JP6043226B2 - Aromatic heterocyclic compound and method for producing the same, organic semiconductor material, and organic semiconductor device - Google Patents

Aromatic heterocyclic compound and method for producing the same, organic semiconductor material, and organic semiconductor device Download PDF

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本発明は、新規な芳香族複素環化合物、及びこれを含む有機半導体材料、この有機半導体材料を使用して得られる有機半導体膜、及び有機電界効果トランジスタ等の有機半導体デバイスに関するものである。   The present invention relates to a novel aromatic heterocyclic compound, an organic semiconductor material containing the same, an organic semiconductor film obtained by using the organic semiconductor material, and an organic semiconductor device such as an organic field effect transistor.

一般に、無機半導体材料のシリコンを用いる半導体素子では、その薄膜形成において、高温プロセスと高真空プロセスが必須である。高温プロセスを要することから、シリコンをプラスチック基板上等に薄膜形成することができないため、半導体素子を組み込んだ製品に対して、可とう性の付与や、軽量化を行うことは困難であった。また、高真空プロセスを要することから、半導体素子を組み込んだ製品の大面積化と低コスト化が困難であった。   In general, in a semiconductor element using silicon as an inorganic semiconductor material, a high temperature process and a high vacuum process are indispensable for forming a thin film. Since a high-temperature process is required, it is difficult to form a thin film of silicon on a plastic substrate or the like. Therefore, it has been difficult to impart flexibility and weight reduction to a product incorporating a semiconductor element. In addition, since a high vacuum process is required, it is difficult to increase the area and cost of a product incorporating a semiconductor element.

そこで、近年、有機半導体材料を有機電子部品として利用する有機半導体デバイス(例えば、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子、有機電界効果トランジスタ素子または有機薄膜光電変換素子など)に関する研究がなされている。これら有機半導体材料は、無機半導体材料に比べて、作製プロセス温度を著しく低減できるため、プラスチック基板上等に形成することが可能となる。さらに、溶媒への溶解性が大きく、かつ、良好な成膜性を有する有機半導体を用いることにより、真空プロセスを要さない塗布法、例えば、インクジェット装置等を用いて薄膜形成が可能となり、結果として、無機半導体材料であるシリコンを用いる半導体素子では困難であった大面積化と低コスト化の実現が期待される。このように、有機半導体材料は、無機半導体材料と比べて、大面積化、可とう性、軽量化、低コスト化等の点で有利であるため、これらの特性を生かした有機半導体製品への応用、例えば、情報タグ、電子人工皮膚シートやシート型スキャナー等の大面積センサー、液晶ディスプレイ、電子ペーパーおよび有機ELパネル等のディスプレイなどへの応用が期待されている。   In recent years, therefore, research has been conducted on organic semiconductor devices (for example, organic electroluminescence (EL) elements, organic field effect transistor elements, or organic thin film photoelectric conversion elements) that use organic semiconductor materials as organic electronic components. Since these organic semiconductor materials can significantly reduce the manufacturing process temperature as compared with inorganic semiconductor materials, they can be formed on a plastic substrate or the like. Furthermore, by using an organic semiconductor having high solubility in a solvent and good film formability, a thin film can be formed using a coating method that does not require a vacuum process, for example, an inkjet apparatus. As described above, it is expected to realize an increase in area and cost, which has been difficult in a semiconductor element using silicon which is an inorganic semiconductor material. As described above, organic semiconductor materials are advantageous in terms of large area, flexibility, weight reduction, cost reduction, and the like compared to inorganic semiconductor materials. Applications such as information tags, large-area sensors such as electronic artificial skin sheets and sheet-type scanners, displays such as liquid crystal displays, electronic paper, and organic EL panels are expected.

このように、広範な用途が期待される有期半導体素子に用いられる有期半導体材料には、高い電荷移動度が要求される。例えば、有機FETデバイスでは、スイッチング速度や駆動する装置の性能に直接影響するので、実用化のためには電荷移動度の向上が、必須の課題である。さらに前述のように、塗布法による半導体素子の作成を可能とするためには、溶媒可溶性、酸化安定性、良好な製膜性が求められる。   Thus, a high charge mobility is required for a fixed-term semiconductor material used for a fixed-term semiconductor element that is expected to have a wide range of applications. For example, in an organic FET device, since it directly affects the switching speed and the performance of the driven device, improvement of charge mobility is an essential issue for practical use. Furthermore, as described above, solvent solubility, oxidation stability, and good film forming properties are required in order to enable the production of a semiconductor element by a coating method.

特に、電荷移動度が大きいことが有機半導体に対する要求特性として挙げられる。この観点から、近年、アモルファスシリコンに匹敵する電荷輸送性を有する有機半導体材料が報告されている。例えば、5個のベンゼン環が直線状に縮合した炭化水素系アセン型多環芳香族分子であるペンタセンを有機半導体材料として用いた有機電界効果トランジスタ素子(OFET)では、アモルファスシリコン並みの電荷移動度が報告されている(非特許文献1)。しかしながら、ペンタセンをOFETの有機半導体材料として用いる場合、有機半導体薄膜層は、超高真空での蒸着法で形成されるため、大面積化、可とう性、軽量化および低コスト化の観点で不利である。また、真空蒸着法を用いずに、トリクロロベンゼンの希薄溶液中でペンタセン結晶を形成させる方法も提案されているが、製造方法が難しく安定な素子を得るには至っていない(特許文献1)。ペンタセンのような炭化水素系アセン型多環芳香族分子では酸化安定性が低いことも課題として挙げられる。   In particular, high charge mobility is a required characteristic for organic semiconductors. From this viewpoint, in recent years, organic semiconductor materials having charge transport properties comparable to amorphous silicon have been reported. For example, in organic field effect transistor elements (OFETs) using pentacene, a hydrocarbon-based acene-type polycyclic aromatic molecule in which five benzene rings are linearly condensed, the charge mobility is similar to that of amorphous silicon. Has been reported (Non-patent Document 1). However, when pentacene is used as an organic semiconductor material for OFETs, the organic semiconductor thin film layer is formed by an ultra-high vacuum deposition method, which is disadvantageous in terms of large area, flexibility, weight reduction, and cost reduction. It is. In addition, a method of forming a pentacene crystal in a dilute solution of trichlorobenzene without using a vacuum deposition method has been proposed, but a manufacturing method is difficult and a stable element has not been obtained (Patent Document 1). A hydrocarbon-based acene-type polycyclic aromatic molecule such as pentacene also has a low oxidation stability.

また、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)等の長鎖アルキル基を有するポリチオフェン誘導体は溶媒に可溶であり、塗布法による有機半導体デバイス作製が報告されてはいるが、電荷移動度が結晶性化合物より低いことから、得られた有機半導体デバイスの特性が低いという問題があった(非特許文献2)。   In addition, polythiophene derivatives having a long-chain alkyl group such as poly (3-hexylthiophene) are soluble in a solvent, and it has been reported that organic semiconductor devices are produced by a coating method. However, charge mobility is higher than that of crystalline compounds. Since it was low, there existed a problem that the characteristic of the obtained organic-semiconductor device was low (nonpatent literature 2).

また、チオフェン環が縮環したペンタチエノアセンはペンタセンに比べ耐酸化性が向上しているが、キャリア移動度が低いこと及びその合成に多工程を必要とすることから(非特許文献3)実用上好ましい材料ではなかった。   In addition, pentathienoacene condensed with a thiophene ring has improved oxidation resistance as compared with pentacene, but has low carrier mobility and requires multiple steps for its synthesis (Non-patent Document 3). It was not a preferable material.

また、最近では溶解性の高いアセン類であるルブレンの単結晶によって非常に高い移動度が報告されているが、溶液キャストで成膜したルブレンの膜はこのような単結晶構造を取らず、十分な移動度は得られていない(非特許文献4)。   Recently, very high mobility has been reported due to the single crystal of rubrene, which is a highly soluble acene, but the rubrene film formed by solution casting does not take such a single crystal structure and is sufficient. Mobility is not obtained (Non-Patent Document 4).

溶媒溶解性が高く酸化に対して比較的安定な炭化水素系アセン型化合物の例として、ペンタセンの6、13位をシリルエチニル基で置換した一部の化合物が、塗布膜の安定性が良いとの報告がされている(非特許文献5)。しかしながら、これらの報告においては、文章中において酸化に対する安定性が向上したと定性的な性状を述べているのみであり、いまだ実用に耐えうる程度の安定性は得られていない。   As an example of a hydrocarbon-based acene-type compound that has high solvent solubility and is relatively stable against oxidation, some compounds in which the 6- and 13-positions of pentacene are substituted with silylethynyl groups have good coating film stability. Has been reported (Non-patent Document 5). However, these reports only describe the qualitative properties in the text that the stability against oxidation has been improved, and the stability to the extent that it can withstand practical use has not yet been obtained.

このような背景から、安定性があり、高いキャリア移動度を示す材料として、炭化水素系アセン型多環芳香族骨格に、窒素や硫黄のようなヘテロ原子を導入したヘテロアセン系骨格が近年報告されている。   Against this background, a heteroacene skeleton in which a heteroatom such as nitrogen or sulfur is introduced into a hydrocarbon-based acene polycyclic aromatic skeleton has been recently reported as a material that is stable and exhibits high carrier mobility. ing.

例えば、ナフタレン環にベンゾフラン骨格もしくはインドール骨格を2つ縮合した多環縮環化合物が有機TFTの有機半導体層の材料として提案されているが、ヘテロ原子を2種類以上導入した具体的な例示等の記載はない(特許文献2)。   For example, a polycyclic fused ring compound obtained by condensing two benzofuran skeletons or indole skeletons with a naphthalene ring has been proposed as a material for an organic semiconductor layer of an organic TFT. There is no description (Patent Document 2).

WO2003/01659AWO2003 / 01659A WO2011/074232AWO2011 / 074232A

Journal of Applied Physics, Vol.92, 5259(2002)Journal of Applied Physics, Vol.92, 5259 (2002) Science, Vol.280,(5370) 1741(1998)Science, Vol.280, (5370) 1741 (1998) Journal Of American Chemical Society, Vol.127, 13281(2005)Journal Of American Chemical Society, Vol.127, 13281 (2005) Science, Vol.303(5664),1644(2004)Science, Vol.303 (5664), 1644 (2004) Org. Lett., Vol.4, 15(2002)Org. Lett., Vol.4, 15 (2002)

本発明は、高い電荷移動性、酸化安定性、溶媒可溶性を有する有機半導体材料及びそれを使用した有機半導体素子、並びにそれに使用される新規な芳香族複素環化合物とその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention provides an organic semiconductor material having high charge mobility, oxidation stability and solvent solubility, an organic semiconductor element using the same, a novel aromatic heterocyclic compound used therefor, and a method for producing the same. Objective.

本発明者らは、鋭意検討した結果、高い電荷移動性、酸化安定性、溶媒可溶性を有する有機半導体材料として適した芳香族複素環化合物を見出し、これを有機半導体材料、有機半導体素子に使用することで、高特性の有機半導体素子が得られることを見出し、本発明に到達した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found an aromatic heterocyclic compound suitable as an organic semiconductor material having high charge mobility, oxidation stability, and solvent solubility, and use this for an organic semiconductor material and an organic semiconductor element. Thus, the inventors have found that an organic semiconductor element having high characteristics can be obtained, and reached the present invention.

本発明は、下記一般式(1)で示される芳香族複素環化合物である。

Figure 0006043226
ここで、Rは、それぞれ独立に、水素原子又は1価の基を示す。a、cは1〜4の整数、b、dは1又は2の整数である。ここで、上記1価の基は、ハロゲン原子、水酸基、置換又は未置換の炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、置換又は未置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、チオール基、置換又は未置換のスルホニル基、シアノ基、置換又は未置換の炭素数6〜48の芳香族炭化水素基、置換又は未置換の炭素数2〜48の芳香族複素環基、置換又は未置換の炭素数8〜50芳香族炭化水素置換アルキニル基、置換又は未置換の炭素数4〜50の芳香族複素環置換アルキニル基、置換又は未置換の炭素数8〜50の芳香族炭化水素置換アルケニル基、置換又は未置換の炭素数4〜50の芳香族複素環置換アルケニル基、置換又は未置換の炭素数5〜30のアルキルシリルアルキニル基、置換又は未置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換又は未置換のケイ素数1〜30のシロキサン基、置換又は未置換のケイ素数1〜30のシロキサンアルキル基、及び置換又は未置換のケイ素数1〜30のポリシラン基からなる群れから選ばれる。


The present invention is an aromatic heterocyclic compound represented by the following general formula (1).
Figure 0006043226
Here, each R independently represents a hydrogen atom or a monovalent group. a and c are integers of 1 to 4, and b and d are integers of 1 or 2. Here, the monovalent group includes a halogen atom, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, a thiol group, and a substituted group. Or an unsubstituted sulfonyl group, a cyano group, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 48 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 2 to 48 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon A number 8 to 50 aromatic hydrocarbon substituted alkynyl group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic substituted alkynyl group having 4 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon substituted alkenyl group having 8 to 50 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic substituted alkenyl group having 4 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkylsilylalkynyl group having 5 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms, Substituted or unsubstituted Siloxane groups silicon atoms from 1 to 30, a substituted or unsubstituted siloxane alkyl groups of silicon atoms from 1 to 30, and is selected from the herd consisting of polysilane of substituted or unsubstituted silicon atoms 1-30.


本発明の芳香族複素環化合物の好ましい実施態様を次に示す。
1) 一般式(1)において、Rの少なくとも1つが、1価の基であること。
2) 一般式(1)において、Rの少なくとも1つが、ハロゲン原子、水酸基、置換又は未置換の炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、置換又は未置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換又は未置換のアミノ基、チオール基、置換又は未置換のスルホニル基、シアノ基、置換又は未置換の炭素数6〜48の芳香族炭化水素基、置換又は未置換の炭素数2〜48の芳香族複素環基、置換又は未置換の炭素数8〜50芳香族炭化水素置換アルキニル基、置換又は未置換の炭素数4〜50の芳香族複素環置換アルキニル基、置換又は未置換の炭素数8〜50の芳香族炭化水素置換アルケニル基、置換又は未置換の炭素数4〜50の芳香族複素環置換アルケニル基、置換又は未置換の炭素数5〜30のアルキルシリルアルキニル基、置換又は未置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換又は未置換のケイ素数1〜30のシロキサン基、置換又は未置換のケイ素数1〜30のシロキサンアルキル基、及び置換又は未置換のケイ素数1〜30のポリシラン基からなる群れから選ばれる1価の基であること、
Preferred embodiments of the aromatic heterocyclic compound of the present invention are shown below.
1) In general formula (1), at least one of R is a monovalent group.
2) In general formula (1), at least one of R is a halogen atom, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms. Substituted or unsubstituted amino group, thiol group, substituted or unsubstituted sulfonyl group, cyano group, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 48 carbon atoms, substituted or unsubstituted carbon number 2 to 48 Aromatic heterocyclic group, substituted or unsubstituted C 8-50 aromatic hydrocarbon substituted alkynyl group, substituted or unsubstituted C 4-50 aromatic heterocyclic substituted alkynyl group, substituted or unsubstituted carbon Aromatic hydrocarbon substituted alkenyl group having 8 to 50 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic substituted alkenyl group having 4 to 50 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkylsilylalkynyl group having 5 to 30 carbon atoms, substituted or Unsubstituted charcoal An alkylsilyl group having 3 to 30 primes, a substituted or unsubstituted siloxane group having 1 to 30 silicon atoms, a substituted or unsubstituted siloxane alkyl group having 1 to 30 silicon atoms, and a substituted or unsubstituted silicon group having 1 to 30 silicon atoms. A monovalent group selected from the group consisting of polysilane groups;

3) 一般式(1)において、Rの少なくとも1つが、式(2)又は(3)で示される基であること。

Figure 0006043226
ここで、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の基を示す。 3) In general formula (1), at least one of R is a group represented by formula (2) or (3).
Figure 0006043226
Here, R < 1 > -R < 4 > shows a hydrogen atom or monovalent group each independently.

