JPWO2015060183A1 - 有機半導体材料 - Google Patents

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Abstract

本発明の高分子化合物は、一般式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位を含む。[一般式(1)中、A1、A2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。]

Description

本発明は、特定のベンゾビスチアゾール骨格を有する構造単位を有する高分子化合物、有機半導体材料、および、その製造方法に関する。
有機半導体材料は、有機エレクトロニクス分野において最も重要な材料の1つであり、電子供与性のp型有機半導体材料や電子受容性のn型有機半導体材料に分類することができる。p型有機半導体材料やn型有機半導体材料を適切に組合せることにより様々な素子を製造することができ、このような素子は、例えば、電子と正孔の再結合により形成される励起子(エキシトン)の作用により発光する有機エレクトロルミネッセンスや、光を電力に変換する有機薄膜太陽電池、電流量や電圧量を制御する有機薄膜トランジスタに応用されている。
これらの中でも、有機薄膜太陽電池は、大気中への二酸化炭素放出がないため環境保全に有用であり、また簡単な構造で製造も容易であることから、需要が高まっている。しかしながら、有機薄膜太陽電池の光電変換効率はいまだ十分ではない。光電変換効率ηは短絡電流密度(Jsc)と開放電圧(Voc)、曲線因子(FF)の積「η=開放電圧(Voc)×短絡電流密度(Jsc)×曲線因子(FF)」で算出される値であり、光電変換効率を高めるためには、開放電圧(Voc)の向上に加え、短絡電流密度(Jsc)や曲線因子(FF)の向上も必要となる。
開放電圧(Voc)は、p型有機半導体のHOMO(最高被占軌道)準位とn型有機半導体のLUMO(最低空軌道)準位のエネルギー差に比例するものであるため、開放電圧(Voc)を向上するためには、p型有機半導体のHOMO準位を深くする(引き下げる)必要がある。
また、短絡電流密度(Jsc)は、有機半導体材料が受け取るエネルギーの量と相関するものであり、有機半導体材料の短絡電流密度(Jsc)を向上するためには、可視領域から近赤外領域までの広い波長範囲の光を吸収させる必要がある。有機半導体材料が吸収できる光のうち、もっとも低いエネルギーの光の波長(もっとも長い波長)が吸収端波長であり、この波長に対応したエネルギーがバンドギャップエネルギーに相当する。そのため、より広い波長範囲の光を吸収させるためにはバンドギャップ(p型有機半導体のHOMO準位とLUMO準位のエネルギー差)を狭くする必要がある。
一方、p型有機半導体材料の研究も盛んに行われている。例えば、非特許文献1には、4,4’−ビス(2−エチルヘキシル)ジチエノ[3,2−b;2’,3’,−d]シロールと2,1,3−ベンゾチアジアゾールの共重合体が提案されている。しかし、非特許文献1に記載のp型有機半導体材料は、HOMO準位が十分に深くない場合がある。また、非特許文献2には、ベンゾジチオフェン骨格を有するp型有機半導体材料が提案されている。しかし、非特許文献2に記載のp型有機半導体材料は、合成法の問題から導入できる骨格や置換基が限定される。
また、特許文献1、2では、それぞれベンゾビスチアゾール骨格を有する化合物が提案されているが、変換効率が明らかではない。
特開2007−238530号公報 特開2010−053093号公報
Jianhui Hou、他4名、「Synthesis, Characterization, and Photovoltaic Properties of a Low Band Gap Polymer Based on Silole-Containing Polythiophenes and 2,1,3-Benzothiadiazole」 Journal of the American Chemical Society, 2008, 130, 16144-16145. Latian Dou、他8名、「Systematic Investigation of Benzodithiophene- and Diketopyrrolopyrrole-Based Low-Bandgap Polymers Designed for Single Junction and Tandem Polymer Solar Cells」 Journal of the American Chemical Society, 2012, 134, 10071-10079.
本発明の課題は、変換効率に優れた有機半導体材料を提供することにある。また、有機半導体材料では化学構造と変換効率とが密接に関連しており、より多様な骨格や置換基を導入できる原材料化合物を提供することにある。さらに、このような有機半導体材料やその原材料化合物の製造方法を提供することにある。
本発明者らは、変換効率向上のため、すなわち開放電圧(Voc)を向上しながら短絡電流密度(Jsc)を向上するためには、p型有機半導体に広い波長の範囲の光を吸収させると同時にHOMO準位を適度に深くすることを見出した。そして、p型有機半導体材料における変換効率と化学構造との相関に着目して鋭意検討を行った。その結果、特定の構造を有する有機半導体ポリマーを用いることによって、HOMO準位やLUMO準位を適切な範囲に調整できるため、開放電圧(Voc)を向上しながら短絡電流密度(Jsc)を向上でき、さらにp型有機半導体とn型有機半導体との間で容易に電荷分離を起こせることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明に係る高分子化合物は、一般式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位を含むことを特徴とする。
[一般式(1)中、A1、A2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。 上記一般式(1)において、A1、A2は、それぞれ、下記一般式(a1)〜(a4)で表される基から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
[一般式(a1)〜(a4)中、R21〜R23、R25は、それぞれ独立に、炭素数8〜30の炭化水素基を表す。R24は、水素原子、又は、炭素数8〜30の炭化水素基を表す。*はベンゾビスチアゾールのベンゼン環に結合する結合手を表すものとする。]
本発明の高分子化合物は、好ましくはドナー−アクセプター型半導体ポリマーであり、本発明の高分子化合物を含む有機半導体材料も本発明の範囲に含まれる。
本発明には、一般式(6)で表されるベンゾビスチアゾール化合物も含まれる。
[一般式(6)中、
1、A2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
7〜R10は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。
1、M2は、それぞれ独立に、ホウ素原子または錫原子を表す。R7、R8は、M1とともに環を形成していてもよく、R9、R10は、M2とともに環を形成していてもよい。
m、nは、それぞれ、1または2の整数を表す。また、m、nが2のとき、複数のR7、R9は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。]
また、本発明には、一般式(5)で表されるベンゾビスチアゾール化合物も含まれる。
[一般式(5)中、A1、A2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。]
本発明には、一般式(4)で表されるベンゾビスチアゾール化合物も含まれる。
[一般式(4)中、
1、A2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。R1〜R6は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。]
本発明には、一般式(3)で表されるベンゾビスチアゾール化合物も含まれる。

[一般式(3)中、Xは、ハロゲン原子を表す。R1〜R6は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。]
本発明には、一般式(3’)で表されるベンゾビスチアゾール化合物も含まれる。
[一般式(3’)中、
Xは、ハロゲン原子を表す。
1〜R6は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。]
また、本発明には、一般式(2)で表されるベンゾビスチアゾール化合物も含まれる。

[一般式(2)中、R1〜R6は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。]
本発明の製造方法は、ベンゾビスチアゾールを出発原料とし、一般式(2)で表される化合物、

[一般式(2)中、R1〜R6は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。]
一般式(3)で表される化合物、

[一般式(3)中、Xは、ハロゲン原子を表す。R1〜R6は、上記と同様の基を表す。]
下記一般式(4)で表される化合物、
[一般式(4)中、A1、A2は、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。R1〜R6は、上記と同様の基を表す。]
下記一般式(5)で表される化合物、および、

[一般式(5)中、A1、A2は、それぞれ一般式(4)におけるA1、A2と同様の基を表す。]
下記一般式(6)で表される化合物
[一般式(6)中、A1、A2は、それぞれ一般式(4)におけるA1、A2と同様の基を表す。R7〜R10は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。M1、M2は、それぞれ独立に、ホウ素原子または錫原子を表す。R7、R8は、M1とともに環を形成していてもよく、R9、R10は、M2とともに環を形成していてもよい。m、nは、それぞれ、1または2の整数を表す。また、m、nが2のとき、複数のR7、R9は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。]
を経ることを特徴とする。
本発明の製造方法は、好ましくは下記第一工程および第二工程を含む。
第一工程:ベンゾビスチアゾールに塩基とハロゲン化シラン化合物とを反応させ、一般式(2)で表される化合物を得る工程
第二工程:一般式(2)で表される化合物に塩基とハロゲン化試薬とを反応させて、一般式(3)で表される化合物を得る工程
本発明の製造方法は、さらに第三工程、第四工程及び第五工程を含むことが好ましい。
第三工程:一般式(3)で表される化合物に、金属触媒の存在下、一般式(7)および/または(8)で表される化合物を反応させて、
[一般式(7)、(8)中、A1、A2は、それぞれ上記と同様の基を表す。R11、R12は、それぞれ独立に、水素原子、又は、*−M3(R13k14を表す。R13、R14は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。M3は、ホウ素原子または錫原子を表す。R13、R14は、M3とともに環を形成していてもよい。kは、1または2の整数を表す。また、kが2のとき、複数のR13は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。*は、A1またはA2との結合手を表す。]
一般式(4)で表される化合物を得る工程
第四工程:一般式(4)で表される化合物を、酸または塩基で処理して、一般式(5)で表される化合物を得る工程
第五工程:一般式(5)で表される化合物に塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとを反応させて、一般式(6)で表される化合物を得る工程
また本発明の製造方法は、さらに第六工程、第七工程を含むことが好ましい。
第六工程:一般式(6)で表される化合物に、金属触媒の存在下、一般式(9)および/または一般式(10)

[一般式(9)、(10)中、
27、R28は、水素原子又は炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基を表す。
1、X2は、ハロゲン原子を表す。]
で表される化合物を反応させて、一般式(11)

[一般式(11)中、
1、A2、R27、R28は、それぞれ上記と同様の基を表す。]
で表される化合物を得る工程
第七工程:一般式(11)で表される化合物に塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとを反応させて、一般式(12)で表される化合物を得る工程

[一般式(12)中、
1、A2、R27、R28は、それぞれ上記と同様の基を表す。
29〜R31は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。
3、M4は、それぞれ独立に、ホウ素原子または錫原子を表す。
29、R30は、M3とともに環を形成していてもよく、R31、R32は、M4とともに環を形成していてもよい。
m1、n1は、それぞれ、1または2の整数を表す。また、m1、n1が2のとき、複数のR29、R31は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。]
本発明の高分子化合物は、深いHOMO準位を有し、可視領域から近赤外領域の幅広い光を吸収できる。これにより、高い開放電圧(Voc)および短絡電流密度(Jsc)の両方を得ることが可能となり、高い光電変換効率ηを得ることが可能である。また、本発明の製造方法によれば、置換基として様々な置換基を導入することが可能であり、材料の特性(結晶性、製膜性、吸収波長)を制御できる。
図1は、実施例5の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図2は、実施例8の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図3は、実施例11の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図4は、実施例13の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図5は、実施例16の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図6は、実施例17の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図7は、実施例18の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図8は、実施例19の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図9は、実施例20の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図10は、実施例23の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図11は、実施例26の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図12は、実施例29の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。 図13は、実施例30の高分子化合物の、紫外可視吸収スペクトルを示す。
1.高分子化合物
本発明の高分子化合物(以下、「高分子化合物(1)」ということがある。)は、一般式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位を有する。
[一般式(1)中、A1、A2は、2価の電子供与性基、または、2価の電子求引性基を表す。ただし、A1が電子供与性基の場合A2は電子供与性基であり、A1が電子求引性基の場合A2は電子求引性基である。]
本発明の高分子化合物(1)は、一般式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位を有するため、HOMO準位を深くしながらバンドギャップを狭めることができるため、光電変換効率を高めるのに有利である。本発明の高分子化合物(1)は、好ましくは、ドナー−アクセプター型半導体ポリマーである。ドナー−アクセプター型半導体高分子化合物は、ドナー性ユニットとアクセプター性ユニットが交互に配置した高分子化合物を意味する。ドナー性ユニットは、電子供与性の構造単位を意味し、アクセプター性ユニットは、電子受容性の構造単位を意味する。前記ドナー−アクセプター型半導体ポリマーは、一般式(1)で表される構造単位と、他の構造単位とが交互に配置した高分子化合物であることが好ましい。
一般式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位では、A1、A2は互いに同一であっても異なっていてもよいが、製造が容易である観点からは、同一であることが好ましい。
、A2の電子供与性基としては、アルコキシ基、チオアルコキシ基、または、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環が挙げられる。電子吸引性基としては、下記式で表される基、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基が挙げられる。

