JPWO2006109569A1 - ターフェニレン誘導体、テトラハロターフェニル誘導体及びそれらの製造方法 - Google Patents

ターフェニレン誘導体、テトラハロターフェニル誘導体及びそれらの製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明の目的は、優れた耐酸化性を有し、塗布法による半導体活性相形成が可能な、ターフェニレン誘導体、及びそれを用いた耐酸化性有機半導体材料並びに有機薄膜を提供することに係わる。本発明は、一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体を、テトラハロターフェニル誘導体をリチオ化剤を用いてテトラリチオ化し、銅化合物で処理することにより得ることに係わる。(ここで、置換基R1〜R14は同一又は異なって、水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数4〜30のアリール基、炭素数3〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20ハロゲン化アルキル基、又は炭素数8〜30のジアリールアミノ基を示す。l、m及びnは、各々0又は1の整数である。)

Description

本発明は、有機半導体等の電子材料への展開が可能なターフェニレン誘導体、その用途、及びその製造方法に関する。さらに本発明は、該ターフェニレン誘導体の前駆化合物であるテトラハロターフェニル誘導体及びその製造方法に関する。
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るようになった。有機薄膜トランジスタは有機半導体活性相、基板、絶縁相、電極等数種類の材料から構成されるが、中でも電荷のキャリアー移動を担う有機半導体活性相は該デバイスの中心的な役割を有している。この有機半導体活性相を構成する有機材料のキャリアー移動能により半導体デバイス性能が左右される。
有機半導体活性相を作製する方法としては一般的に、高温真空下、有機材料を気化させて実施する真空蒸着法、及び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が知られている。塗布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。印刷によりデバイス作製の大幅な製造コストの削減を図ることができることから、塗布法は経済的に好ましいプロセスである。しかし、従来、有機半導体として性能が高い材料ほど塗布法で半導体活性相を形成することが困難になるという問題があった。
例えば、ペンタセン等の結晶性材料はアモルファスシリコン並みの高いキャリアー移動度を有し、優れた半導体デバイス特性を発現することが報告されている(非特許文献1参照)。又、ペンタセン等のポリアセンを溶解させ塗布法でデバイスを製造する試みも報告されている(特許文献1参照)。しかしながら、ペンタセンはその強い凝集性のため溶解性が低いため、塗布法を適用するためには高温加熱等の条件が必要とされ、さらにペンタセンの溶液は極めて容易に空気酸化されることから、塗布法の適用はプロセス的、経済的に困難を伴うものであった。また、ポリ−(3−ヘキシルチオフェン)等の自己組織化材料は溶媒に可溶であり、塗布によるデバイス作製が報告されているが、キャリア移動度が結晶性化合物より1桁低いことから(非特許文献2参照)、得られた有機半導体デバイスの特性が低いという問題があった。
またこれらの有機半導体材料はp型の半導体特性を示すことが知られている。省エネルギー型の回路の構築には、p及びn型両方の半導体が必要とされる。p型の有機半導体材料の水素をフッ素に置換するとn型の半導体特性を示す材料になることが知られている。例えばパーフルオロペンタセンはn型半導体特性を示す(非特許文献3参照)。しかし、特殊なフッ素化剤を必要とし、フッ素化の収率も低いという問題があった。
また、無置換のターフェニレンは剛直な棒状分子であり、ペンタセンに似た構造を有すことが知られているが、不安定である。さらにその合成方法は工程数が多く、光反応を含む工程もあることから工業的に好ましい製法ではなかった(非特許文献4参照)。
「ジャーナル オブ アプライドフィジックス」、(米国)、2002年、92巻、5259−5263頁 「サイエンス」、(米国)、1998年、280巻、1741−1744頁 「ジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサイエティー」、(米国)、2004年、126巻、8138−8140頁 「ジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサイエティー」、(米国)、1985年、107巻、5670−5687頁 WO2003/016599号パンフレット
そこで、本発明は上記の従来技術が有する問題点に鑑み、優れた耐酸化性を有し、塗布法による半導体活性相形成が可能な、ターフェニレン誘導体、及びそれを用いた耐酸化性有機半導体材料並びに有機薄膜を提供することを目的とする。さらに、本発明は該ターフェニレン誘導体の原料として有用なテトラハロターフェニル誘導体及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討の結果、本発明の新規なターフェニレン誘導体を見出した。加えて、該ターフェニレン誘導体が耐酸化性に優れ、塗布法の適用が可能であるため結晶性の薄膜を容易に安定して作成することができることから、該ターフェニレン誘導体からなる耐酸化性有機半導体材料及びその薄膜を見出し、本発明を完成するに到った。
さらに本発明者らは、該ターフェニレン誘導体を効率的に製造することができる新規な前駆化合物、即ち特定のテトラハロターフェニル誘導体を見出し、且つ係るテトラハロターフェニル誘導体を効率的に製造する方法を見出し本発明を完成するに到った。
優れた耐酸化性を有し、塗布法による半導体活性相形成が可能な、ターフェニレン誘導体及びその用途を提供する。さらに本発明の製造法ではフッ素原子を導入したターフェニレン誘導体を製造することができ、有機半導体材料を提供することができる。
図1は実施例7で調製した薄膜のX線回折測定の結果を示すグラフである。
以下に本発明を詳細に説明する。説明はターフェニレン誘導体及びその製造方法、該ターフェニレン誘導体の前駆化合物であるテトラハロターフェニル誘導体及びその製造方法、並びに該ターフェニレン誘導体からなる耐酸化性有機半導体材料及びその薄膜について、この順で述べる。
(ターフェニレン誘導体)
本発明のターフェニレン誘導体は下記一般式(1)で表される。
Figure 2006109569
(ここで、置換基R〜R14は同一又は異なって、水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数4〜30のアリール基、炭素数3〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、又は炭素数8〜30のジアリールアミノ基を示す。
なお、R〜Rの内、任意の二以上のものは互いに結合することができ、R〜R13の内、任意の二以上のものは互いに結合することができる。
l、m及びnは、各々0又は1の整数である。
なお、l=0、m=0及びn=0である時、l=1、m=0及びn=0である時、並びにl=0、m=1及びn=0である時は、置換基R〜R14の内の少なくとも1つは水素原子ではない。)
本発明の一般式(1)において、置換基R〜Rの内の任意の二以上のものが互いに結合する場合において、好ましい結合として置換基RとRとの結合を挙げることができる。又、これら任意の二以上のものが互いに結合した場合の好ましい結合形態として不飽和環形成を挙げることができる。置換基R〜R13の内の任意の二以上のものが互いに結合する場合において、好ましい結合として置換基R10とR11との結合を挙げることができる。又、これら任意の二以上のものが互いに結合した場合の好ましい結合形態として不飽和環形成を挙げることができる。さらに、置換基R〜Rの内の任意の二以上のものが互いに結合する場合と、置換基R〜R13の内の任意の二以上のものが互いに結合する場合において、これらの結合が、双方の場合に同時に形成されていても、若しくはいずれか一方の場合にのみに形成されていても、いずれでも構わない。
本発明の一般式(1)のl、m及びnの値において、好ましい組合わせはmが0である場合、m及びlが共に0である場合、m、l及びnが共に0である場合、l及びnが共に1である場合、又はlが1でmが0である場合を挙げることができる。
本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体の環構造は特に限定されず、環構造の両端が左右対称である、若しくは左右非対称であることのいずれの構造も可能である。ここで環構造の両端が左右対称とは、l及びnが同じ値であり、左右の環構造の対応する位置に配置された置換基が一致する場合、即ち、R=R13,R=R12,R=R11,R=R10,R=R,R=Rである場合を意味する。一方、左右非対称とは、例えば、lとnが異なる値の場合、l及びnが同じ値ではあるが左右の環構造の対応する位置に配置された置換基が一致しない場合等を挙げることができる。
本発明の一般式(1)の置換基について、さらに述べる。
置換基R〜R14における、炭素数4〜30のアリール基は特に限定されず、例えばフェニル基、p−トリル基、p−(n−オクチル)フェニル基、m−(n−オクチル)フェニル基、p−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、p−(トリフルオロメチル)フェニル基、p−(n−パーフルオルオクチル)フェニル基、2−チエニル基、5−(n−ヘキシル)−2−チエニル基、2,2’−ビチエニル−5−基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−パーフルオロナフチル基、アントラセニル基、2−フルオレニル基、9,9−ジメチル−2−フルオレニル基、1−ビフェニレノ基、2−ビフェニレノ基、ターフェニル基、2−ピリジル基、テトラフルオロピリジル基、ビピリジル基、(ジフェニルアミノ)フェニル基、(ジフェニルアミノ)ビフェニル基等を挙げることができる。
置換基R〜R14における、炭素数3〜20のアルキニル基はシリル基を含まないアルキニル基であり、例えばメチルエチニル基、イソプロピルエチニル基、tert−ブチルエチニル基、(n−オクチル)エチニル基、トリフルオロメチルエチニル基、フェニルエチニル基、{4−(n−オクチル)フェニル}エチニル基、ナフチルエチニル基、アントラセニルエチニル基、ビフェニルエチニル基、ターフェニルエチニル基、ベンジルエチニル基、ビフェニレノエチニル基、パーフルオロフェニルエチニル基、{p−(トリフルオロメチル)フェニル}エチニル基、(n−パーフルオロオクチル)エチニル基、{4−(n−パーフルオロオクチル)フェニル}エチニル基等を挙げることができる。
置換基R〜R14における、炭素数2〜30のアルケニル基は特に限定されず、例えばエテニル基、メチルエテニル基、イソプロピルエテニル基、tert−ブチルエテニル基、(n−オクチル)エテニル基、(トリフルオロメチル)エテニル基、フェニルエテニル基、{4−(n−オクチル)フェニル}エテニル基、ナフチルエテニル基、アントラセニルエテニル基、パーフルオロフェニルエテニル基、{p−(トリフルオロメチル)フェニル}エテニル基、(n−パーフルオロオクチル)エテニル基、ビフェニルエテニル基、ターフェニルエテニル基、ベンジルエテニル基、ビフェニレノエチニル基、フェニル(メチル)エテニル基、(トリメチルシリル)エテニル基、(トリエチルシリル)エテニル基、(トリイソプロピルシリル)エテニル基等を挙げることができる。なお、該炭素数2〜20のアルケニル基はトランス体及びシス体が存在する場合は、トランス体及びシス体の何れであってもよく、またそれらの任意の割合の混合物であってもよい。
置換基R〜R14における、炭素数1〜20のアルキル基は特に限定されず、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、オクチル基、ドデシル基等を挙げることができ;炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基は特に限定されず、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、パーフルオロオクチル基等を挙げることができる。
置換基R〜R14における、炭素数8〜30のジアリールアミノ基は特に限定されず、例えばジフェニルアミノ基、フェニル(3−メチルフェニル)アミノ基、ジ(3−メチルフェニル)アミノ基、ジ{4−(n−オクチル)フェニル}アミノ基、ジ(3−トリフルオロメチルフェニル)アミノ基、(1−ナフチル)フェニルアミノ基、(2−ナフチル)フェニルアミノ基、ジ(1−ナフチル)アミノ基、フェニル(2−フルオレニル)アミノ基、フェニル(9,9−ジメチル−2−フルオレニル)アミノ基、ビス(2−フルオレニル)アミノ基、ジ(2−チエニル)アミノ基、フェニル(2−チエニル)アミノ基、ビス{2−(1−フェニル)ピロリル}アミノ基、{2−(1−フェニル)ピロリル}フェニルアミノ基、9−カルバゾリル基等を挙げることができる。
置換基R〜Rにおける任意の二以上のものが互いに結合する場合、及び置換基R〜R13における任意の二以上のものが互いに結合する場合に形成される結合置換基の内、好ましい置換基例である不飽和環基としては次のものが挙げられる。
該不飽和環の例として、置換基を有してもよいベンゼン環、置換基を有していてもよいテトラフェニレン環、置換基を有していてもよいシクロヘキセン環、置換基を有してもよいチオフェン環、又は置換基を有していてもよいピロール環等を挙げることができる。置換基を有してもよいベンゼン環の例として、ベンゼン環、ジメチルベンゼン環、ジフェニルベンゼン環、ナフタレン環、メチルナフタレン環、フェニルナフタレン環、トリフェニレン環等を挙げることができる。置換基を有していてもよいテトラフェニレン環の例として、テトラフェニレン環、フェニルテトラフェニレン環等を挙げることができる。置換基を有していてもよいシクロヘキセン環の例として、シクロヘキセン環、フェニルシクロヘキセン環等を挙げることができる。置換基を有してもよいチオフェン環の例として、チオフェン環、メチルチオフェン環、(n−オクチル)チオフェン環、フェニルチオフェン環等を挙げることができる。置換基を有していてもよいピロール環の例として、ピロール環、メチルピロール環、フェニルピロール環、インドール環等を挙げることができる。
