JP6780365B2 - Heteroacene derivatives, organic semiconductor layers, and organic thin film transistors - Google Patents

Heteroacene derivatives, organic semiconductor layers, and organic thin film transistors Download PDF

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Description

本発明は、有機半導体材料等の電子材料への展開が可能な新規なヘテロアセン誘導体、これを用いた有機半導体層及び有機薄膜トランジスタに関するものであり、特に耐熱性に優れることから様々なデバイス作成プロセスに適用可能な新規なヘテロアセン誘導体、これを用いた有機半導体層及び有機薄膜トランジスタに関するものである。 The present invention relates to a novel heteroacene derivative that can be applied to electronic materials such as organic semiconductor materials, an organic semiconductor layer using the same, and an organic thin film transistor, and is particularly excellent in heat resistance, so that it can be used in various device manufacturing processes. It relates to a novel heteroacen derivative that can be applied, an organic semiconductor layer using the same, and an organic thin film transistor.

有機薄膜トランジスタに代表される有機半導体デバイスは、省エネルギー、低コスト及びフレキシブルといった無機半導体デバイスにはない特徴を有することから近年注目されている。この有機半導体デバイスは、有機半導体層、基板、絶縁層、電極等の数種類の材料から構成され、中でも電荷のキャリア移動を担う有機半導体層は該デバイスの中心的な役割を有している。そして、有機半導体デバイス性能は、この有機半導体層を構成する有機半導体材料のキャリア移動度により左右されることから、高キャリア移動度を与える有機半導体材料の出現が所望されている。 Organic semiconductor devices represented by organic thin film transistors have been attracting attention in recent years because they have features such as energy saving, low cost, and flexibility that are not found in inorganic semiconductor devices. This organic semiconductor device is composed of several kinds of materials such as an organic semiconductor layer, a substrate, an insulating layer, and an electrode. Among them, the organic semiconductor layer responsible for charge carrier transfer plays a central role in the device. Since the performance of an organic semiconductor device depends on the carrier mobility of the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer, the appearance of an organic semiconductor material that gives high carrier mobility is desired.

有機半導体層を作製する方法としては、高温真空下、有機材料を気化させて実施する真空蒸着法、有機材料を適当な溶媒に溶解させその溶液を塗布する塗布法等の方法が一般的に知られている。このうち、塗布法においては、高温高真空条件を用いることなく印刷技術を用いても実施することができるため、デバイス作製の大幅な製造コストの削減を図ることが期待でき、経済的に好ましいプロセスである。 As a method for producing an organic semiconductor layer, a vacuum vapor deposition method in which an organic material is vaporized under a high-temperature vacuum and a coating method in which the organic material is dissolved in an appropriate solvent and the solution is applied are generally known. Has been done. Of these, the coating method can be carried out by using printing technology without using high-temperature and high-vacuum conditions, so that it can be expected to significantly reduce the manufacturing cost of device fabrication, which is an economically preferable process. Is.

このような塗布法に使用される有機半導体材料は、高いキャリア移動度、及びデバイス作製のプロセス上の観点から、150℃以上の耐熱性を持つことが好ましい。また、印刷プロセスへの適応の観点から適当な溶解性を持つことが好ましい。さらに、大気中で安定に動作させるため耐酸化性を持つことが好ましい。 The organic semiconductor material used in such a coating method preferably has a heat resistance of 150 ° C. or higher from the viewpoint of high carrier mobility and device manufacturing process. In addition, it is preferable to have appropriate solubility from the viewpoint of adaptation to the printing process. Further, it is preferable to have oxidation resistance for stable operation in the atmosphere.

有機半導体材料のうち、低分子系の半導体は、高分子系の半導体と比べて結晶性が高いため高キャリア移動度を発現しやすいことが知られている。しかし、高キャリア移動度に加えて、適当な溶解性及び高耐酸化性を兼ね合わせた低分子系の有機半導体材料は殆ど知られていないのが現状である。 Among organic semiconductor materials, low-molecular-weight semiconductors are known to easily exhibit high carrier mobility because they have higher crystallinity than high-molecular-weight semiconductors. However, at present, little is known about low-molecular-weight organic semiconductor materials that have appropriate solubility and high oxidation resistance in addition to high carrier mobility.

現在、低分子系材料としてペンタセンが広く知られている。ペンタセンは高いキャリア移動度を有することが知られているが、溶液状態ではきわめて空気酸化されやすく耐酸化性に課題を有する。 Currently, pentacene is widely known as a low molecular weight material. Pentacene is known to have high carrier mobility, but it is extremely easily air-oxidized in a solution state and has a problem in oxidation resistance.

耐酸化性を有する低分子系材料として、ジアルキル置換ベンゾチエノベンゾチオフェン(例えば、特許文献1参照。)、2,7−ジヘキシルジチエノベンゾジチオフェン(例えば、特許文献2参照。)等が提案されている。 Dialkyl-substituted benzothienobenzothiophene (see, for example, Patent Document 1), 2,7-dihexyldithienobenzodithiophene (see, for example, Patent Document 2) and the like have been proposed as low molecular weight materials having oxidation resistance. ing.

しかし、特許文献1に記載されたジアルキル置換ベンゾチエノベンゾチオフェンの場合、130℃に熱処理するとトランジスタ動作が失われるという問題があった。また、特許文献2に記載の2,7−ジヘキシルジチエノベンゾジチオフェンは融点が190℃であり、高融点化による、耐熱性の更なる向上が望まれる。 However, in the case of the dialkyl-substituted benzothienobenzothiophene described in Patent Document 1, there is a problem that the transistor operation is lost when the heat treatment is performed at 130 ° C. Further, 2,7-dihexyldithienobenzodithiophene described in Patent Document 2 has a melting point of 190 ° C., and further improvement in heat resistance is desired by increasing the melting point.

WO2008/047896号公報WO2008 / 047896 特開2012/209329号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012/209329

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高キャリア移動度で高耐熱性、高耐酸化性及び適当な溶解性を持つ新規な塗布型の有機半導体材料を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a novel coating type organic semiconductor material having high carrier mobility, high heat resistance, high oxidation resistance and appropriate solubility. There is.

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討の結果、新規なヘテロアセン誘導体が、高キャリア移動度を与えると共に、高耐熱性、高耐酸化性及び適当な溶解性を併せ持つことを見出し、本発明を完成するに到った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has found that a novel heteroacene derivative imparts high carrier mobility and also has high heat resistance, high oxidation resistance and appropriate solubility. The invention has been completed.

即ち、本発明は、下記一般式(1)で示されることを特徴とするヘテロアセン誘導体、その製造方法、有機半導体層、及びそれを用いてなる有機薄膜トランジスタに関するものである。 That is, the present invention relates to a heteroacen derivative, a method for producing the same, an organic semiconductor layer, and an organic thin film transistor using the same, which is represented by the following general formula (1).

Figure 0006780365
(ここで、R〜Rは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアシル基、炭素数4〜22のアリール基、炭素数2〜20のアルケニル基、または炭素数2〜20のアルキニル基を示す。T及びTは、それぞれ独立して硫黄原子、酸素原子、またはセレン原子を示す。また、環A及びBはそれぞれ独立して5員環であり、それぞれ下記一般式(A)、(B)で示される構造を示す。)
Figure 0006780365
(Here, R 1 to R 4 are independently hydrogen, halogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an acyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 4 to 22 carbon atoms, and 2 carbon atoms. It represents an alkenyl group of ~ 20 or an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms. T 1 and T 2 independently represent a sulfur atom, an oxygen atom, or a selenium atom, and rings A and B are independent of each other. It is a 5-membered ring and shows the structures represented by the following general formulas (A) and (B), respectively.)

Figure 0006780365
(ここで、R〜Rは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアシル基、炭素数4〜22のアリール基、炭素数2〜20のアルケニル基、または炭素数2〜20のアルキニル基を示す。T及びTは、それぞれ独立して硫黄原子、酸素原子、またはセレン原子を示す。)
以下に本発明を詳細に説明する。
Figure 0006780365
(Here, R 5 to R 8 are independently hydrogen, halogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an acyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 4 to 22 carbon atoms, and 2 carbon atoms. It represents an alkenyl group of ~ 20 or an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms. T 3 and T 4 independently represent a sulfur atom, an oxygen atom, or a selenium atom.)
The present invention will be described in detail below.

本発明で用いられるヘテロアセン誘導体は上記一般式(1)で示される誘導体であり、R〜Rは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアシル基、炭素数4〜22のアリール基、炭素数2〜20のアルケニル基、または炭素数2〜20のアルキニル基を示す。T及びTは、それぞれ独立して硫黄原子、酸素原子、またはセレン原子を示す。また、環A及びBはそれぞれ独立して5員環であり、それぞれ上記一般式(A)、(B)で示される構造を示し、R〜Rは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアシル基、炭素数4〜22のアリール基、炭素数2〜20のアルケニル基、または炭素数2〜20のアルキニル基を示す。T及びTは、それぞれ独立して硫黄原子、酸素原子、またはセレン原子を示す。 The heteroacene derivative used in the present invention is a derivative represented by the above general formula (1), and R 1 to R 4 are independently hydrogen, halogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and 1 to 1 carbon atoms. It represents an acyl group of 20, an aryl group having 4 to 22 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms. T 1 and T 2 independently represent a sulfur atom, an oxygen atom, or a selenium atom, respectively. Further, the rings A and B are independently 5-membered rings, respectively, and show the structures represented by the above general formulas (A) and (B), respectively, and R 5 to R 8 are independently hydrogen and halogen, respectively. , An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an acyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 4 to 22 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms. T 3 and T 4 independently represent a sulfur atom, an oxygen atom, or a selenium atom, respectively.

〜R及びR〜Rにおけるハロゲンとしては特に制限がなく、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、安定性が高いことから塩素、フッ素が好ましい。 The halogen in R 1 to R 4 and R 5 to R 8 is not particularly limited, and examples thereof include fluorine, chlorine, bromine, and iodine, and chlorine and fluorine are preferable because of their high stability.

〜R及びR〜Rにおける炭素数1〜20のアルキル基としては特に制限がなく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、2−エチルヘキシル基、3−エチルヘプチル基、3−エチルデシル基、2−ヘキシルデシル基等の直鎖又は分岐アルキル基等が挙げられる。そして、その中でも特に高キャリア移動度及び高溶解性を示すヘテロアセン誘導体となることから、炭素数3〜14のアルキル基が好ましく、炭素数3〜10のアルキル基がさらに好ましく、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基であることがさらに好ましい。 The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in R 1 to R 4 and R 5 to R 8 is not particularly limited, and for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, n- Pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, 2-ethylhexyl group, 3-ethylheptyl group, 3 Examples thereof include a linear or branched alkyl group such as an ethyldecyl group and a 2-hexyldecyl group. Among them, an alkyl group having 3 to 14 carbon atoms is preferable, an alkyl group having 3 to 10 carbon atoms is more preferable, and an n-propyl group is preferable because the heteroacene derivative exhibits high carrier mobility and high solubility. More preferably, it is an n-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, an n-nonyl group and an n-decyl group.

〜R及びR〜Rにおける炭素数1〜20のアシル基としては特に制限がなく、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、ドデカノイル基、2−エチルヘキサノイル基、3−エチルヘプタノイル基、3−エチルデカノイル基等の直鎖又は分岐アシル基等が挙げられる。そして、その中でも特に高キャリア移動度及び高溶解性を示すヘテロアセン誘導体となることから、炭素数3〜14のアシル基が好ましく、炭素数3〜10のアシル基がさらに好ましく、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基であることが特に好ましい。 The acyl group having 1 to 20 carbon atoms in R 1 to R 4 and R 5 to R 8 is not particularly limited, and for example, a formyl group, an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, an isobutyryl group, a valeryl group, a hexanoyl group, and the like. Examples thereof include a linear or branched acyl group such as a heptanoid group, an octanoyl group, a nonanoyl group, a decanoyyl group, a dodecanoyl group, a 2-ethylhexanoyl group, a 3-ethylheptanoil group and a 3-ethyldecanoyl group. Among them, an acyl group having 3 to 14 carbon atoms is preferable, an acyl group having 3 to 10 carbon atoms is more preferable, and a propionyl group and a butyryl group are preferable because the heteroacene derivative exhibits particularly high carrier mobility and high solubility. , Valeryl group, hexanoyl group, heptanoyle group, octanoyl group are particularly preferable.

〜R及びR〜Rにおける炭素数4〜22のアリール基としては特に制限がなく、例えば、フェニル基;p−トリル基、p−(n−ヘキシル)フェニル基、p−(n−オクチル)フェニル基、p−(2−エチルヘキシル)フェニル基等のアルキル置換フェニル基;2−フリル基;2−チエニル基;5−フルオロ−2−フリル基、5−メチル−2−フリル基、5−エチル−2−フリル基、5−(n−プロピル)−2−フリル基、5−(n−ブチル)−2−フリル基、5−(n−ペンチル)−2−フリル基、5−(n−ヘキシル)−2−フリル基、5−(n−オクチル)−2−フリル基、5−(2−エチルヘキシル)−2−フリル基、5−フルオロ−2−チエニル基、5−メチル−2−チエニル基、5−エチル−2−チエニル基、5−(n−プロピル)−2−チエニル基、5−(n−ブチル)−2−チエニル基、5−(n−ペンチル)−2−チエニル基、5−(n−ヘキシル)−2−チエニル基、5−(n−オクチル)−2−チエニル基、5−(2−エチルヘキシル)−2−チエニル基等のアルキル置換カルコゲノフェン基を挙げることができる。 The aryl group having 4 to 22 carbon atoms in R 1 to R 4 and R 5 to R 8 is not particularly limited, and for example, a phenyl group; a p-tolyl group, a p- (n-hexyl) phenyl group, p-( Alkyl-substituted phenyl groups such as n-octyl) phenyl group and p- (2-ethylhexyl) phenyl group; 2-furyl group; 2-thienyl group; 5-fluoro-2-furyl group, 5-methyl-2-furyl group , 5-Ethyl-2-furyl group, 5- (n-propyl) -2-furyl group, 5- (n-butyl) -2-furyl group, 5- (n-pentyl) -2-furyl group, 5 -(N-Hexyl) -2-furyl group, 5- (n-octyl) -2-furyl group, 5- (2-ethylhexyl) -2-furyl group, 5-fluoro-2-thienyl group, 5-methyl -2-thienyl group, 5-ethyl-2-thienyl group, 5- (n-propyl) -2-thienyl group, 5- (n-butyl) -2-thienyl group, 5- (n-pentyl) -2 Alkyl-substituted chalcogenophene groups such as -thienyl group, 5- (n-hexyl) -2-thienyl group, 5- (n-octyl) -2-thienyl group, 5- (2-ethylhexyl) -2-thienyl group and the like. be able to.

