WO2010027106A1 - 新規化合物及び有機半導体材料 - Google Patents

新規化合物及び有機半導体材料 Download PDF

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WO2010027106A1
WO2010027106A1 PCT/JP2009/065969 JP2009065969W WO2010027106A1 WO 2010027106 A1 WO2010027106 A1 WO 2010027106A1 JP 2009065969 W JP2009065969 W JP 2009065969W WO 2010027106 A1 WO2010027106 A1 WO 2010027106A1
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ring
substituted
substituent
benzo
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宮田康生
吉川栄二
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住友化学株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons

Definitions

  • the present invention relates to a novel compound and an organic semiconductor material.
  • Organic semiconductor devices such as organic transistors are expected to be applied to next-generation technologies such as electronic paper and large-screen flat panel displays.
  • the organic transistor is composed of several kinds of members such as an organic semiconductor active layer, a substrate, an insulating layer, and an electrode.
  • the organic semiconductor active layer has an important role in charge of carrier transport. The characteristics of the transistor largely depend on the carrier transport ability of the organic material constituting the organic semiconductor active layer.
  • organic semiconductor materials for organic transistors various organic compounds such as polycyclic fused ring compounds such as pentacene, dinaphthothienothiophene, indolo [3,2-b] carbazole, oligomers and polymer materials are disclosed. (J. Appl. Phys.
  • An object of this invention is to provide the novel compound useful as an organic-semiconductor material for organic transistors, its manufacturing method, the organic-semiconductor material containing this compound, an organic thin film, and an organic transistor.
  • the present application relates to the following inventions.
  • Formula (1) (Wherein, ring structure A and ring structure B independently represent an optionally substituted aromatic ring or an optionally substituted heterocycle; Ring structure C includes an optionally substituted benzene ring, a hetero [3,2-b] heteroal ring, or an optionally substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′] diheteroyl ring.
  • W, X, Y and Z are independently sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, a tellurium atom, SO 2, (R 1) -C- (R 2), (R 3) -Si- ( R 4 ) or N- (R 5 ), and at least one of W, X, Y and Z is N- (R 5 );
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 may each independently be a hydrogen atom, a substituent i, a substituent ii, an aryl group optionally substituted with halogen, or a halogen substituted.
  • the substituent i is a group selected from the following group P
  • the substituent ii is a group selected from the following group P which is substituted
  • the group P is an alkyl group, an alkoxy group, It consists of an alkyl-substituted aryl group, an alkoxy-substituted aryl group, and an alkyl-substituted heteroaryl group.
  • Ring structure A and ring structure B are independently substituted with an aromatic ring, a heterocyclic ring, an aromatic ring substituted with substituent iii, an aromatic ring substituted with substituent iv, or substituent iii
  • Substituent iii is a substituent selected from the following group Q
  • Substituent iv is a substituent selected from the following group Q substituted with a fluorine atom
  • Group Q includes an alkyl group, an alkoxy group, an alkyl-substituted aryl group, an alkoxy-substituted aryl group, an alkoxy-substituted heteroaryl group, an alkyl-substituted heteroaryl group, an alkenyl group, an alkyl group, an
  • Ring structure A and ring structure B are independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, a benzene ring substituted with substituent iv, a halogen-substituted benzene ring, a naphthalene ring, or substituent iii.
  • Ring structure A and ring structure B are each independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, a benzene ring substituted with substituent iv, or a halogen-substituted benzene ring
  • Ring structure A and ring structure B are each independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, a benzene ring substituted with substituent iv, or a halogen-substituted benzene ring
  • the ring structure C is a benzene ring, a benzene ring substituted with the substituent iii, a benzene ring substituted with the substituent iv, a halogen-substituted benzene ring, a thieno [3,2-b] thiophene ring, a benzo [1 , 2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring, benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring substituted with substituent iii, benzo [1 substituted with substituent iv , 2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring, halogen-substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring, benzo [1,2-b: 4,5-b ′].
  • Difuran ring benzo [1,2-b: 4,5-b ′] difuran ring substituted with substituent iii, benzo [1,2-b: 4,5-b ′] substituted with substituent iv
  • a substituent ii is a substituent selected from the following group Q
  • substituent iv is a substituent selected from the following group Q substituted with a fluorine atom
  • group Q is an alkyl group, an alkoxy group, an alkyl-substituted aryl group, An alkoxy-substituted aryl group, an alkoxy-substituted heteroaryl group, an alkyl-substituted heteroaryl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylthio group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbon
  • the ring structure C is a benzene ring, a benzene ring substituted with a substituent iii, a benzene ring substituted with a substituent iv, a halogen-substituted benzene ring, or a thieno [3,2-b] thiophene ring.
  • One of W and X is N- (R 5 ), The other sulfur, oxygen atom, (R 1) -C- (R 2 ) or (R 3) -Si- (R 4 ), The compound according to any one of [1] to [6], wherein Z is the same as W and Y is the same as X.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a phenyl group, or a carbon number.
  • a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a phenyl group substituted with a fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a phenyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, and a carbon group having 1 to 30 carbon atoms A phenyl group substituted with a fluoroalkoxy group, a thienyl group, a thienyl group substituted with an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or a thienyl group substituted with a fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms [1] [1] The compound according to any one of [8].
  • R 5 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a phenyl group, a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • Ring structure A, ring structure B, and ring structure C are independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, or a halogen-substituted benzene ring, and X and Y are the same, N -(R 5 ), W and Z are the same, and are a sulfur atom or an oxygen atom,
  • Substituent iii is a substituent selected from the following group Q
  • Group Q includes an alkyl group, an alkoxy group, an alkyl-substituted aryl group, an alkoxy-substituted aryl group, an alkoxy-substituted heteroaryl group, an alkyl-substituted heteroaryl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylthio group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, The compound according to any one of [1] to [10],
  • Ring structure A, ring structure B and ring structure C are independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, or a halogen-substituted benzene ring, and X and Y are the same; A sulfur atom or an oxygen atom, W and Z are the same and N- (R 5 );
  • Substituent iii is a substituent selected from the following group Q, Group Q includes an alkyl group, an alkoxy group, an alkyl-substituted aryl group, an alkoxy-substituted aryl group, an alkoxy-substituted heteroaryl group, an alkyl-substituted heteroaryl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylthio group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, The compound according to any one of [1] to [10], comprising a trialky
  • Ring structure A and ring structure B are each independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, or a halogen-substituted benzene ring, and ring structure C is thieno [3,2-b]. It is a thiophene ring, X and Y are the same, N— (R 5 ), W and Z are the same, and are any one of [2] to [10], which is a sulfur atom or an oxygen atom Compound.
