ素ペンタセンは、上記のスキーム2に従って合成される含フッ素シリルエチニルペンタセン化合物の場合と同様に、合成途中でフッ素化剤として四フッ化硫黄及び/又はフッ化水素等を使用する必要がないため、安全性の点でも利便性の高い製造方法である。
As shown in
<含フッ素単環芳香族化合物及びその合成方法>
次に、上記(5)式で示す含フッ素単環芳香族化合物について具体例を挙げて説明する。
<Fluorine-containing monocyclic aromatic compound and its synthesis method>
Next, the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the above formula (5) will be described with reference to specific examples.
本発明は、上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物において、X1及びX2は独立にフッ素原子又は含フッ素アルキル基であり、含フッ素アルキル基としては、フッ素原子を少なくとも1つ以上含む炭素1~12のアルキル基が挙げられる。前記含フッ素アルキル基には、パーフルオロアルキル基が含まれる。 In the present invention, in the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the above formula (5), X 1 and X 2 are independently fluorine atoms or fluorine-containing alkyl groups, and as the fluorine-containing alkyl group, a fluorine atom is used. Examples thereof include alkyl groups having 1 to 12 carbons containing at least one. The fluorine-containing alkyl group includes a perfluoroalkyl group.
本発明においては、有機溶媒やフッ素系(フルオラス)溶媒又は樹脂への溶解性の付与だけでなく、電子移動度の向上や耐熱性及び耐久性の向上等の物性若しくは特性の改良を図った新規のフッ素多環芳香族化合物を提供するという本願発明の効果を奏するため、X1及びX2がフッ素又はパーフルオロアルキル基であることが好ましい。さらに、パーフルオロアルキル基としては、炭素数1~12の直鎖状パーフルオロアルキル基が好ましく、立体障害による分子間相互作用の低下を抑制するため炭素数1~10の直鎖状パーフルオロアルキル基がより好ましい。炭素数1~10の直鎖状パーフルオロアルキル基の具体例としては、材料の合成及び入手が比較的容易である点から、例えば、-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、-C10F21等が挙げられる。本発明において上記(1)式~(4)式で表される化合物のいずれかを合成するときは、少なくともX1及びX2が、それぞれ独立に、炭素数1~12、好ましくは炭素数1~10の直鎖状パーフルオロアルキル基である含フッ素単環芳香族化合物を用いる。 In the present invention, not only the solubility in an organic solvent, a fluorine-based (fluorous) solvent or a resin is imparted, but also the physical properties or properties such as improvement of electron mobility and heat resistance and durability are improved. In order to obtain the effect of the present invention of providing the fluorine polycyclic aromatic compound of the above, it is preferable that X 1 and X 2 are fluorine or perfluoroalkyl groups. Further, as the perfluoroalkyl group, a linear perfluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms is preferable, and in order to suppress a decrease in intermolecular interaction due to steric hindrance, a linear perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable. Groups are more preferred. Specific examples of the linear perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms include -CF 3 , -C 4 F 9 , and -C 6 F 13 because the material is relatively easy to synthesize and obtain. , -C 8 F 17 , -C 10 F 21 , and the like. In the present invention, when any of the compounds represented by the above formulas (1) to (4) is synthesized, at least X 1 and X 2 independently have 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 carbon atom. A fluorine-containing monocyclic aromatic compound which is a linear perfluoroalkyl group of about 10 is used.
また、Y1及びY2は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、含フッ素アルキル基、上記(5a)式で表される置換基、上記(5b)式で示すフェニル基、置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基、又は置換若しくは無置換の芳香族複素環基である。なお、Y1及びY2として、-CH3、-CH2-及び-CH<のように、ベンゼン環に結合する炭素に水素原子の少なくとも1個以上が結合する直鎖状又は分岐状の置換基は好ましくない。これらの置換基によって前記の化合物(5)の合成段階を阻害するのみならず、その脱ブロム化によるオルトキノジメタン中間体の生成が阻害されるためである。 Further, Y 1 and Y 2 are independently hydrogen atom, fluorine atom, chlorine atom, fluorine-containing alkyl group, substituent represented by the above formula (5a), phenyl group represented by the above formula (5b), substitution or An unsubstituted fused polycyclic aromatic group, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group. As Y 1 and Y 2 , linear or branched substitutions such as -CH 3 , -CH 2- and -CH <in which at least one hydrogen atom is bonded to the carbon bonded to the benzene ring. The group is not preferable. This is because these substituents not only inhibit the synthetic step of the compound (5), but also inhibit the production of orthoquinodimethane intermediate due to its debromination.
上記(5a)式で表される置換基において、A1、A2、A3は、独立に、それぞれアルキル基、フェニル基、又は含フッ素アルキル基である。また、置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基とは、例えば、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基等の骨格を形成する環構造の少なくとも1つ以上の環員に1個以上の原子を有する1価の置換基(例えば、ハロゲン、アルキル基、パーフルオロアルキル基を含むフッ素含有アルキル基等)で核置換されたものをいう。置換若しくは無置換の芳香族複素環基とは、環構造内にO、N、S及びSeの少なくとも1つを有する環構造(例えば、チオフェン、ピリジン等)の少なくとも1つ以上の環員に1個以上の原子を有する1価の置換基(例えば、ハロゲン、アルキル基、パーフルオロアルキル基を含むフッ素含有アルキル基等)で核置換されたものをいう。 In the substituent represented by the above formula (5a), A 1 , A 2 , and A 3 are independently alkyl groups, phenyl groups, or fluorine-containing alkyl groups, respectively. Further, the substituted or unsubstituted fused polycyclic aromatic group has, for example, one or more atoms in at least one or more ring members of a ring structure forming a skeleton such as a naphthyl group, an anthrasenyl group, a pyrenyl group and the like. A monovalent substituent (for example, a fluorine-containing alkyl group containing a halogen, an alkyl group, a perfluoroalkyl group, etc.) is substituted with a nucleus. A substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group is one in at least one ring member of a ring structure (for example, thiophene, pyridine, etc.) having at least one of O, N, S and Se in the ring structure. A monovalent substituent having more than one atom (for example, a fluorine-containing alkyl group containing a halogen, an alkyl group, a perfluoroalkyl group, etc.) and nuclear substitution.
本発明においては、有機溶媒やフッ素系(フルオラス)溶媒又は樹脂への溶解性の付与だけでなく、電子移動度の向上や耐熱性及び耐久性の向上等の物性若しくは特性の改良を図った新規のフッ素多環芳香族化合物を提供することができること、及び材料の合成や入手が比較的容易であること等の点から、上記Y1及びY2は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、パーフルオロアルキル基、前記A1、A2及びA3がそれぞれ独立にアルキル基若しくはパーフルオロアルキルアルキル基である前記(5a)で表される置換基、又は前記B1、B2、B3、B4、及びB5がそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、若しくはパーフルオロアルキル基である前記(5b)で表されるフェニル基であることが好ましい。 In the present invention, not only the solubility in an organic solvent, a fluorine-based (fluorous) solvent or a resin is imparted, but also the physical properties or properties such as improvement of electron mobility and improvement of heat resistance and durability are improved. Y1 and Y2 are independently hydrogen atom, fluorine atom, and chlorine, respectively , from the viewpoint that the fluorine polycyclic aromatic compound can be provided and the material can be relatively easily synthesized and obtained. The atom, the perfluoroalkyl group, the substituent represented by the above (5a) in which the A 1 , A 2 and A 3 are independently alkyl groups or perfluoroalkyl alkyl groups, respectively, or the B 1 , B 2 and B. It is preferable that 3 , B 4 and B 5 are phenyl groups represented by the above (5b), which are independently hydrogen atoms, fluorine atoms, chlorine atoms or perfluoroalkyl groups, respectively.
さらに、上記Y1及びY2は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基であることがより好ましい。上記Y1及びY2がこれらの置換基を有する含フッ素単環芳香族化合物は、材料の合成や入手が容易であるため、他の化合物に比べて原料コストの低減を図ることができるだけでなく、高純度のものが得られやすい。原料入手がより容易であることから、上記Y1及びY2は同じ置換基であることが特に好ましい。 Further, it is more preferable that Y 1 and Y 2 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms or perfluoroalkyl groups, respectively. Since the fluorine-containing monocyclic aromatic compounds in which Y 1 and Y 2 have these substituents are easy to synthesize and obtain, not only can the raw material cost be reduced as compared with other compounds. , High-purity products are easy to obtain. It is particularly preferable that Y 1 and Y 2 have the same substituents because the raw materials can be obtained more easily.
また、上記Z1及びZ2も、同じ理由により、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、パーフルオロアルキル基、前記A1、A2及びA3がそれぞれ独立にアルキル基若しくはパーフルオロアルキルアルキル基である前記(5a)で表される置換基、又は前記B1、B2、B3、B4、及びB5がそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、若しくはパーフルオロアルキル基である前記(5b)で表されるフェニル基であることが好ましく、原料入手の容易さの点から同じ置換基であることが特に好ましい。 Further, for the same reason, the Z 1 and Z 2 also have an independent hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a perfluoroalkyl group, and the A 1 , A 2 and A 3 independently have an alkyl group or a perfluoroalkyl group, respectively. The substituent represented by the above (5a), which is an alkyl group, or the B 1 , B 2 , B 3 , B 4 , and B 5 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms, chlorine atoms, or perfluoroalkyl groups, respectively. The phenyl group represented by (5b) above is preferable, and the same substituent is particularly preferable from the viewpoint of easy availability of raw materials.
さらに、上記Z1及びZ2は、水素原子であることがより好ましい。上記Z1及びZ2が水素である含フッ素単環芳香族化合物は、材料の合成や入手が容易であるため、高純度のものが得られやすく、他の化合物に比べて原料コストの低減を図ることができる。 Further, it is more preferable that Z 1 and Z 2 are hydrogen atoms. Since the fluorine-containing monocyclic aromatic compound in which Z 1 and Z 2 are hydrogen is easy to synthesize and obtain, it is easy to obtain a high-purity compound, and the raw material cost is reduced as compared with other compounds. Can be planned.
<含フッ素単環芳香族化合物の合成方法>
上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物は、上記スキーム1~3の合成工程において基本の原料として使用されるが、本発明においては市販の別の原料から合成したものを使用してもよい。例えば、市販の原料として下記(6)式又は(7)式で表される単環状芳香族化合物を使用して下記の合成スキーム4によって合成することができる。下記(6)式又は(7)式で表される単環状芳香族化合物は、オルト位で2つの臭素(Br)又は2つのヨウ素(I)が核置換した化学構造を有する化合物である。
<スキーム4>
<Method for synthesizing fluorine-containing monocyclic aromatic compounds>
The fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the above formula (5) is used as a basic raw material in the synthesis steps of the
<
合成スキーム4に示すように、上記(1)式で表される含フッ素単環状芳香族化合物は、上記(6)式又は(7)式で表される単環状芳香族化合物において、それぞれ臭素(Br)又はヨウ素(I)が核置換された位置に前記X1及びX2の置換基を導入することにより、上記(8)式で表される化合物を合成する工程、及び上記(8)式で表される化合物のW1及びW2の置換基において単環芳香環と化学結合する炭素に結合する2つの水素原子を臭素化する工程、を有する合成方法によって製造される。
As shown in the
上記スキーム4において前記X1及びX2としてパーフルオロ基(以下、Rf-と略す。)を導入する場合は、例えば、極性非プロトン溶媒中で銅粉の存在下に、上記(6)式又は(7)式で表される化合物と、Rf-I又はRf-Br等の化合物とを反応させることにより導入することができる。また、前記X1及びX2としてフッ素原子を導入する場合は、四フッ化硫黄及び/又はフッ化水素等のフッ素化剤を用いて上記(6)式又は(7)式で表される化合物をフッ素化してもよい。
When a perfluoro group (hereinafter, abbreviated as Rf-) is introduced as the X 1 and X 2 in the
上記(6)式及び(7)式で表される化合物の中で、本発明においては、上記(8)で表される化合物の合成が容易で、高純度の原料が入手しやすいという点から、上記(6)式で表される化合物を使用することが好ましい。 Among the compounds represented by the above formulas (6) and (7), in the present invention, the compound represented by the above formula (8) can be easily synthesized and a high-purity raw material can be easily obtained. , It is preferable to use the compound represented by the above formula (6).
上記スキーム4において上記W1及びW2の臭素化は、例えば、ラジカル置換、求電子付加反応において臭素源として一般的に使用されるN-ブロモスクシンイミド(NBS)等の化合物と、ベンゾイルパーオキシド(BPO)等の過酸化物とを反応させることによりラジカル反応機構を利用して行うことができる。ここで、臭素化反応によって生成する反応副生成物だけが溶解しない溶媒、例えば、四塩化炭素等を共存させて反応を行った後、濾過分別法等により上記(5)式で表される化合物の単離が容易になる。 In the above scheme 4 , the bromination of W1 and W2 is carried out, for example, with a compound such as N-bromosuccinimide (NBS) which is generally used as a bromine source in radical substitution and electrophilic addition reaction, and benzoyl peroxide (BPO). ) And other peroxides can be reacted to utilize the radical reaction mechanism. Here, after carrying out the reaction in the coexistence of a solvent in which only the reaction by-product produced by the bromination reaction is not dissolved, for example, carbon tetrachloride, the compound represented by the above formula (5) by a filtration fractionation method or the like. Is easy to isolate.
上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物の代表例を下記に示すが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。下記の(5-1)~(5-12)で示す化合物において、(F)Rfは、フッ素原子、又は-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21のいずれかのパーフルオロアルキル基を示し、C1~C5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、又はアルキル基を示す。 Representative examples of the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the above formula (5) are shown below, but the present invention is not limited to these compounds. In the compounds shown in (5-1) to (5-12) below, (F) Rf is a fluorine atom or -CF 3 , -C 4 F 9 , -C 6 F 13 , -C 8 F 17 , And -C 10 F 21 indicates any of the perfluoroalkyl groups, and C 1 to C 5 independently indicate a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or an alkyl group.
また、上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物を合成するための原料として使用する上記(6)式、(7)式、及び(8)式でそれぞれ表される化合物の代表例は、上記[5-1]~[5-12]に示す化合物に対応して、置換基として表されるW1及びW2が、-CH3、-C(F)H2、-C(Rf)H2、C1~C5に置換基を有するアリール基、-C[C(CH3)3]H2、-C(Cl)H2である。ここで、Rfは-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、-C10F21のパーフルオロアルキル基である。 Further, the compounds represented by the above formulas (6), (7) and (8), which are used as raw materials for synthesizing the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the above formula (5), respectively. As a typical example, W 1 and W 2 represented as substituents correspond to the compounds shown in the above [5-1] to [5-12], and the components are -CH 3 , -C (F) H 2 , and-. C (Rf) H 2 , an aryl group having a substituent at C 1 to C 5 , -C [C (CH 3 ) 3 ] H 2 , and -C (Cl) H 2 . Here, Rf is a perfluoroalkyl group of -CF 3 , -C 4 F 9 , -C 6 F 13 , -C 8 F 17 , and -C 10 F 21 .
