JP5342852B2 - Conjugated compound, organic thin film and organic thin film element using the same - Google Patents

Conjugated compound, organic thin film and organic thin film element using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new compound utilizable as an organic n-type semiconductor having excellent electron transport property. <P>SOLUTION: The conjugated compound has two or more groups represented by general formula (I) or groups represented by general formula (II). In the formulas, one of Ar and Ar' is a &ge;6C divalent aromatic hydrocarbon group, and the other is a &ge;4C divalent heterocyclic group (these groups may have substituents, but a fluorine atom is absent in the whole group); R<SP>1</SP>and R<SP>2</SP>are each independently a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent group; Ar" is a trivalent aromatic hydrocarbon group or a trivalent heterocyclic group; with the proviso that when the conjugated compound has two or more groups represented by general formula (I), the part except the groups is free from a fluorine atom. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、共役系化合物、並びにこれを用いた有機薄膜及び有機薄膜素子に関する。   The present invention relates to a conjugated compound, an organic thin film using the same, and an organic thin film element.

有機トランジスタ、有機太陽電池、光センサ等の有機薄膜素子の材料として、有機n型半導体である共役系化合物が種々開発されている。その具体例としては、オリゴチオフェンにフルオロアルキル基を導入した化合物が提案されている(特許文献1〜4)。
米国特許出願公開第2004/186266号明細書 米国特許出願公開第2004/183068号明細書 国際公開第2003/010778号パンフレット 欧州特許出願公開第1279689号明細書
Various conjugated compounds, which are organic n-type semiconductors, have been developed as materials for organic thin film elements such as organic transistors, organic solar cells, and optical sensors. As specific examples thereof, compounds in which a fluoroalkyl group is introduced into oligothiophene have been proposed (Patent Documents 1 to 4).
US Patent Application Publication No. 2004/186266 US Patent Application Publication No. 2004/183068 International Publication No. 2003/010778 Pamphlet European Patent Application No. 12799689

しかし、上述した化合物は、電子輸送性が十分な有機n型半導体として利用可能なものではない。   However, the above-described compounds are not usable as organic n-type semiconductors having sufficient electron transport properties.

そこで、本発明の目的は、電子輸送性の優れた有機n型半導体として利用可能な新規共役系化合物を提供することにある。本発明の目的はまた、この新規共役系化合物を含む有機薄膜、及びこの有機薄膜を備える有機薄膜素子を提供することにある。   Then, the objective of this invention is providing the novel conjugated compound which can be utilized as an organic n-type semiconductor excellent in electron transport property. Another object of the present invention is to provide an organic thin film containing the novel conjugated compound, and an organic thin film element comprising the organic thin film.

上記目的を達成するために、本発明は、下記一般式(I)又は下記一般式(II)で表される基を2以上有する共役系化合物を提供する。

Figure 0005342852

In order to achieve the above object, the present invention provides a conjugated compound having two or more groups represented by the following general formula (I) or the following general formula (II).
Figure 0005342852

ここで、Ar及びAr’のいずれか一方は炭素数6以上の2価の芳香族炭化水素基、他方は炭素数4以上の2価の複素環基(これらの基は置換基を有してもよい。但し、これらの基全体としてフッ素原子を含有しない)を示し、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は1価の基、Ar’’は3価の芳香族炭化水素基又は3価の複素環基(これらの基は置換基を有していてもよい)をそれぞれ示す。但し、上記共役系化合物が、一般式(I)で表される基を2以上有する場合は、当該基以外の部分はフッ素原子を含有しない。 Here, one of Ar and Ar ′ is a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms, and the other is a divalent heterocyclic group having 4 or more carbon atoms (these groups have a substituent). Provided that R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent group, and Ar ″ is a trivalent aromatic carbonization. Each represents a hydrogen group or a trivalent heterocyclic group (these groups may have a substituent). However, when the said conjugated compound has 2 or more groups represented by general formula (I), parts other than the said group do not contain a fluorine atom.

このような骨格を備えた共役系化合物は、分子同士のパッキング性に優れており、α−フルオロケトン構造(−C(=O)−C(F)<)の導入により十分に低いLUMOを示すことができる。そのため、上記共役系化合物は、電子注入及び電子輸送性に優れたn型半導体として十分に好適なものとなる。また、このような化合物は、化学的に安定で、溶剤への溶解性にも優れているため、上記共役系化合物を用いて薄膜を形成させることで、性能の優れた有機薄膜素子が製造可能となる。   The conjugated compound having such a skeleton is excellent in packing property between molecules, and exhibits a sufficiently low LUMO by introducing an α-fluoroketone structure (—C (═O) —C (F) <). be able to. Therefore, the conjugated compound is sufficiently suitable as an n-type semiconductor excellent in electron injection and electron transport properties. In addition, since these compounds are chemically stable and have excellent solubility in solvents, organic thin film elements with excellent performance can be manufactured by forming thin films using the conjugated compounds. It becomes.

本発明は、上述の共役系化合物を含む有機薄膜を提供する。本発明は、更に、上記有機薄膜を備える有機薄膜素子、有機薄膜トランジスタ、有機太陽電池及び光センサを提供する。   The present invention provides an organic thin film containing the above conjugated compound. The present invention further provides an organic thin film element, an organic thin film transistor, an organic solar cell, and an optical sensor each having the organic thin film.

このような有機薄膜、有機薄膜素子、有機薄膜トランジスタ、有機太陽電池及び光センサは、上述のように十分に低いLUMOを有し、優れた電荷輸送性を示す本発明の共役系化合物を用いて形成されているため、優れた性能を得ることができる。   Such an organic thin film, an organic thin film element, an organic thin film transistor, an organic solar cell, and a photosensor are formed using the conjugated compound of the present invention having a sufficiently low LUMO and excellent charge transportability as described above. Therefore, excellent performance can be obtained.

本発明によれば、電子輸送性の優れた有機n型半導体として利用可能な新規共役系化合物を提供することができる。また、この新規共役系化合物を含む有機薄膜、及びこの有機薄膜を備える有機薄膜素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel conjugated compound which can be utilized as an organic n-type semiconductor excellent in electron transport property can be provided. Moreover, the organic thin film containing this novel conjugated compound and an organic thin film element provided with this organic thin film can be provided.

以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as the case may be. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

本発明の共役系化合物は、上記一般式(I)又は(II)で表される基を2以上有するものである。ここで、本発明における共役系化合物とは、化合物の主骨格において、単結合と、不飽和結合、孤立電子対、ラジカル又は非結合性軌道が交互に連なる構造を含み、π軌道又は非結合性軌道の相互作用による電子の非局在化が主骨格の一部又は全域に起こっているものをいう。共役系化合物の中でもπ軌道の相互作用によるπ共役系化合物が好ましい。   The conjugated compound of the present invention has two or more groups represented by the above general formula (I) or (II). Here, the conjugated compound in the present invention includes a structure in which a single bond and an unsaturated bond, a lone electron pair, a radical, or a nonbonding orbital are alternately connected in the main skeleton of the compound, and a π orbital or nonbonding property. This means that delocalization of electrons due to orbital interaction occurs in part or all of the main skeleton. Among the conjugated compounds, π conjugated compounds based on π orbital interaction are preferable.

上記共役系化合物が、一般式(I)で表される基を2以上有する場合は、当該基以外の部分はフッ素原子を含有しない。このような共役系化合物は、分子同士のパッキング性が十分に高く、電子注入及び電子輸送性に優れたn型半導体として十分に好適なものとなる。   When the said conjugated compound has 2 or more groups represented by general formula (I), parts other than the said group do not contain a fluorine atom. Such a conjugated compound has a sufficiently high packing property between molecules, and is sufficiently suitable as an n-type semiconductor excellent in electron injection and electron transport properties.

共役系化合物において、複数ある一般式(I)又は(II)で表される基は、同一でも異なっていてもよいが、同一であることがより好ましい。   In the conjugated compound, a plurality of groups represented by the general formula (I) or (II) may be the same or different, but are more preferably the same.

一般式(I)において、Ar及びAr’のいずれか一方は炭素数6以上の2価の芳香族炭化水素基、他方は炭素数4以上の2価の複素環基を示す。これらの基は置換基を有してもよいが、基全体としてフッ素原子を含有しない。Arは炭素数4以上の2価の複素環基であり、Ar’は炭素数6以上の2価の芳香族炭化水素基であることが好ましい。R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は1価の基を示す。 In General Formula (I), any one of Ar and Ar ′ represents a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms, and the other represents a divalent heterocyclic group having 4 or more carbon atoms. Although these groups may have a substituent, the whole group does not contain a fluorine atom. Ar is preferably a divalent heterocyclic group having 4 or more carbon atoms, and Ar ′ is preferably a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms. R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent group.

ここで、2価の芳香族炭化水素基とは、ベンゼン環又は縮合環から水素原子2個を除いた残りの原子団をいう。2価の芳香族炭化水素基の炭素数は、6〜60であることが好ましく、6〜20であることがより好ましい。縮合環としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、ペリレン、フルオレンが挙げられる。これらの中でもベンゼン環、ペンタセン又はピレンから水素原子2個を除いた残りの原子団が特に好ましい。なお、芳香族炭化水素基上に置換基を有していてもよい。ここで、2価の芳香族炭化水素基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。なお、置換基としては、ハロゲン原子、飽和又は不飽和炭化水素基、アリール基、アルコキシ基、アリールアルキル基、アリールオキシ基、1価の複素環基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基が挙げられる。   Here, the divalent aromatic hydrocarbon group means an atomic group remaining after removing two hydrogen atoms from a benzene ring or condensed ring. The carbon number of the divalent aromatic hydrocarbon group is preferably 6 to 60, and more preferably 6 to 20. Examples of the condensed ring include naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, pyrene, perylene, and fluorene. Among these, the remaining atomic group obtained by removing two hydrogen atoms from a benzene ring, pentacene or pyrene is particularly preferable. In addition, you may have a substituent on the aromatic hydrocarbon group. Here, the carbon number of the divalent aromatic hydrocarbon group does not include the carbon number of the substituent. In addition, examples of the substituent include a halogen atom, a saturated or unsaturated hydrocarbon group, an aryl group, an alkoxy group, an arylalkyl group, an aryloxy group, a monovalent heterocyclic group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. .

また、2価の複素環基とは、複素環式化合物から水素原子2個を除いた残りの原子団をいう。2価の複素環基の炭素数は、4〜60であることが好ましく、4〜20であることがより好ましい。なお、2価の複素環基上に置換基を有していてもよく、2価の複素環基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。なお、置換基としては、ハロゲン原子、飽和又は不飽和炭化水素基、アリール基、アルコキシ基、アリールアルキル基、アリールオキシ基、1価の複素環基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基が挙げられる。2価の複素環基としては、チオフェン環、チエノチオフェン環、フラン環、ピロール環及びピリジン環から水素原子2個を除いた残りの原子団が例示され、特にチオフェン環、チエノチオフェン環から水素原子2個を除いた残りの原子団は、特徴的な電気的性質を示し、従来にない新たな電気的特性の発現も期待できる。なお、2価の複素環基としては、2価の芳香族複素環基が好ましい。   The divalent heterocyclic group refers to the remaining atomic group obtained by removing two hydrogen atoms from a heterocyclic compound. The carbon number of the divalent heterocyclic group is preferably 4 to 60, and more preferably 4 to 20. In addition, you may have a substituent on a bivalent heterocyclic group, and carbon number of a substituent is not contained in carbon number of a bivalent heterocyclic group. In addition, examples of the substituent include a halogen atom, a saturated or unsaturated hydrocarbon group, an aryl group, an alkoxy group, an arylalkyl group, an aryloxy group, a monovalent heterocyclic group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. . Examples of the divalent heterocyclic group include the remaining atomic groups obtained by removing two hydrogen atoms from a thiophene ring, thienothiophene ring, furan ring, pyrrole ring, and pyridine ring, and in particular, a thiophene ring, a thienothiophene ring to a hydrogen atom. The remaining atomic groups except the two exhibit characteristic electrical properties, and can be expected to exhibit new electrical characteristics that have not existed before. The divalent heterocyclic group is preferably a divalent aromatic heterocyclic group.

複素環式化合物とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、リン、ホウ素、ケイ素等のヘテロ原子を環内に含むものをいう。   A heterocyclic compound is an organic compound having a cyclic structure in which the elements constituting the ring contain not only carbon atoms but also hetero atoms such as oxygen, sulfur, nitrogen, phosphorus, boron, silicon, etc. Say.

なお、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。LUMOをより低くできる観点から、R及びRはフッ素原子であることが好ましい。 Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. From the viewpoint of lowering LUMO, R 1 and R 2 are preferably fluorine atoms.

上記一般式(I)で表される基は、下記一般式(III)で表される基であることが好ましい。

Figure 0005342852

The group represented by the general formula (I) is preferably a group represented by the following general formula (III).
Figure 0005342852

式(III)中、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は1価の基を示し、Rは水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数1〜20のアルコキシ基を示し、複数存在するRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。Z及びZ’のいずれか一方は下記式(i)で表される基を示し、他方は下記式(ii)〜(ix)で表される基のいずれかを示す。Z’は下記式(i)で表される基であり、Zは下記式(ii)〜(ix)で表される基のいずれかであることが好ましい。また、R、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子又は1価の基を示し、RとRとは互いに結合して環を形成していてもよい。

Figure 0005342852

In formula (III), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent group, and R 0 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. A plurality of R 0 s each representing an alkoxy group may be the same or different. One of Z 1 and Z 1 ′ represents a group represented by the following formula (i), and the other represents any of the groups represented by the following formulas (ii) to (ix). Z 1 ′ is a group represented by the following formula (i), and Z 1 is preferably any one of groups represented by the following formulas (ii) to (ix). R 3 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent group, and R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
Figure 0005342852

共役系化合物が一般式(I)又は(III)で表される基を2以上有する場合、下記一般式(V)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 0005342852

When the conjugated compound has two or more groups represented by the general formula (I) or (III), it is preferably a compound represented by the following general formula (V).
Figure 0005342852

式(V)中、R、R、R、Z及びZ’は上記と同義である。Ar、Ar及びArは、それぞれ独立に、炭素数6以上の2価の芳香族炭化水素基又は炭素数4以上の2価の複素環基を示す。これらの基は置換基を有してもよいが、基全体としてフッ素原子を含有しない。なお、2価の芳香族炭化水素基及び炭素数4以上の2価の複素環基としては、Ar及びAr’で例示した基と同様の基を挙げることができる。Ar、Ar及びArのうち少なくとも1つは、置換基を有してもよいチエニレン基であることが好ましい。但し、基全体としてフッ素原子を含有しない。m、n及びpは、それぞれ独立に0〜6の整数を示す。複数存在するR、R、R、Z及びZ’はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。本発明の効果をより有効に発揮できる観点から、R及びRは、フッ素原子、Z’は、式(i)で表される基、Zは、式(ii)で表される基であることがより好ましい。また、Ar、Ar及びArのうち少なくとも1つは、チエニレン基であることがさらに好ましい。 In the formula (V), R 0 , R 1 , R 2 , Z 1 and Z 1 ′ are as defined above. Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 each independently represent a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms or a divalent heterocyclic group having 4 or more carbon atoms. Although these groups may have a substituent, the whole group does not contain a fluorine atom. Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group and the divalent heterocyclic group having 4 or more carbon atoms include the same groups as those exemplified for Ar and Ar ′. At least one of Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 is preferably a thienylene group which may have a substituent. However, the whole group does not contain a fluorine atom. m, n and p each independently represent an integer of 0 to 6. A plurality of R 0 , R 1 , R 2 , Z 1 and Z 1 ′ may be the same or different. From the viewpoint of more effectively exerting the effects of the present invention, R 1 and R 2 are fluorine atoms, Z 1 ′ is a group represented by formula (i), and Z 1 is represented by formula (ii). More preferably, it is a group. More preferably, at least one of Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 is a thienylene group.

また、上記一般式(II)において、Ar’’は3価の芳香族炭化水素基又は3価の複素環基(これらの基は置換基を有していてもよい)を示す。   In the general formula (II), Ar ″ represents a trivalent aromatic hydrocarbon group or a trivalent heterocyclic group (these groups may have a substituent).

3価の芳香族炭化水素基とは、ベンゼン環又は縮合環から水素原子3個を除いた残りの原子団をいう。3価の芳香族炭化水素基の炭素数は、6〜60であることが好ましく、6〜20であることがより好ましい。縮合環としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、ペリレン、フルオレンが挙げられる。これらの中でもベンゼン環から水素原子3個を除いた残りの原子団が特に好ましい。なお、芳香族炭化水素基上に置換基を有していてもよい。3価の芳香族炭化水素基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。   The trivalent aromatic hydrocarbon group refers to the remaining atomic group obtained by removing three hydrogen atoms from a benzene ring or condensed ring. The carbon number of the trivalent aromatic hydrocarbon group is preferably 6 to 60, and more preferably 6 to 20. Examples of the condensed ring include naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, pyrene, perylene, and fluorene. Among these, the remaining atomic group obtained by removing three hydrogen atoms from the benzene ring is particularly preferable. In addition, you may have a substituent on the aromatic hydrocarbon group. The carbon number of the trivalent aromatic hydrocarbon group does not include the carbon number of the substituent.

また、3価の複素環基とは、複素環式化合物から水素原子3個を除いた残りの原子団をいう。3価の複素環基の炭素数は、4〜60であることが好ましく、4〜20であることがより好ましい。なお、3価の複素環基上に置換基を有していてもよく、3価の複素環基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。3価の複素環基としては、チオフェン環、チエノチオフェン環、フラン環、ピロール環及びピリジン環から水素原子3個を除いた残りの原子団が例示され、特にチオフェン環、チエノチオフェン環から水素原子3個を除いた残りの原子団は、特徴的な電気的性質を示し、従来にない新たな電気的特性の発現も期待できる。なお、3価の複素環基としては、3価の芳香族複素環基が好ましい。   The trivalent heterocyclic group refers to the remaining atomic group obtained by removing three hydrogen atoms from the heterocyclic compound. The carbon number of the trivalent heterocyclic group is preferably 4 to 60, and more preferably 4 to 20. In addition, you may have a substituent on a trivalent heterocyclic group, and carbon number of a substituent is not contained in carbon number of a trivalent heterocyclic group. Examples of the trivalent heterocyclic group include the remaining atomic groups obtained by removing three hydrogen atoms from a thiophene ring, thienothiophene ring, furan ring, pyrrole ring, and pyridine ring, and in particular, a thiophene ring, a thienothiophene ring to a hydrogen atom. The remaining atomic groups other than three exhibit characteristic electrical properties, and can be expected to exhibit new electrical characteristics that have not existed before. The trivalent heterocyclic group is preferably a trivalent aromatic heterocyclic group.