〜R及びR〜Rにおける炭素数2〜20のアルケニル基としては特に制限がなく、例えば、エテニル基、n−プロペニル基、n−ブテニル基、n−ペンテニル基、n−ヘキセニル基、n−ヘプテニル基、n−オクテニル基、n−ノネル基、n−デセニル基、n−ドデセニル基、n−テトラデセニル基等が挙げられる。 The alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms in R 1 to R 4 and R 5 to R 8 is not particularly limited, and for example, an ethenyl group, an n-propenyl group, an n-butenyl group, an n-pentenyl group, and an n-hexenyl group. Examples thereof include a group, an n-heptenyl group, an n-octenyl group, an n-nonel group, an n-decenyl group, an n-dodecenyl group, an n-tetradecenyl group and the like.

〜R及びR〜Rにおける炭素数2〜20のアルキニル基としては特に制限がなく、例えば、エチニル基、n−プロピニル基、n−ブチニル基、n−ペンチニル基、n−ヘキシニル基、n−ヘプチニル基、n−オクチニル基、n−ノニニル基、n−デシニル基、n−ドデシニル基、n−テトラデシニル基等が挙げられる。 The alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms in R 1 to R 4 and R 5 to R 8 is not particularly limited, and is, for example, an ethynyl group, an n-propynyl group, an n-butynyl group, an n-pentynyl group, or an n-hexynyl group. Examples thereof include a group, an n-heptinyl group, an n-octynyl group, an n-noninyl group, an n-decynyl group, an n-dodecynyl group, an n-tetradecynyl group and the like.

本発明において、R〜R及びR〜Rの組み合わせとしては、高キャリア移動度のため、R及びRがそれぞれ独立して水素、ハロゲン、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアシル基、炭素数4〜22のアリール基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基からなる群から選ばれ、かつR〜R、R及びRが水素である場合が好ましく、より高キャリア移動度のため、R及びRがそれぞれ独立して、水素、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアシル基からなる群から選ばれ、かつR〜R、R及びRが水素である場合がさらに好ましく、R及びRがそれぞれ独立して、炭素数1〜20のアルキル基であり、かつR〜R、R及びRが水素である場合が特に好ましい。 In the present invention, as a combination of R 1 to R 4 and R 5 to R 8 , due to high carrier mobility, R 5 and R 7 are independently hydrogen, halogen, and alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, respectively. It is selected from the group consisting of an acyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 4 to 22 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, and an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, and R 1 to R 4 , R. It is preferable that 6 and R 8 are hydrogen, and for higher carrier mobility, R 5 and R 7 are independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an acyl group having 1 to 20 carbon atoms. It is more preferable that R 1 to R 4 , R 6 and R 8 are hydrogens, and R 5 and R 7 are independently alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms. Moreover, it is particularly preferable that R 1 to R 4 , R 6 and R 8 are hydrogen.

本発明の上記一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体のT〜Tは、それぞれ独立して硫黄原子、酸素原子、またはセレン原子を示す。そして、本発明では、炭素原子と比べ電気陰性度の高い硫黄原子、酸素原子、またはセレン原子が縮合環骨格中に導入されていることで、HOMOレベルが低下し、耐酸化性が向上しているものである。本発明において、高キャリア移動度の観点から、T及びTが硫黄である場合が好ましく、T〜Tが硫黄原子であることがさらに好ましい。 T 1 through T 4 of the heteroacene derivative represented by the general formula (1) present invention, showing each independently a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom. In the present invention, the HOMO level is lowered and the oxidation resistance is improved by introducing a sulfur atom, an oxygen atom, or a selenium atom having a higher electronegativity than a carbon atom into the fused ring skeleton. Is what it is. In the present invention, from the viewpoint of high carrier mobility, it is preferable that T 1 and T 2 are sulfur, and it is more preferable that T 1 to T 4 are sulfur atoms.

本発明のヘテロアセン誘導体は、高移動度の観点から、下記一般式(1−1)又は(1−2)で示される主骨格が線対称構造のヘテロアセン誘導体が好ましい。 From the viewpoint of high mobility, the heteroacene derivative of the present invention is preferably a heteroacen derivative having a line-symmetrical main skeleton represented by the following general formula (1-1) or (1-2).

Figure 0006780365
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Figure 0006780365
本発明で用いられるヘテロアセン誘導体の具体的例示としては、以下のものを挙げることができる。
Figure 0006780365
Specific examples of the heteroacene derivative used in the present invention include the following.

Figure 0006780365
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なお、一般式(1)で示される具体的なヘテロアセン誘導体としては、高耐熱性、高移動度、高溶解性及び高耐酸化性のため、R及びRが炭素数4〜9のアルキル鎖、R〜R、R及びRが水素、並びにT〜Tが硫黄原子であるヘテロアセン誘導体(化合物2〜化合物7および化合物9〜化合物14)が好ましい。
Figure 0006780365
As a specific heteroacene derivative represented by the general formula (1), R 5 and R 7 are alkyl having 4 to 9 carbon atoms because of high heat resistance, high mobility, high solubility and high oxidation resistance. Heteroacene derivatives (Compounds 2 to Compound 7 and Compounds 9 to 14) in which the chains, R 1 to R 4 , R 6 and R 8 are hydrogen, and T 1 to T 4 are sulfur atoms are preferred.

本発明で用いられるヘテロアセン誘導体の製造方法としては、該ヘテロアセン誘導体を製造することが可能であれば如何なる製造方法を用いることも可能である。例えば、上記一般式(1−1)においてR及びRが水素又は炭素数1〜20のアルキル基、R〜R、R及びRが水素であるヘテロアセン誘導体を製造する場合、下記(A)〜(F)の工程を経る製造方法により、ヘテロアセン誘導体(下記反応スキーム中の化合物(1a))を製造することができる。また上記一般式(1−2)においてR及びRが水素又は炭素数1〜20のアルキル基、R〜R、R及びRが水素であるヘテロアセン誘導体を製造する場合、下記(A)〜(B)工程を経た後、下記(C−2)〜(F−2)工程を経る製造方法によってヘテロアセン誘導体(下記反応スキーム中の化合物(2a))を製造することができる。
(A)工程;ハロゲン化剤存在下、2,7−ジヒドロキシナフタレンのハロゲン化反応により1,8−ジハロナフタレン−2,7−ジオールを製造する工程。
(B)工程;トリフルオロメタンスルホン酸無水物の存在下、塩基性条件で(A)工程により得られた1,8−ジハロナフタレン−2,7−ジオールのヒドロキシ基をトリフルオロメタンスルホニル化することによって、1,8−ジハロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレンを製造する工程。
(C)工程;パラジウム触媒の存在下、3−ハロカルコゲノフェニル−2−亜鉛誘導体と(B)工程により得られた1,8−ジハロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレンとのクロスカップリングにより2,7−ジ(3−ハロカルコゲノフェニル−2−)−1,8−ジハロナフタレンを製造する工程。
(D)工程;カルコゲン化アルカリ金属塩の存在下、(C)工程により得られた2,7−ジ(3−ハロカルコゲノフェニル−2−)−1,8−ジハロナフタレンの分子内環化により無置換ヘテロアセンを製造する工程。
(E)工程;(D)工程により得られた無置換ヘテロアセンと塩化アシル化合物とのフリーデルクラフツアシル化反応により、ジアシルヘテロアセンを製造する工程。
(F)工程;(E)工程により得られたジアシルヘテロアセンを還元反応に供し、ヘテロアセン誘導体を製造する工程。
(C−2)工程;パラジウム触媒の存在下、2−ハロカルコゲノフェニル−3−亜鉛誘導体と(B)工程により得られた1,8−ジハロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレンとのクロスカップリングにより2,7−ジ(2−ハロカルコゲノフェニル−3−)−1,8−ジクロロナフタレンを製造する工程。
(D−2)工程;カルコゲン化アルカリ金属塩の存在下、(C−2)工程により得られた2,7−ジ(2−ハロカルコゲノフェニル−3−)−1,8−ジハロナフタレンの分子内環化により無置換ヘテロアセンを製造する工程。
(E−2)工程;(D−2)工程により得られた無置換ヘテロアセンと塩化アシル化合物とのフリーデルクラフツアシル化反応により、ジアシルヘテロアセンを製造する工程。
(F−2)工程;(E−2)工程により得られたジアシルヘテロアセンを還元反応に供し、ヘテロアセン誘導体を製造する工程。
As the method for producing the heteroacene derivative used in the present invention, any production method can be used as long as the heteroacene derivative can be produced. For example, in the case of producing a heteroacene derivative in which R 5 and R 7 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and R 1 to R 4 , R 6 and R 8 are hydrogen in the above general formula (1-1). The heteroacene derivative (compound (1a) in the reaction scheme below) can be produced by the production method through the steps (A) to (F) below. Further, in the case of producing a heteroacene derivative in which R 5 and R 7 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and R 1 to R 4 , R 6 and R 8 are hydrogen in the above general formula (1-2), the following After going through the steps (A) to (B), the heteroacene derivative (compound (2a) in the reaction scheme below) can be produced by the production method through the following steps (C-2) to (F-2).
(A) Step: A step of producing 1,8-dihalonaphthalene-2,7-diol by a halogenation reaction of 2,7-dihydroxynaphthalene in the presence of a halogenating agent.
Step (B): Trifluoromethanesulfonylation of the hydroxy group of 1,8-dihalonaphthalene-2,7-diol obtained by step (A) under basic conditions in the presence of trifluoromethanesulfonic anhydride. A step of producing 1,8-dihalo-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyloxy) naphthalene.
Step (C): In the presence of a palladium catalyst, with a 3-halocalcogenophenyl-2-zinc derivative and 1,8-dihalo-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyloxy) naphthalene obtained in step (B). A step of producing 2,7-di (3-halocalcogenophenyl-2-) -1,8-dihalonaphthalene by cross-coupling.
Step (D); Intramolecular ring of 2,7-di (3-halocalcogenophenyl-2-) -1,8-dihalonaphthalene obtained by step (C) in the presence of a chalcogenized alkali metal salt. The process of producing unsubstituted heteroacenes by conversion.
Step (E); A step of producing a diacyl heteroacene by a Friedel-Crafts acylation reaction between the unsubstituted heteroacene obtained in the step (D) and an acyl chloride compound.
Step (F); A step of subjecting the diacyl heteroacene obtained in the step (E) to a reduction reaction to produce a heteroacene derivative.
Step (C-2); 2-halocalcogenophenyl-3-zinc derivative in the presence of palladium catalyst and 1,8-dihalo-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyloxy) obtained by step (B). A step of producing 2,7-di (2-halocalcogenophenyl-3-) -1,8-dichloronaphthalene by cross-coupling with naphthalene.
Step (D-2); 2,7-di (2-halocalcogenophenyl-3-) -1,8-dihalonaphthalene obtained by step (C-2) in the presence of a chalcogenized alkali metal salt. A step of producing an unsubstituted heteroacene by intramolecular cyclization of.
Step (E-2); A step of producing a diacyl heteroacene by a Friedel-Crafts acylation reaction of the unsubstituted heteroacene obtained in the step (D-2) with an acyl compound chloride.
Step (F-2); A step of subjecting the diacyl heteroacene obtained in the step (E-2) to a reduction reaction to produce a heteroacene derivative.

そして、反応工程数が少ないことから好ましいより具体的な製造方法を以下の反応スキームに示す。 Then, a more specific production method preferable because the number of reaction steps is small is shown in the following reaction scheme.

Figure 0006780365
Figure 0006780365

Figure 0006780365
(ここで、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜20のアルキル基を示し、Rは水素、または炭素数1〜19のアルキル基を示す。T及びTは硫黄原子、酸素原子またはセレン原子を示す。置換基X〜Xは、それぞれ独立して、ハロゲンを示す。)
ここで、(A)工程はハロゲン化剤存在下、2,7−ジヒドロキシナフタレンのハロゲン化反応により1,8−ジハロナフタレン−2,7−ジオールを製造する工程である。
Figure 0006780365
(Here, R 5 and R 7 each independently represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, R 9 represents hydrogen, or an alkyl group having 1 to 19 carbon atoms. T 1 and T 3 are sulfur. Indicates an atom, an oxygen atom or a selenium atom. Substituents X 1 to X 2 independently indicate a halogen.)
Here, the step (A) is a step of producing 1,8-dihalonaphthalene-2,7-diol by a halogenation reaction of 2,7-dihydroxynaphthalene in the presence of a halogenating agent.

1,8−ジハロナフタレン−2,7−ジオールのハロゲンとしては、例えば、塩素、臭素、フッ素、ヨウ素を挙げることができる。 Examples of the halogen of 1,8-dihalonaphthalene-2,7-diol include chlorine, bromine, fluorine and iodine.

該ハロゲン化剤としては、例えばN−クロロスクシンイミド(NCS)、N−ブロモスクシンイミド(NBS)、N−ヨードスクシンイミド(NIS)、塩素、臭素、ヨウ素、1−クロロメチル−4−フルオロ−1,4−ジアゾニアビシクロ[2.2.2]オクタンビス(テトラフルオロボラート)(製品名:Selectfluor)などを挙げることが出来る。 Examples of the halogenating agent include N-chlorosuccinimide (NCS), N-bromosuccinimide (NBS), N-iodosuccinimide (NIS), chlorine, bromine, iodine, 1-chloromethyl-4-fluoro-1,4. -Diazonia bicyclo [2.2.2] Octanebis (tetrafluoroborate) (product name: Selectfluor) and the like can be mentioned.

ここで、(B)工程はトリフルオロメタンスルホン酸無水物(TfO)の存在下、塩基性条件で(A)工程により得られた1,8−ジハロナフタレン−2,7−ジオールのヒドロキシ基をトリフルオロメタンスルホニル化することによって、1,8−ジハロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレンを製造する工程である。 Here, the step (B) is the hydroxy of 1,8-dihalonaphthalene-2,7-diol obtained by the step (A) under basic conditions in the presence of trifluoromethanesulfonic anhydride (Tf 2 O). This is a step of producing 1,8-dihalo-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyloxy) naphthalene by trifluoromethanesulfonylation of the group.

該反応において、塩基性条件にするために用いる塩基としては、例えばピリジン、トリエチルアミンなどが挙げられ、反応温度としては、−80℃〜60℃の範囲内で実施することができる。 Examples of the base used to make the reaction basic conditions include pyridine and triethylamine, and the reaction temperature can be in the range of −80 ° C. to 60 ° C.

ここで、(C)工程はパラジウム触媒の存在下、3−ハロカルコゲノフェニル−2−亜鉛誘導体と(B)工程により得られた1,8−ジハロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレンとのクロスカップリングにより2,7−ジ(3−ハロカルコゲノフェニル−2−)−1,8−ジハロナフタレンを製造する工程である。 Here, in step (C), in the presence of a palladium catalyst, a 3-halocalcogenophenyl-2-zinc derivative and 1,8-dihalo-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyloxy) obtained in step (B) were obtained. ) This is a step of producing 2,7-di (3-halocalcogenophenyl-2-) -1,8-dihalonaphthalene by cross-coupling with naphthalene.

