JP5643572B2 - Fullerene derivative, charge transfer material containing the same, n-type semiconductor material containing the same, and n-type semiconductor thin film containing the same - Google Patents

Fullerene derivative, charge transfer material containing the same, n-type semiconductor material containing the same, and n-type semiconductor thin film containing the same Download PDF

Info

Publication number
JP5643572B2
JP5643572B2 JP2010184384A JP2010184384A JP5643572B2 JP 5643572 B2 JP5643572 B2 JP 5643572B2 JP 2010184384 A JP2010184384 A JP 2010184384A JP 2010184384 A JP2010184384 A JP 2010184384A JP 5643572 B2 JP5643572 B2 JP 5643572B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound
type semiconductor
fullerene derivative
thin film
same
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010184384A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011140480A (en
Inventor
永井 隆文
隆文 永井
田中 義人
義人 田中
友美 入田
友美 入田
安蘇 芳雄
芳雄 安蘇
家 裕隆
裕隆 家
誠 辛川
誠 辛川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Osaka University NUC
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Osaka University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd, Osaka University NUC filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP2010184384A priority Critical patent/JP5643572B2/en
Publication of JP2011140480A publication Critical patent/JP2011140480A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5643572B2 publication Critical patent/JP5643572B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Indole Compounds (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

本発明は、フラーレン誘導体、およびそれを含有するn型半導体材料、およびそれを含有するn型半導体薄膜に関する。   The present invention relates to a fullerene derivative, an n-type semiconductor material containing the fullerene derivative, and an n-type semiconductor thin film containing the fullerene derivative.

有機半導体材料とは、半導体の特性を示す有機材料のことであり、これには、無機材料と同様に、正孔をキャリアとして伝導するp型半導体と、電子をキャリアとして伝導するn型半導体がある。有機半導体材料を用いることによって、半導体の軽量化、および大面積化が可能であること、ならびにこれに可撓性を持たせることが可能であるなどの優れた利点から、有機半導体材料は、太陽電池、および有機薄膜トランジスタ(TFT)等への応用が期待されている。有機半導体材料のうち、n型半導体性を示す材料としては、各種のフラーレン誘導体が知られているが、前述のように半導体の大面積化を可能とし、かつ製造コストを実用レベルにまで下げるためには、有機溶媒への溶解性を高めて、塗布法による半導体の調製を可能にすることが必要である。
かかる背景から、有機溶媒への溶解性を高める目的で、フラーレンに種々の置換基を導入する試みがなされ、[6,6]−フェニル C61−酪酸メチル エステル([6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester (PCBM))による電界効果トランジスタ(FET)の作製が報告されている(非特許文献1)。さらに高機能を目指した化合物デザインがなされて、長鎖のアルキル基の導入によりC60フラーレン(本明細書中、C60と称する場合がある。)を高度に配列させ、PCBMを凌ぐ電子移動度が達成されている(特許文献1、非特許文献2)。さらには、C60の配列をより強固にするために、アルキル基の替わりに長鎖のペルフルオロアルキル基を導入すると、さらに高い電子移動度が達成できることが報告されている。また、この化合物は高い電子移動度(伝導度)を有するだけでなく、作製したデバイスの大気中での安定性も向上させていることも報告されている(特許文献2、非特許文献3)。
An organic semiconductor material is an organic material exhibiting the characteristics of a semiconductor. This includes, as with inorganic materials, a p-type semiconductor that conducts holes as carriers and an n-type semiconductor that conducts electrons as carriers. is there. By using an organic semiconductor material, the organic semiconductor material can be reduced in weight and area, and can be made flexible. Applications to batteries, organic thin film transistors (TFTs) and the like are expected. Among organic semiconductor materials, various fullerene derivatives are known as materials exhibiting n-type semiconductivity. However, as described above, it is possible to increase the area of a semiconductor and reduce the manufacturing cost to a practical level. For this, it is necessary to increase the solubility in an organic solvent and to enable the preparation of a semiconductor by a coating method.
Against this background, attempts have been made to introduce various substituents into fullerene for the purpose of enhancing the solubility in organic solvents, and [6,6] -phenyl C61-butyric acid methyl ester ([6,6] -phenyl C61- butyric acid methyl ester (PCBM)) has been reported to produce a field effect transistor (FET) (Non-patent Document 1). Furthermore, the compound design aiming at high functionality has been made, and by introducing a long alkyl group, C60 fullerene (sometimes referred to as C60 in this specification) is highly arranged, and electron mobility exceeding PCBM has been achieved. (Patent Document 1, Non-Patent Document 2). Furthermore, it has been reported that higher electron mobility can be achieved by introducing a long-chain perfluoroalkyl group in place of the alkyl group in order to make the C60 arrangement more robust. Further, it has been reported that this compound not only has high electron mobility (conductivity) but also improves the stability of the fabricated device in the air (Patent Document 2, Non-Patent Document 3). .

特開2006−60169号公報JP 2006-60169 A 特開2007−251086号公報JP 2007-251086 A

Christoph Waldaufら、Advance Materials、2003年、15巻、2084頁Christoph Waldauf et al., Advance Materials, 2003, 15, 2084 近松ら、Applied Physics letters、2005年、87巻、203504頁Chikamatsu et al., Applied Physics letters, 2005, 87, 203504 近松ら、Chemistry of Materials、2008年、20巻、7365頁Chikamatsu et al., Chemistry of Materials, 2008, 20, 7365

しかしながら、フルオロアルキル基は撥油性を付与するため、当該フラーレン誘導体は、実用上において以下の課題を有している。1)化合物の有機溶媒への溶解度が非常に悪く、またデバイス作製時に用いられるp型材料や電極等の他の成分との接合性も低いため、塗布型デバイスを作製し難い。2)フッ素基由来の相分離現象の発生により、作製した塗布型デバイスが温度変化や長時間の使用において安定した機能を発現できない。
従って、本発明は、フラーレン誘導体の高度な配列による高い電子移動度を維持しつつ、有機溶媒への溶解性が改善され、かつp型半導体への高い接合性を有する有機n型半導体材料を提供することを目的とする。
However, since the fluoroalkyl group imparts oil repellency, the fullerene derivative has the following problems in practical use. 1) Since the solubility of the compound in an organic solvent is very poor and the bonding property with other components such as a p-type material and an electrode used at the time of producing the device is low, it is difficult to produce a coating type device. 2) Due to the occurrence of a phase separation phenomenon derived from a fluorine group, the produced coating type device cannot exhibit a stable function in temperature change and long-time use.
Accordingly, the present invention provides an organic n-type semiconductor material having improved solubility in organic solvents and high bonding properties to a p-type semiconductor while maintaining high electron mobility due to the advanced arrangement of fullerene derivatives. The purpose is to do.

本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意検討を行った結果、フルオロアルキル基に加えて、長鎖アルキル基を導入したフラーレン誘導体によって、上記課題を解決できることを見出し、更なる検討の結果、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by a fullerene derivative introduced with a long-chain alkyl group in addition to a fluoroalkyl group. The present invention has been completed.

すなわち、本発明は、
[1]
一般式(I)

Figure 0005643572
[式中、
1は、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、またはペルフルオロポリエーテル基を表し、
2は、アルキル基を表し、
nは、0〜2の整数を表し、
3は、水素、またはアルキル基を表し、
4は、水素、またはアルキル基を表し、
かつ
3およびR4の少なくとも一方は、炭素数4〜14のアルキル基である。]
で表されるフラーレン誘導体;
[2]
1が、炭素数4〜12のペルフルオロアルキル基である前記[1]に記載のフラーレン誘導体;
[3]
nが、0である前記[1]または前記[2]に記載のフラーレン誘導体;
[4]
3およびR4が、同一または異なって、炭素数4〜14のアルキル基である前記[1]〜前記[3]のいずれか1項に記載のフラーレン誘導体;
[5]
前記[1]〜前記[4]のいずれか1項に記載のフラーレン誘導体を含有する電荷移動材料;
[6]
前記[1]〜前記[4]のいずれか1項に記載のフラーレン誘導体を含有するn型半導体材料;
[7]
前記[1]〜前記[4]のいずれか1項に記載のフラーレン誘導体を含有するn型半導体薄膜;
[8]
前記[7]に記載のn型半導体薄膜を含有する半導体素子;
[9]
前記[7]に記載のn型半導体薄膜を含有する
電界効果型トランジスタ;および
[10]
前記[7]に記載のn型半導体薄膜を含有する
有機薄膜太陽電池
等を提供するものである。 That is, the present invention
[1]
Formula (I)
Figure 0005643572
[Where:
R 1 represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
R 2 represents an alkyl group,
n represents an integer of 0 to 2,
R 3 represents hydrogen or an alkyl group,
R 4 represents hydrogen or an alkyl group,
And at least one of R 3 and R 4 are alkyl groups of 4 to 14 carbon atoms. ]
A fullerene derivative represented by:
[2]
The fullerene derivative according to the above [1], wherein R 1 is a C 4-12 perfluoroalkyl group;
[3]
the fullerene derivative according to the above [1] or [2], wherein n is 0;
[4]
The fullerene derivative according to any one of [1] to [3] above, wherein R 3 and R 4 are the same or different and are an alkyl group having 4 to 14 carbon atoms;
[5]
Charge transfer material containing the fullerene derivative according to any one of [1] to [4] above;
[6]
N-type semiconductor material containing the fullerene derivative according to any one of [1] to [4];
[7]
N-type semiconductor thin film containing the fullerene derivative according to any one of [1] to [4];
[8]
A semiconductor element comprising the n-type semiconductor thin film according to [7];
[9]
[10] a field-effect transistor containing the n-type semiconductor thin film according to [7];
An organic thin film solar cell containing the n-type semiconductor thin film according to the above [7] is provided.

本発明のフラーレン誘導体は、有機溶媒に対する高い溶解性、高い自己組織化性を有する。
本発明の電荷移動材料またはn型半導体材料は、塗布法による半導体薄膜形成を可能にする。
本発明のn型半導体薄膜は、塗布法によって形成することができるので、低コスト、および大面積での作製が可能であり、かつp型半導体との接合性に優れる。
The fullerene derivative of the present invention has high solubility in organic solvents and high self-organization.
The charge transfer material or n-type semiconductor material of the present invention enables semiconductor thin film formation by a coating method.
Since the n-type semiconductor thin film of the present invention can be formed by a coating method, the n-type semiconductor thin film can be manufactured at a low cost and in a large area and has excellent bonding properties with a p-type semiconductor.

図1は、本発明のフラーレン誘導体を含有するn型半導体薄膜を有する電界効果型トランジスタの概略図(実施例7)である。FIG. 1 is a schematic diagram (Example 7) of a field effect transistor having an n-type semiconductor thin film containing a fullerene derivative of the present invention. 図2は、本発明のフラーレン誘導体を用いて作製した太陽電池の写真(実施例8)である。FIG. 2 is a photograph (Example 8) of a solar cell produced using the fullerene derivative of the present invention.

<用語>
本明細書中、「ペルフルオロアルキル基」とは、アルキル基の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基、またはアルキル基の末端の1個の水素原子以外の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基を意味する。
本明細書中、「ペルフルオロアルコキシ基」とは、アルコキシ基の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基、またはアルコキシ基の末端の1個の水素原子以外の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基を意味する。
本明細書中、「ペルフルオロポリエーテル基」とは、複数のペルフルオロアルキレンオキシド鎖を有し、末端にペルフルオロアルキル基を有する1価の基を意味する。
本明細書中、「ペルフルオロアルキレンオキシド鎖」は、−O−ペルフルオロアルキレン鎖、またはペルフルオロアルキレン−O−鎖を意味する。
<Terminology>
In this specification, “perfluoroalkyl group” means a group in which all hydrogen atoms of an alkyl group are substituted with fluorine atoms, or all hydrogen atoms other than one hydrogen atom at the terminal of the alkyl group are fluorine atoms. Means a substituted group.
In the present specification, the “perfluoroalkoxy group” means a group in which all hydrogen atoms of an alkoxy group are substituted with fluorine atoms, or all hydrogen atoms other than one hydrogen atom at the terminal of the alkoxy group are fluorine atoms. Means a substituted group.
In the present specification, the “perfluoropolyether group” means a monovalent group having a plurality of perfluoroalkylene oxide chains and having a perfluoroalkyl group at the terminal.
In the present specification, the “perfluoroalkylene oxide chain” means an —O-perfluoroalkylene chain or a perfluoroalkylene-O— chain.