上記一般式(II)で表される基は、下記一般式(IV)で表される基であることが好ましい。

Figure 0005342852

The group represented by the general formula (II) is preferably a group represented by the following general formula (IV).
Figure 0005342852

式(IV)中、R10は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のフルオロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基又は炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基を示し、Zは、下記式(xi)〜(xix)で表される基のいずれかを示す。Zは、下記式(xii)で表される基であることが好ましい。また、R13、R14、R15及びR16はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は1価の基を示し、R13とR14とは互いに結合して環を形成していてもよい。

Figure 0005342852

In the formula (IV), R 10 is a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Represents a fluoroalkoxy group, and Z 2 represents any one of groups represented by the following formulas (xi) to (xix). Z 2 is preferably a group represented by the following formula (xii). R 13 , R 14 , R 15 and R 16 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent group, and R 13 and R 14 may be bonded to each other to form a ring. .
Figure 0005342852

共役系化合物が一般式(II)又は(IV)で表される基を2以上有する場合、下記一般式(VI)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 0005342852

When the conjugated compound has two or more groups represented by the general formula (II) or (IV), it is preferably a compound represented by the following general formula (VI).
Figure 0005342852

式(VI)中、R10及びZは上記と同義であり、複数存在するR10及びZは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。Ar、Ar及びArは、それぞれ独立に、炭素数6以上の2価の芳香族炭化水素基又は炭素数4以上の2価の複素環基(これらの基は置換基を有していてもよい)を示す。なお、2価の芳香族炭化水素基及び炭素数4以上の2価の複素環基としては、Ar及びAr’で例示した基と同様の基を挙げることができる。また、Ar、Ar及びArのうち少なくとも1つは置換基を有してもよいチエニレン基であることがより好ましい。q、r及びsは、それぞれ独立に0〜6の整数を示す。本発明の効果をより有効に発揮できる観点から、Zは、式(xii)で表される基であることが好ましい。 In formula (VI), R 10 and Z 2 have the same meanings as described above, and a plurality of R 10 and Z 2 may be the same or different. Ar 4 , Ar 5 and Ar 6 are each independently a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms or a divalent heterocyclic group having 4 or more carbon atoms (these groups have a substituent). May be). Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group and the divalent heterocyclic group having 4 or more carbon atoms include the same groups as those exemplified for Ar and Ar ′. More preferably, at least one of Ar 4 , Ar 5 and Ar 6 is a thienylene group which may have a substituent. q, r and s each independently represent an integer of 0 to 6. From the viewpoint of more effectively exerting the effects of the present invention, Z 2 is preferably a group represented by the formula (xii).

及びR10におけるアルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基が挙げられ、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基が好ましい。上記アルキル基として、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、3−メチルブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ラウリル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロドデシル基が挙げられる。アルコキシ基としては、上記アルキル基をその構造中に含む炭素数1〜20のアルコキシ基が挙げられる。アルコキシ基としては、上記アルキル基をその構造中に含む炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基が挙げられ、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を含むものが好ましい。R10におけるフルオロアルキル基としては、上記アルキル基の水素原子を一部又は全部をフッ素原子に置き換えた基が挙げられ、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のフルオロアルキル基が好ましい。フルオロアルコキシ基としては、上記フルオロアルキル基をその構造中に含む炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基が挙げられ、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のフルオロアルキル基を含むものが好ましい。 Examples of the alkyl group in R 0 and R 10 include a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms can be used. preferable. Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, tert-butyl group, 3-methylbutyl group, pentyl group, hexyl group, 2 -Ethylhexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, lauryl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclododecyl group. As an alkoxy group, the C1-C20 alkoxy group which contains the said alkyl group in the structure is mentioned. Examples of the alkoxy group include linear, branched, or cyclic alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms that include the alkyl group in the structure, and include linear, branched, or cyclic groups having 1 to 12 carbon atoms. Those containing an alkyl group are preferred. Examples of the fluoroalkyl group in R 10 include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the above alkyl group are replaced by fluorine atoms, and linear, branched or cyclic fluoroalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms are preferable. Examples of the fluoroalkoxy group include C1-C20 fluoroalkoxy groups containing the above-mentioned fluoroalkyl group in the structure thereof, and those containing a linear, branched or cyclic fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms Is preferred.

また、R、R、R、R、R、R、R13、R14、R15及びR16における1価の基としては、例えば、直鎖状又は分岐状の低分子鎖、炭素数3〜60の1価の環状基(単環でも縮合環でも、炭素環でも複素環でも、飽和でも不飽和でもよく、置換基を有していてもよい)、飽和又は不飽和炭化水素基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルカノイルオキシ基、アミノ基、オキシアミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルカノイルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシスルホニル基(但し、そのアルコキシ基はハロゲン原子で置換されてもよい。)、アルキルスルホニル基(但し、そのアルキル基はハロゲン原子で置換されてもよい。)、スルファモイル基、アルキルスルファモイル基、カルボキシル基、カルバモイル基、アルキルカルバモイル基、アルカノイル基及びアルコキシカルボニル基が挙げられる Examples of the monovalent group in R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 13 , R 14 , R 15, and R 16 include, for example, a linear or branched low molecule Chain, monovalent cyclic group having 3 to 60 carbon atoms (monocyclic or condensed ring, carbocyclic or heterocyclic ring, which may be saturated or unsaturated, may have a substituent), saturated or unsaturated Hydrocarbon group, hydroxyl group, alkoxy group, alkanoyloxy group, amino group, oxyamino group, alkylamino group, dialkylamino group, alkanoylamino group, cyano group, nitro group, sulfo group, alkyl group substituted by halogen atom An alkoxysulfonyl group (wherein the alkoxy group may be substituted with a halogen atom), an alkylsulfonyl group (wherein the alkyl group may be substituted with a halogen atom), Rufamoiru group, alkylsulfamoyl group, a carboxyl group, a carbamoyl group, an alkylcarbamoyl group include an alkanoyl group and an alkoxycarbonyl group

アルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基が挙げられ、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基が好ましい。アルキル基として、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、3−メチルブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ラウリル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロドデシル基が挙げられる。アルキル基をその構造中に含む基(例えば、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基)についても同様である。   As an alkyl group, a C1-C20 linear, branched or cyclic alkyl group is mentioned, A C1-C12 linear, branched or cyclic alkyl group is preferable. Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, tert-butyl group, 3-methylbutyl group, pentyl group, hexyl group, 2- Examples include ethylhexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, lauryl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, and cyclododecyl group. The same applies to a group containing an alkyl group in its structure (for example, an alkoxy group, an alkylamino group, or an alkoxycarbonyl group).

不飽和炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、プロパルギル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基及び2−ブテニル基が挙げられる。   Although it does not specifically limit as an unsaturated hydrocarbon group, For example, a vinyl group, 1-propenyl group, an allyl group, a propargyl group, an isopropenyl group, 1-butenyl group, and 2-butenyl group are mentioned.

アルカノイル基としては、特に限定されないが、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、イソブチリル基、バレリル基及びイソバレリル基等が挙げられる。アルカノイル基をその構造中に含む基(例えば、アルカノイルオキシ基、アルカノイルアミノ基)についても同様である。また、炭素数1のアルカノイル基とはホルミル基を指すものとし、アルカノイル基をその構造中に含む基についても同様である。   The alkanoyl group is not particularly limited, and examples thereof include a formyl group, an acetyl group, a propionyl group, an isobutyryl group, a valeryl group, and an isovaleryl group. The same applies to a group containing an alkanoyl group in its structure (for example, an alkanoyloxy group or an alkanoylamino group). Further, the alkanoyl group having 1 carbon atom means a formyl group, and the same applies to a group containing an alkanoyl group in its structure.

本発明の共役系化合物は、有機n型半導体としての電子輸送性が高いことが期待される。この効果を高めるためには、一般式(I)又は(II)で表される基以外のπ共役した構造の平面性を高め、π−πスタック構造をとりやすくすることが好ましい。そのような観点から、一般式(V)におけるAr、Ar及びAr、並びに(VI)におけるAr、Ar及びArは、縮合環又はチオフェン環を含む構造であることが好ましい。チオフェン骨格を含む構造は、π−πスタック構造の面間隔が小さくすることができるため、特に好ましい。また、有機溶剤に対する溶解度の向上、π共役平面性の保持等の観点から、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar及びArは、置換基を有していることが好ましい。但し、基全体としてフッ素原子を含有しないことが好ましい。 The conjugated compound of the present invention is expected to have a high electron transport property as an organic n-type semiconductor. In order to enhance this effect, it is preferable to enhance the planarity of the π-conjugated structure other than the group represented by the general formula (I) or (II) so that a π-π stack structure can be easily formed. From such a viewpoint, Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 in the general formula (V) and Ar 4 , Ar 5 and Ar 6 in (VI) preferably have a structure containing a condensed ring or a thiophene ring. A structure including a thiophene skeleton is particularly preferable because the plane spacing of the π-π stack structure can be reduced. Further, from the viewpoints of improving the solubility in organic solvents and maintaining π-conjugated planarity, Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , Ar 4 , Ar 5 and Ar 6 preferably have a substituent. However, it is preferable that the whole group does not contain a fluorine atom.

本発明の共役系化合物は、一般式(I)、(II)、(III)又は(IV)で表される基を2以上有している。電子輸送性を高めるという観点から、共役系化合物は、上記一般式(V)又は(VI)で表される化合物であることが好ましい。上記式(V)又は(VI)で表される化合物として、具体的には、下記一般式(1)〜(20)で表される化合物を挙げることができる。

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The conjugated compound of the present invention has two or more groups represented by general formula (I), (II), (III) or (IV). From the viewpoint of enhancing the electron transport property, the conjugated compound is preferably a compound represented by the general formula (V) or (VI). Specific examples of the compound represented by the formula (V) or (VI) include compounds represented by the following general formulas (1) to (20).
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ここで、Rは、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数1〜20のアルコキシ基を示す。R、R’及びR’’は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のフルオロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基又は炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基を示す。複数あるR、R、R’及びR’’は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。中でも、R、R及びR’は、水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基であることが好ましく、R’’は、フッ素原子又は炭素数1〜20のフルオロアルキル基であることが好ましい。 Here, R shows a hydrogen atom, a C1-C20 alkyl group, or a C1-C20 alkoxy group. R * , R ′ and R ″ are a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or 1 to 20 carbon atoms. Of the fluoroalkoxy group. A plurality of R, R * , R ′ and R ″ may be the same or different. Among them, R, R * and R ′ are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R ″ is preferably a fluorine atom or a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms. .

本発明の共役系化合物は、電気化学測定(サイクリックボルタンメトリー)法によって測定されるフェロセンを基準とした還元電位が−2.0V〜+0.5Vであるものが好ましく、−1.8V〜+0.2Vであることがより好ましい。還元電位が上述の数値範囲を有することで、共役系化合物は電子注入に優れ、電子輸送性に優れるn型半導体として十分に好適なものとなる。還元電位は、以下に述べる方法によって測定することができる。尚、測定に用いられる支持電解質、溶剤及び電極については、以下に示す例示物に限定されるわけではなく、同程度の測定が可能なものであれば任意のものを用いることができる。   The conjugated compound of the present invention preferably has a reduction potential of −2.0 V to +0.5 V based on ferrocene measured by an electrochemical measurement (cyclic voltammetry) method, and is −1.8 V to +0. More preferably, it is 2V. When the reduction potential has the above-described numerical range, the conjugated compound is sufficiently suitable as an n-type semiconductor having excellent electron injection and excellent electron transport properties. The reduction potential can be measured by the method described below. The supporting electrolyte, the solvent, and the electrode used for the measurement are not limited to the exemplified materials shown below, and any materials can be used as long as the same level of measurement is possible.

支持電解質として、例えば、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスファートを0.1mol/L程度含有する有機溶剤に、測定対象材料を0.1〜2mM程度溶解させる。こうして得られた溶液を、乾燥窒素バブリング、減圧脱気、超音波照射などの手法により、酸素を除去した後、作用電極として例えば白金電極やグラッシーカーボン電極を用い、対電極として例えば白金電極を用い、掃引速度100mV/secにて電気的中性状態から電解還元する。電解還元時に検出される最初のピーク値の電位を、例えばフェロセン等の基準物質の酸化還元電位と比較することにより、測定対象材料の酸化(又は還元)電位を得る。こうして得られた酸化(又は還元)電位を、更にフェロセンを基準として換算した値が、本発明における還元電位である。   As a supporting electrolyte, for example, about 0.1 to 2 mM of the measurement target material is dissolved in an organic solvent containing about 0.1 mol / L of tetrabutylammonium perchlorate and tetrabutylammonium hexafluorophosphate. After removing oxygen from the solution thus obtained by techniques such as dry nitrogen bubbling, vacuum degassing, and ultrasonic irradiation, a platinum electrode or a glassy carbon electrode is used as a working electrode, and a platinum electrode is used as a counter electrode, for example. Electrolytic reduction from an electrically neutral state at a sweep rate of 100 mV / sec. By comparing the potential of the first peak value detected at the time of electrolytic reduction with the oxidation-reduction potential of a reference substance such as ferrocene, the oxidation (or reduction) potential of the material to be measured is obtained. A value obtained by converting the oxidation (or reduction) potential thus obtained with reference to ferrocene is the reduction potential in the present invention.

次に、本発明の共役系化合物の製造方法について説明する。共役系化合物は、例えば、下記一般式(VIIa)、(VIIb)、(VIIIa)(VIIIb)、(IX)、(IX’)、(X)、(X’)、(XIa)、(XIb)、(XIIa)及び(XIIb)(以下、「(VIIa)〜(XIIb)」と略記する)で表される化合物を原料として、これらを反応させることにより製造することができる。

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Next, the manufacturing method of the conjugated compound of this invention is demonstrated. Conjugated compounds include, for example, the following general formulas (VIIa), (VIIb), (VIIIa) (VIIIb), (IX), (IX ′), (X), (X ′), (XIa), (XIb) , (XIIa) and (XIIb) (hereinafter abbreviated as “(VIIa) to (XIIb)”) as a raw material.
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式(VIIa)〜(XIIb)中、Ar、Ar’、Ar’’、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Z、Z’、Z、R、R10、R、R、m、n、p、q、r及びsは上記と同義である。W及びWは、それぞれ独立にハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基、アリールアルキルスルホネート基、ホウ酸エステル残基、スルホニウムメチル基、ホスホニウムメチル基、ホスホネートメチル基、モノハロゲン化メチル基、ホウ酸残基(−B(OH))、ホルミル基、トリアルキルスタニル基又はビニル基を示す。ホウ酸エステル残基の具体例としては、ジメチルホウ酸、ジイソプロピルホウ酸、1,3,2−ジオキサボロラン、4,4,5,5−テトラエチル−1,3,2−ジオキサボロラン、1,3,2−ジオキサボロアンが挙げられる。 In formulas (VIIa) to (XIIb), Ar, Ar ′, Ar ″, Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , Ar 4 , Ar 5 , Ar 6 , Z 1 , Z 1 ′, Z 2 , R 0 , R 10 , R 1 , R 2 , m, n, p, q, r and s are as defined above. W 1 and W 2 each independently represent a halogen atom, an alkyl sulfonate group, an aryl sulfonate group, an aryl alkyl sulfonate group, a boric acid ester residue, a sulfonium methyl group, a phosphonium methyl group, a phosphonate methyl group, a monohalogenated methyl group, A boric acid residue (-B (OH) 2 ), a formyl group, a trialkylstannyl group or a vinyl group is shown. Specific examples of the boric acid ester residue include dimethyl boric acid, diisopropyl boric acid, 1,3,2-dioxaborolane, 4,4,5,5-tetraethyl-1,3,2-dioxaborolane, 1,3,2- Dioxaboroan is mentioned.

一般式(VIIa)〜(XIIb)で表される化合物の合成上及び反応のし易さの観点から、W及びWは、それぞれ独立にハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基、アリールアルキルスルホネート基、ホウ酸エステル残基、ホウ酸残基又はトリアルキルスタニル基であることが好ましい。原料として、一般式(IX)又は(X)で表される化合物を用いる場合、強い電子吸引性のため反応し難いときは、カルボニル基をアルキレンジオキシ基にした一般式(IX’)又は(X’)で表される化合物を中間体として用いて反応させ、反応後アルキレンジオキシ基をカルボニル基に変換してもよい。 From the viewpoint of the synthesis of the compounds represented by the general formulas (VIIa) to (XIIb) and the ease of reaction, W 1 and W 2 are each independently a halogen atom, an alkyl sulfonate group, an aryl sulfonate group, or an arylalkyl. A sulfonate group, a boric acid ester residue, a boric acid residue or a trialkylstannyl group is preferred. When the compound represented by the general formula (IX) or (X) is used as a raw material and the reaction is difficult due to strong electron withdrawing property, the general formula (IX ′) or ( The compound represented by X ′) may be reacted as an intermediate, and the alkylenedioxy group may be converted to a carbonyl group after the reaction.

例えば、一般式(X’)で表される化合物と一般式(XIIb)で表される化合物とを反応させることにより下記一般式(XIII)で表される化合物を中間体として製造し、反応後アルキレンジオキシ基をカルボニル基に変換することにより上記一般式(VI)の化合物が製造できる。

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For example, a compound represented by the following general formula (XIII) is produced as an intermediate by reacting a compound represented by the general formula (X ′) with a compound represented by the general formula (XIIb). The compound of the above general formula (VI) can be produced by converting an alkylenedioxy group into a carbonyl group.
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式(XIII)中、Ar、Ar、Ar、Z、R10、q、r及びsは上記と同義である。 In formula (XIII), Ar 4 , Ar 5 , Ar 6 , Z 2 , R 10 , q, r and s have the same meanings as described above.