4) 一般式(1)が、下記一般式(4)で示されること。

Figure 0006043226
ここで、Rは一般式(1)のRと同意である。 4) General formula (1) is shown by the following general formula (4).
Figure 0006043226
Here, R is the same as R in the general formula (1).

また、本発明は、下記一般式(5)で示されることを特徴とする芳香族複素環化合物である。

Figure 0006043226
ここで、R及びa、b、cは、一般式(1)のR及びa、b、cと同意である。 Moreover, this invention is an aromatic heterocyclic compound characterized by being shown by following General formula (5).
Figure 0006043226
Here, R and a, b, and c are the same as R and a, b, and c in the general formula (1).

一般式(5)の好ましい形態として、下記一般式(6)がある。

Figure 0006043226
ここで、Rは一般式(5)のRと同意である。 As a preferable form of the general formula (5), there is the following general formula (6).
Figure 0006043226
Here, R is the same as R in the general formula (5).

また、本発明は、一般式(5)又は(6)で示される芳香族複素環化合物を、脱水素することを特徴とする一般式(1)又は(4)で示される芳香族複素環化合物の製造方法である。   The present invention also provides an aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (1) or (4), wherein the aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (5) or (6) is dehydrogenated. It is a manufacturing method.

また、本発明は、下記一般式(7)で示される芳香族複素環化合物と、一般式(8)で示される化合物を反応させ一般式(7)におけるXをRに置換した化合物とすることを特徴とする一般式(1)又は(4)で示される芳香族複素環化合物の製造方法である。

Figure 0006043226
ここで、Rは一般式(1)のRと同意である。Xは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、水酸基、-B(OH)2、スルホニル基、トリフルオロメタンスルホナート、ノナフルオロブタンスルホナート、フルオロスルホン酸エステル、トシラートから選ばれる反応性基、又は一般式(1)のRを示し、少なくとも1つはR以外の反応性基である。e、gは1〜4の整数、f、hは1又は2の整数である。
R―Y (8)
ここで、Rは一般式(1)の水素原子を除くRと同意であり、Yは一般式(7)のXと反応して、X-Yとして離脱し、XをRに置換可能とする基である。 Moreover, this invention makes the aromatic heterocyclic compound shown by following General formula (7), the compound shown by General formula (8), and making it the compound which substituted X in General formula (7) by R Is a method for producing an aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (1) or (4).
Figure 0006043226
Here, R is the same as R in the general formula (1). X is independently a reactive group selected from a halogen atom, a hydroxyl group, —B (OH) 2 , a sulfonyl group, trifluoromethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, fluorosulfonate, tosylate, or a general formula ( 1) R is shown, and at least one is a reactive group other than R. e and g are integers of 1 to 4, and f and h are integers of 1 or 2.
RY (8)
Here, R is synonymous with R excluding the hydrogen atom of general formula (1), Y reacts with X of general formula (7) to leave as XY, and X can be replaced with R. It is a group.

一般式(8)で示される化合物としては、下記式(9)又は(10)で示される化合物が挙げられる。

Figure 0006043226
ここで、R1〜R4は、式(2)、(3)のR1〜R4と同意であり、Yは一般式(8)のYと同意である。 Examples of the compound represented by the general formula (8) include compounds represented by the following formula (9) or (10).
Figure 0006043226
Wherein, R 1 to R 4 in Formula (2) is synonymous with R 1 to R 4 in (3), Y is the same meaning as Y in the general formula (8).

更に本発明は、一般式(1)で示される芳香族複素環化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料である。   Furthermore, this invention is an organic semiconductor material characterized by containing the aromatic heterocyclic compound shown by General formula (1).

また、本発明は上記の有機半導体材料から形成されたことを特徴とする有機半導体膜である。また、上記の有機半導体材料を有機溶媒に溶解し、調製された溶液を塗布・乾燥する工程を経て、形成されたことを特徴とする有機半導体膜である。また、本発明は上記の有機半導体材料用いることを特徴とする有機半導体デバイスであり、更に上記の有機半導体材料を半導体層に用いることを特徴とする有機電界効果トランジスタ、又は有機光起電力素子である。   Moreover, this invention is an organic-semiconductor film formed from said organic-semiconductor material. Further, the organic semiconductor film is formed through a step of dissolving the organic semiconductor material in an organic solvent and applying and drying the prepared solution. The present invention also provides an organic semiconductor device characterized by using the organic semiconductor material described above, and further an organic field effect transistor or organic photovoltaic element characterized by using the organic semiconductor material described above as a semiconductor layer. is there.

本発明の芳香族複素環化合物は中央のナフタレン環に、ベンゾフラン環とインドール環を縮合した構造を有し、2種のヘテロ原子を導入し非対称とすることで、酸化安定性、高い溶解性、良好な製膜性、及び高い電荷移動特性を有する。従って、有機半導体材料として適し、本発明の有機半導体デバイスは、高い特性を発現することが可能となる。例えば、有機電界効果トランジスタ,有機薄膜太陽電池、情報タグ、電子人工皮膚シートやシート型スキャナー等の大面積センサー、液晶ディスプレイ、電子ペーパーおよび有機ELパネル等のディスプレイ等への応用が考えられ、その技術的価値は大きいものである。   The aromatic heterocyclic compound of the present invention has a structure in which a benzofuran ring and an indole ring are condensed in the central naphthalene ring, and introduces two types of heteroatoms to make it asymmetrical, thereby providing oxidation stability, high solubility, Good film forming properties and high charge transfer properties. Therefore, it is suitable as an organic semiconductor material, and the organic semiconductor device of the present invention can exhibit high characteristics. For example, it can be applied to organic field effect transistors, organic thin film solar cells, information tags, large area sensors such as electronic artificial skin sheets and sheet type scanners, displays such as liquid crystal displays, electronic paper, and organic EL panels. Technical value is great.

有機電界効果トランジスタ素子の一例を示した模式断面図を示す。The schematic cross section which showed an example of the organic field effect transistor element is shown. 有機電界効果トランジスタ素子の他の一例を示した模式断面図を示す。The schematic cross section which showed another example of the organic field effect transistor element is shown. 有機電界効果トランジスタ素子の他の一例を示した模式断面図を示す。The schematic cross section which showed another example of the organic field effect transistor element is shown. 有機電界効果トランジスタ素子の他の一例を示した模式断面図を示す。The schematic cross section which showed another example of the organic field effect transistor element is shown. 有機光起電力素子の一構造例を示した模式断面図を示す。The schematic cross section which showed one structural example of the organic photovoltaic element is shown. 有機光起電力素子の他の一構造例を示した模式断面図を示す。The schematic cross section which showed another structural example of the organic photovoltaic element is shown. 芳香族複素環化合物HのNMRスペクトルデータを示す。The NMR spectrum data of the aromatic heterocyclic compound H are shown. 芳香族複素環化合物101のNMRスペクトルデータを示す。The NMR spectrum data of the aromatic heterocyclic compound 101 are shown. 芳香族複素環化合物201のNMRスペクトルデータを示す。The NMR spectrum data of the aromatic heterocyclic compound 201 are shown. 芳香族複素環化合物LのNMRスペクトルデータを示す。The NMR spectrum data of the aromatic heterocyclic compound L are shown. 芳香族複素環化合物MのNMRスペクトルデータを示す。The NMR spectrum data of the aromatic heterocyclic compound M are shown. 芳香族複素環化合物301のNMRスペクトルデータを示す。The NMR spectrum data of the aromatic heterocyclic compound 301 are shown.

本発明の芳香族複素環化合物は、一般式(1)で示される。
一般式(1)において、Rは、それぞれ独立に、水素原子又は1価の基を示す。また、a、cは1〜4の整数、b、dは1又は2の整数である。
そして、Rの全部が水素原子であってもよいが、1つ以上が1価の基であれば、半導体材料としての特性を有利に調整することができる。Rが1価の基であり、1価の基が隣接する場合は一体となって環を形成してもよい。
The aromatic heterocyclic compound of the present invention is represented by the general formula (1).
In General formula (1), R shows a hydrogen atom or monovalent group each independently. A and c are integers of 1 to 4, and b and d are integers of 1 or 2.
All of R may be hydrogen atoms, but if one or more are monovalent groups, the characteristics as a semiconductor material can be advantageously adjusted. When R is a monovalent group and the monovalent groups are adjacent to each other, they may be combined to form a ring.

Rが1価の基である場合、1価の基としては、ハロゲン原子、水酸基、置換又は未置換の炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、置換又は未置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換又は未置換のアミノ基、チオール基、置換又は未置換のスルホニル基、シアノ基、置換又は未置換の炭素数6〜48の芳香族炭化水素基、置換又は未置換の炭素数2〜48の芳香族複素環基、置換又は未置換の炭素数8〜50芳香族炭化水素置換アルキニル基、置換又は未置換の炭素数4〜50の芳香族複素環置換アルキニル基、置換又は未置換の炭素数8〜50の芳香族炭化水素置換アルケニル基、置換又は未置換の炭素数4〜50の芳香族複素環置換アルケニル基、炭素数5〜30のアルキルシリルアルキニル基、炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換又は未置換のケイ素数1〜30のシロキサン基、置換又は未置換のケイ素数1〜30のシロキサンアルキル基、又は置換又は未置換のケイ素数1〜30のポリシラン基が好ましい。   When R is a monovalent group, examples of the monovalent group include a halogen atom, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted carbon group having 1 to 30 carbon atoms. Alkoxy group, substituted or unsubstituted amino group, thiol group, substituted or unsubstituted sulfonyl group, cyano group, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 48 carbon atoms, substituted or unsubstituted carbon number 2 -48 aromatic heterocyclic group, substituted or unsubstituted C 8-50 aromatic hydrocarbon substituted alkynyl group, substituted or unsubstituted C 4-50 aromatic heterocyclic substituted alkynyl group, substituted or unsubstituted An aromatic hydrocarbon substituted alkenyl group having 8 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic substituted alkenyl group having 4 to 50 carbon atoms, an alkylsilylalkynyl group having 5 to 30 carbon atoms, and 3 to 30 carbon atoms Alkylsilyl group of Or unsubstituted siloxane group silicon atoms from 1 to 30, a substituted or unsubstituted siloxane alkyl groups of silicon atoms from 1 to 30, or a substituted or unsubstituted polysilane group silicon atoms 1-30 are preferred.

Rがハロゲン原子である場合、好ましい具体例としては、フッ素、臭素、塩素、もしくはヨウ素が挙げられる。   When R is a halogen atom, preferred specific examples include fluorine, bromine, chlorine, or iodine.

Rが未置換の脂肪族炭化水素基である場合、炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくは炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、更に好ましくはアルキル基である。具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−オクタデシル基、n−ドコシル基、n−テトラコシル基の如き直鎖飽和炭化水素基、イソプロピル基、イソブチル基、ネオペンチル基、2−エチルヘキシル基、2−ヘキシルオクチル基、4−デシルドデシル基等の分岐飽和炭化水素基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、4−ブチルシクロヘキシル基、4−ドデシルシクロヘキシル基等の飽和脂環炭化水素基、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロオクテニル基、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、オクチニル基等の不飽和炭化水素基が例示できる。   When R is an unsubstituted aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms is preferable, more preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and still more preferably an alkyl group. . Specific examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-octadecyl group. Linear saturated hydrocarbon groups such as n-docosyl group and n-tetracosyl group, branched saturated hydrocarbons such as isopropyl group, isobutyl group, neopentyl group, 2-ethylhexyl group, 2-hexyloctyl group and 4-decyldodecyl group Group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclooctyl group, 4-butylcyclohexyl group, saturated alicyclic hydrocarbon group such as 4-dodecylcyclohexyl group, vinyl group, allyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, octenyl group, Cyclobutenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group, cyclooctenyl group, ethynyl group, Pinyl group, butynyl group, pentynyl group, hexynyl group, can be exemplified unsaturated hydrocarbon groups such as octynyl group.

Rが未置換のアルコキシ基である場合、炭素数1〜30のアルコキシ基が好ましく、より好ましくは炭素数1〜12のアルコキシ基である。具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、i-プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基等が例示できる。   When R is an unsubstituted alkoxy group, a C1-C30 alkoxy group is preferable, More preferably, it is a C1-C12 alkoxy group. Specific examples include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, butoxy group, pentyloxy group, n-hexyloxy group, octyloxy group and the like.