<フラーレン誘導体>
本発明のフラーレン誘導体は、前記一般式(I)で表される化合物である。
以下に、一般式(I)中の記号を説明する。なお、本明細書中、特に記載の無い限り、同じ記号は、同意義を表す。
<Fullerene derivative>
The fullerene derivative of the present invention is a compound represented by the general formula (I).
Below, the symbol in general formula (I) is demonstrated. In the present specification, unless otherwise specified, the same symbols represent the same meaning.

当業者に明らかなように、式(I)中の

Figure 0005643572
の部分はC60を表す。 As will be apparent to those skilled in the art, in formula (I)
Figure 0005643572
Represents C60.

1で表される「ペルフルオロアルキル基」の炭素数は、好ましくは1〜20であり、より好ましくは4〜12である。
当該「ペルフルオロアルキル基」は、直鎖状でも分枝鎖状でもよいが、好ましくは直鎖状である。
The carbon number of the “perfluoroalkyl group” represented by R 1 is preferably 1-20, more preferably 4-12.
The “perfluoroalkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.

1で表される「ペルフルオロアルコキシ基」の炭素数は、好ましくは1〜20であり、より好ましくは4〜12である。
当該「ペルフルオロアルコキシ基」は、直鎖状でも分枝鎖状でもよいが、好ましくは直鎖状である。
The carbon number of the “perfluoroalkoxy group” represented by R 1 is preferably 1-20, more preferably 4-12.
The “perfluoroalkoxy group” may be linear or branched, but is preferably linear.

1で表される「ペルフルオロポリエーテル基」として好ましくは、例えば、末端にペルフルオロアルキル基を有し、−C36O−、C24O−、および−CF2O−から選択される1種以上の繰り返し単位を有する、炭素数2〜50のペルフルオロポリエーテル基が挙げられる。当該繰り返し単位としては、−C24O−が好ましい。前記繰り返し単位の繰り返し数は、好ましくは、2〜20である。 The “perfluoropolyether group” represented by R 1 is preferably selected from, for example, —C 3 F 6 O—, C 2 F 4 O—, and —CF 2 O— having a perfluoroalkyl group at the terminal. C2-C50 perfluoropolyether group which has 1 or more types of repeating units. As the repeating unit, —C 2 F 4 O— is preferable. The number of repeating units is preferably 2-20.

当該「ペルフルオロポリエーテル基」として具体的には、例えば、
(i)F−(CF(−CF3)−CF2−O)m1−CF(CF3)−[式中、m1は1〜16の整数である。]、
(ii)CF3O−(CF(−CF3)−CF2−O)m1−(CF2O)m2−CF2−[式中、m1は0〜16の整数、m2は0〜20の整数である。]、
(iii)CF3−O−((CF22−O)m1−(CF2−O)m2−CF2−[式中、m1は1〜20の整数、m2は0〜20の整数である。]、
(iv)F−((CF23−O)m1−(CF22−[式中、m1は1〜16の整数である。]、
(v)H−(CF(−CF3)−CF2−O)m1−CF(CF3)−[式中、m1は1〜16の整数である。]、
(vi)H−CF2O−(CF(−CF3)−CF2−O)m1−(CF2O)m2−CF2−[式中、m1は0〜16の整数、m2は0〜20の整数である。]、
(vii)H−CF2−O−((CF22−O)m1−(CF2−O)m2−CF2−[式中、m1は1〜20の整数、m2は0〜20の整数である。]、および
(viii)H−((CF22−O)m1−(CF22−[式中、m1は1〜16の整数である。]、
等が挙げられる。
更に、当該「ペルフルオロポリエーテル基」として具体的には、例えば、
(ix)F−(CF(−CF3)−CF2−O)m1−[式中、m1は1〜16の整数である。]、
(x)CF3O−(CF(−CF3)−CF2−O)m1−(CF2O)m2−[式中、m1は0〜16の整数、m2は0〜20の整数である。]、
(xi)CF3−O−((CF22−O)m1−(CF2−O)m2−[式中、m1は1〜20の整数、m2は0〜20の整数である。]、
(xii)F−((CF23−O)m1−[式中、m1は1〜16の整数である。]、
(xiii)H−(CF(−CF3)−CF2−O)m1−[式中、m1は1〜16の整数である。]、
(xiv)H−CF2O−(CF(−CF3)−CF2−O)m1−(CF2O)m2−[式中、m1は0〜16の整数、m2は0〜20の整数である。]、
(xv)H−CF2−O−((CF22−O)m1−(CF2−O)m2−[式中、m1は1〜20の整数、m2は0〜20の整数である。]、および
(xvi)H−((CF22−O)m1−[式中、m1は1〜16の整数である。]、
等が挙げられる。
Specific examples of the “perfluoropolyether group” include, for example,
(i) F- (CF (-CF 3) -CF 2 -O) m1 -CF (CF 3) - [ wherein, m1 is 1 to 16 integer. ],
(ii) CF 3 O— (CF (—CF 3 ) —CF 2 —O) m1 — (CF 2 O) m2 —CF 2 — wherein m1 is an integer from 0 to 16 and m2 is from 0 to 20. It is an integer. ],
(iii) CF 3 —O — ((CF 2 ) 2 —O) m1 — (CF 2 —O) m2 —CF 2 — [wherein m1 is an integer from 1 to 20, and m2 is an integer from 0 to 20. is there. ],
(iv) F — ((CF 2 ) 3 —O) m1 — (CF 2 ) 2 — [wherein m1 is an integer of 1 to 16. ],
(v) H- (CF (-CF 3) -CF 2 -O) m1 -CF (CF 3) - [ wherein, m1 is 1 to 16 integer. ],
(vi) H—CF 2 O— (CF (—CF 3 ) —CF 2 —O) m1 — (CF 2 O) m2 —CF 2 — [wherein m1 is an integer of 0 to 16, m2 is 0 to It is an integer of 20. ],
(vii) H—CF 2 —O — ((CF 2 ) 2 —O) m1 — (CF 2 —O) m2 —CF 2 — wherein m1 is an integer from 1 to 20 and m2 is from 0 to 20. It is an integer. ],and
(viii) H - ((CF 2) 2 -O) m1 - (CF 2) 2 - [ wherein, m1 is 1 to 16 integer. ],
Etc.
Further, as the “perfluoropolyether group”, specifically, for example,
(ix) F- (CF (—CF 3 ) —CF 2 —O) m1 — [wherein m1 is an integer of 1 to 16. ],
(x) CF 3 O— (CF (—CF 3 ) —CF 2 —O) m1 — (CF 2 O) m2 — wherein m1 is an integer of 0 to 16 and m2 is an integer of 0 to 20. . ],
(xi) CF 3 -O - ( (CF 2) 2 -O) m1 - (CF 2 -O) m2 - [ wherein, m1 is an integer of 1 to 20, m2 is an integer of 0 to 20. ],
(xii) F-((CF 2 ) 3 —O) m1 — [wherein m1 is an integer of 1 to 16. ],
(xiii) H- (CF (-CF 3) -CF 2 -O) m1 - [ wherein, m1 is 1 to 16 integer. ],
(xiv) H—CF 2 O— (CF (—CF 3 ) —CF 2 —O) m1 — (CF 2 O) m2 — wherein m1 is an integer from 0 to 16 and m2 is an integer from 0 to 20. It is. ],
(xv) H—CF 2 —O — ((CF 2 ) 2 —O) m1 — (CF 2 —O) m2 — wherein m1 is an integer from 1 to 20 and m2 is an integer from 0 to 20. . ],and
(xvi) H — ((CF 2 ) 2 —O) m1 — [wherein m1 is an integer of 1-16. ],
Etc.

1は、好ましくは、例えば、炭素数4〜12のペルフルオロアルキル基である。
なかでも、好ましくは、炭素数4〜8、更に好ましくは炭素数4〜6、特に好ましくは炭素数4のペルフルオロアルキル基である。
また、なかでも、好ましくは、炭素鎖長(すなわち、主鎖の炭素数)4〜8、更に好ましくは炭素鎖長4〜6、特に好ましくは炭素鎖長4のペルフルオロアルキル基である。
R 1 is preferably a perfluoroalkyl group having 4 to 12 carbon atoms, for example.
Of these, a perfluoroalkyl group having 4 to 8 carbon atoms, more preferably 4 to 6 carbon atoms, and particularly preferably 4 carbon atoms is preferable.
Among them, preferred is a perfluoroalkyl group having a carbon chain length (that is, the number of carbons in the main chain) of 4 to 8, more preferably a carbon chain length of 4 to 6, and particularly preferably a carbon chain length of 4.

一般式(I)におけるフェニル基上のR1の結合位置は、好ましくは、p位、またはm位、より好ましくはp位である。
当該p位、およびm位を、以下の構造式に示す。

Figure 0005643572
The bonding position of R 1 on the phenyl group in the general formula (I) is preferably p-position or m-position, more preferably p-position.
The p-position and m-position are shown in the following structural formula.
Figure 0005643572

2で表される「アルキル基」の炭素数は、好ましくは1〜6である。
当該「アルキル基」は、直鎖状でも分枝鎖状でもよい。
nが2のとき、R2は、各出現において、同一であってもよく、または異なっていてもよい。
nは、好ましくは、0である。すなわち、一般式(I)におけるフェニル基は、好ましくは、R1以外に置換基を有さない。
The carbon number of the “alkyl group” represented by R 2 is preferably 1-6.
The “alkyl group” may be linear or branched.
When n is 2, R 2 may be the same or different at each occurrence.
n is preferably 0. That is, the phenyl group in the general formula (I) preferably has no substituent other than R 1 .

3で表される「アルキル基」の炭素数は、好ましくは1〜20である。
当該「アルキル基」は、直鎖状でも分枝鎖状でもよいが、好ましくは直鎖状である。
The carbon number of the “alkyl group” represented by R 3 is preferably 1-20.
The “alkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.

4で表される「アルキル基」の炭素数は、好ましくは1〜20である。
当該「アルキル基」は、直鎖状でも分枝鎖状でもよいが、好ましくは直鎖状である。
The carbon number of the “alkyl group” represented by R 4 is preferably 1-20.
The “alkyl group” may be linear or branched, but is preferably linear.

3およびR4の少なくとも一方は、炭素数4〜14(好ましくは炭素数8〜14、より好ましくは炭素数12〜14)のアルキル基である。
好ましくは、R3およびR4の両方が、同一または異なって、炭素数4〜14のアルキル基である。
At least one of R 3 and R 4 is an alkyl group having 4 to 14 carbon atoms (preferably 8 to 14 carbon atoms, more preferably 12 to 14 carbon atoms).
Preferably, both R 3 and R 4 are the same or different and are an alkyl group having 4 to 14 carbon atoms.

本発明のフラーレン誘導体として特に好ましくは、例えば、
1は、炭素数4〜12(より好ましくは炭素数4〜8、更に好ましくは炭素数4〜6)のペルフルオロアルキル基であり
nは、0であり、
3は、炭素数1〜20のアルキル基であり、
4は、水素原子、または炭素数1〜20のアルキル基であり、
かつ
3およびR4の少なくとも一方は、炭素数4〜14(好ましくは炭素数8〜14、より好ましくは炭素数12〜14)のアルキル基である
化合物である。
Particularly preferred as the fullerene derivative of the present invention is, for example,
R 1 is a perfluoroalkyl group having 4 to 12 carbon atoms (more preferably 4 to 8 carbon atoms, still more preferably 4 to 6 carbon atoms), n is 0,
R 3 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
R 4 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
At least one of R 3 and R 4 is a compound having an alkyl group having 4 to 14 carbon atoms (preferably 8 to 14 carbon atoms, more preferably 12 to 14 carbon atoms).

本発明のフラーレン誘導体として、また、特に好ましくは、例えば、
1は、炭素数4〜8(好ましくは炭素数4〜6、より好ましくは炭素数4)の直鎖状ペルフルオロアルキル基であり、
nは、0であり、
3は、炭素数8〜14(好ましくは炭素数12〜14)の直鎖状アルキル基であり、
4は、水素原子である
化合物である。
As the fullerene derivative of the present invention, it is particularly preferable that, for example,
R 1 is a linear perfluoroalkyl group having 4 to 8 carbon atoms (preferably 4 to 6 carbon atoms, more preferably 4 carbon atoms),
n is 0;
R 3 is a linear alkyl group having 8 to 14 carbon atoms (preferably 12 to 14 carbon atoms),
R 4 is a compound that is a hydrogen atom.

<フラーレン誘導体の製造方法>
本発明のフラーレン誘導体は、例えば、下記に記載する方法、またはそれに準じる方法によって製造することができる。
下記の反応スキームにおける記号は、特に記載の無い限り、前記と同意義を表す。
なお、本明細書中、特に断りの無い限り、「室温」とは、約10℃〜約35℃を示す。
<Method for producing fullerene derivative>
The fullerene derivative of the present invention can be produced, for example, by the method described below or a method analogous thereto.
The symbols in the following reaction schemes are as defined above unless otherwise specified.
In the present specification, unless otherwise specified, “room temperature” refers to about 10 ° C. to about 35 ° C.