該不飽和環として、好ましくは置換基を有してもよいベンゼン環又は置換基を有してもよいチオフェン環であり、特に好ましくは、ベンゼン環、チオフェン環である。
本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体は、該ターフェニレン誘導体、及び該ターフェニレン誘導体からなる耐酸化性有機半導体材料及びその薄膜が、高い耐酸化性及びキャリア移動度を発現する観点から、好ましい置換基の組合わせの例として、次のような例を挙げることができる:
(1)置換基R〜R14が、同一又は異なって、水素原子、フッ素原子、炭素数4〜30のアリール基、炭素数3〜20のアルキニル基、及び炭素数1〜20のアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の置換基であり、且つ置換基R〜R14の内の少なくとも1つは水素原子ではない例;
(2)置換基R、R、R10及びR11が、同一又は異なって、炭素数4〜30のアリール基、炭素数3〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、及び炭素数8〜30のジアリールアミノ基からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の基であり、且つ置換基R、R、R〜R、R12〜R14が、同一又は異なって、水素原子、フッ素原子及び塩素原子からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の基である例;
(3)置換基R、R、R10及びR11が、同一又は異なって、炭素数4〜30のアリール基、炭素数3〜20のアルキニル基、及び炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の基であり、且つ置換基R、R、R〜R、R12〜R14が、同一又は異なって、水素原子及びフッ素原子からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の基である例;
(4)一般式(1)においてmが0である例、m及びlが共に0である例若しくはm、l及びnが共に0である例の内のいずれか;
(5)置換基R〜Rの内の任意の二以上のものが互いに結合し且つ置換基R〜R13の内の任意の二以上のものが互いに結合する例、若しくは置換基R〜R又は置換基R〜R13のいずれか一方の置換基組合わせのみにおいて任意の二以上のものが互いに結合する例;
(6)上記(5)において、置換基R〜Rの内の任意の二以上のものによる結合が置換基RとRの結合であり、置換基R〜R13の内の任意の二以上のものによる結合が置換基R10とR11の結合である例;
(7)上記(5)又は(6)の例において、結合した置換基が不飽和環である例;及び
(8)上記(1)〜(4)のいずれかの例において、上記(5)〜(7)のいずれかを満足する例。
本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体は、該ターフェニレン誘導体、及び該ターフェニレン誘導体からなる耐酸化性有機半導体材料及びその薄膜が、高い耐酸化性及びキャリア移動度を発現する限り、特に限定はなく、例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
(ターフェニレン誘導体製造方法)
本発明の一般式(1)で表されるターフェニレン誘導体の製造方法について述べる。
本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体は下記一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体をリチオ化剤を用いてテトラリチオ化し、銅化合物で処理することにより製造することができる。
Figure 2006109569
(ここで、置換基X〜Xは臭素原子、ヨウ素原子又は塩素原子を示す。
置換基R〜R14は同一又は異なって、水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数4〜30のアリール基、炭素数3〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、又は炭素数8〜30のジアリールアミノ基を示す。
なお、R〜Rの内、任意の二以上のものは互いに結合することができ、R〜R13の内、任意の二以上のものは互いに結合することができる。
l、m及びnは、各々0又は1の整数である。)
なお、一般式(2)の表記は、一般式(2)が下記一般式(3)及び一般式(4)で示されるパラ位置異性体及びメタ位置異性体を総称するものである。
Figure 2006109569
Figure 2006109569
(ここで、一般式(3)及び一般式(4)の置換基R〜R14及びX〜X、並びに記号l、m及びnは一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。)
なお、ここでテトラリチオ化とは、一般式(2)における4個のハロゲンX〜Xをそれぞれリチウムに置換することを意味する。
一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体をテトラリチオ化する場合、用いるリチオ化剤は、一般式(2)におけるハロゲンX〜Xをリチウムに置換することができるものである限り特に限定されず、例えば、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、メチルリチウム、ヘキシルリチウム等のアルキルリチウム;フェニルリチウム、p−tert−ブチルフェニルリチウム、p−メトキシフェニルリチウム、p−フルオロフェニルリチウム等のアリールリチウム;リチウムジイソプロピルアミド、リチウムヘキサメチルジシラジド等のリチウムアミド;リチウムパウダー等のリチウム金属を挙げることができる。好ましくはアルキルリチウムであり、特に好ましくはsec−ブチルリチウムである。
該リチオ化剤の使用量は一般式(2)のテトラハロターフェニル誘導体に対し、3〜20当量、好ましくは4〜15当量、さらに好ましくは5〜10当量の範囲で使用することができる。使用量を3当量以上とすることによりテトラリチオ化への転化率が促進され、20当量以下とすることにより副生物量も増大せず、且つ経済的にテトラリチオ化できる。
該テトラリチオ化反応は、好ましくは溶媒中で実施する。用いる溶媒は特に限定されず、例えばテトラヒドロフラン(以下、THFと略す)、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジオキサン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン等であり、特に好ましくはTHFである。又、これら溶剤は1種若しくは2種以上の混合物を用いても良い。該テトラリチオ化反応温度は−100〜50℃、好ましくは−90〜20℃である。反応時間は1〜120分、好ましくは1〜60分である。なお、テトラリチオ化反応の進行は、反応液の一部を取り出し、水で反応を停止させた後、ガスクロマトグラフィーで分析することで監視することができる。
該テトラリチオ化反応により生成したテトラリチウム塩は、次いで銅化合物と反応させる。係る銅化合物との反応は、前記テトラリチオ化反応により生成したテトラリチウム塩を含む反応混合物に銅化合物を直接用いて反応させる方法、生成したテトラリチウム塩を一度単離した後、銅化合物と反応させる方法のいずれを用いてもよい。
テトラリチウム塩と銅化合物との反応に用いられる銅化合物は特に限定はなく、例えば塩化銅(II)、臭化銅(II)、ヨウ化銅(II)、酢酸銅(II)、アセチルアセトナート銅(II)等の2価銅;塩化銅(I)、臭化銅(I)、ヨウ化銅(I)、酢酸銅(I)等の1価銅等を挙げることができる。好ましくは2価銅であり、特に好ましくは塩化銅(II)である。
該銅化合物との反応は好ましくは溶媒中で実施する。用いる溶媒は特に限定されず、例えばTHF、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジグライム、ジオキサン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン等であり、特に好ましくはTHFである。用いる銅化合物の量は、一般式(2)のテトラハロターフェニル誘導体に対し、1〜20当量であり、好ましくは4〜15当量である。該銅化合物との反応温度は−100〜50℃、好ましくは−90〜30℃であり、反応時間は1〜30時間、好ましくは1〜18時間である。
本発明の一般式(1)のターフェニレン誘導体の製造は、好ましくは窒素又はアルゴン等の不活性雰囲気下で実施する。
本発明の一般式(1)のターフェニレン誘導体の製造方法では、一般式(2)のテトラハロターフェニル誘導体をテトラリチオ化した後、塩化亜鉛と反応させ、その後に銅化合物で処理することもできる。
本発明の一般式(1)で表されるターフェニレン誘導体の製造方法については、一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体をグリニャール試薬を用いてテトラグリニャール化し、銅化合物で処理することにより製造することもできる。用いるグリニャール化剤は、例えば、Mg金属、あるいは臭化エチルマグネシウム、臭化イソプロピルマグネシウム等のアルキルグリニャール試薬を挙げることができるが、好ましくはMg金属である。Mg金属の形態は特に限定されず、例えば、削り状、リボン状、粒状を挙げることができる。
該グリニャール化剤は、例えばMg金属の場合、一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体に対し1.8〜20当量の範囲で用いる。グリニャール化反応は、好ましくは溶媒中で実施する。用いる溶媒は特に限定されず、例えば前記テトラリチオ化反応で用いた溶剤を挙げることができる。グリニャール化反応の温度は−20〜120℃であり、反応時間は1〜360分の範囲である。
該グリニャール化反応により生成したテトラマグネシウム塩は、次いで銅化合物と反応させる。係る銅化合物との反応は、前記テトラリチオ化反応で用いた条件で実施することができる。
かくして得られた、本発明の一般式(1)で表されるターフェニレン誘導体は、さらに精製することができる。精製する方法は特に限定されず、例えばカラムクロマトグラフィー、再結晶化、あるいは昇華による方法を挙げることができる。
本発明の一般式(1)で表されるターフェニレン誘導体の製造方法における原料として用いられる一般式(2)で表されるテトラハロターフェニル誘導体は、その構造として一般式(3)で表されるパラ型と、一般式(4)で表されるメタ型を有する。しかし、一般式(1)で表されるターフェニレン誘導体の原料としては、これらパラ及びメタ型の2種類の異性体の何れをも用いることができるし、さらにこれら2種類の異性体の任意の割合の混合物であっても何ら差し支えなく原料として使用することができる。
(テトラハロターフェニル誘導体)
次に、本発明の一般式(1)で表されるターフェニレン誘導体の原料として用いられる下記一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体について述べる。
Figure 2006109569
(ここで、置換基X〜Xは臭素原子、ヨウ素原子又は塩素原子を示す。
置換基R〜R14は同一又は異なって、水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数4〜30のアリール基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、又は炭素数8〜30のジアリールアミノ基を示す。
なお、R〜Rの内、任意の二以上のものは互いに結合することができ、R〜R13の内、任意の二以上のものは互いに結合することができる。
l、m及びnは、各々0又は1の整数である。)
なお、一般式(2)の表記は、一般式(2)が下記一般式(3)及び一般式(4)で示されるパラ位置異性体及びメタ位置異性体を総称するものである。
Figure 2006109569
Figure 2006109569
(ここで、一般式(3)及び一般式(4)の置換基R〜R14及びX〜X、並びに記号l、m及びnは一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。)
なお、好ましくは、一般式(2)のmが0であり、さらに好ましくはl及びmが0である。
また、一般式(2)の置換基X〜Xは、好ましくは臭素原子又はヨウ素原子であり、さらに好ましくは臭素原子である。
さらに、本発明の一般式(2)で表されるテトラハロターフェニル誘導体の置換基R、R、R10及びR11は、好ましくは、同一又は異なって、炭素数4〜30のアリール基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基及び炭素数8〜30のジアリールアミノ基からなる群から選ばれる基である。さらに好ましくは、炭素数4〜30のアリール基、炭素数2〜20のアルキニル基、及び炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基からなる群から選ばれる基であり、特に好ましくは炭素数4〜30のアリール基及び炭素数2〜20のアルキニル基からなる群から選ばれる基である。
本発明の一般式(2)で表されるテトラハロターフェニル誘導体の好ましい位置異性体としては一般式(3)で表されるパラ位置異性体のテトラハロターフェニル誘導体である。
又、本発明の一般式(2)で表されるテトラハロターフェニル誘導体の置換基の好ましい置換様式としては、その置換基R〜R14において下記一般式(5)で表される置換様式のテトラハロターフェニル誘導体である。
Figure 2006109569
(ここで、置換基R〜R、R14、及びX〜X、並びに記号l及びmは一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。又、一般式(5)の表記も一般式(2)と同意義を示す。なお、置換基標記において同一の置換基標識で標記される置換基は同一の置換基で置換されていることを示す。)
即ち、一般式(5)で表されるテトラハロターフェニル誘導体とは本発明の一般式(2)の置換基において、R=R、R=R、R10=R、R11=R、R12=R、R13=R及びX=Xと誘導体環構造の両端が同じ置換様式を有するテトラハロターフェニル誘導体である。