[上記式中、R26は、炭素数8〜30の炭化水素基を表す。*はベンゾビスチアゾールのベンゼン環に結合する結合手を表すものとする。]
中でも、A1、A2としては、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基が好ましい。また、一般式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位においては、A1、A2は、それぞれ、下記一般式(a1)〜(a5)で表される基から選ばれる一種であることが好ましく、下記一般式(a1)〜(a4)で表される基であることがより好ましい。A1、A2が下記一般式(a1)〜(a5)で表される基(好ましくは下記一般式(a1)〜(a4)で表される基)であると、短波長の光を吸収することができるため、より一層光電変換効率を高めることができる。
[一般式(a1)〜(a5)中、R21〜R23、R25〜R26は、それぞれ独立に、炭素数8〜30の炭化水素基を表す。R24は、水素原子、又は、炭素数8〜30の炭化水素基を表す。*はベンゾビスチアゾールのベンゼン環に結合する結合手を表すものとする。]
24としては、炭素数8〜30の炭化水素基が好ましい。
21〜R26の炭素数8〜30の炭化水素基は、分岐を有する炭化水素基であることが好ましく、より好ましくは分岐鎖状飽和炭化水素基である。R21〜R26の炭化水素基は、分岐を有することにより、有機溶剤への溶解度を上げることができ、本発明の高分子化合物(1)は適度な結晶性を得ることができる。R21〜R26の炭化水素基の炭素数は、大きいほど有機溶剤への溶解度を向上させることができるが、大きくなり過ぎると後述するカップリング反応における反応性が低下するため、高分子化合物の合成が困難となる。そのため、R21〜R26の炭化水素基の炭素数は、好ましくは8〜25であり、より好ましくは8〜20であり、さらに好ましくは8〜16である。
21〜R26で表される炭素数8〜30の炭化水素基としては、例えば、n−オクチル基、1−n−ブチルブチル基、1−n−プロピルペンチル基、1−エチルヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−n−エチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基、4−エチルヘキシル基、1−メチルヘプチル基、2−メチルヘプチル基、6−メチルヘプチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2,5−ジメチルヘキシル基等の炭素数8のアルキル基;n−ノニル基、1−n−プロピルヘキシル基、2−n−プロピルヘキシル基、1−エチルヘプチル基、2−エチルヘプチル基、1−メチルオクチル基、2−メチルオクチル基、6−メチルオクチル基、2,3,3,4−テトラメチルペンチル基、3,5,5−トリメチルヘキシル基等の炭素数9のアルキル基;n−デシル基、1−n−ペンチルペンチル基、1−n−ブチルヘキシル基、2−n−ブチルヘキシル基、1−n−プロピルヘプチル基、1−エチルオクチル基、2−エチルオクチル基、1−メチルノニル基、2−メチルノニル基、3,7−ジメチルオクチル基等の炭素数10のアルキル基;n−ウンデシル基、1−n−ブチルヘプチル基、2−n−ブチルヘプチル基、1−n−プロピルオクチル基、2−n−プロピルオクチル基、1−エチルノニル基、2−エチルノニル基等の炭素数11のアルキル基;n−ドデシル基、1−n−ペンチルヘプチル基、2−n−ペンチルヘプチル基、1−n−ブチルオクチル基、2−n−ブチルオクチル基、1−n−プロピルノニル基、2−n−プロピルノニル基等の炭素数12のアルキル基;n−トリデシル基、1−n−ペンチルオクチル基、2−n−ペンチルオクチル基、1−n−ブチルノニル基、2−n−ブチルノニル基、1−メチルトリデシル基、2−メチルトリデシル基等の炭素数13のアルキル基;n−テトラデシル基、1−n−ヘプチルヘプチル基、1−n−ヘキシルオクチル基、2−n−ヘキシルオクチル基、1−n−ペンチルノニル基、2−n−ペンチルノニル基等の炭素数14のアルキル基;n−ペンタデシル基、1−n―ヘプチルオクチル基、1−n−ヘキシルノニル基、2−n−ヘキシルノニル基等の炭素数15のアルキル基;n−ヘキサデシル基、2−n−ヘキシルデシル基、1−n−オクチルオクチル基、1−n−ヘプチルノニル基、2−n−ヘプチルノニル基等の炭素数16のアルキル基;n―ヘプタデシル基、1−n−オクチルノニル基等の炭素数17のアルキル基;n−オクタデシル基、1−n−ノニルノニル基等の炭素数18のアルキル基;n−ノナデシル基等の炭素数19のアルキル基;n−エイコシル基等の炭素数20のアルキル基;n−ヘンエイコシル基等の炭素数21のアルキル基;n−ドコシル基等の炭素数22のアルキル基;n−トリコシル基等の炭素数23のアルキル基;n−テトラコシル基、2−n−デシルテトラデシル基等の炭素数24のアルキル基;等が挙げられる。好ましくは炭素数8〜20のアルキル基であり、より好ましくは炭素数8〜16のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数8〜16の分岐鎖状アルキル基であり、特に好ましくは2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−n−ヘキシルデシル基である。R21〜R26が上記の基であると、本発明の高分子化合物(1)は、有機溶剤への溶解度が向上し、適度な結晶性を有する。
一般式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位は、A1、A2の2価の基が電子供与性基であると、ドナー−アクセプター型半導体高分子化合物のドナー性ユニットとして好適である。なお、A1、A2の2価の基が電子供与性基であっても、アクセプター性ユニットとして作用する場合もある。A1、A2の2価の電子供与性基は、それぞれ、下記一般式(a1)〜(a3)で表される基であることが好ましい。A1、A2の2価の電子供与性基が下記一般式(a1)〜(a3)で表される基であると、本発明のベンゾビスチアゾール構造単位は高い平面性を有することから、効率的にπ−πスタッキングが形成されるため、変換効率を一層向上できる。
[一般式(a1)〜(a3)中、R21〜R24は、前記と同様の基を表す。*は、ベンゾビスチアゾールのベンゼン環に結合する結合手を表す。]
1、A2の2価の電子供与性基としては、一般式(1)で表される構造単位全体として平面性に優れる観点から、式(a1)、(a3)で表される基がより好ましく、式(a1−1)〜(a1−4)、(a3−1)〜(a3−8)で表される基が特に好ましい。式中、*はベンゾビスチアゾールのベンゼン環に結合する結合手を表す。
また、一般式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位は、A1、A2の2価の基が電子求引性基であると、ドナー−アクセプター型半導体高分子化合物のアクセプター性ユニットとして好適である。なお、A1、A2の2価の基が電子供与性基であっても、ドナー性ユニットとして作用する場合もありうる。A1、A2の2価の電子求引性基は、それぞれ、下記一般式(a4)、(a5)で表される基であることが好ましく、一般式(a4)で表される基であることがより好ましい。A1、A2の2価の電子求引性基が下記一般式(a4)、(a5)で表される基であると、本発明のベンゾビスチアゾール構造単位は高い平面性を有することから、効率的にπ−πスタッキングが形成されるため、変換効率を一層向上できる。
[一般式(a4)、(a5)中、R25、R26は、前記と同様の基を表す。*は、ベンゾビスチアゾールのベンゼン環に結合する結合手を表すものとする。]
1〜A2の電子求引性基としては、一般式(1)で表される構造単位全体として電子受容性に優れる観点から、一般式(a4)で表される基がより好ましい。
一般式(1)で表される構造単位としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。
一般式(1)で表される構造単位と組合せて、ドナー−アクセプター型半導体ポリマーを形成する構造単位(ドナー性ユニット、アクセプター性ユニット)としては、従来公知の構造単位を用いることができる。具体的には、以下の構造単位を挙げることができる。
[式(b1)〜(b28)中、R30〜R58は、それぞれ独立に、R21〜R26の炭素数8〜30の炭化水素基と同様の基を表し、A30、A31は、それぞれ独立に、A1、A2と同様の基を表す。jは、1〜4の整数を表す。*は一般式(1)で表される構造単位との結合手を表す。]
なお、上記式(b1)〜(b15)で表される基は、アクセプター性ユニットとして作用する基であり、式(b17)〜(b28)で表される基は、ドナー性ユニットとして作用する基である。式(b16)で表される基は、A30、A31の種類により、アクセプター性ユニットとして作用することもあれば、ドナー性ユニットとして作用することもある。
本発明の高分子化合物(1)の重量平均分子量、数平均分子量は、一般に、2,000以上、500,000以下であり、より好ましくは3,000以上、200,000以下である。本発明の高分子化合物(1)の重量平均分子量、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィを用い、ポリスチレンを標準試料として作成した較正曲線に基づいて算出することができる。
本発明の高分子化合物(1)のイオン化ポテンシャルは、4eV以上であることが好ましく、より好ましくは4.5eV以上、さらに好ましくは5eV以上、特に好ましくは5.1eV以上である。イオン化ポテンシャルの上限は、特に限定されないが、例えば、7eV以下であり、6.5eV以下であることが好ましく、6eV以下であることが好ましい。本発明の高分子化合物(1)のイオン化ポテンシャルが上記の範囲であると、HOMO準位が適度に深くなる(引き下げられる)ため、高い開放電圧(Voc)および短絡電流密度(Jsc)の両方を得ることが可能となり、より高い光電変換効率を得ることが可能となる。
2.化合物
2−1.一般式(6)で表される化合物
本発明は、下記一般式(6)で表される化合物(以下、一般式(6)で表される化合物を「化合物(6)」ということがある。)を含む。
[一般式(6)中、
1、A2は、上記と同様の基を表す。
7〜R10は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。
1、M2は、それぞれ独立に、ホウ素原子または錫原子を表す。R7、R8は、M1とともに環を形成していてもよく、R9、R10は、M2とともに環を形成していてもよい。
m、nは、それぞれ、1または2の整数を表す。また、m、nが2のとき、複数のR7、R9は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。]
一般式(6)中、R7〜R10の脂肪族炭化水素基の炭素数は、好ましくは1〜5であり、より好ましくは1〜4である。R7〜R10の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が好ましく、より好ましくはメチル基、ブチル基である。R7〜R10のアルコキシ基の炭素数は、好ましくは1〜3であり、より好ましくは1〜2である。R7〜R10のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が好ましく、より好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。R7〜R10のアリールオキシ基の炭素数は、好ましくは6〜9であり、より好ましくは6〜8である。R7〜R10のアリールオキシ基としては、フェニルオキシ基、ベンジルオキシ基、フェニレンビス(メチレンオキシ)基等が挙げられる。
1、M2がホウ素原子である場合、R7〜R10は、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または炭素数6〜10のアリールオキシ基であることが好ましく、m、nは1であることが好ましい。M1、M2がホウ素原子である場合の*−M1(R7m8、*−M2(R9n10としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。ただし、*は、チアゾール環との結合手を表す。
1、M2が錫原子である場合、R7〜R10は、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、m、nは2であることが好ましい。M1、M2が錫原子である場合の*−M1(R7m8、*−M2(R9n10としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。ただし、*は、チアゾール環との結合手を表す。
上記化合物(6)は、本発明の高分子化合物(1)の出発原料である。この化合物(6)は、上記所定の基を有するため、経時安定性が高く、効率的に反応して本発明の高分子化合物(1)を形成できる。化合物(6)としては、例えば、下記の化合物が例示できる。
2−2.一般式(5)で表される化合物
本発明は、下記一般式(5)で表される化合物(以下、一般式(5)で表される化合物を「化合物(5)」ということがある。)を含む。
[一般式(5)中、A1、A2は、それぞれ上記と同様の基を表す。]
上記化合物(5)は、前記化合物(6)の原料である。すなわち、化合物(5)は、化合物(6)の中間体に相当する。この化合物(5)は、上記所定の基を有するため、経時安定性が高く、効率的な反応性を有する。化合物(5)としては、例えば、下記の化合物が例示できる。
2−3.一般式(4)で表される化合物
本発明は、下記一般式(4)で表される化合物(以下、一般式(4)で表される化合物を「化合物(4)」ということがある。)を含む。
[一般式(4)中、
1、A2は、上記と同様の基を表す。
1〜R6は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。]
1〜R6の脂肪族炭化水素基の炭素数は、好ましくは1〜18であり、より好ましくは1〜8である。R1〜R6の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、オクタデシル基が挙げられる。R1〜R6の芳香族炭化水素基の炭素数は、好ましくは6〜8であり、より好ましくは6〜7であり、特に好ましくは6である。R1〜R6の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。中でも、R1〜R6としては、脂肪族炭化水素基が好ましく、分岐を有する脂肪族炭化水素基がより好ましく、イソプロピル基が特に好ましい。
上記化合物(4)は、前記化合物(5)の原料である。すなわち、化合物(4)は、化合物(6)の中間体に相当する。この化合物(4)は、上記所定の基を有するため、経時安定性が高く、有機溶媒に対する溶解度も高いことから効率的な反応性を有する。さらに、化合物(4)を用いることにより、本発明の高分子化合物(1)に、多様な骨格や置換基を導入できる。化合物(4)としては、例えば、下記の化合物が例示できる。
2−4.一般式(3)で表される化合物
本発明は、下記一般式(3)で表される化合物(以下、一般式(3)で表される化合物を「化合物(3)」ということがある。)を含む。
[一般式(3)中、Xはハロゲン原子を表す。R1〜R6は、上記と同様の基を表す。]
Xのハロゲン原子としては、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。いずれを用いることもできるが、反応性と安定性のバランスの観点からは、ヨウ素が特に好ましい。
上記化合物(3)は、前記化合物(4)の原料である。すなわち、化合物(3)は、化合物(6)の中間体に相当する。この化合物(3)は、上記所定の基を有するため、経時安定性が高く、有機溶媒に対する溶解度も高いことから効率的な反応性を有する。さらに、化合物(3)を用いることにより、本発明の高分子化合物(1)に、多様な骨格や置換基を導入できる。化合物(3)としては、例えば、下記の化合物が例示できる。
また、本発明は、下記一般式(3’)で表される化合物(以下、一般式(3’)で表される化合物を「化合物(3’)」ということがある。)も含む。
[一般式(3’)中、X、R1〜R6は、上記と同様の基を表す。]
一般式(3’)で表される化合物としては、下記式で表される化合物を例示することができる。
2−5.一般式(2)で表される化合物
本発明は、下記一般式(2)で表される化合物(以下、一般式(2)で表される化合物を「化合物(2)」ということがある。)を含む。
[一般式(2)中、R1〜R6は、それぞれ上記と同様の基を表す。]
上記化合物(2)は、前記化合物(3)の原料である。すなわち、化合物(2)は、化合物(6)の中間体に相当する。この化合物(2)は、上記所定の基を有するため、経時安定性が高く、効率的な反応性を有する。さらに、化合物(2)を用いることにより、本発明の高分子化合物(1)に、多様な骨格や置換基を導入できる。化合物(2)としては、例えば、下記の化合物が例示できる。
2−6.一般式(11)で表される化合物
本発明は、下記一般式(11)で表される化合物(以下、一般式(11)で表される化合物を「化合物(11)」ということがある。)を含む。
[一般式(11)中、
1、A2は、それぞれ上記と同様の基を表す。
27、R28は、水素原子又は炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基を表す。]
27、R28の炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基であることが好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族炭化水素基であることが好ましい。また、R27、R28の脂肪族炭化水素基の炭素数は、好ましくは1〜18であり、より好ましくは1〜8である。R27、R28の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。
また、R27、R28の置換位置は、これらが結合するチオフェン環の3位であることが好ましい。
上記化合物(11)は、本発明の高分子化合物(1)の出発原料である。化合物(11)を用いることで、式(11)中、R27およびR28に該当する位置に置換基を導入しやすくなり、HOMO準位や平面性を調整できる場合があるため、好ましい。化合物(11)としては、例えば、下記の化合物を例示できる。式中、R40は、R27、R28として例示した基と同様の基であり、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−n−ヘキシルデシル基であることが特に好ましい。
2−7.一般式(12)で表される化合物
さらに本発明は、下記一般式(12)で表される化合物(以下、一般式(12)で表される化合物を「化合物(12)」ということがある。)を含む。
[一般式(12)中、
1、A2、R27、R28は、それぞれ上記と同様の基を表す。
29〜R31は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。
3、M4は、それぞれ独立に、ホウ素原子または錫原子を表す。
29、R30は、M3とともに環を形成していてもよく、R31、R32は、M4とともに環を形成していてもよい。
m1、n1は、それぞれ、1または2の整数を表す。また、m1、n1が2のとき、複数のR29、R31は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。]
一般式(12)中、R29〜R32の脂肪族炭化水素基の炭素数は、好ましくは1〜5であり、より好ましくは1〜4である。R29〜R32の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が好ましく、より好ましくはメチル基、ブチル基である。R29〜R32のアルコキシ基の炭素数は、好ましくは1〜3であり、より好ましくは1〜2である。R29〜R32のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が好ましく、より好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。R29〜R32のアリールオキシ基の炭素数は、好ましくは6〜9であり、より好ましくは6〜8である。R29〜R32のアリールオキシ基としては、フェニルオキシ基、ベンジルオキシ基、フェニレンビス(メチレンオキシ)基等が挙げられる。
3、M4がホウ素原子である場合、R29〜R32は、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または炭素数6〜10のアリールオキシ基であることが好ましく、m1、n1は1であることが好ましい。M3、M4がホウ素原子である場合の*−M3(R29m130、*−M4(R31n132としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。ただし、*は、チオフェン環との結合手を表す。
3、M4が錫原子である場合、R29〜R32は、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、m1、n1は2であることが好ましい。M3、M4が錫原子である場合の*−M3(R29m130、*−M4(R31n132としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。ただし、*は、チオフェン環との結合手を表す。
また、*−M3(R29m130、*−M4(R31n132の置換位置としては、これらが結合するチオフェン環の5位であることが好ましい。
上記化合物(12)は、本発明の高分子化合物(1)の出発原料である。化合物(12)を用いることで、式(12)中、R27およびR28に該当する位置に置換基を導入しやすくなり、HOMO準位や平面性を調整できる場合があるため、好ましい。化合物(12)としては、例えば、下記の化合物を例示できる。
3.製造方法
本発明の一般式(1)で表される化合物は、ベンゾビスチアゾールを出発原料とし、一般式(2)で表される化合物、
[一般式(2)中、R1〜R6は、それぞれ上記と同様の基を表す。]
一般式(3)で表される化合物、
[一般式(3)中、X、R1〜R6は、上記と同様の基を表す。]
一般式(4)で表される化合物、
[一般式(4)中、A1、A2、R1〜R6は、それぞれ上記と同様の基を表す。]
一般式(5)で表される化合物、および、
[一般式(5)中、A1、A2は、それぞれ上記と同様の基を表す。]
一般式(6)で表される化合物
[一般式(6)中、A1、A2、R7〜R10、M1、M2は、それぞれ上記と同様の基を表す。]
を経ることを特徴とする製造方法により製造される。
本発明の製造方法によれば、ベンゾビスチアゾール骨格に多様な置換基を導入することが可能であり、自由度の高い材料設計が可能となる。その結果、材料の特性(エネルギー準位、溶解性、結晶性、製膜性、吸収波長)を容易に制御できる。
3−1.第一工程および第二工程
本発明の製造方法は、下記第一工程および第二工程を含むことが好ましい。
第一工程:ベンゾビスチアゾールに塩基とハロゲン化シラン化合物とを反応させ、一般式(2)で表される化合物を得る工程
第二工程:一般式(2)で表される化合物に塩基とハロゲン化試薬とを反応させ、一般式(3)で表される化合物を得る工程
3−1−1.第一工程
第一工程において、ベンゾビスチアゾールに反応させる塩基としては、例えば、アルキルリチウム、アルキル金属アミド、アルキルマグネシウムおよびマグネシウム錯体、並びに水素化アルカリ金属などが挙げられる。
前記アルキルリチウムとしては、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウムが挙げられる。前記アルキル金属アミドとしては、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムジエチルアミド、リチウムビス(トリメチルシリル)アミド、ナトリウムビス(トリメチルシリル)アミド、カリウムビス(トリメチルシリル)アミド、リチウム−2,2,6,6−テトラメチルピペリジド、リチウムアミド、ナトリウムアミド、カリウムアミドが挙げられる。前記アルキルマグネシウムおよびマグネシウム錯体としては、tert−ブチルマグネシウムクロライド、エチルマグネシウムクロライド、2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルマグネシウムクロリド、リチウムクロリド錯体が挙げられる。前記水素化アルカリ金属としては、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウムが挙げられる。中でも、位置選択性の観点から、n−ブチルリチウム、アルキル金属アミドであることが好ましく、n−ブチルリチウム、リチウムジイソプロピルアミドが特に好ましい。
第一工程において、ベンゾビスチアゾールと塩基とのモル比(ベンゾビスチアゾール:塩基)は、一般に1:1.8〜1:3.0程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1.9〜1:2.6が好ましく、1:2.0〜1:2.4がより好ましく、1:2.0〜1:2.2がさらに好ましい。
第一工程において、塩基とともにベンゾビスチアゾールに反応させるハロゲン化シラン化合物としては、アルキルハロゲン化シラン、アリールアルキルハロゲン化シランが挙げられる。前記アルキルハロゲン化シランとしては、クロロ(トリメチル)シラン、クロロ(エチル)ジメチルシラン、クロロ(イソプロピル)ジメチルシラン、クロロ(トリイソプロピル)シラン、tert−ブチル(クロロ)ジメチルシラン、クロロ(トリエチル)シラン、クロロ(トリイソブチル)シラン等のアルキルクロロシラン;クロロ(トリプロピル)シラン、トリブチル(クロロ)シラン、クロロ(ジメチル)フェニルシラン、クロロ(メチル)ジフェニルシラン等のアリールクロロシラン等が挙げられる。前記アリールアルキルハロゲン化シランとしては、クロロトリフェニルシラン、tert−ブチル(クロロ)ジフェニルシラン等のアリールクロロシラン等が挙げられる。中でも、アルキルクロロシランが好ましく、クロロ(トリイソプロピル)シランが特に好ましい。
第一工程において、ベンゾビスチアゾールとハロゲン化シラン化合物とのモル比(ベンゾビスチアゾール:ハロゲン化シラン化合物)は、一般に1:1.8〜1:3.0程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1.9〜1:2.6が好ましく、1:2.0〜1:2.4がより好ましく、1:2.0〜1:2.2がさらに好ましい。
塩基とハロゲン化シラン化合物とのモル比(塩基:ハロゲン化シラン化合物)は、例えば1:0.5〜1:2.0程度であり、1:0.6〜1:1.7が好ましく、1:0.7〜1:1.5がより好ましく、1:0.8〜1:1.2がさらに好ましい。
第一工程において、塩基とハロゲン化シラン化合物は、同時に反応させてもよいが、反応効率や位置選択性の観点から、先に塩基を反応させ、次いでハロゲン化シラン化合物を反応させることが好ましい。
第一工程において、ベンゾビスチアゾールに塩基とハロゲン化シラン化合物とを反応させる溶媒としては、特に限定されないが、エーテル系溶媒および炭化水素系溶媒を用いることができる。エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジオキサンが挙げられる。炭化水素系溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレンが挙げられる。中でも、エーテル系溶媒が好ましく、テトラヒドロフランが特に好ましい。溶媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