<製造方法I>
本発明のフラーレン誘導体が式(Ia)で表される化合物である場合、当該化合物は、例えば、下記の製造方法またはこれに準じる方法によって合成することができる。

Figure 0005643572
(式中、Xは脱離基を、C60はフラーレンC60を表す。) <Production Method I>
When the fullerene derivative of the present invention is a compound represented by the formula (Ia), the compound can be synthesized, for example, by the following production method or a method analogous thereto.
Figure 0005643572
(In the formula, X represents a leaving group, and C60 represents fullerene C60.)

<工程A>
工程Aでは、化合物(1)を化合物(2)と反応させることによって、化合物(3)を得る。
式中、Xで表される脱離基としては、例えば、ハロゲン原子(例、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)が挙げられる。
化合物(1)は、化合物(2)1モルに対して、通常0.1〜10モル、好ましくは1〜2モルを用いる。
当該反応は、無溶媒または溶媒中で行われる。当該溶媒としては、ジクロロメタン、エタノール、メタノール、エーテル、ジオキサン、ジメトキシエタン、DMF、THF、DMSO、NMP等が挙げられる。なかでも、エタノール、ジクロロメタン、THF、ジオキサン等が好ましい。これらの溶媒は、適当な割合で混合して用いてもよい。
反応温度は、通常0℃〜120℃、好ましくは室温〜60℃である。
反応時間は、通常1時間〜48時間、好ましくは1〜12時間である。
<Process A>
In step A, compound (3) is obtained by reacting compound (1) with compound (2).
In the formula, examples of the leaving group represented by X include a halogen atom (eg, fluorine, chlorine, bromine, iodine).
Compound (1) is generally used in an amount of 0.1 to 10 mol, preferably 1 to 2 mol, per 1 mol of compound (2).
The reaction is performed without a solvent or in a solvent. Examples of the solvent include dichloromethane, ethanol, methanol, ether, dioxane, dimethoxyethane, DMF, THF, DMSO, NMP and the like. Of these, ethanol, dichloromethane, THF, dioxane and the like are preferable. These solvents may be mixed and used at an appropriate ratio.
The reaction temperature is usually 0 ° C to 120 ° C, preferably room temperature to 60 ° C.
The reaction time is usually 1 hour to 48 hours, preferably 1 to 12 hours.

<工程B>
工程Bでは、化合物(3)をエステル加水分解することによって、化合物(4)を得る。
当該反応は、酸またはアルカリの存在下、無溶媒または溶媒中で行われる。
加水分解が円滑に進むように、酸を使用する場合は過剰量を用い、アルカリを使用する場合は通常0.1〜10当量、好ましくは1〜2当量を用いる。
加水分解後、アンモニアでpHを調整して目的物を単離する。目的物を濾取後、水洗して中性にし、残った水分を減圧下で除去する。
酸またはアルカリとしては、濃塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。なかでも、濃塩酸、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム等が好ましい。
溶媒としては、水、ジクロロメタン、エタノール、メタノール、エーテル、ジオキサン、ジメトキシエタン、DMF、THF、DMSO、NMP等が挙げられる。なかでも、水、エタノール、ジクロロメタン、THF、ジオキサン等が好ましい。これらの溶媒は、適当な割合で混合して用いてもよい。
反応温度は、通常0℃〜150℃、好ましくは室温〜100℃である。
反応時間は、通常0.1〜48時間、好ましくは1〜10時間である。
<Process B>
In step B, compound (4) is obtained by ester hydrolysis of compound (3).
The reaction is carried out in the presence of an acid or alkali, without solvent or in a solvent.
When using an acid, an excess amount is used so that hydrolysis proceeds smoothly, and when using an alkali, usually 0.1 to 10 equivalents, preferably 1 to 2 equivalents are used.
After hydrolysis, the target product is isolated by adjusting the pH with ammonia. The target product is collected by filtration, washed with water to neutrality, and the remaining water is removed under reduced pressure.
Examples of the acid or alkali include concentrated hydrochloric acid, sulfuric acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate and the like. Of these, concentrated hydrochloric acid, sodium hydroxide, potassium carbonate and the like are preferable.
Examples of the solvent include water, dichloromethane, ethanol, methanol, ether, dioxane, dimethoxyethane, DMF, THF, DMSO, NMP and the like. Of these, water, ethanol, dichloromethane, THF, dioxane and the like are preferable. These solvents may be mixed and used at an appropriate ratio.
The reaction temperature is usually 0 ° C. to 150 ° C., preferably room temperature to 100 ° C.
The reaction time is usually 0.1 to 48 hours, preferably 1 to 10 hours.

<工程C>
工程Cでは、化合物(4)を化合物(5)およびC60と反応させることによって、化合物(Ia)を得る。
化合物(5)は、journal of Fluorine Chemistry, 1991年、53巻、233頁に記載の方法などの公知の方法に準じて合成できる。
化合物(4)、化合物(5)およびC60の量比は任意だが、収率を高くする観点から、化合物(4)、および化合物(5)は、それぞれ、C60の1モルに対して、通常0.1〜10モル、好ましくは0.5〜2モルを用いる。
当該反応は、無溶媒または溶媒中で行われる。
溶媒としては、二硫化炭素、クロロホルム、ジクロロエタン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等が挙げられる。なかでも、クロロホルム、トルエン、クロロベンゼン等が好ましい。これらの溶媒は、適当な割合で混合して用いてもよい。
反応温度は、用いた溶媒の沸点程度である。具体的には、通常、室温〜150℃であり、好ましくは80〜120℃である。
反応時間は、通常1〜48時間、好ましくは10〜24時間である。
<Process C>
In Step C, compound (Ia) is obtained by reacting compound (4) with compounds (5) and C60.
Compound (5) can be synthesized according to a known method such as the method described in journal of Fluorine Chemistry, 1991, Vol. 53, page 233.
The amount ratio of the compound (4), the compound (5) and C60 is arbitrary, but from the viewpoint of increasing the yield, the compound (4) and the compound (5) are each usually 0 with respect to 1 mole of C60. .1-10 mol, preferably 0.5-2 mol is used.
The reaction is performed without a solvent or in a solvent.
Examples of the solvent include carbon disulfide, chloroform, dichloroethane, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene and the like. Of these, chloroform, toluene, chlorobenzene and the like are preferable. These solvents may be mixed and used at an appropriate ratio.
The reaction temperature is about the boiling point of the solvent used. Specifically, it is usually room temperature to 150 ° C, preferably 80 to 120 ° C.
The reaction time is usually 1 to 48 hours, preferably 10 to 24 hours.

必要に応じて、得られた化合物(Ia)は、例えば、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒としては、ヘキサン−クロロホルム、ヘキサン−トルエン、ヘキサン−二硫化炭素等が好ましい。)で精製後に、HPLC(展開溶媒としては、クロロホルム、トルエン等が好ましい。)でさらに精製することができる。   If necessary, the obtained compound (Ia) is purified by, for example, silica gel column chromatography (preferably as hexane-chloroform, hexane-toluene, hexane-carbon disulfide, etc. as a developing solvent) and then HPLC ( The developing solvent is preferably chloroform, toluene, etc.).

<製造方法II>
本発明のフラーレン誘導体が下記式(Ib)で表される化合物である場合、当該化合物は、例えば、下記の製造方法またはこれに準じる方法によって合成することができる。

Figure 0005643572
(式中、Xは脱離基を、C60はフラーレンC60を表す。)
式中、Xで表される脱離基としては、例えば、ハロゲン原子(例、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)が挙げられる。 <Production Method II>
When the fullerene derivative of the present invention is a compound represented by the following formula (Ib), the compound can be synthesized by, for example, the following production method or a method analogous thereto.
Figure 0005643572
(In the formula, X represents a leaving group, and C60 represents fullerene C60.)
In the formula, examples of the leaving group represented by X include a halogen atom (eg, fluorine, chlorine, bromine, iodine).

<<工程D〜F>>
化合物(9)は化合物(6)のN−メチル化によって得られる。
N−メチル化方法には種々の方法があり、本法に拘らず、直接にアルカリ存在下にハロゲン化アルキル化合物やスルホン酸のアルキルエステルによるアルキル化等も同様に用いることが出来る。しかしながら、本法のようにイミノ化を経由する方法が、収率の面で優れている。
<工程D>
工程Dでは、イミノ化反応剤を用いて、化合物(6)をイミノ化し、化合物(7)を得る。
イミノ化反応剤としては、種々のアルデヒドあるいはアルデヒド等価体の化合物が用いることができるが、特にアミノホルムアルデヒド ジアルキルアセタールが、目的とするN−アルキル化体を緩和な条件下に高収率で与える点で好ましい。
イミノ化反応剤は、化合物(6)1モルに対して、通常0.1〜10モル、好ましくは1〜5モルを用いる。
反応温度は、通常、室温〜150℃であり、好ましくは50℃〜120℃である。
反応時間は、通常0.1〜48時間、好ましくは1〜15時間である。
当該工程は、無溶媒または溶媒中で行われる。
溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、エーテル、THF、ジオキサン、エタノール、トルエン、DMF、DMSO等が挙げられる。これらの溶媒は、適当な割合で混合して用いてもよい。
後処理の効率化の観点からは、無溶媒での反応が好ましい。
<< Steps D to F >>
Compound (9) is obtained by N-methylation of compound (6).
There are various N-methylation methods. Regardless of this method, alkylation with an alkyl halide compound or an alkyl ester of a sulfonic acid in the presence of an alkali can be used as well. However, the method via imination as in this method is excellent in terms of yield.
<Process D>
In Step D, compound (6) is iminized using an imination reagent to obtain compound (7).
As the imination reagent, various aldehydes or aldehyde equivalent compounds can be used. In particular, aminoformaldehyde dialkylacetal provides the desired N-alkylated compound in a high yield under mild conditions. Is preferable.
The imination reagent is generally used in an amount of 0.1 to 10 mol, preferably 1 to 5 mol, per 1 mol of compound (6).
The reaction temperature is usually room temperature to 150 ° C, preferably 50 ° C to 120 ° C.
The reaction time is usually 0.1 to 48 hours, preferably 1 to 15 hours.
This step is performed without a solvent or in a solvent.
Examples of the solvent include dichloromethane, chloroform, ether, THF, dioxane, ethanol, toluene, DMF, DMSO and the like. These solvents may be mixed and used at an appropriate ratio.
From the viewpoint of improving the efficiency of the post-treatment, a reaction without a solvent is preferable.

<工程E>
工程Eでは、アルキル化剤を用いて、化合物(7)をアルキル化し、化合物(8)を得る。
アルキル化剤としては、種々のアルキル化剤を用いることができる。その例としては、ジメチル硫酸、メタンスルホン酸メチル、トリフルオロスルホン酸メチル等が挙げられる。なかでも、好ましくは、ジメチル硫酸、トリフルオロスルホン酸メチル等である。
アルキル化剤は、化合物(7)1モルに対して、通常0.1〜10モル、好ましくは1〜5モルを用いる。
反応温度は、通常0℃〜100℃、好ましくは室温〜50℃である。
反応時間は、通常0.1〜48時間、好ましくは1〜10時間である。
当該工程は、無溶媒または溶媒中で行われる。
溶媒としては、種々の非プロトン溶媒が用いることができるが、例えば、エーテル、THF、ジクロロメタン、トルエンが好ましい。これらの溶媒は、適当な割合で混合して用いてもよい。後処理の効率化の観点からは、無溶媒での反応が好ましい。
<Process E>
In Step E, compound (7) is alkylated using an alkylating agent to give compound (8).
As the alkylating agent, various alkylating agents can be used. Examples thereof include dimethyl sulfate, methyl methanesulfonate, methyl trifluorosulfonate, and the like. Of these, dimethyl sulfate, methyl trifluorosulfonate, and the like are preferable.
The alkylating agent is generally used in an amount of 0.1 to 10 mol, preferably 1 to 5 mol, per 1 mol of compound (7).
The reaction temperature is usually 0 ° C to 100 ° C, preferably room temperature to 50 ° C.
The reaction time is usually 0.1 to 48 hours, preferably 1 to 10 hours.
This step is performed without a solvent or in a solvent.
As the solvent, various aprotic solvents can be used. For example, ether, THF, dichloromethane, and toluene are preferable. These solvents may be mixed and used at an appropriate ratio. From the viewpoint of improving the efficiency of the post-treatment, a reaction without a solvent is preferable.