本発明の一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体に特に限定はなく、例えば以下の化合物を挙げることができる。
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
Figure 2006109569
(テトラハロターフェニル誘導体の製造方法)
次に、本発明の一般式(2)で表されるテトラハロターフェニル誘導体の製造方法について述べる。
本発明の一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体は下記一般式(6)で示されるテトラハロアレーンと下記一般式(7)及び/又は下記一般式(8)で示される2−ハロアリール金属試薬をパラジウム及び/又はニッケル触媒存在下でクロスカップリング反応させることで製造することができる。
Figure 2006109569
(ここで、置換基X及びXは臭素原子、ヨウ素原子又は塩素原子を示す。置換基R、R14、X及びX、並びに記号mは一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。なお、一般式(6)の表記は、置換基X及びXがパラ配位及び/又はメタ配位であることを総称するものである。)
Figure 2006109569
(ここで、MはMg、B、Zn、Sn又はSiのハロゲン化物、ハイドロオキサイド、アルコキサイド又はアルキル化物を示す。置換基R〜R及びX、並びに記号lは一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。)
Figure 2006109569
(ここで、MはMg、B、Zn、Sn又はSiのハロゲン化物、ハイドロオキサイド、アルコキサイド又はアルキル化物を示す。置換基R〜R13及びX、並びに記号nは一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。)
本発明の一般式(6)、(7)及び(8)の置換基について、さらに述べる。
一般式(6)の置換基X及びXは、好ましくは臭素原子及びヨウ素原子であり、さらに好ましくはヨウ素原子である。
一般式(7)及び(8)の置換基MはMg、B、Zn、Sn又はSiのハロゲン化物、ハイドロオキサイド、アルコキサイド又はアルキル化物であり、上記のパラジウム及び/又はニッケル触媒により脱離され、パラジウム及び/又はニッケルと置換できる基である限り特に限定はなく、例えば、MgCl、MgBr、B(OH)、B(OMe)、テトラメチルジオキサボロラニル基、ZnCl、ZnBr、ZnI、Sn(Bu−n)又はSi(Bu−n)を挙げることができ、好ましくはB(OH)又はZnClである。
なお、一般式(7)及び(8)で示される2−ハロアリール金属試薬は、例えば、それらの原料となるアリールジハロゲン置換体をイソプロピルマグネシウムブロマイド等のグリニャール試薬あるいはn−ブチルリチウム等の有機リチウム試薬によりハロゲン/金属交換反応を行った後、塩化亜鉛、トリメトキシボラン等と反応させることで好適に調製することができる。
一般式(6)で示されるテトラハロアレーンと一般式(7)及び/又は一般式(8)で示される2−ハロアリール金属試薬のクロスカップリング反応に用いる触媒はパラジウム及び/又はニッケル触媒であれば特に限定されず、例えば、パラジウム触媒の具体例として、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム/トリフェニルホスフィン混合物、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ビス(トリ−tert−ブチルホスフィン)パラジウム、ジアセタトビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロ(1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン)パラジウム、酢酸パラジウム/トリフェニルホスフィン混合物、酢酸パラジウム/トリ−tert−ブチルホスフィン混合物、酢酸パラジウム/2−(ジシクロヘキシルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル混合物、ジクロロ(エチレンジアミン)パラジウム、ジクロロ(N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン)パラジウム、ジクロロ(N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン)パラジウム/トリフェニルホスフィン混合物等を挙げることができ;ニッケル触媒の具体例として、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)ニッケル、ジクロロ(1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン)ニッケル、ジクロロ(エチレンジアミン)ニッケル、ジクロロ(N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン)ニッケル、ジクロロ(N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン)ニッケル/トリフェニルホスフィン混合物、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル/トリフェニルホスフィン混合物等を挙げることができる。中でも、好ましい触媒は0価のパラジウム化合物であり、特に好ましい触媒はテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムである。又、これら触媒は1種若しくは2種以上の混合物を用いても良い。
反応は好ましくは溶媒中で実施する。用いる溶媒に特に限定はなく、具体例として、テトラヒドロフラン(以下、THFと略す)、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサン、エタノール、水、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、トリエチルアミン、ピペリジン、ピロリジン、ジイソプロピルアミン等を挙げることができ、又、これら溶剤は1種若しくは2種以上の混合物を用いても良い。例えば、トルエン/水、トルエン/エタノール/水のような2乃至3成分系でも使用することができる。
なお、反応系中に塩基を存在させることもできる。この場合の塩基の種類としては特に限定されず、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、りん酸カリウム、りん酸ナトリウム、ナトリウムtert−ブトキサイド、フッ化カリウム等の無機塩基、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、ジイソプロピルアミン、ピリジン等の有機塩基を好適なものとして挙げることができる。これらの塩基の使用量は一般式(6)のテトラハロアレーンに対し、0.5〜10.0当量、好ましくは2.0〜8.0当量の範囲で使用することができる。さらにこれらの塩基と併用し、相間移動触媒を用いることもできる。相間移動触媒の種類は特に限定されず、例えばトリオクチルメチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、セチルピリジニウムクロライド等を好適なものとして挙げることができる。これらの相間移動触媒の使用量は一般式(6)のテトラハロアレーンに対し、0.1〜1.5当量、好ましくは0.2〜0.8当量の範囲である。
さらに反応系中にトリフェニルホスフィン等のホスフィンを存在させることもできる。これらのホスフィンの使用量は、該パラジウム及び/又はニッケル触媒に対し、0.9〜8.0当量、好ましくは1.0〜3.0当量の範囲で使用することができる。
なお、反応系中に銅化合物を存在させることもできる。この場合の銅化合物の種類としては特に限定されないが例えば、塩化銅(I)、臭化銅(I)、ヨウ化銅(I)、酢酸銅(I)等の1価銅;塩化銅(II)、臭化銅(II)、ヨウ化銅(II)、酢酸銅(II)、アセチルアセトナート銅(II)等の2価銅等を挙げることができる。好ましくは1価銅であり、特に好ましくはヨウ化銅(I)である。これらの銅化合物の使用量は該パラジウム及び/又はニッケル触媒に対し、0.3〜10.0当量、好ましくは0.6〜6.0当量の範囲で使用することができる。
なお、本発明の一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体の製造方法においては、一般的に、2種のテトラハロターフェニル誘導体が生成する。即ち、パラ位置異性体である一般式(3)で示されるテトラハロターフェニル誘導体とメタ位置異性体である一般式(4)で示されるテトラハロターフェニルの2種の位置異性体が生成する。これらの異なる位置異性体が混在して生成した場合は、両者の物性差を利用して公知の方法で、例えばカラムクロマトグラフィー精製又は/及び再結晶精製で両者を容易に分離することができる。
さらに、本発明の製造方法では、一般的に、誘導体環構造の両端が異なる置換様式の誘導体と、一般式(5)で示される誘導体環構造の両端が同じ置換様式の誘導体が生成する。
これら異なる置換様式が混在して生成した場合も、その物性差を利用して公知の方法で、例えばカラムクロマトグラフィー精製又は/及び再結晶精製で両者を容易に分離することができる。
さらに、本発明の方法は、複数の置換様式の混在しない特定の置換様式のテトラハロターフェニル誘導体のみを製造することも可能であり、また、複数の位置異性体の混在しない特定の位置異性体のテトラハロターフェニル誘導体のみを製造することも可能である。
以下、本発明の一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体の製造方法について詳述する。説明は、一般式(5)で示される、誘導体環構造の両端が同じであるテトラハロターフェニル誘導体のみの製造方法(以下、「製造方法I」と称する。)、次いで、誘導体環構造の両端が異なるテトラハロターフェニル誘導体のみの製造方法(以下、「製造方法II」と称する。)を述べ、同時にそれぞれの方法において異なる置換様式が混在した場合の製造方法も付言する。しかる後に、特定の位置異性体のみの製造方法(以下、「製造方法III」と称する。)について述べる。
(製造方法I)
原料として、一般式(6)で示されるテトラハロアレーンと一般式(7)で示される2−ハロアリール金属試薬を用いる。
反応における、触媒の使用量は一般式(6)のテトラハロアレーンに対し、0.1〜20モル%、好ましくは1〜10モル%の範囲である。一般式(7)の2−ハロアリール金属試薬の使用量は一般式(6)のテトラハロアレーンに対し、1.6〜3.2当量、好ましくは1.8〜2.8当量、さらに好ましくは1.9〜2.5当量の範囲で使用することができる。
反応の温度は10〜120℃、好ましくは30〜100℃、さらに好ましくは40〜90℃であり、反応時間は1〜48時間、好ましくは2〜30時間の範囲で好適に実施することができる。
係る方法により誘導体環構造の両端が同じであるテトラハロターフェニル誘導体を得ることができる。
なお、この方法において、原料としてさらに一般式(8)で示される2−ハロアリール金属試薬を用いることにより、異なる置換様式が混在したテトラハロターフェニル誘導体を製造できる。
(製造方法II)
原料として、一般式(6)で示されるテトラハロアレーンと一般式(7)で示される2−ハロアリール金属試薬及び一般式(8)で示される2−ハロアリール金属試薬を用いる。
まず、一般式(6)で示されるテトラハロアレーンと一般式(7)で示されるアリール金属試薬をパラジウム及び/又はニッケル触媒存在下で反応させて下記一般式(9)で示されるテトラハロビフェニル誘導体を中間に合成し、この中間体を単離し、
Figure 2006109569
(ここで、置換基R〜R、R14、X〜X、Xは一般式(6)及び一般式(7)で示される置換基と同意義を示す。又、l及びmも一般式(6)及び一般式(7)の記号と同意義を示す。)
しかる後に、合成された一般式(9)のテトラハロビフェニル誘導体と一般式(8)で示される2−ハロアリール金属試薬をパラジウム及び/又はニッケル触媒存在下で反応させる。
反応における、触媒の使用量は一般式(6)のテトラハロアレーンに対し、0.1〜20モル%、好ましくは1〜10モル%の範囲である。一般式(7)及び(8)の2−ハロアリール金属試薬の使用量は一般式(6)のテトラハロアレーンに対し、0.5〜1.5当量、好ましくは0.8〜1.4当量、さらに好ましくは0.9〜1.3当量の範囲で使用することができる。
係る方法により誘導体環構造の両端が異なるテトラハロターフェニル誘導体を得ることができる。
なお、この反応において、一般式(9)で示されるテトラハロビフェニル誘導体を単離することなく、一般式(8)の2−ハロアリール金属試薬を添加し、反応を継続させることにより、異なる置換様式が混在したテトラハロターフェニル誘導体を製造することもできる。
(製造方法III)
一般式(3)で示されるパラ位置異性体のテトラハロターフェニル誘導体のみを、若しくは一般式(4)で示されるメタ位置異性体のテトラハロターフェニルのみを製造する方法について述べる。
一般式(6)で示されるテトラハロアレーンと一般式(7)及び/又は(8)の2−ハロアリール金属試薬のクロスカップリング反応により炭素−炭素結合が形成される位置はハロゲンの種類により制御することができる。
即ち、ヨウ素の反応性が最も高く、臭素、塩素の順に反応性が低下することから、これらハロゲンの種類の反応性を利用することで反応する位置を任意に決めることができる。
従って、一般式(3)で示されるテトラハロターフェニル誘導体のみの製造は、一般式(6)のX及びXをヨウ素としてパラ位に配置し、X及びXを臭素及び/又は塩素とすることにより、達成することができる。一方、一般式(4)で示されるテトラハロターフェニル誘導体のみの製造は、一般式(6)のX及びXをヨウ素としてメタ位に配置し、X及びXを臭素及び/又は塩素とすることにより、達成することができる。なお、この特定の位置異性体のみを製造する方法は、一般式(5)で示される置換様式のテトラハロターフェニル誘導体の製造方法にも適用することができる。