第一工程における溶媒の使用量としては、ベンゾビスチアゾールの1gに対して、一般に5mL以上、150mL程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から10mL以上、120mL以下が好ましく、20mL以上、100mL以下がより好ましく、30mL以上、80mL以下がさらに好ましい。
第一工程において、ベンゾビスチアゾールに塩基とハロゲン化シラン化合物とを反応させる温度は、副生成物の生成を抑制する観点から、室温以下であることが好ましく、−20℃以下であることがより好ましく、−30℃以下であることがさらに好ましい。
3−1−2.第二工程
第二工程において、一般式(2)で表される化合物と反応させる塩基としては、第一工程において用いた塩基と同様の化合物が挙げられる。中でも、アルキル金属アミドであることが好ましく、リチウムジイソプロピルアミドであることが特に好ましい。
第二工程において、一般式(2)で表される化合物と塩基とのモル比(化合物(2):塩基)は、一般に1:1.8〜1:3.0程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1.9〜1:2.6が好ましく、1:2.0〜1:2.4がより好ましく、1:2.0〜1:2.2がさらに好ましい。
第二工程において、塩基とともに一般式(2)で表される化合物と反応させるハロゲン化試薬としては、ハロゲン分子やN−ハロゲン化スクシンイミドが挙げられる。ハロンゲン分子としては、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。N−ハロゲン化スクシンイミドとしては、N−クロロスクシンイミド、N−ブロモスクシンイミド、N−ヨードスクシンイミドが挙げられる。入手容易性や反応性等の観点から、ハロゲン分子が好ましく、ヨウ素が特に好ましい。
第二工程において、一般式(2)で表される化合物とハロゲン化試薬とのモル比(化合物(2):ハロゲン化試薬)は、一般に1:1.5〜1:20.0程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1.7〜1:17.0が好ましく、1:1.9〜1:15.0がより好ましく、1:2.0〜1:10.0がさらに好ましい。
塩基とハロゲン化試薬のモル比(塩基:ハロゲン化試薬)は、例えば1:0.5〜1:2.0程度であり、1:0.6〜1:1.7が好ましく、1:0.7〜1:1.5がより好ましく、1:0.8〜1:1.2がさらに好ましい。
第二工程において、塩基とハロゲン化試薬は、同時に反応させてもよいが、反応効率の観点から、まず塩基性化合物を反応させ、次いでハロゲン化試薬とを反応させることが好ましい。
第二工程において、一般式(2)で表される化合物と塩基とハロゲン化試薬とを反応させる溶媒としては、第一工程で用いられる溶媒と同様のものが挙げられる。その場合成できる観点から、第一工程で用いられる溶媒と同一の溶媒を用いることが好ましい。中でも、テトラヒドロフランが特に好ましい。
第二工程における溶媒の使用量としては、一般式(2)で表される化合物の1gに対して、一般に1mL以上、50mL以下程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から5mL以上、40mL以下が好ましく、8mL以上、35mL以下がより好ましく、10mL以上、30mL以下がさらに好ましい。
第二工程において、一般式(2)で表される化合物に塩基とハロゲン化試薬とを反応させる温度は、副生成物の生成を抑制する観点から、室温以下であることが好ましく、−40℃以下であることがより好ましく、−60℃以下であることがさらに好ましい。
3−2.第三工程、第四工程、および第五工程
本発明の製造方法は、さらに下記第三工程、第四工程および第五工程を含むことが好ましい。
第三工程:一般式(3)で表される化合物に、金属触媒の存在下、一般式(7)および/または(8)
[一般式(7)、(8)中、A1、A2は、それぞれ上記と同様の基を表す。R11、R12は、それぞれ独立に、水素原子、又は、*−M3(R13k14を表す。R13、R14は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。M3は、ホウ素原子または錫原子を表す。R13、R14は、M3とともに環を形成していてもよい。kは、1または2の整数を表す。また、kが2のとき、複数のR13は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。*は、A1またはA2との結合手を表す。]
で表される化合物を反応させて、一般式(4)で表される化合物を得る工程
第四工程:一般式(4)で表される化合物を、酸または塩基で処理して、一般式(5)で表される化合物を得る工程
第五工程:一般式(5)で表される化合物に塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとを反応させて、一般式(6)で表される化合物を得る工程
3−2−1. 第三工程
第三工程において、一般式(3)で表される化合物と反応させる一般式(7)および/または(8)で表される化合物としては、A1、A2がそれぞれ前記と同様の基であり、R11、R12が、水素原子、又は、*−M3(R13k14である化合物が好ましい。
11、R12が*−M3(R13k14であるときの、R13、R14の脂肪族炭化水素基の炭素数としては、好ましくは1〜5であり、より好ましくは1〜4である。R13、R14の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。R13、R14のアルコキシ基の炭素数は、好ましくは1〜3であり、より好ましくは1〜2である。R13、R14のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が好ましく、より好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。R13、R14のアリールオキシ基の炭素数は、好ましくは6〜9であり、より好ましくは6〜8である。R13、R14のアリールオキシ基としては、フェニルオキシ基、ベンジルオキシ基、フェニレンビス(メチレンオキシ)基が挙げられる。
11、R12が*−M3(R13k14であり、M3がホウ素原子である場合、R13、R14は、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または炭素数6〜10のアリールオキシ基であることが好ましく、kは1であることが好ましい。M3がホウ素原子である場合の*−M3(R13k14としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。ただし、*は、A1またはA2との結合手を表す。
11、R12が*−M3(R13k14であり、M3が錫原子である場合、R13、R14は、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、kは2であることが好ましい。M3が錫原子である場合の*−M3(R13k14としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。ただし、*は、A1またはA2との結合手を表す。
また、R11、R12は、A1、A2の種類に応じて適宜選択できる。例えば、A1、A2が、一般式(a1)、(a2)で表される基の場合、R11、R12は、水素原子であることが好ましい。また、A1、A2が、一般式(a3)〜(a5)で表される基の場合、R11、R12は、*−M3(R13k14で表される基であることが好ましく、*−Sn(R13214
で表される基であることがより好ましい。
化合物(7)、(8)としては例えば、下記式で表される化合物が挙げられる。
化合物(7)、(8)は、目的とする化合物に応じて、同一でも異なっていてもよいが、副生成物の生成を抑制する観点からは、同一であることが好ましい。
第三工程において、化合物(3)と化合物(7)、(8)の合計とのモル比(化合物(3):化合物(7)、(8)の合計)は、一般に1:1〜1:10程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1.5〜1:8が好ましく、1:2〜1:6がより好ましく、1:2〜1:5がさらに好ましい。
第三工程において、一般式(3)で表される化合物と一般式(7)および/または(8)で表される化合物を反応させる際に用いる金属触媒としては、パラジウム系触媒、ニッケル系触媒、鉄系触媒、銅系触媒、ロジウム系触媒、ルテニウム系触媒などの遷移金属触媒が挙げられる。中でも、銅系触媒、パラジウム系触媒が好ましい。なお、パラジウムの価数は特に限定されず、0価であっても2価であってもよい。
前記パラジウム系触媒としては、塩化パラジウム(II)、臭化パラジウム(II)、ヨウ化パラジウム(II)、酸化パラジウム(II)、硫化パラジウム(II)、テルル化パラジウム(II)、水酸化パラジウム(II)、セレン化パラジウム(II)、パラジウムシアニド(II)、パラジウムアセテート(II)、パラジウムトリフルオロアセテート(II)、パラジウムアセチルアセトナート(II)、ジアセテートビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム(II)、ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム(II)、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(II)、ジクロロ[1,3−ジス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]パラジウム(II)、ジクロロ[1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン]パラジウム(II)、ジクロロ[1,1−ビス(ジフェニルホスフィノフェロセン)]パラジウム(II)、ジクロロ[1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロロメタン付加体、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム付加体、ジクロロ[1,3−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミダゾール−2−イリデン](3−クロロピリジル)パラジウム(II)、ビス(トリ−tert−ブチルホスフィン)パラジウム(0)、ジクロロ[2,5−ノルボルナジエン]パラジウム(II)、ジクロロビス(エチレンジアミン)パラジウム(II)、ジクロロ(1,5−シクロオクタジエン)パラジウム(II)、ジクロロビス(メチルジフェニルホスフィン)パラジウム(II)が挙げられる。これらの触媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
前記銅系触媒としては、銅、フッ化銅(I)、塩化銅(I)、臭化銅(I)、ヨウ化銅(I)、フッ化銅(II)、塩化銅(II)、臭化銅(II)、ヨウ化銅(II)等のハロゲン化銅化合物;酸化銅(I)、硫化銅(I)、酸化銅(II)、硫化銅(II)、酢酸銅(I)、酢酸銅(II)、硫酸銅(II)等が挙げられる。
金属触媒は、A1、A2の種類に応じて適宜選択でき、一般式(7)、(8)において、A1、A2が一般式(a1)、(a2)で表される基の場合、前記金属触媒としては、銅系触媒が好ましく、ハロゲン化銅化合物がより好ましく、ヨウ化銅(I)が最も好ましい。また、一般式(7)、(8)において、A1、A2が一般式(a3)〜(a5)で表される基の場合、前記金属触媒としては、パラジウム系触媒が好ましく、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム付加体が特に好ましい。
第三工程において、化合物(3)と金属触媒とのモル比(化合物(3):金属触媒)は、一般に1:0.0001〜1:0.5程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:0.001〜1:0.4が好ましく、1:0.005〜1:0.3がより好ましく、1:0.01〜1:0.2がさらに好ましい。
第三工程においては、銅系触媒、パラジウム系触媒等の金属触媒に特定の配位子を配位させてもよい。配位子としては、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリ(n−ブチル)ホスフィン、トリ(イソプロピル)ホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィン、トリ−tert−ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート、ビス(tert−ブチル)メチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ジフェニル(メチル)ホスフィン、トリフェニスホスフィン、トリス(o−トリル)ホスフィン、トリス(m−トリル)ホスフィン、トリス(p−トリル)ホスフィン、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(3−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(4−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(2−フリル)ホスフィン、2−ジシクロヘキシルホスフィノビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’−メチルビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピル−1,1’−ビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシ−1,1’−ビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’−(N,N’−ジメチルアミノ)ビフェニル、2−ジフェニルホスフィノ−2’−(N,N’−ジメチルアミノ)ビフェニル、2−(ジ−tert−ブチル)ホスフィノ−2’−(N,N’−ジメチルアミノ)ビフェニル、2−(ジ−tert−ブチル)ホスフィノビフェニル、2−(ジ−tert−ブチル)ホスフィノ−2’−メチルビフェニル、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,2−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)ブタン、1,2−ビスジフェニルホスフィノエチレン、1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、1,2−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、2,2’−ビピリジル、1,3−ジフェニルジヒドロイミダゾリリデン、1,3−ジメチルジヒドロイミダゾリリデン、ジエチルジヒドロイミダゾリリデン、1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)ジヒドロイミダゾリリデン、1,3−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)ジヒドロイミダゾリリデン、1,10−フェナントロリン、5,6−ジメチル−1,10−フェナントロリン、バトフェナントロリンが挙げられる。配位子は、一種のみを用いてもよく、二種以上を用いてもよい。
第三工程において、金属触媒に配位子を配位させる場合、金属触媒と配位子とのモル比(金属触媒:配位子)は、一般に1:0.5〜1:10程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1〜1:8が好ましく、1:1〜1:7がより好ましく、1:1〜1:5がさらに好ましい。
第三工程においては、一般式(3)で表される化合物に、金属触媒の存在下、一般式(7)および/または(8)で表される化合物を反応させる際には、塩基を共存させてもよい。特に、一般式(7)、(8)において、A1、A2が一般式(a1)、(a2)で表される基である場合、塩基を共存させることが好ましい。また、一般式(7)、(8)において、A1、A2が一般式(a3)〜(a5)で表される基である場合、R11、R12の置換基の種類により塩基の共存の有無を決定することができる。例えば、R11、R12が*−M3(R13k14で表される基であって、M3がホウ素原子であるときは、塩基を共存させることが好ましく、M3が錫原子であるときは、塩基を共存させなくともよい。
塩基としては、水素化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化セシウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属塩化合物;水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等のアルカリ土類金属塩化合物;リチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、リチウムエトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、リチウムイソプロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、カリウムイソプロポキシド、リチウムtert−ブトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、カリウムtert−ブトキシド、リチウムtert−アミルアルコキシド、ナトリウムtert−アミルアルコキシド、カリウムtert−アミルアルコキシド等のアルコキシアルカリ金属化合物;水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム等の水素化金属化合物等が挙げられる。中でも、塩基としては、アルコキシアルカリ金属化合物が好ましく、リチウムtert−ブトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、カリウムtert−ブトキシド、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムがより好ましい。
第三工程において、一般式(3)で表される化合物と塩基とのモル比(一般式(3)で表される化合物:塩基)は、一般に1:1〜1:10程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1.5〜1:8が好ましく、1:1.8〜1:6がより好ましく、1:2〜1:5がさらに好ましい。
第三工程において、一般式(3)で表される化合物に、金属触媒の存在下、一般式(7)および/または(8)で表される化合物を反応させる溶媒としては、反応に影響を及ぼさない限り特に限定されることはなく、エーテル系溶媒、芳香族系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒等を用いることができる。前記エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジオキサンが挙げられる。前記芳香族系溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンが挙げられる。前記エステル系溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチルが挙げられる。前記炭化水素系溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンが挙げられる。前記ハロゲン系溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロプロパンが挙げられる。前記ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが挙げられる。前記アミド系溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジメチル3,4,5,6−テトラヒドロ−(1H)−ピリミジンが挙げられる。また、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、スルホラン等のスルホン系溶媒を用いることができる。
これらの中でも、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミドが特に好ましい。
第三工程における溶媒の使用量としては、一般式(3)で表される化合物の1gに対して、一般に1mL以上、50mL以下程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から5mL以上、40mL以下が好ましく、8mL以上、35mL以下がより好ましく、10mL以上、30mL以下がさらに好ましい。
第三工程では、反応温度は特に限定されないが、反応収率を高める観点から0℃以上、200℃以下であることが好ましく、30℃以上、180℃以下であることがより好ましく、40℃以上、150℃以下であることがさらに好ましい。
3−2−2.第四工程
第四工程において、一般式(4)で表される化合物を処理する化合物は、酸であってもよく、塩基であってもよい。反応性の観点から、塩基であることが好ましい。塩基としては、フッ化テトラアルキルアンモニウム等を用いることができる。フッ化テトラアルキルアンモニウムとしては、フッ化テトラメチルアンモニウム、フッ化テトラエチルアンモニウム、フッ化テトラプロピルアンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウム、フッ化テトラペンチルアンモニウム、フッ化テトラヘキシルアンモニウムが挙げられる。中でも、フッ化テトラブチルアンモニウムが好ましく、フッ化テトラ−n−ブチルアンモニウムが特に好ましい。
第四工程において一般式(4)で表される化合物を酸または塩基で処理する溶媒としては、特に限定されないが、第三工程で用いる溶媒と同様のものが挙げられる。不純物混入を防ぐ観点からは、第三工程で得られた反応溶液に、そのまま酸または塩基を添加することが好ましい。第四工程における溶媒の使用量としては、一般式(4)で表される化合物の1gに対して、一般に1mL以上、50mL以下程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から5mL以上、40mL以下が好ましく、8mL以上、35mL以下がより好ましく、10mL以上、30mL以下がさらに好ましい。反応温度は特に限定されないが、一般に0℃以上100℃以下である。
3−2−3.第五工程
第五工程において、一般式(5)で表される化合物と反応させる塩基としては、第一工程で例示した塩基がいずれも使用でき、これらの中でも、アルキル金属アミドが好ましく、リチウムジイソプロピルアミドが特に好ましい。
第五工程において、一般式(5)で表される化合物と塩基とのモル比(化合物(5):塩基)は、一般に1:1〜1:5程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1.1〜1:4が好ましく、1:1.5〜1:3がより好ましく、1:1.8〜1:2.5がさらに好ましい。
第五工程において、塩基とともに一般式(5)で表される化合物と反応させるハロゲン化錫化合物としては、ハロゲン化アルキル錫化合物、ハロゲン化シクロアルキル錫化合物、ハロゲン化アリール錫化合物が挙げられる。ハロゲン化アルキル錫化合物としては、トリメチル錫クロリド、トリエチル錫クロリド、トリプロピル錫クロリド、トリブチル錫クロリド、トリメチル錫ブロミド、トリエチル錫ブロミド、トリプロピル錫ブロミド、トリブチル錫ブロミドが挙げられる。ハロゲン化シクロアルキル錫化合物としては、トリシクロヘキシル錫クロリド、トリシクロヘキシル錫ブロミドが挙げられる。ハロゲン化アリール錫化合物としては、トリフェニル錫クロリド、トリベンジル錫クロリド、トリフェニル錫ブロミド、トリベンジル錫ブロミドが挙げられる。これらの中でも、ハロゲン化アルキル錫化合物が好ましく、トリメチル錫クロリド、トリブチル錫クロリドがより好ましい。
また、第五工程において、塩基とともに一般式(5)で表される化合物と反応させるホウ酸エステルとしては、ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリイロプロピル、2−メトキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−エトキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−メトキシ−5,5−ジメチル−1,3,2−ジオキサボリナン、2−エトキシ−5,5−ジメチル−1,3,2−ジオキサボリナン、2−イソプロポキシ−5,5−ジメチル−1,3,2−ジオキサボリナン、B−メトキシカテコールボラン、B−エトキシカテコールボラン、B−イソプロポキシカテコールボラン、等が挙げられる。これらの中でも、ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリイロプロピル、2−メトキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−エトキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−メトキシ−5,5−ジメチル−1,3,2−ジオキサボリナン、2−エトキシ−5,5−ジメチル−1,3,2−ジオキサボリナン、2−イソプロポキシ−5,5−ジメチル−1,3,2−ジオキサボリナンが好ましく、ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリイロプロピル、2−メトキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−エトキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロランがより好ましい。
第五工程において、一般式(5)で表される化合物とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとのモル比(化合物(5):ハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステル)は、一般に1:1〜1:5程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1.1〜1:4が好ましく、1:1.5〜1:3がより好ましく、1:1.8〜1:2.5がさらに好ましい。
塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとのモル比(塩基:ハロゲン化錫化合物)は、例えば1:0.5〜1:2.0程度であり、1:0.6〜1:1.7が好ましく、1:0.7〜1:1.5がより好ましく、1:0.8〜1:1.2がさらに好ましい。
塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとは、同時に一般式(5)で表される化合物と反応させてもよいが、反応収率の観点から、まず一般式(5)で表される化合物に塩基を反応させ、次いでハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルを反応させることが好ましい。第五工程において、化合物(5)と塩基を反応させて次いでハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルを加える温度は副生成物の生成を抑制する観点から、室温以下であることが好ましく、0℃以下であることがより好ましい。