<工程F>
工程Fでは、化合物(8)を加水分解し、化合物(9)を得る。
加水分解は、好ましくは酸の存在下で行われる。用いる酸の量は、通常0.1〜100当量であり、反応が円滑に進行する点で、好ましくは1〜10当量である。塩酸、硫酸、硝酸、塩素酸、およびスルホン酸等の種々の酸を種々の濃度で用いることができるが、なかでも、反応効率やコスト面で、濃塩酸が好ましい。
反応温度は、通常0℃〜150℃、好ましくは室温〜100℃である。
反応時間は、通常0.1〜48時間、好ましくは1〜10時間である。
<Process F>
In Step F, compound (8) is hydrolyzed to obtain compound (9).
The hydrolysis is preferably performed in the presence of an acid. The amount of the acid used is usually 0.1 to 100 equivalents, and preferably 1 to 10 equivalents in that the reaction proceeds smoothly. Various acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, chloric acid, and sulfonic acid can be used at various concentrations. Among them, concentrated hydrochloric acid is preferable in terms of reaction efficiency and cost.
The reaction temperature is usually 0 ° C. to 150 ° C., preferably room temperature to 100 ° C.
The reaction time is usually 0.1 to 48 hours, preferably 1 to 10 hours.

<工程G>
工程Gでは、化合物(9)を化合物(5)およびC60と反応させて、化合物(Ib)を得る。
化合物(9)、化合物(5)およびC60の量比は任意だが、収率を高くする観点から、通常、化合物(Ia)1モルに対して、化合物(4)、および化合物(5)を、それぞれ0.1〜10モル、好ましくは0.5〜2モル用いる。
当該反応は、無溶媒または溶媒中で行われる。
溶媒としては、二硫化炭素、クロロホルム、ジクロロエタン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等が挙げられる。なかでも、クロロホルム、トルエン、およびクロロベンゼン等が好ましい。これらの溶媒は、適当な割合で混合して用いてもよい。
反応温度は、用いた溶媒の沸点程度である。具体的には、通常、室温〜150℃であり、好ましくは80〜120℃である。
反応時間は、通常1〜48時間、好ましくは10〜24時間である。
<Process G>
In Step G, compound (9) is reacted with compound (5) and C60 to give compound (Ib).
The amount ratio of compound (9), compound (5) and C60 is arbitrary, but from the viewpoint of increasing the yield, compound (4) and compound (5) are usually added to 1 mol of compound (Ia). Each is used in an amount of 0.1 to 10 mol, preferably 0.5 to 2 mol.
The reaction is performed without a solvent or in a solvent.
Examples of the solvent include carbon disulfide, chloroform, dichloroethane, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene and the like. Of these, chloroform, toluene, chlorobenzene and the like are preferable. These solvents may be mixed and used at an appropriate ratio.
The reaction temperature is about the boiling point of the solvent used. Specifically, it is usually room temperature to 150 ° C, preferably 80 to 120 ° C.
The reaction time is usually 1 to 48 hours, preferably 10 to 24 hours.

必要に応じて、得られた化合物(Ib)は、例えば、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒としては、ヘキサン−クロロホルム、ヘキサン−トルエン、ヘキサン−二硫化炭素が好ましい。)で精製後に、HPLC(展開溶媒としては、クロロホルム、トルエンが好ましい。)でさらに精製することができる。   If necessary, the obtained compound (Ib) is purified by, for example, silica gel column chromatography (the developing solvent is preferably hexane-chloroform, hexane-toluene, hexane-carbon disulfide) and then HPLC (development). As the solvent, chloroform and toluene are preferable.

<製造方法III>
本発明のフラーレン誘導体下記式(Ic)で表される化合物である場合、当該化合物は、例えば、下記の製造方法またはこれに準じる方法によって合成することができる。

Figure 0005643572
(式中、Xは脱離基を、C60はフラーレンC60を表す。)
式中、Xで表される脱離基としては、例えば、ハロゲン原子(例、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)が挙げられる。 <Production Method III>
When the fullerene derivative of the present invention is a compound represented by the following formula (Ic), the compound can be synthesized, for example, by the following production method or a method analogous thereto.
Figure 0005643572
(In the formula, X represents a leaving group, and C60 represents fullerene C60.)
In the formula, examples of the leaving group represented by X include a halogen atom (eg, fluorine, chlorine, bromine, iodine).

<工程H>
工程Hでは、高純度の化合物を容易に得るために、カルボキシル基をエステル化によって保護する。
エステル化に用いられるアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、およびブタノール等の汎用アルコールが用いられる。なかでも、メタノール、またはエタノール等が好ましい。エステル化法としては、例えば、酸存在下の過熱脱水反応、または縮合剤による方法が用いられる。製造コストの観点からは、トルエンスルホン酸または濃硫酸を触媒として、過剰のアルコール中またはトルエン中で加熱することが好ましい。
反応時間は、通常0.1〜48時間、好ましくは1〜15時間である。
反応温度は、例えば、酸存在下にトルエン中で過熱する場合は、100〜120℃である。また、縮合剤を用いる場合は、通常0℃〜100℃、好ましくは0℃〜室温である。
縮合剤としては、例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、ジイソプロピルカルボジイミド(DIPC)、1−エチル−3−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]カルボジイミド塩酸塩(EDC・HCl)、ジフェニルホスホリルアジド(DPPA)、塩化チオニル−トリエチルアミン等が挙げられる。
<Process H>
In Step H, the carboxyl group is protected by esterification in order to easily obtain a high-purity compound.
As alcohol used for esterification, general-purpose alcohols, such as methanol, ethanol, propanol, and butanol, are used, for example. Of these, methanol or ethanol is preferred. As the esterification method, for example, a superheated dehydration reaction in the presence of an acid or a method using a condensing agent is used. From the viewpoint of production cost, it is preferable to heat in excess alcohol or toluene using toluenesulfonic acid or concentrated sulfuric acid as a catalyst.
The reaction time is usually 0.1 to 48 hours, preferably 1 to 15 hours.
The reaction temperature is, for example, 100 to 120 ° C. when heating in toluene in the presence of an acid. Moreover, when using a condensing agent, it is 0 degreeC-100 degreeC normally, Preferably it is 0 degreeC-room temperature.
Examples of the condensing agent include dicyclohexylcarbodiimide (DCC), diisopropylcarbodiimide (DIPC), 1-ethyl-3- [3- (dimethylamino) propyl] carbodiimide hydrochloride (EDC · HCl), diphenylphosphoryl azide (DPPA), And thionyl chloride-triethylamine.

<工程I>
工程Iでは、アルカリ存在下に、化合物(1)を化合物(11)と反応させることによって、化合物(12)を得る。
化合物(1)は、化合物(11)1モルに対して、通常0.1〜10モル、好ましくは1〜2モルを用いる。アルカリの使用量は化合物(11)1モルに対して0.1〜10モルであり、0.5〜2モルが好ましい。
当該反応は、無溶媒または溶媒中で行われる。当該溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、エタノール、メタノール、エーテル、ジオキサン、ジメトキシエタン、DMF、THF、DMSO、NMP等が挙げられる。なかでも、エタノール、ジクロロメタン、THF、ジオキサン等が好ましい。これらの溶媒は、適当な割合で混合して用いてもよい。
反応温度は、通常0℃〜120℃、好ましくは室温〜60℃である。
反応時間は、通常1時間〜48時間、好ましくは1〜12時間である。
<Process I>
In Step I, compound (12) is obtained by reacting compound (1) with compound (11) in the presence of an alkali.
Compound (1) is generally used in an amount of 0.1 to 10 mol, preferably 1 to 2 mol, per 1 mol of compound (11). The usage-amount of an alkali is 0.1-10 mol with respect to 1 mol of compounds (11), and 0.5-2 mol is preferable.
The reaction is performed without a solvent or in a solvent. Examples of the solvent include dichloromethane, ethanol, methanol, ether, dioxane, dimethoxyethane, DMF, THF, DMSO, NMP and the like. Of these, ethanol, dichloromethane, THF, dioxane and the like are preferable. These solvents may be mixed and used at an appropriate ratio.
The reaction temperature is usually 0 ° C to 120 ° C, preferably room temperature to 60 ° C.
The reaction time is usually 1 hour to 48 hours, preferably 1 to 12 hours.

<工程J>
工程Jでは、化合物(12)をエステル加水分解することによって、化合物(13)を得る。
当該反応は、酸またはアルカリの存在下、無溶媒または溶媒中で行われる。
加水分解が円滑に進むように、酸を使用する場合は過剰量を用い、アルカリを使用する場合は通常0.1〜10当量、好ましくは1〜2当量を用いる。
加水分解後、アンモニアでpHを調整して目的物を単離する。目的物を濾取後は、水洗して中性にし、残った水分を減圧下で除去する。
酸またはアルカリとしては、濃塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。なかでも、濃塩酸、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム等が好ましい。
溶媒としては、水、ジクロロメタン、エタノール、メタノール、エーテル、ジオキサン、ジメトキシエタン、DMF、THF、DMSO、NMP等が挙げられる。なかでも、水、エタノール、ジクロロメタン、THF、ジオキサン等が好ましい。これらの溶媒は、適当な割合で混合して用いてもよい。
反応温度は、通常0℃〜150℃、好ましくは室温〜100℃である。
反応時間は、通常0.1〜48時間、好ましくは1〜10時間である。
<Process J>
In Step J, compound (13) is obtained by ester hydrolysis of compound (12).
The reaction is carried out in the presence of an acid or alkali, without solvent or in a solvent.
When using an acid, an excess amount is used so that hydrolysis proceeds smoothly, and when using an alkali, usually 0.1 to 10 equivalents, preferably 1 to 2 equivalents are used.
After hydrolysis, the target product is isolated by adjusting the pH with ammonia. After the target product is collected by filtration, it is washed to neutrality, and the remaining water is removed under reduced pressure.
Examples of the acid or alkali include concentrated hydrochloric acid, sulfuric acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate and the like. Of these, concentrated hydrochloric acid, sodium hydroxide, potassium carbonate and the like are preferable.
Examples of the solvent include water, dichloromethane, ethanol, methanol, ether, dioxane, dimethoxyethane, DMF, THF, DMSO, NMP and the like. Of these, water, ethanol, dichloromethane, THF, dioxane and the like are preferable. These solvents may be mixed and used at an appropriate ratio.
The reaction temperature is usually 0 ° C. to 150 ° C., preferably room temperature to 100 ° C.
The reaction time is usually 0.1 to 48 hours, preferably 1 to 10 hours.

<工程K>
工程Kでは、化合物(13)を化合物(5)およびC60と反応させることによって、化合物(Ic)を得る。
化合物(5)、化合物(13)およびC60の量比は任意だが、収率を高くする観点から、化合物(5)、および化合物(13)は、それぞれ、C60の1モルに対して、通常0.1〜10モル、好ましくは0.5〜2モルを用いる。
当該反応は、無溶媒または溶媒中で行われる。
溶媒としては、二硫化炭素、クロロホルム、ジクロロエタン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等が挙げられる。なかでも、クロロホルム、トルエン、クロロベンゼン等が好ましい。これらの溶媒は、適当な割合で混合して用いてもよい。
反応温度は、用いた溶媒の沸点程度である。具体的には、通常、室温〜150℃であり、好ましくは80〜120℃である。
反応時間は、通常1〜48時間、好ましくは10〜24時間である。
<Process K>
In Step K, compound (13) is reacted with compound (5) and C60 to give compound (Ic).
The amount ratio of the compound (5), the compound (13) and C60 is arbitrary, but from the viewpoint of increasing the yield, the compound (5) and the compound (13) are each usually 0 with respect to 1 mole of C60. .1-10 mol, preferably 0.5-2 mol is used.
The reaction is performed without a solvent or in a solvent.
Examples of the solvent include carbon disulfide, chloroform, dichloroethane, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene and the like. Of these, chloroform, toluene, chlorobenzene and the like are preferable. These solvents may be mixed and used at an appropriate ratio.
The reaction temperature is about the boiling point of the solvent used. Specifically, it is usually room temperature to 150 ° C, preferably 80 to 120 ° C.
The reaction time is usually 1 to 48 hours, preferably 10 to 24 hours.

必要に応じて、得られた化合物(Ic)は、例えば、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒としては、ヘキサン−クロロホルム、ヘキサン−トルエン、ヘキサン−二硫化炭素等が好ましい。)で精製後に、HPLC(展開溶媒としては、クロロホルム、トルエン等が好ましい。)でさらに精製することができる。   If necessary, the obtained compound (Ic) is purified by, for example, silica gel column chromatography (preferably as a developing solvent, hexane-chloroform, hexane-toluene, hexane-carbon disulfide, etc.) and then HPLC ( The developing solvent is preferably chloroform, toluene, etc.).