かくして得られた、本発明の一般式(2)で表されるテトラハロターフェニル誘導体は、さらに精製することができる。精製する方法は特に限定されず、例えばカラムクロマトグラフィー、再結晶化、あるいは昇華による方法を挙げることができる。
なお、本発明の一般式(2)で表されるテトラハロターフェニル誘導体において、その置換基R、R、R10及びR11を、同一又は異なって、炭素数4〜30のアリール基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、及び炭素数8〜30のジアリールアミノ基からなる群から選ばれる基である一般式(2)で表されるテトラハロターフェニル誘導体を製造する場合は、上述の製造方法において、一般式(7)で示される2−ハロアリール金属試薬における置換基R及びRを、並びに一般式(8)で示される2−ハロアリール金属試薬における置換基R10及びR11を、それぞれ上記の群から選ばれる基とすることにより製造することができる。
(2−ハロアリール金属試薬の製造)
一般式(7)及び(8)で示される2−ハロアリール金属試薬は、それらの原料となる下記一般式(10)で示されるアリールジハロゲン置換体をイソプロピルマグネシウムブロマイド等のグリニャール試薬あるいはn−ブチルリチウム等の有機リチウム試薬によりハロゲン/金属交換反応を行った後、塩化亜鉛、トリメトキシボラン等と反応させることで調製することができる。なお、有機リチウム試薬によるハロゲン/金属交換反応は、例えば「ジャーナル オブ ケミカル リサーチ シノプシス」、1981年、185頁」に記載されているハロゲンのリチオ化方法を用いることもできる。
Figure 2006109569
(ここで、置換基X、R〜R及び記号lは一般式(7)で示される置換基X、R〜R及び記号lと同意義を、若しくは一般式(8)の置換基X、R〜R13及び記号nと同意義を示す。)
なお、一般式(7)で示される2−ハロアリール金属試薬における置換基R及びRを、並びに一般式(8)で示される2−ハロアリール金属試薬における置換基R10及びR11を、それぞれ上記の群から選ばれる基とするためには、一般式(10)における置換基R及びRをそれぞれ上記の群から選ばれる基とすることにより製造することができる。
(アリールジハロゲン置換体の製造方法)
ここで、一般式(10)で示されるアリールジハロゲン置換体の製造方法について述べる。
一般式(10)で示されるアリールジハロゲン置換体は、下記一般式(11)で示されるテトラハロアレーンと下記一般式(12)で示される反応剤をパラジウム及び/又はニッケル触媒存在下でクロスカップリング反応させることで製造することもできる。
Figure 2006109569
(ここで、置換基Xはヨウ素原子又は臭素原子を示し、置換基Xはヨウ素原子、臭素原子又は水素原子を示し、置換基X、R、R、R及びR、並びに記号lは一般式(10)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。)
なお、置換基X及びXは、好ましくはヨウ素原子である。
Figure 2006109569
(ここで、Aは水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数4〜30のアリール基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、又は炭素数8〜30のジアリールアミノ基を示す。Nは水素原子、Li、Na又はKのアルカリ金属、Mg、B、Zn、Sn又はSiのハロゲン化物、ハイドロオキサイド、アルコキサイド又はアルキル化物を示す。)
なお、一般式(12)のAを選択することにより、一般式(11)で示されるテトラハロアレーンの置換基X及びXに所望の置換基を導入し、所望の置換基を有する一般式(10)で示されるアリールジハロゲン置換体を得ることができる。
一般式(12)の置換基Nは水素原子、Li、Na又はKのアルカリ金属、Mg、B、Zn、Sn又はSiのハロゲン化物、ハイドロオキサイド、アルコキサイド又はアルキル化物であり、上記のパラジウム及び/又はニッケル触媒と反応し、パラジウム及び/又はニッケルと置換できる基又は反応の過程でハロゲン化水素となる基である限り特に限定はなく、例えば、MgCl、MgBr、B(OH)、B(OMe)、テトラメチルジオキサボロラニル基、ZnCl、ZnBr、ZnI、Sn(Bu−n)又はSi(Bu−n)を挙げることができ、好ましくはB(OH)又はZnClである。
なお、一般式(12)で示される反応剤は、例えば、その原料であるアリールハロゲン置換体をイソプロピルマグネシウムブロマイド等のグリニャール試薬あるいはn−ブチルリチウム等の有機リチウム試薬によりハロゲン/金属交換反応を行った後、塩化亜鉛、トリメトキシボラン等と反応させることで好適に調製することができる。また、一般式(12)で示される反応剤は1種類若しくは2種類の混合物であっても構わない。
一般式(11)で示されるテトラハロアレーンと一般式(12)で示される反応剤のクロスカップリング反応に用いる触媒はパラジウム及び/又はニッケル触媒であれば特に限定されず、例えば、一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体で用いられたパラジウム及び/又はニッケル触媒を挙げることができる。中でも、好ましい触媒は0価のパラジウム化合物であり、特に好ましい触媒はテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムである。
該クロスカップリング反応における、触媒の使用量は一般式(11)のテトラハロアレーンに対し、0.1〜20モル%の範囲である。一般式(12)の反応剤の使用量は、1種類の一般式(10)の反応剤を用いる場合は、一般式(11)のテトラハロアレーンに対し、1.4〜3.5当量、好ましくは1.6〜3.0当量、さらに好ましくは1.8〜2.8当量の範囲で使用することができ、2種類の一般式(12)の反応剤を用いる場合は、一般式(11)のテトラハロアレーンに対し、それぞれ0.6〜1.8当量、好ましくは0.7〜1.5当量、さらに好ましくは0.8〜1.4当量の範囲で使用することができる。
なお、該クロスカップリング反応において、2種類の一般式(12)の反応剤を用いる場合は、反応開始時に2種類の反応剤を存在させておくこともできるし、第一の反応剤と第二の反応剤を添加する時間を空けて添加することもできる。
反応は好ましくは溶媒中で実施する。具体例として、一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体で用いられた溶媒を挙げることができ、又、これら溶剤は1種若しくは2種以上の混合物を用いても良い。例えば、トルエン/水、トルエン/エタノール/水のような2乃至3成分系でも使用することができる。
なお、反応系中に塩基を存在させることもできる。この場合の塩基の種類としては特に限定されず、例えば、一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体で用いられた塩基を挙げることができる。これらの塩基の使用量は一般式(11)のテトラハロアレーンに対し、1.5〜10.0当量、好ましくは2.0〜8.0当量の範囲で使用することができる。さらにこれらの塩基と併用し、相間移動触媒を用いることもできる。相間移動触媒の種類は特に限定されず、例えば、一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体で用いられた相間移動触媒を挙げることができる。これらの相間移動触媒の使用量は一般式(11)のテトラハロアレーンに対し、0.1〜1.5当量、好ましくは0.2〜0.8当量の範囲である。
さらに反応系中にトリフェニルホスフィン等のホスフィンを存在させることもできる。これらのホスフィンの使用量は、該パラジウム及び/又はニッケル触媒に対し、0.9〜8.0当量、好ましくは1.0〜3.0当量の範囲で使用することができる。
なお、反応系中に銅化合物を存在させることもできる。この場合の銅化合物の種類としては特に限定されないが例えば、塩化銅(I)、臭化銅(I)、ヨウ化銅(I)、酢酸銅(I)等の1価銅;塩化銅(II)、臭化銅(II)、ヨウ化銅(II)、酢酸銅(II)、アセチルアセトナート銅(II)等の2価銅等を挙げることができる。好ましくは1価銅であり、特に好ましくはヨウ化銅(I)である。これらの銅化合物の使用量は該パラジウム及び/又はニッケル触媒に対し、0.3〜10.0当量、好ましくは0.6〜6.0当量の範囲で使用することができる。
反応の温度は10〜120℃、好ましくは30〜100℃であり、反応時間は1〜72時間の範囲で好適に実施することができる。
一般式(11)で示されるテトラハロアレーンと一般式(12)の反応剤のクロスカップリング反応により結合が形成される位置はハロゲンの種類により制御することができる。
即ち、ヨウ素の反応性が最も高く、臭素、塩素の順に反応性が低下することから、これらハロゲンの種類の反応性を利用することで反応する位置を任意に決めることができる。
従って、一般式(11)のX及び/又はXをヨウ素として、Xを臭素及び/又は塩素とすることにより、一般式(10)で表されるアリールジハロゲン置換体への合成を達成することができる。
一般式(10)で示されるアリールジハロゲン置換体の製造は、好ましくは窒素又はアルゴン等の不活性雰囲気下で実施する。
なお、一般式(10)で示されるアリールジハロゲン置換体の内、置換基RとRが結合し環を形成するものについては、例えば「シンセシス」、1988年、628−631頁に記載されている方法で実施することもできる。
一般式(10)で示されるアリールジハロゲン置換体は、さらに精製することができる。精製する方法は特に限定されず、例えばカラムクロマトグラフィー、再結晶化、あるいは昇華による方法を挙げることができる。
(耐酸化性有機半導体材料)
次に、本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体を含む耐酸化性有機半導体材料について述べる。該耐酸化性有機半導体材料は溶剤への溶解性、耐酸化性に優れ、好適な塗布性を有する。該耐酸化性有機半導体材料は本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体を溶剤に溶解することにより製造することができる。
本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体の溶解に用いる溶剤は、好ましくは、塩素等のハロゲンを含むハロゲン系溶剤、例えばo−ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、クロロホルム;1個乃至2個の酸素を含むエーテル系溶剤、例えばTHF、ジオキサン;芳香族化合物の炭化水素系溶剤、例えばトルエン、キシレン;エステル系溶剤、例えば酢酸エチル、γ−ブチロラクトン;アミド系溶剤、例えばN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン;等である。又、これら溶剤は1種若しくは2種以上の混合物を用いても良い。中でも、好ましくはo−ジクロロベンゼン、又はトルエンである。
上記に挙げた溶剤と一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体を混合攪拌することにより、一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体を含む耐酸化性有機半導体材料を調製することができる。この場合の温度は10〜200℃であり、好ましくは20℃から190℃である。10℃以上により濃度が好適となり、良好な薄膜を得ることができる、200℃以下により常圧で使用できる溶剤を採用でき同時に経済的に好ましい。得られる溶液の濃度は、溶剤及び温度により変えることができるが、0.01〜10.0重量%である。溶液の調製は空気中でも実施することができるが、好ましくは窒素、アルゴン等の不活性雰囲気下で調製する。
一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体を含む耐酸化性有機半導体材料の耐酸化性の評価は、該溶液を所定時間、空気と接触させる方法で実施することができる。まず用いる溶剤は予め脱気しておき、溶存酸素を除去する。空気との接触時間は、温度によるが、0.5分〜3時間が適当である。酸化の進行は、溶液の色の変化並びにガスクロマトグラフィー及びガスクロマトグラフィー−マススペクトル(GCMS)分析による酸化物の検出により行うことができる。
本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体を含む耐酸化性有機半導体材料は、用いられる一般式(1)で示されるターフェニレ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溶剤へ溶解でき、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、雰囲気から厳密に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。塗布は空気中でも実施できるが、好ましくは溶剤の乾燥を考慮して窒素気流下で行う。なお、好適な塗布性を得るために、本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体を含む耐酸化性有機半導体材料の粘度は、0.005〜20ポアズの範囲にあることが好ましい。
(有機薄膜)
次に本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体を含む耐酸化性有機半導体材料を用いた有機薄膜について述べる。係る有機薄膜は上記の耐酸化性有機半導体材料溶液の再結晶化若しくは基板への塗布により製造することができる。
再結晶化による薄膜は、該耐酸化性有機半導体材料溶液を冷却することで形成することができる。該有機薄膜を製造する時の雰囲気は、窒素、アルゴン等の不活性ガス、及び空気であるが、窒素、アルゴン等の不活性ガス下で行うことが好ましい。該溶液中の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体の濃度は、特に限定はなく、例えば0.01〜10.0重量%である。冷却は、60〜200℃の温度から−20〜60℃、好ましくは−10℃〜40℃の間に冷却することにより好適に実施することができる。またこのようにして製造した結晶状の有機薄膜を適当な基板の上に張り合わせる、即ちラミネーション等により基板上に製造することもできる。再結晶化により得られる薄膜の膜厚は特に限定されないが、好ましくは50nm〜2mm、特に好ましくは1μm〜500μmである。