上記共役系化合物を製造するための方法としては、例えば、Suzukiカップリング反応を用いる方法、Grignard反応を用いる方法、Stille反応を用いる方法、Ni(0)触媒を用いる方法、FeCl等の酸化剤を用いる方法、アニオンの酸化反応を用いる方法、酢酸パラジウムと有機塩基を用いる方法、α無置換又はハロゲン体からリチオ体を調製して酸化カップリングする方法、電気化学的な酸化反応を用いる方法及び適当な脱離基を有する中間体化合物の分解による方法を挙げることができる。 Examples of the method for producing the conjugated compound include a method using a Suzuki coupling reaction, a method using a Grignard reaction, a method using a Stille reaction, a method using a Ni (0) catalyst, and an oxidizing agent such as FeCl 3. , A method using an anion oxidation reaction, a method using palladium acetate and an organic base, a method of using α-substitution or preparing a thiothio compound from a halogen compound and oxidative coupling, a method using an electrochemical oxidation reaction, and Examples thereof include a method by decomposition of an intermediate compound having an appropriate leaving group.

これらのうち、Suzukiカップリング反応を用いる方法、Grignard反応を用いる方法、Stille反応を用いる方法、Ni(0)触媒を用いる方法、アニオンの酸化反応を用いる方法、酢酸パラジウムと有機塩基を用いる方法が、構造制御がし易く、また、原料の入手し易さ及び反応操作の簡便さから好ましい。   Among these, there are a method using a Suzuki coupling reaction, a method using a Grignard reaction, a method using a Stille reaction, a method using a Ni (0) catalyst, a method using an anion oxidation reaction, and a method using palladium acetate and an organic base. It is preferable from the viewpoint of easy structure control, availability of raw materials, and simplicity of reaction operation.

Suzukiカップリング反応の場合は、触媒として、例えば、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、パラジウムアセテート類を用い、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化バリウム等の無機塩基、トリエチルアミン等の有機塩基、フッ化セシウム等の無機塩をモノマーに対して当量以上、好ましくは1〜10当量加えて反応させる。また、無機塩を水溶液として、2相系で反応させてもよい。この反応に用いる溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、トルエン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランが例示される。反応温度は、使用する溶媒にもよるが50〜160℃程度が好ましい。溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。反応時間は1時間〜200時間程度である。Suzukiカップリング反応については、例えば、ケミカル・レビュー(Chem.Rev.),第95巻,2457頁(1995年)に記載されている。   In the case of the Suzuki coupling reaction, for example, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, palladium acetates are used as a catalyst, an inorganic base such as potassium carbonate, sodium carbonate, barium hydroxide, an organic base such as triethylamine, cesium fluoride, etc. The inorganic salt such as is added in an equivalent amount or more, preferably 1 to 10 equivalents with respect to the monomer. Moreover, you may make it react by a two-phase system by making inorganic salt into aqueous solution. Examples of the solvent used in this reaction include N, N-dimethylformamide, toluene, dimethoxyethane, and tetrahydrofuran. The reaction temperature is preferably about 50 to 160 ° C. although it depends on the solvent used. The temperature may be raised to near the boiling point of the solvent and refluxed. The reaction time is about 1 hour to 200 hours. The Suzuki coupling reaction is described in, for example, Chemical Review (Chem. Rev.), 95, 2457 (1995).

Ni(0)触媒を用いる反応の場合、Ni(0)触媒として、ゼロ価ニッケル錯体を使う方法と、ニッケル塩を還元剤の存在下で反応させ、系内でゼロ価ニッケルを生成させる方法とがある。ゼロ価ニッケル錯体としては、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)、(エチレン)ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(0)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケルなどが例示され、中でも、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)が、汎用性で安価という観点で好ましい。   In the case of a reaction using a Ni (0) catalyst, a method using a zero-valent nickel complex as a Ni (0) catalyst, a method of reacting a nickel salt in the presence of a reducing agent, and generating zero-valent nickel in the system There is. Examples of the zero-valent nickel complex include bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (0), (ethylene) bis (triphenylphosphine) nickel (0), tetrakis (triphenylphosphine) nickel, Bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (0) is preferred from the viewpoint of versatility and low cost.

また、上記反応に中性配位子を添加することが、収率向上の観点から好ましい。ここで、中性配位子とは、アニオンやカチオンを有していない配位子であり、2,2’−ビピリジル、1,10−フェナントロリン、メチレンビスオキサゾリン、N,N’−テトラメチルエチレンジアミン等の含窒素配位子;トリフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェノキシホスフィン等の第三ホスフィン配位子などが例示される。この中でも、汎用性、安価の点で含窒素配位子が好ましく、2,2’−ビピリジルが高反応性、高収率の点で特に好ましい。特に、共役系化合物の収率向上の点から、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)を含む系に、中性配位子として2,2’−ビピリジルを加えた系が好ましい。系内でゼロ価ニッケルを生成させる方法においては、ニッケル塩として塩化ニッケル、酢酸ニッケルを用いることができる。還元剤としては、亜鉛、水素化ナトリウム、ヒドラジン及びその誘導体、リチウムアルミニウムハイドライドが挙げられる。また、必要に応じて添加物として、ヨウ化アンモニウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化カリウム等を併用してもよい。   Moreover, it is preferable from a viewpoint of a yield improvement to add a neutral ligand to the said reaction. Here, the neutral ligand is a ligand having no anion or cation, and 2,2′-bipyridyl, 1,10-phenanthroline, methylenebisoxazoline, N, N′-tetramethylethylenediamine. And nitrogen-containing ligands such as triphenylphosphine, tolylphosphine, tributylphosphine, and triphenoxyphosphine. Among these, a nitrogen-containing ligand is preferable from the viewpoint of versatility and low cost, and 2,2'-bipyridyl is particularly preferable from the viewpoint of high reactivity and high yield. In particular, a system in which 2,2′-bipyridyl is added as a neutral ligand to a system containing bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (0) is preferable from the viewpoint of improving the yield of a conjugated compound. . In the method for producing zero-valent nickel in the system, nickel chloride or nickel acetate can be used as the nickel salt. Examples of the reducing agent include zinc, sodium hydride, hydrazine and derivatives thereof, and lithium aluminum hydride. Moreover, you may use together ammonium iodide, lithium iodide, potassium iodide etc. as an additive as needed.

Stille反応の場合は、触媒として、例えば、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、パラジウムアセテート類を用い、有機スズ化合物をモノマーとして反応させる。この反応に用いる溶媒として、N,N−ジメチルホルムアミド、トルエン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランを挙げることができる。反応温度は、使用する溶媒によるが、50〜160℃程度が好ましい。溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。反応時間は1時間〜200時間程度である。   In the Stille reaction, for example, tetrakis (triphenylphosphine) palladium or palladium acetate is used as a catalyst, and an organotin compound is reacted as a monomer. Examples of the solvent used in this reaction include N, N-dimethylformamide, toluene, dimethoxyethane, and tetrahydrofuran. Although reaction temperature is based on the solvent to be used, about 50-160 degreeC is preferable. The temperature may be raised to near the boiling point of the solvent and refluxed. The reaction time is about 1 hour to 200 hours.

アニオンの酸化反応を用いる方法の場合は、ハロゲン又は水素置換体をモノマーとして、n−ブチルリチウムと反応させてリチオ体を調製し、臭化銅(II)、塩化銅(II)、アセチルアセトナト鉄(III)等の酸化剤で処理する。この反応に用いる溶媒としては、トルエン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンが例示される。反応温度は、使用する溶媒にもよるが、50〜160℃程度が好ましい。溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。反応時間は5分〜200時間程度である。   In the case of a method using an anion oxidation reaction, a halogen or hydrogen substitution product is used as a monomer to prepare a thio compound by reaction with n-butyllithium, and copper (II) bromide, copper (II) chloride, acetylacetonate Treat with an oxidizing agent such as iron (III). Examples of the solvent used in this reaction include toluene, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, hexane, heptane, and octane. The reaction temperature depends on the solvent used, but is preferably about 50 to 160 ° C. The temperature may be raised to near the boiling point of the solvent and refluxed. The reaction time is about 5 minutes to 200 hours.

酢酸パラジウムと有機塩基を用いる方法の場合は、ハロゲン置換体をモノマーとして酢酸パラジウム(II)及びジイソプロピルアミン、トリエチルアミンなどの有機塩基を加えて反応させる。この反応に用いる溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、トルエン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランが例示される。反応温度は、使用する溶媒にもよるが、50〜160℃程度が好ましい。溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。反応時間は5分〜200時間程度である。   In the case of a method using palladium acetate and an organic base, palladium (II) acetate and an organic base such as diisopropylamine or triethylamine are added and reacted using a halogen-substituted product as a monomer. Examples of the solvent used in this reaction include N, N-dimethylformamide, toluene, dimethoxyethane, and tetrahydrofuran. The reaction temperature depends on the solvent used, but is preferably about 50 to 160 ° C. The temperature may be raised to near the boiling point of the solvent and refluxed. The reaction time is about 5 minutes to 200 hours.

本発明の共役系化合物を有機薄膜素子用の材料として用いる場合、その純度が素子特性に影響を与えるため、昇華精製、再結晶等の方法で純化処理をすることが好ましい。   When the conjugated compound of the present invention is used as a material for an organic thin film device, the purity affects the device characteristics. Therefore, it is preferable to perform a purification treatment by a method such as sublimation purification or recrystallization.

次に、本発明の有機薄膜について説明する。本発明の有機薄膜は、上記共役系化合物を含むものである。   Next, the organic thin film of the present invention will be described. The organic thin film of the present invention contains the above conjugated compound.

有機薄膜は、上記共役系化合物の1種類を単独で含むものであってもよく、また上記共役系化合物の2種類以上を含むものであってもよい。また、有機薄膜の電子輸送性又はホール輸送性を高めるため、上記共役系化合物以外に電子輸送性又はホール輸送性を有した低分子化合物又は高分子化合物(電子輸送性材料、ホール輸送性材料)を混合して用いることもできる。   The organic thin film may contain one kind of the conjugated compound alone or may contain two or more kinds of the conjugated compound. Moreover, in order to improve the electron transport property or hole transport property of an organic thin film, the low molecular weight compound or polymer compound (electron transport material, hole transport material) which had electron transport property or hole transport property other than the said conjugated compound. Can also be used in combination.

ホール輸送性材料としては、公知のものが使用でき、例えば、ピラゾリン、アリールアミン、スチルベン、トリアリールジアミン、オリゴチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリシラン、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアリーレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、及びこれらの誘導体が挙げられる。   As the hole transporting material, known materials can be used, for example, pyrazoline, arylamine, stilbene, triaryldiamine, oligothiophene, polyvinylcarbazole, polysilane, polysiloxane having aromatic amine in the side chain or main chain, polyaniline , Polythiophene, polypyrrole, polyarylene vinylene, polythienylene vinylene, and derivatives thereof.

電子輸送性材料としては、公知のものが使用でき、例えば、オキサジアゾール、アントラキノジメタン、ベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、テトラシアノアンスラキノジメタン、フルオレノン、ジフェニルジシアノエチレン、ジフェノキノン、8−ヒドロキシキノリンの金属錯体、ポリキノリン、ポリキノキサリン、ポリフルオレン、C60等のフラーレン類、及びこれらの誘導体が挙げられる。 As the electron transporting material, known materials can be used. For example, oxadiazole, anthraquinodimethane, benzoquinone, naphthoquinone, anthraquinone, tetracyanoanthraquinodimethane, fluorenone, diphenyldicyanoethylene, diphenoquinone, 8-hydroxyquinoline. , metal complexes, polyquinoline of polyquinoxaline, polyfluorenes, fullerenes such as C 60, and derivatives thereof.

また、本発明の有機薄膜は、有機薄膜中で吸収した光により電荷を発生させるために、電荷発生材料を含んでいてもよい。電荷発生材料としては、公知のものが使用でき、例えば、アゾ化合物、ジアゾ化合物、無金属フタロシアニン化合物、金属フタロシアニン化合物、ペリレン化合物、多環キノン系化合物、スクアリリウム化合物、アズレニウム化合物、チアピリリウム化合物及びC60等のフラーレン類が挙げられる。 Further, the organic thin film of the present invention may contain a charge generating material in order to generate a charge by light absorbed in the organic thin film. As the charge generation material, known materials can be used. For example, azo compounds, diazo compounds, metal-free phthalocyanine compounds, metal phthalocyanine compounds, perylene compounds, polycyclic quinone compounds, squarylium compounds, azurenium compounds, thiapyrylium compounds, and C 60. And fullerenes.

さらに、本発明の有機薄膜は、種々の機能を発現させるために必要な材料を含んでいてもよい。このような材料としては、例えば、吸収した光により電荷を発生させる機能を増感するためのため増感剤、安定性を増すための安定化剤、UV光を吸収するためのUV吸収剤が挙げられる。   Furthermore, the organic thin film of the present invention may contain materials necessary for developing various functions. Examples of such materials include sensitizers for sensitizing the function of generating charges by absorbed light, stabilizers for increasing stability, and UV absorbers for absorbing UV light. Can be mentioned.

また、本発明の有機薄膜は、機械的特性を高めるため、上記化合物以外の高分子化合物材料を高分子バインダーとして含んでいてもよい。高分子バインダーとしては、電子輸送性又はホール輸送性を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が強くないものが好ましい。   In addition, the organic thin film of the present invention may contain a polymer compound material other than the above compound as a polymer binder in order to improve mechanical properties. As the polymer binder, those that do not extremely inhibit the electron transport property or hole transport property are preferable, and those that do not strongly absorb visible light are preferable.

このような高分子バインダーとして、例えば、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン、及びこれらの誘導体が挙げられる。   Examples of such a polymer binder include poly (N-vinylcarbazole), polyaniline, polythiophene, poly (p-phenylene vinylene), poly (2,5-thienylene vinylene), polycarbonate, polyacrylate, polymethyl acrylate, Examples include polymethyl methacrylate, polystyrene, polyvinyl chloride, polysiloxane, and derivatives thereof.

本発明の有機薄膜の製造方法は、特に限定されないが、例えば、上記共役系化合物、必要に応じて混合する電子輸送性材料又はホール輸送性材料、高分子バインダー及び溶媒を含む溶液からの成膜による方法を用いることができる。また、共役系化合物が昇華性を有する場合は、真空蒸着法により薄膜に形成することもできる。   The method for producing the organic thin film of the present invention is not particularly limited. For example, the film is formed from a solution containing the conjugated compound, an electron transporting material or hole transporting material mixed as necessary, a polymer binder, and a solvent. Can be used. Moreover, when a conjugated compound has sublimation property, it can also form in a thin film by a vacuum evaporation method.

溶媒は、共役系化合物及び混合する電子輸送性材料又はホール輸送性材料、高分子バインダーを溶解させるものであれば特に制限はない。   The solvent is not particularly limited as long as it dissolves the conjugated compound, the electron transporting material or hole transporting material to be mixed, and the polymer binder.

上記溶媒として、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、n−ブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン等の不飽和炭化水素系溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル系溶媒を用いることができる。本発明の共役系化合物は、化合物の構造や分子量にもよるが、これらの溶媒に通常0.1質量%以上溶解させることができる。   Examples of the solvent include unsaturated hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, n-butylbenzene, sec-butylbenzene, tert-butylbenzene, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, Halogenated saturated hydrocarbon solvents such as dichloroethane, chlorobutane, bromobutane, chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane and bromocyclohexane, and halogenated unsaturated hydrocarbon solvents such as chlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene , Ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran can be used. Although the conjugated compound of the present invention depends on the structure and molecular weight of the compound, it can be usually dissolved in these solvents in an amount of 0.1% by mass or more.

成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法及びキャピラリーコート法等の塗布法を用いることができる。中でも、スピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法及びキャピラリーコート法が好ましい。   Film formation methods include spin coating, casting, micro gravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating, dip coating, spray coating, screen printing, flexographic printing. Application methods such as offset printing, ink jet printing, dispenser printing, nozzle coating and capillary coating can be used. Of these, spin coating, flexographic printing, ink jet printing, dispenser printing, nozzle coating, and capillary coating are preferred.

有機薄膜の膜厚は、1nm〜100μmであることが好ましく、2nm〜1000nmであることがより好ましく、5nm〜500nmであることがさらに好ましく、20nm〜200nmであることが特に好ましい。   The thickness of the organic thin film is preferably 1 nm to 100 μm, more preferably 2 nm to 1000 nm, still more preferably 5 nm to 500 nm, and particularly preferably 20 nm to 200 nm.

本発明の有機薄膜を製造する工程には、共役系化合物を配向させる工程が含まれていてもよい。この工程により共役系化合物を配向させた有機薄膜は、主鎖分子又は側鎖分子が一方向に並ぶので、電子移動度又はホール移動度が向上する。   The step of producing the organic thin film of the present invention may include a step of orienting the conjugated compound. In the organic thin film in which the conjugated compound is oriented by this step, the main chain molecules or the side chain molecules are arranged in one direction, so that the electron mobility or the hole mobility is improved.

共役系化合物を配向させる方法としては、液晶の配向手法として知られている方法を用いることができる。中でもラビング法、光配向法、シェアリング法(ずり応力印加法)や引き上げ塗布法が配向手法として簡便かつ有用で利用しやすく、ラビング法、シェアリング法が好ましい。   As a method of aligning the conjugated compound, a method known as a liquid crystal alignment method can be used. Among them, the rubbing method, the photo-alignment method, the sharing method (shear stress application method) and the pulling coating method are simple, useful and easy to use as the alignment method, and the rubbing method and the sharing method are preferable.

本発明の有機薄膜は、電子輸送性又はホール輸送性を有することから、電極から注入された電子又はホール、あるいは光吸収により発生した電荷を輸送制御することにより、有機薄膜トランジスタ、有機光電変換素子(有機太陽電池、光センサ等)等の有機薄膜素子に用いることができる。本発明の有機薄膜をこれらの有機薄膜素子に用いる場合は、配向処理により配向させて用いることがより電子輸送性又はホール輸送性が向上するため好ましい。   Since the organic thin film of the present invention has an electron transport property or a hole transport property, by controlling the transport of electrons or holes injected from the electrode or charges generated by light absorption, an organic thin film transistor, an organic photoelectric conversion element ( It can be used for organic thin film elements such as organic solar cells and optical sensors. When the organic thin film of the present invention is used for these organic thin film elements, it is preferable to use the organic thin film by orientation treatment because the electron transport property or hole transport property is further improved.

次に、本発明の有機薄膜の有機薄膜トランジスタへの応用について説明する。有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となり本発明の共役系化合物を含む有機薄膜層(活性層)、電流経路を通る電流量を制御するゲート電極を備えた構造であればよく、電界効果型、静電誘導型などが例示される。   Next, application of the organic thin film of the present invention to an organic thin film transistor will be described. The organic thin film transistor has a structure including a source electrode and a drain electrode, an organic thin film layer (active layer) containing a conjugated compound of the present invention as a current path between them, and a gate electrode for controlling the amount of current passing through the current path. The field effect type, the electrostatic induction type, and the like are exemplified.