<電荷移動材料、n型半導体材料およびn型半導体薄膜>
本発明のフラーレン誘導体は、電荷移動材料またはn型半導体材料として使用することができる。
本発明のフラーレン誘導体を、有機溶媒に溶解し、スピンコート法、キャスト法、ディッピング法、インクジェット法、およびスクリーン印刷法等の公知の薄膜形成方法によって、例えばp型ドープ基板上に薄膜を形成することにより、本発明のフラーレン誘導体を含有するn型半導体薄膜が得られる。
当該有機溶媒としては、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、二硫化炭素、トルエン、キシレン、ジクロロベンゼン、およびトリクロロベンゼン等を用いることができる。当該溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
当該方法によれば、低コストで、大面積のn型半導体薄膜が得られる。また、本発明のフラーレン誘導体は、優れた自己組織性を有し、かつp型半導体(有機p型導電性材料:P3HT(ポリ-3−ヘキシルチオフェン)等)との親和性が高い。
<Charge transfer material, n-type semiconductor material and n-type semiconductor thin film>
The fullerene derivative of the present invention can be used as a charge transfer material or an n-type semiconductor material.
The fullerene derivative of the present invention is dissolved in an organic solvent, and a thin film is formed on, for example, a p-type doped substrate by a known thin film forming method such as a spin coating method, a casting method, a dipping method, an ink jet method, or a screen printing method. Thus, an n-type semiconductor thin film containing the fullerene derivative of the present invention is obtained.
As the organic solvent, for example, chloroform, dichloromethane, carbon disulfide, toluene, xylene, dichlorobenzene, and trichlorobenzene can be used. The said solvent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
According to this method, a large-area n-type semiconductor thin film can be obtained at low cost. In addition, the fullerene derivative of the present invention has excellent self-organization and high affinity with a p-type semiconductor (organic p-type conductive material: P3HT (poly-3-hexylthiophene) or the like).

<適用>
本発明のフラーレン誘導体は、電荷移動材料またはn型半導体の材料として用いることができる。本発明のフラーレン誘導体から得られるn型半導体薄膜は、光、電子デバイス用途に応用できる。具体的には、有機薄膜トランジスタ(TFT)等の電界効果型コンデンサ、有機薄膜太陽電池等の光電変換素子、EL素子等の発光素子として有効に機能する。
このような、本発明のフラーレン誘導体から得られるn型半導体薄膜を含有する、電界効果型コンデンサ(例、有機薄膜トランジスタ(TFT))、光電変換素子(例、有機薄膜太陽電池)、および発光素子(例、EL素子)等の半導体素子は、それらの属する技術分野で慣用の方法により、製造すればよい。
<Application>
The fullerene derivative of the present invention can be used as a charge transfer material or an n-type semiconductor material. The n-type semiconductor thin film obtained from the fullerene derivative of the present invention can be applied to optical and electronic device applications. Specifically, it effectively functions as a field effect capacitor such as an organic thin film transistor (TFT), a photoelectric conversion element such as an organic thin film solar cell, and a light emitting element such as an EL element.
Such a field effect capacitor (eg, organic thin film transistor (TFT)), photoelectric conversion element (eg, organic thin film solar cell), and light emitting element (containing an n-type semiconductor thin film obtained from the fullerene derivative of the present invention) A semiconductor element such as an EL element may be manufactured by a method commonly used in the technical field to which the element belongs.

本発明のフラーレン誘導体、それを含有する電荷移動材料、それを含有するn型半導体材料、およびそれを含有するn型半導体薄膜は、有機薄膜トランジスタ(TFT)等の電界効果型コンデンサ、有機薄膜太陽電池等の光電変換素子等の半導体素子に用いることができる。   FULLERENE DERIVATIVE, CHARGE TRANSFER MATERIAL CONTAINING THE SAME, N-TYPE SEMICONDUCTOR MATERIAL CONTAINING THE SAME, AND N-TYPE SEMICONDUCTOR THIN FILM CONTAINING THE SAME, Field Effect Capacitor such as Organic Thin Film Transistor (TFT), Organic Thin Film Solar Cell It can use for semiconductor elements, such as photoelectric conversion elements.

以下に、実施例等により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
HPLC(GPC)による精製は、下記の装置およびカラムを用いて実施した。
装置:日本分光LC−9201S
カラム:JAIGEL Hシリーズ(2H−1Hを2本連結で使用)
NMRスペクトルは、プロトンNMRを示し、内部標準としてテトラメチルシランを用いて、装置:JNM−LA400(日本電子)によって測定した。δ値をppmで表す。
以下の実施例等で用いる略号は、下記の意義を示す。
s :シングレット
br :幅広
d :ダブレット
t :トリプレット
m :マルチプレット
J :カップリング定数
Hz :ヘルツ
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and the like, but the present invention is not limited thereto.
Purification by HPLC (GPC) was performed using the following apparatus and column.
Apparatus: JASCO LC-9201S
Column: JAIGEL H series (2H-1H is used in two-linkage)
The NMR spectrum shows proton NMR, and was measured with an apparatus: JNM-LA400 (JEOL) using tetramethylsilane as an internal standard. The δ value is expressed in ppm.
Abbreviations used in the following examples and the like have the following significance.
s: singlet br: wide d: doublet t: triplet m: multiplet J: coupling constant Hz: hertz

合成例1
<4−ヘプタデカフルオロオクチルベンズアルデヒドの合成>

Figure 0005643572
4−ヨードベンズアルデヒド(4-iodobenzaldehyde)(1g、4.31mmol)、ヨウ化ヘプタデカフルオロオクチル(heptadecafluorooctyl iodide)(2.82g、5.17mmol)、銅粉(904mg、14.23mmol)をジメチルスルホキシド15mL中、110℃で15時間攪拌した。
反応物をジクロロメタン中に入れ、セライトカラム中を通して無機物を除去した。得られた溶液を水洗して、濃縮後に、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:n−ヘキサン−酢酸エチル(20:1))で分離して4−ヘプタデカフルオロオクチルベンズアルデヒド(4-heptadecafluorooctylbenzaldehyde)を得た(580mg、26%)。 Synthesis example 1
<Synthesis of 4-heptadecafluorooctylbenzaldehyde>
Figure 0005643572
4-iodobenzaldehyde (1 g, 4.31 mmol), heptadecafluorooctyl iodide (2.82 g, 5.17 mmol), copper powder (904 mg, 14.23 mmol) in 15 mL of dimethyl sulfoxide The mixture was stirred at 110 ° C. for 15 hours.
The reaction was placed in dichloromethane and removed through a celite column. The obtained solution was washed with water, concentrated, and then separated by silica gel chromatography (developing solvent: n-hexane-ethyl acetate (20: 1)) to obtain 4-heptadecafluorooctylbenzaldehyde. (580 mg, 26%).

合成例2
<2−(ドデシルアミノ)酢酸の合成>
(1)C1225NH+BrCH2COOC25→C1225NHCH2COOC25
ドデシルアミン(1.35g、7.3mmol)と炭酸カリウム(355mg、2.57mmol)の無水ジクロロメタン溶液(10mL)に、ブロモ酢酸エチル(0.45mL、4.06mmol)の無水ジクロロメタン溶液(5mL)を0℃で滴下した。反応液を室温で24時間攪拌した。無機塩をろ過して除去して、反応液を濃縮後、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:n−ヘキサン−酢酸エチル(3:1))で分離してC1225NHCH2COOC25を得た(500mg、46%)。
(2)C1225NHCH2COOC25→C1225NHCH2COOH
1225NHCH2COOC25(2.9g)の含水エタノール(50mL)懸濁液に2規定水酸化ナトリウム(22mL)を滴下して、室温で攪拌した。TLC(展開溶媒:n−ヘキサン−酢酸エチル(1:1))で原料が消失したことを確認後、反応液を5%塩酸で酸性にしてから、さらに28%アンモニア水でpHを9に調整した。ここで析出した2−(ドデシルアミノ)酢酸(C1225NHCH2COOH)を濾取し、水洗した後、減圧下で乾燥した。
Synthesis example 2
<Synthesis of 2- (dodecylamino) acetic acid>
(1) C 12 H 25 NH + BrCH 2 COOC 2 H 5 → C 12 H 25 NHCH 2 COOC 2 H 5
An anhydrous dichloromethane solution (5 mL) of ethyl bromoacetate (0.45 mL, 4.06 mmol) in an anhydrous dichloromethane solution (10 mL) of dodecylamine (1.35 g, 7.3 mmol) and potassium carbonate (355 mg, 2.57 mmol). It was dripped at 0 ° C. The reaction was stirred at room temperature for 24 hours. Inorganic salts are removed by filtration, and the reaction mixture is concentrated and separated by silica gel chromatography (developing solvent: n-hexane-ethyl acetate (3: 1)) to obtain C 12 H 25 NHCH 2 COOC 2 H 5 . Obtained (500 mg, 46%).
(2) C 12 H 25 NHCH 2 COOC 2 H 5 → C 12 H 25 NHCH 2 COOH
2N sodium hydroxide (22 mL) was added dropwise to a suspension of C 12 H 25 NHCH 2 COOC 2 H 5 (2.9 g) in aqueous ethanol (50 mL), and the mixture was stirred at room temperature. After confirming the disappearance of the raw material with TLC (developing solvent: n-hexane-ethyl acetate (1: 1)), the reaction solution was acidified with 5% hydrochloric acid, and further adjusted to pH 9 with 28% aqueous ammonia. did. The 2- (dodecylamino) acetic acid (C 12 H 25 NHCH 2 COOH) precipitated here was collected by filtration, washed with water, and then dried under reduced pressure.

合成例3
<2−メチルアミノー1―デカン酸の合成>
(1)C817CH(NH2)COOH→C817CH(NHCH3)COOCH3
817CH(NH2)COOH(2g、11mmol)とN(CH32CH(OCH32(7.6g、64mmol)を100℃で24時間攪拌した。
(2)C817CH(NHCH3)COOCH3→C817CH(NHCH3)COOH
過剰のN(CH32CH(OCH32を減圧下で溜去し、残った反応物にトリフルオロメタンスルホン酸メチル(2.45g、15mmol)を加えて、室温で24時間攪拌した。反応物に36%塩酸を20mL加えて100℃で3時間攪拌した。反応物をエーテル30mLで洗浄し、残った水相に28%アンモニア水を加えて析出した(2−メチルアミノー1―デカン酸(C817CH(NHCH3)COOH)を濾取し、水洗後に、減圧下で乾燥した。
Synthesis example 3
<Synthesis of 2-methylamino-1-decanoic acid>
(1) C 8 H 17 CH (NH 2 ) COOH → C 8 H 17 CH (NHCH 3 ) COOCH 3
C 8 H 17 CH (NH 2 ) COOH (2 g, 11 mmol) and N (CH 3 ) 2 CH (OCH 3 ) 2 (7.6 g, 64 mmol) were stirred at 100 ° C. for 24 hours.
(2) C 8 H 17 CH (NHCH 3 ) COOCH 3 → C 8 H 17 CH (NHCH 3 ) COOH
Excess N (CH 3 ) 2 CH (OCH 3 ) 2 was distilled off under reduced pressure, methyl trifluoromethanesulfonate (2.45 g, 15 mmol) was added to the remaining reaction mixture, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. 20 mL of 36% hydrochloric acid was added to the reaction product and stirred at 100 ° C. for 3 hours. The reaction product was washed with 30 mL of ether, 28% aqueous ammonia was added to the remaining aqueous phase, and the precipitated (2-methylamino-1-decanoic acid (C 8 H 17 CH (NHCH 3 ) COOH) was collected by filtration and washed with water. And dried under reduced pressure.