基板への塗布による薄膜の製造は、該耐酸化性有機半導体材料溶液を基板上に塗布した後、加熱、気流、及び自然乾燥等の方法により溶剤を気化させることで実施することができる。該溶液中の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体の濃度は特に限定はなく、例えば0.01〜10.0重量%であることが好ましい。塗布温度は特に限定されず、例えば20℃から200℃の間で好適に実施することができる。塗布の具体的方法は特に限定されず、公知の方法、例えばスピンコート、キャストコート、及びディップコート等を用いることができる。さらにスクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷等の印刷技術を用いても作製することが可能である。使用する基板の材料は特に限定されるものではなく、結晶性、非結晶性の種々の材料を用いることができる。また、基板は絶縁性あるいは誘電性を有する材料であっても良い。具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、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、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、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、チタン等の金属基板を好適に用いることができる。またこれらの基板の表面は例えばオクタデシルトリクロロシラン、オクタデシルトリメトキシシラン等のシラン類又は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。塗布した後の溶剤の乾燥は、常圧若しくは減圧で除去することができる、又、加熱、窒素気流により乾燥してもよい。さらに、溶剤の気化速度を調節することで本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体の結晶成長を制御することができる。基板への塗布により得られる薄膜の膜厚は特に限定されないが、好ましくは1nm〜100μm、特に好ましくは10nm〜20μmである。
本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体は平面剛直性の高い分子構造を有することから、優れた半導体特性を与えることが期待できる。又、該ターフェニレン誘導体はジクロロベンゼン等の極性溶媒に溶解し、溶液状態にあっても容易に空気酸化されることはない。従って、塗布法により半導体薄膜を容易に作成できる。したがって、本発明の一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体は電子ペーパー、有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイ、又はICタグ用等のトランジスタの有機半導体活性相用途、さらに有機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、又はフォトニック結晶材料等に利用することができる。
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のみ限定されるものではない。
生成物の同定にはH NMRスペクトル及びマススペクトルを用いた。なお、H NMRスペクトルは日本電子製JEOL GSX−270WB(270MHz)を用いて、マススペクトル(MS)は日本電子製JEOL JMS−700を用いて、試料を直接導入し、電子衝突(EI)法(70エレクトロンボルト)あるいはFAB法(6キロエレクトロンボルト、キセノンガス、マトリックス(ジチオスレイトール:ジチオエリスリトール=3:1))で測定した。
反応の進行の確認等はガスクロマトグラフィー及びガスクロマトグラフィー−マススペクトル(GCMS)分析を用いた。
ガスクロマトグラフィー分析
装置 島津GC14B
カラム J&Wサイエンティフィック社製、DB−1,30m
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、DB−1,30m
反応用の溶媒は市販の脱水溶媒をそのまま用いた。
〔合成例1〕
(1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼンの合成)
1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼンはジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサイエティー、1997年、119巻、4578−4593頁に記載されている方法を参考に合成を行った。
メカニカルスターラー付き1lの三口フラスコに過ヨウ素酸16.7g(73.0mmol)及び硫酸525mlを加えた。過ヨウ素酸が溶解した後、ヨウ化カリウム36.4g(219mmol)を少しずつ添加した。その内容物の温度を−30℃に冷却し、1,4−ジブロモベンゼン34.5g(146mmol)を5分間かけて添加した。得られた混合物を−30〜−20℃で36時間撹拌した。反応混合物を氷(2Kg)中へ注いだ後、濾過し固体を取り出した。その固体をクロロホルムに溶解させ、5%苛性ソーダ水溶液及び水で洗浄し、有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧濃縮後、残渣をクロロホルムから再結晶化し、1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼンの白色結晶を得た(36.0g、収率50%)。
H NMRスペクトルは文献値と一致した。
H NMR(CDCl,21℃):δ=8.02(s,2H).
得られた1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼンの構造式を下記に示す。
Figure 2006109569
〔合成例2〕
(2−ブロモ−3−ヨードナフタレンの合成)
2−ブロモ−3−ヨードナフタレンはシンセティック コミュニュケーションズ、2003年、33巻、2751−2756頁に記載されている方法を参考に合成を行った。なお、原料の2−ブロモ−ビス(ヘキサクロロシクロペンタジエン)ナフタレンはシグマ−アルドリッチから購入したものをそのまま使用した。
窒素雰囲気下、500mlの3口フラスコ反応容器にメタンスルホン酸200ml及びオルト過ヨウ素酸1.31g(5.74mmol)を加えた。30分間撹拌後、ヨウ素4.36g(17.2mmol)を加えた。この混合物を2時間撹拌した後、2−ブロモ−ビス(ヘキサクロロシクロペンタジエン)ナフタレン30.1g(40.0mmol)を少しずつ加えた。この混合物を30℃で3日間撹拌した。反応混合物を氷水中に注ぎ、生成した固体を濾過した。さらにこの固体を水で洗浄し、減圧乾燥した後、2−ブロモ−3−ヨード−ビス(ヘキサクロロシクロペンタジエン)ナフタレンの白色粉体を得た(34.8g、収率99%)。
ガラス製昇華管の末端に上記で得た2−ブロモ−3−ヨード−ビス(ヘキサクロロシクロペンタジエン)ナフタレン8.05g(9.16mmol)を加えた。末端を210℃に加熱し、1.5パスカルに減圧した。発生した2−ブロモ−3−ヨードナフタレンは減圧側のガラス管に付着し、ヘキサクロロシクロペンタジエンは減圧側の底に溜まった。1時間後昇華操作を中断し、ガラス管の付着物を取り出し、再度同じ操作を繰り返した。1時間の昇華操作後、2−ブロモ−3−ヨードナフタレンを得た(2.29g、収率75%)。
H NMRスペクトルは文献値と一致した。
H NMR(CDCl,21℃):δ=8.41(s,1H),8.14(s,1H),7.75−7.65(m,2H),7.54−7.45(m,2H).
得られた2−ブロモ−3−ヨードナフタレンの構造式を下記に示す。
Figure 2006109569
(2,2’,4’,2”−テトラブロモ−1,1’,5’,1”−ターフェニル及び2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニルの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に1,2,4,5−テトラブロモベンゼン(東京化成工業製)1.70g(4.31mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)253mg(0.218mmol)、及び2−ブロモフェニルボロン酸(シグマ−アルドリッチ製)1.99g(9.90mmol)を添加した。さらにトルエン34ml、エタノール9ml、及び炭酸ナトリウム2.75g(25.9mmol)と水10mlからなる水溶液を添加した。85℃のオイルバスに浸し、8時間撹拌した。室温まで冷却後、飽和食塩水を添加し分相した。得られた有機相にターシャーリーブチルハイドロパーオキサイド(70重量%含量)1mlを室温で添加し、2時間撹拌した。飽和食塩水を添加し、分相し、有機相を減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。
まず2,2’,4’,2”−テトラブロモ−1,1’,5’,1”−ターフェニルを主体とする成分をヘキサン/トルエン=1/1で溶出し、その溶出物をフラクション1とし、次に2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニルを主体とする成分をトルエンのみで溶出し、その溶出物をフラクション2とした。各フラクションをそれぞれに減圧濃縮した。その結果、フラクション2(0.32g)は全体が固体となった。一方、フラクション1(1.97g)は一部が固体となったことから、油状部分と固体部分に分けた。この油状部分をさらにシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した(溶媒、ヘキサン)。その結果、無色透明な油状物が得られた。この無色透明な油状物は時間の経過と共に固化した。
H NMRスペクトルより、この無色透明な油状物は2,2’,4’,2”−テトラブロモ−1,1’,5’,1”−ターフェニルであった(1.37g、収率58%)。
H NMR(CDCl,21℃):δ=7.99(d,J=1.9Hz,1H),7.68(dd,J=7.8Hz,1.7Hz,2H),7.42−7.19(m,6H),7.15(s,1H).
MS m/z:546(M,75%),466(M−Br,41),386(M−2Br,51),226(M−4Br,100).
得られた2,2’,4’,2”−テトラブロモ−1,1’,5’,1”−ターフェニルの構造式を下記に示す。
Figure 2006109569
一方、先のフラクション1から分離された固体部分とフラクション2を合わせ、トルエンから再結晶化を行った。白色針状結晶が得られた。
H NMRスペクトルより、この白色針状結晶は2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’4’,1”−ターフェニルであった(0.47g、収率20%)。
融点:230−231℃.
H NMR(CDCl,21℃):δ=7.70(d,J=8.0Hz,2H),7.55(d,J=1.5Hz,2H),7.45−7.23(m,6H).
MS m/z:546(M,92%),466(M−Br,45),386(M−2Br,53),226(M−4Br,100).
得られた2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニルの構造式を下記に示す。
Figure 2006109569
従って、上記方法によりターフェニルを合成できることが証明された。
(2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニルの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に合成例1で合成した1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼン4.39g(9.00mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)974mg(0.84mmol)、及び2−ブロモフェニルボロン酸(シグマ−アルドリッチ製)4.16g(20.7mmol)を添加した。さらにトルエン72ml、エタノール18ml、及び炭酸ナトリウム5.72g(54.0mmol)と水22mlからなる水溶液を添加した。85℃のオイルバスに浸し、15時間撹拌した。室温まで冷却後、ジクロロメタン及び飽和食塩水を添加し分相した。有機相を減圧濃縮し、残渣をトルエンから再結晶化した。2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニル白色針状晶を得た(4.18g、収率85%)。H NMRスペクトルは実施例1のフラクション2からトルエン再結晶精製して得られた成分のものと一致した。
〔参考例1〕
(ターフェニレンの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に実施例2で合成した2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニル269mg(0.492mmol)及びTHF23mlを添加した。この溶液を−80℃に冷却し、sec−ブチルリチウム(関東化学製、0.98M)のシクロヘキサン溶液5.0ml(4.9mmol)を滴下した。溶液の色が薄黄色から真緑色へ変化した。20分間撹拌後、−75℃で塩化銅(II)(和光純薬工業製)828mg(6.2mmol)を一気に投入し、一晩かけて室温まで温度を上げた。飽和食塩水及びトルエンを添加した後分相し、さらに有機相を飽和食塩水で洗浄した。減圧濃縮し、得られた残渣にヘキサンを添加し撹拌後静置し、上澄み液を取り除き、減圧乾燥した。残渣をトルエンから再結晶化し、ターフェニレンの赤色の板状結晶を得た(24mg、収率22%)。H NMRスペクトル(重ベンゼン、30℃):δ=6.46(AA’,J=4.8Hz,2.9Hz,4H),6.20(BB’,J=4.6Hz,2.9Hz,4H),5.93(s,2H).