電界効果型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となり本発明の共役系化合物を含む有機薄膜層(活性層)、電流経路を通る電流量を制御するゲート電極、並びに、活性層とゲート電極との間に配置される絶縁層を備えることが好ましい。特に、ソース電極及びドレイン電極が、本発明の共役系化合物を含む有機薄膜層(活性層)に接して設けられており、さらに有機薄膜層に接した絶縁層を挟んでゲート電極が設けられていることが好ましい。   A field-effect organic thin film transistor includes a source electrode and a drain electrode, an organic thin film layer (active layer) containing a conjugated compound of the present invention that is a current path between them, a gate electrode that controls the amount of current passing through the current path, and It is preferable to provide an insulating layer disposed between the active layer and the gate electrode. In particular, a source electrode and a drain electrode are provided in contact with an organic thin film layer (active layer) containing the conjugated compound of the present invention, and a gate electrode is provided with an insulating layer in contact with the organic thin film layer interposed therebetween. Preferably it is.

静電誘導型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となり本発明の共役系化合物を含有する有機薄膜層、並びに電流経路を通る電流量を制御するゲート電極を有し、該ゲート電極が有機薄膜層中に設けられていることが好ましい。特に、ソース電極、ドレイン電極及び有機薄膜層中に設けられたゲート電極が、本発明の共役系化合物を含有する有機薄膜層に接して設けられていることが好ましい。ゲート電極の構造としては、ソース電極からドレイン電極へ流れる電流経路が形成され、かつゲート電極に印加した電圧で電流経路を流れる電流量が制御できる構造であればよく、例えば、くし形電極が挙げられる。   The electrostatic induction type organic thin film transistor has a source electrode and a drain electrode, an organic thin film layer containing a conjugated compound of the present invention that becomes a current path between them, and a gate electrode that controls the amount of current passing through the current path, The gate electrode is preferably provided in the organic thin film layer. In particular, the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode provided in the organic thin film layer are preferably provided in contact with the organic thin film layer containing the conjugated compound of the present invention. The structure of the gate electrode may be any structure as long as a current path flowing from the source electrode to the drain electrode is formed and the amount of current flowing through the current path can be controlled by a voltage applied to the gate electrode. It is done.

図1は、第1実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図1に示す有機薄膜トランジスタ100は、基板1と、基板1上に所定の間隔を持って形成されたソース電極5及びドレイン電極6と、ソース電極5及びドレイン電極6を覆うようにして基板1上に形成された活性層2と、活性層2上に形成された絶縁層3と、ソース電極5とドレイン電極6との間の絶縁層3の領域を覆うように絶縁層3上に形成されたゲート電極4と、を備えるものである。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor (field effect organic thin film transistor) according to a first embodiment. An organic thin film transistor 100 shown in FIG. 1 includes a substrate 1, a source electrode 5 and a drain electrode 6 formed on the substrate 1 with a predetermined interval, and a source electrode 5 and a drain electrode 6 so as to cover the substrate 1. Formed on the insulating layer 3 so as to cover the region of the insulating layer 3 between the source electrode 5 and the drain electrode 6, the insulating layer 3 formed on the active layer 2, and the insulating layer 3 formed between the source electrode 5 and the drain electrode 6. And a gate electrode 4.

図2は、第2実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図2に示す有機薄膜トランジスタ110は、基板1と、基板1上に形成されたソース電極5と、ソース電極5を覆うようにして基板1上に形成された活性層2と、ソース電極5と所定の間隔を持って活性層2上に形成されたドレイン電極6と、活性層2及びドレイン電極6上に形成された絶縁層3と、ソース電極5とドレイン電極6との間の絶縁層3の領域を覆うように絶縁層3上に形成されたゲート電極4と、を備えるものである。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor (field effect organic thin film transistor) according to a second embodiment. An organic thin film transistor 110 shown in FIG. 2 includes a substrate 1, a source electrode 5 formed on the substrate 1, an active layer 2 formed on the substrate 1 so as to cover the source electrode 5, a source electrode 5 and a predetermined electrode. Of the drain electrode 6 formed on the active layer 2 with an interval of, the insulating layer 3 formed on the active layer 2 and the drain electrode 6, and the insulating layer 3 between the source electrode 5 and the drain electrode 6. And a gate electrode 4 formed on the insulating layer 3 so as to cover the region.

図3は、第3実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図3に示す有機薄膜トランジスタ120は、基板1と、基板1上に形成された活性層2と、活性層2上に所定の間隔を持って形成されたソース電極5及びドレイン電極6と、ソース電極5及びドレイン電極6を一部覆うようにして活性層2上に形成された絶縁層3と、ソース電極5が下部に形成されている絶縁層3の領域とドレイン電極6が下部に形成されている絶縁層3の領域とをそれぞれ一部覆うように、絶縁層3上に形成されたゲート電極4と、を備えるものである。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor (field effect organic thin film transistor) according to a third embodiment. The organic thin film transistor 120 shown in FIG. 3 includes a substrate 1, an active layer 2 formed on the substrate 1, a source electrode 5 and a drain electrode 6 formed on the active layer 2 with a predetermined interval, and a source electrode. 5 and the drain electrode 6 so as to partially cover the insulating layer 3 formed on the active layer 2, the region of the insulating layer 3 where the source electrode 5 is formed below, and the drain electrode 6 are formed below. And a gate electrode 4 formed on the insulating layer 3 so as to partially cover the region of the insulating layer 3.

図4は、第4実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図4に示す有機薄膜トランジスタ130は、基板1と、基板1上に形成されたゲート電極4と、ゲート電極4を覆うようにして基板1上に形成された絶縁層3と、ゲート電極4が下部に形成されている絶縁層3の領域を一部覆うように絶縁層3上に所定の間隔を持って形成されたソース電極5及びドレイン電極6と、ソース電極5及びドレイン電極6を一部覆うように絶縁層3上に形成された活性層2と、を備えるものである。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor (field effect organic thin film transistor) according to a fourth embodiment. 4 includes a substrate 1, a gate electrode 4 formed on the substrate 1, an insulating layer 3 formed on the substrate 1 so as to cover the gate electrode 4, and the gate electrode 4 at the bottom. The source electrode 5 and the drain electrode 6 formed on the insulating layer 3 at a predetermined interval so as to partially cover the region of the insulating layer 3 formed on the substrate, and the source electrode 5 and the drain electrode 6 are partially covered. Thus, the active layer 2 formed on the insulating layer 3 is provided.

図5は、第5実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図5に示す有機薄膜トランジスタ140は、基板1と、基板1上に形成されたゲート電極4と、ゲート電極4を覆うようにして基板1上に形成された絶縁層3と、ゲート電極4が下部に形成されている絶縁層3の領域を一部覆うように絶縁層3上に形成されたソース電極5と、ソース電極5を一部覆うようにして絶縁層3上に形成された活性層2と、ゲート電極4が下部に形成されている活性層2の領域を一部覆うように、ソース電極5と所定の間隔を持って絶縁層3上に形成されたドレイン電極6と、を備えるものである。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor (field effect organic thin film transistor) according to a fifth embodiment. An organic thin film transistor 140 shown in FIG. 5 includes a substrate 1, a gate electrode 4 formed on the substrate 1, an insulating layer 3 formed on the substrate 1 so as to cover the gate electrode 4, and the gate electrode 4 at the bottom. A source electrode 5 formed on the insulating layer 3 so as to partially cover the region of the insulating layer 3 formed on the active layer 2 and an active layer 2 formed on the insulating layer 3 so as to partially cover the source electrode 5. And a drain electrode 6 formed on the insulating layer 3 at a predetermined interval so as to partially cover the region of the active layer 2 formed below the gate electrode 4 It is.

図6は、第6実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図6に示す有機薄膜トランジスタ150は、基板1と、基板1上に形成されたゲート電極4と、ゲート電極4を覆うようにして基板1上に形成された絶縁層3と、ゲート電極4が下部に形成されている絶縁層3の領域を覆うように形成された活性層2と、ゲート電極4が下部に形成されている活性層2の領域を一部覆うように絶縁層3上に形成されたソース電極5と、ゲート電極4が下部に形成されている活性層2の領域を一部覆うように、ソース電極5と所定の間隔を持って絶縁層3上に形成されたドレイン電極6と、を備えるものである。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor (field effect organic thin film transistor) according to a sixth embodiment. An organic thin film transistor 150 shown in FIG. 6 includes a substrate 1, a gate electrode 4 formed on the substrate 1, an insulating layer 3 formed on the substrate 1 so as to cover the gate electrode 4, and the gate electrode 4 at the bottom. The active layer 2 is formed on the insulating layer 3 so as to partially cover the region of the active layer 2 formed under the active layer 2 and the gate electrode 4 formed below. The source electrode 5 and the drain electrode 6 formed on the insulating layer 3 with a predetermined distance from the source electrode 5 so as to partially cover the region of the active layer 2 where the gate electrode 4 is formed below. , Are provided.

図7は、第7実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(静電誘導型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図7に示す有機薄膜トランジスタ160は、基板1と、基板1上に形成されたソース電極5と、ソース電極5上に形成された活性層2と、活性層2上に所定の間隔を持って複数形成されたゲート電極4と、ゲート電極4の全てを覆うようにして活性層2上に形成された活性層2a(活性層2aを構成する材料は、活性層2と同一でも異なっていてもよい)と、活性層2a上に形成されたドレイン電極6と、を備えるものである。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor (static induction organic thin film transistor) according to a seventh embodiment. The organic thin film transistor 160 shown in FIG. 7 includes a substrate 1, a source electrode 5 formed on the substrate 1, an active layer 2 formed on the source electrode 5, and a plurality on the active layer 2 with a predetermined interval. The formed gate electrode 4 and the active layer 2a formed on the active layer 2 so as to cover the gate electrode 4 (the material constituting the active layer 2a may be the same as or different from that of the active layer 2). And a drain electrode 6 formed on the active layer 2a.

第1〜第7実施形態に係る有機薄膜トランジスタにおいては、活性層2及び/又は活性層2aは、本発明の共役系化合物を含有しており、ソース電極5とドレイン電極6の間の電流通路(チャネル)となる。また、ゲート電極4は、電圧を印加することにより活性層2及び/又は活性層2aにおける電流通路(チャネル)を通る電流量を制御する。   In the organic thin film transistors according to the first to seventh embodiments, the active layer 2 and / or the active layer 2a contains the conjugated compound of the present invention, and a current path between the source electrode 5 and the drain electrode 6 ( Channel). The gate electrode 4 controls the amount of current passing through the current path (channel) in the active layer 2 and / or the active layer 2a by applying a voltage.

このような電界効果型有機薄膜トランジスタは、公知の方法、例えば、特開平5−110069号公報記載の方法により製造することができる。また、静電誘導型有機薄膜トランジスタは、公知の方法、例えば、特開2004−006476号公報記載の方法により製造することができる。   Such a field effect organic thin film transistor can be manufactured by a known method, for example, a method described in JP-A-5-110069. The electrostatic induction organic thin film transistor can be produced by a known method, for example, a method described in JP-A-2004-006476.

基板1の材質としては有機薄膜トランジスタとしての特性を阻害しなければ特に制限されない。基板1としては、ガラス基板、フレキシブルなフィルム基板及びプラスチック基板を用いることができる。   The material of the substrate 1 is not particularly limited as long as the characteristics as an organic thin film transistor are not impaired. As the substrate 1, a glass substrate, a flexible film substrate, and a plastic substrate can be used.

活性層2を形成する際に、有機溶媒可溶性の共役系化合物を用いることが製造上非常に有利であり好ましいことから、上記で説明した本発明の有機薄膜の製造方法を用いて、活性層2となる有機薄膜を形成することができる。   When forming the active layer 2, it is very advantageous and preferable to use a conjugated compound soluble in an organic solvent, so that the active layer 2 can be formed using the organic thin film manufacturing method of the present invention described above. An organic thin film can be formed.

活性層2に接した絶縁層3としては、電気の絶縁性が高い材料で有れば特に制限はなく、公知のものを用いることができる。例えば、SiOx、SiNx、Ta、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、有機ガラス及びフォトレジストが挙げられる。低電圧化の観点から、絶縁層3は、誘電率の高い材料であることが好ましい。 The insulating layer 3 in contact with the active layer 2 is not particularly limited as long as it is a material having high electrical insulation, and a known material can be used. For example, SiOx, SiNx, Ta 2 O 5, polyimide, polyvinyl alcohol, polyvinyl phenol, organic glass and photoresists. From the viewpoint of lowering the voltage, the insulating layer 3 is preferably a material having a high dielectric constant.

絶縁層3の上に活性層2を形成する場合は、絶縁層3と活性層2の界面特性を改善するため、シランカップリング剤等の表面処理剤で絶縁層3の表面を処理して表面改質した後に活性層2を形成することも可能である。表面処理剤としては、例えば、長鎖アルキルクロロシラン類、長鎖アルキルアルコキシシラン類、フッ素化アルキルクロロシラン類、フッ素化アルキルアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン等のシリルアミン化合物が挙げられる。表面処理剤で処理する前に、絶縁層表面をオゾンUV、Oプラズマで処理しておくことも可能である。 When the active layer 2 is formed on the insulating layer 3, the surface of the insulating layer 3 is treated with a surface treatment agent such as a silane coupling agent in order to improve the interface characteristics between the insulating layer 3 and the active layer 2. It is also possible to form the active layer 2 after the modification. Examples of the surface treatment agent include silylamine compounds such as long-chain alkylchlorosilanes, long-chain alkylalkoxysilanes, fluorinated alkylchlorosilanes, fluorinated alkylalkoxysilanes, and hexamethyldisilazane. Prior to the treatment with the surface treatment agent, the surface of the insulating layer can be treated with ozone UV or O 2 plasma.

また、有機薄膜トランジスタを作製後、素子を保護するために有機薄膜トランジスタ上に保護膜を形成することが好ましい。これにより、有機薄膜トランジスタが、大気から遮断され、有機薄膜トランジスタの特性の低下を抑えることができる。また、保護膜により有機薄膜トランジスタの上に駆動する表示デバイスを形成する工程からの影響を低減することができる。   Moreover, it is preferable to form a protective film on the organic thin film transistor after the organic thin film transistor is manufactured in order to protect the element. Thereby, an organic thin-film transistor is interrupted | blocked from air | atmosphere and the fall of the characteristic of an organic thin-film transistor can be suppressed. Moreover, the influence from the process of forming the display device driven on an organic thin-film transistor with a protective film can be reduced.

保護膜を形成する方法としては、例えば、UV硬化樹脂、熱硬化樹脂又は無機のSiONx膜でカバーする方法が挙げられる。大気との遮断を効果的に行うため、有機薄膜トランジスタを作製後、保護膜を形成するまでの工程を大気に曝すことなく(例えば、乾燥した窒素雰囲気中、真空中)行うことが好ましい。   Examples of the method for forming the protective film include a method of covering with a UV curable resin, a thermosetting resin, or an inorganic SiONx film. In order to effectively cut off from the atmosphere, it is preferable to perform the steps from the preparation of the organic thin film transistor to the formation of the protective film without exposure to the atmosphere (for example, in a dry nitrogen atmosphere or in a vacuum).

次に、本発明の有機薄膜の光電変換素子への応用について説明する。光電変換素子の代表的なものとしては、太陽電池や光センサがある。図8は、実施形態に係る太陽電池の模式断面図である。図8に示す太陽電池200は、基板1と、基板1上に形成された第1の電極7aと、第1の電極7a上に形成された本発明の共役系化合物を含有する有機薄膜からなる活性層2と、活性層2上に形成された第2の電極7bと、を備えるものである。   Next, application of the organic thin film of the present invention to a photoelectric conversion element will be described. As typical photoelectric conversion elements, there are solar cells and optical sensors. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the solar cell according to the embodiment. A solar cell 200 shown in FIG. 8 includes a substrate 1, a first electrode 7a formed on the substrate 1, and an organic thin film containing the conjugated compound of the present invention formed on the first electrode 7a. The active layer 2 and the second electrode 7b formed on the active layer 2 are provided.

太陽電池200においては、第1の電極7a及び第2の電極7bの一方に透明又は半透明の電極を用いる。電極材料としては、アルミニウム、金、銀、銅、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属又はそれらの半透明膜、透明導電膜を用いることができる。高い開放電圧を得るためには、それぞれの電極として、仕事関数の差が大きくなるように選ばれることが好ましい。活性層2(有機薄膜)中には光感度を高めるために電荷発生剤、増感剤等を添加して用いることができる。基材1としては、シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板等を用いることができる。   In the solar cell 200, a transparent or translucent electrode is used for one of the first electrode 7a and the second electrode 7b. As an electrode material, a metal such as aluminum, gold, silver, copper, alkali metal, alkaline earth metal, or a translucent film or a transparent conductive film thereof can be used. In order to obtain a high open circuit voltage, each electrode is preferably selected so that the difference in work function is large. In the active layer 2 (organic thin film), a charge generating agent, a sensitizer and the like can be added and used in order to increase photosensitivity. As the substrate 1, a silicon substrate, a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used.

図9は、第1実施形態に係る光センサの模式断面図である。図9に示す光センサ300は、基板1と、基板1上に形成された第1の電極7aと、第1の電極7a上に形成された本発明の共役系化合物を含有する有機薄膜からなる活性層2と、活性層2上に形成された電荷発生層8と、電荷発生層8上に形成された第2の電極7bと、を備えるものである。   FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the photosensor according to the first embodiment. An optical sensor 300 shown in FIG. 9 includes a substrate 1, a first electrode 7a formed on the substrate 1, and an organic thin film containing the conjugated compound of the present invention formed on the first electrode 7a. The active layer 2, the charge generation layer 8 formed on the active layer 2, and the second electrode 7b formed on the charge generation layer 8 are provided.

図10は、第2実施形態に係る光センサの模式断面図である。図10に示す光センサ310は、基板1と、基板1上に形成された第1の電極7aと、第1の電極7a上に形成された電荷発生層8と、電荷発生層8上に形成された本発明の共役系化合物を含有する有機薄膜からなる活性層2と、活性層2上に形成された第2の電極7bと、を備えるものである。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an optical sensor according to the second embodiment. An optical sensor 310 illustrated in FIG. 10 is formed on the substrate 1, the first electrode 7a formed on the substrate 1, the charge generation layer 8 formed on the first electrode 7a, and the charge generation layer 8. An active layer 2 made of an organic thin film containing the conjugated compound of the present invention, and a second electrode 7b formed on the active layer 2 are provided.