  • Ring structure A and ring structure B are each independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, or a halogen-substituted benzene ring, and ring structure C is a thieno [3,2-b ] Is a thiophene ring, X and Y are the same, a sulfur atom or an oxygen atom, W and Z are the same, and N- (R 5 ) is any one of [2] to [10] The described compound.
  • Ring structure A and ring structure B are each independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, or a halogen-substituted benzene ring
  • ring structure C is benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring, benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring substituted with substituent iii, halogen-substituted benzo [1,2-b: 4,5-b '] Dithiophene ring, benzo [1,2-b: 4,5-b'] difuran ring, benzo [1,2-b: 4,5-b '] difuran ring substituted with substituent iii, or Halogen-substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′] difuran ring
  • X and Y are the same and N— (R 5 )
  • W and Z are the same
  • Ring structure A and ring structure B are each independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, or a halogen-substituted benzene ring
  • ring structure C is benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring, benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring substituted with substituent iii, halogen-substituted benzo [1,2-b: 4,5-b '] Dithiophene ring, benzo [1,2-b: 4,5-b'] difuran ring, benzo [1,2-b: 4,5-b '] difuran ring substituted with substituent iii, or halogen A substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′] difuran ring, X and Y are the same, a sulfur atom or an oxygen atom, W and Z are the same, and N—
  • R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are each independently bromine or iodine.
  • X ′, Y ′, W ′ and Z ′ are each independently a sulfur atom or an oxygen atom.
  • R 5 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a phenyl group, a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • FIG. 1 is a schematic view of each organic transistor obtained in Examples 17, 19, 21, 23, and 25.
  • FIG. 2 is a schematic view of an organic transistor obtained in Example 15.
  • Compound I of the present invention is represented by the above formula (1).
  • the compound I includes pyrrole or a heteroacene skeleton including seven or more rings containing a pyrrole having a substituent on a nitrogen atom.
  • the ring structure A and the ring structure B independently represent an aromatic ring which may be substituted or a heterocyclic ring which may be substituted.
  • the aromatic ring in the present invention include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, fluorene, and preferably benzene and naphthalene.
  • the heterocycle in the present invention generally has 5 to 12 constituent atoms and has a ring structure containing carbon and heteroatoms.
  • the hetero atoms include O, Se, S, and N.
  • the heterocycle preferably has 1 or 2 hetero atoms.
  • the heterocyclic ring include a thiophene ring, a furan ring, a selenophene ring, a pyrrole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, and a pyridazine ring;
  • bicyclic heterocycles such as a thiophene ring, a furo [3,2-b] furan ring, a thieno [3,2-b] furan ring, a benzo [b] thiophene ring, and a benzo [b] furan ring.
  • the aromatic ring and the heterocyclic ring are preferably monocyclic or bicyclic, more preferably benzene ring, thiophene ring, furan ring, selenophene ring, pyrrole ring, thiazole ring, thieno [ 3,2-b] thiophene ring, furo [3,2-b] furan ring, thieno [3,2-b] furan ring, benzo [b] thiophene ring, benzo [b] furan ring, naphthalene ring, More preferably, a benzene ring, a thiophene ring condensed at the 2,3-position, a furan ring condensed at the 2,3-position, a benzo [b] thiophene ring condensed at the 2,3-position, and a condensed ring at the 2,3-position Benzo [b] furan ring, most
  • the substituents in the aromatic ring and heterocyclic ring are as follows: halogen; cyano group; nitro group; aryl group optionally substituted with halogen; heteroaryl group optionally substituted with halogen; A substituent iv and the like, Preferably, halogen, substituent iii, and substituent iv are mentioned.
  • the halogen in the present invention include fluorine, chlorine, bromine and iodine, preferably fluorine, bromine and iodine.
  • the aryl group is preferably a phenyl group or a naphthyl group.
  • the heteroaryl group is preferably monocyclic or bicyclic, more preferably thiophenyl group, furyl group, thiazolyl group, thieno [ 3,2-b] thiophenyl group, furo [3,2-b] fulleryl group, thieno [3,2-b] fullyl group, benzo [b] thiophenyl group, benzo [b] furanyl group, more preferably Thiophenyl group, furyl group, thieno [3,2-b] thiophenyl group, benzo [b] thiophenyl group, benzo [b] furyl group.
  • the substituent iii is a group selected from the following group Q
  • the substituent iv is a group selected from the following group Q substituted with a fluorine atom.
  • the group Q includes an alkyl group, an alkoxy group, an alkyl-substituted aryl group, an alkoxy-substituted aryl group, an alkyl-substituted heteroaryl group, an alkoxy-substituted heteroaryl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylthio group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, It consists of a (trialkyl) silyl group and a (dialkyl) amino group.
  • Each group of group Q preferably has 1 to 30 carbon atoms, and more preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • the substituent iii is preferably a group selected from the group Q1 consisting of an alkyl group, an alkoxy group, an alkyl-substituted aryl group, an alkoxy-substituted aryl group, and an alkyl-substituted heteroaryl group, more preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • alkyl group substituted with alkyl group, alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, aryl group substituted with alkyl having 1 to 20 carbon atoms, aryl group substituted with alkoxy having 1 to 20 carbon atoms and alkyl having 1 to 20 carbon atoms Or a group selected from the group Q2 consisting of heteroaryl groups.
  • the substituent iv is preferably a group selected from the group Q1 substituted with a fluorine atom, more preferably a group selected from the group Q2 substituted with a fluorine atom.