得られたターフェニレンの構造式を下記に示す。
Figure 2006109569
従って、上記方法によりターフェニレンを合成できることが証明された。
(2,2’,4’,2”−テトラブロモ−1,1’,5’,1”−ターフェニル及び2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニルの混合物の合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に1,2,4,5−テトラブロモベンゼン(東京化成工業製)1.70g(4.31mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)253mg(0.218mmol)、及び2−ブロモフェニルボロン酸(シグマ−アルドリッチ製)1.99g(9.90mmol)を添加した。さらにトルエン34ml、エタノール9ml、及び炭酸ナトリウム2.75g(25.9mmol)と水10mlからなる水溶液を添加した。85℃のオイルバスに浸し、8時間撹拌した。室温まで冷却後、飽和食塩水を添加し分相した。得られた有機相にターシャーリーブチルハイドロパーオキサイド(70重量%含量)1mlを室温で添加し、2時間撹拌した。飽和食塩水を添加し、分相し、有機相を減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。トルエンで溶出したフラクションを減圧濃縮し、一部が固体となった油状物(1.91g、収率81%)を得た。GC分析からこの一部固化油状物は2成分からなることがわかり、その比率は8(成分1):2(成分2)であった。さらにGCMS分析からこの2成分は、2,2’,4’,2”−テトラブロモ−1,1’,5’,1”−ターフェニル及び2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニルであることがわかった。
(GCMS分析)
(成分1)
MS m/z:546(M,64%),466(M−Br,38),386(M−2Br,481),226(M−4Br,100).
(成分2)
MS m/z:546(M,85%),466(M−Br,42),386(M−2Br,54),226(M−4Br,100).
〔参考例2〕
(ターフェニレンの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に実施例3で合成した8:2の比率のテトラブロモターフェニルの混合物192mg(0.351mmol)及びTHF17mlを添加した。この溶液を−80℃に冷却し、sec−ブチルリチウム(関東化学製、0.98M)のシクロヘキサン溶液3.6ml(3.5mmol)を滴下した。溶液の色が薄黄色から濃青色へ変化した。20分間撹拌後、−75℃で塩化銅(II)(和光純薬工業製)585mg(4.3mmol)を一気に投入し、一晩かけて室温まで温度を上げた。飽和食塩水及びトルエンを添加した後分相し、さらに有機相を飽和食塩水で洗浄した。減圧濃縮し、得られた残渣にヘキサンを添加し撹拌後静置し、上澄み液を取り除き、減圧乾燥した。残渣をトルエンから再結晶化し、ターフェニレンの赤色の板状結晶を得た(11mg、収率14%)。H NMRスペクトル(重ベンゼン)は、参考例1で得られたものと一致した。
従って、上記方法によりターフェニレンを合成できることが証明された。
(2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ジベンゾターフェニルの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に合成例2で合成した2−ブロモ−3−ヨードナフタレン2.03g(6.10mmol)及びTHF12mlを添加した。この溶液を−65℃に冷却し、イソプロピルマグネシウムブロマイド(関東化学製、0.65M)のTHF溶液9.9ml(6.4mmol)を滴下した。30分間熟成後、その温度で塩化亜鉛(シグマ−アルドリッチ製、1.0M)のジエチルエーテル溶液6.4ml(6.4mmol)を滴下した。徐々に室温まで昇温した後、生成した白色スラリー液を減圧濃縮した。得られた白色固体に、合成例1で合成した1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼン1.41g(2.89mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)285mg(0.247mmol)、及びTHF31mlを添加した。60℃で4時間反応を実施した後、容器を水冷し3N塩酸4mlを添加することで反応を停止させた。全体を減圧濃縮し、溶媒を留去した。析出した固体を濾液が中性になるまで水で洗浄し、さらにクロロホルムとTHFで洗浄した。得られた結晶を減圧乾燥後、2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ジベンゾターフェニルの白色結晶を得た(1.20g,収率64%)。
DSC測定による融点:331℃.
H NMR(CDCl,60℃):δ=8.22(s,2H),7.90−7.75(m,4H),7.85(s,2H),7.67(s,2H),7.60−7.48(m,4H).
MS m/z:646(M,64%),566(M−Br,8),486(M−2Br,34),406(M−3Br,6),326(M−4Br,92),163((M−4Br)/2,100).
得られた2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ジベンゾターフェニルの構造式を下記に示す。
Figure 2006109569
(ジベンゾターフェニレンの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に、実施例4で合成した2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ジベンゾターフェニル395mg(0.611mmol)及びTHF28mlを添加した。この懸濁溶液を−80℃に冷却し、sec−ブチルリチウム(関東化学製0.98M)のシクロヘキサン溶液4.4ml(4.3mmol)を滴下した。溶液の色が薄黄色から真緑色へ変化した。60分間撹拌後、−75℃で塩化銅(II)(和光純薬工業製)740mg(5.50mmol)を一気に投入した。一晩かけて室温まで反応温度を上げた。飽和食塩水を添加した後、生成した固体を濾過した。さらにこの得られた固体を3N塩酸、水及びTHFで洗浄した後、減圧乾燥しジベンゾターフェニレンの黄−オレンジ色固体を得た(85mg)。さらにこの固体をo−ジクロロベンゼンから再結晶化することで金色の金属光沢を有する板状の固体を得た(75mg、収率38%)。
DSC測定による分析(密閉容器使用):500℃で炭化による発熱を観測した。
MS m/z:326(M,100%),163(M/2,25)。
得られたジベンゾターフェニレンの構造式を下記に示す。
Figure 2006109569
(耐酸化性評価)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク容器にo−ジクロロベンゼン23.4gを添加し、凍結(液体窒素)−減圧−窒素置換−融解から成るサイクルを3回繰り返すことで溶存酸素を除去した。そこへ実施例5で得られた金色の金属光沢を有するジベンゾターフェニレンの固体7.5mgを添加し、180℃に加熱し溶解させると山吹色溶液となった。次にこのシュレンク容器の上部の栓を開け、1分間、外気に接触させることで空気を導入し、さらに180℃で撹拌した。しかし、色の変化は見られず、ガスクロマトグラフィー及びガスクロマトグラフィー−マススペクトル(GCMS)分析で酸化に由来する新たなピークの出現はなかった。
(有機薄膜の作成)
窒素雰囲気下、実施例5で得られた金色の金属光沢を有するジベンゾターフェニレン30mgをo−ジクロロベンゼン(95g)と混合し、180℃で1時間撹拌し、ジベンゾターフェニレンの山吹色溶液を調製した。14時間を要して180℃から20℃まで冷却した。析出した結晶をブフナーロートを用いて濾過し、減圧乾燥することで、ジベンゾターフェニレンの薄膜を得た(27mg)。
この得られた薄膜の膜厚は28〜48μmの薄膜であり、該薄膜のX線回折を測定した結果、面間距離1.75nmの(00n)面(n=1〜7)の回折ピークが得られ、結晶性の薄膜であることがわかった。
X線回折パターンを図1に示した。
(有機薄膜の作成)
窒素雰囲気下、実施例5で得られた金色の金属光沢を有するジベンゾターフェニレン8mgをo−ジクロロベンゼン(25g)と混合し、180℃で1時間撹拌し、ジベンゾターフェニレンの山吹色溶液を調製した。
空気雰囲気下、凹面のあるガラス基板を150℃に加熱し、この基板上に上記の溶液をスポイトを用いて塗布し常圧下で乾燥し、膜厚380nmの薄膜を作製した。この薄膜の成分をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ジベンゾターフェニレン以外にピークはなく、酸化されていなかった。従って、空気中でも酸化されることなくジベンゾターフェニレンの薄膜を作成できることがわかった。
(4,5,4”,5”−テトラフルオロ−2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニルの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に1,2−ジブロモ−4,5−ジフルオロベンゼン(和光純薬工業製)2.53g(9.30mmol)及びTHF15mlを添加した。この溶液を−40℃に冷却し、イソプロピルマグネシウムブロマイド(関東化学製、0.65M)のTHF溶液15ml(9.7mmol)を滴下した。30分間熟成後、その温度で塩化亜鉛(シグマ−アルドリッチ製、1.0M)のジエチルエーテル溶液9.8ml(9.8mmol)を滴下した。徐々に室温まで昇温した後、生成した白色スラリー液を減圧濃縮した。得られた白色固体に、合成例1で合成した1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼン2.15g(4.41mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)408mg(0.353mmol)、及びTHF30mlを添加した。60℃で6時間反応を実施した後、容器を水冷し3N塩酸(8ml)を添加することで反応を停止させた。トルエン及び食塩を添加後、分相し、有機相を食塩水で洗浄した。有機相を減圧濃縮し溶媒を留去した。この得られた残渣をトルエン10mlに溶解させ、70%tert−ブチルハイドロパーオキサイド溶液(和光純薬工業製)(0.5ml)を添加し、室温で2時間撹拌した。この溶液を水洗浄し、有機相を減圧濃縮した。有機相をトルエン:ヘキサン=1:1に溶解させ、シリカゲルを充填したカラムを通過させた。溶出液を減圧濃縮し、得られた固体をヘキサン:トルエン=3:1の混合溶媒を用いて再結晶化を行い、目的物の白色固体を得た(1.48g,収率54%)。
H NMR(CDCl,21℃):δ=7.58−7.45(m,2H),7.53(s,2H),7.23−7.09(m,2H).
MS m/z:618(M,73%),538(M−Br,32),458(M−2Br,45),378(M−3Br,4),298(M−4Br,100).
得られた目的物の構造を下記に示した。
Figure 2006109569
(3,4,5,6,3”,4”,5”,6”−オクタフルオロ−2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニルの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に1,2−ジブロモテトラフルオロベンゼン(アボカド製)446mg(1.45mmol)及びTHF5mlを添加した。この溶液を−40℃に冷却し、イソプロピルマグネシウムブロマイド(関東化学製、0.65M)のTHF溶液2.2ml(1.4mmol)を滴下した。30分間熟成後、その温度で塩化亜鉛(シグマ−アルドリッチ製、1.0M)のジエチルエーテル溶液1.4ml(1.4mmol)を滴下した。徐々に室温まで昇温した後、その混合物を減圧濃縮した。得られた白色固体に、合成例1で合成した1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼン337mg(0.69mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)69mg(0.060mmol)、及びエチレングリコールジメチルエーテル5mlを添加した。86℃で7日間反応を実施した後、容器を水冷し3N塩酸(8ml)を添加することで反応を停止させた。トルエン及び食塩を添加後、分相し、有機相を食塩水で洗浄した。有機相を減圧濃縮し溶媒を留去した。この得られた残渣をトルエン10mlに溶解させ、70%tert−ブチルハイドロパーオキサイド溶液(和光純薬工業製)(0.1ml)を添加し、室温で2時間撹拌した。この溶液を水洗浄し、有機相を減圧濃縮した。有機相をトルエン:ヘキサン=1:1の混合溶媒に溶解させ、シリカゲルを充填したカラムを通過させた。溶出液を減圧濃縮し、得られた固体をヘキサンを用いて再結晶化を行い、目的物の白色固体を得た(80mg,収率17%)。
H NMR(CDCl,21℃):δ=7.57(s,2H).
MS m/z:690(M,99%),610(M−Br,34),530(M−2Br,61),450(M−3Br,3),370(M−4Br,100).
得られた目的物の構造を下記に示した。
Figure 2006109569
(2,3,7,8−テトラフルオロターフェニレンの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に、実施例9で合成した4,5,4”,5”−テトラフルオロ−2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニル506mg(0.818mmol)及びTHF28mlを添加した。この懸濁溶液を−80℃に冷却し、sec−ブチルリチウム(関東化学製0.98M)のシクロヘキサン溶液5.9ml(5.8mmol)を滴下した。20分間撹拌後、−75℃で塩化銅(II)(和光純薬工業製)981mg(7.30mmol)を一気に投入した。徐々に昇温し、7時間かけて−20℃まで反応温度を上げた。飽和食塩水及びトルエンを添加した後、分相し、さらに有機相を飽和食塩水で洗浄した。減圧濃縮し、得られた残渣にヘキサンを添加し撹拌後、静置し、上澄み液を取り除き、減圧乾燥した。残渣をトルエンから再結晶化し、2,3,7,8−テトラフルオロターフェニレンの赤色結晶を得た(56mg,収率23%)。
H NMR(CDCl,21℃):δ=6.33(t,J=7.3Hz,4H),6.14(s,2H).