<含フッ素多環芳香族化合物の代表例>
次に、上記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物を用いて製造される含フッ素多環芳香族化合物の代表例を下記に示すが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
<Representative example of fluorine-containing polycyclic aromatic compounds>
Next, typical examples of the fluorine-containing polycyclic aromatic compound produced by using the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the above formula (5) are shown below, but the present invention is limited to these compounds. It's not something.
まず、上記スキーム1に従って製造される上記(1)式で表される含フッ素のテトラフェニルナフタロシアニン化合物の代表例を下記に示す。下記の[1-1]~[1-9]で示す化合物において、(F)Rfは、フッ素原子、又は-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21のいずれかのパーフルオロアルキル基を示し、C1~C5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、又はアルキル基を示す。
First, a representative example of the fluorine-containing tetraphenylnaphthalocyanine compound represented by the above formula (1) produced according to the
さらに、上記(1)式で表される含フッ素のテトラフェニルナフタロシアニン化合物の構造において、窒素と結合する水素原子(H)に変えて、Mとして2価、3価又は4価の金属が結合する化合物の代表例を下記に示す。下記の[1-10]~[1-18]で示す化合物において、(F)Rfは、それぞれ独立に、フッ素原子、又は-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21のいずれかのパーフルオロアルキル基を示し、C1~C5は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、又はアルキル基を示す。 Further, in the structure of the fluorine-containing tetraphenylnaphthalocyanine compound represented by the above formula (1), a divalent, trivalent or tetravalent metal is bonded as M instead of a hydrogen atom (H) that is bonded to nitrogen. Representative examples of the compounds to be used are shown below. In the compounds shown in the following [1-10] to [1-18], (F) Rf is independently a fluorine atom or -CF 3 , -C 4 F 9 , -C 6 F 13 , -C, respectively. It represents any of the perfluoroalkyl groups of 8 F 17 and -C 10 F 21 , where C 1 to C 5 independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or an alkyl group, respectively.
さらに、上記(2)式で表される含フッ素のトリフェニルナフタロシアニン化合物の代表例を下記に示す。下記の[2-1]~[2-9]で示す化合物において、(F)Rfは、それぞれ独立に、フッ素原子、又は-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21のいずれかのパーフルオロアルキル基を示し、C1~C5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、又はアルキル基を示す。 Further, a representative example of the fluorine-containing triphenylnaphthalocyanine compound represented by the above formula (2) is shown below. In the compounds shown in the following [2-1] to [2-9], (F) Rf is independently a fluorine atom or -CF 3 , -C 4 F 9 , -C 6 F 13 , -C, respectively. 8 F 17 and -C 10 F 21 each indicate a perfluoroalkyl group, and C 1 to C 5 independently indicate a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or an alkyl group.
さらに、上記(2)式で表される含フッ素のトリフェニルナフタロシアニン化合物の構造において、窒素と結合する水素原子(H)に変えて、Mとして2価、3価又は4価の金属、又は4価のホウ素等が結合する化合物の代表例を下記に示す。なお、4価の元素の場合は前記トリフェニルナフタロシアニン化合物に含まれる3つの窒素以外にも別の配位子(例えば、ハロゲン等)と結合するが、下記の代表例では別の配位子の記載を省略している。 Further, in the structure of the fluorine-containing triphenylnaphthalocyanine compound represented by the above formula (2), a divalent, trivalent or tetravalent metal as M is used instead of the hydrogen atom (H) bonded to nitrogen, or Representative examples of compounds to which tetravalent boron and the like are bonded are shown below. In the case of a tetravalent element, it binds to another ligand (for example, halogen) other than the three nitrogens contained in the triphenylnaphthalocyanine compound, but in the following typical example, it binds to another ligand. Is omitted.
次に、上記スキーム2に従って製造される上記(3)式で表される含フッ素シリルエチニルペンタセン化合物の代表例を下記に示す。下記の[3-1]~[3-11]で示す化合物において、(F)Rfは、それぞれ独立に、フッ素原子又は-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21のいずれかのパーフルオロアルキル基を示し、Rf(H,F)は、それぞれ独立に、-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21のいずれかのパーフルオロアルキル基、又は水原子若しくはフッ素原子を示す。また、C1~C5は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、又はアルキル基を示す。また、Siと結合するRは、炭素数が1~10のアルキル基を示す。
Next, a representative example of the fluorine-containing silylethynylpentacene compound represented by the above formula (3) produced according to the
次に、上記スキーム3に従って製造される上記(4)式で表される含フッ素ペンタセン化合物の代表例を下記に示す。下記の[4-1]~[4-12]で示す化合物において、Rf(F)は、それぞれ独立に、フッ素原子又は-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21のいずれかのパーフルオロアルキル基を示し、Rf(H,F)は、それぞれ独立に、-CF3、-C4F9、-C6F13、-C8F17、及び-C10F21のいずれかのパーフルオロアルキル基、又は水原子若しくはフッ素原子を示す。また、C1~C5は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子又はアルキル基を示す。
Next, a representative example of the fluorine-containing pentacene compound represented by the above formula (4) produced according to the
<有機薄膜トランジスタの製造方法>
本発明によって製造される上記の(1)式、(2)式、(3)式、及び(4)式で表される含フッ素多環芳香族化合物は、有機薄膜トランジスタを構成する有機半導体層に含まれる有機半導体材料として使用することができる。そこで、本発明による有機薄膜トランジスタの製造方法について説明する。
<Manufacturing method of organic thin film transistor>
The fluorine-containing polycyclic aromatic compound represented by the above formulas (1), (2), (3), and (4) produced by the present invention can be used as an organic semiconductor layer constituting an organic thin film transistor. It can be used as a contained organic semiconductor material. Therefore, a method for manufacturing an organic thin film transistor according to the present invention will be described.
本発明によって製造される有機薄膜トランジスタの基本的な層構成を示す断面図を図1に示す。図1(a)はトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタであり、基板1、ゲート電極2、ゲート絶縁膜3、ソース電極4、ドレイン電極5、及び有機半導体層6を有し、有機半導体層6の上にソース電極4及びドレイン電極5が配置される構造である。図1(b)はボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタであり、トップコンタクト型と同じ層構成を有するが、有機半導体層6の下にソース電極4及びドレイン電極5が配置される点で異なる。いずれも、金属基板-絶縁体―半導体の構造となっており、有機半導体層6に当接するソース電極4及びドレイン電極5の間における空隙の広さによって、有機半導体のチャネル長及びチャネル幅が決められる。
FIG. 1 shows a cross-sectional view showing the basic layer structure of the organic thin film transistor manufactured by the present invention. FIG. 1A is a top contact type organic thin film transistor, which has a
図1に示す有機薄膜トランジスタにおいては、ソース電極4及びドレイン電極5の間に形成される有機半導体層6におけるチャネルを通じてキャリアが移動する。 ここで、ゲート電極2に印加する電圧を調整することによって、有機半導体層6に形成されたチャネルを通じたキャリアの移動を制御することができる。本発明による有機薄膜トランジスタにおいては、有機半導体層が、上記の(1)式、(2)式、(3)式、及び(4)式で表される含フッ素多環芳香族化合物のいずれかを含むので、有機半導体層6を移動するキャリアは電子であり、ゲート電極に正の電圧を印加することで、有機半導体層6を移動する電子の流れ(電流)を制御する。すなわち、本発明による有機薄膜トランジスタは、n型の有機薄膜トランジスタである。
In the organic thin film transistor shown in FIG. 1, carriers move through channels in the organic semiconductor layer 6 formed between the
図1(a)に示すトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの一般的な製造方法は、基板1 に ゲート電極2、ゲート絶縁膜3、上記の(1)式、(2)式、(3)式、及び(4)式で表される含フッ素多環芳香族化合物のいずれかを含む有機半導体層6、 並びにソース電極4及びドレイン電極5の薄膜を、順次積層することで行われる。一方、図1(b)に示すボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの一般的な製造方法では、基板上1にゲート電極2及びゲート絶縁膜3を積層し、次いでフォトプロセスによりソース電極4及びドレイン電極5の薄膜を精密に加工して形成した後、上記(1)式、(2)式、(3)式、及び(4)式で表される含フッ素多環芳香族化合物のいずれかを含む有機半導体層6の薄膜を積層することで、有機薄膜トランジスタを得ることができる。
The general method for manufacturing the top contact type organic thin film transistor shown in FIG. 1A is that the
基板1の材料としては、ガラス、石英、シリコン、金属及びセラミック等のような無機材料、並びにプラスチックのような有機材料を用いることができる。ここで、基板1の材料として、金属のような導電性物質を使用した場合には、基板1がゲート電極としての機能も果たすので、ゲート電極2としての機能を有する基板1に別のゲート電極の製作を省略することができる。本発明による有機薄膜トランジスタは 、 ゲート電極2、ゲート絶縁膜3、ソース電極4、ドレイン電極5、及び上記の(1)式、(2)式、(3)式、及び(4)式で表される含フッ素多環芳香族化合物のいずれかを含む有機半導体層6からなるMIS(metal-insulator-semiconductor)型薄膜トランジスタである。このようなMIS型薄膜トランジスタは、良好なn型の有機薄膜トランジスタの特性を示し、別の基板を必要としないので、低コストで容易に製造することができる。また、基板1の材料としてプラスチック基板を使用した場合には、プラスチック基板を含む有機薄膜トランジスタの全体が、柔軟性を有するため、本発明による有機薄膜トランジスタを、フレキシブルディスプレイの駆動回路、クレジットカードなどのICカード、及び商品に貼り付けて使用するIDタグなどのような様々な有機薄膜デバイスに用いることができる。ただし、プラスチック基板に用いられるプラスチック材料は、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性及び低吸湿性に優れていることが必要である。このようなプラスチック材料としては、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 スチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、及びポリイミド等が挙げられる。
As the material of the
ゲート電極2の材料としては、金、白金、クロム、タングステン、タンタル、ニッケル、銅、アルミニウム、銀、マグネシウム、及びカルシウム等の金属並びにそれら金属の合金、並びにポリシリコン、アモルファスシリコン、グラファイト、酸化スズインジウム(ITO)、酸化亜鉛、及び導電性ポリマーが挙げられる。ゲート電極2は、ゲート電極2の材料を用いて、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、RFスパッタ法、及び印刷法等の周知の成膜方法により形成される。
The material of the
ゲート絶縁膜3の材料としては、SiO2、 Si3N、SiON、Al2O3、 Ta2O5、アモルファスシリコン、ポリイミド樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、 ポリパラキシリレン樹脂、及びポリメチルメタクリレート樹脂等の材料が挙げられる。ゲート絶縁膜3は、上記の材料から選択される一種類の材料を用いて、ゲート電極2と同様の周知の成膜方法により形成されるか、又は上記の材料から選択される二種類以上の材料を混合し、ゲート電極2と同様の周知の成膜方法により形成される。
The material of the
ソース電極4及びドレイン電極5の材料としては、金、白金、クロム、タングステン、タンタル、ニッケル、銅、アルミニウム、銀、マグネシウム、及びカルシウムなどの金属並びにそれら金属の合金、並びにポリシリコン、アモルファスシリコン、グラファイト、酸化スズインジウム、酸化亜鉛、及び導電性ポリマー等の材料が挙げられる。ソース電極4及びドレイン電極5は、ソース電極4及びドレイン電極5の材料を用いて、ゲート電極2と同様の周知の成膜方法により(好ましくは同時に)形成される 。
The materials of the
有機半導体層(有機活性層)6は、上記の(1)式、(2)式、(3)式、及び(4)式で表される含フッ素多環芳香族化合物のいずれかを用いて、真空蒸着法やMBE法などのドライプロセス、又は有機溶媒やフッ素系溶剤に溶解して溶液を用いて印刷法等のウェットプロセスによる周知又は公知の膜作製方法により形成される。本発明においては、ウェットプロセスを採用できるため、有機薄膜トランジスタの製造コストの低減を図ることができる。 The organic semiconductor layer (organic active layer) 6 uses any of the fluorine-containing polycyclic aromatic compounds represented by the above formulas (1), (2), (3), and (4). , A dry process such as a vacuum vapor deposition method or an MBE method, or a well-known or known film forming method by a wet process such as a printing method using a solution dissolved in an organic solvent or a fluorosolvent. In the present invention, since the wet process can be adopted, the manufacturing cost of the organic thin film transistor can be reduced.
さらに、有機薄膜トランジスタの信頼性及び耐久性を向上させるため、基板1におけるゲート電極2と同じ側の面、基板1におけるゲート電極2と反対側の面、又はその両方に、透湿防止層(ガスバリア層)を設けることが好ましい。また、基板1に透湿防止層を設けることによって、有機半導体層に空気中の水分及び/又は酸素が進入することを防止することができる。その結果、有機半導体層の寿命が急激に減少することを防止することができる。このような透湿防止層用の材料としては、材質として無機又は有機の材料が使用できるが、信頼性及び耐久性を向上させる点から、窒化ケイ素及び酸化ケイ素等のような無機物を用いることが好ましい。また、透湿防止層は、高周波スパッタリング法等の周知の方法により成膜される。
Further, in order to improve the reliability and durability of the organic thin film transistor, a moisture permeation prevention layer (gas barrier) is formed on the surface of the
また、本発明による有機薄膜トランジスタにおいては、必要に応じて、基板1に有機又は無機によるハードコート層及びアンダーコート層のような保護層を設けてもよい。
Further, in the organic thin film transistor according to the present invention, a protective layer such as an organic or inorganic hard coat layer and an undercoat layer may be provided on the
<太陽電池の製造方法>
本発明によって製造される上記(1)式及び(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物、及び記(3)式及び(4)式で表される含ペンタセン化合物は、太陽電池を構成する層に使用する材料として適用することができる。そこで、本発明による太陽電池の製造方法について説明する。
<Manufacturing method of solar cells>
The fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formulas (1) and (2) and the pentacene-containing compound represented by the above formulas (3) and (4) produced by the present invention constitute a solar cell. It can be applied as a material used for the layer to be used. Therefore, a method for manufacturing a solar cell according to the present invention will be described.
