JP5390959B2 - Organic semiconductor compound having sulfone structure - Google Patents
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Description
本発明は、有機半導体などの電子材料への展開が可能な有機化合物に関する。 The present invention relates to an organic compound that can be developed into an electronic material such as an organic semiconductor.
有機半導体材料は、主たるキャリアがホールであるp型駆動する材料と、主たるキャリアが電子であるn型駆動する材料に分けることができる。p型であるかn型であるかは、有機半導体化合物の最高被占軌道(HOMO)を使いキャリアを移動させるのか、最低空軌道(LUMO)を使ってキャリアを移動させるのかの違いによって決まるとされている。 The organic semiconductor material can be divided into a p-type driving material whose main carrier is a hole and an n-type driving material whose main carrier is an electron. Whether it is p-type or n-type depends on whether the carrier is moved using the highest occupied orbit (HOMO) or the lowest empty orbit (LUMO) of the organic semiconductor compound. Has been.
一般的に、仕事関数の小さな金属を電極として使用すると、n型半導体として作用しやすく、仕事関数の大きな金属を電極として使用すると、p型半導体として作用しやすい。仕事関数の小さな金属電極としては、例えば、カルシウム(約2.87eV)などが知られているが、大気中では、酸素によって表面が酸化したり、湿気により水酸化物を生成したりするなどそのままでは不安定であるため、有機デバイスとして使用するためには、電極が、水分や酸素の影響を受けないように、封止をする必要がある。一方、仕事関数の大きな金属としては、例えば、金(約5.1eV)など、大気中で安定な金属が知られている。仕事関数が大きな金属を電極に使用すると、封止に要求される性能が物理的な保護のみとなるため、コスト上のメリットもあり、産業上より好ましい。しかし、金電極のような仕事関数の大きな金属を使用したとき、n型駆動する有機半導体材料の種類は、同条件でp型駆動する有機半導体よりも、数が極めて少ないのが現状である。 In general, when a metal having a small work function is used as an electrode, it easily acts as an n-type semiconductor, and when a metal having a large work function is used as an electrode, it is likely to act as a p-type semiconductor. As a metal electrode having a small work function, for example, calcium (about 2.87 eV) is known, but in the atmosphere, the surface is oxidized by oxygen, or a hydroxide is generated by moisture. In order to use it as an organic device, it is necessary to seal the electrode so that it is not affected by moisture or oxygen. On the other hand, as a metal having a large work function, for example, a metal that is stable in the atmosphere, such as gold (about 5.1 eV), is known. When a metal having a large work function is used for the electrode, the performance required for sealing is only physical protection, and thus there is a merit in cost, which is more preferable in the industry. However, when a metal having a large work function such as a gold electrode is used, the number of types of organic semiconductor materials that are n-type driven is much smaller than that of organic semiconductors that are p-type driven under the same conditions.
これまで、n型半導体として駆動する化合物の例としては、チアゾール誘導体(非特許文献1)、ペンタセン誘導体(非特許文献2―3)、フラーレンおよびその誘導体(非特許文献4)、ペリレンイミド誘導体(非特許文献5)などが知られている。 To date, examples of compounds that are driven as n-type semiconductors include thiazole derivatives (Non-patent Document 1), pentacene derivatives (Non-patent Documents 2-3), fullerenes and derivatives thereof (Non-patent Document 4), peryleneimide derivatives (non-patent documents 1). Patent Document 5) is known.
上記のように、n型半導体としては、化合物の種類が限定されており、選択の幅が狭い。また、ペンタセン誘導体(非特許文献3)では、大気中にて酸化劣化してしまうという課題があった。 As described above, as the n-type semiconductor, the types of compounds are limited, and the selection range is narrow. Further, the pentacene derivative (Non-patent Document 3) has a problem that it is oxidized and deteriorated in the atmosphere.
そこで、本発明者らは、スルホン構造を有することを特徴とする、新しい骨格の有機半導体材料を新規に合成し、次のような構成からなる発明に到達した。すなわち、本発明に関わる請求項1に記載の化合物は、一般式(1)に示すスルホン構造を特徴とする有機化合物である。 Therefore, the present inventors have newly synthesized an organic semiconductor material having a new skeleton characterized by having a sulfone structure, and have arrived at an invention having the following configuration. That is, the compound according to claim 1 relating to the present invention is an organic compound characterized by a sulfone structure represented by the general formula (1).