3−ハロカルコゲノフェニル−2−亜鉛誘導体は、例えば、エチルマグネシウムクロライド、イソプロピルマグネシウムブロマイド、イソプロピルマグネシウムクロライド、フェニルマグネシウムクロライド等の有機金属試薬を用い、2,3−ジハロカルコゲノフェンの2位のハロゲンをマグネシウムハライドに交換後(グリニャール試薬の調製)、塩化亜鉛と金属交換することで調製することができる。ここで、2,3−ジハロカルコゲノフェンとしては、例えば、2,3−ジブロモチオフェン、2,3−ジブロモセレノフェン、2,3−ジブロモフラン、2,3−ジクロロチオフェン、2,3−ジクロロセレノフェン、2,3−ジクロロフラン、2,3−ジヨードチオフェン、2,3−ジヨードセレノフェン、2,3−ジヨードフラン、2−ブロモ―3−クロロチオフェン、2−ブロモ―3−クロロセレノフェン、2−ブロモ―3−クロロフラン、2−ヨード―3−クロロチオフェン、2−ヨード―3−クロロセレノフェン、2−ヨード―3−クロロフラン、2−ヨード―3−ブロモチオフェン、2−ヨード―3−ブロモセレノフェン、2−ヨード―3−ブロモフラン等が挙げられる。また、該有機金属試薬の代わりにマグネシウム金属を用い、2,3−ジハロカルコゲノフェンのグリニャール試薬を調製することも可能である。2,3−ジハロカルコゲノフェンのグリニャール試薬を調製する条件としては、例えば、テトラヒドロフラン(以後、THFと記す。)又はジエチルエーテル等の溶媒中、−80℃〜50℃の温度範囲内で実施することができる。該グリニャール試薬の溶液に塩化亜鉛を反応させることで3−ハロカルコゲノフェニル−2−亜鉛誘導体を調製することができる。塩化亜鉛はそのままの状態でもよいし、THFまたはジエチルエーテル溶液であってもかまわない。該グリニャール試薬と塩化亜鉛との反応の温度としては、−80℃〜30℃の範囲内で実施できる。 The 3-halocalcogenophenyl-2-zinc derivative uses, for example, an organic metal reagent such as ethylmagnesium chloride, isopropylmagnesium bromide, isopropylmagnesium chloride, or phenylmagnesium chloride, and is in the second position of 2,3-dihalocalcogenofen. It can be prepared by exchanging the halogen in magnesium with magnesium halide (preparation of Grignard reagent) and then exchanging metal with zinc chloride. Here, examples of the 2,3-dihalocalcogenophene include 2,3-dibromothiophene, 2,3-dibromoselenovene, 2,3-dibromofuran, 2,3-dichlorothiophene, and 2,3-. Dichloroselenophene, 2,3-dichlorofuran, 2,3-diiodothiophene, 2,3-diiodoselenophene, 2,3-diiodofuran, 2-bromo-3-chlorothiophene, 2-bromo-3-chloro Serenophene, 2-bromo-3-chlorofuran, 2-iodo-3-chlorothiophene, 2-iodo-3-chlorocerenophen, 2-iodo-3-chlorofuran, 2-iodo-3-bromothiophene, 2 -Iodo-3-bromoselenophene, 2-iodo-3-bromofuran and the like can be mentioned. It is also possible to prepare a Grignard reagent of 2,3-dihalocalcogenofen by using magnesium metal instead of the organometallic reagent. The conditions for preparing the Grignard reagent for 2,3-dihalocalcogenofen include, for example, in a solvent such as tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF) or diethyl ether within a temperature range of -80 ° C to 50 ° C. can do. A 3-halocalcogenophenyl-2-zinc derivative can be prepared by reacting a solution of the Grignard reagent with zinc chloride. Zinc chloride may be used as it is or may be a solution of THF or diethyl ether. The temperature of the reaction between the Grignard reagent and zinc chloride can be carried out within the range of −80 ° C. to 30 ° C.

3−ハロカルコゲノフェニル−2−亜鉛誘導体のハロゲンとしては、例えば、塩素、臭素、フッ素、ヨウ素を挙げることができる。3−ハロカルコゲノフェニル−2−亜鉛誘導体は、具体的には、例えば、3−クロロチエニル−2−亜鉛誘導体、3−ブロモチエニル−2−亜鉛誘導体、3−ヨードチエニル−2−亜鉛誘導体、3−フルオロチエニル−2−亜鉛誘導体、3−クロロセレノフェニル−2−亜鉛誘導体、3−ブロモセレノフェニル−2−亜鉛誘導体、3−ヨードセレノフェニル−2−亜鉛誘導体、3−フルオロセレノフェニル−2−亜鉛誘導体等を挙げることができ、その中でも、特に反応効率に優れることから3−クロロチエニル−2−亜鉛誘導体、3−ブロモチエニル−2−亜鉛誘導体であることが好ましい。 Examples of the halogen of the 3-halocalcogenophenyl-2-zinc derivative include chlorine, bromine, fluorine and iodine. Specific examples of the 3-halocalcogenophenyl-2-zinc derivative include 3-chlorothienyl-2-zinc derivative, 3-bromothienyl-2-zinc derivative, and 3-iodothienyl-2-zinc derivative. 3-Fluorothienyl-2-zinc derivative, 3-chloroselenophenyl-2-zinc derivative, 3-bromoselenophenyl-2-zinc derivative, 3-iodoselenophenyl-2-zinc derivative, 3-fluoroselenophenyl-2 -Zinc derivatives and the like can be mentioned, and among them, 3-chlorothienyl-2-zinc derivatives and 3-bromothienyl-2-zinc derivatives are preferable because they are particularly excellent in reaction efficiency.

パラジウム触媒としては、例えば、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ビス(トリフェニルホスフィン)ジクロロパラジウム等を挙げることができ、クロスカップリングにおける反応温度としては、20℃〜80℃の範囲内で実施することができる。 Examples of the palladium catalyst include tetrakis (triphenylphosphine) palladium and bis (triphenylphosphine) dichloropalladium, and the reaction temperature in cross-coupling is in the range of 20 ° C to 80 ° C. be able to.

(D)工程は、カルコゲン化アルカリ金属塩の存在下、(C)工程により得られた2,7−ジ(3−ハロカルコゲノフェニル−2−)−1,8−ジハロナフタレンの分子内環化により無置換ヘテロアセンを製造する工程である。 In the step (D), the intramolecular amount of 2,7-di (3-halocalcogenophenyl-2-) -1,8-dihalonaphthalene obtained in the step (C) in the presence of a chalcogenized alkali metal salt was performed. This is a step of producing an unsubstituted heteroacene by cyclization.

該カルコゲン化アルカリ金属塩としては、例えば、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化リチウム、硫化ルビジウム、硫化セシウム、セレン化ナトリウム、セレン化カリウム、セレン化リチウム、セレン化ルビジウム、セレン化セシウム及びその水和物等を挙げることができ、該分子内環化反応は、例えば、N−メチルピロリドン(以後、NMPと記す。)、ジメチルホルムアミド(以後、DMFと記す。)等の溶媒中、80℃〜200℃の温度範囲で行うことができる。 Examples of the chalcogenized alkali metal salt include sodium sulfide, potassium sulfide, lithium sulfide, rubidium sulfide, cesium sulfide, sodium selenide, potassium selenium, lithium selenium, rubidium selenium, cesium selenium and its hydrate. Etc., and the intramolecular cyclization reaction is carried out in a solvent such as N-methylpyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) and dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) at 80 ° C. to 200 ° C. Can be done in the temperature range of.

本工程で使用されるカルコゲン化アルカリ金属塩は、市販品及び公知の方法で調製したものを用いることができる。例えば、セレン化ナトリウムは、セレンをエタノール中で水素化ホウ素ナトリウムにより還元して得られたものをそのまま使用することができる。 As the chalcogenized alkali metal salt used in this step, a commercially available product or one prepared by a known method can be used. For example, as sodium selenide, the one obtained by reducing selenium with sodium borohydride in ethanol can be used as it is.

(E)工程は、触媒として塩化アルミニウムの存在下、(D)工程により得られた無置換ヘテロアセンと塩化アシル化合物とのフリーデルクラフツアシル化反応により、ジアシルヘテロアセンを製造する工程である。 The step (E) is a step of producing a diacyl heteroacene by a Friedel-Crafts acylation reaction of the unsubstituted heteroacene obtained in the step (D) with an acyl compound chloride in the presence of aluminum chloride as a catalyst.

該塩化アシル化合物としては、例えば、塩化ホルミル、塩化アセチル、塩化プロピオニル、塩化ブチリル、塩化イソブチリル、塩化バレロイル、塩化ヘキサノイル、塩化ヘプタノイル、塩化オクタノイル、塩化2−エチルヘキサノイル、塩化ノニノイル、塩化デカノイル、塩化ドデカノイル、塩化テトラデカノイル等を挙げることができる。該フリーデルクラフツアシル化反応は、例えば、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、トルエン等の溶媒中、0℃〜40℃の温度範囲で行うことができる。 Examples of the acyl chloride compound include formyl chloride, acetyl chloride, propionyl chloride, butyryl chloride, isobutyryl chloride, valeroyl chloride, hexanoyl chloride, heptanyl chloride, octanoyl chloride, 2-ethylhexanoyl chloride, noninoyl chloride, decanoyl chloride, and chloride. Dodecanoyl, tetradecanoyl chloride and the like can be mentioned. The Friedel-Crafts acylation reaction can be carried out in a solvent such as dichloromethane, 1,2-dichloroethane, toluene and the like in a temperature range of 0 ° C. to 40 ° C.

また(F)工程は、(E)工程により得られたジアシルヘテロアセンを還元反応に供し、ヘテロアセン誘導体を製造する工程である。 Further, the step (F) is a step of subjecting the diacyl heteroacene obtained in the step (E) to a reduction reaction to produce a heteroacene derivative.

ジアシルヘテロアセンの還元反応は、例えば、還元剤として水素化ホウ素ナトリウム/塩化アルミニウム、又は水素化リチウムアルミニウム/塩化アルミニウムを用い、THF、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、又はメチルターシャリーブチルエーテルの溶媒中、−10℃〜80℃の温度範囲で行うことができる。また、例えば、還元剤としてヒドラジンを用い、ジエチレングルコール、エチレングリコール又はトリエチレングリコール中、水酸化カリウム又は水酸化ナトリウム存在下、80℃〜250℃の温度範囲で行うこともできる。 The reduction reaction of diacyl heteroacene uses, for example, sodium borohydride / aluminum chloride or lithium aluminum hydride / aluminum chloride as a reducing agent in a solvent of THF, diethyl ether, diisopropyl ether, or methyl tertiary butyl ether. It can be carried out in the temperature range of 10 ° C. to 80 ° C. Further, for example, hydrazine can be used as a reducing agent, and it can be carried out in a temperature range of 80 ° C. to 250 ° C. in diethylene glycol, ethylene glycol or triethylene glycol in the presence of potassium hydroxide or sodium hydroxide.

また、(C−2)工程はパラジウム触媒の存在下、2−ハロカルコゲノフェニル−3−亜鉛誘導体と(B)工程により得られた1,8−ジハロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレンとのクロスカップリングにより2,7−ジ(2−ハロカルコゲノフェニル−3−)−1,8−ジハロナフタレンを製造する工程である。 Further, in the step (C-2), in the presence of a palladium catalyst, the 2-halocalcogenophenyl-3-zinc derivative and the 1,8-dihalo-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyl) obtained in the step (B) were obtained. This is a step of producing 2,7-di (2-halocalcogenophenyl-3-) -1,8-dihalonaphthalene by cross-coupling with oxy) naphthalene.

該クロスカップリングは、(C)工程で用いた3−ハロカルコゲノフェニル−2−亜鉛誘導体の代わりに2−ハロカルコゲノフェニル−3−亜鉛誘導体を用いる以外は(C)工程と同様の方法でよく、2,7−ジ(2−ハロカルコゲノフェニル−3−)−1,8−ジハロナフタレン製造することが出来る。 The cross-coupling is the same method as in step (C) except that a 2-halocalcogenophenyl-3-zinc derivative is used instead of the 3-halocalcogenophenyl-2-zinc derivative used in step (C). 2,7-Di (2-halocalcogenophenyl-3-) -1,8-dihalonaphthalene can be produced.

2−ハロカルコゲノフェニル−3−亜鉛誘導体は、例えば、イソプロピルマグネシウムクロライド、イソプロピルマグネシウムブロマイド、エチルマグネシウムクロライド、フェニルマグネシウムクロライド等の有機金属試薬を用い、2,3−ジハロカルコゲノフェンの3位のハロゲンをマグネシウムハライドに交換後(グリニャール試薬の調製)、塩化亜鉛と金属交換することで調製することができる。ここで、2,3−ジハロカルコゲノフェンとしては、例えば、3−ブロモ−2−クロロチオフェン、3−ブロモ−2−クロロセレノフェン、3−ブロモ−2−クロロフラン、2−クロロ−3−ヨードチオフェン、2−クロロ−3−ヨードセレノフェン、2−クロロ−3−ヨードフラン、2−ブロモ−3−ヨードチオフェン、2−ブロモ−3−ヨードチオフェン、2−ブロモ−3−ヨードチオフェンフラン等が挙げられる。 The 2-halocalcogenophenyl-3-zinc derivative uses an organic metal reagent such as isopropylmagnesium chloride, isopropylmagnesium bromide, ethylmagnesium chloride, or phenylmagnesium chloride, and is located at the 3-position of 2,3-dihalocalcogenofen. It can be prepared by exchanging the halogen in magnesium with magnesium halide (preparation of Grignard reagent) and then exchanging metal with zinc chloride. Here, examples of 2,3-dihalocalcogenophene include 3-bromo-2-chlorothiophene, 3-bromo-2-chloroselenophene, 3-bromo-2-chlorofuran, and 2-chloro-3. -Iodothiophene, 2-chloro-3-iodoselenophene, 2-chloro-3-iodofuran, 2-bromo-3-iodothiophene, 2-bromo-3-iodothiophene, 2-bromo-3-iodothiophene furan, etc. Can be mentioned.