合成例4
<2−ドデシルアミノ−1−ヘキサデカン酸の合成>
(1)C1429CHBrCOOH→C1429CHBrCOOC25
1429CHBrCOOH(5.6g、17mmol)とエタノール10mLを、p−トルエンスルホン酸(10mg)存在下にトルエン中で2日間過熱した。
(2)C1429CHBrCOOC25+C1225NH2→C1429CH(NHC1225)COOC25
上記反応液を減圧下で濃縮し、残った反応物に2当量のC1225NH2と1当量の炭酸カリウムを加え、ジクロロメタン中、室温で24時間攪拌した。減圧下で溶媒を溜去し、残った反応物をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:n−ヘキサン−酢酸エチル(10:1))で分離してC1429CH(NHC1225)COOC25を得た。
(3)C1429CH(NHC1225)COOC25→C1429CH(NHC1225)COOH
1429CH(NHC1225)COOC25と2当量の水酸化ナトリウムの含水エタノール溶液を、室温で2日間攪拌した。反応液を5%塩酸で酸性にした後、28%アンモニア水でpHを9にし、析出した2−ドデシルアミノ−1−ヘキサデカン酸(C1429CH(NHC1225)COOH)を濾取し、水洗し、減圧下で乾燥した。
Synthesis example 4
<Synthesis of 2-dodecylamino-1-hexadecanoic acid>
(1) C 14 H 29 CHBrCOOH → C 14 H 29 CHBrCOOC 2 H 5
C 14 H 29 CHBrCOOH (5.6 g, 17 mmol) and 10 mL of ethanol were heated in toluene in the presence of p-toluenesulfonic acid (10 mg) for 2 days.
(2) C 14 H 29 CHBrCOOC 2 H 5 + C 12 H 25 NH 2 → C 14 H 29 CH (NHC 12 H 25 ) COOC 2 H 5
The reaction solution was concentrated under reduced pressure, and 2 equivalents of C 12 H 25 NH 2 and 1 equivalent of potassium carbonate were added to the remaining reaction product, followed by stirring in dichloromethane at room temperature for 24 hours. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the remaining reaction product was separated by silica gel chromatography (developing solvent: n-hexane-ethyl acetate (10: 1)) to obtain C 14 H 29 CH (NHC 12 H 25 ) COOC 2. H 5 was obtained.
(3) C 14 H 29 CH (NHC 12 H 25 ) COOC 2 H 5 → C 14 H 29 CH (NHC 12 H 25 ) COOH
A water-containing ethanol solution of C 14 H 29 CH (NHC 12 H 25 ) COOC 2 H 5 and 2 equivalents of sodium hydroxide was stirred at room temperature for 2 days. The reaction solution was acidified with 5% hydrochloric acid, adjusted to pH 9 with 28% aqueous ammonia, and the precipitated 2-dodecylamino-1-hexadecanoic acid (C 14 H 29 CH (NHC 12 H 25 ) COOH) was collected by filtration. Washed with water and dried under reduced pressure.

合成例5
<4−トリデカフルオロヘキシルベンズアルデヒドの合成>
4−ヨードベンズアルデヒド(4-iodobenzaldehyde)(745mg、3.21mmol)、ヨウ化トリデカフルオロヘキシル(tridecafluorohexyl iodide)(1.72g、3.85mmol)、銅粉(673mg、10.6mmol)をジメチルスルホキシド15mL中、110℃で15時間攪拌した。
反応物をジクロロメタン中に入れ、セライトカラム中を通して無機物を除去した。得られた溶液を水洗して、濃縮後に、シリカゲルクロマト(展開溶媒:n−ヘキサン−ジクロロメタン(10:1))で分離して4−トリデカフルオロヘキシルベンズアルデヒド(4- tridecafluorohexylbenzaldehyde)を得た(436mg、32%)。
Synthesis example 5
<Synthesis of 4-Tridecafluorohexylbenzaldehyde>
4-iodobenzaldehyde (745 mg, 3.21 mmol), tridecafluorohexyl iodide (1.72 g, 3.85 mmol), copper powder (673 mg, 10.6 mmol) in 15 mL of dimethyl sulfoxide The mixture was stirred at 110 ° C. for 15 hours.
The reaction was placed in dichloromethane and removed through a celite column. The obtained solution was washed with water, concentrated, and then separated by silica gel chromatography (developing solvent: n-hexane-dichloromethane (10: 1)) to obtain 4-tridecafluorohexylbenzaldehyde (436 mg). 32%).

合成例6
<4−ノナフルオロヘキシルベンズアルデヒドの合成>
4−ヨードベンズアルデヒド(4-iodobenzaldehyde)(1g、4.31mmol)、ヨウ化ノナフルオロブチル(nonafluorobutyl iodide)(1.76g、5.16mmol)、銅粉(904mg、14.2mmol)、ジメチルスルホキシド15mLをステンレス反応管中、120℃で20時間攪拌した。
反応物をセライトカラムを通して、無機塩をろ過した。得られた反応溶液を、水とイソプロピルエーテルの混合液で抽出した。有機相を分離、脱水、濃縮後に、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:n−ヘキサン−ジクロロメタン(5:1))で分離して、4−ノナフルオロヘキシルベンズアルデヒド(4- nonafluorobutylbenzaldehyde)を得た(1.12g、80%)。
Synthesis Example 6
<Synthesis of 4-nonafluorohexylbenzaldehyde>
4-iodobenzaldehyde (1 g, 4.31 mmol), nonafluorobutyl iodide (1.76 g, 5.16 mmol), copper powder (904 mg, 14.2 mmol), dimethyl sulfoxide 15 mL The mixture was stirred at 120 ° C. for 20 hours in a stainless steel reaction tube.
The reaction product was passed through a celite column to filter inorganic salts. The resulting reaction solution was extracted with a mixed solution of water and isopropyl ether. The organic phase was separated, dehydrated and concentrated, and then separated by silica gel chromatography (developing solvent: n-hexane-dichloromethane (5: 1)) to obtain 4-nonafluorobutylbenzaldehyde (1. 12g, 80%).

実施例1
<化合物1の合成>

Figure 0005643572
4−ヘプタデカフルオロオクチルベンズアルデヒド
(4-heptadecafluorooctylbenzaldehyde)(520mg、1mmol)、2−(ドデシルアミノ)酢酸(C1225NHCH2COOH)(972mg、4mmol)、およびC60(1.44g、2mmol)を、トルエン(300mL)中で24時間加熱還流した。冷却後、溶媒を溜去し、反応物をシリカゲルカラムクロマトで分離した(展開溶媒:n−ヘキサン−トルエン(500:1))。さらにHPLC(GPC:CHCl3)で精製した。
H-NMR (CDCl3)δ: 0.89 (3H, t, J=8.0Hz), 1.20-1.75 (18H, m), 1.80-2.06 (2H, m), 2.52-2.66 (1H, m), 3.10-3.26 (1H, m), 4.14 (1H, d, J=8.0Hz), 5.12 (1H, d, J=8.0Hz), 5.13 (1H, s), 7.64 (2H, D, J=8.0Hz), 7.98 (2H, bs). Example 1
<Synthesis of Compound 1>
Figure 0005643572
4-heptadecafluorooctylbenzaldehyde (520 mg, 1 mmol), 2- (dodecylamino) acetic acid (C 12 H 25 NHCH 2 COOH) (972 mg, 4 mmol), and C60 (1.44 g, 2 mmol). , And refluxed in toluene (300 mL) for 24 hours. After cooling, the solvent was distilled off, and the reaction product was separated by silica gel column chromatography (developing solvent: n-hexane-toluene (500: 1)). Further purification by HPLC (GPC: CHCl 3 ).
H-NMR (CDCl3) δ: 0.89 (3H, t, J = 8.0Hz), 1.20-1.75 (18H, m), 1.80-2.06 (2H, m), 2.52-2.66 (1H, m), 3.10-3.26 (1H, m), 4.14 (1H, d, J = 8.0Hz), 5.12 (1H, d, J = 8.0Hz), 5.13 (1H, s), 7.64 (2H, D, J = 8.0Hz), 7.98 (2H, bs).

実施例2
<化合物2の合成>

Figure 0005643572
4−ヘプタデカフルオロオクチルベンズアルデヒド(520mg、1mmol)、2−メチルアミノ−1−デカン酸(2-methylamino-1-decanoic acid)(800mg、4mmol)、およびC60(1.44g、2mmol)を、トルエン(300mL)中で24時間加熱還流した。冷却後、溶媒を溜去し、反応物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離した(展開溶媒:n−ヘキサン−トルエン(20:1))。さらにHPLC(GPC:CHCl3)で精製した。
H-NMR (CDCl3)δ: 0.87 (3H, t, J=8.0Hz), 1.18-1.67 (10H, m), 1.67-1.93 (2H, m), 2.50-2.64 (1H, m), 2.64-2.80 (1H, m), 2.86 (3H, s), 4.91 (1H, d-d, J=8.0, 2.4Hz), 5.58 (1H, s), 7.62 (2H, d, J=8.0Hz), 7.90 (2H, d, J=8.0Hz). Example 2
<Synthesis of Compound 2>
Figure 0005643572
4-Heptadecafluorooctylbenzaldehyde (520 mg, 1 mmol), 2-methylamino-1-decanoic acid (800 mg, 4 mmol), and C60 (1.44 g, 2 mmol) were dissolved in toluene. (300 mL) and refluxed for 24 hours. After cooling, the solvent was distilled off, and the reaction product was separated by silica gel column chromatography (developing solvent: n-hexane-toluene (20: 1)). Further purification by HPLC (GPC: CHCl 3 ).
H-NMR (CDCl3) δ: 0.87 (3H, t, J = 8.0Hz), 1.18-1.67 (10H, m), 1.67-1.93 (2H, m), 2.50-2.64 (1H, m), 2.64-2.80 (1H, m), 2.86 (3H, s), 4.91 (1H, dd, J = 8.0, 2.4Hz), 5.58 (1H, s), 7.62 (2H, d, J = 8.0Hz), 7.90 (2H, d, J = 8.0Hz).

実施例3
<化合物3の合成>

Figure 0005643572
4−ヘプタデカフルオロオクチルベンズアルデヒド(52mg、0.1mmol)、2−ドデシルアミノ−1−ヘキサデカン酸(2-dodecylamino-1- hexadecanoic acid)(180mg、0.4mmol)、およびC60(144mg、0.2mmol)を、トルエン(30mL)中で24時間加熱還流した。冷却後、溶媒を溜去し、反応物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離した(展開溶媒:n−ヘキサン)。さらにHPLC(GPC:CHCl3)で精製した。
H-NMR (CDCl3)δ: 0.70-0.95 (6H, m), 1.00-2.05 (44H, m), 2.30-2.70 (2H, m), 2.70-3.20 (2H, m), 4.96 (1H, d, J=8.0Hz), 5.63 (1H, s), 7.60 (2H, d, J=8.0Hz), 7.88 (2H, d, J=8.0Hz). Example 3
<Synthesis of Compound 3>
Figure 0005643572
4-Heptadecafluorooctylbenzaldehyde (52 mg, 0.1 mmol), 2-dodecylamino-1-hexadecanoic acid (180 mg, 0.4 mmol), and C60 (144 mg, 0.2 mmol) ) Was heated to reflux in toluene (30 mL) for 24 hours. After cooling, the solvent was distilled off, and the reaction product was separated by silica gel column chromatography (developing solvent: n-hexane). Further purification by HPLC (GPC: CHCl 3 ).
H-NMR (CDCl3) δ: 0.70-0.95 (6H, m), 1.00-2.05 (44H, m), 2.30-2.70 (2H, m), 2.70-3.20 (2H, m), 4.96 (1H, d, J = 8.0Hz), 5.63 (1H, s), 7.60 (2H, d, J = 8.0Hz), 7.88 (2H, d, J = 8.0Hz).

参考例1
<化合物4の合成>

Figure 0005643572
同様にして4−ヘプタデカフルオロオクチルベンズアルデヒド(260mg、0.5mmol)、N−メチルグリシン(356mg、4mmol)、およびC60(720mg、1mmol)を、トルエン(150mL)中で24時間加熱還流した。冷却後、溶媒を溜去し、反応物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離した(展開溶媒:n−ヘキサン−トルエン(5:1))。さらにHPLC(GPC:CHCl3)で精製した。 Reference example 1
<Synthesis of Compound 4>
Figure 0005643572
Similarly, 4-heptadecafluorooctylbenzaldehyde (260 mg, 0.5 mmol), N-methylglycine (356 mg, 4 mmol), and C60 (720 mg, 1 mmol) were heated to reflux in toluene (150 mL) for 24 hours. After cooling, the solvent was distilled off, and the reaction product was separated by silica gel column chromatography (developing solvent: n-hexane-toluene (5: 1)). Further purification by HPLC (GPC: CHCl 3 ).