さらに、本発明に関わる請求項2に記載の化合物は、一般式(1)中のRnとR(n+4)が同一の置換基であることを特徴とする請求項1に記載の有機化合物である。ここで、nは1以上4以下の整数である。 Furthermore, the compound according to claim 2 according to the present invention is an organic compound according to claim 1, wherein R n and R (n + 4) in the general formula (1 ) are the same substituent. is there. Here, n is an integer of 1 or more and 4 or less.
さらに、本発明に関わる請求項3に記載の化合物は、下記一般式(2)〜(7)で示されるいずれかの構造を特徴とする有機化合物である。 Furthermore, the compound according to claim 3 according to the present invention is an organic compound characterized by any structure represented by the following general formulas (2) to (7).
ここで、置換基R1〜R12は、それぞれ独立に、水素原子および重水素原子、ハロゲン原子、アリール基、複素環基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、イミノ基、スルフィド基、スルホキシド基、スルホニル基、シリル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、ニトリル基、メルカプト基のうち、少なくとも一つを含んでいる。 Here, the substituents R 1 to R 12 are each independently a hydrogen atom and a deuterium atom, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxyl group, a carbonyl group, and an ester group. Amide group, imino group, sulfide group, sulfoxide group, sulfonyl group, silyl group, carboxyl group, hydroxyl group, nitro group, nitrile group, and mercapto group.
さらに、本発明に関わる請求項4に記載の化合物は、一般式(2)〜(4)中のR n とR(n+6)が同一の置換基であることを特徴とする請求項3に記載の有機化合物である。ここで、nは1以上6以下の整数である。 Furthermore, the compounds of claim 4 according to the present invention, according to claim 3, the general formula (2) in ~ (4) R n and R (n + 6) is characterized in that the same substituents It is an organic compound. Here, n is an integer of 1-6.
さらに、本発明に関わる請求項5に記載の化合物は、置換基Rが重合性官能基としての機能を有する請求項1〜5のいずれかに記載の有機化合物である。 Furthermore, the compound according to claim 5 according to the present invention is the organic compound according to any one of claims 1 to 5 in which the substituent R has a function as a polymerizable functional group .
さらに、本発明に関わる請求項6に記載の化合物は、一般式請求項1〜5に記載の有機化合物の骨格を少なくとも一つ以上有するオリゴマーまたはポリマーである。 Furthermore, the compound according to claim 6 relating to the present invention is an oligomer or polymer having at least one skeleton of the organic compound according to general formulas 1 to 5.
さらに、本発明に関わる請求項7の発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の有機化合物からなる有機半導体である。 Furthermore, the invention of claim 7 relating to the present invention is an organic semiconductor comprising the organic compound according to any one of claims 1 to 6 .
さらに、本発明に関わる請求項8に記載の有機半導体デバイスは、請求項1〜6のいずれかに記載の有機化合物からなる有機半導体デバイスである。
Further, the organic semiconductor device of claim 8 according to the present invention is an organic semiconductor device comprising an organic compound according to any one of claims 1-6.
本発明によれば、耐酸化性に優れたスルホン構造を有する有機半導体材料を提供する。さらに、本発明の有機デバイスは優れた特性を有している。
すなわち、請求項1の発明によれば、耐光性、耐酸化性に優れた有機化合物を提供するものである。請求項2の発明によれば、化合物(1)の合成を簡略化でき、効率的な製造が可能になる。請求項3の発明によれば、耐光性、耐酸化性、耐熱性に優れた有機化合物を提供するものである。請求項4の発明によれば、化合物(2)〜(7)の合成を簡略化でき、効率的な製造が可能になる。請求項5の発明によれば、デバイスを製造する際に、必要な化合物(1)〜(7)のパターニング(塗り分け)が容易になり、重ね塗りが可能になる。請求項6の発明によれば、優れた製膜性を付与することができる。請求項7の発明によれば、薄膜にすることで、優れた電気機能性を付与することができる。請求項8の発明によれば、本発明の化合物を有機デバイスに適用することができる。
According to the present invention, an organic semiconductor material having a sulfone structure excellent in oxidation resistance is provided. Furthermore, the organic device of the present invention has excellent characteristics.