本発明の太陽電池は、有機薄膜を積層した構造を有するものであり、一対の電極の間に各機能に応じた有機層を含む構造であれば特に限定されない。具体的には、安定な絶縁性基板上に下記の素子構成を有する構造が挙げられる。
(1-1)下部電極/活性層(p層)/活性層(n層)/上部電極
(1-2)下部電極/バッファ層/活性層(p層)/活性層(n層)/上部電極
(1-3)下部電極/活性層(p層)/活性層(n層)/バッファ層/上部電極
(1-4)下部電極/バッファ層/活性層(p層)/活性層(n層)/バッファ層/上部電極
(1-5)下部電極/バッファ層/活性層(p層)/活性層(i層又はp材料とn材料の混合槽)/活性層(n層)/バッファ層/上部電極
(1-6)下部電極/活性層(p層)/活性層(n層)/バッファ層/中間電極/バッファ層/活性層(p層)/活性層(n層)/バッファ層/上部電極
(1-7)下部電極/バッファ層/活性層(p層)/活性層(n層)/バッファ層/中間電極/バッファ層/活性層(p層)/活性層(n層)/バッファ層/上部電極
(1-8)下部電極/バッファ層/活性層(p層)/活性層(i層、p材料とn材料の混合槽)/活性層(n層)/バッファ層/中間電極/バッファ層/活性層(p層)/活性層(i層又はp材料とn材料の混合槽)/活性層(n層)/バッファ層/上部電極
The solar cell of the present invention has a structure in which organic thin films are laminated, and is not particularly limited as long as it has a structure in which an organic layer corresponding to each function is included between a pair of electrodes. Specifically, a structure having the following element configuration on a stable insulating substrate can be mentioned.
(1-1) Lower electrode / active layer (p layer) / active layer (n layer) / upper electrode (1-2) lower electrode / buffer layer / active layer (p layer) / active layer (n layer) / upper Electrode (1-3) Lower electrode / Active layer (p layer) / Active layer (n layer) / Buffer layer / Upper electrode (1-4) Lower electrode / Buffer layer / Active layer (p layer) / Active layer (n) Layer) / Buffer layer / Upper electrode (1-5) Lower electrode / Buffer layer / Active layer (p layer) / Active layer (i layer or mixing tank of p material and n material) / Active layer (n layer) / Buffer Layer / Upper electrode (1-6) Lower electrode / Active layer (p layer) / Active layer (n layer) / Buffer layer / Intermediate electrode / Buffer layer / Active layer (p layer) / Active layer (n layer) / Buffer Layer / Upper electrode (1-7) Lower electrode / Buffer layer / Active layer (p layer) / Active layer (n layer) / Buffer layer / Intermediate electrode / Buffer layer / Active layer (p layer) / Active layer (n layer) ) / Buffer layer / Upper electrode (1-8) Lower electrode / Buffer layer / Active layer (p layer) / Active layer (i layer, mixing tank of p material and n material) / Active layer (n layer) / Buffer layer / Intermediate electrode / Buffer layer / Active layer (p layer) / Active layer (i layer or mixing tank of p material and n material) / Active layer (n layer) / Buffer layer / Upper electrode
前記素子構成の中で、素子構成(1-2)~(1-8)のバッファ層、特に陰極側バッファ層及び/又は中間電極に接するバッファ層に本発明によって製造される上記の(1)式、(2)式、(3)式、及び(4)式で表される含フッ素多環芳香族化合物のいずれかを用いることが好ましく、素子構成(1-3)~(1-8)のバッファ層、特に陰極側バッファ層及び/又は中間電極に接するバッファ層に本発明による含フッ素多環芳香族化合物を用いることがより好ましい。以下、各構成部材について簡単に説明する。 Among the element configurations, the buffer layer of the element configurations (1-2) to (1-8), particularly the buffer layer on the cathode side and / or the buffer layer in contact with the intermediate electrode, is manufactured by the above-mentioned (1). It is preferable to use any of the fluorine-containing polycyclic aromatic compounds represented by the formula, the formula (2), the formula (3), and the formula (4), and the element configurations (1-3) to (1-8). It is more preferable to use the fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the present invention for the buffer layer of the above, particularly the buffer layer on the cathode side and / or the buffer layer in contact with the intermediate electrode. Hereinafter, each component will be briefly described.
前記下部電極及び上部電極の材料は特に制限はなく、公知の導電性材料を使用することができる。例えば、活性層(p層)と接続する電極としては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)や金(Au)、オスニウム(Os)、パラジウム(Pd)等の金属が使用でき、活性層(n層)と接続する電極としては、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、カルシウム(Ca)、白金(Pt)、リチウム(Li)等の金属やそれらの金属からなる二成分金属系が使用できる。p層に接続する電極としては仕事関数の大きい金属が、また、n層に接続する電極としては仕事関数の小さい金属又は金属系が好ましい。有機太陽電池の少なくとも一方の面は十分に透明であることが望ましく、透明な面に形成する電極は、蒸着やスパッタリング等の方法で所望の透明性が確保できるような透明電極を形成する。 The materials of the lower electrode and the upper electrode are not particularly limited, and known conductive materials can be used. For example, as an electrode connected to the active layer (p layer), a metal such as tin-doped indium oxide (ITO), gold (Au), osnium (Os), or palladium (Pd) can be used, and the active layer (n layer) can be used. As the electrode to be connected to, a metal such as silver (Ag), aluminum (Al), indium (In), calcium (Ca), platinum (Pt), lithium (Li) or a two-component metal system composed of these metals is used. Can be used. The electrode connected to the p layer is preferably a metal having a large work function, and the electrode connected to the n layer is preferably a metal or a metal system having a small work function. It is desirable that at least one surface of the organic solar cell is sufficiently transparent, and the electrode formed on the transparent surface forms a transparent electrode capable of ensuring the desired transparency by a method such as vapor deposition or sputtering.
上記活性層においてn層として使用される材料は特に限定されないが、電子受容体としての機能を有する化合物が好ましく、例えば、C60等のフラーレン化合物、カーボンナノチューブ、ペリレン化合物、多環キノン及びキナクリドン等、高分子系ではC-ポリ(フェニレンービニレン)、MEH-CN-PPV、シアノ基又はパーフルオロメチル基含有のポリマー及びポリ(フルロレン)化合物が挙げられる。また、無機化合物の場合は、n型特性の無機半導体化合物を使用することができる。例えば、n-Si、GaAs、CdS、PbS、CDSe、InP、Nb2O5、WO3及びFe2O3等のドーピング半導体及び化合物半導体、また、二酸化チタン(TiO2)、一酸化チタン(TiO)、三酸化ニチタン(Ti2O3)等の酸化チタン、酸化亜鉛(ZnO)及び酸化スズ(SnO2)等の導電性酸化物が挙げられ、これらのうちの1種又は2種以上を組み合わせて使用できる。 The material used as the n-layer in the active layer is not particularly limited, but a compound having a function as an electron acceptor is preferable, and for example, a fullerene compound such as C60 , a carbon nanotube, a perylene compound, polycyclic quinone, quinacridone and the like are preferable. Examples of the polymer system include C-poly (phenylene-vinylene), MEH-CN-PPV, polymers containing a cyano group or a perfluoromethyl group, and poly (fluorene) compounds. Further, in the case of an inorganic compound, an inorganic semiconductor compound having n-type characteristics can be used. For example, doping semiconductors and compound semiconductors such as n-Si, GaAs, CdS, PbS, CDSe, InP, Nb 2 O 5 , WO 3 and Fe 2 O 3 , as well as titanium dioxide (TIO 2 ) and titanium monoxide (TIO). ), Titanium oxide such as titanium trioxide (Ti 2 O 3 ), and conductive oxides such as zinc oxide (ZnO) and tin oxide (SnO 2 ), and one or more of these can be combined. Can be used.
上記活性層のp層として使用される電子供与性材料は特に限定されないが、電子供与性を示すことが必要であり、正孔受容体としての機能を有する化合物が好ましい。例えば、N,N’-ビス(3-トリル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(mTPD)、N,N’-ジナフチル-N,N’-ジフェニルベンジジン(NPD)及び4,4’,4’’-トリス(フェニル-3-トリルアミノ)トリファニルアミン(MTDATA)等の代表されるアミン化合物、フタロシアニン(Pc)、銅フタロシアニン(CuPc)、亜鉛フタロシアニン(ZnPc)及びチタニルフタロシアニン(TiOPc)等のフタロシアニン類、オクタエチルポリフィリン(OEP)、白金オクタエチルポリフィリン(PtOEP)及び亜鉛テトラフェニルポリフィリン(ZnTPP)等に代表されるポリフィリン類、ポリヘキシルチオフェン(P3H)及びメトキシエチルヘキシロキシフェニレンビニレン(MEHPPV)等の主鎖型共役高分子類、並びにポリビニルカルバゾール等に代表される側鎖型高分子類等が挙げられる。 The electron donating material used as the p layer of the active layer is not particularly limited, but it is necessary to exhibit electron donating property, and a compound having a function as a hole acceptor is preferable. For example, N, N'-bis (3-trill) -N, N'-diphenylbenzidine (mTPD), N, N'-dinaphthyl-N, N'-diphenylbenzidine (NPD) and 4,4', 4'. '-Amine compounds such as tris (phenyl-3-trilamino) trifanylamine (MTDATA), phthalocyanines such as phthalocyanine (Pc), copper phthalocyanine (CuPc), zinc phthalocyanine (ZnPc) and titanyl phthalocyanine (TiOPc). , Octaethylpolyphyrin (OEP), platinum octaethylpolyphyrin (PtOEP), polyphyrins typified by zinc tetraphenylpolyphyrin (ZnTPP), polyhexylthiophene (P3H), methoxyethylhexyloxyphenylene vinylene (MEHPPV), etc. Examples thereof include chain-type conjugated polymers and side-chain type polymers typified by polyvinylcarbazole and the like.
上記活性層のi層は、電子受容性材料(n材料)と電子供与性材料(p材料)の中間の特性を有する材料を含有してもよいし、電子受容性材料と電子供与性材料とを混合して含有する混合層であってもよい。 The i-layer of the active layer may contain a material having properties intermediate between the electron-accepting material (n material) and the electron-donating material (p-material), or may contain an electron-accepting material and an electron-donating material. It may be a mixed layer containing a mixture of the above.
上記バッファ層は、有機薄膜太陽電池の上部電極と下部電極が短絡し、セル作製の歩留りの低下を防止するために積層して使用されており、有機薄膜太陽電池は総膜厚が薄いため、特に有用な層構成である。本発明によって製造される上記の(1)式及び(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物、及び上記の(3)式及び(4)式で表される含フッ素ペンタセン化合物は、電子輸送性が高く、電極とのエネルギー障壁が小さいため、バッファ層、特に陰極側のバッファ層に用いることが好ましい。それ以外にも、中間電極に接するバッファ層に使用することも可能である。本発明による含フッ素ナフタロシアニン化合物又は含フッ素ペンタセン化合物は、これらのバッファ層として単独で使用しても、又は公知の化合物と混合して使用しても良い。また、本発明によって製造される含フッ素ナフタロシアニン化合物又は含フッ素ペンタセン化合物を含有するバッファ層と公知の化合物を含有するバッファ層とを併用して同じ有機太陽電池の層構成とすることもできる。公知の化合物としては、低分子の芳香族環状酸無水物、導電性高分子であるポリ(3,4-エチレンジオキシ)チオフェン:ポリスチレンスルホネート及びポリアニリン:カンファースルホン酸等、無機半導体化合物であるCdTe、p-Si、SiC、GaAs、NiO2、WO3及びV2O5等が挙げられる。 The buffer layer is used by laminating the upper electrode and the lower electrode of the organic thin-film solar cell in order to prevent a decrease in the yield of cell production due to a short circuit. This is a particularly useful layer structure. The fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formulas (1) and (2) and the fluorine-containing pentacene compound represented by the above formulas (3) and (4) produced by the present invention are electron-containing. Since it has high transportability and a small energy barrier with the electrode, it is preferably used for the buffer layer, particularly the buffer layer on the cathode side. Besides that, it can also be used for the buffer layer in contact with the intermediate electrode. The fluorine-containing naphthalocyanine compound or the fluorine-containing pentacene compound according to the present invention may be used alone as these buffer layers, or may be used in combination with a known compound. Further, a buffer layer containing a fluorine-containing naphthalocyanine compound or a fluorine-containing pentacene compound produced by the present invention and a buffer layer containing a known compound can be used in combination to form the same layer structure of an organic solar cell. Known compounds include CdTe, which is an inorganic semiconductor compound such as low molecular weight aromatic cyclic acid anhydride, conductive polymer poly (3,4-ethylenedioxy) thiophene: polystyrene sulfonate and polyaniline: camphor sulfonic acid. , P-Si, SiC, GaAs, NiO 2 , WO 3 and V 2 O 5 and the like.
上記中間電極は、電子-正孔再結合ゾーンを形成することにより積層型素子の個々の光電変換ユニットを分離するために採用される層構成の一つである。この層は、前方の光電変換ユニット(フロントセル)のn層と後方の光電変換ユニット(バックセル)のp層との間の逆ヘテロ接合の形成を防ぐ役目をする。上記中間電極を形成する層は、Ag、Li、LiF、Al、Ti及びSnから選択される何れかの金属で、通常、厚さ20Å以下で形成される。 The intermediate electrode is one of the layer configurations adopted for separating individual photoelectric conversion units of a laminated element by forming an electron-hole recombination zone. This layer serves to prevent the formation of an inverse heterojunction between the n layer of the front photoelectric conversion unit (front cell) and the p layer of the rear photoelectric conversion unit (back cell). The layer forming the intermediate electrode is any metal selected from Ag, Li, LiF, Al, Ti and Sn, and is usually formed to a thickness of 20 Å or less.
本発明の太陽電池を構成する各層は、一般的に基板上に積層して形成される。本発明の太陽電池で使用する基板は、機械的強度が高く、耐熱性を有し、さらに透明性を有するものが好ましい。前記基板としては、ガラス基板や透明樹脂フィルムが挙げられる。 Each layer constituting the solar cell of the present invention is generally formed by laminating on a substrate. The substrate used in the solar cell of the present invention preferably has high mechanical strength, heat resistance, and transparency. Examples of the substrate include a glass substrate and a transparent resin film.
本発明の太陽電池を構成する各層の形成は、公知の有機太陽電池の作製で採用される公知の方法で行うことができ、例えば、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ及びイオンプレーティング等の乾式成膜法やスピンコーティング、ディップコート、キャスティング、ロールコート、フローコーティング及びインクジェット等の湿式成膜法を適用することができる。本発明によって製造される上記の(1)式及び(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物、及び上記の(3)式及び(4)式で表される含フッ素ペンタセン化合物は、溶液塗布による湿式成膜法を採用してバッファ層等を形成する場合に従来よりも良好な成膜性が得られるため、特に、高精細及び大面積化の素子を作製するときに作業性の向上及び製造コスト低減を図る上で大きな効果を奏する。 The formation of each layer constituting the solar cell of the present invention can be performed by a known method adopted in the production of a known organic solar cell, for example, dry film formation such as vacuum deposition, sputtering, plasma and ion plating. Wet film formation methods such as methods, spin coating, dip coating, casting, roll coating, flow coating and inkjet can be applied. The fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formulas (1) and (2) and the fluorine-containing pentacene compound represented by the above formulas (3) and (4) produced by the present invention are solutions. When a wet film forming method by coating is adopted to form a buffer layer or the like, better film forming property than before can be obtained, so that workability is improved especially when manufacturing a high-definition and large area element. And it is very effective in reducing the manufacturing cost.