  • Ring structure A and ring structure B are each an aromatic ring, a heterocyclic ring, an aromatic ring substituted with substituent iii, an aromatic ring substituted with substituent iv, or a heterocyclic ring substituted with substituent iii
  • Ring structure C includes an optionally substituted benzene ring, a hetero [3,2-b] heteroal ring, or an optionally substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′] diheteroyl ring.
  • Examples of the optionally substituted benzene ring include a benzene ring or a benzene ring substituted with a halogen, a cyano group, a nitro group, a halogen, a substituent iii or a substituent iv, and preferably a benzene ring, Alternatively, a benzene ring substituted with halogen, substituent iii or substituent iv can be used.
  • Examples of the hetero atom in the hetero [3,2-b] heteroyl ring and the benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dihetero ring include S, Se, N, and O.
  • hetero [3,2-b] heterol ring examples include thieno [3,2-b] thiophene ring, furo [3,2-b] furan ring, seleno [3,2-b] selenophene ring, and thieno [3. , 2-b] furan ring, thieno [3,2-b] selenophene ring, seleno [3,2-b] furan ring, and thieno [2,3-f] [1] benzofuran.
  • benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dihetero ring examples include benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring, benzo [1,2-b: 4,5 -B '] difuran ring, or benzo [1,2-b: 4,5-b'] diselenophene ring, and those in which these groups are substituted with substituents in the above-described aromatic ring and heterocyclic ring. It is done.
  • substituent in the ring structure C include halogen, cyano group, nitro group, halogen, substituent iii, and substituent iv.
  • the ring structure C is preferably an optionally substituted benzene ring, a hetero [3,2-b] heterol ring in which a hetero atom is O, S and / or N, and a hetero atom in which O, S and An optionally substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′] diheteroyl ring that is N; More preferably, an optionally substituted benzene ring, a thieno [3,2-b] thiophene ring, a furo [3,2-b] furan ring, an optionally substituted benzo [1,2-b: 4 , 5-b ′] dithiophene ring and optionally substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′] difuran ring, More preferably, a benzene ring, a benzene ring substituted with the substituent iii, a benzene ring substituted with the substituent iv, a halogen-substituted
  • W, X, Y and Z are independently a sulfur atom, oxygen atom, selenium atom, tellurium atom, SO 2 , (R 1 ) -C- (R 2 ), (R 3 ) -Si- (R 4 ) Or N- (R 5 ). At least one of W, X, Y and Z is N- (R 5 ). Since the compound I of the present invention is easily synthesized, it is preferable that W has the same structure as Z and X has the same structure as Y.
  • the compound I of the present invention is such that one of W and X is N- (R 5 ), The other is sulfur, oxygen atom, (R 1 ) -C- (R 2 ) Or (R 3 ) -Si- (R 4 Z is the same as W and Y is the same as X. More preferably, one of W and X is N- (R 5 And the other is a sulfur atom or an oxygen atom, Z is the same as W, and Y is the same as X.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 And R 5 Independently represents a hydrogen atom, a substituent i, a substituent ii, an aryl group which may be substituted with halogen, or a heteroaryl group which may be substituted with halogen.
  • the substituent i is a group selected from the following group P
  • the substituent ii is a group selected from the following group P which is substituted.
  • the group P consists of an alkyl group, an alkoxy group, an alkyl-substituted aryl group, an alkoxy-substituted aryl group, an alkyl-substituted heteroaryl group, and an alkoxy-substituted heteroaryl group.
  • the alkyl group in the present invention may be either linear or branched, and examples thereof include linear or branched alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms.
  • alkyl group examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, 2- Ethylhexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, 2-hexyloctyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group Group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group
  • the fluoroalkyl group in the present invention may be either a straight chain or a branched chain, and examples thereof include a linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
  • Examples of the fluoroalkyl group include groups in which one or more hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms in the above-described alkyl group.
  • the alkoxy group in the present invention may be either linear or branched, and examples thereof include linear or branched alkoxy groups usually having 1 to 30 carbon atoms.
  • alkoxy group examples include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, t-butoxy group, n-pentyloxy group, neopentyloxy group, and n-hexyloxy group.
  • Examples of the aryl group in the present invention include phenyl, naphthyl, phenanthrenyl, and fluorenyl, and preferably include phenyl and naphthyl.
  • Examples of the alkyl-substituted aryl group in the present invention include aryl groups having the above-described alkyl group as a substituent.
  • Examples of the aryl group in the alkyl-substituted aryl group include the above-described aryl groups.
  • Examples of the alkoxy-substituted aryl group in the present invention include aryl groups having the above-described alkoxy group as a substituent.
  • the aryl group in the alkoxy-substituted aryl group examples include the above-described aryl groups.
  • the heteroaryl is preferably a monocyclic or bicyclic aromatic ring containing one or two of at least one of S, N and O, more preferably a thiophene ring, a furan ring, or a thiazole. Ring, thieno [3,2-b] thiophene ring, furo [3,2-b] furan ring, thieno [3,2-b] furan ring, benzo [b] thiophene ring, benzo [b] furan ring.
  • a thiophene ring More preferred are a thiophene ring, a furan ring, a thieno [3,2-b] thiophene ring, a benzo [b] thiophene ring, and a benzo [b] furan ring.
  • alkyl-substituted heteroaryl group in the present invention include heteroaryl groups having the above-described alkyl group as a substituent.
  • the heteroaryl group in the alkyl-substituted heteroaryl group include the above-described heteroaryl groups.
  • the alkoxy-substituted heteroaryl group in the present invention include heteroaryl groups having the above-described alkoxy group as a substituent.
  • heteroaryl group in the alkoxy-substituted heteroaryl group examples include the above-described heteroaryl groups.
  • the alkenyl group in the present invention may be either a straight chain or a branched chain, and examples thereof include a linear or branched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms.