That is, according to the first aspect of the present invention, an organic compound having excellent light resistance and oxidation resistance is provided. According to invention of Claim 2, the synthesis | combination of a compound (1) can be simplified and efficient manufacture is attained. According to invention of Claim 3, the organic compound excellent in light resistance, oxidation resistance, and heat resistance is provided. According to invention of Claim 4, the synthesis | combination of compound (2)-(7) can be simplified and efficient manufacture becomes possible. According to the invention of claim 5, when manufacturing a device, patterning (separation) of necessary compounds (1) to (7) is facilitated, and overcoating is possible. According to invention of Claim 6, the outstanding film forming property can be provided. According to the seventh aspect of the present invention, excellent electrical functionality can be imparted by forming a thin film. According to invention of Claim 8, the compound of this invention is applicable to an organic device.
本発明の化合物は、前記一般式(1)〜(7)に示すような構造の化合物であり、一般式(1)〜(7)中の置換基R1〜R12は、それぞれ独立に、水素原子および重水素原子、ハロゲン原子、アリール基、複素環基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、イミノ基、スルフィド基、スルホキシド基、スルホニル基、シリル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、ニトリル基、メルカプト基のうち、少なくとも一つを含んでいる。 The compound of the present invention is a compound having a structure as shown in the general formulas (1) to (7), and the substituents R 1 to R 12 in the general formulas (1) to (7) are each independently Hydrogen atom and deuterium atom, halogen atom, aryl group, heterocyclic group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxyl group, carbonyl group, ester group, amide group, imino group, sulfide group, sulfoxide group, sulfonyl group, It contains at least one of silyl group, carboxyl group, hydroxyl group, nitro group, nitrile group and mercapto group.
これらのうち好ましいものとしては、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アリール基、複素環基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基が挙げられる。
また、アリール基、複素環基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基は、炭素数1〜36が好ましい。合成の容易さや、原料の入手のし易さの観点から、炭素数1〜18がさらに好ましい。
Among these, preferred are a hydrogen atom, a deuterium atom, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an alkoxyl group.
The aryl group, heterocyclic group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, and alkoxyl group preferably have 1 to 36 carbon atoms. From the viewpoint of ease of synthesis and availability of raw materials, 1 to 18 carbon atoms are more preferable.
一般式(1)〜(7)中の置換基R1〜R12の具体例としては、
例えば、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子である。
例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、パーフルオロフェニル基、パーフルオロナフチル基、パーフルオロビフェニル基、パーフルオロターフェニル基、4−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、2−フルオロフェニル基、p−トリル基、p−フルオロフェニル基、p−ヘキシルフェニル基、p−シクロペンチルフェニル基、m−トリル基、m−フルオロフェニル基、m−ヘキシルフェニル基、m−シクロペンチルフェニル基、o−トリル基、o−フルオロフェニル基、o−ヘキシルフェニル基、o−シクロペンチルフェニル基、3,5−ジメチルフェニル基、メチルナフチル基、フルオロナフチル基、オクチルオキシナフチル基、シクロペンチルオキシナフチル基、メチルビフェニル基、フルオロビフェニル基、オクチルオキシビフェニル基、シクロヘキシルビフェニル基、メチルターフェニル基、イソプロピルターフェニル基、トリデシルターフェニル基、トリデシルオキシターフェニル基などのアリール基である。
As specific examples of the substituents R 1 to R 12 in the general formulas (1) to (7),
For example, a halogen atom such as a hydrogen atom, deuterium atom, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom.
For example, phenyl group, naphthyl group, biphenyl group, terphenyl group, perfluorophenyl group, perfluoronaphthyl group, perfluorobiphenyl group, perfluoroterphenyl group, 4-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 2- Fluorophenyl group, p-tolyl group, p-fluorophenyl group, p-hexylphenyl group, p-cyclopentylphenyl group, m-tolyl group, m-fluorophenyl group, m-hexylphenyl group, m-cyclopentylphenyl group, o-tolyl group, o-fluorophenyl group, o-hexylphenyl group, o-cyclopentylphenyl group, 3,5-dimethylphenyl group, methylnaphthyl group, fluoronaphthyl group, octyloxynaphthyl group, cyclopentyloxynaphthyl group, methyl Biphenyl group, fluorobi Eniru group, an aryl group such as octyloxy biphenyl group, a cyclohexyl biphenyl group, a methyl terphenyl group, an isopropyl terphenyl group, tridecyl terphenyl group, tridecyloxy terphenyl group.