各層の膜厚は特に限定されないが、適切な膜厚に調整して各層の形成が行われる。膜厚が厚すぎると光電変換効率が低下し、また、薄すぎるとピンホール等の発生がみられ所望の機能を発揮することができない。通常の膜厚は1nm~10μmの範囲で調整するが、5nm~1μmの範囲が特に好ましい。 The film thickness of each layer is not particularly limited, but each layer is formed by adjusting the film thickness to an appropriate level. If the film thickness is too thick, the photoelectric conversion efficiency will be lowered, and if it is too thin, pinholes and the like will be generated and the desired function cannot be exhibited. The usual film thickness is adjusted in the range of 1 nm to 10 μm, but the range of 5 nm to 1 μm is particularly preferable.
本発明の製造方法によって得られる太陽電池は、有機薄膜層において成膜性の向上、膜のピンホール発生の防止等だけでなく耐熱性及び耐久性をあげるために、必要に応じて樹脂や酸化防止剤、紫外線吸収剤及び可塑剤等の添加剤を使用してもよい。 The solar cell obtained by the manufacturing method of the present invention has a resin or oxidation as necessary in order to improve the film forming property in the organic thin film layer, prevent the occurrence of pinholes in the film, and improve the heat resistance and durability. Additives such as inhibitors, UV absorbers and plasticizers may be used.
<電子写真感光体の製造方法>
上記(1)式又は(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物は、電子写真感光体の電荷発生層に含まれる電荷発生材料として使用することができる。そこで、本発明による電子写真感光体の製造方法を以下に説明する。
<Manufacturing method of electrophotographic photosensitive member>
The fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formula (1) or (2) can be used as a charge generation material contained in the charge generation layer of the electrophotographic photosensitive member. Therefore, a method for manufacturing an electrophotographic photosensitive member according to the present invention will be described below.
電子写真感光体としては、毒性の低さ、波長域の選択の広さ、コスト低減の点から有機系の光導電性物質を用いた有機感光体(OPC)が数多く検討されており、近年は耐刷性、高速応答性、高諧調性、耐環境性等の高機能化及び高信頼性化がより一層進展している。OPCは、負帯電性の積層機能分離型と正帯電性の単層分離型に大きく分けられるが、汎用性が高く一般的に使用されている負帯電性の積層機能分離型OPCの基本的な層構成を図2に示す。 As electrophotographic photosensitive members, many organic photoconductors (OPCs) using organic photoconducting substances have been studied in recent years from the viewpoints of low toxicity, wide selection of wavelength range, and cost reduction. Higher functionality and higher reliability such as printing durability, high-speed response, high gradation, and environmental resistance have been further advanced. OPCs can be broadly divided into negatively charged laminated function separated types and positively charged single layer separated types, but they are the basics of the negatively charged laminated function separated OPCs that are highly versatile and generally used. The layer structure is shown in FIG.
図2に示すように、積層機能分離型OPCは、基本の層構成として、導電性基体7、下引き層8、電荷発生層9、及び電荷輸送層10を有する。また、下引き層8を形成しないで、導電性基体7の上に直接、電荷発生層9を設けたPCTが製造される場合がある。負帯電の積層機能分離型OPCの機能は次に説明する通りである。
As shown in FIG. 2, the laminated function separation type OPC has a conductive substrate 7, an
暗所で負帯電した積層型感光体は、光を電荷発生層9内に含まれる電荷発生材料が吸収し正孔(hole)と電子の電荷キャリアが生成する。生成した電子は電極である導電性基体7の電極に、正孔は電荷輸送層10にそれぞれ注入される。正孔は電荷輸送層10内を移動し、負帯電した感光体において表面電荷を一部中和するため、それ以外の部分は負帯電した状態で残る。この中和部分に、例えば、負帯電トナーを付着させるか、又は負帯電した部分に正帯電トナーを付着させて画像の印刷を行い、さらに定着を加熱や光等によって行うことにより所望の画像が形成される。本発明による電子写真感光体は、電荷発生層9に含まれる電荷発生材料として、上記(1)式又は(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物を用いることにより製造することができる。
In the laminated photoconductor negatively charged in a dark place, light is absorbed by the charge generating material contained in the
本発明で製造される上記(1)式又は(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物を電荷発生層9として形成する方法としては、(i)前記含フッ素ナフタロシアニン化合物を有機溶媒に溶解又は分散した後、導電性基体7又は下引き層8の上に塗布乾燥し成膜する方法、(ii)前記含フッ素ナフタロシアニン化合物と樹脂バインダーとを有機溶媒に分散又は溶解した後、導電性基体7又は下引き層8の上に塗布乾燥し成膜する方法、又は(iii)前記含フッ素ナフタロシアニン化合物と、樹脂バインダーと、他の有機光導電性物質を少量成分として添加し有機溶媒に分散又は溶解した後、導電性基体7又は下引き層8の上に塗布乾燥する方法等が挙げられる。前記含フッ素ナフタロシアニン化合物は、アゾ顔料、ペリレン顔料、アントアントロン顔料、無金属フタロシアニン顔料、及びAl、In、V、Mg、Ti等の金属を含有するフタロシアニン顔料等の別の電荷発生材料と組わせて使用してもよい。
As a method for forming the fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formula (1) or (2) produced in the present invention as the
このとき用いる樹脂バインダーとしては、ポリビニルアルコール、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、エチルセルロース等が挙げられ、これらの一種又は2種以上が使用できる。 Examples of the resin binder used at this time include polyvinyl alcohol, polyarylate, polycarbonate, polyamide, polyurethane, polyester, polyvinyl acetate, ethyl cellulose and the like, and one or more of these can be used.
本発明における導電性基体7としては、アルミニウムをベースした基体が一般的に使用される。アルミニウムをベースした基体としては、例えば、アルミニウム板、アルミニウム円筒、アルミニウム箔、プレスチックフィルムの表面にアルミニウム等の導電性金属の薄膜又は箔を設けたものが挙げられる。 As the conductive substrate 7 in the present invention, an aluminum-based substrate is generally used. Examples of the aluminum-based substrate include aluminum plates, aluminum cylinders, aluminum foils, and plastic films on which a thin film or foil of a conductive metal such as aluminum is provided on the surface.
下引き層8は、OPCのブロッキング性の向上と環境安定性の高度化が要求されるときに設けられるものであり、例えば、上記樹脂バインダーとして例示した樹脂を特性に応じて下引き層として用いることができる。
The
電荷輸送層10を形成するために使用する電荷輸送材料としては、ポリーN-ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、カルバゾール類、フルオレン類、ヒドラゾン類、トリアゾール類、アリールアミン類、キノン類、オキサゾール類、ポリシラン類等の化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これら化合物は、1種又は2種以上を混合して使用することができる。本発明において電荷輸送層10の形成は、上記の電荷発生層9の形成方法と同じ方法で行うことができ、樹脂バインダー及び有機溶媒等も適宜、選択して使用することができる。
The charge transport materials used to form the
<有機発光素子の製造方法>
また、上記の(1)式又は(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物は、有機発光素子の発光層に含まれる発光材料として適用することができる。そこで、本発明による有機発光素子の製造方法を以下に説明する。
<Manufacturing method of organic light emitting element>
Further, the fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formula (1) or (2) can be applied as a light emitting material contained in the light emitting layer of the organic light emitting device. Therefore, a method for manufacturing an organic light emitting device according to the present invention will be described below.
有機発光素子は、陽極と陰極との間に一層若しくは多層の有機薄膜を積層した素子である。有機発光素子が一層の場合、陽極と陰極との間に発光層が設けられ、該発光層は発光材料を含有し、さらに発光材料、陽極から注入した正孔若しくは陰極から注入した電子を発光材料まで輸送する目的で、正孔輸送材料又は電子輸送材料を含有する。ここで使用する発光素子は、発光性能に加えて、正孔輸送能及び電子輸送能の少なくとも何れかの性能を単一の材料で有する場合や、それぞれの特性を有する化合物の混合で使用する場合に有用である。本発明によって製造される上記の(1)式又は(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物は、電子輸送性を兼ね備える発光材料、若しくは発光層において発光材料とともに含有される電子輸送材料として使用される。 An organic light emitting device is an element in which one layer or multiple layers of organic thin films are laminated between an anode and a cathode. When the organic light emitting element is one layer, a light emitting layer is provided between the anode and the cathode, the light emitting layer contains a light emitting material, and further, a light emitting material, holes injected from the anode or electrons injected from the cathode are used as the light emitting material. Contains a hole-transporting material or an electron-transporting material for the purpose of transporting to. The light emitting device used here has at least one of the hole transporting ability and the electron transporting ability in addition to the light emitting performance when it is used as a single material or when it is used by mixing compounds having each property. It is useful for. The fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formula (1) or (2) produced by the present invention is used as a light emitting material having electron transporting property or as an electron transporting material contained together with the light emitting material in the light emitting layer. used.
多層型の有機発光素子は、例えば、基板の上に下記の多層構成で積層した構造が挙げられる。
(2-1)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(2-2)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(2-3)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(2-4)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(2-5)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(2-6)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
Examples of the multi-layer organic light emitting device include a structure in which the following multi-layer structure is laminated on a substrate.
(2-1) Anodic / hole transport layer / light emitting layer / cathode (2-2) anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (2-3) anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / Cathode (2-4) anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (2-5) anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode (2-6) Anodic / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode
また、上記の構成に限らず、必要に応じて、正孔輸送層成分と発光層成分、又は電子輸送層成分と発光層成分を混合した層を設けても良い。さらに、電子輸送層と発光層との間には、正孔あるいは励起子(エキシントン)が陰極側に抜けることを阻害する層(ホールブロッキング層)又は励起状態の発光層へ、あるいは励起状態の発光層から隣接する層へエネルギー遷移と電子移動の両者を防止、又は抑制するための層(アンチクエンチング層)を挿入することもある。 Further, the present invention is not limited to the above configuration, and a layer in which the hole transport layer component and the light emitting layer component or the electron transport layer component and the light emitting layer component are mixed may be provided, if necessary. Further, between the electron transport layer and the light emitting layer, a layer (hole blocking layer) that prevents holes or excitons (excitons) from exiting to the cathode side, a light emitting layer in an excited state, or light emission in an excited state. A layer (anti-quenching layer) for preventing or suppressing both energy transition and electron transfer may be inserted from the layer to the adjacent layer.
これら多層型の有機発光素子の構成において、発光層に含まれる発光材料として、本発明によって製造される上記の(1)式又は(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物を使用する。 In the configuration of these multilayer organic light emitting elements, the fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formula (1) or (2) produced by the present invention is used as the light emitting material contained in the light emitting layer.
本発明の有機発光素子は、上記の構成の他に、外部環境からの影響をできるだけ受けないように酸素及び水分等との接触を遮断するための保護層(封止層)を設けることができる。保護層は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂の何れかを用いて形成することができる。その他にも、本発明の有機発光素子をパラフィン、シリコーンオイル、フルオロカーボン等の不活性物質中に素子を封入することによって、外部環境から保護することができる。 In addition to the above configuration, the organic light emitting device of the present invention may be provided with a protective layer (sealing layer) for blocking contact with oxygen, moisture, etc. so as not to be affected by the external environment as much as possible. .. The protective layer can be formed by using any one of a thermoplastic resin such as an epoxy resin, an acrylic resin, a polyester resin, a polycarbonate resin and a fluororesin, a thermosetting resin and a photocurable resin. In addition, the organic light emitting element of the present invention can be protected from the external environment by enclosing the element in an inert substance such as paraffin, silicone oil, or fluorocarbon.
以下、本発明の有機発光素子の構成に関し、基板の上に、前記の(2-3)陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び陰極を順次設けた構成を例として詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the organic light emitting device of the present invention will be described in detail by taking as an example a configuration in which the above-mentioned (2-3) anode, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer and cathode are sequentially provided on a substrate. do.
前記基板としては、従来の有機発光素子に使用されているものであれば特に限定されないが、例えば、石英ガラス等のガラス、透明プラスチック等の素材からなる基板が挙げられる。また、金属製基板、セラミックス製基板等の不透明基板を用いても良い。 The substrate is not particularly limited as long as it is used for a conventional organic light emitting device, and examples thereof include a substrate made of glass such as quartz glass and a material such as transparent plastic. Further, an opaque substrate such as a metal substrate or a ceramic substrate may be used.
前記陽極としては、仕事関数が大きなものが好適であり、例えば、金、白金、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム等の金属単体又はそれらの合金、酸化物、酸化亜鉛、酸化錫インジウム(ITO)、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が挙げられる。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子材料を使用することもできる。前記陽極は、これらの材料を、例えば、蒸着、スパッタリング、塗布等の方法により基板上に形成することができる。陽極の膜厚は、一般に5~1000nm、好ましくは10~500nmで調整される。 The anode preferably has a large work function, and is, for example, a simple substance of a metal such as gold, platinum, nickel, palladium, cobalt, selenium, or vanadium or an alloy thereof, an oxide, zinc oxide, or indium tin oxide (ITO). ), Metal oxides such as zinc oxide indium. Further, a conductive polymer material such as polyaniline, polypyrrole, or polythiophene can also be used. The anode can form these materials on a substrate by, for example, thin-film deposition, sputtering, coating, or the like. The film thickness of the anode is generally adjusted to 5 to 1000 nm, preferably 10 to 500 nm.
前記正孔輸送層に用いられる正孔輸送材料としては、従来から光導電材料において正孔の電荷注入輸送材料として使用されているものや有機発光素子の正孔輸送層に使用されている公知の材料から任意に選択して用いることができる。前記正孔郵送材料の例としては、銅フタロシアニン等のフタロシアニン誘導体、N,N,N’,N’-テトラフェニル-1,4-フェニレンジアミン、N,N’-ジ(m-トリル)-N,N’-ジフェニルー4,4’-ジアミノビフェニル(TPD)、N,N’―ジ(1-ナフチル)―N,N’-ジフェニルー4,4’―ジアミノビフェニル(α-NPD)等のトリアリールアミン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。また、ポリビニルカルバゾール、(ファニルメチル)ポリシラン、ポリアニリン等の正孔輸送性ポリマーも使用するこができる。正孔輸送性ポリマーとしては、前記の低分子量正孔輸送材料をポリスチレンやポリカーボネート等のポリマーにドープしたものを使用しても良い。 As the hole transporting material used for the hole transporting layer, a known one that has been conventionally used as a hole charge injection transporting material in a photoconducting material and a known hole transporting material used for a hole transporting layer of an organic light emitting device. It can be arbitrarily selected from the materials and used. Examples of the hole mailing material include phthalocyanine derivatives such as copper phthalocyanine, N, N, N', N'-tetraphenyl-1,4-phenylenediamine, N, N'-di (m-tolyl) -N. , N'-diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl (TPD), N, N'-di (1-naphthyl) -N, N'-diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl (α-NPD) and the like. Examples thereof include amine derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives and the like. In addition, hole-transporting polymers such as polyvinylcarbazole, (phanylmethyl) polysilane, and polyaniline can also be used. As the hole-transporting polymer, a polymer obtained by doping the above-mentioned low molecular weight hole-transporting material with a polymer such as polystyrene or polycarbonate may be used.