実施例4
<化合物5の合成>

Figure 0005643572
4−トリデカフルオロヘキシルベンズアルデヒド(4-tridecafluorohexylbenzaldehyde)(106mg、0.25mmol)、2−(ドデシルアミノ)酢酸(C1225NHCH2COOH)(122mg、0.5mmol)、およびC60(175mg、0.25mmol)を、トルエン(100mL)中で24時間加熱還流した。冷却後、溶媒を溜去し、反応物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離した(展開溶媒:n−ヘキサン−トルエン(100:1))。さらにHPLC(GPC:CHCl3)で精製した。
H-NMR (CDCl3)δ: 0.89 (3H, t, J=6.8Hz), 1.20-1.60 (17H, m), 1.60-1.75 (1H, m), 1.82-2.05 (2H, m), 2.50-2.62 (1H, m), 3.12-3.23 (1H, m), 4.15 (1H, d, J=9.6Hz), 5.12 (1H, d, J=9.6Hz), 5.13 (1H, s), 7.63 (2H, d, J=8.0Hz), 7.97 (2H, bs). Example 4
<Synthesis of Compound 5>
Figure 0005643572
4-tridecafluorohexylbenzaldehyde (106 mg, 0.25 mmol), 2- (dodecylamino) acetic acid (C 12 H 25 NHCH 2 COOH) (122 mg, 0.5 mmol), and C60 (175 mg, 0 .25 mmol) was heated to reflux in toluene (100 mL) for 24 hours. After cooling, the solvent was distilled off, and the reaction product was separated by silica gel column chromatography (developing solvent: n-hexane-toluene (100: 1)). Further purification by HPLC (GPC: CHCl 3 ).
H-NMR (CDCl3) δ: 0.89 (3H, t, J = 6.8Hz), 1.20-1.60 (17H, m), 1.60-1.75 (1H, m), 1.82-2.05 (2H, m), 2.50-2.62 (1H, m), 3.12-3.23 (1H, m), 4.15 (1H, d, J = 9.6Hz), 5.12 (1H, d, J = 9.6Hz), 5.13 (1H, s), 7.63 (2H, d, J = 8.0Hz), 7.97 (2H, bs).

実施例5
<化合物6の合成>

Figure 0005643572
4−ノナフルオロヘキシルベンズアルデヒド(4-nonafluorohexylbenzaldehyde)(81mg、0.25mmol)、2−(ドデシルアミノ)酢酸(C1225NHCH2COOH)(243mg、1mmol)、およびC60(360mg、0.5mmol)を、トルエン(150mL)中で24時間加熱還流した。冷却後、溶媒を溜去し、反応物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離した(展開溶媒:n−ヘキサン−トルエン(1000:1))。さらにHPLC(GPC:CHCl3)で精製した。
H-NMR (CDCl3)δ: 0.88 (3H, t, J=7.0Hz), 1.10-1.60 (17H, m), 1.60-1.75 (1H, m), 1.80-2.05 (2H, m), 2.55-2.65 (1H, m), 3.10-3.25 (1H, m), 4.15 (1H, d, J=10.2Hz), 5.12 (1H, d, J=10.2Hz), 5.13 (1H, s), 7.64 (2H, d, J=9.0Hz), 7.97 (2H, bs). Example 5
<Synthesis of Compound 6>
Figure 0005643572
4-nonafluorohexylbenzaldehyde (81 mg, 0.25 mmol), 2- (dodecylamino) acetic acid (C 12 H 25 NHCH 2 COOH) (243 mg, 1 mmol), and C60 (360 mg, 0.5 mmol) Was heated to reflux in toluene (150 mL) for 24 hours. After cooling, the solvent was distilled off, and the reaction product was separated by silica gel column chromatography (developing solvent: n-hexane-toluene (1000: 1)). Further purification by HPLC (GPC: CHCl 3 ).
H-NMR (CDCl3) δ: 0.88 (3H, t, J = 7.0Hz), 1.10-1.60 (17H, m), 1.60-1.75 (1H, m), 1.80-2.05 (2H, m), 2.55-2.65 (1H, m), 3.10-3.25 (1H, m), 4.15 (1H, d, J = 10.2Hz), 5.12 (1H, d, J = 10.2Hz), 5.13 (1H, s), 7.64 (2H, d, J = 9.0Hz), 7.97 (2H, bs).

実施例6
<溶解度の検討>
本発明のフラーレン誘導体の既存化合物に対する優位性を確認するために、デバイス作製時に塗布溶媒として用いられるクロロホルムに対する溶解度を測定した。溶解の判定は透明なガラスチューブにサンプルを10mg入れ、これに対して少量ずつクロロホルムを添加して、サンプルの溶け残りが出なくなった時点までに加えた溶媒の合計量から算出した。当該溶解度は下記の通りである。
化合物1:4%
化合物2:3%
化合物3:5%
化合物4(比較例):1%
化合物5:3%
化合物6:4%
また化合物4はトルエンにはほとんど溶解しないのに対して、化合物3は1%溶解した。
以上のことから、ピロリジン環を有するフラーレン誘導体において、炭素鎖長が長い置換基を多数導入することで、他の成分との親和性が向上していることが示唆される。
Example 6
<Examination of solubility>
In order to confirm the superiority of the fullerene derivative of the present invention over existing compounds, the solubility in chloroform used as a coating solvent during device fabrication was measured. Determination of dissolution was calculated from the total amount of solvent added up to the point when 10 mg of a sample was placed in a transparent glass tube, chloroform was added in small amounts, and no sample remained undissolved. The solubility is as follows.
Compound 1: 4%
Compound 2: 3%
Compound 3: 5%
Compound 4 (Comparative Example): 1%
Compound 5: 3%
Compound 6: 4%
Compound 4 hardly dissolved in toluene, whereas compound 3 dissolved 1%.
From the above, it is suggested that in the fullerene derivative having a pyrrolidine ring, the affinity with other components is improved by introducing a large number of substituents having a long carbon chain length.

実施例7
<電界効果型トランジスタ(FET)作製による電子移動度測定>
厚さ300nmのSiO2絶縁膜を有するp−ドープSi(シリコン)基板をトルエン、アセトン、脱イオン水、イソプロピルアルコールで各15分ずつ超音波洗浄した。その後、基板を30分オゾン洗浄し、ヘキサメチルジシラザンのトルエン溶液に1時間浸した。その後、基板をトルエン、アセトンで各15分超音波洗浄した。
これに図1で示すように、電極として金を真空蒸着した。さらにこの上にフラーレン誘導体の1wt%のo−ジクロロベンゼン溶液を滴下し、ホットプレートで70℃に加熱することでキャスト膜(有機層)を作製した。得られた素子を150℃で30分間アニールした後、真空下でソース−ドレイン間電圧を80V印加し、ゲート電圧を−20V〜80Vの範囲で変化させ、FET性能(電子移動度、閾値電圧(Vth))を測定した。結果を表1に示す。なお、表1における化合物4の電子移動度は、文献値(前記非特許文献3)である。

Figure 0005643572
以上のデータから、本発明の化合物は、アルキル基の導入により、溶解度が向上していながら、フルオロアルキル基による凝集効果により、比較的高い電子移動度を維持していることが確認された。
ソースメーター(Keithley社、型番2400)および疑似太陽光照射装置(三永電気製作所、XES−301S)を用いて、AM1.5条件(光強度100mW/cm2)下、室温で、I−V特性を測定し、開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、光電変換効率(η)を求めた。同じPin(光強度)において、Voc、Jsc及びFFがいずれも大きな化合物ほど優れた光電変換効率を示す。なお、光電変換効率は下記式によって導出した。 Example 7
<Electron mobility measurement by fabrication of field effect transistor (FET)>
A p-doped Si (silicon) substrate having a 300 nm thick SiO 2 insulating film was ultrasonically cleaned with toluene, acetone, deionized water, and isopropyl alcohol for 15 minutes each. Thereafter, the substrate was cleaned with ozone for 30 minutes and immersed in a toluene solution of hexamethyldisilazane for 1 hour. Thereafter, the substrate was ultrasonically washed with toluene and acetone for 15 minutes each.
As shown in FIG. 1, gold was vacuum-deposited as an electrode. Further, a 1 wt% o-dichlorobenzene solution of a fullerene derivative was dropped thereon, and the cast film (organic layer) was produced by heating to 70 ° C. with a hot plate. After annealing the obtained device at 150 ° C. for 30 minutes, a source-drain voltage of 80 V was applied under vacuum, and the gate voltage was changed in the range of −20 V to 80 V to obtain FET performance (electron mobility, threshold voltage ( Vth)) was measured. The results are shown in Table 1. In addition, the electron mobility of the compound 4 in Table 1 is a literature value (the said nonpatent literature 3).
Figure 0005643572
From the above data, it was confirmed that the compound of the present invention maintained a relatively high electron mobility due to the aggregation effect of the fluoroalkyl group while the solubility was improved by introduction of the alkyl group.
IV characteristics at room temperature under AM1.5 conditions (light intensity 100 mW / cm 2 ) using a source meter (Keithley, Model No. 2400) and a pseudo-sunlight irradiation device (Minaga Electric Works, XES-301S) Were measured, and open circuit voltage (Voc), short circuit current density (Jsc), fill factor (FF), and photoelectric conversion efficiency (η) were determined. In the same P in (light intensity), a compound having a larger V oc , J sc, and FF shows a higher photoelectric conversion efficiency. The photoelectric conversion efficiency was derived from the following formula.

実施例8
<太陽電池の作製>
化合物1、化合物2、化合物3、化合物4(比較例)、化合物5、化合物6を用い、下記のようにして、太陽電池を作製した。
1)基板前処理
ITO(酸化インジウムスズ)ガラス板にマスクを付け、濃塩酸に15分間を漬け、一部のITOをエッチングした。
エッチング後、塩酸からITOガラスを取り出し、水で充分洗浄してから大気雰囲気で乾燥させた。続いて、エッチングしたITOガラス板をトルエン、アセトン、水、およびIPA(イソプロピルアルコール)の順に超音波で各15分間洗浄した。次に、ITOガラス板をFilgen/UV253のUVオゾンクリーナー装置中に入れて、酸素ガス6分間、オゾンガス30分〜60分、および窒素ガス2分の順で処理した。
2)PEDOT:PSS(ポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホネート)薄膜の作製
ABLE/ASS−301型のスピンコート法製膜装置を用い、PEDOT:PSS混合溶液を用いて、上記で前処理を施したITOガラス板上にPEDOT:PSS薄膜を作成した。スピンコート条件は、500rpm(5秒)および3000rpm(3分間)であった。ここで得たPEDOT:PSSの膜厚は約30nmであった。
3)アニーリング
135℃、大気雰囲気でホットプレートの上において、前記2)でPEDOT:PSS薄膜を製膜したITO板を10分間でアニーリングした。アニーリング後、室温まで冷やした。
4)有機半導体膜の作製
ABLE/ASS−301型のスピンコート法製膜装置(マニュアルスピンナー)を用い、事前に溶かしたP3HT(ポリ−3−ヘキシルチオフェン)とフラーレン誘導体(化合物1、化合物2、化合物3、化合物4(比較例)、化合物5、化合物6)のクロロホルム混合溶液をPEDOT:PSS薄膜の上に2000rpm、2分間スピンコートし、約120〜150nmの有機半導薄膜を得た。
5)金属電極の真空蒸着
ULVAC/VPC−260Fの小型高真空蒸着装置を用い、上記で作製した積層膜を形成したITOガラス基板を高真空蒸着装置中のマスクの上に置き、100nmのアルミニウムを蒸着した。図2に得られた素子の写真を示す(図中、(a)化合物1、(b)化合物2、(c)化合物4(比較例))。これから明らかなように、比較例(化合物4)では、P3HTとの相溶性が悪いため相分離が発生して、良好な素子が得られなかった。
6)擬似太陽光照射による電流測定
ソースメーター(Keithley社、型番2400)、電流電圧計測ソフトおよび疑似太陽光照射装置(三永電気製作所、XES−301S)を用い、電流の発生を確認した。
Example 8
<Production of solar cell>
Using compound 1, compound 2, compound 3, compound 4 (comparative example), compound 5 and compound 6, solar cells were fabricated as follows.
1) Substrate pretreatment A mask was attached to an ITO (indium tin oxide) glass plate, and a portion of ITO was etched by immersing in concentrated hydrochloric acid for 15 minutes.
After etching, the ITO glass was taken out from hydrochloric acid, thoroughly washed with water, and then dried in an air atmosphere. Subsequently, the etched ITO glass plate was washed with ultrasonic waves in the order of toluene, acetone, water, and IPA (isopropyl alcohol) for 15 minutes each. Next, the ITO glass plate was placed in a UV ozone cleaner apparatus of Filgen / UV253 and treated in the order of oxygen gas for 6 minutes, ozone gas for 30 minutes to 60 minutes, and nitrogen gas for 2 minutes.
2) Preparation of PEDOT: PSS (polyethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonate) thin film ITO glass pretreated with PEDOT: PSS mixed solution using an ABLE / ASS-301 type spin coat film forming apparatus. A PEDOT: PSS thin film was formed on the plate. The spin coating conditions were 500 rpm (5 seconds) and 3000 rpm (3 minutes). The film thickness of PEDOT: PSS obtained here was about 30 nm.
3) Annealing On a hot plate at 135 ° C. in an air atmosphere, the ITO plate on which the PEDOT: PSS thin film was formed in 2) was annealed for 10 minutes. After annealing, it was cooled to room temperature.
4) Preparation of organic semiconductor film P3HT (poly-3-hexylthiophene) and fullerene derivatives (compound 1, compound 2, compound) dissolved in advance using an ABLE / ASS-301 type spin coat method film forming apparatus (manual spinner) 3, a chloroform mixed solution of Compound 4 (Comparative Example), Compound 5, and Compound 6) was spin-coated on a PEDOT: PSS thin film at 2000 rpm for 2 minutes to obtain an organic semiconductor thin film of about 120 to 150 nm.
5) Vacuum deposition of metal electrode Using a small high vacuum deposition apparatus of ULVAC / VPC-260F, the ITO glass substrate on which the laminated film prepared above was formed was placed on the mask in the high vacuum deposition apparatus, and 100 nm of aluminum was deposited. Vapor deposited. A photograph of the device obtained is shown in FIG. 2 ((a) Compound 1, (b) Compound 2, and (c) Compound 4 (Comparative Example)). As is clear from this, in the comparative example (compound 4), since the compatibility with P3HT was poor, phase separation occurred and a good device could not be obtained.
6) Current measurement by simulated sunlight irradiation The generation | occurrence | production of the current was confirmed using the source meter (Keithley, model number 2400), current voltage measurement software, and the simulated sunlight irradiation apparatus (Minaga Electric Manufacturing Co., Ltd., XES-301S).