MS m/z:298(M,100%),149(M/2,38).
得られた目的物の構造を下記に示した。
Figure 2006109569
(耐酸化性評価)
窒素雰囲気下、20mlシュレンク容器にo−ジクロロベンゼン2.0gを添加し、凍結(液体窒素)−減圧−窒素置換−融解から成るサイクルを3回繰り返すことで溶存酸素を除去した。そこへ実施例11で得られた2,3,7,8−テトラフルオロターフェニレンの赤色固体4.5mgを添加し、22℃で撹拌すると赤橙色溶液となった。次にこのシュレンク容器の上部の栓を開け、1分間、外気に接触させることで空気を導入し、さらに22℃で撹拌した。しかし、溶液の色の変化は見られず、ガスクロマトグラフィー及びガスクロマトグラフィー−マススペクトル(GCMS)分析で酸化物に由来する新たなピークの出現はなかった。
〔比較例1〕
(耐酸化性評価)
ペンタセンを用いて耐酸化性を評価した。
窒素雰囲気下、20mlシュレンク容器にo−ジクロロベンゼン2.9gを添加し、凍結(液体窒素)−減圧−窒素置換−融解から成るサイクルを3回繰り返すことで溶存酸素を除去した。そこへペンタセン(東京化成工業製)2.5mgを添加し、120℃に加熱し溶解させると赤紫色溶液となった。次にこのシュレンク容器の上部の栓を開け、1分間、外気に接触させることで空気を導入し、さらに120℃で撹拌した。ガスクロマトグラフィー及びガスクロマトグラフィー−マススペクトル(GCMS)分析から、6,13−ペンタセンキノンが生成していることがわかった。
さらにこの溶液を120℃、1時間、撹拌下で空気と接触させると溶液の色が黄に変化していた。ガスクロマトグラフィー分析から、6,13−ペンタセンキノンの生成が増加していることがわかった。
〔比較例2〕
(耐酸化性評価)
参考例1で得られた、全部の置換基が水素であるターフェニレンを用いて耐酸化性を評価した。
窒素雰囲気下、20mlシュレンク容器にo−ジクロロベンゼン2.3gを添加し、凍結(液体窒素)−減圧−窒素置換−融解から成るサイクルを3回繰り返すことで溶存酸素を除去した。そこへ参考例1で得たターフェニレン4.1mgを添加し、22℃で撹拌すると赤橙色溶液となった。次にこのシュレンク容器の上部の栓を開け、1時間、外気に接触させることで空気を導入した。溶液の色は黄橙色となり、ガスクロマトグラフィー分析からターフェニレンより高沸点側に新たなピークが生成していることが確認された。さらにガスクロマトグラフィー−マススペクトル(GCMS)分析から、その新たなピークはターフェニレンに酸素分子が付加した分子量を有する物であることがわかった。
(有機薄膜の作成)
窒素雰囲気下、実施例11で得られた2,3,7,8−テトラフルオロターフェニレン5.2mgをトルエン(10g)と混合し、80℃で1時間撹拌し、2,3,7,8−テトラフルオロターフェニレンの赤色溶液を調製した。
窒素雰囲気下、凹面のあるガラス基板を80℃に加熱し、この基板上に上記の溶液をスポイトを用いて塗布し常圧下で乾燥し、膜厚320nmの薄膜を作製した。この薄膜の成分をガスクロマトグラフィーで分析した結果、2,3,7,8−テトラフルオロターフェニレン以外にピークはなく、酸化されていなかった。
〔合成例3〕
(1,2−ジブロモ−4,5−ジヨードベンゼンの合成)
1,2−ジブロモ−4,5−ジヨードベンゼンを「シンレット」、2003年、29−34頁に従い合成した。
メカニカルスターラー付き1lの三口フラスコに過ヨウ素酸36.9g(162mmol)及び硫酸150mlを加えた。過ヨウ素酸が溶解した後、ヨウ化カリウム80.7g(486mmol)を少しずつ添加した。その内容物の温度を0℃に冷却し、1,2−ジブロモベンゼン75.0g(318mmol)を添加した。得られた混合物を0℃で30分間撹拌した。反応混合物を氷へ注いだ後、濾過し固体を取り出した。その固体をTHF/メタノールから2回再結晶化し、1,2−ジブロモ−4,5−ジヨードベンゼンの白色結晶を得た(76.2g、収率49%)。
H NMR(CDCl,21℃):δ=8.03(s,2H).
〔合成例4〕
(1,2−ジブロモ−4,5−ジフェニルベンゼンの合成)
窒素雰囲気下、200mlシュレンク反応容器に合成例3で合成した1,2−ジブロモ−4,5−ジヨードベンゼン3.074g(6.30mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)600mg(0.519mmol)、及びフェニルボロン酸(和光純薬工業製)1.920mg(15.7mmol)を添加した。さらにトルエン50ml、エタノール13ml、及び炭酸ナトリウム4.007g(37.8mmol)と水16mlからなる水溶液を添加した。82℃に加熱し、24時間撹拌した。室温まで冷却後、トルエン及び水を添加し分相した。有機相を濃縮し、得られた残渣をトルエン26mlに溶解後、70%tert−ブチルハイドロパーオキサイド溶液(和光純薬工業製)1.0mlを添加し、室温で2時間撹拌した。このトルエン溶液を水で2回洗浄後、有機相を減圧濃縮し、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後(溶媒、ヘキサン)、1,2−ジブロモ−4,5−ジフェニルベンゼンの白色固体を得た(1.953g、収率80%)。
H NMR(CDCl,21℃):δ=7.67(s,2H),7.24−7.13(m,6H),7.12−6.90(m,4H).
MS m/z:388(M,100%),308(M−Br,23),228(M−2Br,53).
〔合成例5〕
(2−フェニル−5−ブロモ−4−ビフェニルボロン酸の合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に合成例4で合成した1,2−ジブロモ−4,5−ジフェニルベンゼン755mg(1.95mmol)及びTHF12mlを添加した。この溶液を−100℃に冷却し、n−ブチルリチウム(関東化学製、1.59M)のヘキサン溶液1.3ml(2.lmmol)を滴下した。30分間熟成後、その温度でホウ酸トリイソプロピル(東京化成工業製)472mg(2.51mmol)を滴下した。徐々に室温まで昇温した後、3N塩酸を添加し、分相した。有機相を減圧濃縮し、770mgの白色固体を得た。
(4,5,4”,5”−テトラフェニル−2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニルの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に合成例5で合成した2−フェニル−5−ブロモ−4−ビフェニルボロン酸770mg、合成例1で合成した1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼン476mg(0.976mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)90.1mg(0.078mmol)、トルエン7.6ml、及びエタノール1.8mlを添加した。さらに炭酸ナトリウム625mg(5.90mmol)と水2.3mlからなる溶液を添加し、この混合物を85℃で30時間反応を実施した。室温まで冷却させた後、トルエン及び食塩水を添加分相し、有機相を食塩水で洗浄した。有機相を減圧濃縮し溶媒を留去した。得られた固体をトルエン:ヘキサン=7:3の混合溶媒を用いて再結晶化を行い、目的物の白色固体を得た(467mg、収率56%)。
H NMR(CDCl,21℃):δ=7.77(s,0.85H),7.76(s,1.15H),7.69(s,2H),7.42(s,1.15H),7.35(s,0.85H),7.28−7.13(m,20H).
得られた4,5,4”,5”−テトラフェニル−2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニルの構造式を下記に示す。
Figure 2006109569
FABMS m/z:850(M,100%),770(M−Br,71).
(4,5,4”,5”−テトラフェニル−2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ターフェニルの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に合成例4で合成した1,2−ジブロモ−4,5−ジフェニルベンゼン411mg(1.06mmol)及びTHF5mlを添加した。この溶液を−105℃に冷却し、n−ブチルリチウム(関東化学製、1.59M)のヘキサン溶液0.70ml(1.1mmol)を滴下した。5分間熟成後、その温度で塩化亜鉛(シグマ−アルドリッチ製、1.0M)のジエチルエーテル溶液9.8ml(9.8mmol)を滴下した。徐々に室温まで昇温した後、生成した白色スラリー液を減圧濃縮した。得られた白色固体に、合成例1で合成した1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼン173mg(0.355mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)29.0mg(0.025mmol)、及びエチレングリコールジメチルエーテル5mlを添加した。80℃で50時間反応を実施した後、容器を水冷し3N塩酸(5ml)を添加することで反応を停止させた。トルエン及び食塩を添加後分相し、有機相を食塩水で洗浄した。有機相を減圧濃縮し溶媒を留去した。この得られた残渣をトルエン10mlに溶解させ、70%tert−ブチルハイドロパーオキサイド溶液(和光純薬工業製)(0.05ml)を添加し、室温で2時間撹拌した。この溶液を水洗浄し、有機相を減圧濃縮した。有機相をトルエンに溶解させ、シリカゲルを充填したカラムを通過させた。溶出液を減圧濃縮し、得られた固体をトルエンを用いて再結晶化を行い、目的物の白色固体を得た(27mg、収率9%)。
(4,5−ジフェニル−2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ベンゾターフェニルの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に合成例2で合成した2−ブロモ−3−ヨードナフタレン333mg(1.00mmol)及びTHF20mlを添加した。この溶液を−65℃に冷却し、イソプロピルマグネシウムブロマイド(東京化成工業、0.80M)のTHF溶液1.3ml(1.04mmol)を滴下した。30分間熟成後、その温度で塩化亜鉛(シグマ−アルドリッチ製、1.0M)のジエチルエーテル溶液1.1ml(1.1mmol)を滴下した。徐々に室温まで昇温した後、生成した白色スラリー液を減圧濃縮した。得られた白色固体に、合成例1で合成した1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼン488mg(1.00mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)83mg(0.072mmol)、及びTHF3mlを添加した。60℃で6時間反応を実施した後、容器を水冷し3N塩酸4mlを添加することで反応を停止させた。トルエン及び食塩を添加後、分相し、有機相を食塩水で洗浄した。有機相を減圧濃縮し溶媒を留去した。さらに加熱真空乾燥した後、得られた残渣に合成例5と同様の方法で合成した2−フェニル−5−ブロモ−4−ビフェニルボロン酸222mg、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)41mg(0.035mmol)、トルエン5.2ml、及びエタノール1.2mlを添加した。さらに炭酸ナトリウム349mg(3.29mmol)と水1.7mlからなる溶液を添加し、この混合物を85℃で6時間反応を実施した。室温まで冷却させた後、トルエン及び食塩水を添加し分相し、有機相を食塩水で洗浄した。有機相を減圧濃縮し溶媒を留去し、さらに真空乾燥した。この得られた残渣をトルエンに溶解させ、70%tert−ブチルハイドロパーオキサイド溶液(和光純薬工業製)(0.06ml)を添加し、室温で2時間撹拌した。この溶液を水洗浄し、有機相を減圧濃縮した。残渣をヘキサン及びクロロホルムを用いて溶解させ、シリカゲルを充填したカラムを通過させた。溶出液を減圧濃縮し、得られた粗固体をヘキサンで洗浄し、目的物を得た(292mg,収率62.1%)。
H NMR(CDCl,21℃):δ=8.22(s,0.45H),8.20(s,0.55H),7.87−7.80(m,2H),7.85(s,1H),7.77(s,1H),7.69(s,0.55H),7.68(s,0.45H),7.66(s,1H),7.59−7.53(m,2H),7.42(s,0.55H),7.38(s,0.45H),7.29−7.12(m,10H).