  • alkenyl group examples include ethenyl group, 1-propenyl group, 1-butenyl group, 1-pentenyl group, 1-hexenyl group, 1-cyclohexenyl group, 1-heptenyl group, 1-octenyl group, 1-nonenyl group, 1-decenyl group, 1-undecenyl group, 1-dodecenyl group, 1-tridecenyl group, 1-tetradecenyl group, 1-pentadecenyl group, 1-hexadecenyl group, 1-heptadecenyl group, 1-octadecenyl group, 1-nonadecenyl group, 1-icosenyl group, 1-henicosenyl group, 1-docosenyl group, 1-tricosenyl group, 1-tetracocenyl group, 1-pentacocenyl group, 1-hexacocenyl group, 1-heptaco
  • alkenyl groups More preferably, an ethenyl group, 1-propenyl group, 1-butenyl group, 1-pentenyl group, 1-hexenyl group, 1-heptenyl group, 1-octenyl group, 1-nonenyl group, 1-decenyl group, 1-undecenyl group Alkenyl groups having 2 to 16 carbon atoms such as 1-dodecenyl group, 1-tridecenyl group, 1-tetradecenyl group, 1-pentadecenyl group and 1-hexadecenyl group.
  • the alkynyl group in the present invention may be either linear or branched, and examples thereof include linear or branched alkynyl having 2 to 30 carbon atoms.
  • Specific examples of the alkynyl group include ethynyl group, 1-propynyl group, 1-butynyl group, 1-pentynyl group, 1-hexynyl group, 1-heptynyl group, 1-octynyl group, 1-nonynyl group and 1-decynyl.
  • 1-undecynyl group 1-dodecynyl group, 1-tridecynyl group, 1-tetradecynyl group, 1-pentadecynyl group, 1-hexadecynyl group, 1-heptadecynyl group, 1-octadecynyl group, 1-nonadecynyl group, 1-icosinyl group Groups, 1-henicosinyl group, 1-docosinyl group, 1-tricosinyl group, 1-tetracosinyl group, 1-pentacosynyl group, 1-hexacosynyl group, 1-heptacosinyl group, 1-octacosynyl group, 1-nonacosynyl group, and 1- A triacontinyl group, Preferably ethynyl group, 1-propynyl group, 1-butynyl group, 1-pentynyl group, 1-hex
  • alkynyl groups More preferably, an ethynyl group, 1-propynyl group, 1-butynyl group, 1-pentynyl group, 1-hexynyl group, 1-heptynyl group, 1-octynyl group, 1-noninyl group, 1-decynyl group, 1-undecynyl group Alkynyl groups having 2 to 16 carbon atoms such as 1-dodecynyl group, 1-tridecynyl group, 1-tetradecynyl group, 1-pentadecynyl group and 1-hexadecynyl group.
  • the alkylthio group in the present invention may be either linear or branched, and examples thereof include linear or branched alkylthio having 1 to 30 carbon atoms.
  • Examples of the alkylthio group include methylthio group, ethylthio group, n-propylthio group, isopropylthio group, n-butylthio group, isobutylthio group, s-butylthio group, t-butylthio group, n-pentylthio group, cyclopentylthio group, n -Hexylthio group, cyclohexylthio group, n-heptylthio group, cycloheptylthio group, n-octylthio group, cyclooctylthio group, 2-ethyl-n-hexylthio group, n-nonylthio group, n-decylthio
  • the alkylcarbonyl group in the present invention may be either a straight chain or a branched chain, and examples thereof include a linear or branched alkylcarbonyl having 2 to 30 carbon atoms, preferably 2 to 17 carbon atoms.
  • Examples of the alkylcarbonyl group include methylcarbonyl group, ethylcarbonyl group, n-butylcarbonyl group, n-hexylcarbonyl group, n-octylcarbonyl group, n-dodecylcarbonyl group, n-pentadecylcarbonyl group, n-ico
  • Examples include a silcarbonyl group, and an n-hexylcarbonyl group, an n-dodecylcarbonyl group, an n-pentadecylcarbonyl group, and the like are preferable.
  • the alkoxycarbonyl group in the present invention may be either linear or branched, and examples thereof include linear or branched alkoxycarbonyl groups having usually 2 to 30 carbon atoms.
  • Examples of the alkoxycarbonyl group include methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, n-hexyloxycarbonyl group, n-octyloxycarbonyl group, n-dodecyloxycarbonyl group, n-pentadecyloxycarbonyl group, n-icosyloxycarbonyl group and the like are exemplified.
  • Preferred examples include an alkoxycarbonyl group having 2 to 17 carbon atoms such as an n-hexyloxycarbonyl group, an n-dodecyloxycarbonyl group, and an n-pentadecyloxycarbonyl group.
  • Examples of the (trialkyl) silyl group in the present invention include a trisubstituted silyl group substituted with an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
  • Examples of the (trialkyl) silyl group include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, tri-n-propylsilyl group, triisopropylsilyl group, tri-n-butylsilyl group, tri-s-butylsilyl group, and tri-t-butylsilyl group. , Tri-isobutylsilyl group, t-butyl-dimethylsilyl group, tri-n-pentylsilyl group, tri-n-hexylsilyl group, etc.
  • an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as trimethylsilyl group, tri-n-propylsilyl group, tri-n-butylsilyl group, tri-n-pentylsilyl group, tri-n-hexylsilyl group, etc.
  • a trisubstituted silyl group may be mentioned.
  • Examples of the (dialkyl) amino group in the present invention include a disubstituted amino group substituted with an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms.
  • dialkyl amino group is preferably a dimethylamino group, diethylamino group, di-n-propylamino group, diisopropylamino group, di-n-butylamino group, di-s-butylamino group, di-t. -Butylamino group, di-isobutylamino group, t-butylisopropylamino group, di-n-hexylamino group, di-n-octylamino group, di-n-decylamino group and the like.
  • R above 1 , R 2 , R 3 , R 4 And R 5 are independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a phenyl group, a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, Phenyl group substituted with 30 fluoroalkyl group, phenyl group substituted with alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, phenyl group substituted with fluoroalkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, thienyl group, 1 to carbon atoms It is preferably a thienyl group substituted with 30 alkyl groups or a thienyl group substituted with a fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
  • R above 5 Is substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a phenyl group, a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms More preferably, the phenyl group is a phenyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.
  • Preferred embodiments of Compound I of the present invention are shown below.