図11は、第3実施形態に係る光センサの模式断面図である。図11に示す光センサ320は、基板1と、基板1上に形成された第1の電極7aと、第1の電極7a上に形成された本発明の共役系化合物を含有する有機薄膜からなる活性層2と、活性層2上に形成された第2の電極7bと、を備えるものである。   FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an optical sensor according to the third embodiment. An optical sensor 320 shown in FIG. 11 includes a substrate 1, a first electrode 7a formed on the substrate 1, and an organic thin film containing the conjugated compound of the present invention formed on the first electrode 7a. The active layer 2 and the second electrode 7b formed on the active layer 2 are provided.

第1〜第3実施形態に係る光センサにおいては、第1の電極7a及び第2の電極7bの一方に透明又は半透明の電極を用いる。電荷発生層8は光を吸収して電荷を発生する層である。電極材料としては、アルミニウム、金、銀、銅、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属又はそれらの半透明膜、透明導電膜を用いることができる。活性層2(有機薄膜)中には光感度を高めるためにキャリア発生剤、増感剤等を添加して用いることができる。また基材1としては、シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板等を用いることができる。   In the optical sensor according to the first to third embodiments, a transparent or translucent electrode is used for one of the first electrode 7a and the second electrode 7b. The charge generation layer 8 is a layer that absorbs light and generates charges. As an electrode material, a metal such as aluminum, gold, silver, copper, alkali metal, alkaline earth metal, or a translucent film or a transparent conductive film thereof can be used. In the active layer 2 (organic thin film), a carrier generating agent, a sensitizer and the like can be added and used in order to increase photosensitivity. Moreover, as the base material 1, a silicon substrate, a glass substrate, a plastic substrate, etc. can be used.

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。   The present invention has been described in detail based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited thereto.

(測定条件等)
核磁気共鳴(NMR)スペクトルは、JEOL(日本電子株式会社)製の商品名「JMN−270」(H測定時270MHz)、又は同社製の商品名「JMNLA−600」(19F測定時600MHz)を用いて測定した。ケミカルシフトは百万分率(ppm)で表している。内部標準0ppmには、テトラメチルシラン(TMS)を用いた。結合定数(J)は、ヘルツで示しており、略号s、d、t、q、m及びbrは、それぞれ、一重線(singlet)、二重線(doublet)、三重線(triplet)、四重線(quartet)、多重線(multiplet)及び広幅線(broad)を表す。質量分析(MS)は、株式会社島津製作所製の商品名「GCMS−QP5050A」を用い、電子イオン化(EI)法、直接試料導入(DI)法により測定した。カラムクロマトグラフィー分離におけるシリカゲルは、関東化学株式会社製の商品名「シリカゲル 60N」(40〜50μm)を用いた。全ての化学物質は、試薬級であり、和光純薬工業株式会社、東京化成工業株式会社、関東化学株式会社、ナカライテスク株式会社、シグマアルドリッチジャパン株式会社、又はダイキン化成品株式会社より購入した。
(Measurement conditions, etc.)
The nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum is a product name “JMN-270” (270 MHz at 1 H measurement) manufactured by JEOL (JEOL Ltd.) or a product name “JMNLA-600” (600 MHz at 19 F measurement) manufactured by the same company. ). Chemical shifts are expressed in parts per million (ppm). Tetramethylsilane (TMS) was used for the internal standard of 0 ppm. The coupling constant (J) is shown in hertz, and the abbreviations s, d, t, q, m, and br are singlet, doublet, triplet, quadruple, respectively. Represents a line, a multiplet, and a broad line. Mass spectrometry (MS) was measured by an electron ionization (EI) method and a direct sample introduction (DI) method using a trade name “GCMS-QP5050A” manufactured by Shimadzu Corporation. As the silica gel in the column chromatography separation, trade name “silica gel 60N” (40-50 μm) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. was used. All chemical substances are reagent grade and purchased from Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Kanto Chemical Co., Ltd., Nacalai Tesque Co., Ltd., Sigma Aldrich Japan Co., Ltd.

サイクリックボルタンメトリーは、測定装置としてビー・エー・エス株式会社(BAS社)製の商品名「CV−50W」を使用し、作用電極としてBAS社製Pt電極、対電極としてPt線、参照電極としてAg線を用いて測定した。この測定時の掃引速度は100mV/sec、走査電位領域は−2.0V〜1.6Vであった。還元電位、酸化電位は、共役系化合物を1×10−3mol/L、支持電解質としてテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスファート(TBAPF6)0.1mol/Lをモノフルオロベンゼン溶媒に完全に溶解し測定した。 Cyclic voltammetry uses the product name “CV-50W” manufactured by BAS Co., Ltd. (BAS) as a measuring device, a Pt electrode manufactured by BAS as a working electrode, a Pt wire as a counter electrode, and a reference electrode It measured using the Ag line. The sweep rate during this measurement was 100 mV / sec, and the scanning potential region was −2.0 V to 1.6 V. Reduction potential and oxidation potential were measured by completely dissolving 1 × 10 −3 mol / L of the conjugated compound and 0.1 mol / L of tetrabutylammonium hexafluorophosphate (TBAPF6) as a supporting electrolyte in a monofluorobenzene solvent. .

実施例1
<化合物Aの合成>
加熱乾燥した蓋付き試験管に5,5’−ジトリブチルスタニル−2,2’−ビチオフェン(1.49g,2.00mmol)、4’−ブロモ−2,2,2−トリフルオロアセトフェノン(1.27g,5.00mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(100mg,0.05mmol)、トルエン(20mL)を加え、窒素置換し120℃で反応させた。19時間後、水を加えクロロホルムで抽出し、有機相を硫酸マグネシウム上で乾燥させ減圧濃縮した。得られた濃縮物をメタノール、エーテルで洗浄し、真空中で昇華精製を行ない、下記式(21)で表される化合物A(863mg、収率85%)を赤色固体として得た。化合物Aの還元電位は、−1.70Vであった。

TLC Rf=0.2(ヘキサン);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ8.10(m,2H),7.77(m,2H),7.47(d,2H,J=3.9Hz),7.30(d,2H,J=3.9Hz);GC-MS(DI)m/z=510(M+

Figure 0005342852

Example 1
<Synthesis of Compound A>
In a test tube with a lid dried by heating, 5,5′-ditributylstannyl-2,2′-bithiophene (1.49 g, 2.00 mmol), 4′-bromo-2,2,2-trifluoroacetophenone (1 .27 g, 5.00 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (100 mg, 0.05 mmol) and toluene (20 mL) were added, and the reaction was carried out at 120 ° C. with nitrogen substitution. After 19 hours, water was added and the mixture was extracted with chloroform. The organic phase was dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure. The obtained concentrate was washed with methanol and ether, and purified by sublimation in vacuo to obtain compound A (863 mg, yield 85%) represented by the following formula (21) as a red solid. The reduction potential of Compound A was -1.70V.

TLC R f = 0.2 (hexane); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 8.10 (m, 2H), 7.77 (m, 2H), 7.47 (d, 2H, J = 3.9 Hz), 7.30 (d , 2H, J = 3.9Hz); GC-MS (DI) m / z = 510 (M + )
Figure 0005342852

比較例1
<化合物Bの合成>
加熱乾燥した蓋付き試験管に5,5’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェン(242mg,0.75mmol)、4−アセチルフェニルボロン酸(366mg,2.23mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(40mg,0.05mmol)、炭酸水素ナトリウム(438mg,5.21mmol)、ジメトキシエタン(DME)/水混合溶媒(7mL)を加え、窒素置換し100℃で反応させた。14時間後、減圧濃縮し濃縮物を得た。得られた濃縮物をメタノール、エーテルで洗浄した後、真空中で昇華精製を行ない、下記式(22)で表される化合物B(205mg、収率83%)を淡黄色固体として得た。化合物Bの還元電位は、モノフルオロベンゼンに不溶のため測定できなかった。

TLC Rf=0.0(クロロホルム);1H-NMR(400MHz,CDCl3);δ7.96(m,2H),7.68(m,2H),7.36(m,2H),7.23(m,2H),2.60(s,3H);GC-MS(DI)m/z=402(M+

Figure 0005342852

Comparative Example 1
<Synthesis of Compound B>
In a test tube with a lid dried by heating, 5,5′-dibromo-2,2′-bithiophene (242 mg, 0.75 mmol), 4-acetylphenylboronic acid (366 mg, 2.23 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (40 mg, 0.05 mmol), sodium hydrogen carbonate (438 mg, 5.21 mmol), dimethoxyethane (DME) / water mixed solvent (7 mL) were added, and the reaction was carried out at 100 ° C. with nitrogen substitution. After 14 hours, the mixture was concentrated under reduced pressure to obtain a concentrate. The obtained concentrate was washed with methanol and ether, and then purified by sublimation in vacuo to obtain Compound B (205 mg, 83% yield) represented by the following formula (22) as a pale yellow solid. The reduction potential of Compound B could not be measured because it was insoluble in monofluorobenzene.

TLC R f = 0.0 (chloroform); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ); δ 7.96 (m, 2H), 7.68 (m, 2H), 7.36 (m, 2H), 7.23 (m, 2H), 2.60 (s, 3H); GC-MS (DI) m / z = 402 (M + )
Figure 0005342852

実施例2
目的とする化合物の原料となる中間体を、下記のスキーム1に従って、化合物(23a)を出発原料に用いて合成した。以下に詳細について説明する。

Figure 0005342852

Example 2
An intermediate serving as a starting material for the target compound was synthesized according to Scheme 1 below using compound (23a) as a starting material. Details will be described below.
Figure 0005342852

<化合物Dの合成>
上記式(23a)で表される化合物C−1を、文献(J.Chem.Soc.Perkin Trans 1.Organic and Bio−Organic Chemistry 1992,21,2985−2988)に記載の方法で合成した。次いで、300mLの三口フラスコに化合物C−1(1.00g,6.58mol)、フッ素化剤「SelectfluorTM(登録商標)」(5.60g,15.8mol)を入れ、THF(65mL)を加えて溶かした。そこへテトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド(TBAH)(10%メタノール溶液)(3.76g,14.5mol)を加え、0℃で12時間撹拌した。溶媒を減圧留去して、次に水を加え、水相を酢酸エチルで抽出し、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮した。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=3/1)で精製し、上記式(23b)で表される化合物C−2(0.934g,75%)を淡黄色固体として得た。

mp 156-158℃;TLC Rf=0.29(2:1=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ7.60(d,1H,J=4.8Hz),8.28(d,1H,J=4.8Hz);MS(EI)m/z=188(M+)
<Synthesis of Compound D>
Compound C-1 represented by the above formula (23a) was synthesized by the method described in the literature (J. Chem. Soc. Perkin Trans 1. Organic and Bio-Organic Chemistry 1992, 21, 2985-2988). Next, Compound C-1 (1.00 g, 6.58 mol) and the fluorinating agent “Selectfluor (registered trademark)” (5.60 g, 15.8 mol) were placed in a 300 mL three-necked flask, and THF (65 mL) was added. Melted. Tetrabutylammonium hydroxide (TBAH) (10% methanol solution) (3.76 g, 14.5 mol) was added thereto, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 12 hours. The solvent was removed under reduced pressure, then water was added, the aqueous phase was extracted with ethyl acetate, the organic phase was dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure. The obtained concentrate was purified by silica gel column chromatography (hexane / ethyl acetate = 3/1), and compound C-2 (0.934 g, 75%) represented by the above formula (23b) was obtained as a pale yellow solid. Obtained.

mp 156-158 ° C .; TLC R f = 0.29 (2: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.60 (d, 1 H, J = 4.8 Hz), 8.28 (d, 1H, J = 4.8Hz); MS (EI) m / z = 188 (M +)

200mLの三口フラスコに化合物C−2(1.97g,10.48mmol)を入れ、N,N’−ジメチルホルムアミド(DMF)(50mL)を加えて溶かし、さらに2−クロロメタノール(3.37g,41.91mmol)を加えた。そこへDMF(50mL)に溶かしたカリウムtert−ブトキシドを−60℃で滴下した。滴下終了後、室温で4時間撹拌し、水を加えて反応を停止した。次に、水相を酢酸エチルで抽出し、水で洗ってから有機相を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ別し、減圧濃縮した。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=3/1)で精製し、上記式(24)で表される化合物D(1.58g、収率55%)を白色固体として得た。

mp 117-122℃;TLC Rf=0.34(2:1=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ4.26(s,8H),7.02(d,1H,J=4.8Hz),7.51(d,1H,J=5.1Hz);MS(EI)m/z=276(M+
Compound C-2 (1.97 g, 10.48 mmol) was placed in a 200 mL three-necked flask, dissolved by adding N, N′-dimethylformamide (DMF) (50 mL), and further 2-chloromethanol (3.37 g, 41). .91 mmol) was added. To the solution, potassium tert-butoxide dissolved in DMF (50 mL) was added dropwise at -60 ° C. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 4 hours, and water was added to stop the reaction. Next, the aqueous phase was extracted with ethyl acetate and washed with water, and then the organic phase was dried over magnesium sulfate, filtered and concentrated under reduced pressure. The obtained concentrate was purified by silica gel column chromatography (hexane / ethyl acetate = 3/1) to obtain compound D (1.58 g, yield 55%) represented by the above formula (24) as a white solid. It was.

mp 117-122 ° C .; TLC R f = 0.34 (2: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 4.26 (s, 8H), 7.02 (d, 1H, J = 4.8 Hz), 7.51 (d, 1H, J = 5.1 Hz); MS (EI) m / z = 276 (M + )

<化合物Eの合成>
50mLの三口フラスコに化合物D(500mg,1.81mmol)を入れ、THF(18mL)を加えて溶かした。そこへn−ブチルリチウム(1.58M,2.29mL,3.62mmol)を−78℃で加えた。0.5時間撹拌した後、塩化トリブチルスズ(1.09mL,3.98mmol)を加え、徐々に室温まで昇温した。1時間後、水を加えて反応を停止した。水相を酢酸エチルで抽出し、水で洗ってから有機相を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ別し、減圧濃縮した。得られた濃縮物をアルミナカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=10:1)で精製し、上記式(25)で表される化合物E(1.02g、収率99%)を無色液体として得た。

TLC Rf=0.30(ヘキサン);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ0.89(t,9H,J=7.2Hz),1.08-1.13(m,6H),1.24-1.38(m,6H),1.49-1.60(m,6H),4.23-4.28(m,8H),7.03(s,1H);MS(EI)m/z=566(M+
<Synthesis of Compound E>
Compound D (500 mg, 1.81 mmol) was placed in a 50 mL three-necked flask and dissolved by adding THF (18 mL). N-Butyllithium (1.58M, 2.29mL, 3.62mmol) was added thereto at -78 ° C. After stirring for 0.5 hour, tributyltin chloride (1.09 mL, 3.98 mmol) was added, and the temperature was gradually raised to room temperature. After 1 hour, water was added to stop the reaction. The aqueous phase was extracted with ethyl acetate and washed with water, then the organic phase was dried over magnesium sulfate, filtered and concentrated under reduced pressure. The obtained concentrate was purified by alumina column chromatography (hexane / ethyl acetate = 10: 1) to obtain compound E (1.02 g, yield 99%) represented by the above formula (25) as a colorless liquid. It was.

TLC R f = 0.30 (hexane); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 0.89 (t, 9H, J = 7.2 Hz), 1.08-1.13 (m, 6H), 1.24-1.38 (m, 6H) , 1.49-1.60 (m, 6H), 4.23-4.28 (m, 8H), 7.03 (s, 1H); MS (EI) m / z = 566 (M + )

<化合物Fの合成>
100mLの三口フラスコに化合物D(1.00g,3.62mmol)を入れ、THF(30mL)を加えて溶かした。そこへn−ブチルリチウム(1.58M,2.75mL,4.34mmol)を−78℃で加えた。0.5時間撹拌した後、臭素(0.29mL,5.43mmol)を加え、徐々に室温まで昇温した。1時間後、水を加えて反応を停止した。水相を酢酸エチルで抽出し、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液で洗い、水で洗ってから有機相を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去し、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=3:1)に通し、上記式(26a)で表される中間化合物の粗生成物を得た。これを100mLナスフラスコに入れ、THF(30mL)に溶かした。そこに濃硫酸(30mL)を加え、室温で12時間撹拌した。反応混合物を氷に注ぎ、水で抽出した。有機相を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ別し、減圧濃縮した。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル)で精製し、上記式(26b)で表される化合物F(877mg、91% in 2steps)を茶色固体として得た。

TLC Rf=0.21(3:1=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ7.60(s,1H);MS(EI)m/z=266(M+
<Synthesis of Compound F>
Compound D (1.00 g, 3.62 mmol) was placed in a 100 mL three-necked flask and dissolved by adding THF (30 mL). Thereto was added n-butyllithium (1.58M, 2.75 mL, 4.34 mmol) at -78 ° C. After stirring for 0.5 hour, bromine (0.29 mL, 5.43 mmol) was added and the temperature was gradually raised to room temperature. After 1 hour, water was added to stop the reaction. The aqueous phase was extracted with ethyl acetate, washed with saturated aqueous sodium thiosulfate solution, washed with water, and the organic phase was dried over magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the crude product was passed through silica gel column chromatography (hexane / ethyl acetate = 3: 1) to obtain a crude product of the intermediate compound represented by the above formula (26a). This was put into a 100 mL eggplant flask and dissolved in THF (30 mL). Concentrated sulfuric acid (30 mL) was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. The reaction mixture was poured onto ice and extracted with water. The organic phase was washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and water in that order, dried over magnesium sulfate, filtered, and concentrated under reduced pressure. The obtained concentrate was purified by silica gel column chromatography (ethyl acetate) to obtain Compound F (877 mg, 91% in 2steps) represented by the above formula (26b) as a brown solid.