Rが未置換の芳香族炭化水素基、又は芳香族複素環基である場合、炭素数6〜48の芳香族炭化水素基、又は炭素数2〜48の芳香族複素環基が好ましく、より好ましくは炭素数6〜24の芳香族炭化水素基、又は炭素数3〜24の芳香族複素環基である。具体例としては、ベンゼン、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、オクタレン、インダセン、アセナフチレン、フェナレン、フェナンスレン、アントラセン、トリンデン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラフェン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、ヘリセン、ヘキサフェン、ルビセン、コロネン、トリナフチレン、ヘプタフェン、ピラントレン、オバレン、コラヌレン、フルミネン、アンタントレン、ゼトレン、テリレン、ナフタセノナフタセン、トルキセン、フラン、フロフラン、ジフロフラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ベンゾフロベンゾフラン、キサンテン、オキサトレン、ジベンゾフラン、ペリキサンテノキサンテン、チオフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、ベンゾチオフェン、イソベンゾチオフェン、ベンゾチエノベンゾチオフェン、チオキサンテン、チアントレン、フェノキサチイン、チオナフテン、イソチアナフテン、チオフテン、チオファントレン、ジベンゾチオフェン、ピロール、ピロロピロール、インドロインドール、ジピロロピロール、ピラゾール、テルラゾール、セレナゾール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、フラザン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、インドリジン、インドール、イソインドール、インダゾール、プリン、キノリジン、イソキノリン、カルバゾール、イミダゾール、ナフチリジン、フタラジン、キナゾリン、ベンゾジアゼピン、キノキサリン、シンノリン、キノリン、プテリジン、フェナントリジン、アクリジン、ペリミジン、フェナントロリン、フェナジン、カルボリン、フェノテルラジン、フェノセレナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、アンチリジン、テベニジン、キンドリン、キニンドリン、アクリンドリン、フタロペリン、トリフェノジチアジン、トリフェノジオキサジン、フェナントラジン、アントラジン、チアゾール、チアジアゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾチアジアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾイソチアゾール、インドロカルバゾール、又はこれら芳香環が複数連結された芳香族化合物から水素を除いて生じる基等が挙げられる。より好ましくは、ベンゼン、ナフタレン、フェナンスレン、アントラセン、クリセン、フラン、チオフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、ピロール、カルバゾール、インドロカルバゾール、又はこれら芳香環が複数連結された芳香族化合物から水素を除いて生じる基が挙げられる。なお、芳香環が複数連結された芳香族化合物から生じる基である場合、連結される数は2〜10が好ましく、より好ましくは2〜7であり、連結される芳香環は同一であっても異なっていても良い。縮合環である場合、2〜5個の環が縮合した縮合環であることが好ましい。なお、芳香環が連結される場合、複素環を含む場合は、芳香族複素環基に含める。また、芳香環は、芳香族炭化水素環、芳香族複素環又は両者を含む意味であり、芳香族基、芳香族化合物も同様である。   When R is an unsubstituted aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 48 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 48 carbon atoms is preferable, and more preferable. Is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 24 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 3 to 24 carbon atoms. Specific examples include benzene, pentalene, indene, naphthalene, azulene, heptalene, octalene, indacene, acenaphthylene, phenalene, phenanthrene, anthracene, tridene, fluoranthene, acephenanthrylene, asanthrylene, triphenylene, pyrene, chrysene, tetraphene. , Tetracene, preaden, picene, perylene, pentaphen, pentacene, tetraphenylene, helicene, hexaphen, rubicene, coronene, trinaphthylene, heptaphene, pyrantolene, ovalene, coranulene, fluorene, anthanthrene, zetrene, terylene, naphthacenonaphthacene, truxene , Furan, furofuran, difurofuran, benzofuran, isobenzofuran, benzofurobenzofuran, xanthene, oki Tren, dibenzofuran, perixanthenoxanthene, thiophene, thienothiophene, dithienothiophene, benzothiophene, isobenzothiophene, benzothienobenzothiophene, thioxanthene, thianthrene, phenoxathiin, thionaphthene, isothianaphthene, thiophantene, thiophantrene , Dibenzothiophene, pyrrole, pyrrolopyrrole, indoloindole, dipyrropyrrole, pyrazole, tellurazole, selenazole, thiazole, isothiazole, oxazole, furazane, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, indolizine, indole, isoindole, Indazole, purine, quinolidine, isoquinoline, carbazole, imidazole, naphthyridine, phthalazine, quinazoly , Benzodiazepine, quinoxaline, cinnoline, quinoline, pteridine, phenanthridine, acridine, perimidine, phenanthroline, phenazine, carboline, phenotelrazine, phenoselenadine, phenothiazine, phenoxazine, antilysine, thebenidine, quindrine, quinindrine, aclindoline, phthaloprin Nodithiazine, triphenodioxazine, phenanthrazine, anthrazine, thiazole, thiadiazole, benzothiazole, benzothiadiazole, benzimidazole, benzoxazole, benzisoxazole, benzoisothiazole, indolocarbazole, or a combination of these aromatic rings Groups generated by removing hydrogen from an aromatic compound. More preferably, hydrogen is removed from benzene, naphthalene, phenanthrene, anthracene, chrysene, furan, thiophene, thienothiophene, dithienothiophene, pyrrole, carbazole, indolocarbazole, or an aromatic compound in which a plurality of these aromatic rings are connected. The resulting group is mentioned. In addition, when the aromatic ring is a group generated from a linked aromatic compound, the number to be linked is preferably 2 to 10, more preferably 2 to 7, and the linked aromatic rings may be the same. It may be different. When it is a condensed ring, it is preferably a condensed ring in which 2 to 5 rings are condensed. In addition, when an aromatic ring is connected, when it includes a heterocyclic ring, it is included in the aromatic heterocyclic group. Moreover, an aromatic ring is the meaning containing an aromatic hydrocarbon ring, an aromatic heterocyclic ring, or both, and an aromatic group and an aromatic compound are the same.

ここで、芳香環が複数連結されて生じる基は、例えば、下記式で表わされる。

Figure 0006043226
(Ar1〜Ar5は、置換又は無置換の芳香環を示す) Here, a group formed by connecting a plurality of aromatic rings is represented by the following formula, for example.
Figure 0006043226
(Ar 1 to Ar 5 represent a substituted or unsubstituted aromatic ring)

上記芳香環が複数連結されて生じる基の具体例としては、例えばビフェニル、ターフェニル、ターチオフェン、ビピリジン、ビピリミジン、フェニルナフタレン、ジフェニルナフタレン、フェニルフェナンスレン、ピリジルベンゼン、ピリジルフェナンスレン、ビチオフェン、ターチオフェン、ビジチエノチオフェン、フェニルインドロカルバゾール等から水素を除いて生じる基等が挙げられる。   Specific examples of the group formed by connecting a plurality of the aromatic rings include, for example, biphenyl, terphenyl, terthiophene, bipyridine, bipyrimidine, phenylnaphthalene, diphenylnaphthalene, phenylphenanthrene, pyridylbenzene, pyridylphenanthrene, bithiophene, Examples thereof include groups generated by removing hydrogen from terthiophene, vidhienothiophene, phenylindolocarbazole and the like.

Rが未置換の芳香族炭化水素置換アルキニル基又はアルケニル基、若しくは未置換の芳香族複素環置換アルキニル基又はアルケニル基である場合、炭素数8〜50の芳香族炭化水素置換アルケニル基又はアルケニル基、若しくは炭素数6〜50の芳香族複素環置換アルキニル基又はアルケニル基が好ましく、より好ましくは炭素数8〜26の芳香族炭化水素置換アルケニル基又はアルケニル基、若しくは炭素数6〜26の芳香族複素環置換アルキニル基又はアルケニル基である。これらアルキニル基、又はアルケニル基に置換した芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基は、前記芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基と同様である。具体例としては、フェニルエテニル、ナフチルエテニル、フェニルエチニル、ナフチルエチニル、チエニルエテニル、フラニルエテニル、チエニルエチニル、フラニルエチニル等が例示できる。   When R is an unsubstituted aromatic hydrocarbon-substituted alkynyl group or alkenyl group, or an unsubstituted aromatic heterocyclic-substituted alkynyl group or alkenyl group, the aromatic hydrocarbon-substituted alkenyl group or alkenyl group having 8 to 50 carbon atoms Or an aromatic heterocyclic substituted alkynyl group or alkenyl group having 6 to 50 carbon atoms, more preferably an aromatic hydrocarbon-substituted alkenyl group or alkenyl group having 8 to 26 carbon atoms, or an aromatic group having 6 to 26 carbon atoms. Heterocyclic substituted alkynyl group or alkenyl group. The aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group substituted with the alkynyl group or alkenyl group is the same as the aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group. Specific examples include phenylethenyl, naphthylethenyl, phenylethynyl, naphthylethynyl, thienylethenyl, furanylethenyl, thienylethynyl, furanylethynyl and the like.

Rが未置換のアルキルシリルアルキニル基である場合、炭素数5〜30のアルキルシリルアルキニル基が好ましく、より好ましくは炭素数5〜20のアルキルシリルアルキニル基である。具体例としては、トリメチルシリルエチニル基、トリエチルシリルエチニル基、トリイソプロピルシリルエチニル基、トリイソブチルシリルエチニル基等が例示できる。   When R is an unsubstituted alkylsilylalkynyl group, an alkylsilylalkynyl group having 5 to 30 carbon atoms is preferable, and an alkylsilylalkynyl group having 5 to 20 carbon atoms is more preferable. Specific examples include trimethylsilylethynyl group, triethylsilylethynyl group, triisopropylsilylethynyl group, triisobutylsilylethynyl group and the like.

Rが未置換のアルキルシリル基である場合、炭素数3〜30のアルキルシリル基が好ましく、より好ましくは炭素数3〜20のアルキルシリル基である。具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリイソブチルシリル基等が例示できる。   When R is an unsubstituted alkylsilyl group, an alkylsilyl group having 3 to 30 carbon atoms is preferable, and an alkylsilyl group having 3 to 20 carbon atoms is more preferable. Specific examples include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triisobutylsilyl group and the like.

Rが未置換のシロキサン基である場合、ケイ素数1〜30のシロキサン基が好ましく、より好ましくはケイ素数1〜20のシロキサン基である。具体例としては、ジシロキサン、トリシロキサン、テトラシロキサン、ペンタメチルジシロキサン、ヘプタメチルトリシロキサン、ノナメチルテトラシロキサン、ペンタフェニルジシロキサン、ヘプタフェニルトリシロキサン、ノナフェニルテトラシロキサン等が例示できる。   When R is an unsubstituted siloxane group, a siloxane group having 1 to 30 silicon atoms is preferable, and a siloxane group having 1 to 20 silicon atoms is more preferable. Specific examples include disiloxane, trisiloxane, tetrasiloxane, pentamethyldisiloxane, heptamethyltrisiloxane, nonamethyltetrasiloxane, pentaphenyldisiloxane, heptaphenyltrisiloxane, nonaphenyltetrasiloxane and the like.

Rが未置換のシロキシアルキル基である場合、ケイ素が数1〜30のシロキシアルキル基が好ましく、より好ましくはケイ素数1〜20のシロキシアルキル基である。シロキシアルキル基は、前記シロキサン基が、前記直鎖飽和炭化水素基に置換した基として解される。具体例としては、ジシロキサンエチル、トリシロキサンエチル、テトラシロキサンエチル、ジシロキサンブチル、トリシロキサンブチル、テトラシロキサンブチル、ペンタメチルジシロキサンエチル、ヘプタメチルトリシロキサンエチル、ノナメチルテトラシロキサンエチル、ペンタメチルジシロキサンブチル、ヘプタメチルトリシロキサンブチル、ノナメチルテトラシロキサンブチル等が例示できる。   When R is an unsubstituted siloxyalkyl group, silicon is preferably a siloxyalkyl group having 1 to 30 silicon atoms, more preferably a siloxyalkyl group having 1 to 20 silicon atoms. The siloxyalkyl group is understood as a group in which the siloxane group is substituted with the linear saturated hydrocarbon group. Specific examples include disiloxane ethyl, trisiloxane ethyl, tetrasiloxane ethyl, disiloxane butyl, trisiloxane butyl, tetrasiloxane butyl, pentamethyldisiloxane ethyl, heptamethyltrisiloxane ethyl, nonamethyltetrasiloxane ethyl, pentamethyldi Examples thereof include siloxane butyl, heptamethyltrisiloxane butyl, nonamethyltetrasiloxane butyl and the like.

Rが未置換のポリシラン基である場合、ケイ素数1〜30のポリシラン基が好ましく、より好ましくはケイ素数1〜20のポリシラン基である。具体例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ペンタメチルジシラン、ヘプタメチルトリシラン、ノナメチルテトラシラン、トリフェニルシラン、ペンタフェニルジシラン、ヘプタフェニルトリシラン、ノナフェニルテトラシラン等が例示できる。   When R is an unsubstituted polysilane group, a polysilane group having 1 to 30 silicon atoms is preferable, and a polysilane group having 1 to 20 silicon atoms is more preferable. Specific examples include silane, disilane, trisilane, tetrasilane, pentamethyldisilane, heptamethyltrisilane, nonamethyltetrasilane, triphenylsilane, pentaphenyldisilane, heptaphenyltrisilane, nonaphenyltetrasilane, and the like.

Rが脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アミノ基、スルホニル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、芳香族炭化水素置換アルキニル基、芳香族複素環置換アルキニル基、芳香族炭化水素置換アルケニル基、芳香族複素環置換アルケニル基、アルキルシリルアルキニル基、アルキルシリル基、シロキサン基、シロキサンアルキル基、又はポリシラン基である場合は置換基を有していても良く、置換基の総数は各々1〜4、好ましくは1〜2である。なお、芳香環が複数連結された芳香族化合物から生じる基も同様に置換基を有することができる。好ましい置換基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20アルケニル基、炭素数1〜20アルキニル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルアミノ基、炭素数1〜20の芳香族アミノ基、炭素数1〜20のアルキルチオ基、水酸基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、炭素数1〜10のアルキルスルホニル基、炭素数1〜10のハロアルキル基、炭素数2〜10のアルキルアミド基、炭素数3〜20のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のトリアルキルシリルアルキル基、炭素数5〜20のトリアルキルシリルアルケニル基、炭素数5〜20のトリアルキルシリルアルキニル基、炭素数2〜20の芳香族炭化水素基、炭素数2〜20の芳香族複素環基、炭素数4〜22の芳香族炭化水素置換アルキニル基、炭素数4〜22の芳香族複素環置換アルキニル基、炭素数4〜22の芳香族炭化水素置換アルケニル基、炭素数4〜22の芳香族複素環置換アルケニル基等が挙げられる。具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−オクタデシル基、n−ドコシル基、n−テトラコシル基の如き直鎖飽和炭化水素基、イソブチル基、ネオペンチル基、2−エチルヘキシル基、2−ヘキシルオクチル基、4−デシルドデシル基等の分岐飽和炭化水素基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、4−ブチルシクロヘキシル基、4−ドデシルシクロヘキシル基等の飽和脂環炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、i-プロポキシ基、n−ヘキシルオキシ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基ジメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、メチルチオ基、エチルチオ基、エテニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、i-プロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、クロロメチル基、クロロエチル基、クロロプロピル基、クロロブチル基、クロロペンチル基、クロロヘキシル基、クロロオクチル基、クロロドデシル基、ブロモメチル基、ブロモエチル基、ブロモプロピル基、ブロモブチル基、ブロモペンチル基、ブロモヘキシル基、ブロモオクチル基、ブロモドデシル基、ヨードメチル基、ヨードエチル基、ヨードプロピル基、ヨードブチル基、ヨードペンチル基、ヨードヘキシル基、ヨードオクチル基、ヨードドデシル基、メチルアミド基、ジメチルアミド基、エチルアミド基、ジエチルアミド基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリイソブチルシリル基、トリメチルシリルエチル基、トリエチルシリルエチル基、トリイソプロピルシリルエチル基、トリイソブチルシリルエチル基、トリメチルシリルエテニル基、トリエチルシリルエテニル基、トリイソプロピルシリルエテニル基、トリイソブチルシリルエテニル基、トリメチルシリルエチニル基、トリエチルシリルエチニル基、トリイソプロピルシリルエチニル基、トリイソブチルシリルエチニル基、ベンゼン、ナフタレン、フェナンスレン、アントラセン、クリセン、フラン、チオフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、ピロール、カルバゾール、インドロカルバゾール、ビフェニル、ターフェニル、ターチオフェン、ビピリジン、ビピリミジン、フェニルナフタレン、ジフェニルナフタレン、フェニルフェナンスレン、ピリジルベンゼン、ピリジルフェナンスレン、ビチオフェン、ターチオフェン、ビジチエノチオフェン、フェニルインドロカルバゾール、フェニルエテニル、ナフチルエテニル、チエニルエテニル、フラニルエテニル、フェニルエチニル、ナフチルエチニル、チエニルエチニル、フラニルエチニル等が例示できる。置換基を2つ以上有する場合は、同一であっても異なっていても良い。   R is an aliphatic hydrocarbon group, an alkoxy group, an amino group, a sulfonyl group, an aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group, an aromatic hydrocarbon substituted alkynyl group, an aromatic heterocyclic substituted alkynyl group, an aromatic hydrocarbon substituted If it is an alkenyl group, an aromatic heterocyclic substituted alkenyl group, an alkylsilylalkynyl group, an alkylsilyl group, a siloxane group, a siloxane alkyl group, or a polysilane group, it may have a substituent, and the total number of substituents is 1-4, preferably 1-2. In addition, the group which arises from the aromatic compound with which multiple aromatic rings were connected can also have a substituent. Preferred substituents include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl groups having 1 to 20 carbon atoms, alkynyl groups having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms, alkylamino groups having 1 to 20 carbon atoms, C1-C20 aromatic amino group, C1-C20 alkylthio group, hydroxyl group, C2-C10 alkoxycarbonyl group, C1-C10 alkylsulfonyl group, C1-C10 haloalkyl group An alkylamide group having 2 to 10 carbon atoms, a trialkylsilyl group having 3 to 20 carbon atoms, a trialkylsilylalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, a trialkylsilylalkenyl group having 5 to 20 carbon atoms, and 5 to 5 carbon atoms 20 trialkylsilylalkynyl groups, C2-C20 aromatic hydrocarbon groups, C2-C20 aromatic heterocyclic groups, C4-C22 aromatic hydrocarbon groups Alkynyl group, aromatic heterocyclic substituted alkynyl group having 4 to 22 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon substituted alkenyl group having 4 to 22 carbon atoms and an aromatic heterocyclic substituted alkenyl group having 4 to 22 carbon atoms. Specific examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group. Branched saturated groups such as linear saturated hydrocarbon groups such as n-octadecyl group, n-docosyl group and n-tetracosyl group, isobutyl group, neopentyl group, 2-ethylhexyl group, 2-hexyloctyl group and 4-decyldodecyl group Saturated alicyclic hydrocarbon group such as hydrocarbon group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclooctyl group, 4-butylcyclohexyl group, 4-dodecylcyclohexyl group, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-hexyloxy group, methylamino group, dimethylamino group, ethylamino group, dimethylamino group, phenylamino group, diphenyl Mino group, methylthio group, ethylthio group, ethenyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group, i-propenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, methoxycarbonyloxy group, ethoxycarbonyloxy group, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, chloromethyl group, Chloroethyl, chloropropyl, chlorobutyl, chloropentyl, chlorohexyl, chlorooctyl, chlorododecyl, bromomethyl, bromoethyl, bromopropyl, bromobutyl, bromopentyl, bromohexyl, bromooctyl , Bromododecyl group, iodomethyl group, iodoethyl group, Dodopropyl group, iodobutyl group, iodopentyl group, iodohexyl group, iodooctyl group, iodododecyl group, methylamide group, dimethylamide group, ethylamide group, diethylamide group, trimethylsilyl group, triethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triisobutylsilyl group Group, trimethylsilylethyl group, triethylsilylethyl group, triisopropylsilylethyl group, triisobutylsilylethyl group, trimethylsilylethenyl group, triethylsilylethenyl group, triisopropylsilylethenyl group, triisobutylsilylethenyl group, trimethylsilylethynyl Group, triethylsilylethynyl group, triisopropylsilylethynyl group, triisobutylsilylethynyl group, benzene, naphthalene, phenanthrene, anthra Sen, chrysene, furan, thiophene, thienothiophene, dithienothiophene, pyrrole, carbazole, indolocarbazole, biphenyl, terphenyl, terthiophene, bipyridine, bipyrimidine, phenylnaphthalene, diphenylnaphthalene, phenylphenanthrene, pyridylbenzene, pyridyl Examples thereof include phenanthrene, bithiophene, terthiophene, biditienothiophene, phenylindolocarbazole, phenylethenyl, naphthylethenyl, thienylethenyl, furanylethenyl, phenylethynyl, naphthylethynyl, thienylethynyl, furanylethynyl and the like. When it has two or more substituents, they may be the same or different.