前記発光層に用いられる発光材料としては、少なくとも本発明によって製造される上記の(1)式又は(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物が使用されるが、該含フッ素ナフタロシアニン化合物を、公知の発光材材料と組み合わせて使用してもよい。前記公知の発光材料としては、アクリドン誘導体、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、オキザゾン誘導体、ベンゾオキサゾン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、縮合多環式芳香族炭化水素及びその誘導体、トリアリールアミン誘導体、有機金属誘導体(例えば、アルミニウム又はイリジウムの有機金属錯体)等が挙げられ、単独又は複数の混合物で使用される。また、前記発光材料としては、ホスト材料にドーパント材料が含まれた材料、例えば、イリジウム金属錯体でドープされたポリカルバゾールや燐光白金錯体を含む電荷輸送ホスト材料等を使用することもできる。 As the light emitting material used for the light emitting layer, at least the fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formula (1) or (2) produced by the present invention is used, and the fluorine-containing naphthalocyanine compound is used. May be used in combination with a known light emitting material. Examples of the known luminescent material include acridone derivative, quinacridone derivative, coumarin derivative, pyran derivative, oxazone derivative, benzoxazone derivative, benzothiazole derivative, benzimidazole derivative, condensed polycyclic aromatic hydrocarbon and its derivative, and triarylamine derivative. , Organic metal derivatives (eg, organic metal complexes of aluminum or iridium) and the like, which may be used alone or in admixture. Further, as the light emitting material, a material containing a dopant material in the host material, for example, a charge transport host material containing polycarbazole or a phosphorescent platinum complex doped with an iridium metal complex can also be used.
前記電子輸送層に用いられる電子輸送材料としては、従来から公知の化合物を使用することができる。前記公知の化合物としては、例えば、トリス(8-ヒドロキシキノラート)アルミニウム(Alq3)等の金属キレート化オキシノイド化合物、2-(4-ビフェニルイル)-5-(4-t-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(PBD)、3-(4-ビフェニルイル)-4-フェニル-5-(4-t-ブチルフェニル)-1,2,4-トリアゾール(TAZ)等のアゾール化合物、フェナントロリン誘導体が挙げられる。また、本発明によって製造される上記(3)式及び(4)式で表される含フッ素ペンタセン化合物を使用してもよい。これらの電子輸送材料は、有機発光素子の特性に応じて単独又は複数の混合物で使用される。 As the electron transport material used for the electron transport layer, a conventionally known compound can be used. Examples of the known compound include a metal chelating oxynoid compound such as tris (8-hydroxyquinolate) aluminum (Alq 3 ), 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl)-. Azole such as 1,3,4-oxadiazole (PBD), 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5- (4-t-butylphenyl) -1,2,4-triazole (TAZ) Examples include compounds and phenylanthroline derivatives. Further, the fluorine-containing pentacene compound represented by the above formulas (3) and (4) produced by the present invention may be used. These electron transporting materials may be used alone or in admixtures, depending on the properties of the organic light emitting device.
前記陰極としては、仕事関数の小さなものが好適であり、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、銀、鉛、錫、クロム等の金属単体又は複数の合金が挙げられる。また、酸化錫インジウム(ITO)等の金属酸化物を使用しても良い。前記陰極は、これらの材料を、例えば、蒸着、スパッタリング等の方法により薄膜を形成することにより、作製することができる。陰極の膜厚は、一般に5~1000nm、好ましくは10~500nmで調整される。 As the cathode, one having a small work function is preferable, and examples thereof include a single metal such as lithium, sodium, potassium, cesium, calcium, magnesium, aluminum, indium, silver, lead, tin, and chromium, or a plurality of alloys. Be done. Further, a metal oxide such as indium tin oxide (ITO) may be used. The cathode can be produced by forming a thin film of these materials by, for example, a method such as thin film deposition or sputtering. The film thickness of the cathode is generally adjusted to 5 to 1000 nm, preferably 10 to 500 nm.
本発明による有機発光素子において、上記の(1)式又は(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物を含有する発光層及び他の有機化合物を含有する層は、一般的に真空蒸着法、又は適用な有機溶媒に溶解させて溶液とし、該溶液をスピンコーティング、ディップコーティング、ロールツートール法等の塗布法により薄膜を形成する。上記の(1)式又は(2)式で表される含フッ素ナフタロシアニン化合物は、溶液塗布法による成膜において良好な成膜性が得られるため、特に、高精細及び大面積化の素子を作製するときに作業性の向上及び製造コスト低減を図る上で大きな効果を奏することができる。使用する有機溶媒としては、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、ハロゲン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、非プロトン系溶媒、パーフルオロ系溶媒、水等が挙げられる。これらの有機溶媒は単独で使用しても、複数の混合溶媒として使用しても良い。 In the organic light emitting element according to the present invention, the light emitting layer containing the fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formula (1) or (2) and the layer containing another organic compound are generally subjected to a vacuum vapor deposition method. Or, it is dissolved in an applicable organic solvent to form a solution, and the solution is formed into a thin film by a coating method such as spin coating, dip coating, or roll-to-toll method. Since the fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by the above formula (1) or (2) can obtain good film forming property in the film forming by the solution coating method, particularly, a device having a high definition and a large area can be used. It can be very effective in improving workability and reducing manufacturing cost during production. Examples of the organic solvent used include hydrocarbon solvents, ketone solvents, halogen solvents, ester solvents, alcohol solvents, ether solvents, aproton solvents, perfluoro solvents, water and the like. These organic solvents may be used alone or as a plurality of mixed solvents.
前記の正孔輸送層、発光層、電子輸送層等の各層の膜厚は、従来の有機発光素子において一般的に採用されている膜厚であれば特に限定されないが、通常、1~1000nmになるように調整される。 The film thickness of each layer such as the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer is not particularly limited as long as it is a film thickness generally used in a conventional organic light emitting device, but is usually 1 to 1000 nm. It is adjusted to be.
以下、含フッ素多環芳香族化合物の製造方法を具体的な実施例によって説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the method for producing a fluorine-containing polycyclic aromatic compound will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
4,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-o-キシレンの合成
[Example 1]
Synthesis of 4,5-bis (perfluorohexyl) -o-xylene
150℃、0.1 mmHgで30分間乾燥させた銅粉(10.8 g, 170 mmol)を100mL三ツ口フラスコに入れ、4,5-ジブロモ-o-キシレン(4.50 g, 17.0 mmol) 、C6F13I (22.7 g, 17.0 mmol)、無水DMSO (45 mL) を加え、アルゴン雰囲気下110 ℃で22時間攪拌した。反応混合物に水を加えた後、クロロホルムを用いてセライトろ過を行った。ろ液の水層をクロロホルムで3回抽出し、有機層を水で5回洗浄することでDMSOを除去し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムをろ別した後、ロータリーエバポレーターで濃縮し、4,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-o-キシレンを黄色液体として12.2 g(16.5 mmol、収率97%)得た。得られた生成物のNMR測定を行ったところ、結果は以下の通りであった。 Copper powder (10.8 g, 170 mmol) dried at 150 ° C. and 0.1 mmHg for 30 minutes was placed in a 100 mL three-necked flask and 4,5-dibromo-o-xylene (4.50 g, 17.0 mmol), C 6 F 13 I ( 22.7 g, 17.0 mmol) and anhydrous DMSO (45 mL) were added, and the mixture was stirred at 110 ° C. for 22 hours under an argon atmosphere. After adding water to the reaction mixture, cerite filtration was performed using chloroform. The aqueous layer of the filtrate was extracted 3 times with chloroform, the organic layer was washed 5 times with water to remove DMSO, and the organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate. Sodium sulfate was filtered off and then concentrated on a rotary evaporator to give 12.2 g (16.5 mmol, 97% yield) of 4,5-bis (perfluorohexyl) -o-xylene as a yellow liquid. When the obtained product was measured by NMR, the results were as follows.
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 7.50 (s, 2H), 2.39 (s, 6H).
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ = -81.02 (t, J = 9.68, 6F), -103.31 (s, 4F), -118.34 (s, 4F), -122.12 (s, 4F), 122.91 (s, 4F), 126.23 (s, 4F).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 7.50 (s, 2H), 2.39 (s, 6H).
19 F NMR (376 MHz, CDCl 3 ): δ = -81.02 (t, J = 9.68, 6F), -103.31 (s, 4F), -118.34 (s, 4F), -122.12 (s, 4F), 122.91 (s, 4F), 126.23 (s, 4F).
[実施例2]
4 ,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-1,2-ビス(ジブロモメチル)ベンゼンの合成
[Example 2]
Synthesis of 4,5-bis (perfluorohexyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene
100 mL三ツ口フラスコに、4,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-o-キシレン (6.0 g, 8.1 mmol)、 N-ブロモスクシンイミド(NBS) (5.8 g, 3.2 mmol)、 ベンゾイルパーオキシド(BPO) (0.20 g, 0.081 mmol)、および乾燥四塩化炭素 (45 mL)を加え、24時間還流した。反応溶液を室温まで冷却し、NBS (1.5 g, 2.0 mmol), BPO (0.049 g, 0.020 mmol) を加え、再び24時間還流した。反応溶液を室温まで冷却し、NBS (1.5 g, 2.0 mmol), BPO (0.049 g, 0.020 mmol) を 加え24時間還流した。反応溶液を室温まで冷却し、NBS (1.5 g, 2.0 mmol), BPO (0.049 g, 0.020 mmol) を加え24時間還流した。反応溶液を室温まで冷却し、NBS (1.5 g, 2.02 mmol), BPO (0.049 g, 0.020 mmol) を加え4時間還流した。この時点で、シリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)によって原料の消失と目的物の生成を確認した。反応溶液を0 ℃に冷却し、生じたスクシンイミドをろ別した後、ロータリーエバポレーターで濃縮し、黄色固体を7.1 g得た。この固体の1Hおよび19F NMR分析から、4 ,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-1,2-ビス(ジブロモメチル)ベンゼンと4 ,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-1-ジブロモメチル-2-ブロモメチルベンゼンの混合物であり、モル比は8 : 1であることを確認した。4 ,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-1,2-ビス(ジブロモメチル)ベンゼンの19F NMR収率は88%と見積もられた。反応生成物のNMR測定を行ったところ、結果は以下の通りであった。 In a 100 mL three-necked flask, 4,5-bis (perfluorohexyl) -o-xylene (6.0 g, 8.1 mmol), N-bromosuccinimide (NBS) (5.8 g, 3.2 mmol), benzoyl peroxide (BPO) ( 0.20 g, 0.081 mmol) and dry carbon tetrachloride (45 mL) were added and refluxed for 24 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, NBS (1.5 g, 2.0 mmol) and BPO (0.049 g, 0.020 mmol) were added, and the mixture was refluxed again for 24 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, NBS (1.5 g, 2.0 mmol) and BPO (0.049 g, 0.020 mmol) were added, and the mixture was refluxed for 24 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, NBS (1.5 g, 2.0 mmol) and BPO (0.049 g, 0.020 mmol) were added, and the mixture was refluxed for 24 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, NBS (1.5 g, 2.02 mmol) and BPO (0.049 g, 0.020 mmol) were added, and the mixture was refluxed for 4 hours. At this point, silica gel thin layer chromatography (TLC) confirmed the disappearance of the raw material and the formation of the desired product. The reaction solution was cooled to 0 ° C., the resulting succinimide was filtered off, and then concentrated on a rotary evaporator to obtain 7.1 g of a yellow solid. From 1 H and 19 F NMR analysis of this solid, 4,5-bis (perfluorohexyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene and 4,5-bis (perfluorohexyl) -1-dibromomethyl- It was confirmed that it was a mixture of 2-bromomethylbenzene and had a molar ratio of 8: 1. The 19 F NMR yield of 4,5-bis (perfluorohexyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene was estimated to be 88%. When the reaction product was measured by NMR, the results were as follows.
4,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-1,2-ビス(ジブロモメチル)ベンゼン
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ= 8.08 (s, 2H), 7.10 (s, 2H).
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ= -81.02 (t, J = 9.51, 6F), -103.93 (s, 4F), -118.11 (s, 4F), -122.03 (s, 4F), -122.87 (s, 4F), -126.28 (s, 4F).
4,5-bis (perfluorohexyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 8.08 (s, 2H), 7.10 (s, 2H).
19 F NMR (376 MHz, CDCl 3 ): δ = -81.02 (t, J = 9.51, 6F), -103.93 (s, 4F), -118.11 (s, 4F), -122.03 (s, 4F),- 122.87 (s, 4F), -126.28 (s, 4F).
4 ,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-1-ジブロモメチル-2-ブロモメチルベンゼン
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ= 8.31 (s, 1H), 7.70 (s, 1H), 7.03 (s, 1H), 4.60 (s, 2H)
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ= -81.02 (t, J = 9.51, 6F), -103.93 (s, 4F), -118.11 (s, 4F), -122.03 (s, 4F), -122.87 (s, 4F), -126.28 (s, 4F).
4,5-bis (perfluorohexyl) -1-dibromomethyl-2-bromomethylbenzene
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 8.31 (s, 1H), 7.70 (s, 1H), 7.03 (s, 1H), 4.60 (s, 2H)
19 F NMR (376 MHz, CDCl 3 ): δ = -81.02 (t, J = 9.51, 6F), -103.93 (s, 4F), -118.11 (s, 4F), -122.03 (s, 4F),- 122.87 (s, 4F), -126.28 (s, 4F).