第五工程において、一般式(5)で表される化合物に塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとを反応させる溶媒としては、特に限定されないが、エーテル系溶媒および炭化水素系溶媒などを用いることができる。前記エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジオキサンが挙げられる。炭化水素系溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレンが挙げられる。これらの中でも、テトラヒドロフランが好ましい。溶媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
第五工程における溶媒の使用量としては、一般式(5)で表される化合物の1gに対して、一般に1mL以上、70mL以下程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から5mL以上、60mL以下が好ましく、10mL以上、50mL以下がより好ましく、20mL以上、45mL以下がさらに好ましい。
3−3.第六工程および第七工程
本発明の製造方法では、前記第五工程の後に、下記第六工程及び第七工程を行ってもよい。第七工程で得られる一般式(12)で表される化合物も、次のカップリング反応に供することができる。
第六工程:一般式(6)で表される化合物に、金属触媒の存在下、一般式(9)および/または一般式(10)
[一般式(9)、(10)中、
27、R28は、水素原子又は炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基を表す。
1、X2は、ハロゲン原子を表す。]
で表される化合物を反応させて、一般式(11)で表される化合物を得る工程
第七工程:一般式(11)で表される化合物に塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとを反応させて、一般式(12)で表される化合物を得る工程
3−3−1.第六工程
第六工程において、一般式(6)で表される化合物と反応させる一般式(9)および/または(10)で表される化合物としては、R27、R28がそれぞれ前記と同様の基であり、X1、X2が、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子である化合物が好ましい。中でも、X1、X2が臭素原子またはヨウ素原子であることが好ましく、臭素原子であることが特に好ましい。下記式で表される化合物が好ましい。
第六工程において、一般式(6)で表される化合物と、一般式(9)、(10)で表される化合物の合計とのモル比は、1:99〜99:1の範囲であることが好ましく、20:80〜80:20の範囲であることがより好ましく、40:60〜60:40の範囲であることがさらに好ましい。
第六工程で用いられる金属触媒としては、遷移金属触媒が好ましく、遷移金属触媒としては、パラジウム系触媒、ニッケル系触媒、鉄系触媒、銅系触媒、ロジウム系触媒、ルテニウム系触媒などが挙げられる。中でも、パラジウム系触媒が好ましい。パラジウム系触媒のパラジウムは、0価でも2価でもよい。
パラジウム系触媒としては、第三工程で例示したパラジウム系触媒がいずれも使用でき、これらの触媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いても良い。これらの中でも、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム付加体が特に好ましい。
第六工程において、一般式(6)で表される化合物と金属触媒とのモル比(化合物(6):金属触媒)は、一般に1:0.0001〜1:0.5程度であり、特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:0.001〜1:0.3が好ましく、1:0.005〜1:0.2がより好ましく、1:0.01〜1:0.1がさらに好ましい。
第六工程においては、金属触媒に特定の配位子を配位させてもよい。配位子としては、第三工程で例示した配位子がいずれも使用でき、これらの配位子のいずれかが配位した触媒を反応に用いても良い。配位子は一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いても良い。中でも、トリス(o−トリル)ホスフィンが好ましい。
第六工程において、金属触媒に配位子を配位させる場合、金属触媒と配位子とのモル比(金属触媒:配位子)は、一般に1:0.5〜1:10程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1〜1:8が好ましく、1:1〜1:7がより好ましく、1:1〜1:5がさらに好ましい。
第六工程において、一般式(6)で表される化合物と、一般式(9)、(10)で表される化合物とを反応させる溶媒としては、反応に影響を及ぼさない限り特に限定されず、従来公知の溶媒を用いることができ、例えば、エーテル系溶媒、芳香族系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒等を用いることができる。前記エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、ジオキサンが挙げられる。前記芳香族系溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンが挙げられる。前記エステル系溶媒としては酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチルが挙げられる。前記炭化水素系溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンが挙げられる。前記ハロゲン系溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロプロパンが挙げられる。前記ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが挙げられる。アミド系溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−(1H)−ピリミジノンが挙げられる。その他、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、スルホラン等のスルホン系溶媒を用いることができる。これらの中でも、テトラヒドロフラン、クロロベンゼン、N,N−ジメチルホルムアミドが好ましく、クロロベンゼンが特に好ましい。溶媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
第六工程において、一般式(6)で表される化合物と、一般式(9)、(10)で表される化合物の合計1gに対する溶媒の使用量は、一般に1mL以上、100mL以下程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から10mL以上、80mL以下が好ましく、15mL以上、70mL以下がより好ましく、20mL以上、60mL以下がさらに好ましい。
3−3−2.第七工程
第七工程において、一般式(11)で表される化合物と反応させる塩基としては、第一工程で例示した塩基がいずれも使用でき、これらの中でも、アルキル金属アミドが好ましく、リチウムジイソプロピルアミドが特に好ましい。
第七工程において、一般式(11)で表される化合物と塩基とのモル比(化合物(11):塩基)は、一般に1:1〜1:5程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1.1〜1:4が好ましく、1:1.5〜1:3がより好ましく、1:1.8〜1:2.5がさらに好ましい。
第七工程において、塩基とともに一般式(11)で表される化合物と反応させるハロゲン化錫化合物としては、第五工程において例示したハロゲン化錫化合物と同様の化合物が挙げられ、中でも、ハロゲン化アルキル錫化合物が好ましく、トリメチル錫クロリド、トリブチル錫クロリドがより好ましい。
また、第七工程において、塩基とともに一般式(5)で表される化合物と反応させるホウ酸エステルとしては、第五工程において例示したホウ酸エステルと同様の化合物が挙げられ、中でも、ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリイソプロピル、2−メトキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−エトキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−メトキシ−5,5−ジメチル−1,3,2−ジオキサボリナン、2−エトキシ−5,5−ジメチル−1,3,2−ジオキサボリナン、2−イソプロポキシ−5,5−ジメチル−1,3,2−ジオキサボリナンが好ましく、ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリイソプロピル、2−メトキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−エトキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロランがより好ましい。
第七工程において、一般式(11)で表される化合物とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとのモル比(化合物(11):ハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステル)は、一般に1:1〜1:5程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1.1〜1:4が好ましく、1:1.5〜1:3がより好ましく、1:1.8〜1:2.5がさらに好ましい。
塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとのモル比(塩基:ハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステル)は、例えば1:0.5〜1:2.0程度であり、1:0.6〜1:1.7が好ましく、1:0.7〜1:1.5がより好ましく、1:0.8〜1:1.2がさらに好ましい。
塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとは、同時に一般式(11)で表される化合物と反応させてもよいが、反応収率の観点から、まず一般式(11)で表される化合物に塩基を反応させ、次いでハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルを反応させることが好ましい。第七工程において、化合物(11)と塩基を反応させて次いでハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルを加える温度は副生成物の生成を抑制する観点から、室温以下であることが好ましく、0℃以下であることがより好ましい。
第七工程において、一般式(11)で表される化合物に塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとを反応させる溶媒としては、特に限定されないが、エーテル系溶媒および炭化水素系溶媒などを用いることができる。前記エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジオキサンが挙げられる。炭化水素系溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレンが挙げられる。これらの中でも、テトラヒドロフランが好ましい。溶媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
第七工程における溶媒の使用量としては、一般式(11)で表される化合物の1gに対して、一般に1mL以上、70mL以下程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から5mL以上、60mL以下が好ましく、10mL以上、50mL以下がより好ましく、20mL以上、45mL以下がさらに好ましい。
3−4.カップリング反応
さらに、カップリング反応によって、本発明の構造単位と、本発明の構造単位と組合せてドナー−アクセプター型高分子化合物を形成する構造単位とを、交互に配置することによって、本発明の高分子化合物(1)を製造することができる。
カップリング反応は、金属触媒の存在下、一般式(6)で表される化合物または一般式(12)で表される化合物と、下記式(B1)〜(B21)で表される化合物のいずれかとを反応させることによって行う。
[式(B1)〜(B28)中、Rは、R50〜R78は、それぞれ独立に、R21〜R26の炭素数8〜30の炭化水素基と同様の基を表し、A50、A51は、それぞれ独立に、A1、A2と同様の基を表し、Yはハロゲン原子を表す。jは、1〜4の整数を表す。]
なお、上記式(B1)〜(B15)で表される化合物は、アクセプター性ユニットを形成する化合物であり、式(B17)〜(B28)で表される化合物は、ドナー性ユニットを形成する化合物である。式(B16)で表される基は、A50、A51の種類により、アクセプター性ユニットを形成することもあれば、ドナー性ユニットを形成することもある。
一般式(6)で表される化合物または一般式(12)で表される化合物と、式(B1)〜(B28)で表される化合物のいずれかとのモル比は、1:99〜99:1の範囲であることが好ましく、20:80〜80:20の範囲であることがより好ましく、40:60〜60:40の範囲であることがさらに好ましい。
カップリング用の金属触媒としては、遷移金属触媒が好ましく、遷移金属触媒としては、パラジウム系触媒、ニッケル系触媒、鉄系触媒、銅系触媒、ロジウム系触媒、ルテニウム系触媒などが挙げられる。中でも、パラジウム系触媒が好ましい。パラジウム系触媒のパラジウムは、0価でも2価でもよい。
パラジウム系触媒としては、第三工程で例示したパラジウム系触媒がいずれも使用でき、これらの触媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いても良い。これらの中でも、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム付加体が特に好ましい。
カップリング工程において、一般式(6)で表される化合物または一般式(12)で表される化合物と金属触媒とのモル比(化合物(6):金属触媒)は、一般に1:0.0001〜1:0.5程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:0.001〜1:0.3が好ましく、1:0.005〜1:0.2がより好ましく、1:0.01〜1:0.1がさらに好ましい。
カップリング反応の際には、金属触媒に特定の配位子を配位させてもよい。配位子としては、第三工程で例示した配位子がいずれも使用でき、これらの配位子のいずれかが配位した触媒を反応に用いても良い。配位子は一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いても良い。中でも、トリス(o−トリル)ホスフィンが好ましい。
カップリング工程において、金属触媒に配位子を配位させる場合、金属触媒と配位子とのモル比(金属触媒:配位子)は、一般に1:0.5〜1:10程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から1:1〜1:8が好ましく、1:1〜1:7がより好ましく、1:1〜1:5がさらに好ましい。
カップリング反応において、一般式(6)で表される化合物または一般式(12)で表される化合物と、式(B1)〜(B28)で表される化合物のいずれかとを反応させる溶媒としては、反応に影響を及ぼさない限り特に限定されず、従来公知の溶媒を用いることができ、例えば、エーテル系溶媒、芳香族系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒等を用いることができる。前記エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、ジオキサンが挙げられる。前記芳香族系溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンが挙げられる。前記エステル系溶媒としては酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチルが挙げられる。前記炭化水素系溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンが挙げられる。前記ハロゲン系溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロプロパンが挙げられる。前記ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが挙げられる。アミド系溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−(1H)−ピリミジノンが挙げられる。その他、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、スルホラン等のスルホン系溶媒を用いることができる。これらの中でも、テトラヒドロフラン、クロロベンゼン、N,N−ジメチルホルムアミドが好ましく、クロロベンゼンが特に好ましい。溶媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
カップリング工程において、一般式(6)で表される化合物または一般式(12)で表される化合物と式(B1)〜(B28)で表される化合物の合計1gに対する溶媒の使用量は、一般に1mL以上、100mL以下程度であり特に限定されないが、収率や反応効率の観点から10mL以上、80mL以下が好ましく、15mL以上、70mL以下がより好ましく、20mL以上、60mL以下がさらに好ましい。
本願は、2013年10月25日に出願された日本国特許出願第2013−222658号に基づく優先権の利益を主張するものである。2013年10月25日に出願された日本国特許出願第2013−222658号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお、以下においては、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味する。
実施例で用いた測定方法は、下記の通りである。
NMRスペクトル測定
ベンゾビスチアゾール化合物について、NMRスペクトル測定装置(Agilent社(旧Varian社)製、「400MR」、及び、Bruker社製、「AVANCE 500」)を用いて、NMRスペクトル測定を行った。
高分解能マススペクトル測定
ベンゾビスチアゾール化合物について、質量分析装置(Bruker Daltnics社製、「MicrOTOF」)を用いて、高分解能マススペクトル測定(APCI:大気圧化学イオン化法)を行った。
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)
ベンゾビスチアゾール化合物について、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用い、分子量測定を行った。測定に際しては、ベンゾビスチアゾール化合物を0.5g/Lの濃度となるように移動相溶媒(クロロホルム)に溶解して、下記条件で測定を行い、ポリスチレンを標準試料として作成した較正曲線に基づいて換算することによって、ベンゾビスチアゾール化合物の重量平均分子量を算出した。測定におけるGPC条件は、下記の通りである。
移動相:クロロホルム
流速:0.6ml/min
装置:HLC−8320GPC(東ソー社製)
カラム:TSKgel(登録商標)SuperHM-H’2 + TSKgel(登録商標)SuperH2000(東ソー社製)
IRスペクトル
ベンゾビスチアゾール化合物について、赤外分光装置(JASCO社製、「FT/IR−6100」)を用い、IRスペクトル測定を行った。
紫外可視吸収スペクトル
0.03g/Lの濃度になる様に、得られたベンゾビスチアゾール化合物をクロロホルムに溶解し、紫外・可視分光装置(島津製作所社製、「UV−2450」、「UV−3150」)、及び、光路長1cmのセルを用いて紫外可視吸収スペクトル測定を行った。
融点測定
ベンゾビスチアゾール化合物について、融点測定装置(Buchi社製、「M−560」)を用い、融点測定を行った。
イオン化ポテンシャル測定
ガラス基板上にベンゾビスチアゾール化合物を50nm〜100nmの厚みになるように成膜した。この膜について、常温常圧下、紫外線光電子分析装置(理研計器社製、「AC−3」)によりイオン化ポテンシャルを測定した。
実施例1
DBTH−DT(2,6−ビス−トリイソプロピルシラニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、200mLフラスコにDBTH(ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、4g、20.8mmol)およびテトラヒドロフラン(160mL)を加え−40℃に冷却してリチウムジイソプロピルアミド溶液(1.5M溶液、29.1mL、43.7mmol)を滴下した。その後−40℃で1時間攪拌した後に、トリイソプロピルクロライド(8.8mL、41.6mmol)を滴下して、室温に昇温して2時間攪拌した。反応終了後、10%食塩水を加え分液して得られた水層を酢酸エチルで1回抽出した後に、有機層をまとめて飽和食塩水で洗浄して無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。次いで、ろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)で精製するとDBTH−DT(2,6−ビス−トリイソプロピルシラニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が7.14g(収率68%)で白色固体として得られた。1H−NMR測定、13C−NMR測定、融点測定、高分解能マススペクトル分析により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (500MHz, CDCl3): δ8.73 (s, 2H), 1.54 (sep, J = 7.3 Hz, 6H), 1.19 (d, J =7.3 Hz, 36H).
13C NMR (125MHz, CDCl3): δ175.30, 154.18, 134.76, 115.14, 18.52, 11.76.
IR (ATR): 2943, 2865, 1466, 1388, 1308, 1056, 1016, 997, 957, 864, 650 cm-1.
融点:245℃(分解)
高分解能マススペクトル分析
計算値:C264422Si2+H: 505.2557
測定値: 505.2553
実施例2
DI−DBTH−DT(4,8−ジヨード−2,6−ビス−トリイソプロピルシラニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、200mLフラスコにDBTH−DT(2,6−ビス−トリイソプロピルシラニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、3g、5.88mmol)、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(1.84mL、12.4mmol)およびテトラヒドロフラン(60mL)を加え−40℃に冷却してリチウムジイソプロピルアミド溶液(1.5M溶液、8.24mL、12.4mmol)を滴下した。その後、0℃で30分攪拌した後に、−80℃に冷却してよう素(7.47g、29.4mmol)を加え室温に昇温して2時間攪拌した。反応終了後、10%亜硫酸水素ナトリウム水溶液を加えて分液して得られた水層を酢酸エチルで1回抽出した後に、有機層をまとめて5%重曹水次いで飽和食塩水で洗浄して無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム/ヘキサン=1/1)で精製するとDI−DBTH−DT(4,8−ジヨード−2,6−ビス−トリイソプロピルシラニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が1.95g(収率44%)で白色固体として得られた。1H−NMR測定、13C−NMR測定、融点測定、高分解能マススペクトル分析により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (500MHz, CDCl3): δ1.52 (sep, J = 7.3 Hz, 6H), 1.19 (d, J = 7.3 Hz, 36H).13C NMR (125MHz, CDCl3): δ174.06, 151.85, 141.40, 80.24, 18.55, 11.74.
IR (ATR): 2944, 2866, 1459, 1316, 1146, 1000, 957, 878, 679, 661, 606 cm-1.
融点:251℃〜252℃
高分解能マススペクトル分析
計算値:C2642222Si2+H: 757.0490
測定値: 757.0521
実施例3
DBTH−C8THO(4,8−ビス(5−オクチルチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、50mLフラスコにDI−DBTH−DT(4,8−ジヨード−2,6−ビス−トリイソプロピルシラニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、500mg、0.66mmol)、トリブチル(5−オクチルチオフェン−2−イル)スタンナン(962mg、1.98mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(62mg、0.06mmol)、トリス(2−フリル)ホスフィン(28mg、0.12mmol)、およびN,N−ジメチルホルムアミド(10mL)を加え60℃に昇温した後に18時間反応した。その後、室温まで冷却してテトラブチルアンモニウムフルオリド溶液(1Mテトラヒドロフラン溶液、2.0mL、1.98mmol)を加え3時間反応した。反応終了後、水を加えクロロホルムで2回抽出して得られた有機層を水で洗浄、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム/ヘキサン=1/1)で精製するとDBTH−C8THO(4,8−ビス(5−オクチルチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が323mg(収率84%)で黄色固体として得られた。1H−NMR測定、IRスペクトル測定、高分解能マススペクトル分析により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (500MHz, CDCl3): δ9.13 (s, 2H), 7.70 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 6.93 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 2.91 (t, J = 7.8 Hz, 4H), 1.78 (m, 4H), 1.53-1.28 (m, 20H), 0.88 (t,J = 6.8 Hz, 6H).