2−ハロカルコゲノフェニル−3−亜鉛誘導体のハロゲンとしては、例えば、塩素、臭素、フッ素、ヨウ素を挙げることができる。2−ハロカルコゲノフェニル−3−亜鉛誘導体は、具体的には、例えば、2−クロロチエニル−3−亜鉛誘導体、2−ブロモチエニル−3−亜鉛誘導体、2−ヨードチエニル−3−亜鉛誘導体、2−フルオロチエニル−3−亜鉛誘導体、2−クロロセレノフェニル−3−亜鉛誘導体、2−ブロモセレノフェニル−3−亜鉛誘導体、2−ヨードセレノフェニル−3−亜鉛誘導体、2−フルオロセレノフェニル−3−亜鉛誘導体等を挙げることができ、その中でも、特に反応効率に優れることから2−クロロチエニル−3−亜鉛誘導体、2−ブロモチエニル−3−亜鉛誘導体であることが好ましい。 Examples of the halogen of the 2-halocalcogenophenyl-3-zinc derivative include chlorine, bromine, fluorine and iodine. The 2-halocalcogenophenyl-3-zinc derivative is specifically, for example, 2-chlorothienyl-3-zinc derivative, 2-bromothienyl-3-zinc derivative, 2-iodothienyl-3-zinc derivative, 2-Fluorothienyl-3-zinc derivative, 2-chloroselenophenyl-3-zinc derivative, 2-bromoselenophenyl-3-zinc derivative, 2-iodoselenophenyl-3-zinc derivative, 2-fluoroselenophenyl-3 -Zinc derivatives and the like can be mentioned, and among them, 2-chlorothienyl-3-zinc derivative and 2-bromothienyl-3-zinc derivative are preferable because of their excellent reaction efficiency.

(C−2)工程におけるパラジウム触媒としては、(C)工程と同様のパラジウム触媒を用いることが出来る。 As the palladium catalyst in the step (C-2), the same palladium catalyst as in the step (C) can be used.

(D−2)工程は、カルコゲン化アルカリ金属塩の存在下、(C−2)工程により得られた2,7−ジ(2−ハロカルコゲノフェニル−3−)−1,8−ジハロナフタレンの分子内環化により無置換ヘテロアセンを製造する工程である。 In step (D-2), 2,7-di (2-halocalcogenophenyl-3-) -1,8-dihalo obtained by step (C-2) in the presence of a chalcogenized alkali metal salt This is a step of producing an unsubstituted heteroacene by intramolecular cyclization of naphthalene.

該環化反応は、(D)工程で用いた2,7−ジ(3−ハロカルコゲノフェニル−2−)−1,8−ジハロナフタレンの代わりに、(C−2)工程で得た2,7−ジ(2−ハロカルコゲノフェニル−3−)−1,8−ジハロナフタレンを用いる以外は(D)工程と同様の方法で無置換ヘテロアセンを製造することが出来る。 The cyclization reaction was obtained in step (C-2) instead of 2,7-di (3-halocalcogenophenyl-2-) -1,8-dihalonaphthalene used in step (D). Unsubstituted heteroacene can be produced by the same method as in step (D) except that 2,7-di (2-halocalcogenophenyl-3-) -1,8-dihalonaphthalene is used.

(E−2)工程は、触媒として塩化アルミニウムの存在下、(D−2)工程により得られた無置換ヘテロアセンと塩化アシル化合物とのフリーデルクラフツアシル化反応により、ジアシルヘテロアセンを製造する工程である。 The step (E-2) is a step of producing a diacyl heteroacene by a Friedel-Crafts acylation reaction of an unsubstituted heteroacene obtained in the step (D-2) with an acyl compound chloride in the presence of aluminum chloride as a catalyst. Is.

該フリーデルクラフツアシル化反応は、(E)工程で用いた無置換ヘテロアセンの代わりに、(D−2)工程で得た無置換ヘテロアセンを用いる以外は(E)工程と同様の方法でよく、ジアシルヘテロアセンを製造することが出来る。 The Friedel-Crafts acylation reaction may be carried out in the same manner as in step (E) except that the unsubstituted heteroacene obtained in step (D-2) is used instead of the unsubstituted heteroacene used in step (E). Diacyl heteroacene can be produced.

また(F−2)工程は、(E−2)工程により得られたジアシルヘテロアセンを還元反応に供し、ヘテロアセン誘導体を製造する工程である。 Further, the step (F-2) is a step of subjecting the diacyl heteroacene obtained in the step (E-2) to a reduction reaction to produce a heteroacene derivative.

該還元反応は、(F)工程で用いたジアシルヘテロアセンの代わりに、(E−2)工程で得たジアシルヘテロアセンを用いる以外は(F)工程と同様の方法でよく、ヘテロアセン誘導体を製造することが出来る。 The reduction reaction may be carried out in the same manner as in step (F) except that the diacyl heteroacene obtained in step (E-2) is used instead of the diacyl heteroacene used in step (F) to produce a heteroacene derivative. Can be done.

さらに、(F)工程または(F−2)工程で製造したヘテロアセン誘導体は、カラムクロマトグラフィー等に供することにより精製することができ、その際の分離剤としては、例えば、シリカゲル、活性アルミナ、溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、ジクロロメタン、クロロホルム等を挙げることができる。 Further, the heteroacene derivative produced in the step (F) or the step (F-2) can be purified by subjecting it to column chromatography or the like, and examples of the separating agent at that time include silica gel, activated alumina, and a solvent. Examples thereof include hexane, heptane, toluene, dichloromethane, chloroform and the like.

該製造したヘテロアセン誘導体は、活性炭、ゼオライト、活性白土等に供することにより溶液中で脱色精製することができ、その際の溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、ジクロロメタン、クロロホルム等を挙げることができる。 The produced heteroacene derivative can be decolorized and purified in a solution by subjecting it to activated charcoal, zeolite, activated clay or the like, and examples of the solvent at that time include hexane, heptane, toluene, dichloromethane, chloroform and the like. ..

また、該製造したヘテロアセン誘導体は、さらに再結晶により精製してもよく、再結晶の回数を増やすことで純度を向上させることができる。再結晶の回数としては、高純度、高収率の観点から好ましくは2〜5回である。再結晶に用いる溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、トルエン、キシレン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等を挙げることができ、これらの任意の割合の混合物であってもよい。 Further, the produced heteroacene derivative may be further purified by recrystallization, and the purity can be improved by increasing the number of recrystallizations. The number of recrystallizations is preferably 2 to 5 from the viewpoint of high purity and high yield. Examples of the solvent used for recrystallization include hexane, heptane, octane, toluene, xylene, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene and the like, and may be a mixture of any ratio thereof.

再結晶法としては、加熱によりヘテロアセン誘導体の溶液を調製し(その際の溶液の濃度は、不純物を効率よく除去するため、0.01〜10.0重量%の範囲が好ましく、0.05〜5.0重量%の範囲がさらに好ましい。)、該溶液を冷却することでヘテロアセン誘導体の結晶を析出させ単離するが、単離する際の最終的な冷却温度は、純度及び回収率向上のため、−20℃〜40℃の範囲にあることが好ましい。なお、純度を測定する際には液体クロマトグラフィーにより分析することが可能である。 As a recrystallization method, a solution of a heteroacene derivative is prepared by heating (the concentration of the solution at that time is preferably in the range of 0.01 to 10.0% by weight in order to efficiently remove impurities, and is preferably 0.05 to 0.05. The range of 5.0% by weight is more preferable.) By cooling the solution, crystals of the heteroacene derivative are precipitated and isolated, but the final cooling temperature at the time of isolation is to improve the purity and recovery rate. Therefore, it is preferably in the range of −20 ° C. to 40 ° C. When measuring the purity, it can be analyzed by liquid chromatography.

本発明のヘテロアセン誘導体は、適当な溶媒に溶解させることで有機半導体層形成用溶液とすることができる。該溶媒としては、一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体を溶解することが可能な溶媒であれば如何なる溶媒を使用してもよく、有機半導体層を形成する際、溶媒の乾燥速度を好適なものとすることができることから、常圧での沸点が100℃以上である有機溶媒が好ましい。 The heteroacene derivative of the present invention can be made into a solution for forming an organic semiconductor layer by dissolving it in an appropriate solvent. As the solvent, any solvent may be used as long as it can dissolve the heteroacene derivative represented by the general formula (1), and the drying rate of the solvent is preferable when forming the organic semiconductor layer. An organic solvent having a boiling point at normal pressure of 100 ° C. or higher is preferable because it can be used.

本発明で用いることが可能な溶媒としては、例えば、トルエン、メシチレン、o−キシレン、イソプロピルベンゼン、ペンチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、1,2,4−トリメチルベンゼン、テトラリン、インダン等の芳香族炭化水素類;アニソール、2−メチルアニソール、3−メチルアニソール、2,3−ジメチルアニソール、3,4−ジメチルアニソール、2,6−ジメチルアニソール、エチルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、1,2−メチレンジオキシベンゼン、1,2−エチレンジオキシベンゼン等の芳香族エーテル類;クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,3−ジクロロベンゼン、1,4−ジクロロベンゼン等の芳香族ハロゲン化合物;シクロヘキサン、オクタン、デカン、ドデカン、デカリン等の飽和炭化水素類;ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールメチル−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、1,4−ブタンジオールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のグリコール類;酢酸フェニル、シクロヘキサノールアセテート、3−メトキシブチルアセテート等のエステル類などを挙げられることができ、その中でも適度な乾燥速度を持つことから、好ましくはトルエン、o−キシレン、メシチレン、1,2,4−トリメチルベンゼン、テトラリン、インダン、アニソール、2−メチルアニソール、3−メチルアニソール、2,3−ジメチルアニソール、3,4−ジメチルアニソール、2,6−ジメチルアニソール、エチルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、1,2−メチレンジオキシベンゼン、1,2−エチレンジオキシベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,3−ジクロロベンゼン、1,4−ジクロロベンゼンであり、さらに好ましくは、トルエン、o−キシレン、メシチレン、テトラリン、インダン、アニソール、2−メチルアニソール、3−メチルアニソール、2,3−ジメチルアニソール、3,4−ジメチルアニソール、2,6−ジメチルアニソールである。 Examples of the solvent that can be used in the present invention include aromatic hydrocarbons such as toluene, mesityrene, o-xylene, isopropylbenzene, pentylbenzene, cyclohexylbenzene, 1,2,4-trimethylbenzene, tetraline, and indan. Anisole, 2-methylanisole, 3-methylanisole, 2,3-dimethylanisole, 3,4-dimethylanisole, 2,6-dimethylanisole, ethylphenyl ether, butylphenyl ether, 1,2-methylenedioxybenzene , 1,2-ethylenedioxybenzene and other aromatic ethers; chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene and other aromatic halogen compounds; cyclohexane, octane, decane , Dodecane, saturated hydrocarbons such as decalin; dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diacetate, dipropylene glycol methyl-n-propyl ether, dipropylene glycol methyl ether acetate, 1,4-butanediol diacetate, 1, 3-butylene glycol diacetate, 1,3-butylene glycol diacetate, 1,6-hexanediol diacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol Glycols such as monobutyl ether acetate; esters such as phenylacetate, cyclohexanol acetate, and 3-methoxybutyl acetate can be mentioned, and among them, toluene and o-xylene are preferable because they have an appropriate drying rate. , Mesitylene, 1,2,4-trimethylbenzene, tetraline, indan, anisole, 2-methylanisole, 3-methylanisole, 2,3-dimethylanisole, 3,4-dimethylanisole, 2,6-dimethylanisole, ethyl Phenyl ether, butyl phenyl ether, 1,2-methylenedioxybenzene, 1,2-ethylenedioxybenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, and 1,4-dichlorobenzene are more preferable. Benzene, o-xylene, mesityrene, tetralin, indan, anisole, 2-methylanisole, 3-methylaniso R, 2,3-dimethylanisole, 3,4-dimethylanisole, 2,6-dimethylanisole.

なお、本発明で用いる溶媒は、1種類の溶媒を単独で使用、または沸点、極性、溶解度パラメーターなど性質の異なる溶媒を2種類以上混合して使用することが可能である。 As the solvent used in the present invention, one type of solvent can be used alone, or two or more types of solvents having different properties such as boiling point, polarity, and solubility parameter can be mixed and used.

一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体を溶媒に混合溶解する際の温度としては、溶解を促進させる目的のため、0〜80℃の温度範囲で行うことが好ましく、10〜60℃の温度範囲で行うことが更に好ましい。 The temperature at which the heteroacene derivative represented by the general formula (1) is mixed and dissolved in a solvent is preferably in the temperature range of 0 to 80 ° C., preferably in the temperature range of 10 to 60 ° C. for the purpose of promoting dissolution. It is more preferable to carry out with.

また、一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体を有機溶媒に溶解混合する時間は、均一溶液を得るため、1分〜1時間で溶解することが好ましい。 Further, the time for dissolving and mixing the heteroacene derivative represented by the general formula (1) in an organic solvent is preferably 1 minute to 1 hour in order to obtain a uniform solution.

本発明では本発明の有機半導体層形成用溶液における一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体の濃度が0.1〜10.0重量%の範囲であると、取り扱い容易になり、有機半導体層を形成する際の効率により優れるものとなる。また、有機半導体層形成用溶液の粘度が0.3〜10mPa・sの範囲であると、より好適な塗工性を発現するものとなる。 In the present invention, when the concentration of the heteroacene derivative represented by the general formula (1) in the solution for forming an organic semiconductor layer of the present invention is in the range of 0.1 to 10.0% by weight, it becomes easy to handle and the organic semiconductor layer can be formed. It will be more efficient in forming. Further, when the viscosity of the solution for forming an organic semiconductor layer is in the range of 0.3 to 10 mPa · s, more suitable coatability is exhibited.

なお該溶液は、該ヘテロアセン誘導体自体が適度の凝集性を有することから比較的に低温で調製することが可能、且つ耐酸化性があることから、塗布法による有機薄膜の製造に好適に適用できる。即ち、雰囲気から空気を除く必要がないことから塗布工程を簡略化することができる。さらに該溶液は、例えば、ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン)、ポリビニルナフタレン、エチレン−ノルボルネンコポリマー、ポリフェニレンエーテル、ポリメチルメタクリレート等のポリマーをバインダーとして存在させることもできる。これらのポリマーバインダーの濃度は、適度な溶液の粘度のため、0.1〜10.0重量%であることが好ましい。 Since the heteroacen derivative itself has appropriate cohesiveness, the solution can be prepared at a relatively low temperature, and since it has oxidation resistance, it can be suitably applied to the production of an organic thin film by a coating method. .. That is, since it is not necessary to remove air from the atmosphere, the coating process can be simplified. Further, the solution may contain a polymer such as polystyrene, poly (α-methylstyrene), polyvinylnaphthalene, ethylene-norbornene copolymer, polyphenylene ether, polymethylmethacrylate or the like as a binder. The concentration of these polymer binders is preferably 0.1 to 10.0% by weight because of the appropriate viscosity of the solution.