例えば、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基、ビピリジル基、キノリル基、2−チエニル基、3−チエニル基、2−フリル基、3−フリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、チアゾリル基、フルオロピリジル基、フルオロビピリジル基、フルオロキノリル基、フルオロチエニル基、フルオロフリル基、フルオロオキサゾリル基、フルオロイソオキサゾリル基、フルオロチアゾリル基、メチルピリジル基、メチルビピリジル基、メチルキノリル基、メチルチエニル基、メチルフリル基、メチルオキサゾリル基、メチルチアゾリル基、エチルピリジル基、エチルビピリジル基、エチルキノリル基、エチルチエニル基、プロピルピリジル基、プロピルビピリジル基、プロピルキノリル基、プロピルチエニル基、プロピルフリル基、プロピルオキサゾリル基、プロピルイソオキサゾリル基、プロピルチアゾリル基シクロペンチルピリジル基、シクロペンチルビピリジル基、シクロペンチルキノリル基、シクロペンチルチエニル基、シクロペンチルフリル基、シクロペンチルオキサゾリル基、シクロペンチルイソオキサゾリル基、シクロペンチルチアゾリル基オクチルピリジル基、オクチルビピリジル基、オクチルキノリル基、オクチルチエニル基、フリル基、オクチルオキサゾリル基、オクチルイソオキサゾリル基、オクチルチアゾリル基トリデシルピリジル基、トリデシルビピリジル基、トリデシルキノリル基、トリデシルチエニル基、トリデシルフリル基、トリデシルオキサゾリル基、トリデシルイソオキサゾリル基、トリデシルチアゾリル基などの置換複素環基である。 For example, 2-pyridyl group, 3-pyridyl group, 4-pyridyl group, bipyridyl group, quinolyl group, 2-thienyl group, 3-thienyl group, 2-furyl group, 3-furyl group, oxazolyl group, isoxazolyl group, thiazolyl Group, fluoropyridyl group, fluorobipyridyl group, fluoroquinolyl group, fluorothienyl group, fluorofuryl group, fluorooxazolyl group, fluoroisoxazolyl group, fluorothiazolyl group, methylpyridyl group, methylbipyridyl group, Methylquinolyl group, methylthienyl group, methylfuryl group, methyloxazolyl group, methylthiazolyl group, ethylpyridyl group, ethylbipyridyl group, ethylquinolyl group, ethylthienyl group, propylpyridyl group, propylbipyridyl group, propylquinolyl group, propylthienyl group Group, propyl-free Group, propyloxazolyl group, propylisoxazolyl group, propylthiazolyl group cyclopentylpyridyl group, cyclopentylbipyridyl group, cyclopentylquinolyl group, cyclopentylthienyl group, cyclopentylfuryl group, cyclopentyloxazolyl group, cyclopentylisoxa Zolyl, cyclopentylthiazolyl octylpyridyl, octylbipyridyl, octylquinolyl, octylthienyl, furyl, octyloxazolyl, octylisoxazolyl, octylthiazolyl tridecylpyridyl Substituted heterocycles such as tridecylbipyridyl, tridecylquinolyl, tridecylthienyl, tridecylfuryl, tridecyloxazolyl, tridecylisoxazolyl, tridecylthiazolyl It is.
例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert―ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、1−メチルペンチル基、4−メチル−2−ペンチル基、3,3−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、n−ヘプチル基、シクロヘプチル基、2−メチルヘキシル基、3−プロピルペンチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−イコシル基、n−トリアコンチル基、n−ヘキサトリアコンチル基などの無置換アルキル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロシクロペンチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロシクロヘキシル基、パーフルオロヘプチル基、パーフルオロノニル基、パーフルオロデシル基、パーフルオロウンデシル基、パーフルオロドデシル基、パーフルオロトリデシル基、パーフルオロテトラデシル基、パーフルオロペンタデシル基、パーフルオロヘキサデシル基、パーフルオロヘプタデシル基、パーフルオロオクタデシル基、パーフルオロノナデシル基、パーフルオロイコシル基、パーフルオロトリアコンチル基、パーフルオロヘキサトリアコンチル基、などのアルキル基である。 For example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, 1-methylpentyl group, 4-methyl-2-pentyl group, 3,3-dimethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, n-heptyl group, cycloheptyl group, 2-methylhexyl group 3-propylpentyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group Group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group, n-icosyl group, n-triacontyl group, n-hexatriacone An unsubstituted alkyl group such as a thiol group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, trifluoroethyl group, perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluoropentyl group, perfluorocyclopentyl group, perfluorohexyl group, perfluorohexyl group Fluorocyclohexyl, perfluoroheptyl, perfluorononyl, perfluorodecyl, perfluoroundecyl, perfluorododecyl, perfluorotridecyl, perfluorotetradecyl, perfluoropentadecyl, perfluoro Alkyl such as hexadecyl group, perfluoroheptadecyl group, perfluorooctadecyl group, perfluorononadecyl group, perfluoroicosyl group, perfluorotriacontyl group, perfluorohexatriacontyl group, etc. It is.