IR (ATR): 3048, 2957, 2924, 2852, 1478, 1342, 869, 842, 780 cm-1.
高分解能マススペクトル分析
計算値:C324024+H: 581.2147
測定値: 581.2102
実施例4
DBTH−C8THO−DSM(4,8−ビス(5−オクチルチオフェン−2−イル)−2,6−ビストリメチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、30mLフラスコにDBTH−C8THO(4,8−ビス(5−オクチルチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、180mg、0.31mmol)およびテトラヒドロフラン(6mL)を加え0℃に冷却してリチウムジイソプロピルアミド溶液(2M溶液、0.33mL、0.65mmol)を滴下した。その後、0℃で30分攪拌した後に、−80℃に冷却してトリメチルすずクロリド(0.65mL、0.65mmol)を加え室温に昇温して2時間攪拌した。反応終了後、水を加えてトルエンで1回抽出して得られた有機層を飽和食塩水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をGPC−HPLC(JAIGEL−1H、2H、クロロホルム)で精製するとDBTH−C8THO−DSM(4,8−ビス(5−オクチルチオフェン−2−イル)−2,6−ビストリメチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が93mg(収率33%)で橙色固体として得られた。1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400MHz, CDCl3): δ7.90 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 6.90 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 2.91 (t, J = 7.6 Hz, 4H), 1.76 (m, 4H), 1.53-1.28 (m, 20H), 0.88 (t, J = 6.8 Hz, 6H), 0.57 (s, 18H).
実施例5
P−DBTH−C8TH−O−DPPの合成
窒素雰囲気下、30mLフラスコに、DBTH−C8THO−DSM(4,8−ビス(5−オクチルチオフェン−2−イル)−2,6−ビストリメチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、92mg、0.10mmol)、O−DPP−DB(3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−ジオクチル−2,5−ジヒドロピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン、69mg、0.10mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(4.2mg、4.1μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(4.9mg、16μmol)およびクロロベンゼン(6mL)を加え110℃で46時間反応した。反応終了後、メタノール(35mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DBTH−C8TH−O−DPPが42mg(37%)で黒色固体として得られた。紫外可視吸収スペクトルの測定結果を図1に示す。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):12000
Mn(数平均分子量):9300
イオン化ポテンシャル:5.28eV(HOMO −5.28eV)
光電変換素子の作成・評価
前記のように得られたP−DBTH−C8TH−O−DPPをドナー材料、PCBM(C61)(フェニルC61−酪酸メチルエステル)をアクセプター材料として用いて、ドナー材料:アクセプター材料=1:1(質量)、合計濃度1.6wt%でクロロベンゼンに溶解させて0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。
ITOが成膜されたガラス基板を洗浄して表面処理(オゾン処理)を行った後に、PEDOT−PSS(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホン酸))をスピンコーターで塗布した後に200℃でアニールした。次に、上記のドナー材料・アクセプター材料の混合溶液をスピンコーターで成膜して室温で減圧乾燥した。その上に、オルトチタン酸テトライソプロピルのエタノール溶液(約0.3v%)をスピンコートして雰囲気中の水分により酸化チタンに変換した膜を作成した。その後、電極であるアルミニウムを蒸着してデバイスとした。
得られたデバイスにソーラーシミュレーター(CEP2000、AM1.5Gフィルター、放射強度100mW/cm2、分光計器製)を用いて特性評価を行った。その結果、Jsc(短絡電流密度)=0.91 mA/cm2、Voc(開放端電圧)=0.65 V、FF(曲線因子)=0.46で変換効率0.27%であることが確認された。
実施例6
DBTH−DMOT(4,8−ビス[5−(3,7−ジメチルオクチル)チオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、50mLフラスコにDI−DBTH−DT(4,8−ジヨード−2,6−ビス−トリイソプロピルシラニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、1.40g、1.85mmol)、トリブチル[5−(3,7−ジメチルオクチル)チオフェン−2−イル]スタンナン(3.32g、6.48mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(115mg、0.11mmol)、トリス(2−フリル)ホスフィン(52mg、0.22mmol)、およびN,N−ジメチルホルムアミド(28mL)を加え80℃に昇温した後に18時間反応した。その後、室温まで冷却してテトラブチルアンモニウムフルオリド溶液(1Mテトラヒドロフラン溶液、5.6mL、5.55mmol)を加え3時間反応した。反応終了後、水を加えクロロホルムで2回抽出して得られた有機層を水で洗浄、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム/ヘキサン=1/1)で精製するとDBTH−DMOT(4,8−ビス[5−(3,7−ジメチルオクチル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が977mg(収率83%)で黄色固体として得られた。1H−NMR測定、13C−NMR測定、IRスペクトル測定、高分解能マススペクトル分析により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (500MHz, CDCl3): δ9.14 (s, 2H), 7.71 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 6.94 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 2.91 (m, 4H), 1.81 (m, 2H), 1.64-1.51 (m, 6H), 1.38-1.26 (m, 6H), 1.21-1.14 (m, 6H), 0.94 (d, J = 6.8 Hz, 6H), 0.88 (d, J = 6.8 Hz, 12H).
13C NMR (125MHz, CDCl3): δ154.91, 149.09, 148.43, 135.83, 133.15, 128.70, 124.12, 123.02, 39.34, 38.82, 37.10, 32.52, 27.98, 27.88, 24.70, 22.97, 22.61, 19.54.
IR (ATR): 3051, 2953, 2926, 1477, 1343, 842, 783, 640 cm-1.
高分解能マススペクトル分析
計算値:C364824+H: 637.2773
測定値: 637.2773
実施例7
DBTH−DMOT−DSM(4,8−ビス[5−(3,7−ジメチルオクチル)チオフェン−2−イル]−2,6−ビストリメチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、30mLフラスコにDBTH−DMOT(4,8−ビス[5−(3,7−ジメチルオクチル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、1g、1.57mmol)およびテトラヒドロフラン(20mL)を加え0℃に冷却してリチウムジイソプロピルアミド溶液(2M溶液、1.65mL、3.30mmol)を滴下した。その後、0℃で30分攪拌した後に、−80℃に冷却してトリメチルすずクロリド(3.30mL、3.30mmol)を加え室温に昇温して2時間攪拌した。反応終了後、水を加えてトルエンで1回抽出して得られた有機層を飽和食塩水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をGPC−HPLC(JAIGEL−1H、2H、クロロホルム)で精製するとDBTH−DMOT−DSM(4,8−ビス[5−(3,7−ジメチルオクチル)チオフェン−2−イル]−2,6−ビストリメチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が518mg(収率34%)で橙色固体として得られた。1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400MHz, CDCl3): δ7.90 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 6.90 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 2.93 (m, 4H), 1.81 (m, 2H), 1.64-1.51 (m, 6H), 1.38-1.26 (m, 6H), 1.21-1.14 (m, 6H), 0.94 (d, J = 6.8 Hz, 6H), 0.88 (d, J = 6.8 Hz, 12H), 0.58 (s, 18H).
実施例8
P−DBTH−DMOT−TDZの合成
窒素雰囲気下、30mLフラスコに、DBTH−DMOT−DSM(4,8−ビス[5−(3,7−ジメチルオクチル)チオフェン−2−イル]−2,6−ビストリメチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、180mg、0.19mmol)、TDZ−DB(4,7−ジブロモベンゾ[1,2,5]チアジアゾール、55mg、0.19mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(7.8mg、7.5μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(9.1mg、30μmol)およびクロロベンゼン(12.6mL)を加え110℃で41時間反応した。反応終了後、メタノール(80mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DBTH−DMOT−TDZが112mg(78%)で黒色固体として得られた。紫外可視吸収スペクトルの測定結果を図2に示す。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):4400
Mn(数平均分子量):3700
イオン化ポテンシャル:5.55eV(HOMO −5.55eV)
実施例9
DBTH−EHT(4,8−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、30mLフラスコにDI−DBTH−DT(4,8−ジヨード−2,6−ビス−トリイソプロピルシラニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、800mg、1.06mmol)、トリブチル[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]スタンナン(1.80g、3.70mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(115mg、0.08mmol)、トリス(2−フリル)ホスフィン(39mg、0.37mmol)、およびN,N−ジメチルホルムアミド(16mL)を加え60℃に昇温した後に19時間反応した。その後、室温まで冷却してテトラブチルアンモニウムフルオリド溶液(1Mテトラヒドロフラン溶液、5.2mL、3.18mmol)を加え3時間反応した。反応終了後、水を加えクロロホルムで2回抽出して得られた有機層を水で洗浄、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム/ヘキサン=1/1)で精製するとDBTH−EHT(4,8−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が442mg(収率83%)で黄色固体として得られた。1H−NMR測定、13C−NMR測定、IRスペクトル測定、高分解能マススペクトル分析により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (500MHz, CDCl3): δ9.15 (s, 2H), 7.73 (d, J = 3.4 Hz, 2H), 6.92 (d, J = 3.4 Hz, 2H), 2.87 (dd, J = 6.4, 3.2 Hz, 4H), 1.70 (m, 2H), 1.52-1.31 (m, 16H), 0.94 (d, J = 6.8 Hz, 6H), 0.92 (d, J = 6.8 Hz, 6H).
13C NMR (125MHz, CDCl3): δ154.87, 148.40, 147.44, 136.13, 133.04, 128.74, 125.31, 122.97, 41.44, 34.30, 32.54, 28.93, 25.69, 23.02, 14.11, 10.85.
IR (ATR): 2959, 2925, 1475, 1344, 842, 782, 638 cm-1.
高分解能マススペクトル分析
計算値:C324024+H: 581.2147
測定値: 581.2146
実施例10
DBTH−EHT−DSM(4,8−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]−2,6−ビストリメチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、30mLフラスコにDBTH−EHT(4,8−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、400mg、0.69mmol)およびテトラヒドロフラン(12mL)を加え0℃に冷却してリチウムジイソプロピルアミド溶液(2M溶液、0.76mL、1.51mmol)を滴下した。その後、0℃で30分攪拌した後に、−80℃に冷却してトリメチルすずクロリド(1.72mL、1.72mmol)を加え室温に昇温して2時間攪拌した。反応終了後、水を加えてトルエンで1回抽出して得られた有機層を飽和食塩水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をGPC−HPLC(JAIGEL−1H、2H、クロロホルム)で精製するとDBTH−EHT−DSM(4,8−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]−2,6−ビストリメチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が434mg(収率70%)で橙色固体として得られた。1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400MHz, CDCl3): δ7.93 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 6.91 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 2.87 (dd, J = 6.4, 3.2 Hz, 4H), 1.70 (m, 2H), 1.47-1.33 (m, 16H), 1.38-1.26 (m, 6H), 0.94 (d, J = 6.8 Hz, 6H), 0.91 (d, J = 6.8 Hz, 6H), 0.58 (s, 18H).
実施例11 P−DBTH−EHT−EH−DPPの合成
窒素雰囲気下、20mLフラスコに、DBTH−EHT−DSM(4,8−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]−2,6−ビストリメチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、120mg、0.13mmol)、EH−DPP−DB(3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−(2−エチルヘキシル)−2,5−ジヒドロピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン、90mg、0.13mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(5.5mg、5.3μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(6.5mg、21μmol)およびクロロベンゼン(8.5mL)を加え110℃で42時間反応した。反応終了後、メタノール(45mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DBTH−EHT−EH−DPPが65mg(43%)で黒色固体として得られた。紫外可視吸収スペクトルの測定結果を図3に示す。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):14900
Mn(数平均分子量):7300
イオン化ポテンシャル:5.30eV(HOMO −5.30eV)
実施例12
DBTH−EHT−DSB(4,8−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、30mLフラスコにDBTH−EHT(4,8−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、450mg、0.78mmol)およびテトラヒドロフラン(30mL)を加え0℃に冷却してリチウムジイソプロピルアミド溶液(2M溶液、0.81mL、1.64mmol)を滴下した。その後、0℃で30分攪拌した後に、−40℃に冷却してトリブチルすずクロリド(0.44mL、1.67mmol)を加え室温に昇温して2時間攪拌した。反応終了後、水を加えてトルエンで1回抽出して得られた有機層を飽和食塩水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をGPC−HPLC(JAIGEL−1H、2H、クロロホルム)で精製するとDBTH−EHT−DSB(4,8−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が353mg(収率39%)で褐色油状として得られた。1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400 MHz, C6D6): δ 8.29 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 6.95 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 2.86 (d, J = 6.8 Hz, 4H), 1.84-1.76 (m, 14H), 1.51-1.30 (m, 40H), 0.99-0.91 (m, 30H).
実施例13
P−DBTH−EHT−O−IMTHの合成
窒素雰囲気下、20mLフラスコに、DBTH−EHT−DSB(4,8−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、150mg、0.13mmol)、O−IMTH−DB(1,3−ジブロモ−5−オクチルチエノ[3,4−c]ピロール−4,6−ジオン、57mg、0.13mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(5.4mg、5.2μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(6.3mg、21μmol)およびクロロベンゼン(12mL)を加え120℃で23時間反応した。反応終了後、メタノール(60mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DBTH−EHT−O−IMTHが89mg(82%)で黒色固体として得られた。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):29000
Mn(数平均分子量):6800
イオン化ポテンシャル:5.70eV(HOMO −5.70eV)
実施例14
DHD−DBTH(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、50mLフラスコに、DI−DBTH−DT(4,8−ジヨード−2,6−ビス−トリイソプロピルシラニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、3g、4.0mmol)、2−ヘキシルデカノール(5.8g、23.8mmol)、よう化銅(I)(151mg、0.79mmol)、1,10−PHT(1,10−フェナントロリン、286mg、1.59mmol)、t−ブトキシナトリウム(1.14g、11.9mmol)および1,4−ジオキサン(30mL)を加え、還流下23時間反応した。室温に冷却後テトラブチルアンモニウムフルオリド(1M−テトラヒドロフラン溶液、12.0mL、11.9mmol)を加え室温で更に3時間反応した。反応終了後、水を加えてクロロホルムで2回抽出して得られた有機層を水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム/ヘキサン=1/1)で精製するとDHD−DBTH(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が1.30g(収率49%)で褐色油状物として得られた。1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.94 (s, 2H), 4.61 (d, J = 5.6 Hz, 4H), 1.83 (m, 2H), 1.56 (m, 4H), 1.48-1.25 (m, 44H), 0.91-0.85 (m, 12H).
実施例15
DHD−DBTH−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、30mLフラスコにDHD−DBTH(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、1g、1.49mmol)およびテトラヒドロフラン(20mL)を加え−80℃に冷却してn−ブチルリチウム(1.6Mヘキサン溶液、1.95mL、3.12mmol)を滴下した。その後30分攪拌した後に、トリブチルすずクロリド(0.87mL、3.19mmol)を加え室温に昇温して2時間攪拌した。反応終了後、水を加えてトルエンで1回抽出して得られた有機層を飽和食塩水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をGPC−HPLC(JAIGEL−1H、2H、クロロホルム)で精製するとDHD−DBTH−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が1.12g(収率63%)で褐色油状として得られた。1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 4.64 (d, J = 5.6 Hz, 4H), 1.82 (m, 2H), 1.69-1.55 (m, 16H), 1.44-1.20 (m, 68H), 0.94-0.88 (m, 30H).
実施例16
P−DHD−DBTH−O−IMTHの合成
窒素雰囲気下、20mLフラスコに、DHD−DBTH−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、159mg、0.13mmol)、O−IMTH−DB(1,3−ジブロモ−5−オクチルチエノ[3,4−c]ピロール−4,6−ジオン、54mg、0.13mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(5.3mg、5.2μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(6.2mg、21μmol)およびクロロベンゼン(12mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(60mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DHD−DBTH−O−IMTHが87mg(74%)で赤褐色固体として得られた。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):17200
Mn(数平均分子量):6300
イオン化ポテンシャル:5.96eV(HOMO −5.96eV)
実施例17
P−DHD−DBTH−O−IMTHTの合成
窒素雰囲気下、20mLフラスコに、DHD−DBTH−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、150mg、0.12mmol)、O−IMTHT−DB(1,3−ジブロモ−5−オクチルチエノ[3,4−c]ピロール−4,6−ジオン、71mg、0.12mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(5.0mg、4.8μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(5.8mg、19μmol)およびクロロベンゼン(12mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(60mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DHD−DBTH−O−IMTHTが98mg(75%)で黒色固体として得られた。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):12100
Mn(数平均分子量):4400