本発明の有機半導体層形成用溶液を用いて有機半導体層を形成する際の塗布方法としては、有機半導体層を形成可能な方法であれば特に制限はなく、例えば、スピンコート、ドロップキャスト、ディップコート、キャストコート等の簡易塗工法;ディスペンサー、インクジェット、スリットコート、ブレードコート、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷等の印刷法を挙げることができ、中でも容易に効率よく有機半導体層とすることが可能となることから、スピンコート、ドロップキャスト、インクジェット、フレキソ印刷であることが好ましい。 The coating method for forming the organic semiconductor layer using the solution for forming the organic semiconductor layer of the present invention is not particularly limited as long as it can form the organic semiconductor layer, and is, for example, spin coating, drop casting, or dipping. Simple coating methods such as coating and cast coating; printing methods such as dispenser, inkjet, slit coating, blade coating, flexo printing, screen printing, gravure printing, offset printing, etc. can be mentioned, and among them, easily and efficiently with organic semiconductor layers. Spin coating, drop casting, inkjet, and flexo printing are preferable because they can be used.

本発明の有機半導体層形成用溶液を塗布後、溶媒を乾燥除去することにより有機半導体層を形成することが可能である。 An organic semiconductor layer can be formed by applying the solution for forming an organic semiconductor layer of the present invention and then drying and removing the solvent.

塗布した有機半導体層から溶媒を乾燥除去する際、乾燥する条件に特に制限はなく、例えば、常圧下、又は減圧下で溶媒の乾燥除去を行うことが可能である。 When the solvent is dried and removed from the coated organic semiconductor layer, the drying conditions are not particularly limited, and for example, the solvent can be dried and removed under normal pressure or reduced pressure.

塗布した有機半導体層から有機溶媒を乾燥除去する温度に特に制限はないが、効率よく塗布した有機半導体層から有機溶媒を乾燥除去することができ、有機半導体層を形成することが可能であるため、10〜150℃の温度範囲で行うことが好ましい。 The temperature at which the organic solvent is dried and removed from the coated organic semiconductor layer is not particularly limited, but the organic solvent can be efficiently dried and removed from the coated organic semiconductor layer, and the organic semiconductor layer can be formed. , Preferably in the temperature range of 10 to 150 ° C.

塗布した有機半導体層から有機溶媒を乾燥除去する際、除去する有機溶媒の気化速度を調節することで、一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体の結晶成長を制御することが可能である。 When the organic solvent is dried and removed from the coated organic semiconductor layer, the crystal growth of the heteroacene derivative represented by the general formula (1) can be controlled by adjusting the vaporization rate of the organic solvent to be removed.

本発明の有機半導体層形成用溶液により形成される有機半導体層の膜厚に制限はなく、良好なキャリア移動が得られることから、1nm〜1μmの範囲であることが好ましく、10nm〜300nmの範囲であることが更に好ましい。 The film thickness of the organic semiconductor layer formed by the solution for forming an organic semiconductor layer of the present invention is not limited, and good carrier transfer can be obtained. Therefore, the range is preferably 1 nm to 1 μm, and 10 nm to 300 nm. Is more preferable.

また、得られる有機半導体層は、有機半導体層を形成後、40〜180℃でアニール処理を行ってもよい。 Further, the obtained organic semiconductor layer may be annealed at 40 to 180 ° C. after forming the organic semiconductor layer.

本発明の有機半導体層形成用溶液より形成される有機半導体層は、有機半導体デバイス、特に有機薄膜トランジスタの有機半導体層として使用することが可能である。 The organic semiconductor layer formed from the organic semiconductor layer forming solution of the present invention can be used as an organic semiconductor layer of an organic semiconductor device, particularly an organic thin film transistor.

有機薄膜トランジスタは、基板上に、ソース電極及びドレイン電極を付設した有機半導体層とゲート電極とを絶縁層を介し積層することにより得ることができ、該有機半導体層に本発明の有機半導体層形成用溶液により形成した有機半導体層を用いることにより、優れた半導体・電気特性を発現する有機薄膜トランジスタとすることが可能である。 The organic thin film can be obtained by laminating an organic semiconductor layer having a source electrode and a drain electrode attached on the substrate and a gate electrode via an insulating layer, and is used for forming the organic semiconductor layer of the present invention on the organic semiconductor layer. By using the organic semiconductor layer formed by the solution, it is possible to obtain an organic thin film exhibiting excellent semiconductor and electrical characteristics.

図1に一般的な有機薄膜トランジスタの断面形状による構造を示す。ここで、(A)は、ボトムゲート−トップコンタクト型、(B)は、ボトムゲート−ボトムコンタクト型、(C)は、トップゲート−トップコンタクト型、(D)は、トップゲート−ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタであり、1は有機半導体層、2は基板、3はゲート電極、4はゲート絶縁層、5はソース電極、6はドレイン電極を示し、本発明の有機半導体層形成用溶液より形成される有機半導体層は、いずれの有機薄膜トランジスタにも適用することが可能である。 FIG. 1 shows a structure of a general organic thin film transistor based on the cross-sectional shape. Here, (A) is a bottom gate-top contact type, (B) is a bottom gate-bottom contact type, (C) is a top gate-top contact type, and (D) is a top gate-bottom contact type. 1 is an organic semiconductor layer, 2 is a substrate, 3 is a gate electrode, 4 is a gate insulating layer, 5 is a source electrode, and 6 is a drain electrode, which are formed from the organic semiconductor layer forming solution of the present invention. The organic semiconductor layer to be formed can be applied to any organic thin film transistor.

本発明に係る基板としては特に制限はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、環状ポリオレフィン、フッ素化環状ポリオレフィン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリ(ジイソプロピルフマレート)、ポリ(ジエチルフマレート)、ポリ(ジイソプロピルマレエート)、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、セルローストリアセテート等のプラスチック基板;ガラス、石英、酸化アルミニウム、シリコン、ハイドープシリコン、酸化シリコン、二酸化タンタル、五酸化タンタル、インジウム錫酸化物等の無機材料基板;金、銅、クロム、チタン、アルミニウム等の金属基板等を挙げることができる。なお、ハイドープシリコンを基板に用いた場合、その基板はゲート電極を兼ねることができる。 The substrate according to the present invention is not particularly limited, and for example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polymethylmethacrylate, polymethylacrylate, polyethylene, polypropylene, polystyrene, cyclic polyolefin, fluorinated cyclic polyolefin, polyimide, polycarbonate, polyvinylphenol, Plastic substrates such as polyvinyl alcohol, poly (diisopropyl fumarate), poly (diethyl fumarate), poly (diisopropyl maleate), polyether sulfone, polyphenylene sulfide, cellulose triacetate; glass, quartz, aluminum oxide, silicon, high-doped silicon , Inorganic material substrates such as silicon oxide, tantalum dioxide, tantalum pentoxide, indium tin oxide; metal substrates such as gold, copper, chromium, titanium and aluminum. When high-doped silicon is used for the substrate, the substrate can also serve as a gate electrode.

本発明に係るゲート電極としては特に制限はなく、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、ハイドープシリコン、スズ酸化物、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物、クロム、チタン、タンタル、グラフェン、カーボンナノチューブ等の無機材料;ドープされた導電性高分子(例えばPEDOT−PSS)等の有機材料を挙げることができる。 The gate electrode according to the present invention is not particularly limited, and for example, aluminum, gold, silver, copper, high-doped silicon, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide, chromium, titanium, tantalum, graphene, carbon nanotubes and the like. Inorganic materials; organic materials such as doped conductive polymers (eg PEDOT-PSS) can be mentioned.

また、上記の無機材料は、金属のナノ粒子インクとしても差し支えなく使用することができる。金属ナノ粒子インクとして用いる場合の溶媒は、適度の分散性のため、水、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール等の極性溶媒;ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン等の炭素数6〜14の脂肪族炭化水素溶媒;トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、オクチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、テトラリン、インダン、アニソール、1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、1,2−ジメチルアニソール、2,3−ジメチルアニソール、3,4−ジメチルアニソール等の炭素数7〜14の芳香族炭化水素溶媒であることが好ましい。該ナノ粒子インクを塗布後、導電性向上のため、80℃〜200℃の温度範囲でアニール処理することが好ましい。 Further, the above-mentioned inorganic material can be used as a metal nanoparticle ink without any problem. The solvent used as a metal nanoparticles ink is a polar solvent such as water, methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, etc. for moderate dispersibility; hexane, heptane, octane, decane, dodecane, An aliphatic hydrocarbon solvent having 6 to 14 carbon atoms such as tetradecane; toluene, xylene, mesityrene, ethylbenzene, pentylbenzene, hexylbenzene, octylbenzene, cyclohexylbenzene, tetraline, indan, anisole, 1,2-dimethoxybenzene, 1, It is preferably an aromatic hydrocarbon solvent having 7 to 14 carbon atoms such as 3-dimethoxybenzene, 1,2-dimethylanisole, 2,3-dimethylanisole and 3,4-dimethylanisole. After applying the nanoparticle ink, it is preferable to perform annealing treatment in a temperature range of 80 ° C. to 200 ° C. in order to improve conductivity.

本発明に係るゲート絶縁層としては特に制限はなく、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、二酸化タンタル、五酸化タンタル、インジウム錫酸化物、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマス等の無機材料;ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリ(ジイソプロピルフマレート)、ポリ(ジエチルフマレート)、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリけい皮酸エチル、ポリけい皮酸メチル、ポリクロトン酸エチル、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン−コ−1−ブテン、ポリイソブチレン、ポリプロピレン、ポリシクロペンタン、ポリシクロヘキサン、ポリシクロヘキサン−エチレン共重合体、ポリフッ素化シクロペンタン、ポリフッ素化シクロヘキサン、ポリフッ素化シクロヘキサン−エチレン共重合体、パリレンC、ポリイミド樹脂、BCB樹脂(商品名:サイクロテン、ダウ・ケミカル社製)、Cytop(商標)、Teflon(商標)等のポリマー絶縁材料を挙げることができ、製法が簡便であることから、塗布法が適用できるポリマー絶縁材料(ポリマーゲート絶縁層)であることが好ましい。 The gate insulating layer according to the present invention is not particularly limited, and for example, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, titanium oxide, tantalum dioxide, tantalum pentoxide, indium tin oxide, tin oxide, vanadium oxide, and titanium oxide. Inorganic materials such as barium acid acid, bismuth titanate; polymethylmethacrylate, polymethylacrylate, polyimide, polycarbonate, polyvinylphenol, polyvinyl alcohol, poly (diisopropylfumarate), poly (diethylfumarate), polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, Ethyl polysilicate, methyl polysilicate, ethyl polycrotonate, polyethersulfone, polypropylene-co-1-butene, polyisobutylene, polypropylene, polycyclopentane, polycyclohexane, polycyclohexane-ethylene copolymer, polyfluorine Cyclopentane, polyfluorinated cyclohexane, polyfluorinated cyclohexane-ethylene copolymer, parylene C, polyimide resin, BCB resin (trade name: Cycloten, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.), Cytop ™, Teflon ™ The polymer insulating material (polymer gate insulating layer) to which the coating method can be applied is preferable because the production method is simple.

該ポリマー絶縁材料を溶解させるに用いる溶媒としては特に制限がなく、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン等の炭素数6〜14の脂肪族炭化水素溶媒;THF、1,2−ジメトキシエタン、ジオキサン等のエーテル系溶媒;エタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−エチルヘキサノール等のアルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセトフェノン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノールアセテート、3−メトキシブチルアセテート等のエステル系溶媒;DMF、NMP等のアミド系溶媒;ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールメチル−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、1,4−ブタンジオールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のグリコール系溶媒;パーフルオロヘキサン、パーフルオロオクタン、2−(ペンタフルオロエチル)ヘキサン、3−(ペンタフルオロエチル)ヘプタン等のフッ素化溶媒等が挙げられる。 The solvent used to dissolve the polymer insulating material is not particularly limited, and for example, an aliphatic hydrocarbon solvent having 6 to 14 carbon atoms such as hexane, heptane, octane, decane, dodecane, and tetradecane; THF, 1,2- Ether-based solvents such as dimethoxyethane and dioxane; alcohol-based solvents such as ethanol, isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-butanol and 2-ethylhexanol; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, diisopropyl ketone and acetophenone; Ester solvents such as ethyl acetate, γ-butyrolactone, cyclohexanol acetate, 3-methoxybutyl acetate; amide solvents such as DMF and NMP; dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diacetate, dipropylene glycol methyl-n-propyl Ether, Dipropylene glycol methyl ether acetate, 1,4-butanediol diacetate, 1,3-butylene glycol diacetate, 1,3-butylene glycol diacetate, 1,6-hexanediol diacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate , Propropylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate and other glycol solvents; perfluorohexane, perfluorooctane, 2- (pentafluoroethyl) hexane, 3- (penta) Fluorinated solvents such as fluoroethyl) heptane can be mentioned.

該ポリマー絶縁材料の濃度は、例えば、20〜40℃の温度において0.1〜10.0重量%である。当該濃度において得られる絶縁層の膜厚に制限はなく、耐絶縁性の観点から、好ましくは100nm〜1μm、さらに好ましくは150nm〜900nmである。 The concentration of the polymer insulating material is, for example, 0.1 to 10.0% by weight at a temperature of 20 to 40 ° C. The film thickness of the insulating layer obtained at this concentration is not limited, and is preferably 100 nm to 1 μm, more preferably 150 nm to 900 nm from the viewpoint of insulation resistance.

そして、これらのゲート絶縁層の表面は、例えば、オクタデシルトリクロロシラン、デシルトリクロロシラン、デシルトリメトキシシラン、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、β−フェネチルトリクロロシラン、β−フェネチルトリメトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリメトキシシラン等のシラン類;オクタデシルホスホン酸、デシルホスホン酸、オクチルホスホン酸等のホスホン酸類、ヘキサメチルジシラザン等のシリルアミン類で修飾処理したものであっても使用することができる。一般的にゲート絶縁層の表面処理を行うことにより、有機半導体材料の結晶粒径の増大及び分子配向の向上のため、キャリア移動度、電流オン・オフ比の向上、及び閾値電圧の低下という好ましい結果が得られる。 The surfaces of these gate insulating layers are, for example, octadecyltrichlorosilane, decyltrichlorosilane, decyltrimethoxysilane, octyltrichlorosilane, octadecyltrimethoxysilane, β-phenethyllichlorosilane, β-phenetyltrimethoxysilane, and phenyltri. Silanes such as chlorosilane and phenyltrimethoxysilane; even those modified with phosphonic acids such as octadecylphosphonic acid, decylphosphonic acid and octylphosphonic acid, and silylamines such as hexamethyldisilazane can be used. Generally, by surface-treating the gate insulating layer, it is preferable to improve the carrier mobility, the current on / off ratio, and the threshold voltage in order to increase the crystal grain size and the molecular orientation of the organic semiconductor material. The result is obtained.