例えば、エテニル基、メチルエテニル基、イソプロピルエテニル基、(n−ブチル)エテニル基、(シクロペンチル)エテニル基、(n−オクチル)エテニル基、(n−トリデシル)エテニル基、(1,2−ジフルオロフェニル)エテニル基、(トリフルオロメチル)エテニル基、フェニルエテニル基、パーフルオロフェニルエテニル基、(4−(n−オクチル)フェニル)エテニル基、4−トリフルオロメチルフェニルエテニル基、4−パーフルオロオクチルフェニルエテニル基、ビフェニルエテニル基、ターフェニルエテニル基、ナフチルエテニル基、シアノエテニル基、ジシアノエテニル基などのアルケニル基; For example, ethenyl group, methylethenyl group, isopropylethenyl group, (n-butyl) ethenyl group, (cyclopentyl) ethenyl group, (n-octyl) ethenyl group, (n-tridecyl) ethenyl group, (1,2-difluorophenyl) ) Ethenyl group, (trifluoromethyl) ethenyl group, phenylethenyl group, perfluorophenylethenyl group, (4- (n-octyl) phenyl) ethenyl group, 4-trifluoromethylphenylethenyl group, 4-par An alkenyl group such as a fluorooctylphenylethenyl group, a biphenylethenyl group, a terphenylethenyl group, a naphthylethenyl group, a cyanoethenyl group, a dicyanoethenyl group;
例えば、メチルエチニル基、イソプロピルエチニル基、tert−ブチルエチニル基、(n−ペンチル)エチニル基、(n−シクロヘキシル)エチニル基、(n−オクチル)エチニル基、(n−トリデシル)エチニル基、(n−オクタデシル)エチニル基、(トリフルオロメチル)エチニル基、(n−パーフルオロブチル)エチニル基、(パーフルオロオクチル)エチニル基、フェニルエチニル基、パーフルオロフェニルエチニル基、(p−オクチルフェニル)エチニル基、ビフェニルエチニル基、ナフチルエチニル基、(p−メチルフェニル)エチニル基、(m−メチルフェニル)エチニル基、(o−メチルフェニル)エチニル基、(p−イソプロピルフェニル)エチニル基、(m−シクロペンチルフェニル)エチニル基、などの置換アルキニル基である。 For example, methylethynyl group, isopropylethynyl group, tert-butylethynyl group, (n-pentyl) ethynyl group, (n-cyclohexyl) ethynyl group, (n-octyl) ethynyl group, (n-tridecyl) ethynyl group, (n -Octadecyl) ethynyl group, (trifluoromethyl) ethynyl group, (n-perfluorobutyl) ethynyl group, (perfluorooctyl) ethynyl group, phenylethynyl group, perfluorophenylethynyl group, (p-octylphenyl) ethynyl group , Biphenylethynyl group, naphthylethynyl group, (p-methylphenyl) ethynyl group, (m-methylphenyl) ethynyl group, (o-methylphenyl) ethynyl group, (p-isopropylphenyl) ethynyl group, (m-cyclopentylphenyl) ) Substituted ethynyl groups, etc. Is a group.
例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、tert―ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、1−メチルペンチルオキシ基、4−メチル−2−ペンチルオキシ基、3,3−ジメチルブチルオキシ基、2−エチルブチルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基、2−メチルヘキシルオキシ基、3−プロピルペンチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n−トリデシルオキシ基、n−テトラデシルオキシ基、n−ペンタデシルオキシ基、n−ヘキサデシルオキシ基、n−ヘプタデシルオキシ基、n−オクタデシルオキシ基、n−ノナデシルオキシ基、n−イコシルオキシ基、n−トリアコンチルオキシ基、n−ヘキサトリアコンチルオキシ基などのアルコキシ基である。 For example, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, n-pentyloxy group, isopentyloxy group, neopentyloxy group Tert-pentyloxy group, cyclopentyloxy group, n-hexyloxy group, cyclohexyloxy group, 1-methylpentyloxy group, 4-methyl-2-pentyloxy group, 3,3-dimethylbutyloxy group, 2-ethyl Butyloxy group, n-heptyloxy group, cycloheptyloxy group, 2-methylhexyloxy group, 3-propylpentyloxy group, n-nonyloxy group, n-decyloxy group, n-undecyloxy group, n-dodecyloxy Group, n-tridecyloxy group, n-tetradecyloxy group, -Pentadecyloxy group, n-hexadecyloxy group, n-heptadecyloxy group, n-octadecyloxy group, n-nonadecyloxy group, n-icosyloxy group, n-triacontyloxy group, n-hexatriacontyl group An alkoxy group such as an oxy group.