  • Ring structure A, ring structure B and ring structure C are independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, or a halogen-substituted benzene ring, X and Y are the same and N- (R 5 Wherein W and Z are the same and are a sulfur atom or an oxygen atom; Ring structure A, ring structure B and ring structure C are independently a benzene ring, a benzene ring substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a fluoroalkyl group, or fluorobenzene, and X and Y are , N- (R 5 W and Z are the same, and are a sulfur atom or an oxygen atom, and R 5 Is substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a phenyl group, a phenyl group substituted
  • a compound of formula (1) which is a phenyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms;
  • Ring structure A and ring structure B are each independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, or a halogen-substituted benzene ring, and
  • ring structure C is a thieno [3,2-b] thiophene ring
  • X and Y are the same and N- (R 5 Wherein W and Z are the same and are a sulfur atom or an oxygen atom;
  • Ring structure A and ring structure B are each independently a benzene ring, a benzene ring substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a fluoroalkyl group, or a fluorobenzene ring.
  • 3,2-b] thiophene ring X and Y are the same and N- (R 5 W and Z are the same, a sulfur atom or an oxygen atom, and R 5 Is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a phenyl group, a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon number
  • a compound of formula (1) which is a phenyl group substituted by 1 to 20 alkoxy groups
  • Ring structure A and ring structure B are independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, or a halogen-substituted benzene ring
  • ring structure C is thieno [3,2-b] thiophene A ring, X and Y are the same, a sulfur
  • X and Y are the same and N- (R 5 W and Z are the same, a sulfur atom or an oxygen atom, and R 5 Is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a phenyl group, a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a carbon number
  • a compound of formula (1) which is a phenyl group substituted by 1 to 20 alkoxy groups
  • Ring structure A and ring structure B are each independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, or a halogen-substituted benzene ring
  • ring structure C includes benzo [1,2-b: 4, 5-b ′] dithiophene ring, benzo [1,2-b: 4,5-b
  • a compound of formula (1) which is a phenyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms;
  • Ring structure A and ring structure B are each independently a benzene ring, a benzene ring substituted with substituent iii, or a halogen-substituted benzene ring, and
  • ring structure C includes benzo [1,2-b: 4, 5-b ′] dithiophene ring, benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring substituted with substituent iii, halogen-substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′] Dithiophene ring, benzo [1,2-b: 4,5-b ′] difuran ring, benzo [1,2-b: 4,5-b ′] difuran ring substituted with substituent iii, or halogen-substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′]
  • n represents an integer of 0 to 30.
  • the compound I of the present invention is preferably (1-1), (1-2), (1-3), (1-4), (1-6), (1-8), (1- 13), (1-14), (1-15), (1-16), (1-21), (1-22), (1-23), (1-24), (1-29) , (1-30), (1-31), (1-32), (1-34), (1-36), (1-41), (1-42), (1-43), ( 1-44), (1-49), (1-50), (1-51), (1-52), (1-65), (1-66), (1-67), (1- 68), (1-69), (1-70), (1-72), (1-77), (1-78), (1-79), (1-80), (1-85) , (1-86), (1-87), (1-88), (1-101), (1-102), (1- 03), (1-104), (1-115), (1-116), (1-121), (1-122), (1-123), (1-124), (1-129) , (1-130), (1-131), (1-132), (1-137), (1-138), (1-139), (1-140), (1-146), ( 1-153),
  • Compound I of the present invention includes, for example, a tetrahalogen compound represented by formula (2) or formula (3) (hereinafter, this compound is referred to as “tetrahalogen compound A”) and R. 5 -NH 2 (R 5 Is the same as defined above. ).
  • a method for producing Compound I including the step of performing the reaction is also one aspect of the present invention. (In each formula, ring structure A, ring structure B and ring structure C are the same as defined above.
  • W ′, X ′, Y ′ and Z ′ are independently a sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, Tellurium atom, SO 2 , (R 1 ) -C- (R 2 ), (R 3 ) -Si- (R 4 ) Or N- (R 5 Represents a group represented by 1 , R 2 , R 3 , R 4 And R 5 Is the same as defined above.
  • R 6 , R 7 , R 8 And R 9 Independently represents a halogen atom.
  • the reaction in the production method of the present invention is usually carried out in an organic solvent.
  • the organic solvent may be an organic solvent inert to the reaction, and is an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene or xylene; a halogenated aromatic hydrocarbon solvent such as chlorobenzene or o-dichlorobenzene; hexane Aliphatic hydrocarbon solvents such as chloroform, 1,2-dichloroethane; alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, isopropanol, and t-butanol; tetrahydrofuran And ether solvents such as dioxane; single or mixed solvents such as, preferably aromatic hydrocarbon solvents and aliphatic hydrocarbon solvents, more preferably toluene and xylene.
  • aromatic hydrocarbon solvent such as toluene or xylene
  • a halogenated aromatic hydrocarbon solvent such as chlorobenzene or o-dichlorobenzene
  • hexane Aliphatic hydrocarbon solvents such as chloroform, 1,2-
  • R 5 -NH 2 R 5 Is substituted with an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a phenyl group, a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or a fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms It is preferably a phenyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or 1 to 1 carbon atoms.
  • it is a phenyl group substituted with a 20 alkyl group, a phenyl group substituted with a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a phenyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, More preferred is an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or a phenyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 16 carbon atoms.
  • the amount of is usually 0.5 to 50 mol times, preferably 1 to 20 mol times, more preferably 1 to 15 mol times with respect to the tetrahalogen compound A.
  • the tetrahalogen compound A is R 6 , R 7 , R 8 And R 9 Independently is preferably bromine or iodine.
  • X ′, Y ′, W ′ and Z ′ are preferably independently a sulfur atom or an oxygen atom.
  • the concentration of tetrahalogen compound A in the reaction solution is not particularly limited, but is usually in the range of 0.0001 to 20 mol, preferably 0.001 to 10 mol, more preferably 0.01 to 5 mol per liter of solvent. It is.
  • the above reaction is generally performed in the presence of a palladium catalyst and a basic reagent.
  • the palladium catalyst can be used in an amount of usually 0.01 to 30 mol%, preferably 0.01 to 20 mol% in terms of palladium with respect to the tetrahalogen compound A.
  • the palladium catalyst may be prepared by previously bringing a ligand and a palladium compound into contact with each other in an organic solvent, or may be prepared by bringing a ligand and a palladium compound into contact with each other in a reaction system. .