本発明の有機薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極の材料としては特に制限がなく、ゲート電極と同様の材料を用いることができ、ゲート電極の材料と同じであっても異なっていてもよく、異種材料を積層してもよい。また、キャリアの注入効率を上げるために、これらの電極材料に表面処理を実施することもできる。表面処理に用いる表明処理剤としては、例えば、ベンゼンチオール、ペンタフルオロベンゼンチオール、4−フルオロベンゼンチオール、4−メトキシベンゼンチオール等を挙げることができる。 The material of the source electrode and the drain electrode of the organic thin film transistor of the present invention is not particularly limited, and the same material as the gate electrode can be used, and the material may be the same as or different from that of the gate electrode. May be laminated. In addition, surface treatment can be performed on these electrode materials in order to increase the efficiency of carrier injection. Examples of the expression treatment agent used for the surface treatment include benzenethiol, pentafluorobenzenethiol, 4-fluorobenzenethiol, 4-methoxybenzenethiol and the like.

本発明の有機薄膜トランジスタは、速い動作性のため、キャリア移動度が、0.1cm/V・s以上であることが好ましい。また、高いスイッチ特性のため、電流オン・オフ比が、1.0×10以上であることが好ましい。 The organic thin film transistor of the present invention preferably has a carrier mobility of 0.1 cm 2 / V · s or more because of its high operability. Moreover, because of the high switching characteristics, current on-off ratio, is preferably 1.0 × 10 6 or more.

本発明の有機半導体材料は、電子ペーパー、有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイ、ICタグ(RFIDタグ)、圧力センサー、バイオセンサー等のトランジスタの有機半導体層用途;有機ELディスプレイ材料;有機半導体レーザー材料;有機薄膜太陽電池材料;フォトニック結晶材料等の電子材料に利用することができ、一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体が結晶性の薄膜となるため、有機薄膜トランジスタの半導体層用途として用いられることが好ましい。 The organic semiconductor material of the present invention is used for organic semiconductor layers of transistors such as electronic papers, organic EL displays, liquid crystal displays, IC tags (RFID tags), pressure sensors, and biosensors; organic EL display materials; organic semiconductor laser materials; organic. Thin-film solar cell material; It can be used as an electronic material such as a photonic crystal material, and since the heteroacene derivative represented by the general formula (1) becomes a crystalline thin film, it can be used as a semiconductor layer application for an organic thin film transistor. preferable.

本発明の新規なヘテロアセン誘導体は、高いキャリア移動度を与えると共に高耐熱性及び高耐酸化性、適当な溶解性を持っていることから、塗布で優れた半導体特性を発現する有機薄膜トランジスタを提供することが可能となり、その効果は極めて高いものである。 The novel heteroacene derivative of the present invention provides high carrier mobility, high heat resistance, high oxidation resistance, and appropriate solubility, and thus provides an organic thin film transistor that exhibits excellent semiconductor properties by coating. It is possible, and the effect is extremely high.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

生成物の同定にはH NMRスペクトル、ガスクロマトフラフィー−マススペクトル(GCMS)、及び液体クロマトグラフィー−マススペクトル(LCMS)分析を用いた。 1 H NMR spectrum, gas chromatographic fluffy-mass spectrum (GCMS), and liquid chromatography-mass spectrum (LCMS) analysis were used to identify the products.

H NMRスペクトル分析>
装置;日本電子製、(商品名)Delta V5(400MHz)
<ガスクロマトグラフィー−マススペクトル分析>
装置;パーキンエルマー製、(商品名)オートシステムXL(MS部;ターボマスゴールド)
カラム;J&Wサイエンティフィック社製、(商品名)DB−1,30m。
MSイオン化;電子衝突(EI)法(70エレクトロンボルト)
<液体クロマトグラフィー−マススペクトル(LCMS)分析>
装置;ブルカー・ダルトニクス、(商品名)microTOF focus
MSイオン化;大気圧化学イオン化(APCI)法
カラム;東ソー製、ODS−100V、5μm、4.6mm×250mm
溶離液;ジクロロメタン:アセトニトリル=2:8(容積比)
流量;1.0ml/min
検出条件;UV検出(254nm)
反応の進行の確認等はガスクロマトグラフィー(GC)及び液体クロマトグラフィー(LC)分析を用いた。
< 1 1 H NMR spectrum analysis>
Equipment: JEOL Ltd. (trade name) Delta V5 (400MHz)
<Gas Chromatography-Mass Spectrum Analysis>
Equipment: PerkinElmer, (trade name) Auto System XL (MS section; Turbo Mass Gold)
Column; manufactured by J & W Scientific Co., Ltd. (trade name) DB-1,30 m.
MS ionization; electron impact (EI) method (70 electron volt)
<Liquid Chromatography-Mass Spectrum (LCMS) Analysis>
Equipment; Bruker Daltonics, (trade name) microTOF focus
MS ionization; atmospheric pressure chemical ionization (APCI) method column; manufactured by Tosoh, ODS-100V, 5 μm, 4.6 mm × 250 mm
Eluent; Dichloromethane: Acetonitrile = 2: 8 (volume ratio)
Flow rate; 1.0 ml / min
Detection conditions; UV detection (254 nm)
Gas chromatography (GC) and liquid chromatography (LC) analysis were used to confirm the progress of the reaction.

<ガスクロマトグラフィー分析>
装置;島津製作所製、(商品名)GC14B
カラム;J&Wサイエンティフィック社製、(商品名)DB−1,30m
ヘテロアセン誘導体の純度測定は液体クロマトグラフィー分析を用いた。
<Gas chromatography analysis>
Equipment: Shimadzu Corporation, (trade name) GC14B
Column; manufactured by J & W Scientific, (trade name) DB-1,30m
Liquid chromatography analysis was used to measure the purity of the heteroacene derivative.

<液体クロマトグラフィー分析>
装置;東ソー製(コントローラー;PX−8020、ポンプ;CCPM−II、デガッサー;SD−8022)
カラム;東ソー製、(商品名)ODS−100V、5μm、4.6mm×250mm
カラム温度;33℃
溶離液;ジクロロメタン:アセトニトリル=2:8(容積比)
流量;1.0ml/min
検出器;UV(東ソー製、(商品名)UV−8020、波長;254nm)。
<Liquid chromatography analysis>
Equipment: Made by Tosoh (Controller: PX-8020, Pump; CCPM-II, Degasser; SD-8022)
Column: Made by Tosoh, (trade name) ODS-100V, 5 μm, 4.6 mm x 250 mm
Column temperature; 33 ° C
Eluent; Dichloromethane: Acetonitrile = 2: 8 (volume ratio)
Flow rate; 1.0 ml / min
Detector; UV (manufactured by Tosoh, (trade name) UV-8020, wavelength; 254 nm).

合成例1 (1,8−ジクロロナフタレン−2,7−ジオールの合成)((A)工程)
窒素雰囲気下、200mL3つ口フラスコに2,7−ジヒドロキシナフタレン(東京化成工業)992mg(6.20mmol)及びアセトニトリル(脱水グレード)60mLを添加した。この溶液を0℃に冷却し、N−クロロスクシンイミド(東京化成工業)1.74g(13.0mmol)を添加した。得られた混合物を室温で5時間撹拌し、塩酸60mLを添加することで反応を停止した。ジクロロメタンで抽出し、有機相を食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製(展開溶媒:ジクロロメタン)し、1,8−ジクロロナフタレン−2,7−ジオール1.06gを得た(収率75%)
合成例2 (1,8−ジクロロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレンの合成)((B)工程)
窒素雰囲気下、100mL2つ口フラスコに合成例1で得た1,8−ジクロロナフタレン−2,7−ジオール1.01g(4.40mmol)及びピリジン(脱水グレード)20mLを添加した。この溶液を0℃に冷却し、トリフルオロメタンスルホン酸無水物(東京化成工業)1.58mL(9.68mmol)を加え、室温に昇温しながら24時間撹拌した。反応溶液を0℃に冷却後、塩酸30mLを添加することで反応を停止した。ジクロロメタンで抽出し、有機相を食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、1,8−ジクロロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレン2.06gを得た(収率95%)。
Synthesis Example 1 (Synthesis of 1,8-dichloronaphthalene-2,7-diol) (Step (A))
Under a nitrogen atmosphere, 992 mg (6.20 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (Tokyo Chemical Industry) and 60 mL of acetonitrile (dehydration grade) were added to a 200 mL three-necked flask. This solution was cooled to 0 ° C., and 1.74 g (13.0 mmol) of N-chlorosuccinimide (Tokyo Chemical Industry) was added. The obtained mixture was stirred at room temperature for 5 hours, and the reaction was stopped by adding 60 mL of hydrochloric acid. Extracted with dichloromethane, the organic phase was washed with brine and dried over anhydrous sodium sulfate. The mixture was concentrated under reduced pressure, and the obtained residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: dichloromethane) to obtain 1.06 g of 1,8-dichloronaphthalene-2,7-diol (yield 75%).
Synthesis Example 2 (Synthesis of 1,8-dichloro-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyloxy) naphthalene) (Step (B))
Under a nitrogen atmosphere, 1.01 g (4.40 mmol) of 1,8-dichloronaphthalene-2,7-diol obtained in Synthesis Example 1 and 20 mL of pyridine (dehydration grade) were added to a 100 mL two-necked flask. This solution was cooled to 0 ° C., 1.58 mL (9.68 mmol) of trifluoromethanesulfonic anhydride (Tokyo Chemical Industry) was added, and the mixture was stirred for 24 hours while raising the temperature to room temperature. After cooling the reaction solution to 0 ° C., the reaction was stopped by adding 30 mL of hydrochloric acid. Extracted with dichloromethane, the organic phase was washed with brine and dried over anhydrous sodium sulfate. The mixture was concentrated under reduced pressure, and the obtained residue was purified by silica gel column chromatography to obtain 2.06 g of 1,8-dichloro-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyloxy) naphthalene (yield 95%).

合成例3 (2,7−ジ(3−ブロモチエニル−2−)−1,8−ジクロロナフタレン)の合成((C)工程)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に、2,3−ジブロモチオフェン(東京化成工業)2.18g(9.00mmol)及びTHF(脱水グレード)40mlを添加した。この溶液を0℃に冷却し、エチルマグネシウムクロライド(シグマ−アルドリッチ、2.0M)のTHF溶液4.60ml(9.20mmol)を滴下した。この混合物を0℃で1時間熟成した(グリニャール試薬の調製)。一方、窒素雰囲気下、別の200mlシュレンク反応容器に、塩化亜鉛(和光純薬工業)1.36g(10.0mmol)及びTHF(脱水グレード)20mlを添加し、0℃に冷却した。この得られた白色微スラリー溶液へ、先に調製した2,3−ジブロモチオフェンのグリニャール試薬をテフロンキャヌラーを用いて滴下し、さらにTHF(脱水グレード)5mlを用いて100mlシュレンク反応容器及びテフロンキャヌラーを洗浄しながら投入した。得られた混合物を0℃で30分間、さらに室温で1時間攪拌した。生成した3−ブロモチエニル−2−亜鉛誘導体の白色微スラリー液に、合成例2で得た1,8−ジクロロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレン1.48g(3.00mmol)及び触媒としてテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業)52.0mg(0.0448mmol、1,8−ジクロロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレンに対し1.50モル%)を添加した。50℃で20時間反応を実施した後、容器を水冷し1N塩酸100mlを添加することで反応を停止させた。トルエンで抽出し、有機相を食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製(展開溶媒:トルエン)した。減圧濃縮し、得られた残渣をヘキサン20mlで洗浄した。得られた残渣をヘプタン/トルエン=2/1から再結晶精製し、2,7−ジ(3−ブロモチエニル−2−)−1,8−ジクロロナフタレン638mgを得た(収率41%)。
Synthesis Example 3 (Synthesis of 2,7-di (3-bromothienyl-2-) -1,8-dichloronaphthalene) (step (C))
Under a nitrogen atmosphere, 2.18 g (9.00 mmol) of 2,3-dibromothiophene (Tokyo Chemical Industry) and 40 ml of THF (dehydration grade) were added to a 100 ml Schlenk reaction vessel. The solution was cooled to 0 ° C. and 4.60 ml (9.20 mmol) of a THF solution of ethylmagnesium chloride (Sigma-Aldrich, 2.0 M) was added dropwise. The mixture was aged at 0 ° C. for 1 hour (preparation of Grignard reagents). On the other hand, under a nitrogen atmosphere, 1.36 g (10.0 mmol) of zinc chloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 20 ml of THF (dehydration grade) were added to another 200 ml Schlenk reaction vessel, and the mixture was cooled to 0 ° C. The Grignard reagent of 2,3-dibromothiophene prepared above was added dropwise to the obtained white fine slurry solution using a Teflon cannula, and further, a 100 ml Schlenk reaction vessel and Teflon using 5 ml of THF (dehydration grade) were used. The cannula was added while cleaning. The resulting mixture was stirred at 0 ° C. for 30 minutes and further at room temperature for 1 hour. 1.48 g (3.00 mmol) of 1,8-dichloro-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyloxy) naphthalene obtained in Synthesis Example 2 was added to the white fine slurry of the produced 3-bromothienyl-2-zinc derivative. And as a catalyst, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (Tokyo Chemical Industry) 52.0 mg (0.0448 mmol, 1.50 mol% with respect to 1,8-dichloro-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyloxy) naphthalene). Was added. After carrying out the reaction at 50 ° C. for 20 hours, the container was cooled with water and 100 ml of 1N hydrochloric acid was added to stop the reaction. The mixture was extracted with toluene, the organic phase was washed with brine, and dried over anhydrous sodium sulfate. The mixture was concentrated under reduced pressure, and the obtained residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: toluene). The mixture was concentrated under reduced pressure, and the obtained residue was washed with 20 ml of hexane. The obtained residue was recrystallized from heptane / toluene = 2/1 to obtain 638 mg of 2,7-di (3-bromothienyl-2-) -1,8-dichloronaphthalene (yield 41%).

実施例1 (無置換ヘテロアセン(化合物1)の合成)((D)工程)
窒素雰囲気下、300ml三口フラスコに硫化ナトリウム・9水和物(和光純薬工業)836mg(3.48mmol)及びNMP60mlを添加した。160℃で1時間加熱しながら系中から発生する水を除去し、室温に冷却した。ここに、合成例3で得た2,7−ジ(3−ブロモチエニル−2−)−1,8−ジクロロナフタレン602mg(1.16mmol)を添加した。得られた混合物を170℃で5時間加熱した後、室温に冷却した。氷冷下、反応混合物に水120mlを添加し、析出した固体を濾過した。固体を水、メタノール、ヘキサンで洗浄し、無置換ヘテロアセン184mgを得た(収率45%)。
Example 1 (Synthesis of unsubstituted heteroacene (Compound 1)) (Step (D))
Under a nitrogen atmosphere, 836 mg (3.48 mmol) of sodium sulfide / 9 hydrate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 60 ml of NMP were added to a 300 ml three-necked flask. Water generated from the system was removed while heating at 160 ° C. for 1 hour, and the mixture was cooled to room temperature. To this, 602 mg (1.16 mmol) of 2,7-di (3-bromothienyl-2-) -1,8-dichloronaphthalene obtained in Synthesis Example 3 was added. The resulting mixture was heated at 170 ° C. for 5 hours and then cooled to room temperature. Under ice cooling, 120 ml of water was added to the reaction mixture, and the precipitated solid was filtered. The solid was washed with water, methanol and hexane to give 184 mg of unsubstituted heteroacene (yield 45%).