これらのうち好ましいものとしては、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アリール基、複素環基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基が挙げられる。
また、アリール基、複素環基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基の炭素数は、1〜36が好ましく、製造コストの観点から、さらに好ましくは、炭素数1〜18である。
Of these, preferred are a hydrogen atom, a deuterium atom, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an alkoxy group.
Moreover, as for carbon number of an aryl group, a heterocyclic group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an alkoxyl group, 1-36 are preferable, and from a viewpoint of manufacturing cost, More preferably, it is C1-C18.
一般式(1)中のRnとR(n+4)が同一の置換基である場合(ここで、nは1以上4以下の整数である)や、一般式(2)〜(7)中のRmとR(m+6)が同一の置換基である場合(ここで、mは1以上6以下の整数である)は、合成を簡略化でき、効率的な製造が可能になるため好ましい。 When R n and R (n + 4 ) in the general formula (1) are the same substituent (where n is an integer of 1 or more and 4 or less), or in the general formulas (2) to (7) When R m and R (m + 6) are the same substituent (where m is an integer of 1 or more and 6 or less), the synthesis can be simplified and efficient production becomes possible, which is preferable.
本発明の一般式(1)〜(4)に示される化合物の製造方法について述べる。
本発明の一般式(1)〜(4)に示される化合物は、ベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体を、酸化剤または電極によって酸化することによって製造できる。ベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体は、公知の方法(例えば、特許文献1〜4、非特許文献6)を参考にして製造することが可能である。
The compounds represented by the general formulas (1) to (4) of the present invention can be produced by oxidizing a benzothienobenzothiophene derivative with an oxidizing agent or an electrode. The benzothienobenzothiophene derivative can be produced with reference to known methods (for example, Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Document 6).
ここで、酸化剤として用いることのできるものとしては、例えば、過酸化水素、過酸、ヒドロペルオキシド、ハロゲン、ハロゲン化剤、オゾン、酸素と遷移金属触媒、ペルオキシカリウム、過マンガン酸カリウム、四酸化二窒素、メタ過ヨウ素酸ナトリウム、硝酸などが挙げられる。また、電極を用いた酸化も利用することができる。 Examples of the oxidizing agent that can be used include hydrogen peroxide, peracid, hydroperoxide, halogen, halogenating agent, ozone, oxygen and transition metal catalyst, potassium peroxy, potassium permanganate, tetraoxide Examples include dinitrogen, sodium metaperiodate, and nitric acid. Further, oxidation using an electrode can also be used.
過酸としては、過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、過フタル酸およびその誘導体などが使用できる。ヒドロペルオキシドとしては、p−シメンヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジフェニルメチルヒドロペルオキシド、9−フルオレニルヒドロペルオキシド、Sec−ブチルヒドロペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、シクロヘキシルヒドロペルオキシド、1−メチルシクロヘキシルヒドロペルオキシドなどが使用できる。
ハロゲンとしては、塩素、臭素、ヨウ素などが使用できる。
As the peracid, formic acid, peracetic acid, perbenzoic acid, perphthalic acid and derivatives thereof can be used. As hydroperoxides, p-cymene hydroperoxide, cumene hydroperoxide, diphenylmethyl hydroperoxide, 9-fluorenyl hydroperoxide, Sec-butyl hydroperoxide, tert-butyl hydroperoxide, cyclohexyl hydroperoxide, 1-methylcyclohexyl hydroperoxide Etc. can be used.
As the halogen, chlorine, bromine, iodine and the like can be used.
ハロゲン化剤としては、N−ブロモスクシンイミド、N−クロロスクシンイミド、N−ヨードスクシンイミドなどが使用できる。遷移金属触媒としては、WO3、KMnO4、RuO2、Na2WO4、Pd(PPh3)4、PdCl2(PPh3)2、Ni(cod)2、Ni(CO)4、Cp2Fe、Fe(CO)5、Mo(CO)6、RuCl2(PCy3)2、RhCl(PPh3)3などが使用できる。 As the halogenating agent, N-bromosuccinimide, N-chlorosuccinimide, N-iodosuccinimide and the like can be used. Transition metal catalysts include WO 3 , KMnO 4 , RuO 2 , Na 2 WO 4 , Pd (PPh 3 ) 4 , PdCl 2 (PPh 3 ) 2 , Ni (cod) 2 , Ni (CO) 4 , Cp 2 Fe Fe (CO) 5 , Mo (CO) 6 , RuCl 2 (PCy 3 ) 2 , RhCl (PPh 3 ) 3 and the like can be used.