一般式(1)において、Rのうち少なくとも1つは、式(2)又は(3)で示される基であることが好ましい。式(2)又は(3)のR1〜R4は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の置換基を示し、好ましい置換基としては、前記で説明したRの置換基と同様である。より好ましくは、Rが未置換の芳香族炭化水素置換アルキニル基又はアルケニル基、若しくは未置換の芳香族複素環置換アルキニル基又はアルケニル基である場合に有するとされた芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基である。 In general formula (1), at least one of R is preferably a group represented by formula (2) or (3). R 1 to R 4 in formula (2) or (3) each independently represent a hydrogen atom or a monovalent substituent, and preferred substituents are the same as those described above for R. More preferably, when R is an unsubstituted aromatic hydrocarbon-substituted alkynyl group or alkenyl group, or an unsubstituted aromatic heterocyclic-substituted alkynyl group or alkenyl group, the aromatic hydrocarbon group or aromatic It is a heterocyclic group.

更に、一般式(1)で示される化合物が、一般式(4)で示される化合物であることがより好ましい。一般式(4)のRは、一般式(1)で説明したRと同様であり、少なくとも1つは、前記式(2)又は(3)で示される基を有することが好ましい。   Furthermore, the compound represented by the general formula (1) is more preferably a compound represented by the general formula (4). R in the general formula (4) is the same as R described in the general formula (1), and at least one of them preferably has a group represented by the formula (2) or (3).

一般式(5)又は(6)で示される芳香族複素環化合物は、一般式(1)又は(4)で示される芳香族複素環化合物の中間体として有用である。一般式(5)又は(6)で示される芳香族複素環化合物を脱水素反応することにより、一般式(1)又は(4)で示される芳香族複素環化合物を得ることができる。一般式(5)又は(6)のRは、一般式(1)のRと同様である。
一般式(1)又は(4)で示される芳香族複素環化合物と、一般式(5)又は(6)で示される芳香族複素環化合物を区別するため、一般式(1)又は(4)で示される芳香族複素環化合物を芳香族複素環化合物Aともいい、一般式(5)又は(6)で示される芳香族複素環化合物を芳香族複素環化合物Bともいう。
The aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (5) or (6) is useful as an intermediate of the aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (1) or (4). An aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (1) or (4) can be obtained by dehydrogenating the aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (5) or (6). R in the general formula (5) or (6) is the same as R in the general formula (1).
In order to distinguish the aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (1) or (4) from the aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (5) or (6), the general formula (1) or (4) Is also referred to as an aromatic heterocyclic compound A, and the aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (5) or (6) is also referred to as an aromatic heterocyclic compound B.

また、Rの少なくとも1つが1価の基である本発明の芳香族複素環化合物Aの製造方法は、前記一般式(7)で示される芳香族複素環化合物(以下、芳香族複素環化合物Cともいう。)と、前記一般式(8)で示される化合物を反応させて、製造する方法である。一般式(8)中のRは、一般式(1)のRと同意である。Xは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、水酸基、-B(OH)2、スルホニル基、トリフルオロメタンスルホナート、ノナフルオロブタンスルホナート、フルオロスルホン酸エステル、及びトシラートから選ばれる反応性基又は一般式(1)のRを示し、少なくとも1つはR以外の反応性基を示す。また、一般式(9)及び(10)中のR1〜R4は、一般式(1)で説明したRにおいて、置換アルケニル基又はアルキニル基を与える置換基と同様な基が好ましい。 In addition, the method for producing the aromatic heterocyclic compound A of the present invention in which at least one of R is a monovalent group is an aromatic heterocyclic compound represented by the general formula (7) (hereinafter referred to as aromatic heterocyclic compound C). And the compound represented by the general formula (8) are reacted with each other. R in the general formula (8) is the same as R in the general formula (1). X is each independently a reactive group selected from a halogen atom, a hydroxyl group, —B (OH) 2 , a sulfonyl group, trifluoromethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, fluorosulfonate, and tosylate or a general formula ( 1) R represents at least one reactive group other than R; In addition, R 1 to R 4 in the general formulas (9) and (10) are preferably groups similar to the substituent that gives a substituted alkenyl group or an alkynyl group in R described in the general formula (1).

本発明の芳香族複素環化合物Bは、例えば、下記反応式(I)に示すような方法で、合成することができる。

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The aromatic heterocyclic compound B of the present invention can be synthesized, for example, by the method shown in the following reaction formula (I).
Figure 0006043226

すなわち、無置換又は置換基を有するジベンゾフランをアルデヒド化した化合物と、Wittig塩を作用させることで、ジベンゾフランにシクロヘキサノンが縮合した化合物を合成し、更に、無置換又は置換のフェニルヒドラジン塩酸塩と反応させることで、芳香族複素環化合物Bを合成することができる。   That is, by synthesizing a compound obtained by aldehyde-forming an unsubstituted or substituted dibenzofuran and a Wittig salt, a compound in which cyclohexanone is condensed with dibenzofuran is synthesized, and further reacted with an unsubstituted or substituted phenylhydrazine hydrochloride. Thus, the aromatic heterocyclic compound B can be synthesized.

そして、下記反応式(II)に示すように、芳香族複素環化合物Bの脱水素化反応により、芳香族複素環化合物Aを合成することができる。

Figure 0006043226
Then, as shown in the following reaction formula (II), the aromatic heterocyclic compound A can be synthesized by the dehydrogenation reaction of the aromatic heterocyclic compound B.
Figure 0006043226

また、芳香族複素環化合物Cと一般式(8)又は(9)〜(10)で示される化合物とを反応させて、Rの少なくとも1つが1価の基である芳香族複素環化合物Aを合成する方法には、下記反応式(III)又は(IV)に示すような方法がある。

Figure 0006043226
Moreover, the aromatic heterocyclic compound C and the compound represented by the general formula (8) or (9) to (10) are reacted to produce an aromatic heterocyclic compound A in which at least one of R is a monovalent group. As a method of synthesis, there is a method as shown in the following reaction formula (III) or (IV).
Figure 0006043226

すなわち、上記一般式(7)のXのうち、少なくとも1つが、例えばハロゲン原子のような脱離官能基である場合、一般式(8)で示される化合物(R−Y)と脱ハロゲン化水素反応のようなクロスカップリング反応等で、芳香族複素環化合物Aを合成することができる。クロスカップリング反応は、例えば、Tamao?Kumada?Corriu反応、Negishi反応、Kosugi-Migita-Stille反応、Suzuki-Miyaura反応、Hiyama反応、Sonogashira反応、Mizoroki-Heck反応等が例示でき、必要に応じて選択して反応を行うことにより、目的物を得ることができる。その際、それぞれの反応に応じて金属触媒や反応溶媒、塩基、反応温度、反応時間等が選択して反応が行われる。その後、必要に応じて抽出等の後処理操作、精製操作を行うことにより、所望の純度の目的物を得ることができる。   That is, when at least one of X in the general formula (7) is a leaving functional group such as a halogen atom, the compound (RY) represented by the general formula (8) and the dehydrohalogenated group The aromatic heterocyclic compound A can be synthesized by a cross-coupling reaction such as a reaction. Is the cross-coupling reaction, for example, Tamao? Kumada? Corriu reaction, Negishi reaction, Kosugi-Migita-Stille reaction, Suzuki-Miyaura reaction, Hiyama reaction, Sonogashira reaction, Mizoroki-Heck reaction, etc. can be exemplified, and the target product is obtained by selecting and reacting as necessary be able to. At that time, the reaction is carried out by selecting a metal catalyst, a reaction solvent, a base, a reaction temperature, a reaction time, etc. according to each reaction. Then, the target object of desired purity can be obtained by performing post-processing operations, such as extraction, and refinement | purification operations as needed.

一般式(1)で示される化合物の好ましい具体例を以下に示すが、これらに限定するものではない。   Although the preferable specific example of a compound shown by General formula (1) is shown below, it is not limited to these.

Figure 0006043226
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本発明の有機半導体材料は、一般式(1)の化合物を含むものであるが、この化合物を50wt%以上含有していることが好ましく、より好ましくは90wt%以上含有していることが良い。一般式(1)の化合物自体が有機半導体材料であることも好ましい。有機半導体材料中に一般式(1)の化合物とともに含まれる成分としては、有機半導体材料としての性能を損なわない範囲であれば特に限定されるものではないが、電荷輸送性化合物からなる有機半導体材料であることが良い。   Although the organic-semiconductor material of this invention contains the compound of General formula (1), it is preferable to contain 50 wt% or more of this compound, It is good to contain 90 wt% or more more preferably. It is also preferred that the compound of general formula (1) itself is an organic semiconductor material. The component contained together with the compound of the general formula (1) in the organic semiconductor material is not particularly limited as long as it does not impair the performance as the organic semiconductor material, but the organic semiconductor material comprising a charge transporting compound It is good to be.

本発明の有機半導体膜は、上記有機半導体材料から形成される。有利には、上記の有機半導体材料を有機溶媒に溶解し、調製された溶液を塗布・乾燥する工程を経て、形成される。この有機半導体膜は、有機半導体デバイスにおける有機半導体層として有用である。   The organic semiconductor film of the present invention is formed from the above organic semiconductor material. Preferably, the organic semiconductor material is formed by dissolving the organic semiconductor material in an organic solvent and applying and drying the prepared solution. This organic semiconductor film is useful as an organic semiconductor layer in an organic semiconductor device.

続いて、本発明の有機半導体材料から形成されるからなる有機半導体材料を備える有機半導体デバイスを、有機電界効果トランジスタ素子(OTFT素子)を例として、図1〜図4に基づいて説明する。   Subsequently, an organic semiconductor device including an organic semiconductor material formed from the organic semiconductor material of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 4 by taking an organic field effect transistor element (OTFT element) as an example.

図1、図2、図3及び図4は、本発明のOTFT素子の実施形態を例示するものであり、いずれもOTFT素子の構造を示す模式的断面図である。   1, 2, 3, and 4 exemplify embodiments of the OTFT device of the present invention, and all are schematic cross-sectional views showing the structure of the OTFT device.

図1に示すOTFT素子は、基板1の表面上にゲート電極2を備え、ゲート電極2上には絶縁膜層3が形成されており、絶縁膜層3上にはソース電極5およびドレイン電極6が設けられ、さらに有機半導体層4が形成されている。   The OTFT device shown in FIG. 1 includes a gate electrode 2 on the surface of a substrate 1, an insulating film layer 3 is formed on the gate electrode 2, and a source electrode 5 and a drain electrode 6 are formed on the insulating film layer 3. And an organic semiconductor layer 4 is formed.

図2に示すOTFT素子は、基板1の表面上にゲート電極2を備え、ゲート電極2上には絶縁膜層3が形成され、その上に有機半導体層4が形成されており、有機半導体層4上にはソース電極5およびドレイン電極6が設けられている。   The OTFT device shown in FIG. 2 includes a gate electrode 2 on the surface of a substrate 1, an insulating film layer 3 is formed on the gate electrode 2, and an organic semiconductor layer 4 is formed thereon. On 4, a source electrode 5 and a drain electrode 6 are provided.

図3に示すOTFT素子は、基板1の表面上にソース電極5およびドレイン電極6が設けられ、有機半導体層4、絶縁膜層3を介して最表面にゲート電極2が形成されている。   In the OTFT device shown in FIG. 3, a source electrode 5 and a drain electrode 6 are provided on the surface of a substrate 1, and a gate electrode 2 is formed on the outermost surface via an organic semiconductor layer 4 and an insulating film layer 3.

図4に示すOTFT素子おいて、本発明に係る有機半導体デバイスは、基板1の表面上には有機半導体層4、ソース電極5およびドレイン電極6が設けられ、絶縁膜層3を介して最表面にゲート電極2が形成されている。   In the OTFT device shown in FIG. 4, the organic semiconductor device according to the present invention is provided with an organic semiconductor layer 4, a source electrode 5, and a drain electrode 6 on the surface of the substrate 1, and the outermost surface through the insulating film layer 3. A gate electrode 2 is formed on the substrate.

基板1に用いられる材料としては、例えば、ガラス、石英、酸化アルミニウム、サファイア、窒化珪素、炭化珪素等のセラミックス基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム枇素、ガリウム燐、ガリウム窒素等半導体基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、環状ポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド、ポリスチレン等の樹脂基板等が挙げられる。基板の厚さは、約10μm〜約2mmとすることができるが、特に可撓性のプラスチック基板ではたとえば約50〜約100μmがよく、剛直な基板、たとえばガラスプレートまたはシリコンウェーハなどでは約0.1〜 約2mmとすることができる。   As a material used for the substrate 1, for example, a ceramic substrate such as glass, quartz, aluminum oxide, sapphire, silicon nitride, silicon carbide, a semiconductor substrate such as silicon, germanium, gallium silicon, gallium phosphorus, gallium nitrogen, polyethylene terephthalate, Examples thereof include polyesters such as polynaphthalene terephthalate, resin substrates such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, cyclic polyolefin, polyimide, polyamide, and polystyrene. The thickness of the substrate can be from about 10 μm to about 2 mm, but is preferably about 50 to about 100 μm, particularly for flexible plastic substrates, and about 0.1 for a rigid substrate such as a glass plate or silicon wafer. 1 to about 2 mm.