イオン化ポテンシャル:5.61eV(HOMO −5.61eV)
光電変換素子の作製・評価
前記のように得られたP−DHD−DBTH−O−IMTHTをドナー材料、PCBM(C61)(フェニルC61−酪酸メチルエステル)をアクセプター材料として用いて、ドナー材料:アクセプター材料=1:2(重量)、合計濃度3.0wt%で6%(v/v)の1,8−ジヨードオクタンを含むオルトジクロロベンゼンに溶解させて0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。
実施例5と同様の方法でデバイスを作製した。
得られたデバイスにソーラーシミュレーター(CEP2000、AM1.5Gフィルター、放射強度100mW/cm2、分光計器製)を用いて特性評価を行った。その結果、
Jsc(短絡電流密度)=1.49 mA/cm2、Voc(開放端電圧)=0.75 V、FF(曲線因子)=0.47で変換効率0.53%であることが確認された。
実施例18
P−DHD−DBTH−TDZTの合成
窒素雰囲気下、20mLフラスコに、DHD−DBTH−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、154mg、0.12mmol)、TDZT−DB(4,7−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール、56mg、0.12mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(5.1mg、4.9μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(6.0mg、20μmol)およびクロロベンゼン(12mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(60mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DHD−DBTH−TDZTが44mg(37%)で黒色固体として得られた。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):10100
Mn(数平均分子量):3500
イオン化ポテンシャル:5.49eV(HOMO −5.49eV)
光電変換素子の作製・評価
前記のように得られたP−DHD−DBTH−TDZTをドナー材料、PCBM(C61)(フェニルC61−酪酸メチルエステル)をアクセプター材料として用いて、ドナー材料:アクセプター材料=1:1.5(重量)、合計濃度2.0wt%でクロロベンゼンに溶解させて0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。
実施例5と同様の方法でデバイスを作製した。
得られたデバイスにソーラーシミュレーター(CEP2000、AM1.5Gフィルター、放射強度100mW/cm2、分光計器製)を用いて特性評価を行った。その結果、Jsc(短絡電流密度)=2.80 mA/cm2、Voc(開放端電圧)=0.77 V、FF(曲線因子)=0.42で変換効率0.89%であることが確認された。
実施例19
P−DHD−DBTH−DTHの合成
窒素雰囲気下、20mLフラスコに、DHD−DBTH−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、155mg、0.12mmol)、DTH−DB(5,5’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェン、40mg、0.12mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(5.1mg、4.9μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(6.0mg、20μmol)およびクロロベンゼン(12mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(60mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DHD−DBTH−DTHが72mg(69%)で濃赤褐色固体として得られた。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):11600
Mn(数平均分子量):5800
イオン化ポテンシャル:5.42eV(HOMO −5.42eV)
光電変換素子の作製・評価
前記のように得られたP−DHD−DBTH−DTHをドナー材料、PCBM(C61)(フェニルC61−酪酸メチルエステル)をアクセプター材料として用いて、ドナー材料:アクセプター材料=1:2(重量)、合計濃度3.0wt%でクロロベンゼンに溶解させて0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。
実施例5と同様の方法でデバイスを作製した。
得られたデバイスにソーラーシミュレーター(CEP2000、AM1.5Gフィルター、放射強度100mW/cm2、分光計器製)を用いて特性評価を行った。その結果、Jsc(短絡電流密度)=0.68 mA/cm2、Voc(開放端電圧)=0.62 V、FF(曲線因子)=0.34で変換効率0.14%であることが確認された。
実施例20
P−DHD−DBTH−DMO−DPPの合成
窒素雰囲気下、20mLフラスコに、DHD−DBTH−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、170mg、0.14mmol)、DMO−DPP−DB(3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−(3,7−ジメチルオクチル)−2,5−ジヒドロピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン、100mg、0.14mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(5.6mg、5.4μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(6.2mg、22μmol)およびクロロベンゼン(12mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(60mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DHD−DBTH−DMO−DPPが153mg(99%)で黒色固体として得られた。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):29500
Mn(数平均分子量):6500
イオン化ポテンシャル:5.48eV(HOMO −5.48eV)
光電変換素子の作製・評価
前記のように得られたP−DHD−DBTH−DMO−DPPをドナー材料、PCBM(C61)(フェニルC61−酪酸メチルエステル)をアクセプター材料として用いて、ドナー材料:アクセプター材料=1:1.5(重量)、合計濃度2.5wt%でクロロベンゼンに溶解させて0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。
実施例5と同様の方法でデバイスを作製した。
得られたデバイスにソーラーシミュレーター(CEP2000、AM1.5Gフィルター、放射強度100mW/cm2、分光計器製)を用いて特性評価を行った。その結果、Jsc(短絡電流密度)=0.93 mA/cm2、Voc(開放端電圧)=0.42 V、FF(曲線因子)=0.36で変換効率0.14%であることが確認された。
実施例21
DHD−DBTH−3HT(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビス(3−ヘキシルチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、30mLフラスコにDHD−DBTH−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、350mg、0.28mmol)、3HTB(2−ブロモ−3−ヘキシルチオフェン、207mg、0.84mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(11.6mg、11.2μmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(16mg、44.8μmol)、およびテトラヒドロフラン(7mL)を加え70℃に昇温した後に17時間反応した。その後、濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、酢酸エチル/ヘキサン=5/95)で精製するとDHD−DBTH−3HT(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビス(3−ヘキシルチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が236mg(収率84%)で褐色油状として得られた。1H−NMR測定分析により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ6.83 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 6.65 (d, J = 3.8 Hz, 2H), 4.98 (d, J= 5.6 Hz, 4H), 3.07 (t, J = 5.6 Hz, 4H), 2.00 (m, 2H), 1.69-1.55 (m, 16H), 1.81-1.20 (m, 64H), 0.92-0.83 (m, 18H).
実施例22
DHD−DBTH−3HT−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビス(3−ヘキシル−5−トリブチルスタンニルチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、10mLフラスコにDHD−DBTH−3HT(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビス(3−ヘキシルチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、159mg、0.16mmol)、N,N,N’,N’,−テトラメチルエチレンジアミン(59μL、0.39mmol)およびテトラヒドロフラン(3mL)を加え−80℃に冷却してn−ブチルリチウム(1.6Mヘキサン溶液、0.25mL、0.39mmol)を滴下した。その後30分攪拌した後に、トリブチルすずクロリド(107μL、0.39mmol)を加え室温に昇温して2時間攪拌した。反応終了後、水を加えてトルエンで1回抽出して得られた有機層を飽和食塩水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をGPC−HPLC(JAIGEL−1H、2H、クロロホルム)で精製するとDHD−DBTH−3HT−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビス(3−ヘキシル−5−トリブチルスタンニルチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が76mg(収率30%)で褐色油状として得られた。1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400 MHz, C6D6): δ7.22 (s, 2H), 4.99 (d, J = 5.2 Hz, 4H), 3.28 (t, J = 8.0 Hz, 4H), 2.01 (m, 2H), 1.85-1.41 (m, 28H), 1.39-1.30 (m, 60H), 1.76 (m, 12H), 0.95-0.82 (m, 36H).
実施例23
P−DHD−DBTH−3HTDZTの合成
窒素雰囲気下、30mLフラスコに、DHD−DBTH−3HT−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビス(3−ヘキシル−5−トリブチルスタンニルチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、115mg、72.6μmol)、TDZ−DB(4,7−ジブロモベンゾ[1,2,5]チアジアゾール、21mg、72.6μmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(3.0mg、2.9μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(3.5mg、11.6μmol)およびクロロベンゼン(10mL)を加え120℃で22時間反応した。反応終了後、メタノール(80mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DHD−DBTH−3HTDZTが33mg(40%)で黒色固体として得られた。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):18900
Mn(数平均分子量):9700
イオン化ポテンシャル:5.52eV(HOMO −5.52eV)
光電変換素子の作製・評価
前記のように得られたP−DHD−DBTH−3HTDZTをドナー材料、PCBM(C61)(フェニルC61−酪酸メチルエステル)をアクセプター材料として用いて、ドナー材料:アクセプター材料=1:2(重量)、合計濃度3.0wt%でオルトジクロロベンゼンに溶解させて0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。
実施例5と同様の方法でデバイスを作製した。
得られたデバイスにソーラーシミュレーター(CEP2000、AM1.5Gフィルター、放射強度100mW/cm2、分光計器製)を用いて特性評価を行った。その結果、Jsc(短絡電流密度)=1.57 mA/cm2、Voc(開放端電圧)=0.84 V、FF(曲線因子)=0.39で変換効率0.51%であることが確認された。
実施例24
DEH−DBTH(4,8−ビス(2−エチルヘキシロキシ)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、50mLフラスコに、DI−DBTH−DT(4,8−ジヨード−2,6−ビス−トリイソプロピルシラニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、3g、4.0mmol)、2−エチルヘキサノール(3.1g、23.8mmol)、よう化銅(I)(151mg、0.79mmol)、1,10−PHT(1,10−フェナントロリン、286mg、1.59mmol)、t−ブトキシナトリウム(1.14g、11.9mmol)および1,4−ジオキサン(30mL)を加え、還流下40時間反応した。室温に冷却後テトラブチルアンモニウムフルオリド(1M−テトラヒドロフラン溶液、12.0mL、11.9mmol)を加え室温で更に3時間反応した。反応終了後、水を加えてクロロホルムで2回抽出して得られた有機層を水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム/ヘキサン=1/1)で精製するとDEH−DBTH(4,8−ビス(2−エチルヘキシロキシ)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が1.07g(収率60%)で褐色油状として得られた。1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.92 (s, 2H), 4.60 (dd, J = 5.8, 2.6 Hz, 4H), 1.76 (m, 2H), 1.62-1.42 (m, 8H), 1.35-1.31 (m, 8H), 0.95 (t, J = 7.4 Hz, 6H), 0.89 (dd, J = 3.4 Hz, 6H).
実施例25
DEH−DBTH−DSB(4,8−ビス(2−エチルヘキシロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、10mLフラスコにDEH−DBTH(4,8−ビス(2−エチルヘキシロキシ)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、100mg、0.22mmol)およびテトラヒドロフラン(2mL)を加え−80℃に冷却してn−ブチルリチウム(1.6Mヘキサン溶液、0.29mL、0.47mmol)を滴下した。その後30分攪拌した後に、トリブチルすずクロリド(127μL、0.47mmol)を加え室温に昇温して2時間攪拌した。反応終了後、水を加えてトルエンで1回抽出して得られた有機層を飽和食塩水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をGPC−HPLC(JAIGEL−1H、2H、クロロホルム)で精製するとDEH−DBTH−DSB(4,8−ビス(2−エチルヘキシロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が1.12g(収率63%)で褐色油状として得られた。1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ4.65 (dd, J = 5.8 Hz, 4H), 1.76 (m, 2H), 1.68-1.22 (m, 50H), 1.00-0.80 (m, 30H).
実施例26
P−DEH−DBTH−EH−DPPの合成
窒素雰囲気下、20mLフラスコに、DEH−DBTH−DSB(4,8−ビス(2−ヘキシルデシロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、163mg、0.16mmol)、EH−DPP−DB(3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−(2−エチルヘキシル)−2,5−ジヒドロピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン、108mg、0.16mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(4.9mg、6.4μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(5.8mg、25.4μmol)およびクロロベンゼン(10mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(60mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DEH−DBTH−EH−DPPが118mg(77%)で黒色固体として得られた。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):21100
Mn(数平均分子量):13300
イオン化ポテンシャル:5.49eV(HOMO −5.49eV)
光電変換素子の作製・評価
前記のように得られたP−DEH−DBTH−EH−DPPをドナー材料、PCBM(C61)(フェニルC61−酪酸メチルエステル)をアクセプター材料として用いて、ドナー材料:アクセプター材料=1:1.5(重量)、合計濃度2.0wt%でクロロベンゼンに溶解させて0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。
実施例5と同様の方法でデバイスを作製した。
得られたデバイスにソーラーシミュレーター(CEP2000、AM1.5Gフィルター、放射強度100mW/cm2、分光計器製)を用いて特性評価を行った。その結果、Jsc(短絡電流密度)=1.32 mA/cm2、Voc(開放端電圧)=0.75 V、FF(曲線因子)=0.38で変換効率0.38%であることが確認された。
実施例27
DDMO−DBTH(4,8−ビス(3,7−ジメチルオクチロキシ)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、50mLフラスコに、DI−DBTH−DT(4,8−ジヨード−2,6−ビス−トリイソプロピルシラニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、3g、4.0mmol)、3,7−ジメチルオクタノール(5.7g、35.7mmol)、よう化銅(I)(151mg、0.79mmol)、1,10−PHT(1,10−フェナントロリン、286mg、1.59mmol)、t−ブトキシナトリウム(1.14g、11.9mmol)および1,4−ジオキサン(30mL)を加え、還流下24時間反応した。室温に冷却後テトラブチルアンモニウムフルオリド(1M−テトラヒドロフラン溶液、12.0mL、11.9mmol)を加え室温で更に3時間反応した。反応終了後、水を加えてクロロホルムで2回抽出して得られた有機層を水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム/ヘキサン=1/1)で精製するとDDMO−DBTH(4,8−ビス(3,7−ジメチルオクチロキシ)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が0.89g(収率44%)で褐色油状として得られた。1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.99 (s, 2H), 4.72 (m, 4H), 1.88 (m, 2H), 1.75 (m, 2H), 1.62 (m, 2H), 1.52 (m, 2H), 1.36-1.10 (m, 14H), 0.97 (d, J = 6.4 Hz, 6H), 0.83 (d, J= 6.4 Hz, 12H).
実施例28
DDMO−DBTH−DSB(4,8−ビス(3,7−ジメチルオクチロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)の合成
窒素雰囲気下、30mLフラスコにDDMO−DBTH(4,8−ビス(3,7−ジメチルオクチロキシ)ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、0.85mg、1.69mmol)およびテトラヒドロフラン(17mL)を加え−80℃に冷却してn−ブチルリチウム(1.6Mヘキサン溶液、0.2.32mL、3.71mmol)を滴下した。その後30分攪拌した後に、トリブチルすずクロリド(1.01mL、3.71mmol)を加え室温に昇温して2時間攪拌した。反応終了後、水を加えてトルエンで1回抽出して得られた有機層を飽和食塩水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過・濃縮して得られた粗品をGPC−HPLC(JAIGEL−1H、2H、クロロホルム)で精製するとDDMO−DBTH−DSB(4,8−ビス(3,7−ジメチルオクチロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール)が0.66g(収率36%)で褐色油状として得られた。1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ4.80 (m, 4H), 1.89 (m, 2H), 1.77 (m, 2H), 1.69-1.55 (m, 12H), 1.51 (m, 2H), 1.41-1.11 (m, 38H), 0.97-0.84 (m, 36H).
実施例29
P−DDMO−DBTH−HTTの合成
窒素雰囲気下、20mLフラスコに、DDMO−DBTH−DSB(4,8−ビス(3,7−ジメチルオクチロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、160mg、0.15mmol)、HTT−DB(5,5’−ジブロモ−3−ヘキシル−2,2’−ビチオフェン、60mg、0.15mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(6.1mg、5.9μmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(8.3mg、23.6μmol)およびクロロベンゼン(13mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(70mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DDMO−DBTH−HTTが69mg(62%)で濃褐色固体として得られた。
イオン化ポテンシャル:5.27eV(HOMO −5.27eV)
実施例30
P−DDMO−EH−BDTの合成
窒素雰囲気下、20mLフラスコに、DDMO−DBTH−DSB(4,8−ビス(3,7−ジメチルオクチロキシ)−2,6−ビストリブチルスタンニルベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール、160mg、0.15mmol)、EH−BDT−DB(2,6−ジブロモ−4,8−ビス(2−エチルヘキシロキシ)−1,5−ジチア−S−インデセン、89mg、0.15mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(6.1mg、5.9μmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(8.3mg、23.6μmol)およびクロロベンゼン(13mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(70mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−DDMO−DBTH−EH−BDTが99mg(71%)で濃赤褐色固体として得られた。
GPC測定結果 Mw(重量平均分子量):26800
Mn(数平均分子量):13400
イオン化ポテンシャル:5.50eV(HOMO −5.50eV)
光電変換素子の作製・評価
前記のように得られたP−DDMO−DBTHEH−BDTをドナー材料、PCBM(C61)(フェニルC61−酪酸メチルエステル)をアクセプター材料として用いて、ドナー材料:アクセプター材料=1:2.0(重量)、合計濃度3.0wt%でオルトジクロロベンゼンに溶解させて0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。
実施例5と同様の方法でデバイスを作製した。
得られたデバイスにソーラーシミュレーター(CEP2000、AM1.5Gフィルター、放射強度100mW/cm2、分光計器製)を用いて特性評価を行った。その結果、Jsc(短絡電流密度)=2.17 mA/cm2、Voc(開放端電圧)=0.75 V、FF(曲線因子)=0.38で変換効率0.63%であることが確認された。
上記の様に、本発明の高分子化合物は、いずれも、開放電圧(Voc)が向上しながら短絡電流密度(Jsc)が向上したものであり、HOMO準位が適度に深いため、光電変換効率に優れるものであることが確認された。さらに、本発明の製造方法により、多様な骨格や置換基を導入できることが確認された。
本発明の高分子化合物は、高光電変換効率を有するため、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機薄膜トランジスタ素子等の有機エレクトロデバイス等に有用である。