TLC R f = 0.21 (3: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.60 (s, 1H); MS (EI) m / z = 266 (M + )

<化合物Gの合成>
2,5−ジブロモチオフェン(18mg,0.0738mmol)、化合物E(100mg,0.177mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(17mg、0.0148mmol)を試験管に入れ、トルエン(1mL)を加えて溶かした。これを120℃で12時間撹拌した後、室温で放冷した。次に、溶媒を減圧留去し、粗生成物をアルミナカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=3:1)に通してからGPC(クロロホルム)で精製し、下記式(27)で表される化合物G(35mg,74%)を淡黄色固体として得た。

mp 273-275℃;TLC Rf=0.68(1:2=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ4.25-4.29(m,16H),7.06(s,2H),7.11(s,2H);MS(EI)m/z=632(M+

Figure 0005342852

<Synthesis of Compound G>
2,5-dibromothiophene (18 mg, 0.0738 mmol), compound E (100 mg, 0.177 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (17 mg, 0.0148 mmol) were placed in a test tube and toluene (1 mL ) Was added and dissolved. This was stirred at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to cool at room temperature. Next, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the crude product was passed through alumina column chromatography (hexane / ethyl acetate = 3: 1) and then purified by GPC (chloroform). The compound represented by the following formula (27) G (35 mg, 74%) was obtained as a pale yellow solid.

mp 273-275 ° C .; TLC R f = 0.68 (1: 2 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 4.25-4.29 (m, 16H), 7.06 (s, 2H), 7.11 (s, 2H); MS (EI) m / z = 632 (M + )
Figure 0005342852

<化合物Hの合成>
化合物G(35mg,0.0550mmol)を試験管に入れ、THF(3mL)に溶かした。そこに濃硫酸(3mL)を加え、室温で12時間撹拌した。反応混合物を氷に注ぎ、水で抽出した。有機相を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ別し、減圧濃縮した。得られた濃縮物をジエチルエーテルで洗浄し、下記式(28)で表される化合物H(18mg,72%)を赤色固体として得た。化合物Hの還元電位は、−1.24Vであった。

TLC Rf=0.62(1:2=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ7.56(s,2H),7.63(s,2H);MS(EI)m/z=456(M+

Figure 0005342852

<Synthesis of Compound H>
Compound G (35 mg, 0.0550 mmol) was placed in a test tube and dissolved in THF (3 mL). Concentrated sulfuric acid (3 mL) was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. The reaction mixture was poured onto ice and extracted with water. The organic phase was washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and water in that order, dried over magnesium sulfate, filtered, and concentrated under reduced pressure. The obtained concentrate was washed with diethyl ether to obtain Compound H (18 mg, 72%) represented by the following formula (28) as a red solid. The reduction potential of Compound H was −1.24V.

TLC R f = 0.62 (1: 2 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.56 (s, 2H), 7.63 (s, 2H); MS (EI) m / z = 456 (M + )
Figure 0005342852

実施例3
<化合物Iの合成>
1,3−ジブロモ−5,5−ジフルオロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン−4,6(5H)−ジオン(26mg,0.0738mmol)、化合物E(100mg,0.177mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(17mg,0.0148mmol)を試験管に入れ、トルエン(1mL)を加えて溶かした。これを120℃で12時間撹拌した後、室温で放冷した。次に溶媒を減圧留去し、粗生成物をアルミナカラムクロマトグラフィー(クロロホルム)に通してからGPC(クロロホルム)で精製し、下記式(29)で表される化合物I(33mg,61%)を黄色固体として得た。

TLC Rf=0.59(1:2=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ4.28-4.31(m,16H),8.00(s,2H);MS(EI)m/z=736(M+

Figure 0005342852

Example 3
<Synthesis of Compound I>
1,3-dibromo-5,5-difluoro-4H-cyclopenta [c] thiophene-4,6 (5H) -dione (26 mg, 0.0738 mmol), compound E (100 mg, 0.177 mmol), tetrakis (triphenyl) Phosphine) palladium (0) (17 mg, 0.0148 mmol) was placed in a test tube and dissolved by adding toluene (1 mL). This was stirred at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to cool at room temperature. Next, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the crude product was passed through alumina column chromatography (chloroform) and then purified by GPC (chloroform) to obtain Compound I (33 mg, 61%) represented by the following formula (29). Obtained as a yellow solid.

TLC R f = 0.59 (1: 2 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 4.28-4.31 (m, 16H), 8.00 (s, 2H); MS (EI) m / z = 736 (M + )
Figure 0005342852

<化合物Jの合成>
化合物I(72mg,0.0978mmol)を試験管に入れ、THF(7mL)を加えて溶かした。そこへ濃硫酸(7mL)を加え、室温で12時間撹拌した。反応混合物を氷に注ぎ、水で抽出し、有機相を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ別し、減圧濃縮した。得られた濃縮物をヘキサン/クロロホルムで再結晶し、下記式(30)で表される化合物J(21mg、38%)を濃黄色固体として得た。化合物Jの還元電位は、−0.66Vであった。

TLC Rf=0.32(1:2=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ8.40(s,2H);MS(EI)m/z=560(M+

Figure 0005342852

<Synthesis of Compound J>
Compound I (72 mg, 0.0978 mmol) was placed in a test tube and dissolved in THF (7 mL). Concentrated sulfuric acid (7 mL) was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. The reaction mixture was poured into ice and extracted with water. The organic phase was washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and water in that order, dried over magnesium sulfate, filtered, and concentrated under reduced pressure. The obtained concentrate was recrystallized from hexane / chloroform to obtain Compound J (21 mg, 38%) represented by the following formula (30) as a dark yellow solid. The reduction potential of Compound J was −0.66V.

TLC R f = 0.32 (1: 2 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 8.40 (s, 2H); MS (EI) m / z = 560 (M + )
Figure 0005342852

比較例2
<化合物Kの合成>
加熱乾燥した蓋付き試験管に1,3−ジブロモ−5,5−ジフルオロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン−4,6(5H)−ジオン(589mg,1.70mmol)、2−トリブチルスタニルチオフェン(1.32g,5.10mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(196mg,0.17mmol)を入れた。
ここへトルエン(10mL)を加え、120℃で反応させた。12時間後放冷し、酢酸エチルで抽出し、有機相を無水硫酸ナトリウム上で乾燥後、ろ別し、減圧濃縮した。得られた濃縮物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルムチャージ)で展開溶媒としてヘキサン/酢酸エチル(4/1)を用い精製することにより、下記式(31)で表される化合物K(186mg,31%)を赤色固体として得た。化合物Kの還元電位は、−1.34Vであった。

TLC Rf=0.44(4:1=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(270MHz,CDCl3)δ8.17-8.19(m,2H),7.55-7.57(m,2H),7.18-7.22(m,2H);MS(EI)m/z=352(M+

Figure 0005342852

Comparative Example 2
<Synthesis of Compound K>
In a heat-dried test tube with a lid, 1,3-dibromo-5,5-difluoro-4H-cyclopenta [c] thiophene-4,6 (5H) -dione (589 mg, 1.70 mmol), 2-tributylstannylthiophene (1.32 g, 5.10 mmol) and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (196 mg, 0.17 mmol) were added.
Toluene (10 mL) was added thereto and reacted at 120 ° C. After 12 hours, the mixture was allowed to cool and extracted with ethyl acetate. The organic phase was dried over anhydrous sodium sulfate, filtered, and concentrated under reduced pressure. The obtained concentrate is purified by column chromatography (silica gel, chloroform charge) using hexane / ethyl acetate (4/1) as a developing solvent, whereby compound K represented by the following formula (31) (186 mg, 31) %) As a red solid. The reduction potential of Compound K was -1.34V.

TLC R f = 0.44 (4: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ) δ8.17-8.19 (m, 2H), 7.55-7.57 (m, 2H), 7.18-7.22 ( m, 2H); MS (EI) m / z = 352 (M + )
Figure 0005342852

実施例4
<化合物Lの合成>
5,5’−ビス(トリブチルスタニル)−2,2’−ビチオフェン(413mg,0.555mmol)、化合物F(326mg,1.22mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(64mg,0.056mmol)を試験管に入れ、トルエン(6mL)を加えて溶かした。これを120℃で12時間撹拌した後、室温で放冷した。反応溶液をセライトろ過し溶媒を減圧留去した後、得られた固体をヘキサンで洗い、下記式(32)で表される化合物L(35mg,74%)を暗紫色固体として得た。

mp >300℃;MS(EI)m/z=538(M+

Figure 0005342852

Example 4
<Synthesis of Compound L>
5,5′-bis (tributylstannyl) -2,2′-bithiophene (413 mg, 0.555 mmol), compound F (326 mg, 1.22 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (64 mg, 0 0.056 mmol) was placed in a test tube and dissolved in toluene (6 mL). This was stirred at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to cool at room temperature. The reaction solution was filtered through Celite and the solvent was distilled off under reduced pressure. The resulting solid was washed with hexane to obtain Compound L (35 mg, 74%) represented by the following formula (32) as a dark purple solid.

mp> 300 ° C .; MS (EI) m / z = 538 (M + )
Figure 0005342852

実施例5
<有機薄膜素子1の作製及びトランジスタ特性の評価>
ゲート電極となる高濃度にドープされたp型シリコン基板の表面に、熱酸化により絶縁層となるシリコン酸化膜を、300nm形成したものを準備した。この基板の上に、リフトオフ法によりチャネル幅38mm、チャネル長5μmの櫛形ソース電極及びドレイン電極を形成した。電極付き基板をアセトンで10分間、次いでイソプロピルアルコールで10分間超音波洗浄した後、オゾンUVを30分間照射し表面を洗浄した。上記洗浄した基板に、真空蒸着法により実施例1で合成した化合物Aの有機薄膜を成膜し、有機薄膜素子1を作製した。有機薄膜素子1に、真空中でゲート電圧Vgを0〜100V、ソース−ドレイン間電圧Vsdを0〜100Vの範囲で変化させ、有機トランジスタ特性を測定したところ、良好なn型半導体のId−Vg特性が得られた。このときの移動度は3.4×10−3cm/Vs、オン/オフ比10〜10と良好であった。
Example 5
<Preparation of Organic Thin Film Element 1 and Evaluation of Transistor Characteristics>
A silicon oxide film having a thickness of 300 nm formed as an insulating layer by thermal oxidation was prepared on the surface of a heavily doped p-type silicon substrate serving as a gate electrode. On the substrate, comb source and drain electrodes having a channel width of 38 mm and a channel length of 5 μm were formed by a lift-off method. The substrate with electrodes was ultrasonically cleaned with acetone for 10 minutes and then with isopropyl alcohol for 10 minutes, and then the surface was cleaned by irradiation with ozone UV for 30 minutes. An organic thin film of the compound A synthesized in Example 1 was formed on the cleaned substrate by a vacuum vapor deposition method to produce an organic thin film element 1. When the organic transistor characteristics were measured by changing the gate voltage Vg in the range of 0 to 100 V and the source-drain voltage Vsd in the range of 0 to 100 V in the organic thin film element 1, the Id-Vg of a good n-type semiconductor was measured. Characteristics were obtained. The mobility at this time was as favorable as 3.4 * 10 < -3 > cm < 2 > / Vs and on / off ratio 10 < 4 > -10 < 5 >.

比較例3
<有機薄膜素子2の作製及びトランジスタ特性の評価>
上記実施例5と同様にして、比較例1で合成した化合物Bの有機薄膜を成膜し、有機薄膜素子2を作製した。得られた有機薄膜素子2に、真空中でゲート電圧Vgを0〜100V、ソース−ドレイン間電圧Vsdを0〜100Vの範囲で変化させ、有機トランジスタ特性を測定することによりp型半導体のId−Vg特性が得られた。このときの移動度は1.8×10−5cm/Vs、オン/オフ比10と低かった。
Comparative Example 3
<Preparation of organic thin film element 2 and evaluation of transistor characteristics>
In the same manner as in Example 5, an organic thin film of Compound B synthesized in Comparative Example 1 was formed to produce an organic thin film element 2. By changing the gate voltage Vg in the range of 0 to 100 V and the source-drain voltage Vsd in the range of 0 to 100 V in vacuum in the obtained organic thin film element 2 and measuring the organic transistor characteristics, the Id− of the p-type semiconductor is obtained. Vg characteristics were obtained. The mobility at this time was as low as 1.8 × 10 −5 cm 2 / Vs and an on / off ratio of 10 2 .

実施例6
<有機薄膜素子3の作製及びトランジスタ特性の評価>
上記実施例5と同様にして、実施例4で合成した化合物Lの有機薄膜を成膜し、有機薄膜素子3を作製した。得られた有機薄膜素子3に、真空中でゲート電圧Vgを0〜100V、ソース−ドレイン間電圧Vsdを0〜100Vの範囲で変化させ、有機トランジスタ特性を測定することにより良好なn型半導体のId−Vg特性が得られた。このときの移動度は1.5×10−3cm/Vs、オン/オフ比10と良好であった。
Example 6
<Preparation of Organic Thin Film Element 3 and Evaluation of Transistor Characteristics>
In the same manner as in Example 5, an organic thin film of Compound L synthesized in Example 4 was formed to produce an organic thin film element 3. By changing the gate voltage Vg in the range of 0 to 100 V and the source-drain voltage Vsd in the range of 0 to 100 V in vacuum in the obtained organic thin film element 3 and measuring the organic transistor characteristics, a good n-type semiconductor was obtained. Id-Vg characteristics were obtained. The mobility at this time was as favorable as 1.5 × 10 −3 cm 2 / Vs and an on / off ratio of 10 4 .

実施例7
<有機薄膜素子4の作製及びトランジスタ特性の評価>
ゲート電極となる高濃度にドープされたp型シリコン基板の表面上に、熱酸化により絶縁層となるシリコン酸化膜を300nm形成した基板を準備した。この基板を、ヘキサメチルジシラザン(HMDS、Aldrich社製)に50℃で7時間浸漬し、表面処理した。次に、この表面処理した基板上に、真空蒸着法により、室温で、化合物Aの有機薄膜を30nmの膜厚で堆積させた。この有機薄膜の上に、シャドウマスクを通してAuを30nmの厚さで蒸着し、チャネル幅5.5mm、チャネル長50μmのソース電極及びドレイン電極を形成して、有機薄膜素子4を作製した。得られた有機薄膜素子4について、窒素中でゲート電圧Vg、ソース−ドレイン間電圧Vsdを変化させてトランジスタ特性を測定したところ、良好なId−Vg特性が得られ、Vg=100V、Vd=100Vにおいてドレイン電流Id=1.1×10−4Aの電流が流れた。また、このときの移動度は0.12cm/Vsであり、電流がオンするしきい値電圧はVth=60Vであった。このことから、化合物Aを用いた有機薄膜素子4は、n型有機トランジスタとして有効に機能することが確認された。
Example 7
<Preparation of Organic Thin Film Element 4 and Evaluation of Transistor Characteristics>
A substrate was prepared in which a silicon oxide film serving as an insulating layer was formed by thermal oxidation on the surface of a heavily doped p-type silicon substrate serving as a gate electrode. This substrate was dipped in hexamethyldisilazane (HMDS, manufactured by Aldrich) at 50 ° C. for 7 hours and surface-treated. Next, an organic thin film of Compound A having a film thickness of 30 nm was deposited on the surface-treated substrate by vacuum evaporation at room temperature. On this organic thin film, Au was vapor-deposited with a thickness of 30 nm through a shadow mask to form a source electrode and a drain electrode having a channel width of 5.5 mm and a channel length of 50 μm, whereby the organic thin film element 4 was produced. When the transistor characteristics of the obtained organic thin film element 4 were measured by changing the gate voltage Vg and the source-drain voltage Vsd in nitrogen, good Id-Vg characteristics were obtained, and Vg = 100V, Vd = 100V. A current of drain current Id = 1.1 × 10 −4 A flowed. At this time, the mobility was 0.12 cm 2 / Vs, and the threshold voltage at which the current was turned on was Vth = 60V. From this, it was confirmed that the organic thin film element 4 using the compound A functions effectively as an n-type organic transistor.

実施例8
<有機薄膜素子5の作製及びトランジスタ特性の評価>
実施例7と同様にして、化合物Aの有機薄膜の代わりに化合物Lの有機薄膜を用いて有機薄膜素子5を作製した。得られた有機薄膜素子5について、窒素中でゲート電圧Vg、ソース−ドレイン間電圧Vsdを変化させてトランジスタ特性を測定したところ、良好なId−Vg特性が得られ、Vg=80V、Vd=100Vにおいてドレイン電流Id=1.5×10−5Aの電流が流れた。また、このときの移動度は0.013cm/Vs、オン/オフ比10であり、電流がオンするしきい値電圧はVth=38Vであった。このことから、化合物Lを用いた有機薄膜素子5は、n型有機トランジスタとして有効に機能することが確認された。
Example 8
<Preparation of organic thin film element 5 and evaluation of transistor characteristics>
In the same manner as in Example 7, an organic thin film element 5 was produced using an organic thin film of Compound L instead of an organic thin film of Compound A. When the transistor characteristics of the obtained organic thin film element 5 were measured by changing the gate voltage Vg and the source-drain voltage Vsd in nitrogen, good Id-Vg characteristics were obtained. Vg = 80V, Vd = 100V The drain current Id = 1.5 × 10 −5 A flowed. Moreover, the mobility of this time is 0.013 cm 2 / Vs, an on / off ratio of 10 5, the threshold voltage the current is turned on was Vth = 38V. From this, it was confirmed that the organic thin film element 5 using the compound L functions effectively as an n-type organic transistor.

実施例9
<化合物Mの合成>
加熱乾燥した蓋付き試験管に2−ブロモ−3−ヘキシルチオフェン(600mg,2.43mmol)、実施例2で合成した化合物E(1.51g,2.67mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(281mg,0.243mmol)を入れ、トルエン(25mL)を加えて溶かした。これを120℃で12時間撹拌した後、室温で放冷した。次に溶媒を減圧留去し、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=10:1)で精製し、下記式(33)で表される化合物M(960mg,収率81%)を黄色液体として得た。

TLC Rf=0.46(5:1=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ0.89(t,3H,J=3.6Hz),1.23-1.43(m,4H),1.53-1.69(m,4H),2.72(t,2H,J=8.0Hz),4.27(s,8H),6.94(d,1H,J=5.4Hz),6.97(s,1H),7.22(d,1H,J=5.4Hz);MS(EI)m/z442(M+).

Figure 0005342852

Example 9
<Synthesis of Compound M>
2-Bromo-3-hexylthiophene (600 mg, 2.43 mmol), compound E (1.51 g, 2.67 mmol) synthesized in Example 2 and tetrakis (triphenylphosphine) palladium ( 0) (281 mg, 0.243 mmol) was added, and toluene (25 mL) was added and dissolved. This was stirred at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to cool at room temperature. Next, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the obtained crude product was purified by silica gel column chromatography (hexane / ethyl acetate = 10: 1) to obtain compound M represented by the following formula (33) (960 mg, yield). 81%) was obtained as a yellow liquid.