ゲート電極2は、金属薄膜、導電性ポリマ膜、導電性のインキまたはペーストから作った導電性膜などであってもよく、あるいは、たとえば重度にドープしたシリコンのように、基板そのものをゲート電極とすることができる。ゲート電極の材料の例としては、アルミニウム、銅、ステンレス、金、クロム、nドープまたはpドープされたシリコン、インジウムスズ酸化物、導電性ポリマたとえば、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、カーボンブラック/グラファイトを含む導電性インキ/ペースト、または、ポリマバインダの中にコロイド状の銀を分散させたもの等を例示できる。   The gate electrode 2 may be a metal thin film, a conductive polymer film, a conductive film made from a conductive ink or paste, or the substrate itself as a gate electrode, such as heavily doped silicon. can do. Examples of gate electrode materials include aluminum, copper, stainless steel, gold, chromium, n-doped or p-doped silicon, indium tin oxide, conductive polymers such as poly (3,4-polystyrene) doped with polystyrene sulfonic acid. Examples thereof include a conductive ink / paste containing ethylenedioxythiophene), carbon black / graphite, or a colloidal silver dispersed in a polymer binder.

ゲート電極2は、真空蒸着、金属または導電性金属酸化物のスパッタリング、導電性ポリマ溶液または導電性インキのスピンコート、インクジェット、スプレー、コーティング、キャスティング等を用いることにより作成できる。ゲート電極2の厚さは、たとえば、約10nm〜10μmの範囲が好ましい。   The gate electrode 2 can be formed by using vacuum deposition, sputtering of a metal or conductive metal oxide, spin coating of a conductive polymer solution or conductive ink, inkjet, spraying, coating, casting, or the like. The thickness of the gate electrode 2 is preferably in the range of about 10 nm to 10 μm, for example.

絶縁膜層3は一般に、無機材料膜または有機ポリマ膜とすることができる。絶縁膜層3として好適な無機材料の例としては、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコニウムバリウム等が例示できる。絶縁膜層3として好適な有機化合物の例としては、ポリエステル類、ポリカーボネート類、ポリ(ビニルフェノール)、ポリイミド類、ポリスチレン、ポリ(メタクリレート)類、ポリ(アクリレート)類、エポキシ樹脂などがある。また、有機ポリマ中に無機材料を分散して、絶縁層膜として使用してもよい。絶縁膜層の厚さは、使用する絶縁材料の誘電率によって異なるが、例えば約10nm〜10μmである。   The insulating film layer 3 can generally be an inorganic material film or an organic polymer film. Examples of inorganic materials suitable for the insulating film layer 3 include silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, barium titanate, and barium zirconium titanate. Examples of organic compounds suitable for the insulating film layer 3 include polyesters, polycarbonates, poly (vinylphenol), polyimides, polystyrene, poly (methacrylates), poly (acrylates), and epoxy resins. Further, an inorganic material may be dispersed in an organic polymer and used as an insulating layer film. The thickness of the insulating film layer varies depending on the dielectric constant of the insulating material used, but is, for example, about 10 nm to 10 μm.

前記絶縁膜層を形成する手段としては、例えば、真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法、レーザー蒸着法等のドライ成膜法や、スピンコート法、ブレードコート法、スクリーン印刷、インキジェット印刷、スタンプ法等のウエット製膜法が挙げられ、材料に応じて使用できる。   Examples of the means for forming the insulating film layer include dry film formation methods such as vacuum deposition, CVD, sputtering, and laser deposition, spin coating, blade coating, screen printing, ink jet printing, and stamping. Examples include a wet film forming method such as a method, which can be used depending on the material.

ソース電極5およびドレイン電極6は、後述する有機半導体層4に対して低抵抗なオーミック接触を与える材料から作ることができる。ソース電極5およびドレイン電極6として好ましい材料としては、ゲート電極2に好ましい材料として例示したものを用いることができ、例えば、金、ニッケル、アルミニウム、白金、導電性ポリマおよび導電性インキなどがある。ソース電極5およびドレイン電極6の厚さは、典型的には、たとえば、約40nm〜 約10μm、より好ましくは厚さが約10nm〜1μmである。   The source electrode 5 and the drain electrode 6 can be made of a material that provides a low-resistance ohmic contact to the organic semiconductor layer 4 described later. As a preferable material for the source electrode 5 and the drain electrode 6, those exemplified as a preferable material for the gate electrode 2 can be used, and examples thereof include gold, nickel, aluminum, platinum, a conductive polymer, and a conductive ink. The thicknesses of the source electrode 5 and the drain electrode 6 are typically about 40 nm to about 10 μm, and more preferably about 10 nm to 1 μm, for example.

ソース電極5およびドレイン電極6を形成する手段としては、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、塗布法、熱転写法、印刷法、ゾルゲル法等が挙げられる。製膜時または製膜後、必要に応じてパターニングを行うのが好ましい。パターニングの方法として、例えば、フォトレジストのパターニングとエッチングを組み合わせたフォトリソグラフィー法等が挙げられる。また、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷の印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法等のソフトリソグラフィー法等や、これら手法を複数組み合わせた手法を利用し、パターニングすることも可能である。   Examples of means for forming the source electrode 5 and the drain electrode 6 include a vacuum deposition method, a sputtering method, a coating method, a thermal transfer method, a printing method, a sol-gel method, and the like. It is preferable to perform patterning as needed during film formation or after film formation. As a patterning method, for example, a photolithography method in which patterning and etching of a photoresist are combined can be used. Also, patterning can be performed using a printing method such as ink jet printing, screen printing, offset printing, soft lithography method such as a micro contact printing method, or a combination of these methods.

有機半導体層4を形成する手段としては、例えば、真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法、レーザー蒸着法等のドライ成膜法や、基板上に溶液や分散液を塗布した後に、溶媒や分散媒を除去することで薄膜を形成するウエット成膜法が挙げられるが、ウエット成膜法を用いることが好ましい。ウエット成膜法としては、スピンコート法、ブレードコート法、スクリーン印刷、インキジェット印刷、スタンプ法などが例示できる。例えばスピンコート法を用いる場合、本発明の有機半導体材料が溶解度を有する適切な溶媒に溶解させることにより、濃度が0.01wt%〜10wt%の溶液を調製した後、基板1に形成した絶縁膜層3上に有機半導体材料溶液を滴下し、次いで500〜6000RPMで5〜120秒処理することにより行われる。上記溶媒としては、有機半導体材料が有する各溶媒に対する溶解度と製膜後の膜質によって選択されるが、たとえば、水、メタノールに代表されるアルコール類、トルエンに代表される芳香族炭化水素類、ヘキサンやシクロヘキサン等に代表される脂肪族炭化水素類、ニトロメタンやニトロベンゼン等の有機ニトロ化合物、テトラヒドロフランやジオキサン等の環状エーテル化合物、アセトニトリルやベンゾニトリル等のニトリル系化合物、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、スルホラン、N−メチルピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン等に代表される非プロトン性極性溶媒等から選ばれる溶媒を用いることができる。また、これらの溶媒は2種類以上を組合せて用いることもできる。   As a means for forming the organic semiconductor layer 4, for example, a dry film forming method such as a vacuum deposition method, a CVD method, a sputtering method, or a laser deposition method, or after applying a solution or dispersion on a substrate, a solvent or dispersion medium is used. There is a wet film formation method in which a thin film is formed by removing the film, but it is preferable to use a wet film formation method. Examples of the wet film forming method include spin coating, blade coating, screen printing, ink jet printing, and stamping. For example, when the spin coating method is used, an insulating film formed on the substrate 1 after preparing a solution having a concentration of 0.01 wt% to 10 wt% by dissolving the organic semiconductor material of the present invention in an appropriate solvent having solubility. The organic semiconductor material solution is dropped on the layer 3 and then treated at 500 to 6000 RPM for 5 to 120 seconds. The solvent is selected depending on the solubility of each organic semiconductor material in each solvent and the film quality after film formation. For example, water, alcohols typified by methanol, aromatic hydrocarbons typified by toluene, hexane Aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, organic nitro compounds such as nitromethane and nitrobenzene, cyclic ether compounds such as tetrahydrofuran and dioxane, nitrile compounds such as acetonitrile and benzonitrile, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, acetic acid A solvent selected from esters such as ethyl, aprotic polar solvents represented by dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, sulfolane, N-methylpyrrolidone, dimethylimidazolidinone, and the like can be used. These solvents may be used in combination of two or more.

上述の方法により、本発明の有機半導体材料を用いた有機電界効果トランジスタ素子を作成することが可能である。得られた有機電界効果トランジスタ素子では、有機半導体層がチャネル領域を成しており、ゲート電極に印加される電圧でソース電極とドレイン電極の間に流れる電流が制御されることによってオン/オフ動作する。   By the above-described method, an organic field effect transistor element using the organic semiconductor material of the present invention can be produced. In the obtained organic field effect transistor element, the organic semiconductor layer forms a channel region, and the on / off operation is controlled by controlling the current flowing between the source electrode and the drain electrode by the voltage applied to the gate electrode. To do.

本発明の有機半導体材料をから得られる有機半導体デバイスの別の好適態様の一つとして、有機光起電力素子が挙げられる。具体的には、基板上に、正極、有機半導体層及び負極を有する有機光起電力素子であって、前記有機半導体層が上述した本発明の有機半導体材料を含む有機半導体デバイスである。   Another preferred embodiment of the organic semiconductor device obtained from the organic semiconductor material of the present invention is an organic photovoltaic element. Specifically, an organic photovoltaic device having a positive electrode, an organic semiconductor layer, and a negative electrode on a substrate, wherein the organic semiconductor layer includes the organic semiconductor material of the present invention described above.

本発明の有機光起電力素子の構造について、図面を参照しながら説明するが、本発明の有機光起電力素子の構造は何ら図示のものに限定されるものではない。   The structure of the organic photovoltaic element of the present invention will be described with reference to the drawings, but the structure of the organic photovoltaic element of the present invention is not limited to the illustrated one.

図5は本発明に用いられる一般的な有機光起電力素子の構造例を示す断面図であり、7は基板、8は正極、9は有機半導体層、10は負極を各々表わす。また、図6は有機半導体層が積層されている場合の構造例を示す断面図であり、9−aはp型有機半導体層、9−bはn型有機半導体層である。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a general organic photovoltaic element used in the present invention, wherein 7 is a substrate, 8 is a positive electrode, 9 is an organic semiconductor layer, and 10 is a negative electrode. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a structure in which organic semiconductor layers are stacked, where 9-a is a p-type organic semiconductor layer and 9-b is an n-type organic semiconductor layer.

基板は、特に限定されず、例えば、従来公知の構成とすることができる。機械的、熱的強度を有し、透明性を有するガラス基板や透明性樹脂フィルムを使用することが好ましい。透明性樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサルフォン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリプロピレン等が挙げられる。   A board | substrate is not specifically limited, For example, it can be set as a conventionally well-known structure. It is preferable to use a glass substrate or a transparent resin film having mechanical and thermal strength and transparency. Transparent resin films include polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polypropylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, nylon, polyether ether ketone. , Polysulfone, polyethersulfone, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, polyvinyl fluoride, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, Polyvinylidene fluoride, polyester, polycarbonate, polyurethane, polyimide, polyetherimide, polyimide, polypropylene, etc. It is.

電極材料としては、一方の電極には仕事関数の大きな導電性素材、もう一方の電極には仕事関数の小さな導電性素材を使用することが好ましい。仕事関数の大きな導電性素材を用いた電極は正極となる。この仕事関数の大きな導電性素材としては金、白金、クロム、ニッケルなどの金属のほか、透明性を有するインジウム、スズなどの金属酸化物、複合金属酸化物(インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)など)が好ましく用いられる。ここで、正極に用いられる導電性素材は、有機半導体層とオーミック接合するものであることが好ましい。さらに、後述する正孔輸送層を用いた場合においては、正極に用いられる導電性素材は正孔輸送層とオーミック接合するものであることが好ましい。   As an electrode material, it is preferable to use a conductive material having a high work function for one electrode and a conductive material having a low work function for the other electrode. An electrode using a conductive material having a large work function is a positive electrode. Conductive materials with a large work function include metals such as gold, platinum, chromium and nickel, transparent metal oxides such as indium and tin, composite metal oxides (indium tin oxide (ITO), indium Zinc oxide (IZO) or the like is preferably used. Here, the conductive material used for the positive electrode is preferably an ohmic junction with the organic semiconductor layer. Furthermore, when a hole transport layer described later is used, it is preferable that the conductive material used for the positive electrode is an ohmic contact with the hole transport layer.

仕事関数の小さな導電性素材を用いた電極は負極となるが、この仕事関数の小さな導電性素材としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属、具体的にはリチウム、マグネシウム、カルシウムが使用される。また、錫や銀、アルミニウムも好ましく用いられる。さらに、上記の金属からなる合金や上記の金属の積層体からなる電極も好ましく用いられる。また、負極と電子輸送層の界面にフッ化リチウムやフッ化セシウムなどの金属フッ化物を導入することで、取り出し電流を向上させることも可能である。ここで、負極に用いられる導電性素材は、有機半導体層とオーミック接合するものであることが好ましい。さらに、後述する電子輸送層を用いた場合においては、負極に用いられる導電性素材は電子輸送層とオーミック接合するものであることが好ましい。   An electrode using a conductive material having a low work function serves as a negative electrode. As the conductive material having a low work function, alkali metal or alkaline earth metal, specifically, lithium, magnesium, or calcium is used. Tin, silver, and aluminum are also preferably used. Furthermore, an electrode made of an alloy made of the above metal or a laminate of the above metal is also preferably used. In addition, it is possible to improve the extraction current by introducing a metal fluoride such as lithium fluoride or cesium fluoride at the interface between the negative electrode and the electron transport layer. Here, the conductive material used for the negative electrode is preferably one that is in ohmic contact with the organic semiconductor layer. Furthermore, when an electron transport layer described later is used, it is preferable that the conductive material used for the negative electrode is in ohmic contact with the electron transport layer.

有機半導体層は本発明の芳香族複素環化合物Aを含む。すなわち、一般式(1)で表される芳香族複素環化合物Aを含む本発明の有機半導体材料を用いて形成される。本発明の有機半導体材料はp型有機半導体材料(以下p型有機材料という)、n型有機半導体材料(以下n型有機材料という)又は両者に使用される。一般式(1)で表される化合物を2種以上使用して、その1以上をp型有機材料成分とし、他の1以上をn型有機材料成分とすることができる。また、p型有機材料又はn型有機材料の一方を一般式(1)で表される化合物を含まない化合物とすることもできる。   The organic semiconductor layer contains the aromatic heterocyclic compound A of the present invention. That is, it is formed using the organic semiconductor material of the present invention including the aromatic heterocyclic compound A represented by the general formula (1). The organic semiconductor material of the present invention is used for a p-type organic semiconductor material (hereinafter referred to as a p-type organic material), an n-type organic semiconductor material (hereinafter referred to as an n-type organic material), or both. Two or more compounds represented by the general formula (1) can be used, one or more of which can be a p-type organic material component and the other one or more can be an n-type organic material component. One of the p-type organic material and the n-type organic material may be a compound that does not include the compound represented by the general formula (1).