実施例2 (ジアシルヘテロアセンの合成)((E)工程)
200ml三口フラスコに実施例1で合成した無置換ヘテロアセン160mg(0.454mmol)及びジクロロメタン(脱水グレード)40mlを添加した。この混合物を氷冷し、塩化アルミニウム(和光純薬工業)211mg(1.58mmol)及び塩化ヘキサノイル(シグマ−アルドリッチ)183mg(1.36mmol)を添加した。得られた混合物を室温で39時間攪拌後、氷冷し水100mlを添加することで反応を停止させた。得られた混合物を加熱し、ジクロロメタンを留去した。得られた黄色スラリー液を濾過し、黄色固体を水、1M塩酸、水、及びメタノールの順に洗浄後、減圧乾燥し、ジアシルヘテロアセン224mgを得た(収率90%)。
Example 2 (Synthesis of diacyl heteroacene) (Step (E))
To a 200 ml three-necked flask, 160 mg (0.454 mmol) of the unsubstituted heteroacene synthesized in Example 1 and 40 ml of dichloromethane (dehydrated grade) were added. The mixture was ice-cooled and 211 mg (1.58 mmol) of aluminum chloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 183 mg (1.36 mmol) of hexanoyl chloride (sigma-Aldrich) were added. The obtained mixture was stirred at room temperature for 39 hours, cooled with ice, and 100 ml of water was added to stop the reaction. The resulting mixture was heated and dichloromethane was distilled off. The obtained yellow slurry liquid was filtered, and the yellow solid was washed with water, 1M hydrochloric acid, water, and methanol in this order, and then dried under reduced pressure to obtain 224 mg of diacyl heteroacene (yield 90%).

実施例3 (ヘテロアセン誘導体(化合物4)の合成)((F)工程)
窒素雰囲気下、100ml三口フラスコに実施例2で合成したジアシルヘテロアセン201mg(0.366mmol)及びTHF(脱水グレード)30mlを添加した。この混合物を氷冷し、塩化アルミニウム(和光純薬工業)244mg(1.83mmol)、水素化ホウ素ナトリウム(和光純薬工業)138mg(3.66mmol)の順に添加した。この混合物を加熱還流下で5時間攪拌後、水冷し水30mlを添加して反応を停止させた。トルエンで抽出し、有機相を1M塩酸、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(展開溶媒:ヘキサン/トルエン=2/1)、さらに得られた化合物をトルエンから3回再結晶精製し、ヘテロアセン誘導体(化合物4)の結晶57.2mgを得た(収率30%)。
Example 3 (Synthesis of heteroacene derivative (Compound 4)) (Step (F))
Under a nitrogen atmosphere, 201 mg (0.366 mmol) of diacyl heteroacene synthesized in Example 2 and 30 ml of THF (dehydration grade) were added to a 100 ml three-necked flask. The mixture was ice-cooled and added in the order of aluminum chloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 244 mg (1.83 mmol) and sodium borohydride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 138 mg (3.66 mmol). The mixture was stirred under heating under reflux for 5 hours, then cooled with water and 30 ml of water was added to stop the reaction. The mixture was extracted with toluene, the organic phase was washed with 1M hydrochloric acid and saturated brine, and dried over anhydrous sodium sulfate. The mixture was concentrated under reduced pressure, the obtained residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: hexane / toluene = 2/1), and the obtained compound was recrystallized from toluene three times to obtain a heteroacene derivative (compound 4). Crystals of 57.2 mg were obtained (yield 30%).

実施例4 (ジアシルヘテロアセンの合成)((E)工程)
実施例2で用いた塩化ヘキサノイルの代わりに、塩化ブチリル(シグマ−アルドリッチ)を用いた以外は、実施例2と同様の方法により、ジアシルヘテロアセンを収率92%で得た。
Example 4 (Synthesis of diacyl heteroacene) (Step (E))
Diacyl heteroacene was obtained in a yield of 92% by the same method as in Example 2 except that butyryl chloride (sigma-aldrich) was used instead of hexanoyl chloride used in Example 2.

実施例5 (ヘテロアセン誘導体(化合物2)の合成)((F)工程)
実施例2で合成したジアシルヘテロアセンの代わりに、実施例4で合成したジアシルヘテロアセンを用いた以外は、実施例3と同様の方法により、ヘテロアセン誘導体(化合物2)を収率30%で得た。
Example 5 (Synthesis of heteroacene derivative (Compound 2)) (Step (F))
A heteroacene derivative (Compound 2) was obtained in a yield of 30% by the same method as in Example 3 except that the diacyl heteroacene synthesized in Example 4 was used instead of the diacyl heteroacene synthesized in Example 2. It was.

実施例6 (ジアシルヘテロアセンの合成)((E)工程)
実施例2で用いた塩化ヘキサノイルの代わりに、塩化オクタノイル(シグマ−アルドリッチ)を用いた以外は、実施例2と同様の方法により、ジアシルヘテロアセンの黄色固体を収率83%で得た。
Example 6 (Synthesis of diacyl heteroacene) (Step (E))
A yellow solid of diacyl heteroacene was obtained in a yield of 83% by the same method as in Example 2 except that octanoyl chloride (sigma-aldrich) was used instead of hexanoyl chloride used in Example 2.

実施例7 (ヘテロアセン誘導体(化合物6)の合成)((F)工程)
実施例2で合成したジアシルヘテロアセンの代わりに、実施例6で合成したジアシルヘテロアセンを用いた以外は、実施例3と同様の方法により、ヘテロアセン誘導体(化合物6)の薄黄色結晶を収率40%で得た。
Example 7 (Synthesis of heteroacene derivative (Compound 6)) (Step (F))
Yield of pale yellow crystals of the heteroacene derivative (Compound 6) by the same method as in Example 3 except that the diacyl heteroacene synthesized in Example 6 was used instead of the diacyl heteroacene synthesized in Example 2. Obtained at 40%.

合成例4 (2,7−ジ(2−クロロチエニル−3−)−1,8−ジクロロナフタレン)の合成((C−2)工程)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に、3−ブロモ−2−クロロチオフェン(東京化成工業)1.62g(8.22mmol)及びTHF(脱水グレード)30mlを添加した。この溶液を0℃に冷却し、イソプロピルマグネシウムクロライド(シグマ−アルドリッチ、2.0M)のTHF溶液4.30ml(8.60mmol)を滴下した。この混合物を0℃で1時間熟成した(グリニャール試薬の調製)。一方、窒素雰囲気下、別の200mlシュレンク反応容器に、塩化亜鉛(和光純薬工業)1.23g(9.02mmol)及びTHF(脱水グレード)10mlを添加し、0℃に冷却した。この得られた白色微スラリー溶液へ、先に調製した3−ブロモ−2−クロロチオフェンのグリニャール試薬をテフロンキャヌラーを用いて滴下し、さらにTHF(脱水グレード)5mlを用いて100mlシュレンク反応容器及びテフロンキャヌラーを洗浄しながら投入した。得られた混合物を0℃で30分間、さらに室温で90分間攪拌した。生成した2−クロロチエニル−3−亜鉛誘導体の白色微スラリー液に、合成例2で得た1,8−ジクロロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレン1.35g(2.74mmol)及び触媒としてテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業)47.5mg(0.0411mmol、1,8−ジクロロ−2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタレンに対し1.50モル%)を添加した。50℃で8時間反応を実施した後、容器を水冷し1N塩酸100mlを添加することで反応を停止させた。トルエンで抽出し、有機相を食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製(展開溶媒:トルエン)した。減圧濃縮し、得られた残渣をヘキサン20mlで洗浄した。得られた残渣をヘプタン/トルエン=2/1から再結晶精製し、2,7−ジ(2−クロロチエニル−3−)−1,8−ジクロロナフタレン)648mgを得た(収率55%)。
Synthesis Example 4 (Synthesis of 2,7-di (2-chlorothienyl-3-) -1,8-dichloronaphthalene) (step (C-2))
Under a nitrogen atmosphere, 1.62 g (8.22 mmol) of 3-bromo-2-chlorothiophene (Tokyo Chemical Industry) and 30 ml of THF (dehydration grade) were added to a 100 ml Schlenk reaction vessel. The solution was cooled to 0 ° C. and 4.30 ml (8.60 mmol) of a THF solution of isopropylmagnesium chloride (Sigma-Aldrich, 2.0 M) was added dropwise. The mixture was aged at 0 ° C. for 1 hour (preparation of Grignard reagents). On the other hand, in a nitrogen atmosphere, 1.23 g (9.02 mmol) of zinc chloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 10 ml of THF (dehydration grade) were added to another 200 ml Schlenk reaction vessel, and the mixture was cooled to 0 ° C. The Grignard reagent of 3-bromo-2-chlorothiophene prepared above was added dropwise to the obtained white fine slurry solution using a Teflon cannula, and further, a 100 ml Schlenk reaction vessel was used using 5 ml of THF (dehydration grade). And the Teflon cannula was added while washing. The resulting mixture was stirred at 0 ° C. for 30 minutes and further at room temperature for 90 minutes. 1.35 g (2.74 mmol) of 1,8-dichloro-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyloxy) naphthalene obtained in Synthesis Example 2 was added to the white microslurry of the produced 2-chlorothienyl-3-zinc derivative. And as a catalyst, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (Tokyo Chemical Industry) 47.5 mg (0.0411 mmol, 1.50 mol% with respect to 1,8-dichloro-2,7-bis (trifluoromethanesulfonyloxy) naphthalene). Added. After carrying out the reaction at 50 ° C. for 8 hours, the container was cooled with water and 100 ml of 1N hydrochloric acid was added to stop the reaction. The mixture was extracted with toluene, the organic phase was washed with brine, and dried over anhydrous sodium sulfate. The mixture was concentrated under reduced pressure, and the obtained residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: toluene). The mixture was concentrated under reduced pressure, and the obtained residue was washed with 20 ml of hexane. The obtained residue was recrystallized from heptane / toluene = 2/1 to obtain 648 mg of 2,7-di (2-chlorothienyl-3-) -1,8-dichloronaphthalene (yield 55%). ..

実施例8 (無置換ヘテロアセン(化合物8)の合成)((D−2)工程)
合成例3で合成した2,7−ジ(3−ブロモチエニル−2−)−1,8−ジクロロナフタレンの代わりに、合成例4で合成した2,7−ジ(2−クロロチエニル−3−)−1,8−ジクロロナフタレンを用いた以外は、実施例1と同様の方法により、無置換ヘテロアセン(化合物8)を収率65%で得た。
Example 8 (Synthesis of unsubstituted heteroacene (Compound 8)) (Step (D-2))
Instead of 2,7-di (3-bromothienyl-2-) -1,8-dichloronaphthalene synthesized in Synthesis Example 3, 2,7-di (2-chlorothienyl-3-3) synthesized in Synthesis Example 4 )-1,8-Dichloronaphthalene was used, and the same method as in Example 1 was used to obtain unsubstituted heteroacene (Compound 8) in a yield of 65%.

実施例9 (ジアシルヘテロアセンの合成)((E−2)工程)
実施例1で合成した無置換ヘテロアセン(化合物1)の代わりに、実施例8で合成した無置換ヘテロアセン(化合物8)を用いた以外は、実施例2と同様の方法により、ジアシルヘテロアセンを収率89%で得た。
Example 9 (Synthesis of diacyl heteroacene) (Step (E-2))
The diacyl heteroacene was collected by the same method as in Example 2 except that the unsubstituted heteroacene (Compound 8) synthesized in Example 8 was used instead of the unsubstituted heteroacene (Compound 1) synthesized in Example 1. Obtained at a rate of 89%.

実施例10 (ヘテロアセン誘導体(化合物11)の合成)((F−2)工程)
実施例2で合成したジアシルヘテロアセンの代わりに、実施例9で合成したジアシルヘテロアセンを用いた以外は、実施例3と同様の方法により、ヘテロアセン誘導体(化合物11)の薄黄色結晶を収率34%で得た。
Example 10 (Synthesis of heteroacene derivative (Compound 11)) (Step (F-2))
The yield of pale yellow crystals of the heteroacene derivative (Compound 11) was obtained by the same method as in Example 3 except that the diacyl heteroacene synthesized in Example 9 was used instead of the diacyl heteroacene synthesized in Example 2. Obtained at 34%.

実施例11 (ジアシルヘテロアセンの合成)((E−2)工程)
実施例9で用いた塩化ヘキサノイルの代わりに、塩化ブチリル(シグマ−アルドリッチ)を用いた以外は、実施例9と同様の方法により、ジアシルヘテロアセンを収率91%で得た。
Example 11 (Synthesis of diacyl heteroacene) (Step (E-2))
Diacyl heteroacene was obtained in a yield of 91% by the same method as in Example 9 except that butyryl chloride (sigma-aldrich) was used instead of hexanoyl chloride used in Example 9.

実施例12 (ヘテロアセン誘導体(化合物9)の合成)((F−2)工程)
実施例9で合成したジアシルヘテロアセンの代わりに、実施例11で合成したジアシルヘテロアセンを用いた以外は、実施例10と同様の方法により、ヘテロアセン誘導体(化合物9)を収率25%で得た。
Example 12 (Synthesis of Heteroacene Derivative (Compound 9)) (Step (F-2))
A heteroacene derivative (Compound 9) was obtained in a yield of 25% by the same method as in Example 10 except that the diacyl heteroacene synthesized in Example 11 was used instead of the diacyl heteroacene synthesized in Example 9. It was.

実施例13(ジアシルヘテロアセンの合成)((E−2)工程)
実施例9で用いた塩化ヘキサノイルの代わりに、塩化オクタノイル(シグマ−アルドリッチ)を用いた以外は、実施例9と同様の方法により、ジアシルヘテロアセンを収率85%で得た。
Example 13 (Synthesis of Diacyl Heteroacene) (Step (E-2))
Diacyl heteroacene was obtained in a yield of 85% by the same method as in Example 9 except that octanoyl chloride (sigma-aldrich) was used instead of hexanoyl chloride used in Example 9.

実施例14 (ヘテロアセン誘導体(化合物13)の合成)((F−2)工程)
実施例9で合成したジアシルヘテロアセンの代わりに、実施例13で合成したジアシルヘテロアセンを用いた以外は、実施例10と同様の方法により、ヘテロアセン誘導体(化合物13)を収率40%で得た。
Example 14 (Synthesis of heteroacene derivative (Compound 13)) (Step (F-2))
A heteroacene derivative (Compound 13) was obtained in a yield of 40% by the same method as in Example 10 except that the diacyl heteroacene synthesized in Example 13 was used instead of the diacyl heteroacene synthesized in Example 9. It was.