TLC R f = 0.46 (5: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 0.89 (t, 3H, J = 3.6 Hz), 1.23-1.43 (m, 4H), 1.53 -1.69 (m, 4H), 2.72 (t, 2H, J = 8.0Hz), 4.27 (s, 8H), 6.94 (d, 1H, J = 5.4Hz), 6.97 (s, 1H), 7.22 (d, 1H, J = 5.4Hz); MS (EI) m / z442 (M + ).
Figure 0005342852

<化合物Nの合成>
加熱乾燥した20mLの三口フラスコに化合物M(300mg,0.679mmol)を入れ、THF(7mL)を加えて溶かした。そこにn−ブチルリチウム(1.58M,0.88mL,1.39mmol)を−78℃で加えた。1時間撹拌した後、塩化トリブチルスズ(0.221ml,0.814mmol)を加え、徐々に室温まで昇温した。0.5時間後、水を加えて反応を停止した。水相を酢酸エチルで抽出し、水で洗ってから有機相を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去し、粗生成物をアルミナカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=10:1)で精製し、下記式(34)で表される化合物N(440mg,収率89%)を黄色液体として得た。

TLC Rf=0.67(5:1=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ0.85-0.93(m,12H),1.07-1.13(m,6H),1.26-1.40(m,10H),1.51-1.67(m,10H),2.74(t,2H,8.0Hz),4.27(s,8H),6.95(s,1H),6.96(s,1H);MS(EI)m/z=732(M+).

Figure 0005342852

<Synthesis of Compound N>
Compound M (300 mg, 0.679 mmol) was placed in a heat-dried 20 mL three-necked flask, and dissolved in THF (7 mL). N-Butyllithium (1.58M, 0.88mL, 1.39mmol) was added thereto at -78 ° C. After stirring for 1 hour, tributyltin chloride (0.221 ml, 0.814 mmol) was added, and the temperature was gradually raised to room temperature. After 0.5 hour, water was added to stop the reaction. The aqueous phase was extracted with ethyl acetate, washed with water and then the organic phase was dried over magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the crude product was purified by alumina column chromatography (hexane / ethyl acetate = 10: 1), and compound N (440 mg, yield 89%) represented by the following formula (34) was yellow. Obtained as a liquid.

TLC R f = 0.67 (5: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ0.85-0.93 (m, 12H), 1.07-1.13 (m, 6H), 1.26-1.40 ( m, 10H), 1.51-1.67 (m, 10H), 2.74 (t, 2H, 8.0Hz), 4.27 (s, 8H), 6.95 (s, 1H), 6.96 (s, 1H); MS (EI) m / z = 732 (M + ).
Figure 0005342852

<化合物Oの合成>
1,3−ジブロモ−5,5−ジフルオロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン−4,6(5H)−ジオン(93mg,0.27mmol)、化合物N(435mg,0.594mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(31mg,0.027mmol)を試験管に入れ、トルエン(3mL)を加えて溶かした。これを120℃で12時間撹拌した後、室温で放冷した。次に溶媒を減圧留去し、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl)に通してからGPC(CHCl)で精製し、下記式(35)で表される化合物O(230mg,収率80%)を赤色固体として得た。

TLC Rf=0.39(2:1=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ0.90(t,6H,J=7.1Hz),1.29-1.46(m,12H),1.65-1.75(m,4H),2.79(t,4H,J=7.9Hz),4.30(s,16H),7.13(s,2H),8.03(s,2H).

Figure 0005342852

<Synthesis of Compound O>
1,3-dibromo-5,5-difluoro-4H-cyclopenta [c] thiophene-4,6 (5H) -dione (93 mg, 0.27 mmol), compound N (435 mg, 0.594 mmol) and tetrakis (triphenyl) Phosphine) palladium (0) (31 mg, 0.027 mmol) was placed in a test tube and dissolved by adding toluene (3 mL). This was stirred at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to cool at room temperature. Then the solvent was distilled off under reduced pressure, the resulting crude product was purified from through a silica gel column chromatography (CHCl 3) in GPC (CHCl 3), the compound represented by the following formula (35) O (230mg , Yield 80%) as a red solid.

TLC R f = 0.39 (2: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 0.90 (t, 6H, J = 7.1 Hz), 1.29-1.46 (m, 12H), 1.65 -1.75 (m, 4H), 2.79 (t, 4H, J = 7.9Hz), 4.30 (s, 16H), 7.13 (s, 2H), 8.03 (s, 2H).
Figure 0005342852

<化合物Pの合成>
化合物O(250mg,0.234mmol)をナスフラスコ(30mL)に入れ、THF(3mL)を加えて溶かした。そこに濃硫酸(10mL)を加え、室温で12時間撹拌した。得られた反応混合物を氷に注ぎ、酢酸エチルで抽出した。有機相を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗い、次に水で洗ってから硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去し、得られた固体をGPC(CHCl)で精製し、下記式(36)で表される化合物P(99mg,収率47%)を赤色固体として得た。

TLC Rf=0.57(2:1=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ0.92(t,6H,J=7.1Hz),1.23-1.52(m,12H),1.73-1.83(m,4H),2.91(t,4H,J=7.9Hz),7.63(s,2H),8.12(s,2H);MS(EI)m/z=892(M+).

Figure 0005342852

<Synthesis of Compound P>
Compound O (250 mg, 0.234 mmol) was placed in an eggplant flask (30 mL), and THF (3 mL) was added to dissolve it. Concentrated sulfuric acid (10 mL) was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. The resulting reaction mixture was poured onto ice and extracted with ethyl acetate. The organic phase was washed with saturated aqueous sodium bicarbonate solution, then with water and then dried over magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting solid was purified by GPC (CHCl 3 ) to obtain compound P (99 mg, yield 47%) represented by the following formula (36) as a red solid.

TLC R f = 0.57 (2: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 0.92 (t, 6H, J = 7.1 Hz), 1.23-1.52 (m, 12H), 1.73 -1.83 (m, 4H), 2.91 (t, 4H, J = 7.9Hz), 7.63 (s, 2H), 8.12 (s, 2H); MS (EI) m / z = 892 (M + ).
Figure 0005342852

実施例10
<化合物Qの合成>
20mLの三口フラスコに5,5’−ジブロモ−4,4’−ジヘキシル−2,2’−ビチオフェン(492mg,1.00mmol)を入れ、THF(10mL)を加えて溶かした。そこにn−ブチルリチウム(1.58M,1.39mL,2.20mmol)を−78℃で加えた。1時間撹拌した後、塩化トリブチルスズ(0.543ml,2.00mmol)を加え、徐々に室温まで昇温した。2時間後、水と微量の塩酸を加えて反応を停止した。水相をジエチルエーテルで抽出し、水で洗ってから有機相を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去した後、得られた液体をGPC(CHCl)で精製することにより、下記式(37)で表される化合物Q(630mg,収率69%)を黄色液体として得た。

TLC Rf=1.0(ヘキサン);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ0.84-0.94(m,24H),1.02-1.20(m,12H),1.26-1.39(m,24H),1.46-1.61(m,16-H),2.51(t,4H,8.0Hz),7.13(s,2H);MS(EI)m/z=912(M+).

Figure 0005342852

Example 10
<Synthesis of Compound Q>
5,5′-Dibromo-4,4′-dihexyl-2,2′-bithiophene (492 mg, 1.00 mmol) was placed in a 20 mL three-necked flask and dissolved by adding THF (10 mL). N-Butyllithium (1.58M, 1.39mL, 2.20mmol) was added thereto at -78 ° C. After stirring for 1 hour, tributyltin chloride (0.543 ml, 2.00 mmol) was added, and the temperature was gradually raised to room temperature. After 2 hours, the reaction was stopped by adding water and a small amount of hydrochloric acid. The aqueous phase was extracted with diethyl ether, washed with water and then the organic phase was dried over magnesium sulfate. After the solvent was distilled off under reduced pressure, the obtained liquid was purified by GPC (CHCl 3 ) to obtain Compound Q (630 mg, yield 69%) represented by the following formula (37) as a yellow liquid.

TLC R f = 1.0 (hexane); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 0.84-0.94 (m, 24H), 1.02-1.20 (m, 12H), 1.26-1.39 (m, 24H), 1.46 1.61 (m, 16-H), 2.51 (t, 4H, 8.0 Hz), 7.13 (s, 2H); MS (EI) m / z = 912 (M + ).
Figure 0005342852

<化合物Rの合成>
化合物Q(50mg,0.055mmol)、実施例2で合成した化合物F(32mg,0.12mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(6mg,0.005mmol)を蓋付き試験管に入れ、トルエン(1mL)を加えて溶かした。これを120℃で12時間撹拌した後、室温で放冷した。次に溶媒を減圧留去し、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl)に通してからGPC(CHCl)で精製し、下記式(38)で表される化合物R(19mg,収率49%)を橙色固体として得た。化合物Rの酸化電位は0.48V、還元電位は−1.87Vであった。更に吸収スペクトルのピーク波長は472nmであった。

TLC Rf=0.43(5:1=ヘキサン/酢酸エチル);1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ0.88-0.96(m,6H),1.28-1.49(m,12H),1.65-1.76(m,4H),2.85(t,4H,J=7.9Hz),7.19(s,2H),7.51(s,2H);MS(EI)m/z=706(M+).

Figure 0005342852

<Synthesis of Compound R>
Compound Q (50 mg, 0.055 mmol), Compound F (32 mg, 0.12 mmol) synthesized in Example 2 and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (6 mg, 0.005 mmol) were placed in a test tube with a lid. Toluene (1 mL) was added and dissolved. This was stirred at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to cool at room temperature. The solvent was then distilled off under reduced pressure, the crude product was purified from through a silica gel column chromatography (CHCl 3) in GPC (CHCl 3), the following equation (38) with a compound represented by R (19 mg, yield: 49%) as an orange solid. Compound R had an oxidation potential of 0.48 V and a reduction potential of −1.87 V. Furthermore, the peak wavelength of the absorption spectrum was 472 nm.

TLC R f = 0.43 (5: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ0.88-0.96 (m, 6H), 1.28-1.49 (m, 12H), 1.65-1.76 ( m, 4H), 2.85 (t, 4H, J = 7.9Hz), 7.19 (s, 2H), 7.51 (s, 2H); MS (EI) m / z = 706 (M + ).
Figure 0005342852

実施例11
<化合物Sの合成>
加熱乾燥した蓋付き試験管に2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジ(n−オクチル)フルオレン、化合物F、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、炭酸カリウム及びテトラヒドロフラン(THF)/水混合溶媒を入れ、窒素置換し100℃で反応させる。12時間後、溶媒を減圧留去して、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに通してからGPC(CHCl)で精製することで、下記式(39)で表される目的化合物Sを得ることができる。

Figure 0005342852

Example 11
<Synthesis of Compound S>
2,7-bis (1,3,2-dioxaborolan-2-yl) -9,9-di (n-octyl) fluorene, compound F, tetrakis (triphenylphosphine) palladium ( 0), potassium carbonate and tetrahydrofuran (THF) / water mixed solvent are added, and the reaction is carried out at 100 ° C. with nitrogen substitution. After 12 hours, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting crude product was subjected to silica gel column chromatography and then purified by GPC (CHCl 3 ), whereby the target compound S represented by the following formula (39) was obtained. Can be obtained.
Figure 0005342852

実施例12
<化合物Tの合成>
2,7−ジブロモ−9,9−ジ(n−オクチル)フルオレン、化合物N及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を蓋付き試験管に入れ、トルエンを加えて溶かす。これを120℃で12時間撹拌した後、室温で放冷する。溶媒を減圧留去し、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに通してからGPC(CHCl)で精製する。得られた化合物をナスフラスコに入れ、THFに溶かし、そこに濃硫酸を加え、室温で12時間撹拌する。続いて反応混合物を氷に注ぎ、酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水で洗ってから硫酸マグネシウムで乾燥させる。溶媒を減圧留去し、得られた固体をGPC(CHCl)で精製し、下記式(40)で表される化合物Tを得ることができる。

Figure 0005342852

Example 12
<Synthesis of Compound T>
2,7-dibromo-9,9-di (n-octyl) fluorene, compound N and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) are placed in a test tube with a lid, and toluene is added to dissolve. This is stirred at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to cool at room temperature. The solvent is distilled off under reduced pressure, and the resulting crude product is passed through silica gel column chromatography and then purified by GPC (CHCl 3 ). The obtained compound is put into an eggplant flask, dissolved in THF, concentrated sulfuric acid is added thereto, and the mixture is stirred at room temperature for 12 hours. The reaction mixture is subsequently poured onto ice and extracted with ethyl acetate, and the organic layer is washed with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and water and then dried over magnesium sulfate. The solvent is distilled off under reduced pressure, and the obtained solid is purified by GPC (CHCl 3 ) to obtain a compound T represented by the following formula (40).
Figure 0005342852

実施例13
<化合物Uaの合成>
加熱乾燥した蓋付き試験管に2,5−ジブロモチオフェン(48mg,0.199mmol)、5−トリブチル−3−ヘキシルチオフェン(200mg,0.437mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(11mg,0.0199mmol)を入れ、トルエン(2mL)を加えて溶かした。これを120℃で12時間撹拌した後、室温で放冷した。次に溶媒を減圧留去し、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、下記式(41a)で表される化合物Ua(48mg,収率58%)を黄色液体として得た。

TLC Rf=0.75(ヘキサン);1HNMR(400MHz,CDCl3)δ0.89(m,6H),1.22-1.44(m,12H),1.50-1.72(m,4H),2.58(t,4H,J=7.8Hz),6.80(s,2H),7.00(s,2H),7.03(s,2H);MS(EI)m/z=416(M+).

Figure 0005342852

Example 13
<Synthesis of Compound Ua>
In a test tube with a heat-dried lid, 2,5-dibromothiophene (48 mg, 0.199 mmol), 5-tributyl-3-hexylthiophene (200 mg, 0.437 mmol) and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (11 mg , 0.0199 mmol), and toluene (2 mL) was added to dissolve. This was stirred at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to cool at room temperature. Next, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting crude product was purified by silica gel column chromatography (hexane), and the compound Ua (48 mg, yield 58%) represented by the following formula (41a) was used as a yellow liquid. Obtained.

TLC R f = 0.75 (hexane); 1 HNMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 0.89 (m, 6H), 1.22-1.44 (m, 12H), 1.50-1.72 (m, 4H), 2.58 (t, 4H, J = 7.8Hz), 6.80 (s, 2H), 7.00 (s, 2H), 7.03 (s, 2H); MS (EI) m / z = 416 (M + ).
Figure 0005342852

<化合物Ubの合成>
加熱乾燥した30mLの二口フラスコに化合物Ua(100mg,0.240mmol)及びテトラメチルエチレンジアミン(58mg,0.504mmol)を入れ、ジエチルエーテル(3mL)を加えて溶かした。そこにn−ブチルリチウム(1.58M,0.319mL,0.504mmol)を0oCでゆっくり加えた。2時間撹拌した後、塩化トリブチルスズ(0.221ml,0.814mmol)を−78℃でゆっくり加え、徐々に室温まで昇温した。水を加えて反応を停止させ、水相をジエチルエーテルを用いて抽出し、有機相を飽和硫酸銅水溶液で洗ってから硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去して、得られた粗生成物をアルミナカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、下記式(41b)で表される化合物Ub(165mg,収率69%)を黄色液体として得た。

TLC Rf=1.0(ヘキサン);1HNMR(400MHz,CDCl3)δ0.84-0.96(m,24H),1.05-1.20(m,12H),1.25-1.45(m,24H),1.50-1.70(m,16H),2.51(t,4H,J=8.0Hz),7.02(s,2H),7.14(s,2H).

Figure 0005342852

<Synthesis of Compound Ub>
Compound Ua (100 mg, 0.240 mmol) and tetramethylethylenediamine (58 mg, 0.504 mmol) were placed in a heat-dried 30 mL two-necked flask, and diethyl ether (3 mL) was added and dissolved. N-Butyllithium (1.58M, 0.319 mL, 0.504 mmol) was slowly added thereto at 0 ° C. After stirring for 2 hours, tributyltin chloride (0.221 ml, 0.814 mmol) was slowly added at −78 ° C., and the temperature was gradually raised to room temperature. Water was added to stop the reaction, the aqueous phase was extracted with diethyl ether, and the organic phase was washed with a saturated aqueous copper sulfate solution and then dried over magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting crude product was purified by alumina column chromatography (hexane) to obtain compound Ub (165 mg, yield 69%) represented by the following formula (41b) as a yellow liquid. It was.

TLC R f = 1.0 (hexane); 1 HNMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ0.84-0.96 (m, 24H), 1.05-1.20 (m, 12H), 1.25-1.45 (m, 24H), 1.50-1.70 ( m, 16H), 2.51 (t, 4H, J = 8.0Hz), 7.02 (s, 2H), 7.14 (s, 2H).
Figure 0005342852

<化合物Ucの合成>
化合物Ub(50mg,0.050mmol)、実施例2で合成した化合物F(29mg,0.11mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(6mg,0.0050mmol)を試験管に入れ、トルエン(1mL)を加えて溶かした。これを120℃で12時間撹拌した後、室温で放冷した。溶媒を減圧留去し、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl)に通してからGPC(CHCl)で精製し、下記式(41c)で表される化合物Uc(16mg,収率49%)を赤色固体として得た。

TLC Rf=0.48(3:1=ヘキサン/酢酸エチル);1HNMR(400MHz,CDCl3)δ0.92(t,6H,J=7.1Hz),1.29-1.50(m,12H),1.69-1.75(m,4H),2.84(t,4H,J=7.8Hz),7.14(s,2H),7.23(s,2H),7.48(s,2H);MS(EI)m/z=788(M+).

Figure 0005342852

<Synthesis of Compound Uc>
Compound Ub (50 mg, 0.050 mmol), compound F (29 mg, 0.11 mmol) synthesized in Example 2 and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (6 mg, 0.0050 mmol) were placed in a test tube, and toluene was added. (1 mL) was added and dissolved. This was stirred at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to cool at room temperature. The solvent was distilled off under reduced pressure, the obtained crude product was purified from through a silica gel column chromatography (CHCl 3) in GPC (CHCl 3), the compound represented by the following formula (41c) Uc (16mg, yield 49%) was obtained as a red solid.