Claims (14)

  1. 一般式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位を含むことを特徴とする高分子化合物。
    [一般式(1)中、
    1、A2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。]
  2. 1、A2が、それぞれ独立に、下記一般式(a1)〜(a4)で表される基から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の高分子化合物。
    [一般式(a1)〜(a4)中、
    21〜R23、R25は、それぞれ独立に、炭素数8〜30の炭化水素基を表す。R24は、水素原子、または、炭素数8〜30の炭化水素基を表す。*はベンゾビスチアゾールのベンゼン環に結合する結合手を表す。]
  3. ドナー−アクセプター型半導体ポリマーである請求項1または2に記載の高分子化合物。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の高分子化合物を含む有機半導体材料。
  5. 一般式(6)で表されるベンゾビスチアゾール化合物。
    [一般式(6)中、
    1、A2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
    7〜R10は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。
    1、M2は、それぞれ独立に、ホウ素原子または錫原子を表す。
    7、R8は、M1とともに環を形成していてもよく、R9、R10は、M2とともに環を形成していてもよい。
    m、nは、それぞれ、1または2の整数を表す。また、m、nが2のとき、複数のR7、R9は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。]
  6. 一般式(5)で表されるベンゾビスチアゾール化合物。
    [一般式(5)中、
    1、A2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。]
  7. 一般式(4)で表されるベンゾビスチアゾール化合物。
    [一般式(4)中、
    1、A2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
    1〜R6は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。]
  8. 一般式(3)で表されるベンゾビスチアゾール化合物。
    [一般式(3)中、
    Xは、ハロゲン原子を表す。
    1〜R6は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。]
  9. 一般式(3’)で表されるベンゾビスチアゾール化合物。
    [一般式(3’)中、
    Xは、ハロゲン原子を表す。
    1〜R6は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。]
  10. 一般式(2)で表されるベンゾビスチアゾール化合物。
    [一般式(2)中、
    1〜R6は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。]
  11. ベンゾビスチアゾールを出発原料とし、一般式(2)で表される化合物、
    [一般式(2)中、
    1〜R6は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。]
    一般式(3)で表される化合物、
    [一般式(3)中、
    Xは、ハロゲン原子を表す。
    1〜R6は、上記と同様の基を表す。]
    一般式(4)で表される化合物、
    [一般式(4)中、
    1、A2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子もしくはトリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
    1〜R6は、上記と同様の基を表す。]
    一般式(5)で表される化合物、および、
    [一般式(5)中、
    1、A2は、それぞれ一般式(4)中のA1、A2と同様の基を表す。]
    一般式(6)で表される化合物
    [一般式(6)中、A1、A2は、それぞれ一般式(4)中のA1、A2と同様の基を表す。
    7〜R10は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。
    1、M2は、それぞれ独立に、ホウ素原子または錫原子を表す。
    7、R8は、M1とともに環を形成していてもよく、R9、R10は、M2とともに環を形成していてもよい。
    m、nは、それぞれ、1または2の整数を表す。また、m、nが2のとき、複数のR7、R9は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。]
    を経ることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高分子化合物の製造方法。
  12. 下記第一工程および第二工程を含む請求項11に記載の製造方法。
    第一工程:ベンゾビスチアゾールに塩基とハロゲン化シラン化合物とを反応させて、一般式(2)で表される化合物を得る工程
    第二工程:一般式(2)で表される化合物に塩基とハロゲン化試薬とを反応させて、一般式(3)で表される化合物を得る工程
  13. さらに第三工程、第四工程及び第五工程を含む請求項11または12に記載の製造方法。
    第三工程:一般式(3)で表される化合物に、金属触媒の存在下、一般式(7)および/または一般式(8)
    [一般式(7)、(8)中、
    1、A2は、それぞれ上記と同様の基を表す。
    11、R12は、それぞれ独立に、水素原子、又は、*−M3(R13k14を表す。
    13、R14は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。
    3は、ホウ素原子または錫原子を表す。*は、A1またはA2との結合手を表す。
    13、R14は、M3とともに環を形成していてもよい。
    kは1または2の整数を表す。また、kが2のとき、複数のR13は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。]
    で表される化合物を反応させて、一般式(4)で表される化合物を得る工程
    第四工程:一般式(4)で表される化合物を、酸または塩基で処理して、一般式(5)で表される化合物を得る工程
    第五工程:一般式(5)で表される化合物に塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとを反応させて、一般式(6)で表される化合物を得る工程
  14. さらに第六工程、第七工程を含む請求項11または12に記載の製造方法。
    第六工程:一般式(6)で表される化合物に、金属触媒の存在下、一般式(9)および/または一般式(10)
    [一般式(9)、(10)中、
    27、R28は、水素原子又は炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基を表す。
    1、X2は、ハロゲン原子を表す。]
    で表される化合物を反応させて、一般式(11)
    [一般式(11)中、
    1、A2、R27、R28は、それぞれ上記と同様の基を表す。]
    で表される化合物を得る工程
    第七工程:一般式(11)で表される化合物に塩基とハロゲン化錫化合物またはホウ酸エステルとを反応させて、一般式(12)で表される化合物を得る工程
    [一般式(12)中、
    1、A2、R27、R28は、それぞれ上記と同様の基を表す。
    29〜R31は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。
    3、M4は、それぞれ独立に、ホウ素原子または錫原子を表す。
    29、R30は、M3とともに環を形成していてもよく、R31、R32は、M4とともに環を形成していてもよい。
    m1、n1は、それぞれ、1または2の整数を表す。また、m1、n1が2のとき、複数のR29、R31は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。]
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016121589A1 (ja) * 2015-01-27 2016-08-04 東洋紡株式会社 有機半導体材料
JP6709275B2 (ja) * 2016-02-29 2020-06-10 富士フイルム株式会社 有機半導体膜、有機半導体素子、重合体及び有機半導体組成物