[実施例3]
2,3,9,10-テトラキス(パーフルオロヘキシル)ペンタセン-6,13-ジオンの合成
[Example 3]
2,3,9,10-Tetrakis (Perfluorohexyl) Pentacene-6,13-Dione synthesis
100mL三ツ口フラスコに、4,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-1,2-ビス(ジブロモメチル)ベンゼンと4,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-1-ジブロモメチル-2-ブロモメチルベンゼンの混合物 (2.0 g、モル比8:1)、1,4-ベンゾキノン(0.082 g, 0.76 mmol)、ヨウ化カリウム (3.1 g, 19 mmol)および無水DMF (45 mL)を加え、アルゴン雰囲気下110 ℃で20時間攪拌した。反応混合物を室温まで冷却し、亜硫酸水素ナトリウムの飽和水溶液を150 mL加え、沈殿した固体を吸引ろ過した。得られた固体を水 (100 mL×2), アセトン (50 mL×2) で洗浄し、1H,1H-デカフルオロペンタンに溶解し、水で3回洗浄することでDMFを取り除き、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムをろ別した後、ロータリーエバポレーターで濃縮し、2,3,9,10-テトラキス(パーフルオロヘキシル)ペンタセン-6,13-ジオンを褐色固体として 1.0 g (0.67 mmol、収率73%) 得た。生成物のNMR測定を行ったところ、結果は以下の通りであった。 A mixture of 4,5-bis (perfluorohexyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene and 4,5-bis (perfluorohexyl) -1-dibromomethyl-2-bromomethylbenzene in a 100 mL three-necked flask. (2.0 g, molar ratio 8: 1), 1,4-benzoquinone (0.082 g, 0.76 mmol), potassium iodide (3.1 g, 19 mmol) and anhydrous DMF (45 mL) were added and at 110 ° C. under an argon atmosphere. Stirred for 20 hours. The reaction mixture was cooled to room temperature, 150 mL of a saturated aqueous solution of sodium hydrogen sulfite was added, and the precipitated solid was suction filtered. The obtained solid was washed with water (100 mL x 2) and acetone (50 mL x 2), dissolved in 1H, 1H-decafluoropentane, and washed with water three times to remove the DMF and remove the organic layer. It was dried over anhydrous sodium sulfate. Sodium sulfate was filtered off and then concentrated on a rotary evaporator to give 1.0 g (0.67 mmol, 73% yield) of 2,3,9,10-tetrakis (perfluorohexyl) pentacene-6,13-dione as a brown solid. Obtained. When the product was measured by NMR, the results were as follows.
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ= 9.18 (s, 4H), 8.63 (s, 4H).
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ= -80.78 (t, J = 9.16, 6F), -103.17 (s, 4F), -118.12 (s, 4F), -121.93 (s, 4F), -122.70 (s, 4F), -126.08 (s, 4F).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 9.18 (s, 4H), 8.63 (s, 4H).
19 F NMR (376 MHz, CDCl 3 ): δ = -80.78 (t, J = 9.16, 6F), -103.17 (s, 4F), -118.12 (s, 4F), -121.93 (s, 4F),- 122.70 (s, 4F), -126.08 (s, 4F).
[実施例4]
6,13-ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)-2,3,9,10-テトラキス(パ―フルオロヘキシル)ペンタセンの合成
[Example 4]
Synthesis of 6,13-bis (triisopropylsilylethynyl) -2,3,9,10-tetrakis (perfluorohexyl) pentacene
トリイソプロピルシリルアセチレン (0.12 mL, 0.55 mmol) のTHF 溶液(15 mL) に対し、0 ℃アルゴン雰囲気下、n-ブチルリチウムヘキサン溶液 (1.6 M、0.29 mL, 0.46 mmol) を加え、0 ℃で30分間攪拌した。6,13-ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)-2,3,9,10-テトラキス(パーフルオロヘキシル)ペンタセン (0.16 g, 0.10 mmol) を加え、室温で16時間攪拌した。反応溶液をロータリーエバポレーターで濃縮し、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン)により過剰のトリイソプロピルシリルアセチレンを除去した後、酢酸エチルで溶出した溶液をロータリーエバポレーターで濃縮し中間体であるジオールを含む混合物を得た。これを脱気したTHF (10 mL)と塩酸 (6 M、10 mL) に溶解し、塩化スズ(II)二水和物(0.45g, 2.0 mmol)を加え遮光下3時間還流した。反応混合物をヘキサン (100 mL) で抽出し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ別した後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン)により精製し、ロータリーエバポレーターで濃縮することで、目的のペンタセン誘導体を青色固体として0.026 g (0.014 mmol、収率13%) 得た。生成物のNMR測定を行ったところ、結果は以下の通りであった。 To a THF solution (15 mL) of triisopropylsilylacetylene (0.12 mL, 0.55 mmol), add an n-butyllithium hexane solution (1.6 M, 0.29 mL, 0.46 mmol) under an argon atmosphere at 0 ° C, and add 30 at 0 ° C. Stir for minutes. 6,13-Bis (triisopropylsilylethynyl) -2,3,9,10-tetrakis (perfluorohexyl) pentacene (0.16 g, 0.10 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours. The reaction solution was concentrated on a rotary evaporator, excess triisopropylsilylacetylene was removed by column chromatography (silica gel, hexane), and then the solution eluted with ethyl acetate was concentrated on a rotary evaporator to prepare a mixture containing an intermediate diol. Obtained. This was dissolved in degassed THF (10 mL) and hydrochloric acid (6 M, 10 mL), tin (II) chloride dihydrate (0.45 g, 2.0 mmol) was added, and the mixture was refluxed under shading for 3 hours. The reaction mixture was extracted with hexane (100 mL) and the organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate. Magnesium sulfate was filtered off, purified by column chromatography (silica gel, hexane), and concentrated on a rotary evaporator to obtain 0.026 g (0.014 mmol, yield 13%) of the desired pentacene derivative as a blue solid. When the product was measured by NMR, the results were as follows.
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ= 9.52 (s, 4H), 8.41 (s, 4H), 1.05-1.48 (m, 42 H).
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ= -80.74 (t, J = 9.51, 6F), -103.14 (s, 4F), -118.09 (s, 4F), -121.89 (s, 4F), -122.62 (s, 4F), -126.03 (s, 4F).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 9.52 (s, 4H), 8.41 (s, 4H), 1.05-1.48 (m, 42 H).
19 F NMR (376 MHz, CDCl 3 ): δ = -80.74 (t, J = 9.51, 6F), -103.14 (s, 4F), -118.09 (s, 4F), -121.89 (s, 4F),- 122.62 (s, 4F), -126.03 (s, 4F).
[実施例5]
6,7-ビス(トリデカフルオロヘキシル)-2,3-ジシアノナフタレンの合成
[Example 5]
Synthesis of 6,7-bis (tridecafluorohexyl) -2,3-dicyanonaphthalene
アルゴン雰囲気下、4,5-ビス(トリデカフルオロヘキシル)-1,2-ビス(ジブロモメチル)ベンゼン (9.0 g、 8.5 mmol) の無水DMA (140 mL) 溶液に対し、フマロニトリル (1.1 g、15 mmol) とヨウ化ナトリウム (3.6 g、24 mmol) を加え、75 ℃で20時間撹拌した。飽和亜硫酸水素ナトリウム水溶液 (100 mL) を加えて反応を停止し、ろ別した固体を3M TMNovecTM 7100に溶解させ、蒸留水(50 mL)で5回洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、硫酸ナトリウムをろ別し、ロータリーエバポレーターで濃縮して得た粗生成物をカラムクロマトグラフィー (シリカゲル、ヘキサン : ジクロロメタン = 1 : 1)により精製し、橙色の固体として目的物を得た(3.0 g, 3.7 mmol, 43%)。 Fumaronitrile (1.1 g, 15) to a solution of 4,5-bis (tridecafluorohexyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene (9.0 g, 8.5 mmol) in anhydrous DMA (140 mL) under an argon atmosphere. mmol) and sodium iodide (3.6 g, 24 mmol) were added, and the mixture was stirred at 75 ° C. for 20 hours. The reaction was stopped by adding saturated aqueous sodium hydrogen sulfite solution (100 mL), the filtered solid was dissolved in 3M TM Novec TM 7100, and washed 5 times with distilled water (50 mL). After drying the organic layer with anhydrous sodium sulfate, sodium sulfate was filtered off, and the crude product obtained by concentrating with a rotary evaporator was purified by column chromatography (silica gel, hexane: dichloromethane = 1: 1) and turned orange. The desired product was obtained as a solid (3.0 g, 3.7 mmol, 43%).
[実施例6]
ヘキサキス(パーフルオロアルキル)ナフタロシアニンの合成
[Example 6]
Hexakis (perfluoroalkyl) Naphthalocyanine synthesis
アルゴン雰囲気下、6,7-ビス(トリデカフルオロヘキシル)-2,3-ジシアノナフタレン (0.33 g、 0.41 mmol) と乾燥DMF (0.03 mL、 0.33 mmol) の混合物に対し、硫酸アンモニウム (5 mg、 0.04 mmol)と1,1,1,3,3,3-ヘキサメチルジシラザン (0.18 mL、 0.85 mmol) を加え、150 ℃で24時間加熱した。室温まで冷却した後、生成した固体をろ過し、メタノールと水で1回ずつ洗浄することで黒色固体として目的物を得た(0.26 g、0.08 mmol、収率 20%)。 Ammonium sulfate (5 mg, 0.04) to a mixture of 6,7-bis (tridecafluorohexyl) -2,3-dicyanonaphthalene (0.33 g, 0.41 mmol) and dry DMF (0.03 mL, 0.33 mmol) under an argon atmosphere. mmol) and 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane (0.18 mL, 0.85 mmol) were added and heated at 150 ° C. for 24 hours. After cooling to room temperature, the produced solid was filtered and washed once with methanol and water to obtain the desired product as a black solid (0.26 g, 0.08 mmol, yield 20%).
MS (MALDI-FT-ICR): m/z 3259 (M+).
UV-vis: λmax = 762 nm (ε 9.5×103)
MS (MALDI-FT-ICR): m / z 3259 (M + ).
UV-vis: λ max = 762 nm (ε 9.5 × 10 3 )
[実施例7]
4 ,5-ビス(パーフルオロブチル)-o-キシレンの合成
[Example 7]
Synthesis of 4,5-bis (perfluorobutyl) -o-xylene
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.50 (s, 2H), 2.39 (s, 6H).
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -81.06 (t, J = 9.7 Hz, 6F), -103.36 (s, 4F), -119.20 (s, 4F), -126.16 (s, 4F).
1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.50 (s, 2H), 2.39 (s, 6H).
19 F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -81.06 (t, J = 9.7 Hz, 6F), -103.36 (s, 4F), -119.20 (s, 4F), -126.16 (s, 4F).
[実施例8]
4 ,5-ビス(パーフルオロブチル)-1,2-ビス(ジブロモメチル)ベンゼンの合成
[Example 8]
Synthesis of 4,5-bis (perfluorobutyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene
500 mL三ツ口フラスコに、実施例7で得られた4,5-ビス(パーフルオロブチル)-o-キシレン (35 g, 65 mmol)、 N-ブロモスクシンイミド(NBS) (46 g, 0.26 mol)、 ベンゾイルパーオキシド(BPO) (3.1 g, 13 mmol)、および乾燥四塩化炭素 (360 mL)を加え、24時間還流した。反応溶液を室温まで冷却し、NBS (12 g, 65 mmol), BPO (0.78 g, 3.3 mmol) を加え、再び24時間還流した。反応溶液を室温まで冷却し、NBS (12 g, 65 mmol), BPO (0.78 g, 3.3 mmol) を 加え24時間還流した。この時点で、シリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)によって原料の消失と目的物の生成を確認した。反応溶液を0 ℃に冷却し、生じたスクシンイミドをろ別した後、ロータリーエバポレーターで濃縮し、黄色固体を59 g得た。この固体の1Hおよび19F NMR分析から、4 ,5-ビス(パーフルオロブチル)-1,2-ビス(ジブロモメチル)ベンゼンと4 ,5-ビス(パーフルオロブチル)-1-ジブロモメチル-2-ブロモメチルベンゼンの混合物であり、モル比は33 : 1であることを確認した。4 ,5-ビス(パーフルオロブチル)-1,2-ビス(ジブロモメチル)ベンゼンの19F NMR収率は97%と見積もられた。反応生成物のNMR測定を行ったところ、結果は以下の通りであった。 In a 500 mL three-necked flask, 4,5-bis (perfluorobutyl) -o-xylene (35 g, 65 mmol), N-bromosuccinimide (NBS) (46 g, 0.26 mol), obtained in Example 7, Benzoylperoxide (BPO) (3.1 g, 13 mmol) and dry carbon tetrachloride (360 mL) were added and refluxed for 24 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, NBS (12 g, 65 mmol) and BPO (0.78 g, 3.3 mmol) were added, and the mixture was refluxed again for 24 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, NBS (12 g, 65 mmol) and BPO (0.78 g, 3.3 mmol) were added, and the mixture was refluxed for 24 hours. At this point, silica gel thin layer chromatography (TLC) confirmed the disappearance of the raw material and the formation of the desired product. The reaction solution was cooled to 0 ° C., the resulting succinimide was filtered off, and then concentrated on a rotary evaporator to obtain 59 g of a yellow solid. From 1 H and 19 F NMR analysis of this solid, 4,5-bis (perfluorobutyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene and 4,5-bis (perfluorobutyl) -1-dibromomethyl- It was confirmed that it was a mixture of 2-bromomethylbenzene and had a molar ratio of 33: 1. The 19 F NMR yield of 4,5-bis (perfluorobutyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene was estimated to be 97%. When the reaction product was measured by NMR, the results were as follows.
4,5-ビス(パーフルオロブチル)-1,2-ビス(ジブロモメチル)ベンゼン
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.09 (s, 2H), 7.07 (s, 2H).
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.91 (t, J = 9.9 Hz, 6F), -103.94 (s, 4F), -118.90 (s, 4F), -125.99 (s, 4F).
4,5-bis (perfluorobutyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene
1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.09 (s, 2H), 7.07 (s, 2H).
19 F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.91 (t, J = 9.9 Hz, 6F), -103.94 (s, 4F), -118.90 (s, 4F), -125.99 (s, 4F).
4 ,5-ビス(パーフルオロブチル)-1-ジブロモメチル-2-ブロモメチルベンゼン
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.31 (s, 1H), 7.70 (s, 1H), 7.03 (s, 1H), 4.60 (s, 2H)
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.91 (t, J = 9.9 Hz, 6F), -103.94 (s, 4F), -118.90 (s, 4F), -125.99 (s, 4F).
4,5-bis (perfluorobutyl) -1-dibromomethyl-2-bromomethylbenzene
1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.31 (s, 1H), 7.70 (s, 1H), 7.03 (s, 1H), 4.60 (s, 2H)
19 F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.91 (t, J = 9.9 Hz, 6F), -103.94 (s, 4F), -118.90 (s, 4F), -125.99 (s, 4F).