本発明によれば、重合機能を有する請求項5に記載の化合物は、デバイスを製造する際に、必要な化合物(1)〜(7)のパターニング(塗り分け)が容易になり、重ね塗りが可能になる。ここで、重合機能を有するとは、重合性の官能基を有することである。例えば、一分子中にジイン構造を一カ所以上有する化合物。一分子中に、ハロゲン原子、ビニル基、メタクリル基、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基などを二つ以上有する化合物が挙げられる。 According to the present invention, the compound according to claim 5 having a polymerization function facilitates patterning (separation) of necessary compounds (1) to (7) when a device is produced, so that overcoating can be performed. It becomes possible. Here, having a polymerization function means having a polymerizable functional group. For example, a compound having one or more diyne structures in one molecule. Examples thereof include compounds having two or more halogen atoms, vinyl groups, methacryl groups, epoxy groups, amino groups, carboxyl groups and the like in one molecule.
重合性官能基を重合させた結果得られる重合物(オリゴマーやポリマー)も本発明に含まれる。重合性官能基を重合させる方法としては、熱、光、酸のいずれを用いてもよい。 Polymers (oligomers and polymers) obtained as a result of polymerizing polymerizable functional groups are also included in the present invention. As a method for polymerizing a polymerizable functional group, any of heat, light, and acid may be used.
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。本発明は、これら実施例によってなんら限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. The present invention is not limited by these examples.
ベンゾチエノベンゾチオフェン0.6gと酢酸60mlと無水酢酸60mlを200mlのフラスコに仕込み、オイルバスにて反応液を60℃まで加熱した。その後、過酸化水素水25mlをゆっくりと滴下し、発熱を確認したところで、オイルバスを外し、発熱が収まるまで時間をおいた。その後、再度オイルバスにて100℃で加熱しながら一晩攪拌した。これを室温まで冷却し、析出した結晶を濾集、1,2−ジクロロメタンに溶解させ、カラムクロマトグラフィーを用いて精製することで、黄色の固体を得た。
1H NMR(400MHz,CDCl3,δppm)8.22−8.27(m,2H), 7.82−7.92(m,6H)。
A 200 ml flask was charged with 0.6 g of benzothienobenzothiophene, 60 ml of acetic acid and 60 ml of acetic anhydride, and the reaction solution was heated to 60 ° C. in an oil bath. Thereafter, 25 ml of hydrogen peroxide solution was slowly dropped, and when the heat generation was confirmed, the oil bath was removed and a time was allowed until the heat generation stopped. Thereafter, the mixture was stirred overnight at 100 ° C. again in an oil bath. This was cooled to room temperature, the precipitated crystals were collected by filtration, dissolved in 1,2-dichloromethane, and purified using column chromatography to obtain a yellow solid.
1 H NMR (400MHz, CDCl 3 , δppm) 8.22-8.27 (m, 2H), 7.82-7.92 (m, 6H).
2−トリデカンベンゾチエノベンゾチオフェン2.0gと1,2−ジクロロエタン100mlを200mlのフラスコに仕込み、85℃のオイルバスにて反応液を還流温度まで加熱した。その後、m−クロロ過安息香酸6.0gを1,2−ジクロロエタン70mlに溶解したものを反応液に滴下した。滴下後、85℃で24時間加熱攪拌した。この反応液をジクロロメタン350mlに注ぎ、均一に溶解させた後、カラムクロマトグラフィーにて精製することで黄色の微結晶を得た。
1H NMR(400MHz,CDCl3,δppm)7.80−7.85(m,1H), 7.60−7.80(m,5H), 7.48−7.51(dd,1H),2.75(t,2H), 1.66(m,2H), 1.20−1.40(m,20H),0.88(t,3H)。
2.0 g of 2-tridecane benzothienobenzothiophene and 100 ml of 1,2-dichloroethane were charged into a 200 ml flask, and the reaction solution was heated to the reflux temperature in an oil bath at 85 ° C. Thereafter, 6.0 g of m-chloroperbenzoic acid dissolved in 70 ml of 1,2-dichloroethane was added dropwise to the reaction solution. After dropping, the mixture was heated and stirred at 85 ° C. for 24 hours. The reaction solution was poured into 350 ml of dichloromethane, dissolved uniformly, and then purified by column chromatography to obtain yellow fine crystals.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , δ ppm) 7.80-7.85 (m, 1H), 7.60-7.80 (m, 5H), 7.48-7.51 (dd, 1H), 2.75 (t, 2H), 1.66 (m, 2H), 1.20-1.40 (m, 20H), 0.88 (t, 3H).