Figure 0005643572
結果を表2に示す。
Figure 0005643572
Figure 0005643572
The results are shown in Table 2.
Figure 0005643572

多フッ素化有機化合物は、パーフルオロアルキル固有の低い表面エネルギーにより、本質的に他の物質とは混合し難い性質を有する。太陽電池として高い機能を発現するためには、n型半導体材料とp型半導体材料とが所謂バルクヘテロジャンクション構造を形成する必要が有る。そこでは、それぞれの半導体成分が微小な粒塊を形成して相互に混ざり合い、大きな面積のp−n界面を形成している。さらには、それぞれの半導体成分と電極との良好な接触および電荷移動経路を形成する必要が有り、これが形成出来ないと、デバイス内に大きな電気抵抗が発生する。
長鎖の置換基として炭素鎖長8の直鎖状パーフルオロアルキル基のみを有する化合物4は、溶解度が低いだけでなく、p型半導体成分やキャリアー輸送成分との相溶性も低いので、相分離が生じてしまい、光−電荷分離効率が下がり、また内部抵抗も高くなり、電流がほとんど流れなかった。このためエネルギー変換効率が最も低い値となった。
また、これに長鎖のアルキル基を更に導入して溶解度を向上させた化合物1〜3でも、炭素鎖長8の直鎖状パーフルオロアルキル基を有するp型半導体成分などとの親和性が悪く、上記と同様に十分に高いエネルギー変換効率は得られなかった。
そこで、パーフルオロアルキルの炭素鎖長を短くした化合物を検討したが、炭素鎖長6(化合物5)では大きな改善は見られなかった。一方で、炭素鎖長を4(化合物6)にすることで、短絡電流値、曲線因子(FF)ともに向上して、エネルギー変換効率の大きな改善が得られた。
以上から、パーフルオロアルキル基の炭素鎖長が4以下のフラーレン誘導体が太陽電池用のn型半導体材料として特に優れていることが判る。
Polyfluorinated organic compounds have properties that are essentially difficult to mix with other materials due to the low surface energy inherent to perfluoroalkyls. In order to exhibit a high function as a solar cell, it is necessary that an n-type semiconductor material and a p-type semiconductor material form a so-called bulk heterojunction structure. There, each semiconductor component forms a minute agglomerate and mixes with each other to form a large area pn interface. Furthermore, it is necessary to form a good contact and charge transfer path between each semiconductor component and the electrode, and if this cannot be formed, a large electric resistance is generated in the device.
Compound 4 having only a linear perfluoroalkyl group having a carbon chain length of 8 as a long-chain substituent not only has low solubility, but also has low compatibility with p-type semiconductor components and carrier transport components. As a result, the light-charge separation efficiency decreased, the internal resistance increased, and almost no current flowed. For this reason, the energy conversion efficiency was the lowest value.
In addition, even in compounds 1 to 3 in which a long-chain alkyl group is further introduced to improve the solubility, the affinity with a p-type semiconductor component having a linear perfluoroalkyl group having a carbon chain length of 8 is poor. As in the above, a sufficiently high energy conversion efficiency was not obtained.
Therefore, a compound in which the carbon chain length of perfluoroalkyl was shortened was examined, but no significant improvement was observed with carbon chain length 6 (Compound 5). On the other hand, by setting the carbon chain length to 4 (compound 6), both the short circuit current value and the fill factor (FF) were improved, and a large improvement in energy conversion efficiency was obtained.
From the above, it can be seen that fullerene derivatives having a perfluoroalkyl group having a carbon chain length of 4 or less are particularly excellent as n-type semiconductor materials for solar cells.

Claims (10)

一般式(I)
Figure 0005643572
[式中、
1は、ペルフルオロアルキル基、ペルフルオロアルコキシ基、またはペルフルオロポリエーテル基を表し、
2は、アルキル基を表し、
nは、0〜2の整数を表し、
3は、水素、またはアルキル基を表し、
4は、水素、またはアルキル基を表し、
かつ
3およびR4の少なくとも一方は、炭素数4〜14のアルキル基である。]
で表されるフラーレン誘導体。
Formula (I)
Figure 0005643572
[Where:
R 1 represents a perfluoroalkyl group, a perfluoroalkoxy group, or a perfluoropolyether group,
R 2 represents an alkyl group,
n represents an integer of 0 to 2,
R 3 represents hydrogen or an alkyl group,
R 4 represents hydrogen or an alkyl group,
And at least one of R 3 and R 4 are alkyl groups of 4 to 14 carbon atoms. ]
A fullerene derivative represented by:
1が、炭素数4〜12のペルフルオロアルキル基である請求項1に記載のフラーレン誘導体。 The fullerene derivative according to claim 1, wherein R 1 is a perfluoroalkyl group having 4 to 12 carbon atoms. nが、0である請求項1または2に記載のフラーレン誘導体。 The fullerene derivative according to claim 1, wherein n is 0. 3およびR4が、同一または異なって、炭素数4〜14のアルキル基である請求項1〜3のいずれか1項に記載のフラーレン誘導体。 The fullerene derivative according to any one of claims 1 to 3, wherein R 3 and R 4 are the same or different and are alkyl groups having 4 to 14 carbon atoms. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のフラーレン誘導体を含有する電荷移動材料。 The charge transfer material containing the fullerene derivative of any one of Claims 1-4. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のフラーレン誘導体を含有するn型半導体材料。 An n-type semiconductor material containing the fullerene derivative according to claim 1. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のフラーレン誘導体を含有するn型半導体薄膜。 The n-type semiconductor thin film containing the fullerene derivative of any one of Claims 1-4. 請求項7に記載のn型半導体薄膜を含有する半導体素子。 A semiconductor device comprising the n-type semiconductor thin film according to claim 7. 請求項7に記載のn型半導体薄膜を含有する電界効果型トランジスタ。 A field effect transistor comprising the n-type semiconductor thin film according to claim 7. 請求項7に記載のn型半導体薄膜を含有する有機薄膜太陽電池。 The organic thin-film solar cell containing the n-type semiconductor thin film of Claim 7.
JP2010184384A 2009-12-09 2010-08-19 Fullerene derivative, charge transfer material containing the same, n-type semiconductor material containing the same, and n-type semiconductor thin film containing the same Active JP5643572B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010184384A JP5643572B2 (en) 2009-12-09 2010-08-19 Fullerene derivative, charge transfer material containing the same, n-type semiconductor material containing the same, and n-type semiconductor thin film containing the same

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009279902 2009-12-09
JP2009279902 2009-12-09
JP2010184384A JP5643572B2 (en) 2009-12-09 2010-08-19 Fullerene derivative, charge transfer material containing the same, n-type semiconductor material containing the same, and n-type semiconductor thin film containing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011140480A JP2011140480A (en) 2011-07-21
JP5643572B2 true JP5643572B2 (en) 2014-12-17

Family

ID=44456617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010184384A Active JP5643572B2 (en) 2009-12-09 2010-08-19 Fullerene derivative, charge transfer material containing the same, n-type semiconductor material containing the same, and n-type semiconductor thin film containing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5643572B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5979710B2 (en) * 2012-04-12 2016-08-31 日産化学工業株式会社 Fullerene derivative and organic solar cell using the same
KR101563048B1 (en) 2013-05-10 2015-10-30 주식회사 엘지화학 Active layer, organic photovoltaic cell comprising the same and manufacturing method thereof
JP6141423B2 (en) * 2013-05-16 2017-06-07 ダイキン工業株式会社 Fullerene derivative and n-type semiconductor material
JP6820675B2 (en) * 2015-07-03 2021-01-27 昭和電工株式会社 Fullerene derivatives and lubricants
JP6706828B2 (en) * 2015-10-06 2020-06-10 ダイキン工業株式会社 Fullerene derivative and n-type semiconductor material
JP6545391B2 (en) 2016-08-10 2019-07-17 昭和電工株式会社 Fullerene derivatives and lubricants
WO2019004274A1 (en) 2017-06-30 2019-01-03 昭和電工株式会社 Organofluorine compound, lubricant, and method for treating magnetic recording media

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1450055A (en) * 2003-04-22 2003-10-22 上海大学 Process for preparing C 60 pyrrolidine group derivative
JP2006060169A (en) * 2004-08-24 2006-03-02 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Field effect transistor and method for manufacturing same
JP4873456B2 (en) * 2006-03-20 2012-02-08 独立行政法人産業技術総合研究所 Organic semiconductor material and organic device using the same
WO2009035024A1 (en) * 2007-09-12 2009-03-19 Sumitomo Chemical Company, Limited Fullerene derivative
JP5213392B2 (en) * 2007-09-12 2013-06-19 国立大学法人鳥取大学 Fullerene derivatives

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011140480A (en) 2011-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5643572B2 (en) Fullerene derivative, charge transfer material containing the same, n-type semiconductor material containing the same, and n-type semiconductor thin film containing the same
CN108546267B (en) Organic conjugated micromolecule material with terminal group containing cycloalkyl chain, preparation method thereof and application thereof in solar cell
WO2012070582A1 (en) Conjugated compound, and organic thin film and organic thin film element using same
WO2014185535A1 (en) Fullerene derivative and n-type semiconductor material
JP2013170137A (en) Fullerene derivative
KR101484007B1 (en) new organic semiconductor compound and a method for manufacturing the same
Je et al. End-group tuning of DTBDT-based small molecules for organic photovoltaics
JP2013140923A (en) Organic semiconductor thin film and organic thin-film solar cell
Lee et al. Fullerene-based photoactive ADA triads for single-component organic solar cells: incorporation of non-fused planar conjugated core
WO2010104118A1 (en) Branched compound, and organic thin film and organic thin film element each comprising same
Zhang et al. Effects of alkyl chains on intermolecular packing and device performance in small molecule based organic solar cells
WO2012111487A1 (en) Compound having acceptor groups, and organic thin film and organic thin film element using same
JP2011121886A (en) Fullerene derivative, semiconductor material comprising the same, and semiconductor thin film comprising the same
JP6016891B2 (en) ORGANIC SEMICONDUCTOR COMPOUND, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND ORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME
JP2015108072A (en) Composition including n-type semiconductor compound and p-type semiconductor compound
WO2021143316A1 (en) Organic polymer having asymmetric structure and use thereof as photoelectric material
JP5214910B2 (en) Field effect transistor
KR101400077B1 (en) new polymer process for producing the polymer and organic optoelectronic devices using the same
Jo et al. 2-Hexylthieno [3, 2-b] thiophene-substituted anthracene derivatives for organic field effect transistors and photovoltaic cells
KR101535066B1 (en) Double junction organic photovoltaic device fabricated using organic semiconductor compound, and organic electronic device that contains it
KR20120084968A (en) Copolymer containing thienylenevinylene unit and organic electronic devices using the copolymer
KR101214546B1 (en) Organic photoelectric transfer polymer and organic photovoltaic device
JP7214119B2 (en) Polymer compound, method for synthesizing polymer compound, organic thin-film solar cell material, and organic thin-film solar cell
KR101484921B1 (en) small molecule organic semiconductor compounds, its manufacturing method and organic semiconductor device using the same
Han et al. Thienoisoindigo-based polymers bearing diethynylbenzene and diethynylanthracene units for thin film transistors and solar cells

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130628

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130628

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140603

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140605

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140804

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141007

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141031

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5643572

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250