有機半導体層は、式(1)で表される化合物を少なくとも1つ含む有機半導体材料を用いて形成される。式(1)で表される化合物は、p型有機材料またはn型有機材料として機能する。   The organic semiconductor layer is formed using an organic semiconductor material containing at least one compound represented by the formula (1). The compound represented by the formula (1) functions as a p-type organic material or an n-type organic material.

p型有機材料とn型有機材料これらの材料は混合されていることが好ましく、p型有機材料とn型有機材料が分子レベルで相溶しているか、相分離していることが好ましい。この相分離構造のドメインサイズは特に限定されるものではないが通常1nm以上50nm以下のサイズである。また、p型有機材料とn型有機材料が積層されている場合は、p型有機材料を有する層が正極側、n型有機材料を有する層が負極側であることが好ましい。有機半導体層は5nm〜500nmの厚さが好ましく、より好ましくは30nm〜300nmである。積層されている場合は、本発明のp型有機材料を有する層は上記厚さのうち1nm〜400nmの厚さを有していることが好ましく、より好ましくは15nm〜150nmである。   P-type organic material and n-type organic material These materials are preferably mixed, and it is preferable that the p-type organic material and the n-type organic material are compatible or phase-separated at the molecular level. The domain size of this phase separation structure is not particularly limited, but is usually 1 nm or more and 50 nm or less. Further, when the p-type organic material and the n-type organic material are laminated, it is preferable that the layer having the p-type organic material is on the positive electrode side and the layer having the n-type organic material is on the negative electrode side. The organic semiconductor layer preferably has a thickness of 5 nm to 500 nm, more preferably 30 nm to 300 nm. When laminated, the layer having the p-type organic material of the present invention preferably has a thickness of 1 nm to 400 nm, more preferably 15 nm to 150 nm, among the above thicknesses.

p型有機材料は、式(1)で表される化合物の内、p型半導体特性を示すものを単独で用いてもよいし、他のp型有機材料を含んでもよい。他のp型有機材料としては、例えばポリチオフェン系重合体、ベンゾチアジアゾール−チオフェン系誘導体、ベンゾチアジアゾール−チオフェン系共重合体、ポリ−p−フェニレンビニレン系重合体、ポリ−p−フェニレン系重合体、ポリフルオレン系重合体、ポリピロール系重合体、ポリアニリン系重合体、ポリアセチレン系重合体、ポリチエニレンビニレン系重合体などの共役系重合体や、H2フタロシアニン(H2Pc)、銅フタロシアニン(CuPc)、亜鉛フタロシアニン(ZnPc)などのフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、N,N'−ジフェニル−N,N'−ジ(3−メチルフェニル)−4,4'−ジフェニル−1,1'−ジアミン(TPD)、N,N'−ジナフチル−N,N'−ジフェニル−4,4'−ジフェニル−1,1'−ジアミン(NPD)などのトリアリールアミン誘導体、4,4'−ジ(カルバゾール−9−イル)ビフェニル(CBP)などのカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体(ターチオフェン、クウォーターチオフェン、セキシチオフェン、オクチチオフェンなど)などの低分子有機化合物が挙げられる。   As the p-type organic material, a compound exhibiting p-type semiconductor characteristics among the compounds represented by the formula (1) may be used alone, or other p-type organic materials may be included. Examples of other p-type organic materials include polythiophene polymers, benzothiadiazole-thiophene derivatives, benzothiadiazole-thiophene copolymers, poly-p-phenylene vinylene polymers, poly-p-phenylene polymers, Conjugated polymers such as polyfluorene polymers, polypyrrole polymers, polyaniline polymers, polyacetylene polymers, polythienylene vinylene polymers, H2 phthalocyanine (H2Pc), copper phthalocyanine (CuPc), zinc phthalocyanine Phthalocyanine derivatives such as (ZnPc), porphyrin derivatives, N, N′-diphenyl-N, N′-di (3-methylphenyl) -4,4′-diphenyl-1,1′-diamine (TPD), N, N′-dinaphthyl-N, N′-diphenyl-4,4′-diphenyl-1,1 Triarylamine derivatives such as' -diamine (NPD), carbazole derivatives such as 4,4'-di (carbazol-9-yl) biphenyl (CBP), oligothiophene derivatives (terthiophene, quarterthiophene, sexithiophene, octi Low molecular organic compounds such as thiophene).

n型有機材料は、式(1)で表される化合物の内、n型半導体特性を示すものを単独で用いてもよいし、他のn型有機材料を用いてもよい。他のn型有機材料としては、例えば1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド(NTCDA)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド(PTCDA)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンズイミダゾール(PTCBI)、N,N'−ジオクチル−3,4,9,10−ナフチルテトラカルボキシジイミド(PTCDI−C8H)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)、2,5−ジ(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール(BND)などのオキサゾール誘導体、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)などのトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、フラーレン化合物(C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94を始めとする無置換のものと、[6,6]−フェニル C61 ブチリックアシッドメチルエステル([6,6]−PCBM)、[5,6]−フェニル C61 ブチリックアシッドメチルエステル([5,6]−PCBM)、[6,6]−フェニル C61 ブチリックアシッドヘキシルエステル([6,6]−PCBH)、[6,6]−フェニル C61 ブチリックアシッドドデシルエステル([6,6]−PCBD)、フェニル C71 ブチリックアシッドメチルエステル(PC70BM)、フェニル C85 ブチリックアシッドメチルエステル(PC84BM)など)、カーボンナノチューブ(CNT)、ポリ−p−フェニレンビニレン系重合体にシアノ基を導入した誘導体(CN−PPV)などが挙げられる。   As the n-type organic material, among the compounds represented by the formula (1), those showing n-type semiconductor characteristics may be used alone, or other n-type organic materials may be used. Other n-type organic materials include, for example, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride (NTCDA), 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride (PTCDA), 3,4, 9,10-perylenetetracarboxylic bisbenzimidazole (PTCBI), N, N′-dioctyl-3,4,9,10-naphthyltetracarboxydiimide (PTCDI-C8H), 2- (4-biphenylyl) -5 Oxazole derivatives such as (4-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD), 2,5-di (1-naphthyl) -1,3,4-oxadiazole (BND), 3- (4-Biphenylyl) -4-phenyl-5- (4-tert-butylphenyl) -1,2,4-triazole (T AZ) and other triazole derivatives, phenanthroline derivatives, phosphine oxide derivatives, fullerene compounds (unsubstituted ones including C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C94, and [6,6] -phenyl C61 Butyric acid methyl ester ([6,6] -PCBM), [5,6] -phenyl C61 Butyric acid methyl ester ([5,6] -PCBM), [6,6] -phenyl C61 Butyric acid hexyl Ester ([6,6] -PCBH), [6,6] -phenyl C61 butyric acid dodecyl ester ([6,6] -PCBD), phenyl C71 butyric acid methyl ester (PC70BM), phenyl C85 butyric acid Methyl ester (PC84BM) Etc.), carbon nanotubes (CNT), poly -p- phenylene vinylene-based polymer derivatives obtained by introducing cyano group into (CN-PPV) and the like.

本発明の有機光起電力素子では、正極と有機半導体層の間に正孔輸送層を設けてもよい。正孔輸送層を形成する材料としては、ポリチオフェン系重合体、ポリ−p−フェニレンビニレン系重合体、ポリフルオレン系重合体などの導電性高分子や、フタロシアニン誘導体(H2Pc、CuPc、ZnPcなど)、ポルフィリン誘導体などのp型半導体特性を示す低分子有機化合物が好ましく用いられる。特に、ポリチオフェン系重合体であるポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)やPEDOTにポリスチレンスルホネート(PSS)が添加されたものが好ましく用いられる。正孔輸送層は5nm〜600nmの厚さが好ましく、より好ましくは30nm〜200nmである。   In the organic photovoltaic device of the present invention, a hole transport layer may be provided between the positive electrode and the organic semiconductor layer. As a material for forming the hole transport layer, conductive polymers such as polythiophene polymers, poly-p-phenylene vinylene polymers, polyfluorene polymers, phthalocyanine derivatives (H2Pc, CuPc, ZnPc, etc.), Low molecular organic compounds exhibiting p-type semiconductor properties such as porphyrin derivatives are preferably used. In particular, polyethylenedioxythiophene (PEDOT), which is a polythiophene polymer, or PEDOT to which polystyrene sulfonate (PSS) is added is preferably used. The hole transport layer preferably has a thickness of 5 nm to 600 nm, more preferably 30 nm to 200 nm.

また、本発明の有機光起電力素子は、有機半導体層と負極の間に電子輸送層を設けてもよい。電子輸送層を形成する材料として、特に限定されるものではないが、上述のn型有機材料(NTCDA、PTCDA、PTCDI−C8H、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、フラーレン化合物、CNT、CN−PPVなど)のようにn型半導体特性を示す有機材料が好ましく用いられる。電子輸送層は5nm〜600nmの厚さが好ましく、より好ましくは30nm〜200nmである。   Moreover, the organic photovoltaic element of this invention may provide an electron carrying layer between an organic-semiconductor layer and a negative electrode. Although it does not specifically limit as a material which forms an electron carrying layer, The above-mentioned n-type organic material (NTCDA, PTCDA, PTCDI-C8H, an oxazole derivative, a triazole derivative, a phenanthroline derivative, a phosphine oxide derivative, a fullerene compound, CNT An organic material exhibiting n-type semiconductor characteristics such as CN-PPV) is preferably used. The thickness of the electron transport layer is preferably 5 nm to 600 nm, more preferably 30 nm to 200 nm.

また、本発明の有機光起電力素子は、1つ以上の中間電極を介して2層以上の有機半導体層を積層(タンデム化)して直列接合を形成してもよい。例えば、基板/正極/第1の有機半導体層/中間電極/第2の有機半導体層/負極という積層構成を挙げることができる。このように積層することにより、開放電圧を向上させることができる。なお、正極と第1の有機半導体層の間、および、中間電極と第2の有機半導体層の間に上述の正孔輸送層を設けてもよく、第1の有機半導体層と中間電極の間、および、第2の有機半導体層と負極の間に上述の正孔輸送層を設けてもよい。   The organic photovoltaic element of the present invention may form a series junction by laminating (tandemizing) two or more organic semiconductor layers via one or more intermediate electrodes. For example, a laminated structure of substrate / positive electrode / first organic semiconductor layer / intermediate electrode / second organic semiconductor layer / negative electrode can be given. By laminating in this way, the open circuit voltage can be improved. Note that the hole transport layer described above may be provided between the positive electrode and the first organic semiconductor layer and between the intermediate electrode and the second organic semiconductor layer, and between the first organic semiconductor layer and the intermediate electrode. The hole transport layer described above may be provided between the second organic semiconductor layer and the negative electrode.

このような積層構成の場合、有機半導体層の少なくとも1層が式(1)で表される本発明の化合物を含み、他の層には、短絡電流を低下させないために、本発明のp型有機材料とはバンドギャップの異なるp型有機材料を含むことが好ましい。このようなp型有機材料としては、例えば上述のポリチオフェン系重合体、ポリ−p−フェニレンビニレン系重合体、ポリ−p−フェニレン系重合体、ポリフルオレン系重合体、ポリピロール系重合体、ポリアニリン系重合体、ポリアセチレン系重合体、ポリチエニレンビニレン系重合体などの共役系重合体や、H2フタロシアニン(H2Pc)、銅フタロシアニン(CuPc)、亜鉛フタロシアニン(ZnPc)などのフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、N,N'−ジフェニル−N,N'−ジ(3−メチルフェニル)−4,4'−ジフェニル−1,1'−ジアミン(TPD)、N,N'−ジナフチル−N,N'−ジフェニル−4,4'−ジフェニル−1,1'−ジアミン(NPD)などのトリアリールアミン誘導体、4,4'−ジ(カルバゾール−9−イル)ビフェニル(CBP)などのカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体(ターチオフェン、クウォーターチオフェン、セキシチオフェン、オクチチオフェンなど)などの低分子有機化合物が挙げられる。   In the case of such a laminated structure, at least one layer of the organic semiconductor layer contains the compound of the present invention represented by the formula (1), and the other layer does not reduce the short-circuit current. It is preferable to include a p-type organic material having a different band gap from the organic material. Examples of such p-type organic materials include the polythiophene polymers, poly-p-phenylene vinylene polymers, poly-p-phenylene polymers, polyfluorene polymers, polypyrrole polymers, and polyaniline polymers described above. Conjugated polymers such as polymers, polyacetylene polymers, polythienylene vinylene polymers, phthalocyanine derivatives such as H2 phthalocyanine (H2Pc), copper phthalocyanine (CuPc), zinc phthalocyanine (ZnPc), porphyrin derivatives, N, N′-diphenyl-N, N′-di (3-methylphenyl) -4,4′-diphenyl-1,1′-diamine (TPD), N, N′-dinaphthyl-N, N′-diphenyl-4 Triarylamine derivatives such as 4,4′-diphenyl-1,1′-diamine (NPD), 4,4′-di (carbazo Carbazole derivatives such as Le-9-yl) biphenyl (CBP), oligothiophene derivatives (terthiophene, quarter thiophene, sexithiophene, etc. oct thiophene) include low molecular weight organic compounds, such as.

また、ここで用いられる中間電極用の素材としては高い導電性を有するものが好ましく、例えば上述の金、白金、クロム、ニッケル、リチウム、マグネシウム、カルシウム、錫、銀、アルミニウムなどの金属や、透明性を有するインジウム、スズなどの金属酸化物、複合金属酸化物(インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)など)、上記の金属からなる合金や上記の金属の積層体、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)やPEDOTにポリスチレンスルホネート(PSS)が添加されたもの、などが挙げられる。中間電極は光透過性を有することが好ましいが、光透過性が低い金属のような素材でも膜厚を薄くすることで充分な光透過性を確保できる場合が多い。   In addition, the material for the intermediate electrode used here is preferably a material having high conductivity, for example, the above-mentioned metals such as gold, platinum, chromium, nickel, lithium, magnesium, calcium, tin, silver, aluminum, and transparent Metal oxides such as indium and tin, composite metal oxides (indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), etc.), alloys composed of the above metals and laminates of the above metals, polyethylene Examples include dioxythiophene (PEDOT) and those obtained by adding polystyrene sulfonate (PSS) to PEDOT. The intermediate electrode preferably has a light transmission property, but even a material such as a metal having a low light transmission property can often ensure a sufficient light transmission property by reducing the film thickness.

有機半導体層の形成には、スピンコート塗布、ブレードコート塗布、スリットダイコート塗布、スクリーン印刷塗布、バーコーター塗布、鋳型塗布、印刷転写法、浸漬引き上げ法、インクジェット法、スプレー法、真空蒸着法など何れの方法を用いてもよく、膜厚制御や配向制御など、得ようとする有機半導体層特性に応じて形成方法を選択すればよい。   For organic semiconductor layer formation, spin coating, blade coating, slit die coating, screen printing coating, bar coater coating, mold coating, printing transfer method, dip pulling method, ink jet method, spray method, vacuum deposition method, etc. This method may be used, and the formation method may be selected according to the characteristics of the organic semiconductor layer to be obtained, such as film thickness control and orientation control.

本発明の有機半導体デバイスは、本発明の有機半導体材料を用いたものである。有機半導体デバイスとしては、有機電界効果トランジスタ、又は有機光起電力素子であることが好ましい。   The organic semiconductor device of the present invention uses the organic semiconductor material of the present invention. The organic semiconductor device is preferably an organic field effect transistor or an organic photovoltaic element.