ジナフト[2,1−b:2’,1’−f]チエノ[3,2−b]チオフェン0.50gと1,2−ジクロロエタン50mlを100mlのフラスコに仕込み、85℃のオイルバスにて反応液を還流温度まで加熱した。その後、m−クロロ過安息香酸1.10gを1,2−ジクロロエタン20mlに溶解したものを反応液に滴下した。滴下後、85℃で24時間加熱攪拌した。その後、反応液を空冷し、沈殿物を濾集した。得られた沈殿物を1,2−ジクロロメタンに溶解させた後、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにて精製することで赤色の粉体を得た。
得られた化合物のマススペクトルを下図に示す。
Dinaphtho [2,1-b: 2 ′, 1′-f] thieno [3,2-b] thiophene 0.50 g and 1,2-dichloroethane 50 ml are charged into a 100 ml flask and reacted in an oil bath at 85 ° C. The solution was heated to reflux temperature. Thereafter, 1.10 g of m-chloroperbenzoic acid dissolved in 20 ml of 1,2-dichloroethane was added dropwise to the reaction solution. After dropping, the mixture was heated and stirred at 85 ° C. for 24 hours. Thereafter, the reaction solution was air-cooled, and the precipitate was collected by filtration. The obtained precipitate was dissolved in 1,2-dichloromethane and purified by column chromatography using silica gel to obtain a red powder.
The mass spectrum of the obtained compound is shown in the figure below.
図1から図3にそれぞれ、実施例1〜3の化合物を有機溶媒(1,1,2,2−テトラクロロエタン)に溶解させた直後、12時間、24時間の紫外可視吸収スペクトルの経時変化を示した。図4より、ペンタセンは溶液調製直後と24時間後のスペクトルの形状が酸化劣化によって大きく変化している。一方、本発明の化合物の具体例である化合物のスペクトルは、溶液調製直後と、24時間後においてほぼ一致しており、溶液状態で安定であることを示している。 FIG. 1 to FIG. 3 show the time-dependent changes in the ultraviolet-visible absorption spectrum for 12 hours and 24 hours immediately after the compounds of Examples 1 to 3 were dissolved in an organic solvent (1,1,2,2-tetrachloroethane). Indicated. From FIG. 4, the shape of the spectrum of pentacene changes greatly due to oxidative degradation immediately after the solution preparation and after 24 hours. On the other hand, the spectrum of the compound, which is a specific example of the compound of the present invention, is almost the same immediately after the preparation of the solution and 24 hours later, indicating that it is stable in the solution state.
ペンタセンを有機溶媒(1,1,2,2−テトラクロロエタン)に溶解させた直後、12時間、24時間の紫外可視吸収スペクトルの経時変化を図に示した。溶液調製直後と24時間後のスペクトルの形状が酸化劣化によって大きく変化している。一方、本発明の化合物の具体例である化合物のスペクトルは、溶液調製直後と、24時間後においてほぼ一致しており、溶液状態で安定であることを示している。 Immediately after pentacene was dissolved in an organic solvent (1,1,2,2-tetrachloroethane), the time-dependent changes in the ultraviolet-visible absorption spectrum for 12 hours and 24 hours are shown in the figure. The shape of the spectrum immediately after preparation of the solution and after 24 hours has changed greatly due to oxidative degradation. On the other hand, the spectrum of the compound, which is a specific example of the compound of the present invention, is almost the same immediately after the preparation of the solution and 24 hours later, indicating that it is stable in the solution state.
本発明によれば、有機溶剤に溶解しても、耐光性、耐酸化性に優れたn型有機半導体を提供することが可能となり、パターニングや重ね塗りが可能となり、優れた電気特性を有するデバイスの製造ができるようになり、需要が大いに期待される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it melt | dissolves in an organic solvent, it becomes possible to provide the n-type organic semiconductor excellent in light resistance and oxidation resistance, patterning and recoating are possible, and the device which has the outstanding electrical property Demand for production will be greatly increased.
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