MS m/z:748(M,100%),668(M−Br,10%),588(M−2Br,24%),508(M−3Br,14%),428(M−4Br,29%).
得られた4,5−ジフェニル−2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ベンゾターフェニルの構造式を下記に示す。
Figure 2006109569
(4,5−ジフェニル−2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ベンゾターフェニルの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に合成例5と同様の方法で合成した2−フェニル−5−ブロモ−4−ビフェニルボロン酸156mg、合成例1で合成した1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼン194mg(0.40mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)32mg(0.028mmol)、トルエン3.1ml、及びエタノール0.7mlを添加した。さらに炭酸ナトリウム253mg(2.39mmol)と水0.9mlからなる溶液を添加し、この混合物を85℃で5時間反応を実施した。室温まで冷却させた後、トルエン及び食塩水を添加し分相し、有機相を食塩水で洗浄した。有機相を減圧濃縮し溶媒を留去し、さらに加熱真空乾燥し、中間物を得た。
一方、窒素雰囲気下、別の100mlシュレンク反応容器に合成例2で合成した2−ブロモ−3−ヨードナフタレン85mg(0.255mmol)及びTHF2.0mlを添加した。この溶液を−65℃に冷却し、イソプロピルマグネシウムブロマイド(東京化成工業製、0.80M)のTHF溶液0.34ml(0.27mmol)を滴下した。30分間熟成後、その温度でホウ酸トリメチル(和光純薬工業製)33mg(0.32mmol)を滴下した。徐々に室温まで昇温した後、3N塩酸を添加し、分相した。有機相を減圧濃縮し、残渣に3−ブロモ−2−ナフチルボロン酸を得た。得られた白色固体に、上記で得た中間物、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業製)15mg(0.013mmol)、トルエン2.2ml、及びエタノール0.5mlを添加した。さらに炭酸ナトリウム148mg(1.39mmol)と水0.7mlからなる溶液を添加し、この混合物を85℃で5時間反応を実施した。室温まで冷却させた後、トルエン及び食塩水を添加し分相し、有機相を食塩水で洗浄した。有機相を減圧濃縮し溶媒を留去し、さらに加熱真空乾燥した。この得られた残渣をトルエンに溶解させ、70%tert−ブチルハイドロパーオキサイド溶液(和光純薬工業製)(0.04ml)を添加し、室温で2時間撹拌した。この溶液を水洗浄し、有機相を減圧濃縮した。残渣をヘキサン及びクロロホルムを用いて溶解させ、シリカゲルを充填したカラムを通過させた。溶出液を減圧濃縮し、得られた粗固体をヘキサンで洗浄し、目的物を得た(103mg,収率54.0%)。
(2,3−ジフェニルベンゾターフェニレンの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に、実施例17で合成した4,5−ジフェニル−2,2’,5’,2”−テトラブロモ−1,1’,4’,1”−ベンゾターフェニル103mg(0.138mmol)及びTHF6mlを添加した。この懸濁溶液を−75℃に冷却し、sec−ブチルリチウム(関東化学製0.98M)のシクロヘキサン溶液0.95ml(0.93mmol)を滴下した。30分間撹拌後、−75℃で塩化銅(II)(和光純薬工業製)188mg(1.40mmol)を一気に投入した。徐々に昇温し、14時間かけて0℃まで反応温度を上げた。3N塩酸及びトルエンを添加した後分相し、さらに有機相を飽和食塩水で洗浄した。有機相を減圧濃縮し、得られた残渣にヘキサンを添加し撹拌後静置し、上澄み液を取り除き、減圧乾燥した。残渣をトルエンから再結晶化し、2,3−ジフェニルベンゾターフェニレンのオレンジ色結晶を得た(23mg、収率38.9%)。
H NMR(重ベンゼン,21℃):δ=7.25−6.95(m,14H),6.51(s,2H),6.50(s,2H),6.21(s,2H).
MS m/z:428(M,100%),213((M/2)−1,34%).
得られた目的物の構造を下記に示した。
Figure 2006109569
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2005年4月8日出願の日本特許出願(特願2005−112774)、2005年4月8日出願の日本特許出願(特願2005−112775)、2005年4月8日出願の日本特許出願(特願2005−112776)、2005年12月20日出願の日本特許出願(特願2005−366667)、及び2005年12月20日出願の日本特許出願(特願2005−366668)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
優れた耐酸化性を有し、塗布法による半導体活性相形成が可能な、ターフェニレン誘導体及びその用途を提供する。さらに本発明の製造法ではフッ素原子を導入したターフェニレン誘導体を製造することができ、有機半導体材料を提供することができる。よって、本発明の工業的価値は顕著である。

Claims (22)

  1. 下記一般式(1)で示されるターフェニレン誘導体。
    Figure 2006109569
    (ここで、置換基R〜R14は同一又は異なって、水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数4〜30のアリール基、炭素数3〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、又は炭素数8〜30のジアリールアミノ基を示す。
    なお、R〜Rの内、任意の二以上のものは互いに結合することができ、R〜R13の内、任意の二以上のものは互いに結合することができる。
    l、m及びnは、各々0又は1の整数である。
    なお、l=0、m=0及びn=0である時、l=1、m=0及びn=0である時、並びにl=0、m=1及びn=0である時は、置換基R〜R14の内の少なくとも1つは水素原子ではない。)
  2. 置換基R〜R14が、同一又は異なって、水素原子、フッ素原子、炭素数4〜30のアリール基、炭素数3〜20のアルキニル基、及び炭素数1〜20のアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の置換基であり、且つ置換基R〜R14の内の少なくとも1つは水素原子ではないことを特徴とする、請求項1に記載のターフェニレン誘導体。
  3. 置換基R、R、R10及びR11が、同一又は異なって、炭素数4〜30のアリール基、炭素数3〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、及び炭素数8〜30のジアリールアミノ基からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の基であり、且つ置換基R、R、R〜R、R12〜R14が、同一又は異なって、水素原子、フッ素原子及び塩素原子からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の基であることを特徴とする、請求項1に記載のターフェニレン誘導体。
  4. 置換基RとRが結合して不飽和環を形成し且つ置換基R10とR11が結合して不飽和環を形成している、若しくは置換基RとR又は置換基R10とR11のいずれか一方のみが結合して不飽和環を形成していることを特徴とする、請求項1に記載のターフェニレン誘導体。
  5. mが0であることを特徴とする、請求項1に記載のターフェニレン誘導体。
  6. m及びlが共に0であることを特徴とする、請求項1に記載のターフェニレン誘導体。
  7. m、l及びnが共に0であることを特徴とする、請求項1に記載のターフェニレン誘導体。
  8. 請求項1〜7のいずれかに記載のターフェニレン誘導体を含む耐酸化性有機半導体材料。
  9. 請求項8に記載の耐酸化性有機半導体材料を用いた有機薄膜。
  10. 有機薄膜が基板上に形成されたことを特徴とする請求項9に記載の有機薄膜。
  11. 下記一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体をリチオ化剤を用いてテトラリチオ化し、銅化合物で処理することを特徴とする請求項1〜7いずれかに記載のターフェニレン誘導体の製造方法。
    Figure 2006109569
    (ここで、置換基X〜Xは臭素原子、ヨウ素原子又は塩素原子を示す。
    置換基R〜R14は同一又は異なって、水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数4〜30のアリール基、炭素数3〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、又は炭素数8〜30のジアリールアミノ基を示す。
    なお、R〜Rの内、任意の二以上のものは互いに結合することができ、R〜R13の内、任意の二以上のものは互いに結合することができる。
    l、m及びnは、各々0又は1の整数である。)
    なお、一般式(2)の表記は、一般式(2)が下記一般式(3)及び一般式(4)で示されるパラ位置異性体及びメタ位置異性体を総称するものである。
    Figure 2006109569
    Figure 2006109569
    (ここで、一般式(3)及び一般式(4)の置換基R〜R14及びX〜X、並びに記号l、m及びnは一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。)
  12. リチオ化剤がアルキルリチウムである請求項11に記載のターフェニレン誘導体の製造方法。
  13. リチオ化剤を一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体に対し3〜20当量用いる請求項11に記載のターフェニレン誘導体の製造方法。
  14. 下記一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体。
    Figure 2006109569
    (ここで、置換基X〜Xは臭素原子、ヨウ素原子又は塩素原子を示す。
    置換基R〜R14は同一又は異なって、水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数4〜30のアリール基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、又は炭素数8〜30のジアリールアミノ基を示す。
    なお、R〜Rの内、任意の二以上のものは互いに結合することができ、R〜R13の内、任意の二以上のものは互いに結合することができる。
    l、m及びnは、各々0又は1の整数である。)
    なお、一般式(2)の表記は、一般式(2)が下記一般式(3)及び一般式(4)で示されるパラ位置異性体及びメタ位置異性体を総称するものである。
    Figure 2006109569
    Figure 2006109569
    (ここで、一般式(3)及び一般式(4)の置換基R〜R14及びX〜X、並びに記号l、m及びnは一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。)
  15. 一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体が、一般式(3)で示されるパラ位置異性体のテトラハロターフェニル誘導体である、請求項14に記載のテトラハロターフェニル誘導体。
  16. 一般式(2)で示されるテトラハロターフェニル誘導体が、その置換基R〜R14において下記一般式(5)で示される置換様式のテトラハロターフェニル誘導体である、請求項14に記載のテトラハロターフェニル誘導体。
    Figure 2006109569
    (ここで、置換基R〜R、R14、及びX〜X、並びに記号l及びmは請求項14に記載の一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。又、一般式(5)の表記も一般式(2)と同意義を示す。なお、置換基標記において同一の置換基標識で標記される置換基は同一の置換基で置換されていることを示す。)
  17. mが0であることを特徴とする、請求項14に記載のテトラハロターフェニル誘導体。
  18. m及びlが0であることを特徴とする、請求項14に記載のテトラハロターフェニル誘導体。
  19. 下記一般式(6)で示されるテトラハロアレーンと、下記一般式(7)及び下記一般式(8)で示される2−ハロアリール金属試薬から選ばれる少なくとも1つを、パラジウム触媒及びニッケル触媒から選ばれる少なくとも1つの存在下で反応させることを特徴とする請求項14に記載のテトラハロターフェニル誘導体の製造方法。
    Figure 2006109569
    (ここで、置換基X及びXは臭素原子、ヨウ素原子又は塩素原子を示す。置換基R、R14、X及びX、並びに記号mは請求項14に記載の一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。なお、一般式(6)の表記は、置換基X及びXがパラ配位及びメタ配位から選ばれる少なくとも1つの配位であることを総称するものである。)
    Figure 2006109569
    (ここで、MはMg、B、Zn、Sn又はSiのハロゲン化物、ハイドロオキサイド、アルコキサイド又はアルキル化物を示す。置換基R〜R及びX、並びに記号lは請求項14に記載の一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。)
    Figure 2006109569
    (ここで、MはMg、B、Zn、Sn又はSiのハロゲン化物、ハイドロオキサイド、アルコキサイド又はアルキル化物を示す。置換基R〜R13及びX、並びに記号nは請求項14に記載の一般式(2)で示される置換基並びに記号と同意義を示す。)
  20. 一般式(6)で示されるテトラハロアレーンにおいて、X及びXがパラ位に配置されたヨウ素原子であり、X及びXが臭素原子及び塩素原子から選ばれる少なくとも1つの原子である、請求項19に記載のテトラハロターフェニル誘導体の製造方法。
  21. 一般式(7)又は一般式(8)のMがZnCl又はB(OH)である請求項19に記載のテトラハロターフェニル誘導体の製造方法。
  22. 触媒がテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムである請求項19に記載のテトラハロターフェニル誘導体の製造方法。
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