以下、本発明につき、実施例によって更に詳しく説明するが、本発明は勿論、これらの実施例に限定されるものではなく、その要旨を越えない限りにおいて、種々の形態で実施することが可能である。なお、化合物番号は上記化学式に付した番号に対応する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is of course not limited to these examples, and can be implemented in various forms as long as the gist thereof is not exceeded. is there. The compound number corresponds to the number given to the above chemical formula.

実施例1

Figure 0006043226
Example 1
Figure 0006043226

窒素ガス気流下、10 L の反応器に、ジベンゾフラン(A)(3448 mmol, 580 g)と脱水THF(2260 mL)を加え、0℃にて30 分間撹拌した。これに、1.6 M BuLi−ヘプタン溶液(3414 mmol, 2134 mL)を滴下して加えた。−78℃にて30 分間撹拌した後、DMF(5173 mmol, 401 mL)を滴下して加えた。これを室温まで昇温した後、2 時間撹拌を続けた。反応溶液を6 M 塩酸に注加し、pH1 に調整した。これを酢酸エチルで抽出後、水、ブラインで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥、濾過、濃縮して黄白色固体である化合物(B)の粗体690 gを得た。   Under a nitrogen gas stream, dibenzofuran (A) (3448 mmol, 580 g) and dehydrated THF (2260 mL) were added to a 10 L reactor and stirred at 0 ° C. for 30 minutes. To this, 1.6 M BuLi-heptane solution (3414 mmol, 2134 mL) was added dropwise. After stirring at −78 ° C. for 30 minutes, DMF (5173 mmol, 401 mL) was added dropwise. After the temperature was raised to room temperature, stirring was continued for 2 hours. The reaction solution was poured into 6 M hydrochloric acid and adjusted to pH1. This was extracted with ethyl acetate, washed with water and brine, dried over sodium sulfate, filtered and concentrated to obtain 690 g of a crude compound (B) as a pale yellow solid.

窒素ガス気流下、10 L の反応器に、3−ブロモプロピオン酸(C)(5719 mmol, 874 g)とトリフェニルホスフィン(5719 mmol, 1500 g)、脱水アセトニトリル(2390 mL)を加えた。添加終了後、加熱還流下にて22 時間撹拌した。室温まで放冷後、反応液を濃縮した。これにアセトニトリルを加え、加熱撹拌しながら濃縮体を溶解させ、これに種固体を加えた。室温まで自然放冷させながら、一晩撹拌したところ、wittig−salt(D) を2043 g得た。   Under a nitrogen gas stream, 3-bromopropionic acid (C) (5719 mmol, 874 g), triphenylphosphine (5719 mmol, 1500 g), and dehydrated acetonitrile (2390 mL) were added to a 10 L reactor. After completion of the addition, the mixture was stirred for 22 hours under heating and reflux. The reaction liquid was concentrated after standing_to_cool to room temperature. Acetonitrile was added thereto, and the concentrate was dissolved with heating and stirring, and a seed solid was added thereto. The mixture was stirred overnight while allowing it to cool naturally to room temperature, yielding 2043 g of wittig-salt (D).

窒素ガス気流下、20 L の反応器に、化合物(B)(3411 mmol, 690 g)とwittig−salt(D)(3377 mmol, 1402 g)、脱水THF(6 L)、脱水DMSO(6 L)を加え、27℃(水バス)にて30 分間撹拌した。これに、水素化ナトリウム(7164 mmol, 286 g)を少量ずつ注加し、20 時間撹拌した。1M 塩酸水溶液に対して反応液を注加し、これをトルエンで抽出後、水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥、濾過、濃縮して黄色粘性液体である化合物(E)の粗体1545gを得た。   Under a nitrogen gas stream, a 20 L reactor was charged with compound (B) (3411 mmol, 690 g) and wittig-salt (D) (3377 mmol, 1402 g), dehydrated THF (6 L), dehydrated DMSO (6 L). ) And stirred at 27 ° C. (water bath) for 30 minutes. To this was added sodium hydride (7164 mmol, 286 g) in small portions and stirred for 20 hours. The reaction solution was poured into 1M aqueous hydrochloric acid, extracted with toluene, washed with water, dried over sodium sulfate, filtered and concentrated to obtain 1545 g of a crude compound (E) as a yellow viscous liquid. It was.

Figure 0006043226
Figure 0006043226

窒素ガス気流下、1 L のナスフラスコに、化合物(E)(198 mmol, 50 g)と脱水エタノール(280 mL)、脱水酢酸エチル(280 mL)を加え、室温にて1 時間撹拌しながら、窒素ガスバブリングを行った。引き続き、10%Pd/C(31 g)を加え、室温にて1 時間撹拌しながら、水素ガスバブリングを行った。その後、水素ガス雰囲気下(1L 風船使用、1 気圧)、室温にて22 時間撹拌した。セライト濾過により不溶物を除去、酢酸エチルで洗浄した後、得られた濾液を濃縮し、黄色液体である化合物(F)の粗体を得た。   Under a nitrogen gas stream, compound (E) (198 mmol, 50 g), dehydrated ethanol (280 mL) and dehydrated ethyl acetate (280 mL) were added to a 1 L eggplant flask and stirred at room temperature for 1 hour. Nitrogen gas bubbling was performed. Subsequently, 10% Pd / C (31 g) was added, and hydrogen gas bubbling was performed while stirring at room temperature for 1 hour. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for 22 hours under a hydrogen gas atmosphere (using a 1 L balloon, 1 atm). The insoluble material was removed by celite filtration, and the filtrate was concentrated after washing with ethyl acetate to obtain a crude compound (F) as a yellow liquid.

窒素ガス気流下、1 L の反応器に、化合物(F)(161 mmol, 41 g)と2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン(322 mmol, 59.4 g)、脱水ジクロロメタン(415 mL)を加え、室温にて5 分間撹拌した。その後、脱水ピリジン(484 mmol, 39.1 mL)を、室温にてゆっくりと注加し、20 時間撹拌した。引き続き、塩化アルミニウム(322 mmol, 43 g)を室温にてゆっくりと加え、4 時間撹拌した。反応液を0℃に冷却したアセトンに注加して反応を停止した。しばらく撹拌した後、懸濁溶液をセライト濾過した。これにメタノールを加え、析出した固体をセライト濾過で取り除いた。得られた濾液を濃縮し、トルエンで抽出、1M 塩酸水溶液で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥、濾過、濃縮し、メタノールで洗浄したところ、化合物(G)を46.4 g得た。   In a 1 L reactor under a nitrogen gas stream, compound (F) (161 mmol, 41 g) and 2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine (322 mmol, 59.4 g) were dehydrated. Dichloromethane (415 mL) was added and stirred at room temperature for 5 minutes. Then, dehydrated pyridine (484 mmol, 39.1 mL) was slowly added at room temperature and stirred for 20 hours. Subsequently, aluminum chloride (322 mmol, 43 g) was slowly added at room temperature and stirred for 4 hours. The reaction solution was poured into acetone cooled to 0 ° C. to stop the reaction. After stirring for a while, the suspended solution was filtered through Celite. Methanol was added thereto, and the precipitated solid was removed by celite filtration. The obtained filtrate was concentrated, extracted with toluene, washed with 1M aqueous hydrochloric acid, dried over sodium sulfate, filtered, concentrated, and washed with methanol to obtain 46.4 g of Compound (G).

窒素ガス気流下、1 L の反応器に、化合物(G)(77 mmol, 46.5 g)とフェニルヒドラジン塩酸塩(77 mmol, 11.1 g)、脱水エタノール(538 mL)を加え、室温にて5 分間撹拌した。その後、氷酢酸(30.7 mmol, 1.75 mL)を注加し、90℃にて5 時間撹拌した。室温まで放冷後、エバポレーターにより溶媒を留去し、析出した固体をトルエンに溶解させ、これを2M 水酸化ナトリウム水溶液を用いて洗浄した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥、濾過、濃縮した後、得られた固体をメタノールで懸濁洗浄し、化合物(H)を20.1 g 得た。得られた化合物(H)のNMRスペクトルデータを図7に示す。   Under a nitrogen gas stream, Compound (G) (77 mmol, 46.5 g), phenylhydrazine hydrochloride (77 mmol, 11.1 g) and dehydrated ethanol (538 mL) were added to a 1 L reactor at room temperature. For 5 minutes. Thereafter, glacial acetic acid (30.7 mmol, 1.75 mL) was added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 5 hours. After allowing to cool to room temperature, the solvent was distilled off with an evaporator, the precipitated solid was dissolved in toluene, and this was washed with a 2M aqueous sodium hydroxide solution. After drying, filtering and concentrating the organic phase with sodium sulfate, the obtained solid was suspended and washed with methanol to obtain 20.1 g of Compound (H). The NMR spectrum data of the obtained compound (H) is shown in FIG.

Figure 0006043226
窒素ガス雰囲気下、2 L のナスフラスコに、化合物(H)(453 mmol, 140 g)とクロラニル(634 mmol, 155グラム)、キシレン(5028 mL)を加え、150℃にて4 時間撹拌した。析出した固体を濾別、メタノールで洗浄し、化合物(101)を100 g 得た。得られた化合物(101)のNMRスペクトルデータを図8に示す。
Figure 0006043226
Under a nitrogen gas atmosphere, compound (H) (453 mmol, 140 g), chloranil (634 mmol, 155 grams), and xylene (5028 mL) were added to a 2 L eggplant flask, and the mixture was stirred at 150 ° C. for 4 hours. The precipitated solid was separated by filtration and washed with methanol to obtain 100 g of compound (101). The NMR spectrum data of the obtained compound (101) are shown in FIG.

実施例2

Figure 0006043226
Example 2
Figure 0006043226

窒素ガス雰囲気下、300mLの三口フラスコに、化合物(101)(7.8 mmol,2.4 g)、DMF(70 mL)、59.6% NaH(8.6 mmol, 0.35 g)、ヨードオクタン(8.6 mmol, 2.1 g)を加え、室温で一晩撹拌した。反応液にメタノールを少量加えて泡が出ないことを確認した後、反応混合物を水に注いで沈殿を濾別し、メタノール、ヘキサンで洗浄し、化合物(201)を2.5 gを得た。得られた化合物(201)のNMRスペクトルデータを図9に示す。   In a 300 mL three-necked flask under a nitrogen gas atmosphere, compound (101) (7.8 mmol, 2.4 g), DMF (70 mL), 59.6% NaH (8.6 mmol, 0.35 g), Iodooctane (8.6 mmol, 2.1 g) was added and stirred at room temperature overnight. After adding a small amount of methanol to the reaction solution and confirming that no bubbles appeared, the reaction mixture was poured into water and the precipitate was filtered off and washed with methanol and hexane to obtain 2.5 g of compound (201). . The NMR spectrum data of the obtained compound (201) are shown in FIG.

実施例3

Figure 0006043226
Example 3
Figure 0006043226

窒素ガス気流下、300mLの三口フラスコに、化合物(G)(22.4 mmol, 5.3 g)と3−ブロモフェニルヒドラジン塩酸塩(22.4 mmol, 5.0 g)、脱水エタノール(140 mL)を加え、室温にて5 分間撹拌した。その後氷酢酸(9.0 mmol, 0.54 g)を加え、90℃で一晩加熱撹拌した。室温まで放冷後、エバポレーターにより溶媒を留去し、析出した固体をトルエンに溶解させ、これを2M 水酸化ナトリウム水溶液を用いて洗浄した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥、濾過、濃縮した後、得られた固体をエタノールで懸濁洗浄し、化合物(K)を3.4 g 得た。   In a 300 mL three-necked flask under a nitrogen gas stream, compound (G) (22.4 mmol, 5.3 g), 3-bromophenylhydrazine hydrochloride (22.4 mmol, 5.0 g), dehydrated ethanol (140 mL) was added and stirred at room temperature for 5 minutes. Glacial acetic acid (9.0 mmol, 0.54 g) was then added, and the mixture was heated and stirred overnight at 90 ° C. After allowing to cool to room temperature, the solvent was distilled off with an evaporator, the precipitated solid was dissolved in toluene, and this was washed with a 2M aqueous sodium hydroxide solution. The organic phase was dried over sodium sulfate, filtered and concentrated, and then the resulting solid was suspended and washed with ethanol to obtain 3.4 g of compound (K).

窒素ガス気流下、300mLの三口フラスコに、化合物(K)(8.1 mmol, 3.2 g)とクロラニル(12.2 mmol, 3.0 g)、キシレン(90 mL)を加えて150℃で20時間撹拌した。析出した固体を濾別、メタノールで洗浄し、化合物(L)を2.6g 得た。得られた化合物(L)のNMRスペクトルデータを図10に示す。   Under a nitrogen gas stream, compound (K) (8.1 mmol, 3.2 g), chloranil (12.2 mmol, 3.0 g), and xylene (90 mL) were added to a 300 mL three-necked flask at 150 ° C. For 20 hours. The precipitated solid was separated by filtration and washed with methanol to obtain 2.6 g of Compound (L). The NMR spectrum data of the obtained compound (L) are shown in FIG.

Figure 0006043226
Figure 0006043226

窒素ガス雰囲気下、300mLの三口フラスコに、化合物(101)(6.2 mmol,2.4 g)、DMF(60 mL)、59.6% NaH(6.8 mmol, 0.28 g)、ヨードオクタン(6.8 mmol, 1.7 g)を加え、室温で一晩撹拌した。反応液にメタノールを少量加えて泡が出ないことを確認した後、反応混合物を水に注いで沈殿を濾別し、メタノール、ヘキサンで洗浄し、化合物(M)を2.5 gを得た。得られた化合物(M)のNMRスペクトルデータを図11に示す。   In a 300 mL three-necked flask under a nitrogen gas atmosphere, compound (101) (6.2 mmol, 2.4 g), DMF (60 mL), 59.6% NaH (6.8 mmol, 0.28 g), Iodooctane (6.8 mmol, 1.7 g) was added and stirred overnight at room temperature. After adding a small amount of methanol to the reaction solution and confirming that no bubbles appeared, the reaction mixture was poured into water and the precipitate was filtered off and washed with methanol and hexane to obtain 2.5 g of compound (M). . The NMR spectrum data of the obtained compound (M) are shown in FIG.

窒素ガス雰囲気下、100mLのナスフラスコに、化合物(M)(4.8 mmol, 2.4 g)と、脱水THF(25 mL)、ジイソプロピルアミン(25 mL)、エチニルベンゼン(5.8 mmol, 0.6 g)、ヨウ化銅(1.0 mmol, 0.18 g)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0.5 mmol, 0.6 g)を加え、85℃で6時間撹拌した。反応混合物を減圧濃縮し、残渣をジクロロメタンに溶かして水で洗浄し、減圧濃縮、乾燥を行った。得られた固体をカラムクロマトグラフィーにより、化合物(化合物301)を1.3 g得た。化合物(301)のNMRスペクトルデータを図12に示す。   In a 100 mL eggplant flask under a nitrogen gas atmosphere, compound (M) (4.8 mmol, 2.4 g), dehydrated THF (25 mL), diisopropylamine (25 mL), ethynylbenzene (5.8 mmol, 0.6 g), copper iodide (1.0 mmol, 0.18 g), and tetrakistriphenylphosphine palladium (0.5 mmol, 0.6 g) were added, and the mixture was stirred at 85 ° C. for 6 hours. The reaction mixture was concentrated under reduced pressure, the residue was dissolved in dichloromethane, washed with water, concentrated under reduced pressure and dried. The obtained solid was subjected to column chromatography to obtain 1.3 g of a compound (Compound 301). The NMR spectrum data of the compound (301) is shown in FIG.