  • the ligand may be coordinated to palladium and soluble in an organic solvent.
  • Examples thereof include monodentate phosphine ligands, polydentate ligands, carbene ligands, and the like.
  • a ligand is preferable, and a monodentate phosphine-based ligand is more preferable.
  • Examples of the monodentate phosphine-based ligand include tri (n-butyl) phosphine, tri (t-butyl) phosphine, tricyclohexylphosphine, triphenylphosphine, tri (o-tolyl) phosphine, trinaphthylphosphine, diphenylnaphthylphosphine, Examples include dicyclohexylnaphthylphosphine, and tri (t-butyl) phosphine is preferable.
  • a commercially available ligand may be used, or a ligand produced by a known method may be used.
  • the amount of the ligand used is usually 0.5 to 20 mole times the palladium of the palladium compound.
  • the palladium compound examples include palladium acetate, palladium chloride, dichlorobis (acetonitrile) palladium, palladium acetylacetonate, dichloro (cycloocta-1,5-diene) palladium, dibromobis (benzonitrile) palladium, di- ⁇ -chlorobis ( ⁇ - Divalent palladium compounds such as allyl) dipalladium, dichlorobis (pyridine) palladium, dichlorobis (triphenylphosphine) palladium, dichloro- [1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene] palladium / dichloromethane complex; Zero-valent palladium compounds such as benzylideneacetone) dipalladium, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium / chloroform complex, tetrakis (triphenylphosphine) palladium; etc.
  • tris (dibenzylideneacetone) dipalladium tris (dibenzylideneacetone) dipalladium-chloroform complex.
  • a commercially available product may be used, or a product produced by a known method may be used.
  • the basic reagent include alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide; alkali metal carbonates such as potassium carbonate, sodium carbonate, and cesium carbonate; alkaline earth metal carbonates such as magnesium carbonate, calcium carbonate, and barium carbonate.
  • alkali metal phosphate such as lithium phosphate, potassium phosphate, sodium phosphate; sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium t-butoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide, potassium t-butoxide, lithium t- Alkali metal alkoxides such as butoxide; and the like, preferably alkali metal carbonates and alkali metal alkoxides, more preferably alkali metal alkoxides, and still more preferably alkali metal alkoxides having 1 to 6 carbon atoms.
  • a basic reagent may be used independently and may mix 2 or more types.
  • the amount of the basic reagent used is usually 0.1 to 25 mol times, preferably 1 to 20 mol times, more preferably 2 to 10 mol times with respect to tetrahalogen compound A. . If the amount of basic reagent used is too small, the proportion of unreacted primary amine may increase.
  • the reaction temperature is usually 0 ° C. to the reflux temperature of the reaction solution, preferably 250 ° C., more preferably 40 ° C. to 200 ° C.
  • the reaction time is not particularly limited, but is usually 1 minute to 120 hours. When stopping this reaction, for example, water, dilute hydrochloric acid or the like is added to the reaction solution. After the reaction is stopped, a crude product of Compound I can be obtained by performing ordinary post-treatment such as extraction and washing.
  • the crude product may be purified by operations such as crystallization, sublimation, and various chromatography.
  • a compound represented by the formula (3) (hereinafter, this compound is referred to as “tetrahalogen compound (3)”) is also one aspect of the present invention.
  • the ring structure C is a thieno [3,2-b] thiophene ring
  • W ′ and Z ′ are independently a sulfur atom or an oxygen atom
  • R 6 , R 7 , R 8 And R 9 Are independently halogen atoms (hereinafter, this compound is referred to as “tetrahalogen compound (2)”)
  • the ring structure C is thieno [3,2- b] A thiophene ring, a furo [3,2-b] furan ring, an optionally substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring, or an optionally substituted benzo [1 , 2-b: 4,5-b ′] difuran
  • ring structure A and the ring structure B in the tetrahalogen compound (2) and the tetrahalogen compound (3) are the same as those of the compound I of the present invention, and each is a benzene ring, a thiophene ring or a furan ring. It is preferable.
  • the ring structure C in the tetrahalogen compound (3) is preferably a thieno [3,2-b] thiophene ring, a furo [3,2-b] furan ring, an optionally substituted benzo [1,2- b: 4,5-b ′] dithiophene ring and optionally substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′] difuran ring, more preferably thieno [3,2-b].
  • Examples include a thiophene ring, an optionally substituted benzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene ring, and more preferably a thieno [3,2-b] thiophene ring.
  • Examples of W ′ and Z ′ in the tetrahalogen compound (2) and X ′ and Y ′ in the tetrahalogen compound (3) include the same as those in the compound I of the present invention.
  • R in tetrahalogen compound (2) and tetrahalogen compound (3) 6 , R 7 , R 8 And R 9 Each represents a halogen atom, preferably a bromine or iodine atom.
  • Examples of the tetrahalogen compound (2) of the present invention include, but are not limited to, compounds exemplified below.
  • n represents an integer of 0 to 30, respectively.
  • the tetrahalogen compound is preferably (2-1), (2-4), (2-7), (2-10), (2-13), (2-15), (2-19) , (2-22), (2-25), (2-28), (2-31), (2-34), (2-37), (2-38), (2-39), ( 2-40), (2-49), (2-51), (2-52), (2-53), and (2-54), more preferably (2-1), (2- 4), (2-7), (2-10), (2-13), (2-19), (2-22), (2-31), (2-34), (2-49) (2-53).
  • Specific examples of the tetrahalogen compound (3) of the present invention include the compounds exemplified below, but are not limited thereto.
  • n represents an integer of 0 to 30, respectively.
  • the tetrahalogen compound (3) is preferably (3-1), (3-4), (3-7), (3-10), (3-13), (3-15), (3- 19), (3-22), (3-25), (3-31), (3-34), (3-37), (3-46), (3-55), (3-58) , (3-61), (3-64), (3-67), (3-69), (3-73), (3-79), (3-85), (3-88), ( 3-91), (3-97), (3-100), (3-101), (3-107), (3-108), and more preferably (3-1), (3- 4), (3-7), (3-10), (3-13), (3-19), (3-31), (3-34), (3-37), (3-46) , (3-55), (3-58), (3-61), (3-64) (3-67), (3-85), (3-88), (3-91), (3-100), (3-101), (3-107), and (3-108) are mentioned.