[実施例9]
6,7-ビス (パーフルオロブチル) -2,3-ジシアノナフタレンの合成
[Example 9]
Synthesis of 6,7-bis (perfluorobutyl) -2,3-dicyanonaphthalene
実施例8で得られた4,5-ビス (パーフルオロブチル) -1,2-ビス (ジブロモメチル) ベンゼンと4,5-ビス (パーフルオロブチル) -1- (ジブロモメチル) -2-ブロモメチルベンゼンの混合物 (2.5 g, 4,5-ビス (パーフルオロブチル) -1,2-ビス (ジブロモメチル) ベンゼン: 2.8 mmol, 4,5-ビス (パーフルオロブチル) -1- (ジブロモメチル) -2-ブロモメチルベンゼン: 0.096 mmol) のジメチルホルムアミド (25 mL) 溶液に対し、フマロニトリル (0.39 g, 5.0 mmol) とヨウ化ナトリウム (1.2 g, 8.2 mmol) を加え、アルゴン雰囲気下75 ℃で20時間加熱した。室温まで冷却した後、飽和亜硫酸水素ナトリウム水溶液 (25 ml) を加えて反応を停止し、析出した固体をろ別した。この固体をHCFC-225に溶解し、蒸留水を用いて5回洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、ろ過し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィー (シリカゲル、ヘキサン : 酢酸エチル = 8 : 2) により精製し、無色固体として標題化合物を0.90 g (1.5 mmol, 50%) 得た。 4,5-Bis (perfluorobutyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene and 4,5-bis (perfluorobutyl) -1- (dibromomethyl) -2-bromo obtained in Example 8 Methyl benzene mixture (2.5 g, 4,5-bis (perfluorobutyl) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene: 2.8 mmol, 4,5-bis (perfluorobutyl) -1- (dibromomethyl) To a solution of -2-bromomethylbenzene (0.096 mmol) in dimethylformamide (25 mL), add fumaronitrile (0.39 g, 5.0 mmol) and sodium iodide (1.2 g, 8.2 mmol), and add 20 at 75 ° C. under an argon atmosphere. Heated for hours. After cooling to room temperature, saturated aqueous sodium hydrogen sulfite solution (25 ml) was added to terminate the reaction, and the precipitated solid was filtered off. This solid was dissolved in HCFC-225 and washed 5 times with distilled water. The organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, filtered, and the filtrate was concentrated on a rotary evaporator. The obtained crude product was purified by column chromatography (silica gel, hexane: ethyl acetate = 8: 2) to obtain 0.90 g (1.5 mmol, 50%) of the title compound as a colorless solid.
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.58 (s, 2H), 8.46 (s, 2H).
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.91 (t, J = 9.9 Hz, 6F), -103.94 (s, 4F), -118.90 (s, 4F), -125.99 (s, 4F).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 8.58 (s, 2H), 8.46 (s, 2H).
19 F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.91 (t, J = 9.9 Hz, 6F), -103.94 (s, 4F), -118.90 (s, 4F), -125.99 (s, 4F).
[実施例10]
パーフルオロアルキル基(C4F9)を有するサブナフタロシアニンの合成
[Example 10]
Synthesis of subnaphthalocyanines with a perfluoroalkyl group (C 4 F 9 )
20 mLシュレンク管に、実施例9で得られた6,7-ビス (パーフルオロブチル) -2,3-ジシアノナフタレン (0.14 g, 0.23 mmol)のo-ジクロロベンゼン (6 mL) 溶液を入れ、三塩化ホウ素 (1.0 Mヘプタン溶液, 0.15 mL, 0.15 mmol) を加え、アルゴン雰囲気下、150 ℃で1時間加熱した後、180 ℃で23時間加熱した。室温まで冷却し、不溶物をろ別し、ろ液を濃縮した。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン : 酢酸エチル = 8 : 2)により精製し、黒紫色固体として標題化合物を0.12 g (0.064 mmol, 85%) 得た。 In a 20 mL Schlenk tube, a solution of 6,7-bis (perfluorobutyl) -2,3-dicyanonaphthalene (0.14 g, 0.23 mmol) obtained in Example 9 in o-dichlorobenzene (6 mL) was placed. Boron trichloride (1.0 M heptane solution, 0.15 mL, 0.15 mmol) was added, and the mixture was heated at 150 ° C for 1 hour under an argon atmosphere and then heated at 180 ° C for 23 hours. The mixture was cooled to room temperature, the insoluble material was filtered off, and the filtrate was concentrated. The obtained crude product was purified by column chromatography (silica gel, hexane: ethyl acetate = 8: 2) to obtain 0.12 g (0.064 mmol, 85%) of the title compound as a black-purple solid.
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 9.64 (s, 6H), 8.83 (s, 6H).
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.91 (t, J = 9.9 Hz, 18F), -103.94 (s, 12F), -118.90 (s, 12F), -125.99 (s, 12F).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 9.64 (s, 6H), 8.83 (s, 6H).
19 F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.91 (t, J = 9.9 Hz, 18F), -103.94 (s, 12F), -118.90 (s, 12F), -125.99 (s, 12F).
本実施例で得られた含フッ素のサブナフタロシアニン(トリフェニルナフタロシアニン)化合物の熱安定性を、先行技術(K.Shirai et al.、Tertahedron、2018年、第74巻、p.4220-4225)に開示された下記の含フッ素のトリフェニルナフタロシアニン化合物と対比して評価した。 The thermal stability of the fluorine-containing subnaphthalocyanine (triphenylnaphthalocyanine) compound obtained in this example was described in the prior art (K. Shirai et al., Tertahedron, 2018, Vol. 74, p. 4220-4225). ), The following fluorine-containing triphenylnaphthalocyanine compounds were evaluated in comparison with each other.
熱安定性は、熱重量測定装置(TGA;(株)リガク製:Thermo Plus EVO示差走査熱量計)を用いて、室温から10℃/分の昇温速度で約500℃まで加熱し、重量が初期に比べて5%減量するときの温度Td(5%)で評価した。Td(5%)が高いほど、熱安定性に優れることを意味する。 Thermal stability is measured by heating from room temperature to about 500 ° C at a heating rate of 10 ° C / min using a thermogravimetric measuring device (TGA; manufactured by Rigaku Co., Ltd .: Thermo Plus EVO differential scanning calorimeter). It was evaluated by the temperature Td (5%) when the weight was reduced by 5% as compared with the initial stage. The higher the Td (5%), the better the thermal stability.
TGAによる測定の結果、本実施例はTd(5%)が271℃であるのに対して、前記先行技術による化合物はTd(5%)が221℃であった。このように、含フッ素のトリフェニルナフタロシアニン化合物において、共役系多環芳香族基の末端に位置する芳香族基に、フッ素原子に代えて、パーフルオロブチル基を導入することにより熱安定性を向上できることが分かった。 As a result of the measurement by TGA, Td (5%) was 271 ° C. in this example, whereas Td (5%) was 221 ° C. in the compound according to the prior art. As described above, in the fluorine-containing triphenylnaphthalocyanine compound, thermal stability is improved by introducing a perfluorobutyl group instead of the fluorine atom into the aromatic group located at the terminal of the conjugated polycyclic aromatic group. It turned out that it could be improved.
また、本実施例の化合物について、紫外可視分光光度計(島津製作所製:UV-2550)を用いて光吸収の波長依存性を測定した結果、最大吸収を示す波長は647nmであった。この波長は、前記先行技術による化合物において最大吸収を示す波長(646nm)とほとんど差がみられないことから、トリフェニルナフタロシアニン化合物の基本骨格が有する光学特性に対して、共役系多環芳香族基の末端に位置する芳香族基で核置換される置換基は、その種類を変えても影響をほとんど与えないことが確認された。 Further, as a result of measuring the wavelength dependence of light absorption of the compound of this example using an ultraviolet visible spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation: UV-2550), the wavelength showing the maximum absorption was 647 nm. Since this wavelength is almost the same as the wavelength (646 nm) showing the maximum absorption in the compound according to the prior art, it is a conjugated polycyclic aromatic with respect to the optical characteristics of the basic skeleton of the triphenylnaphthalocyanine compound. It was confirmed that the substituents that are nuclear-substituted with the aromatic group located at the end of the group have almost no effect even if the type is changed.
[実施例11]
2,3-ビス (パーフルオロヘキシル) ペンタセン-6,13-ジオン
[Example 11]
2,3-Bis (Perfluorohexyl) Pentacene-6,13-Zeon
実施例7及び8の合成方法において、4,5-ビス(パーフルオロブチル)-o-キシレンに代えて、4,5-ビス(パーフルオロヘキシル)-o-キシレンを用いて合成して得られた4,5-ビス (パーフルオロヘキシル) -1,2-ビス (ジブロモメチル) ベンゼンと4,5-ビス (パーフルオロヘキシル) -1- (ジブロモメチル) -2-ブロモメチルベンゼンの混合物 (2.0 g, 4,5-ビス (パーフルオロヘキシル) -1,2-ビス (ジブロモメチル) ベンゼン: 1.7 mmol, 4,5-ビス (パーフルオロブチル) -1- (ジブロモメチル) -2-ブロモメチルベンゼン: 0.2 mmol) のジメチルホルムアミド (55 mL) 溶液に対し、アントラセン-1,4-オン (0.55 g, 2.7 mmol) とヨウ化カリウム (4.5 g, 27 mmol) を加え、アルゴン雰囲気下110 ℃で20時間加熱した。室温まで冷却した後、飽和亜硫酸水素ナトリウム水溶液 (55 ml) を加えて反応を停止させ、析出した固体をろ別した。この固体を、少量のジエチルエーテルとアセトンで洗浄し、淡褐色固体として標題化合物を0.90 g (0.95 mmol, 50%) 得た。 Obtained by synthesizing using 4,5-bis (perfluorohexyl) -o-xylene instead of 4,5-bis (perfluorobutyl) -o-xylene in the synthesis methods of Examples 7 and 8. A mixture of 4,5-bis (perfluorohexylene) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene and 4,5-bis (perfluorohexylene) -1- (dibromomethyl) -2-bromomethylbenzene (2.0) g, 4,5-bis (perfluorohexylene) -1,2-bis (dibromomethyl) benzene: 1.7 mmol, 4,5-bis (perfluorobutyl) -1- (dibromomethyl) -2-bromomethylbenzene To a solution of dimethylformamide (55 mL) of: 0.2 mmol), add anthracene-1,4-one (0.55 g, 2.7 mmol) and potassium iodide (4.5 g, 27 mmol), and add 20 at 110 ° C. under an argon atmosphere. Heated for hours. After cooling to room temperature, saturated aqueous sodium hydrogen sulfite solution (55 ml) was added to stop the reaction, and the precipitated solid was filtered off. The solid was washed with a small amount of diethyl ether and acetone to give 0.90 g (0.95 mmol, 50%) the title compound as a light brown solid.
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 9.14 (s, 4H), 9.00 (s, 4H), 8.59 (s, 4H), 8.16 (q, J = 3.2 Hz, 4H). 7.77 (q, J = 3.1 Hz, 4H).
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.72 (t, J = 10.2 Hz, 6F), -102.91 (s, 4F), -117.77 (s, 4F), -121.86 (s, 4F), -122.66 (s, 4F), -126.03 (s, 4F).
13C NMR and HRMS could not be recorded due to poor solubility.
1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 9.14 (s, 4H), 9.00 (s, 4H), 8.59 (s, 4H), 8.16 (q, J = 3.2 Hz, 4H). 7.77 (q, J = 3.1 Hz, 4H).
19 F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.72 (t, J = 10.2 Hz, 6F), -102.91 (s, 4F), -117.77 (s, 4F), -121.86 (s, 4F), -122.66 (s, 4F), -126.03 (s, 4F).
13 C NMR and HRMS could not be recorded due to poor solubility.
[実施例12]
6,13-ビス [ (トリイソプロピルシリル) エチニル] -2,3-ビス (パーフルオロヘキシル) ペンタセン
[Example 12]
6,13-bis [(triisopropylsilyl) ethynyl] -2,3-bis (perfluorohexyl) pentacene
アルゴン雰囲気下、 (トリイソプロピルシリル) アセチレン (0.20 mL, 0.92 mmol)のテトラヒドロフラン (30 mL) 溶液に対して、n-ブチルリチウム (1.6 Mヘキサン溶液, 0.50 mL, 0.80 mmol) を加え、0 ℃で0.5時間撹拌した後、実施例11で得られた2,3-ビス (パーフルオロヘキシル) ペンタセン-6,13-ジオン (0.16 g, 0.18 mmol) を加え、室温で16時間撹拌した。混合物を濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー (シリカゲル、ヘキサンから酢酸エチル) によって分離し、中間体であるジオールを含む粗生成物を得た。この粗生成物のテトラヒドロフラン (10 mL) 溶液に対して、塩酸 (6M, 10 mL) と塩化スズ (II) 二水和物 (6.8 g, 36 mmol) を加え、アルゴン雰囲気下66 ℃で3時間加熱した。室温まで冷却した後、不溶物をろ別し、ろ液を蒸留水で5回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、ろ過し、ろ液を濃縮して得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィー (シリカゲル、ヘキサン) により精製して、標題化合物を青色固体として0.084 g (0.070 mmol, 39%) 得た。
Under an argon atmosphere, add n-butyllithium (1.6 M hexane solution, 0.50 mL, 0.80 mmol) to a solution of (triisopropylsilyl) acetylene (0.20 mL, 0.92 mmol) in tetrahydrofuran (30 mL) and at 0 ° C. After stirring for 0.5 hours, 2,3-bis (perfluorohexyl) pentacene-6,13-dione (0.16 g, 0.18 mmol) obtained in Example 11 was added, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours. The residue obtained by concentrating the mixture was separated by column chromatography (silica gel, hexane to ethyl acetate) to obtain a crude product containing an intermediate diol. Hydrochloric acid (6M, 10 mL) and tin (II) chloride dihydrate (6.8 g, 36 mmol) were added to a solution of this crude product in tetrahydrofuran (10 mL) at 66 ° C for 3 hours under an argon atmosphere. Heated. After cooling to room temperature, the insoluble material was filtered off, and the filtrate was washed with distilled
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 9.46 (s, 2H), 9.35 (s, 2H), 8.37 (s, 2H), 8.01 (q, J = 3.2 Hz, 2H). 7.48 (q, J = 3.5 Hz, 2H), 1.35-1.46 (m, 42 H).
19F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.74 (t, J = 10.2 Hz, 6F), -103.05 (s, 4F), -118.14 (s, 4F), -121.93 (s, 4F), -122.64 (s, 4F), -126.05 (s, 4F).
13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3): 134.2, 133.0, 131.6, 129.4, 129.3, 128.7, 126.8, 126.7, 119.6, 109.1, 103.8, 18.9, 11.6.
13C NMR signals corresponding to the C6F13 groups could not be observed.
HRMS (MALDI+) m/z calcd for C56H52F26Si2 1274.3192, found: 1274.3173 ([M]+).
1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 9.46 (s, 2H), 9.35 (s, 2H), 8.37 (s, 2H), 8.01 (q, J = 3.2 Hz, 2H). 7.48 (q, J = 3.5 Hz, 2H), 1.35-1.46 (m, 42 H).
19 F NMR (376 MHz, CDCl3): δ -80.74 (t, J = 10.2 Hz, 6F), -103.05 (s, 4F), -118.14 (s, 4F), -121.93 (s, 4F), -122.64 (s, 4F), -126.05 (s, 4F).