実施例4
本発明の有機半導体材料の特性を、図2に示す構成の有機電界効果トランジスタを作成し、評価を行った。まず、約300nmの厚みの熱成長酸化ケイ素層を有するシリコンウェハ(nドープ)を、硫酸−過酸化水素水溶液で洗浄し、イソプロピルアルコールで煮沸した後、乾燥した。得られた熱成長酸化ケイ素層を有するシリコンウェハ(nドープ)上に、化合物(201)のクロロベンゼン溶液(2Wt%)をスピンコート法により製膜した後80℃で熱処理を行う事により厚さ50 n m の化合物(201)の薄膜を形成した。更に、この膜の表面にマスクを用いて金を蒸着してソースおよびドレイン電極を形成した。ソースおよびドレイン電極は幅100μm、厚さ200nmで、チャネル幅W=2mm、チャネル長L = 50 μ m の有機電界効果トランジスタを作製した。
Example 4
The characteristics of the organic semiconductor material of the present invention were evaluated by preparing an organic field effect transistor having the configuration shown in FIG. First, a silicon wafer (n-doped) having a thermally grown silicon oxide layer having a thickness of about 300 nm was washed with a sulfuric acid-hydrogen peroxide aqueous solution, boiled with isopropyl alcohol, and then dried. On the silicon wafer (n-doped) having the thermally grown silicon oxide layer obtained, a chlorobenzene solution (2 Wt%) of the compound (201) was formed by spin coating and then heat-treated at 80 ° C. to obtain a thickness of 50 A thin film of nm compound (201) was formed. Furthermore, gold was deposited on the surface of this film using a mask to form source and drain electrodes. An organic field effect transistor having a width of 100 μm, a thickness of 200 nm, a channel width W = 2 mm, and a channel length L = 50 μm was prepared.

得られた有機電界効果トランジスタのソース電極及びドレイン電極間に、−100 V の電圧を印加し、ゲート電圧を−20〜−100 Vの範囲で変化させて、電圧−電流曲線を25 ℃の温度において求め、そのトランジスタ特性を評価した。電界効果移動度(μ)は、ドレイン電流Idを表わす下記式(I)を用いて算出した。
d=(W/2L)μCi(Vg−Vt2 (I)
A voltage of −100 V is applied between the source electrode and the drain electrode of the obtained organic field effect transistor, the gate voltage is changed in the range of −20 to −100 V, and the voltage-current curve is set to 25 ° C. And the transistor characteristics were evaluated. The field effect mobility (μ) was calculated using the following formula (I) representing the drain current I d .
I d = (W / 2L) μC i (V g −V t ) 2 (I)

上記式(I)において、Lはチャネル長であり、Wはチャネル幅である。また、Ciは絶縁層の単位面積当たりの容量であり、Vgはゲート電圧であり、Vtは閾値電圧である。算出した電界効果移動度及を表1に示す。 In the above formula (I), L is the channel length and W is the channel width. C i is a capacitance per unit area of the insulating layer, V g is a gate voltage, and V t is a threshold voltage. Table 1 shows the calculated field effect mobility.

実施例5〜10
実施例4において、化合物(201)のクロロベンゼン溶液(2wt%)の代わりに、化合物(301)、(401)、(501)、(601)、(701)、又は(801)の溶液(2wt%)をそれぞれ使用した他は同様の操作を行い、有機電界効果トランジスタを作製した。得られた素子を実施例4と同様にトランジスタ特性を評価した。算出した電界効果移動度を表1に示す。
Examples 5-10
In Example 4, instead of the chlorobenzene solution (2 wt%) of the compound (201), a solution (2 wt%) of the compound (301), (401), (501), (601), (701), or (801) ) Were used in the same manner except that each was used to produce an organic field effect transistor. The transistor characteristics of the obtained device were evaluated in the same manner as in Example 4. Table 1 shows the calculated field effect mobility.

比較例1、2
実施例4において、化合物(201)のクロロベンゼン溶液(2wt%)の代わりに、下記化合物(H1)、又は(H2)の溶液(2wt%)をそれぞれ使用した他は同様の操作を行い、有機電界効果トランジスタを作製した。得られた素子を実施例4と同様にトランジスタ特性を評価した。算出した電界効果移動度を表1に示す。

Figure 0006043226
Comparative Examples 1 and 2
In Example 4, a similar operation was performed except that the following compound (H1) or (H2) solution (2 wt%) was used instead of the chlorobenzene solution (2 wt%) of the compound (201), respectively. An effect transistor was fabricated. The transistor characteristics of the obtained device were evaluated in the same manner as in Example 4. Table 1 shows the calculated field effect mobility.
Figure 0006043226

Figure 0006043226
Figure 0006043226

実施例4〜9と比較例1〜2の結果から、式(1)で示される芳香族複素環化合物を用いた有機電界効果トランジスタが高い特性を有することが明らかとなった。   From the results of Examples 4 to 9 and Comparative Examples 1 and 2, it was revealed that the organic field effect transistor using the aromatic heterocyclic compound represented by the formula (1) has high characteristics.

1 基板、2 ゲート電極、3 絶縁層、4 有機半導体、5 ソース電極、6 ドレイン電極、7 基板、8 正極、9 有機半導体層、9−a 電子供与性有機半導体層、9−b 電子受容性有機半導体層、10 負極   1 substrate, 2 gate electrode, 3 insulating layer, 4 organic semiconductor, 5 source electrode, 6 drain electrode, 7 substrate, 8 positive electrode, 9 organic semiconductor layer, 9-a electron donating organic semiconductor layer, 9-b electron accepting property Organic semiconductor layer, 10 negative electrode

Claims (16)

下記一般式(1)で示される芳香族複素環化合物。
Figure 0006043226
ここで、Rは、それぞれ独立に、水素原子、又はハロゲン原子、水酸基、置換又は未置換の炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、置換又は未置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、チオール基、置換又は未置換のスルホニル基、シアノ基、置換又は未置換の炭素数6〜48の芳香族炭化水素基、置換又は未置換の炭素数2〜48の芳香族複素環基、置換又は未置換の炭素数8〜50芳香族炭化水素置換アルキニル基、置換又は未置換の炭素数4〜50の芳香族複素環置換アルキニル基、置換又は未置換の炭素数8〜50の芳香族炭化水素置換アルケニル基、置換又は未置換の炭素数4〜50の芳香族複素環置換アルケニル基、置換又は未置換の炭素数5〜30のアルキルシリルアルキニル基、置換又は未置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換又は未置換のケイ素数1〜30のシロキサン基、置換又は未置換のケイ素数1〜30のシロキサンアルキル基、及び置換又は未置換のケイ素数1〜30のポリシラン基からなる群れから選ばれる1価の基を示す。a、cは1〜4の整数、b、dは1又は2の整数である。
An aromatic heterocyclic compound represented by the following general formula (1).
Figure 0006043226
Here, each R is independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms , Thiol group , substituted or unsubstituted sulfonyl group, cyano group, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 48 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 2 to 48 carbon atoms, substituted or Unsubstituted C8-50 aromatic hydrocarbon substituted alkynyl group, substituted or unsubstituted C4-C50 aromatic heterocyclic substituted alkynyl group, substituted or unsubstituted C8-50 aromatic hydrocarbon Substituted alkenyl group, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic substituted alkenyl group having 4 to 50 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkylsilylalkynyl group having 5 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted 3 to 30 carbon atoms Alkyl sili Selected from the group consisting of a group, a substituted or unsubstituted siloxane group having 1 to 30 silicon, a substituted or unsubstituted siloxane alkyl group having 1 to 30 silicon, and a substituted or unsubstituted polysilane group having 1 to 30 silicon. Represents a monovalent group. a and c are integers of 1 to 4, and b and d are integers of 1 or 2.
一般式(1)において、Rの少なくとも1つが、1価の基である請求項1に記載の芳香族複素環化合物。   The aromatic heterocyclic compound according to claim 1, wherein in general formula (1), at least one of R is a monovalent group. 一般式(1)において、Rの少なくとも1つが置換又は未置換の炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、置換又は未置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換又は未置換の炭素数8〜50芳香族炭化水素置換アルキニル基、及び置換又は未置換の炭素数8〜50の芳香族炭化水素置換アルケニル基からなる群れから選ばれる1価の基である請求項1に記載の芳香族複素環化合物。 In General Formula (1), at least one of R is a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms , a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms , a substituted or unsubstituted carbon number. The aromatic group according to claim 1, which is a monovalent group selected from the group consisting of an 8-50 aromatic hydrocarbon-substituted alkynyl group and a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon-substituted alkenyl group having 8-50 carbon atoms. Heterocyclic compounds. 一般式(1)において、Rの少なくとも1つが、式(2)又は(3)で示される基であることを特徴とする請求項1記載の芳香族複素環化合物。
Figure 0006043226
ここで、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の基を示す。
The aromatic heterocyclic compound according to claim 1, wherein at least one of R in the general formula (1) is a group represented by the formula (2) or (3).
Figure 0006043226
Here, R < 1 > -R < 4 > shows a hydrogen atom or monovalent group each independently.
下記一般式(4)で示される請求項1〜4のいずれかに記載の芳香族複素環化合物。
Figure 0006043226
ここで、Rは一般式(1)のRと同意である。
The aromatic heterocyclic compound in any one of Claims 1-4 shown by following General formula (4).
Figure 0006043226
Here, R is the same as R in the general formula (1).
下記一般式(5)で示されることを特徴とする芳香族複素環化合物。
Figure 0006043226
ここで、Rは、それぞれ独立に、水素原子又はハロゲン原子、水酸基、置換又は未置換の炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基、置換又は未置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、チオール基、置換又は未置換のスルホニル基、シアノ基、置換又は未置換の炭素数6〜48の芳香族炭化水素基、置換又は未置換の炭素数2〜48の芳香族複素環基、置換又は未置換の炭素数8〜50芳香族炭化水素置換アルキニル基、置換又は未置換の炭素数4〜50の芳香族複素環置換アルキニル基、置換又は未置換の炭素数8〜50の芳香族炭化水素置換アルケニル基、置換又は未置換の炭素数4〜50の芳香族複素環置換アルケニル基、置換又は未置換の炭素数5〜30のアルキルシリルアルキニル基、置換又は未置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換又は未置換のケイ素数1〜30のシロキサン基、置換又は未置換のケイ素数1〜30のシロキサンアルキル基、及び置換又は未置換のケイ素数1〜30のポリシラン基からなる群れから選ばれる1価の基を示す。a、cは1〜4の整数、bは1又は2の整数である。
An aromatic heterocyclic compound represented by the following general formula (5):
Figure 0006043226
Here, each R independently represents a hydrogen atom or a halogen atom, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, or a thiol. Group, substituted or unsubstituted sulfonyl group, cyano group, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 48 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 2 to 48 carbon atoms, substituted or unsubstituted Substituted C 8-50 aromatic hydrocarbon substituted alkynyl group, substituted or unsubstituted C 4-50 aromatic heterocyclic substituted alkynyl group, substituted or unsubstituted C 8-50 aromatic hydrocarbon substitution Alkenyl group, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic substituted alkenyl group having 4 to 50 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkylsilylalkynyl group having 5 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkyl group having 3 to 30 carbon atoms Cyril , A substituted or unsubstituted siloxane group having 1 to 30 silicon atoms, a substituted or unsubstituted siloxane alkyl group having 1 to 30 silicon atoms, and a substituted or unsubstituted polysilane group having 1 to 30 silicon atoms. A monovalent group is shown. a and c are integers of 1 to 4, and b is an integer of 1 or 2.
下記一般式(6)で示される請求項6に記載の芳香族複素環化合物。
Figure 0006043226
ここで、Rは一般式(5)のRと同意である。
The aromatic heterocyclic compound of Claim 6 shown by following General formula (6).
Figure 0006043226
Here, R is the same as R in the general formula (5).
請求項6又は7に記載の芳香族複素環化合物を、脱水素することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の芳香族複素環化合物の製造方法。   The method for producing an aromatic heterocyclic compound according to any one of claims 1 to 5, wherein the aromatic heterocyclic compound according to claim 6 or 7 is dehydrogenated. 下記一般式(7)で示される芳香族複素環化合物と、一般式(8)で示される化合物を反応させ一般式(7)におけるXをRに置換した化合物とすることを特徴とする請求項2に記載の芳香族複素環化合物の製造方法。
Figure 0006043226
ここで、Rは一般式(1)のRと同意である。Xは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、水酸基、-B(OH)2、スルホニル基、トリフルオロメタンスルホナート、ノナフルオロブタンスルホナート、フルオロスルホン酸エステル、トシラートから選ばれる反応性基、又は一般式(1)のRを示し、少なくとも1つはR以外の反応性基である。e、gは1〜4の整数、f、hは1又は2の整数である。
R―Y (8)
ここで、Rは一般式(1)のRと同意(水素原子である場合を除く)であり、Yは一般式(7)のXと反応して、X-Yとして離脱し、XをRに置換可能とする基である。
The aromatic heterocyclic compound represented by the following general formula (7) and the compound represented by the general formula (8) are reacted to form a compound in which X in the general formula (7) is substituted with R. 2. A process for producing an aromatic heterocyclic compound according to 2.
Figure 0006043226
Here, R is the same as R in the general formula (1). X is independently a reactive group selected from a halogen atom, a hydroxyl group, —B (OH) 2 , a sulfonyl group, trifluoromethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, fluorosulfonate, tosylate, or a general formula ( 1) R is shown, and at least one is a reactive group other than R. e and g are integers of 1 to 4, and f and h are integers of 1 or 2.
RY (8)
Here, R is the same as R in the general formula (1) (except when it is a hydrogen atom), Y reacts with X in the general formula (7) to leave as XY, and X is R Is a group that can be substituted.
一般式(8)で示される化合物が下記式(9)又は(10)で示される化合物である請求項8記載の芳香族複素環化合物の製造方法。
Figure 0006043226
ここで、R1〜R4は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の基を示す。Yは一般式(8)のYと同意である。
The method for producing an aromatic heterocyclic compound according to claim 8, wherein the compound represented by the general formula (8) is a compound represented by the following formula (9) or (10).
Figure 0006043226
Here, R < 1 > -R < 4 > shows a hydrogen atom or monovalent group each independently. Y is the same as Y in the general formula (8).
請求項1〜5のいずれか1項に記載の芳香族複素環化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。   An organic semiconductor material comprising the aromatic heterocyclic compound according to any one of claims 1 to 5. 請求項11に記載の有機半導体材料から形成されたことを特徴とする有機半導体膜。   An organic semiconductor film formed from the organic semiconductor material according to claim 11. 請求項11に記載の有機半導体材料を有機溶媒に溶解し、調製された溶液を塗布・乾燥する工程を経て、形成することを特徴とする有機半導体膜の製造方法The organic semiconductor material according to claim 11 dissolved in an organic solvent, the prepared solution through a step of coating and drying, forming method of producing an organic semiconductor film which is characterized in that. 請求項11に記載の有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイス。   An organic semiconductor device comprising the organic semiconductor material according to claim 11. 請求項11に記載の有機半導体材料を半導体層に用いることを特徴とする有機電界効果トランジスタ。   An organic field effect transistor using the organic semiconductor material according to claim 11 for a semiconductor layer. 請求項11に記載の有機半導体材料を半導体層に用いることを特徴とする有機光起電力素子。   An organic photovoltaic element, wherein the organic semiconductor material according to claim 11 is used for a semiconductor layer.
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