  • the tetrahalogen compound (2) can be produced by reacting the compound represented by the formula (4) with a halogenating agent.
  • Formula (4) (In the formula, ring structure A, ring structure B, ring structure C, W ′ and Z ′ are the same as defined above.
  • R 10 And R 11 Each represents a hydrogen atom or a halogen atom. However, R 10 And R 11 At least one of represents a hydrogen atom. )
  • the tetrahalogen compound (3) can be produced by reacting the compound represented by the formula (5) with a halogenating agent.
  • Formula (5) (In the formula, ring structure A, ring structure B, ring structure C, X ′ and Y ′ are the same as defined above.
  • R 12 And R 13 Each represents a hydrogen atom or a halogen atom. However, R 12 And R 13 At least one of represents a hydrogen atom.
  • a process for producing a tetrahalogen compound (2) comprising a step of reacting a compound represented by the above formula (4) with a halogenating agent, and a method comprising the step of reacting the compound represented by the above formula (5) with the halogenating agent.
  • Each of the methods for producing the tetrahalogen compound (3) including the step of performing the reaction is also one aspect of the present invention.
  • R 10 And R 11 Each independently represents a hydrogen, bromine or iodine atom; 10 And R 11 At least one of is preferably a hydrogen atom.
  • R 12 And R 13 Each independently represents a hydrogen, bromine or iodine atom; 12 And R 13 At least one of is preferably a hydrogen atom.
  • W ′, X′Y ′ and Z ′ are preferably independently a sulfur atom or an oxygen atom.
  • Examples of the compound represented by the above formula (4) include 2,2 ′-(2,5-dibromobenzene-1,4-diyl) bis (1-benzothiophene), 2,2 ′-(2, 5-diiodobenzene-1,4-diyl) bis (1-benzothiophene), 2,2 ′-(2,5-dichlorobenzene-1,4-diyl) bis (1-benzothiophene), 2,2 ′-(2,5-dibromobenzene-1,4-diyl) bis (1-benzofuran), 2,2 ′-(2,5-diiodobenzene-1,4-diyl) bis (1- Benzofuran), 2,2 ′-(2,5-dichlorobenzene-1,4-diyl) bis (1-benzofuran), 2,5-bis (1-benzothiophen-2-yl) thieno [3,2- b] thiophene,
  • Examples of the compound represented by the above formula (5) include 2,6-diphenylbenzo [1,2-b; 4,5-b ′] dithiophene, 2,6-bis (2-bromophenyl) benzo [ 1,2-b; 4,5-b ′] dithiophene, 2,6-diphenyl-3,7-dibromobenzo [1,2-b; 4,5-b ′] dithiophene, 2,6-diphenylbenzo [ 1,2-b; 4,5-b ′] difuran, 2,6-bis (2-bromophenyl) benzo [1,2-b; 4,5-b ′] difuran, 2,6-bis (1 -Benzothiophen-2-yl) benzo [1,2-b; 4,5-b '] dithiophene, 2,6-bis (3-bromo-1-benzothiophen-2-yl) benzo [1,2- b; 4,5-b ′] dithiophene, 2,6-bis (1-benzofuran-2
  • the compound represented by formula (4) and the compound represented by formula (5) are respectively synth. Met. 2002, 130, 139; Org. Chem. 2003, 68, 9813; Am. Chem. Soc. According to 2007, 129, 12386, etc.
  • the reaction between the compound represented by the formula (4) and the halogenating agent and the reaction between the compound represented by the formula (5) and the halogenating agent are usually performed in an organic solvent.
  • the organic solvent in each of these reactions include the solvents exemplified above, preferably toluene, chloroform, carbon tetrachloride, and N, N-dimethylformamide.
  • the amount of the halogenating agent used is usually 0.1 to 50 times, preferably 0, with respect to the compound represented by formula (4) or the compound represented by formula (5).
  • the molar ratio is 5 to 20 moles, more preferably 1 to 10 moles.
  • the concentration of the compound represented by formula (4) or the compound represented by formula (5) in the reaction solution is not particularly limited, but is usually 0.0001 mol to 20 mol, preferably 0.001 per liter of the solvent, respectively.
  • the range is from mol to 10 mol, more preferably from 0.01 mol to 5 mol.
  • halogenating agent examples include N-bromosuccinimide, 2-bromoacetamide, bromine, iodine, iodine-periodic acid, iodine monochloride-peracetic acid, benzyltrimethylammonium dichloroiodide-zinc (II) chloride, and the like. N-bromosuccinimide, bromine and iodine-periodic acid are preferable. If the reaction does not proceed easily, a catalytic amount of an additive such as benzoyl peroxide or azobisbutyronitrile may be added. The reaction temperature is usually ⁇ 78 ° C.
  • the reaction time is not limited, but is usually 1 minute to 48 hours.
  • water or the like is added to the reaction solution.
  • a crude product can be obtained by performing usual post-treatment such as extraction and washing.
  • the crude product may be purified by operations such as crystallization, sublimation, and various chromatography.
  • the compound I of the present invention when processed into a film having a thickness of generally 1 nm to 10 ⁇ m, preferably 5 nm to 1 ⁇ m, exhibits a light emitting property and a conductivity similar to that of a semiconductor.
  • the compound I of the present invention is excellent as an organic semiconductor material.
  • An organic semiconductor device containing the compound I of the present invention, an organic semiconductor thin film containing the compound I, a conductive thin film containing the compound I, and a luminescent thin film containing the compound I are also included in the present invention.
  • the light-emitting thin film means a film having a thickness of 1 nm to 10 ⁇ m and emitting light under conditions of light or electrical stimulation.
  • the light-emitting thin film is useful as a material for a light-emitting element.
  • a light-emitting element having the light-emitting thin film is also one aspect of the present invention.
  • the light-emitting device of the present invention is useful as a material for organic light-emitting diodes, for example.
  • the light emitting element means a device using a light emitting thin film.
  • the conductive thin film means a film having a thickness of 1 nm to 10 ⁇ m and showing conductivity under the condition of light or electrical stimulation.