13 C {1H} NMR (100 MHz, CDCl3): 134.2, 133.0, 131.6, 129.4, 129.3, 128.7, 126.8, 126.7, 119.6, 109.1, 103.8, 18.9, 11.6.
13 C NMR signals corresponding to the C6F13 groups could not be observed.
HRMS (MALDI +) m / z calcd for C56H52F26Si2 1274.3192, found: 1274.3173 ([M] +).
本実施例で得られた含フッ素シリルエチニルペンタセン、前記実施例4で得られた含フッ素シリルエチニルペンタセン、及び先行技術(Z.Bao et al.、Macoromolecules、2008年、第41巻、p.6977)に開示された、下記フッ素を含まないトリフェニルナフタロシアニン化合物について、紫外可視分光光度計(島津製作所製:UV-2550)を用いて光吸収の波長依存性を測定した。 The fluorine-containing silylethynylpentacene obtained in this example, the fluorine-containing silylethynylpentacene obtained in Example 4, and the prior art (Z. Bao et al., Macochromolecules, 2008, Vol. 41, p. 6977). ), The wavelength dependence of light absorption was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-2550 manufactured by Shimadzu Corporation) for the following fluorine-free triphenylnaphthalocyanin compound.
紫外可視分光光度計による測定の結果、最大吸収を示す波長は、実施例4の化合物、本実施例の化合物、及び先行技術による化合物において、それぞれ648nm、656nm、及び668nmであった。このように、共役系多環芳香族基の末端に位置する芳香族基の片末端及び両末端に核置換したパーフルオロヘキシル基を導入することにより、導入するパーフルオロヘキシル基の結合位置及び数に応じて、化合物の分光特性を所望の範囲に変えることができる。本実施例及び実施例4では、パーフルオロアルキル基としてパーフルオロヘキシル基を例示したが、パーフルオロアルキル基の種類を含めて、その置換数及び置換位置をさらに検討し、化学構造を最適化することにより、含フッ素多環芳香族化合物の分光特性だけでなく、電子移動度を所望の範囲に変えることができるため、有機エレクトロニクス材料等の用途に対して材料の選択幅を広げることができる。 As a result of the measurement by the ultraviolet-visible spectrophotometer, the wavelengths showing the maximum absorption were 648 nm, 656 nm, and 668 nm in the compound of Example 4, the compound of this example, and the compound of the prior art, respectively. In this way, by introducing nuclear-substituted perfluorohexyl groups at one end and both ends of the aromatic group located at the end of the conjugated polycyclic aromatic group, the bond position and number of the perfluorohexyl group to be introduced are introduced. Depending on the situation, the spectral properties of the compound can be changed to a desired range. In this example and Example 4, a perfluorohexyl group is exemplified as a perfluoroalkyl group, but the number of substitutions and the substitution position thereof including the type of the perfluoroalkyl group are further examined to optimize the chemical structure. As a result, not only the spectral characteristics of the fluorine-containing polycyclic aromatic compound but also the electron mobility can be changed to a desired range, so that the selection range of the material can be expanded for applications such as organic electronics materials.
以上のように、本発明によれば、含フッ素ペンタセン及び含フッ素ナフタロシアニンの含フッ素多環芳香族化合物として、従来の含フッ素多環芳香族化合物では得られかった機能の付与、又は溶媒に対する溶解性の向上、電子移動度の向上、若しくは耐熱性及び耐久性の向上等の物性又は特性の改良を図った新規の含フッ素多環芳香族化合物を提供することができる。また、本発明の製造方法によって本発明の含フッ素多環芳香属化合物を少ない工数で容易に合成することができる。本発明の含フッ素多環芳香族化合物は、耐熱性又は耐溶剤性等の各種の特性が優れ、フッ素系溶剤への溶解性が高く、高温、非水又は特殊溶媒の環境下でも使用することが可能であるため、有機薄膜トランジスタ、太陽電池、電子写真感光体及び有機発光素子の適用する場合に、それらの適用範囲を従来よりも広げることができる。また、含フッ素のペンタセン及びナフタロシアニンにおいて従来の方法では合成が困難であった様々な化学構造を有する化合物を容易に製造することができるため、新たな機能を付与することにより様々な分野への適用が期待できることから、その有用性は極めて高い。 As described above, according to the present invention, as the fluorine-containing polycyclic aromatic compound of fluorine-containing pentacene and fluorine-containing naphthalocyanine, the function imparted to the conventional fluorine-containing polycyclic aromatic compound, or the solvent. It is possible to provide a novel fluorine-containing polycyclic aromatic compound having improved physical properties or properties such as improved solubility, improved electron mobility, or improved heat resistance and durability. Further, according to the production method of the present invention, the fluorine-containing polycyclic aromatic compound of the present invention can be easily synthesized with a small number of man-hours. The fluorine-containing polycyclic aromatic compound of the present invention has excellent various properties such as heat resistance and solvent resistance, has high solubility in a fluorine-based solvent, and can be used even in an environment of high temperature, non-water or a special solvent. Therefore, when the organic thin film, the solar cell, the electrophotographic photosensitive member and the organic light emitting element are applied, the applicable range thereof can be expanded more than before. In addition, since it is possible to easily produce compounds having various chemical structures of fluorine-containing pentacene and naphthalocyanine, which were difficult to synthesize by conventional methods, it is possible to enter various fields by imparting new functions. Its usefulness is extremely high because it can be expected to be applied.
1・・・基板、2・・・ゲート電極、3・・・ゲート絶縁膜、4・・・ソース電極、5・・・ドレイン電極、6・・・有機半導体層、7・・・導電性基体、8・・・下引き層、9・・・電荷発生層、10・・・電荷輸送層。 1 ... Substrate, 2 ... Gate electrode, 3 ... Gate insulating film, 4 ... Source electrode, 5 ... Drain electrode, 6 ... Organic semiconductor layer, 7 ... Conductive substrate , 8 ... Undercoat layer, 9 ... Charge generation layer, 10 ... Charge transport layer.
すなわち、本発明の構成は以下の通りである。
[1]本発明は、3環以上の共役系多環芳香族基を有し、前記共役系多環芳香族基の両末端に位置する芳香族基の少なくとも一つがパーフルオロアルキル基で核置換された含フッ素多環芳香族化合物であって、
下記(1)式及び下記(2)式のいずれかで表される含フッ素多環芳香族化合物を提供する。
[2]本発明は、前記[1]に記載の含フッ素多環芳香族化合物において、前記Y1、Y2、Z1、Z2がいずれも水素原子であることを特徴とする含フッ素多環芳香族化合物を提供する。
[3]本発明は、下記(6)式又は(7)式で表される化合物を用いて、臭素(Br)又はヨウ素(I)が核置換された位置に前記X1及びX2の置換基を導入することにより下記(8)式で表される化合物を合成する工程、及び下記(8)式で表される化合物のW1及びW2の置換基において単環芳香環と化学結合する炭素に結合する2つの水素原子を臭素化する工程、を有する合成方法によって下記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物を製造し、
前記含フッ素単環芳香族化合物とフマロニトリルまたはマレオニトリルとのディールス・アルダー環化付加反応を行い、引き続いて環化四量化又は環化三量化の反応を行うことによって下記(1)式及び下記(2)式のいずれかで表される含フッ素ナフタロシアニン化合物を製造することを特徴する含フッ素多環芳香族化合物の製造方法を提供する。
[式中、Mは2個の水素原子、2価の金属、又は3価若しくは4価の金属若しくは半金属の誘導体を示し、X
1
、X
2
、Y
1
、Y
2
、Z
1
及びZ
2
は、前記と同じ置換基である。]
[4]本発明は、前記含フッ素単環芳香族化合物が、前記(6)式で表される化合物を用いて、臭素(Br)が核置換された位置に前記X1及びX2の置換基を導入することにより前記(8)式で表される化合物を合成する工程、及び前記(8)式で表される化合物のW1及びW2の置換基において単環芳香環と化学結合する炭素に結合する2つの水素原子を臭素化する工程、を有する合成方法によって製造されることを特徴する前記[3]に記載の含フッ素多環芳香族化合物の製造方法を提供する。
[5]本発明は、前記(5)式で表される含フッ素単環芳香族化合物において、前記Y1,Y2、Z1及びZ2が、いずれも水素原子であることを特徴とする前記[3]又は[4]に記載の含フッ素多環芳香族化合物の製造方法を提供する。
[6]本発明は、前記[1]又は[2]に記載の含フッ素多環芳香族化合物を、有機半導体材料として用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
[7]本発明は、前記[1]又は[2]に記載の含フッ素多環芳香族化合物を、電子輸送層、陰極側バッファ層、又は中間電極に接するバッファ層に含まれる電子移動材料として用いることを特徴とする太陽電池の製造方法を提供する。
[8]本発明は、前記[1]又は[2]に記載の含フッ素多環芳香族化合物を、電荷発生層に含まれる電荷発生材料として用いることを特徴とする電子写真感光体の製造方法を提供する。
[9]本発明は、前記[1]又は[2]に記載の含フッ素多環芳香族化合物を、発光層に含まれる発光材料として用いることを特徴とする有機発光素子の製造方法を提供する。
[発明の効果]
That is, the configuration of the present invention is as follows.
[1] The present invention has three or more conjugated polycyclic aromatic groups, and at least one of the aromatic groups located at both ends of the conjugated polycyclic aromatic group is nuclear-substituted with a perfluoroalkyl group. It is a fluorine-containing polycyclic aromatic compound that has been prepared.
A fluorine-containing polycyclic aromatic compound represented by any of the following formula (1) and the following formula (2) is provided.
[ 2 ] The present invention is characterized in that, in the fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the above [ 1 ], Y 1 , Y 2 , Z 1 and Z 2 are all hydrogen atoms. Provided are ring aromatic compounds.
[ 3 ] In the present invention, the compounds represented by the following formulas (6) or (7) are used to replace X1 and X2 at positions where bromine (Br) or iodine ( I ) is nuclearly substituted. The step of synthesizing the compound represented by the following formula (8) by introducing a group, and the chemical bond with the monocyclic aromatic ring at the substituents W1 and W2 of the compound represented by the following formula (8). A fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the following formula (5) is produced by a synthetic method comprising a step of brominating two hydrogen atoms bonded to carbon.
The Diels-Alder cyclization addition reaction of the fluorine-containing monocyclic aromatic compound with fumaronitrile or maleonitrile is carried out, and then the cyclization quaternization or cyclization trimerization reaction is carried out to carry out the following formula (1) and the following (2). ) Provided is a method for producing a fluorine-containing polycyclic aromatic compound, which comprises producing a fluorine-containing naphthalocyanine compound represented by any of the formulas).
[In the formula, M represents two hydrogen atoms, a divalent metal, or a trivalent or tetravalent metal or metalloid derivative, X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 , Z 1 and Z 2 Is the same substituent as above . ]
[ 4 ] In the present invention, the fluorine - containing monocyclic aromatic compound is substituted with X1 and X2 at positions where bromine (Br) is nuclear - substituted using the compound represented by the formula (6). The step of synthesizing the compound represented by the above formula (8) by introducing a group, and the chemical bond with the monocyclic aromatic ring at the substituents W1 and W2 of the compound represented by the above formula (8). Provided is a method for producing a fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the above [ 3 ], which is produced by a synthetic method comprising a step of brominating two hydrogen atoms bonded to carbon.
[ 5 ] The present invention is characterized in that, in the fluorine-containing monocyclic aromatic compound represented by the above formula (5) , all of Y 1 , Y 2 , Z 1 and Z 2 are hydrogen atoms. The method for producing a hydrogen-containing polycyclic aromatic compound according to the above [3] or [4] is provided.
[ 6 ] The present invention provides a method for producing an organic thin film transistor, which comprises using the fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the above [1] or [2] as an organic semiconductor material.
[ 7 ] In the present invention, the fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the above [1] or [2] is used as an electron transfer material contained in an electron transport layer, a cathode side buffer layer, or a buffer layer in contact with an intermediate electrode. Provided is a method for manufacturing a solar cell, which is characterized by being used.
[ 8 ] The present invention is a method for producing an electrophotographic photosensitive member, which comprises using the fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the above [1] or [2] as a charge generating material contained in a charge generating layer. I will provide a.
[ 9 ] The present invention provides a method for producing an organic light emitting element, which comprises using the fluorine-containing polycyclic aromatic compound according to the above [1] or [2] as a light emitting material contained in a light emitting layer. ..
[The invention's effect]
Claims (12)
下記(1)式及び下記(2)式のいずれかで表される含フッ素多環芳香族化合物。
A fluorine-containing polycyclic aromatic compound represented by either the following formula (1) or the following formula (2).
前記含フッ素単環芳香族化合物として、下記(5)式で表され、
[式中、X1及びX2は、どちらもパーフルオロアルキル基であり、Y1及びY2は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、含フッ素アルキル基、下記(5a)式で表される置換基、下記(5b)式で示すフェニル基、置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基、又は置換若しくは無置換の芳香族複素環基である。Z1及びZ2は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、含フッ素アルキル基、下記(5a)式で表される置換基、下記(5b)で表されるフェニル基、置換若しくは無置換の縮合多環芳香族基、又は置換若しくは無置換の芳香族複素環基である。]
且つ、
下記(6)式又は式(7)で表される化合物を用いて、臭素(Br)又はヨウ素(I)が核置換された位置に前記X1及びX2の置換基を導入することにより下記(8)式で表される化合物を合成する工程、及び下記(8)式で表される化合物のW1及びW2の置換基において単環芳香環と化学結合する炭素に結合する2つの水素原子を臭素化する工程、を有する合成方法によって製造される含フッ素単環芳香族化合物を使用することを特徴する含フッ素多環芳香族化合物の製造方法。
As the fluorine-containing monocyclic aromatic compound, it is represented by the following formula (5).
[In the formula, both X 1 and X 2 are perfluoroalkyl groups, and Y 1 and Y 2 are independently hydrogen atom, fluorine atom, chlorine atom and fluorine-containing alkyl group, respectively, in the following formula (5a). The represented substituent is a phenyl group represented by the following formula (5b), a substituted or unsubstituted fused polycyclic aromatic group, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group. Z 1 and Z 2 are independently hydrogen atom, fluorine atom, chlorine atom, fluorine-containing alkyl group, substituent represented by the following formula (5a), phenyl group represented by the following (5b), substituted or absent. Substituted fused polycyclic aromatic group, or substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group. ]
and,
By introducing the substituents of X1 and X2 at the positions where bromine (Br) or iodine ( I ) is nuclear - substituted using the compound represented by the following formula (6) or formula (7), the following is carried out. The step of synthesizing the compound represented by the formula (8) and the two hydrogens bonded to the carbon chemically bonded to the monocyclic aromatic ring at the W 1 and W 2 substituents of the compound represented by the following formula (8). A method for producing a fluorine-containing polycyclic aromatic compound, which comprises using a fluorine-containing monocyclic aromatic compound produced by a synthetic method comprising a step of brominating an atom.
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