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10340786A (ja) * 1997-06-09 1998-12-22 Toyo Ink Mfg Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2007238530A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Central Glass Co Ltd ベンゾビスアゾール骨格をもつ有機π電子系材料およびその製造方法
JP2009197218A (ja) * 2008-01-22 2009-09-03 Ricoh Co Ltd 重合体、それを含む有機膜及びトランジスタ
JP2010053093A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Ricoh Co Ltd 新規なベンゾビスチアゾール骨格を有するスズ化合物
JP2013509474A (ja) * 2009-10-28 2013-03-14 ユニヴァーシティ オブ ワシントン チアゾロチアゾールまたはベンゾビスチアゾール、またはベンゾビスオキサゾール電子受容体サブユニットと、電子供与体サブユニットとを含むコポリマー半導体、ならびにトランジスタおよび太陽電池へのその使用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130085860A (ko) * 2012-01-20 2013-07-30 삼성전자주식회사 유기 전자 소자

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10340786A (ja) * 1997-06-09 1998-12-22 Toyo Ink Mfg Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2007238530A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Central Glass Co Ltd ベンゾビスアゾール骨格をもつ有機π電子系材料およびその製造方法
JP2009197218A (ja) * 2008-01-22 2009-09-03 Ricoh Co Ltd 重合体、それを含む有機膜及びトランジスタ
JP2010053093A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Ricoh Co Ltd 新規なベンゾビスチアゾール骨格を有するスズ化合物
JP2013509474A (ja) * 2009-10-28 2013-03-14 ユニヴァーシティ オブ ワシントン チアゾロチアゾールまたはベンゾビスチアゾール、またはベンゾビスオキサゾール電子受容体サブユニットと、電子供与体サブユニットとを含むコポリマー半導体、ならびにトランジスタおよび太陽電池へのその使用

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