実施例15
(有機半導体層形成用溶液の調製)
空気下、10mlサンプル管に実施例3で得られたヘテロアセン誘導体(化合物4)1.80mg及びトルエン(和光純薬工業、ピュアーグレード)874mgを添加し、40℃に加熱し溶液を調製した(0.20重量%)。この化合物の純度は液体クロマトグラフィーより99.1%であった。該溶液を外気に接触させ、70℃で撹拌後、液体クロマトグラフィーによる分析を行ったところ純度の低下は観測されず、耐酸化性を有することが確認できた。
Example 15
(Preparation of solution for forming organic semiconductor layer)
Under air, 1.80 mg of the heteroacene derivative (Compound 4) obtained in Example 3 and 874 mg of toluene (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Pure Grade) were added to a 10 ml sample tube and heated to 40 ° C. to prepare a solution (0). .20% by weight). The purity of this compound was 99.1% by liquid chromatography. When the solution was brought into contact with the outside air, stirred at 70 ° C., and then analyzed by liquid chromatography, no decrease in purity was observed, and it was confirmed that the solution had oxidation resistance.

(有機半導体層の作製)
空気下、直径2インチのn型にハイドープしたシリコン基板(ミヨシ、抵抗値;0.004Ω、表面に200nmのシリコン酸化膜付き)上に、得られた溶液0.5mlをシリンジに充填し、0.2μmのフィルターを通した溶液をドロップキャストした。室温下(25℃)で自然乾燥し、膜厚54nmのヘテロアセン誘導体(化合物4)の有機薄膜(有機半導体層)を作製した。
(Preparation of organic semiconductor layer)
On an n-type high-doped silicon substrate (Miyoshi, resistance value; 0.004 Ω, with a 200 nm silicon oxide film on the surface) under air, 0.5 ml of the obtained solution was filled in a syringe, and 0 The solution passed through a .2 μm filter was drop cast. It was naturally dried at room temperature (25 ° C.) to prepare an organic thin film (organic semiconductor layer) of a heteroacene derivative (compound 4) having a film thickness of 54 nm.

(有機薄膜トランジスタの作製)
該有機薄膜にチャネル長40μm、チャネル幅500μmのシャドウマスクを置き、金を真空蒸着することで電極を形成し、ボトムゲート−トップコンタクト型のp型有機薄膜トランジスタを作製した。
(Manufacturing of organic thin film transistor)
A shadow mask having a channel length of 40 μm and a channel width of 500 μm was placed on the organic thin film, and an electrode was formed by vacuum-depositing gold to prepare a bottom gate-top contact type p-type organic thin film transistor.

作製した有機薄膜トランジスタの電気物性を半導体パラメーターアナライザー(ケースレー4200SCS)を用いて、ドレイン電圧(Vd=−80V)で、ゲート電圧(Vg)を+5〜−80Vまで1V刻みで走査し、伝達特性の評価を行った。正孔のキャリア移動度は0.16cm/V・s、電流オン・オフ比は2.5×10であった。 Using a semiconductor parameter analyzer (Caseley 4200SCS), the electrical properties of the produced organic thin film transistor are scanned with a drain voltage (Vd = -80V) and the gate voltage (Vg) from +5 to -80V in 1V increments to evaluate the transfer characteristics. Was done. Carrier mobility of holes 0.16cm 2 / V · s, the current on-off ratio was 2.5 × 10 7.

さらにこの有機薄膜トランジスタを150℃で15分間アニール処理した後の電気物性を測定した。正孔のキャリア移動度は0.14cm/V・s、電流オン・オフ比は1.7×10であり、熱処理による性能の低下はほとんど見られなかった。 Further, the electrical properties of this organic thin film transistor after being annealed at 150 ° C. for 15 minutes were measured. Carrier mobility of holes 0.14cm 2 / V · s, the current on-off ratio was 1.7 × 10 7, was hardly observed performance degradation due to heat treatment.

実施例16
(有機半導体層形成用溶液の調製)
空気下、10mlサンプル管に実施例10で得られたヘテロアセン誘導体(化合物11)1.76mg及びトルエン(和光純薬工業、ピュアーグレード)870mgを添加し、40℃に加熱し溶液を調製した(0.10重量%)。この化合物の純度は液体クロマトグラフィーより99.1%であった。該溶液を外気に接触させ、70℃で撹拌後、液体クロマトグラフィーによる分析を行ったところ純度の低下は観測されず、耐酸化性を有することが確認できた。
Example 16
(Preparation of solution for forming organic semiconductor layer)
Under air, 1.76 mg of the heteroacene derivative (Compound 11) obtained in Example 10 and 870 mg of toluene (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Pure Grade) were added to a 10 ml sample tube and heated to 40 ° C. to prepare a solution (0). .10% by weight). The purity of this compound was 99.1% by liquid chromatography. When the solution was brought into contact with the outside air, stirred at 70 ° C., and then analyzed by liquid chromatography, no decrease in purity was observed, and it was confirmed that the solution had oxidation resistance.

(有機半導体層の作製)
空気下、直径2インチのn型にハイドープしたシリコン基板(ミヨシ、抵抗値;0.004Ω、表面に200nmのシリコン酸化膜付き)上に、得られた溶液0.5mlをシリンジに充填し、0.2μmのフィルターを通した溶液をドロップキャストした。室温下(25℃)で自然乾燥し、膜厚54nmのヘテロアセン誘導体(化合物11)の有機薄膜(有機半導体層)を作製した。
(Preparation of organic semiconductor layer)
On an n-type high-doped silicon substrate (Miyoshi, resistance value; 0.004 Ω, with a 200 nm silicon oxide film on the surface) under air, 0.5 ml of the obtained solution was filled in a syringe, and 0 The solution passed through a .2 μm filter was drop cast. It was naturally dried at room temperature (25 ° C.) to prepare an organic thin film (organic semiconductor layer) of a heteroacene derivative (compound 11) having a film thickness of 54 nm.

(有機薄膜トランジスタの作製)
該有機薄膜にチャネル長40μm、チャネル幅500μmのシャドウマスクを置き、金を真空蒸着することで電極を形成し、ボトムゲート−トップコンタクト型のp型有機薄膜トランジスタを作製した。
(Manufacturing of organic thin film transistor)
A shadow mask having a channel length of 40 μm and a channel width of 500 μm was placed on the organic thin film, and an electrode was formed by vacuum-depositing gold to prepare a bottom gate-top contact type p-type organic thin film transistor.

作製した有機薄膜トランジスタの電気物性を半導体パラメーターアナライザー(ケースレー4200SCS)を用いて、ドレイン電圧(Vd=−80V)で、ゲート電圧(Vg)を+5〜−80Vまで1V刻みで走査し、伝達特性の評価を行った。正孔のキャリア移動度は0.18cm/V・s、電流オン・オフ比は2.2×10であった。 Using a semiconductor parameter analyzer (Caseley 4200SCS), the electrical properties of the produced organic thin film transistor are scanned with a drain voltage (Vd = -80V) and the gate voltage (Vg) from +5 to -80V in 1V increments to evaluate the transfer characteristics. Was done. Carrier mobility of holes 0.18cm 2 / V · s, the current on-off ratio was 2.2 × 10 7.

さらにこの有機薄膜トランジスタを150℃で15分間アニール処理した後の電気物性を測定した。正孔のキャリア移動度は0.15cm/V・s、電流オン・オフ比は1.5×10であり、熱処理による性能の低下はほとんど見られなかった。 Further, the electrical properties of this organic thin film transistor after being annealed at 150 ° C. for 15 minutes were measured. Carrier mobility of holes 0.15cm 2 / V · s, the current on-off ratio was 1.5 × 10 7, was hardly observed performance degradation due to heat treatment.

比較例1
(有機半導体層の作製)
空気下、10mlサンプル管に、ジn−オクチルベンゾチエノベンゾチオフェン(シグマ―アルドリッチ)1.5mg及びトルエン(和光純薬工業、ピュアーグレード)750mgを添加し、40℃に加熱し溶液を調製した(0.20重量%)。
Comparative Example 1
(Preparation of organic semiconductor layer)
Under air, 1.5 mg of din-octylbenzothienobenzothiophene (Sigma-Aldrich) and 750 mg of toluene (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Pure Grade) were added to a 10 ml sample tube, and the solution was prepared by heating at 40 ° C. ( 0.20% by weight).

空気下、直径2インチのn型にハイドープしたシリコン基板(ミヨシ、抵抗値;0.001〜0.004Ω、表面に200nmのシリコン酸化膜付き)上に、得られた溶液0.5mlをシリンジに充填し、0.2μmのフィルターを通した溶液をドロップキャストした。室温下(25℃)で自然乾燥し、膜厚58nmのジn−オクチルベンゾチエノベンゾチオフェンの有機薄膜(有機半導体層)を作製した。 0.5 ml of the obtained solution was placed in a syringe on a 2-inch diameter n-type high-doped silicon substrate (Miyoshi, resistance value; 0.001 to 0.004 Ω, with a 200 nm silicon oxide film on the surface) under air. The solution was filled and passed through a 0.2 μm filter and dropped cast. It was air-dried at room temperature (25 ° C.) to prepare an organic thin film (organic semiconductor layer) of din-octylbenzothienobenzothiophene having a film thickness of 58 nm.

(有機薄膜トランジスタの作製)
実施例15と同様の方法により、ボトムゲート−トップコンタクト型のp型有機薄膜トランジスタを作製した。
(Manufacturing of organic thin film transistor)
A bottom gate-top contact type p-type organic thin film transistor was produced by the same method as in Example 15.

正孔のキャリア移動度は0.10cm/V・s、電流オン・オフ比は2.2×10であった。 Carrier mobility of holes 0.10cm 2 / V · s, the current on-off ratio was 2.2 × 10 6.

150℃で15分間アニール処理した後の正孔のキャリア移動度は0.001cm/V・sであり、熱処理による著しい性能の低下が見られた。顕微鏡観察から有機半導体薄膜(有機半導体層)が加熱により破壊されていることが確認された。 The hole carrier mobility after annealing at 150 ° C. for 15 minutes was 0.001 cm 2 / V · s, and a significant decrease in performance due to heat treatment was observed. From microscopic observation, it was confirmed that the organic semiconductor thin film (organic semiconductor layer) was destroyed by heating.

本発明の有機薄膜トランジスタは、高いキャリア移動度を与えると共に、耐熱性及び耐酸化性に優れることから有機薄膜トランジスタに代表される半導体デバイス材料としての適用が期待できる。 Since the organic thin film transistor of the present invention provides high carrier mobility and is excellent in heat resistance and oxidation resistance, it can be expected to be applied as a semiconductor device material represented by an organic thin film transistor.

;有機薄膜トランジスタの断面形状による構造を示す図である。It is a figure which shows the structure by the cross-sectional shape of an organic thin film transistor.

(A):ボトムゲート−トップコンタクト型有機薄膜トランジスタ
(B):ボトムゲート−ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ
(C):トップゲート−トップコンタクト型有機薄膜トランジスタ
(D):トップゲート−ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ
1:有機半導体層
2:基板
3:ゲート電極
4:ゲート絶縁層
5:ソース電極
6:ドレイン電極
(A): Bottom gate-top contact type organic thin film transistor (B): Bottom gate-bottom contact type organic thin film transistor (C): Top gate-top contact type organic thin film transistor (D): Top gate-bottom contact type organic thin film transistor 1: Organic semiconductor layer 2: Substrate 3: Gate electrode 4: Gate insulating layer 5: Source electrode 6: Drain electrode

Claims (6)

下記一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体。
Figure 0006780365
(ここで、R〜Rは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアシル基、炭素数4〜22のアリール基、炭素数2〜20のアルケニル基、または炭素数2〜20のアルキニル基を示す。T及びTは、それぞれ独立して硫黄原子、酸素原子、またはセレン原子を示す。また、環A及びBはそれぞれ独立して5員環であり、それぞれ下記一般式(A)、(B)で示される構造を示す)
Figure 0006780365
(ここで、R〜Rは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアシル基、炭素数4〜22のアリール基、炭素数2〜20のアルケニル基、または炭素数2〜20のアルキニル基を示す。T及びTは、それぞれ独立して硫黄原子、酸素原子、セレン原子を示す。)
A heteroacene derivative represented by the following general formula (1).
Figure 0006780365
(Here, R 1 to R 4 are independently hydrogen, halogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an acyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 4 to 22 carbon atoms, and 2 carbon atoms. It represents an alkenyl group of ~ 20 or an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms. T 1 and T 2 independently represent a sulfur atom, an oxygen atom, or a selenium atom, and rings A and B are independent of each other. It is a 5-membered ring and shows the structures represented by the following general formulas (A) and (B), respectively).
Figure 0006780365
(Here, R 5 to R 8 are independently hydrogen, halogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an acyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 4 to 22 carbon atoms, and 2 carbon atoms, respectively. It represents an alkenyl group of ~ 20 or an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms. T 3 and T 4 independently represent a sulfur atom, an oxygen atom, and a selenium atom, respectively.)
置換基R〜R、R及びRが水素であり、T〜Tが硫黄原子であることを特徴とする請求項1記載のヘテロアセン誘導体。 The heteroacene derivative according to claim 1, wherein the substituents R 1 to R 4 , R 6 and R 8 are hydrogen, and T 1 to T 4 are sulfur atoms. 一般式(1)で示されるヘテロアセン誘導体が下記一般式(1−1)又は下記一般式(1−2)で示されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のヘテロアセン誘導体。
Figure 0006780365
Figure 0006780365
(ここで、R〜R及びT〜Tは、請求項1に記載の一般式(1)で示される置換基と同意義を示す。)
The heteroacene derivative according to claim 1 or 2, wherein the heteroacene derivative represented by the general formula (1) is represented by the following general formula (1-1) or the following general formula (1-2).
Figure 0006780365
Figure 0006780365
(Here, R 1 to R 8 and T 1 to T 4 have the same meaning as the substituent represented by the general formula (1) according to claim 1.)
請求項1〜請求項3のいずれかに記載のヘテロアセン誘導体を溶媒に溶解することで得られることを特徴とする有機半導体層形成用溶液。 A solution for forming an organic semiconductor layer, which is obtained by dissolving the heteroacene derivative according to any one of claims 1 to 3 in a solvent. 請求項4に記載の有機半導体層形成用溶液を用いて得られることを特徴とする有機半導体層。 An organic semiconductor layer obtained by using the solution for forming an organic semiconductor layer according to claim 4. 請求項5に記載の有機半導体層を用いて得られることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。 An organic thin film transistor obtained by using the organic semiconductor layer according to claim 5.
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