TLC R f = 0.48 (3: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 HNMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ0.92 (t, 6H, J = 7.1 Hz), 1.29-1.50 (m, 12H), 1.69-1.75 (M, 4H), 2.84 (t, 4H, J = 7.8Hz), 7.14 (s, 2H), 7.23 (s, 2H), 7.48 (s, 2H); MS (EI) m / z = 788 (M + ).
Figure 0005342852

実施例14
<化合物Vの合成>
1,3−ジブロモ−5,5−ジフルオロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン−4,6(5H)−ジオン(400mg,1.16mmol)、2−ブロモ−3−ヘキシルチオフェン(1.33g,2.90mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(134mg,0.116mmol)を試験管に入れ、トルエン(12mL)を加えて溶かした。これを120℃で12時間撹拌した後、室温で放冷した。次に溶媒を減圧留去し、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl)に通してからGPC(CHCl)で精製し、下記式(42)で表される化合物V(247mg,収率41%)を赤色固体として得た。

TLC Rf=0.39(3:1=ヘキサン/酢酸エチル);1HNMR(400MHz,CDCl3)δ0.84-0.93(m,6H),1.23-1.41(m,12H),1.61-1.72(m,4H),2.75(t,4H,J=7.9Hz),7.09(d,2H,J=5.1Hz),7.52(d,2H,J=5.1Hz);MS(EI)m/z=520(M+).

Figure 0005342852

Example 14
<Synthesis of Compound V>
1,3-dibromo-5,5-difluoro-4H-cyclopenta [c] thiophene-4,6 (5H) -dione (400 mg, 1.16 mmol), 2-bromo-3-hexylthiophene (1.33 g, 2 .90 mmol) and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (134 mg, 0.116 mmol) were placed in a test tube and dissolved by adding toluene (12 mL). This was stirred at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to cool at room temperature. Then the solvent was distilled off under reduced pressure, the resulting crude product was purified from through a silica gel column chromatography (CHCl 3) in GPC (CHCl 3), the compound represented by the following formula (42) V (247mg Yield 41%) as a red solid.

TLC R f = 0.39 (3: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 HNMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ0.84-0.93 (m, 6H), 1.23-1.41 (m, 12H), 1.61-1.72 (m, 4H), 2.75 (t, 4H, J = 7.9Hz), 7.09 (d, 2H, J = 5.1Hz), 7.52 (d, 2H, J = 5.1Hz); MS (EI) m / z = 520 (M + ).
Figure 0005342852

<化合物Wの合成>
氷冷下、化合物V(103mg,0.198mmol)を加熱乾燥した20mLのナスフラスコに入れ、DMF(2mL)を加えて溶かした。ここにN−ブロモスクシンイミド(NBS)(74mg,0.416mmol)を加え、80℃まで徐々に昇温した。12時間撹拌後、水を加え、反応を停止した。水相を酢酸エチルで抽出し、水で洗ってから有機相を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去した後、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル)で精製し、下記式(43)で表される化合物W(125mg,収率91%)を赤色固体として得た。

TLC Rf=0.42(3:1=ヘキサン/酢酸エチル);1HNMR(400MHz,CDCl3)δ0.88(t,6H,J=7.1Hz),1.20-1.42(m,12H),1.60-1.71(m,4H),2.70(t,4H,J=7.9Hz),7.22(s,2H);MS(EI)m/z=678(M+).

Figure 0005342852

<Synthesis of Compound W>
Under ice-cooling, Compound V (103 mg, 0.198 mmol) was placed in a 20 mL eggplant flask dried by heating, and DMF (2 mL) was added to dissolve. N-bromosuccinimide (NBS) (74 mg, 0.416 mmol) was added thereto, and the temperature was gradually raised to 80 ° C. After stirring for 12 hours, water was added to stop the reaction. The aqueous phase was extracted with ethyl acetate, washed with water and then the organic phase was dried over magnesium sulfate. After distilling off the solvent under reduced pressure, the obtained crude product was purified by silica gel column chromatography (ethyl acetate), and compound W (125 mg, yield 91%) represented by the following formula (43) was converted to a red solid. Obtained.

TLC R f = 0.42 (3: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 HNMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 0.88 (t, 6H, J = 7.1 Hz), 1.20-1.42 (m, 12H), 1.60-1.71 (M, 4H), 2.70 (t, 4H, J = 7.9Hz), 7.22 (s, 2H); MS (EI) m / z = 678 (M + ).
Figure 0005342852

<化合物Xの合成>
化合物W(125mg,0.184mmol)、化合物E(240mg,0.424mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(21mg,0.018mmol)を試験管に入れ、トルエン(2mL)を加えて溶かした。これを120℃で12時間撹拌した後、室温で放冷した。次に溶媒を減圧留去し、得られた粗生成物をアルミナカラムクロマトグラフィー(CHCl)に通してからGPC(CHCl)で精製した。これをナスフラスコ(50mL)に入れ、THF(1mL)に溶かした。そこに濃硫酸(20mL)を加え、室温で12時間撹拌した。反応混合物を氷に注ぎ、酢酸エチルで抽出した。有機相を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗い、水で洗ってから硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去し、得られた固体をGPC(CHCl)で精製し、下記式(44)で表される化合物X(23mg,2steps収率14%)を赤色固体として得た。

TLC Rf=0.51(2:1=ヘキサン/酢酸エチル);1HNMR(400MHz,CDCl3)δ0.86(t,6H,J=7.0Hz),1.17-1.41(m,12H),1.69-1.78(m,4H),2.81(t,4H,J=8.0Hz),7.47(s,2H),7.63(s,2H);MS(EI)m/z=892(M+).

Figure 0005342852

<Synthesis of Compound X>
Compound W (125 mg, 0.184 mmol), Compound E (240 mg, 0.424 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (21 mg, 0.018 mmol) were placed in a test tube, and toluene (2 mL) was added. Melted. This was stirred at 120 ° C. for 12 hours and then allowed to cool at room temperature. The solvent was distilled off under reduced pressure and the resulting crude product was purified from the through alumina column chromatography (CHCl 3) in GPC (CHCl 3). This was put into an eggplant flask (50 mL) and dissolved in THF (1 mL). Concentrated sulfuric acid (20 mL) was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. The reaction mixture was poured onto ice and extracted with ethyl acetate. The organic phase was washed with a saturated aqueous sodium bicarbonate solution, washed with water and then dried over magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting solid was purified by GPC (CHCl 3 ) to obtain Compound X (23 mg, 2 steps yield 14%) represented by the following formula (44) as a red solid.

TLC R f = 0.51 (2: 1 = hexane / ethyl acetate); 1 HNMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 0.86 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 1.17-1.41 (m, 12H), 1.69-1.78 (M, 4H), 2.81 (t, 4H, J = 8.0Hz), 7.47 (s, 2H), 7.63 (s, 2H); MS (EI) m / z = 892 (M + ).
Figure 0005342852

以上より、実施例5、6、7及び8で作製した本発明のπ共役系化合物を含む有機薄膜を備える有機薄膜素子は、比較例3で作製した有機薄膜素子に比べ、電子の移動度が良好であることがわかった。このことから、本発明のπ共役系化合物は、電子輸送性の優れたn型有機半導体として利用可能であることが確認された。   From the above, the organic thin film element provided with the organic thin film containing the π-conjugated compound of the present invention produced in Examples 5, 6, 7 and 8 has a higher electron mobility than the organic thin film element produced in Comparative Example 3. It was found to be good. From this, it was confirmed that the π-conjugated compound of the present invention can be used as an n-type organic semiconductor having an excellent electron transport property.

第1実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。It is a schematic cross section of the organic thin-film transistor which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。It is a schematic cross section of the organic thin-film transistor which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。It is a schematic cross section of the organic thin-film transistor which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。It is a schematic cross section of the organic thin-film transistor which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。It is a schematic cross section of the organic thin-film transistor which concerns on 5th Embodiment. 第6実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。It is a schematic cross section of the organic thin-film transistor concerning 6th Embodiment. 第7実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。It is a schematic cross section of the organic thin-film transistor which concerns on 7th Embodiment. 実施形態に係る太陽電池の模式断面図である。It is a schematic cross section of the solar cell according to the embodiment. 第1実施形態に係る光センサの模式断面図である。It is a schematic cross section of the photosensor concerning a 1st embodiment. 第2実施形態に係る光センサの模式断面図である。It is a schematic cross section of the optical sensor which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る光センサの模式断面図である。It is a schematic cross section of the photosensor concerning a 3rd embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板、2…活性層、2a…活性層、3…絶縁層、4…ゲート電極、5…ソース電極、6…ドレイン電極、7a…第1の電極、7b…第2の電極、8…電荷発生層、100…第1実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、110…第2実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、120…第3実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、130…第4実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、140…第5実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、150…第6実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、160…第7実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、200…実施形態に係る太陽電池、300…第1実施形態に係る光センサ、310…第2実施形態に係る光センサ、320…第3実施形態に係る光センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Active layer, 2a ... Active layer, 3 ... Insulating layer, 4 ... Gate electrode, 5 ... Source electrode, 6 ... Drain electrode, 7a ... 1st electrode, 7b ... 2nd electrode, 8 ... Charge generation layer, 100 ... organic thin film transistor according to the first embodiment, 110 ... organic thin film transistor according to the second embodiment, 120 ... organic thin film transistor according to the third embodiment, 130 ... organic thin film transistor according to the fourth embodiment, 140 ... Organic thin film transistor according to fifth embodiment, 150... Organic thin film transistor according to sixth embodiment, 160. Organic thin film transistor according to seventh embodiment, 200... Solar cell according to embodiment, 300. , 310... Optical sensor according to the second embodiment, 320... Optical sensor according to the third embodiment.

Claims (9)

記一般式(V)で表される共役系化合物。
Figure 0005342852

[式中、R は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数1〜20のアルコキシ基を示し、R 及び はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、飽和又は不飽和炭化水素基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルカノイルオキシ基、アミノ基、オキシアミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルカノイルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシスルホニル基(但し、そのアルコキシ基はハロゲン原子で置換されてもよい)、アルキルスルホニル基(但し、そのアルキル基はハロゲン原子で置換されてもよい)、スルファモイル基、アルキルスルファモイル基、カルボキシル基、カルバモイル基、アルキルカルバモイル基、アルカノイル基、或いはアルコキシカルボニル基を示し、Z は下記式(ii)〜(ix)で表される基のいずれかを示し、は下記式(i)で表される基を示し、Ar、Ar及びArは、それぞれ独立に、炭素数6以上の2価の芳香族炭化水素基又は炭素数4以上の2価の複素環基(これらの基は、ハロゲン原子、飽和又は不飽和炭化水素基、アリール基、アルコキシ基、アリールアルキル基、アリールオキシ基、1価の複素環基、アミノ基、ニトロ基、或いはシアノ基を置換基として有してもよい。但し、これらの基全体としてフッ素原子を含有しない)を示し、m、n及びpは、それぞれ独立に0〜6の整数を示す。複数存在するR、R、R、Z及びZ’は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。]
Figure 0005342852

[式中、R 、R 、R 及びR はそれぞれ独立に、水素原子、飽和又は不飽和炭化水素基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルカノイルオキシ基、アミノ基、オキシアミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルカノイルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシスルホニル基(但し、そのアルコキシ基はハロゲン原子で置換されてもよい)、アルキルスルホニル基(但し、そのアルキル基はハロゲン原子で置換されてもよい)、スルファモイル基、アルキルスルファモイル基、カルボキシル基、カルバモイル基、アルキルカルバモイル基、アルカノイル基、或いはアルコキシカルボニル基を示し、R とR とは互いに結合して環を形成していてもよい。]
Co-role-based compound you express under following general formula (V).
Figure 0005342852

[Wherein, R 0 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms , and R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, saturated or unsaturated. Hydrocarbon group, hydroxyl group, alkoxy group, alkanoyloxy group, amino group, oxyamino group, alkylamino group, dialkylamino group, alkanoylamino group, cyano group, nitro group, sulfo group, alkyl group substituted by halogen atom An alkoxysulfonyl group (wherein the alkoxy group may be substituted with a halogen atom), an alkylsulfonyl group (wherein the alkyl group may be substituted with a halogen atom), a sulfamoyl group, an alkylsulfamoyl group, Carboxyl group, carbamoyl group, alkylcarbamoyl group, alkanoyl group, or alkoxy Indicates a carbonyl group, Z 1 represents any of the groups represented by the following formula (ii) ~ (ix), Z 1 ' represents a group represented by the following formula (i), Ar 1, Ar 2 And Ar 3 are each independently a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms or a divalent heterocyclic group having 4 or more carbon atoms (these groups are a halogen atom, a saturated or unsaturated hydrocarbon group) , an aryl group, an alkoxy group, an arylalkyl group, an aryloxy group, a monovalent heterocyclic group, an amino group, a nitro group, or a cyano group which may have a substituent. However, a fluorine atom as a whole these groups M, n and p each independently represents an integer of 0 to 6. A plurality of R 0 , R 1 , R 2 , Z 1 and Z 1 ′ may be the same or different. ]
Figure 0005342852

[Wherein R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, a saturated or unsaturated hydrocarbon group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkanoyloxy group, an amino group, an oxyamino group, an alkylamino group. Group, dialkylamino group, alkanoylamino group, cyano group, nitro group, sulfo group, alkyl group substituted by halogen atom, alkoxysulfonyl group (however, the alkoxy group may be substituted by halogen atom), alkylsulfonyl A group (provided that the alkyl group may be substituted with a halogen atom), a sulfamoyl group, an alkylsulfamoyl group, a carboxyl group, a carbamoyl group, an alkylcarbamoyl group, an alkanoyl group, or an alkoxycarbonyl group, and R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring. ]
前記Ar、Ar及びArのうち少なくとも1つが、置換基としてハロゲン原子、飽和又は不飽和炭化水素基、アリール基、アルコキシ基、アリールアルキル基、アリールオキシ基、1価の複素環基、アミノ基、ニトロ基、或いはシアノ基を有してもよいチエニレン基である(但し、基全体としてフッ素原子を含有しない)、請求項記載の共役系化合物。 At least one of Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 is a halogen atom, saturated or unsaturated hydrocarbon group, aryl group, alkoxy group, arylalkyl group, aryloxy group, monovalent heterocyclic group as a substituent , amino group, a nitro group, or an optionally thienylene group which may have a cyano group (provided that no fluorine atom as a whole group), according to claim 1 conjugated compound according. 記一般式(VI)で表される共役系化合物。
Figure 0005342852

[式中、R10 は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のフルオロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基又は炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基を示し、、下記式(xii)〜(xiii)及び(xv)〜(xix)で表される基のいずれかを示し、Ar、Ar及びArは、それぞれ独立に、炭素数6以上の2価の芳香族炭化水素基又は炭素数4以上の2価の複素環基(これらの基は、ハロゲン原子、飽和又は不飽和炭化水素基、アリール基、アルコキシ基、アリールアルキル基、アリールオキシ基、1価の複素環基、アミノ基、ニトロ基、或いはシアノ基を置換基として有していてもよい)を示し、q、r及びsは、それぞれ独立に0〜6の整数を示す。複数存在するR10及びZは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。]
Figure 0005342852

[式中、R 16 は、水素原子、ハロゲン原子、飽和又は不飽和炭化水素基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルカノイルオキシ基、アミノ基、オキシアミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルカノイルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシスルホニル基(但し、そのアルコキシ基はハロゲン原子で置換されてもよい)、アルキルスルホニル基(但し、そのアルキル基はハロゲン原子で置換されてもよい)、スルファモイル基、アルキルスルファモイル基、カルボキシル基、カルバモイル基、アルキルカルバモイル基、アルカノイル基、或いはアルコキシカルボニル基を示す。]
Co-role-based compound you express under following general formula (VI).
Figure 0005342852

[Wherein, R 10 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms or a fluoroalkoxy having 1 to 20 carbon atoms. represents a group, Z 2 represents any of the groups represented by the following formula (xii) ~ (xiii) and (xv) ~ (xix), Ar 4, Ar 5 and Ar 6 each independently A divalent aromatic hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms or a divalent heterocyclic group having 4 or more carbon atoms (these groups are a halogen atom, a saturated or unsaturated hydrocarbon group, an aryl group, an alkoxy group, an arylalkyl group) group, an aryloxy group, a monovalent heterocyclic group, an amino group, a nitro group, or indicates also may) have a cyano group as a substituent, q, r and s are each independently 0-6 of Indicates an integer. A plurality of R 10 and Z 2 may be the same or different. ]
Figure 0005342852

[Wherein R 16 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a saturated or unsaturated hydrocarbon group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkanoyloxy group, an amino group, an oxyamino group, an alkylamino group, a dialkylamino group, an alkanoylamino group. , A cyano group, a nitro group, a sulfo group, an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxysulfonyl group (wherein the alkoxy group may be substituted with a halogen atom), an alkylsulfonyl group (wherein the alkyl group is a halogen atom) A sulfamoyl group, an alkylsulfamoyl group, a carboxyl group, a carbamoyl group, an alkylcarbamoyl group, an alkanoyl group, or an alkoxycarbonyl group. ]
前記Zが、前記式(xii)で表される基である、請求項記載の共役系化合物。 The conjugated compound according to claim 3 , wherein Z 2 is a group represented by the formula (xii). 請求項1〜のいずれか一項に記載の共役系化合物を含む、有機薄膜。 The organic thin film containing the conjugated compound as described in any one of Claims 1-4 . 請求項記載の有機薄膜を備える、有機薄膜素子。 An organic thin film element comprising the organic thin film according to claim 5 . ソース電極及びドレイン電極と、これら電極の間の電流経路となる有機半導体層と、前記電流経路を通る電流量を制御するゲート電極と、を備える有機薄膜トランジスタであって、前記有機半導体層が請求項記載の有機薄膜を備える有機薄膜トランジスタ。 An organic thin film transistor comprising a source electrode and a drain electrode, an organic semiconductor layer serving as a current path between these electrodes, and a gate electrode for controlling a current amount passing through the current path, wherein the organic semiconductor layer is claimed. 5. An organic thin film transistor comprising the organic thin film according to 5 . 請求項記載の有機薄膜を備える、有機太陽電池。 An organic solar cell comprising the organic thin film according to claim 5 . 請求項記載の有機薄膜を備える、光センサ。 An optical sensor comprising the organic thin film according to claim 5 .
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