  • the conductive thin film is useful as a material for an organic semiconductor device described later.
  • the organic semiconductor thin film, the conductive thin film and the light-emitting thin film of the present invention can be produced in the same manner as conventionally known methods except that the compound I of the present invention is used as a material. Next, an organic semiconductor device will be described.
  • the organic semiconductor device of the present invention comprises Compound I of the present invention.
  • the organic semiconductor device generally includes an organic transistor, and the organic transistor has an organic semiconductor thin film including the compound I.
  • An organic semiconductor thin film containing the compound I is also one aspect of the present invention. Since the organic transistor contains the compound I of the present invention, the carrier mobility is high.
  • the organic transistor has a carrier mobility of 10 -6 cm 2 / Vs or more. In the present specification, the carrier mobility can be measured by applying the following formula to the drain current and the gate voltage measured using a parameter analyzer or the like.
  • Id drain current in saturation region of electrical characteristics
  • L channel length of organic transistor
  • W channel width of organic transistor
  • Ci capacitance per unit area of gate insulating film
  • Vg gate voltage
  • Vt Threshold voltage of gate voltage
  • An organic field effect transistor is mentioned as an organic transistor of this invention.
  • the source electrode and the drain electrode are usually in contact with the semiconductor layer, and a gate electrode may be provided with an insulating layer (dielectric layer) in contact with the active layer interposed therebetween.
  • the element structure of the organic transistor is, for example, (1) a structure comprising a substrate / gate electrode / insulator layer / source electrode / drain electrode / semiconductor layer, and (2) a substrate / semiconductor layer + source electrode / drain electrode / insulation. Structure consisting of body layer / gate electrode, (3) structure consisting of substrate / source electrode (or drain electrode) / semiconductor layer + insulator layer + gate electrode / drain electrode (or source electrode), (4) substrate / gate electrode / Insulator layer / semiconductor layer / source electrode (or drain electrode).
  • the semiconductor layer has the organic semiconductor thin film of the present invention. In the case where there are a plurality of the semiconductor layers in each structure, they may be provided in the same plane or stacked.
  • a plurality of source electrodes, drain electrodes, and gate electrodes may be provided.
  • Examples of the method for forming the organic semiconductor thin film on the semiconductor layer include a vacuum deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, and a molecular beam epitaxial growth method, preferably a vacuum deposition method.
  • the vacuum deposition method is a method in which an organic semiconductor material such as Compound I is heated in a crucible or a metal boat under vacuum, and the evaporated organic semiconductor material is deposited on a substrate or an insulator material.
  • the degree of vacuum during vapor deposition is usually 1 ⁇ 10 -1 Pa or less, preferably 1 ⁇ 10 -3 Pa or less.
  • the substrate temperature during vapor deposition is usually 0 ° C. to 300 ° C., preferably 20 ° C. to 200 ° C.
  • the deposition rate is usually 0.001 nm / sec to 10 nm / sec, preferably 0.01 nm / sec to 1 nm / sec.
  • the thickness of the organic semiconductor thin film is usually 1 nm to 10 ⁇ m, preferably 5 nm to 1 ⁇ m.
  • a solution process may be used as a method of forming the organic semiconductor thin film.
  • the solution process is a method in which an organic semiconductor material dissolved or dispersed in a solvent is applied to a substrate or an insulator layer.
  • the coating method examples include casting methods, dip coating methods, die coater methods, roll coater methods, bar coater methods, spin coating methods, ink jet methods, screen printing methods, offset printing methods, micro contact printing methods, and the like. Is mentioned. These methods may be used alone or in combination of two or more.
  • the material constituting the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode is not particularly limited as long as it is a general conductive material.
  • conductive polymer whose conductivity is improved by doping or the like, for example, conductive polyaniline, conductive polypyrrole, conductive polythiophene, a complex of polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid, or the like is also preferably used. Among them, those having low electrical resistance at the contact surface with the semiconductor layer are preferable. These electrode materials may be used alone or in combination of two or more.
  • the film thickness of the electrode varies depending on the material, but is usually from 0.1 nm to 10 ⁇ m, preferably from 0.5 nm to 5 ⁇ m, more preferably from 1 nm to 3 ⁇ m. Moreover, when it serves as a gate electrode and a board
  • a method for forming the electrode film various known methods may be mentioned. Specific examples include a vacuum deposition method, a sputtering method, a coating method, a thermal transfer method, a printing method, and a sol-gel method. It is preferable to perform patterning as needed during film formation or after film formation. Various methods can be used as a patterning method.
  • a photolithographic method combining photoresist patterning and etching may be used.
  • printing methods such as ink jet printing, screen printing, offset printing, letterpress printing, and soft lithography techniques such as microcontact printing are also included. These methods may be used alone, or two or more types may be mixed and patterned.
  • the insulating layer various insulating films such as inorganic oxides and organic compound films can be used.
  • Inorganic oxides include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, strontium titanate, Barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate niobate, trioxide yttrium, etc. are preferred, silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, Titanium oxide. Examples thereof include inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride.
  • organic compound coatings examples include polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo-curing polymer of photo radical polymerization, photo cation polymerization, copolymer containing acrylonitrile component, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolac resin, cyanoethyl pullulan.
  • polyimide, polyvinyl phenol, and polyvinyl alcohol are used.
  • These insulating layer materials may be used alone or in combination of two or more.
  • the thickness of the insulating layer varies depending on the material, but is usually from 0.1 nm to 100 ⁇ m, preferably from 0.5 nm to 50 ⁇ m, more preferably from 5 nm to 10 ⁇ m.
  • Various known methods can be used as a method for forming the insulating layer. Specifically, spin coating, spray coating, dip coating, casting, bar coating, blade coating and other coating methods, screen printing, offset printing, inkjet printing methods, vacuum deposition methods, molecular beam epitaxial growth methods, ion cluster beams And dry process methods such as ion plating, sputtering, atmospheric pressure plasma, and CVD.
  • Other examples include a sol-gel method, alumite on aluminum, and a method of forming an oxide film on a metal such as a thermal oxide film of silicon.
  • the substrate material include glass, paper, quartz, ceramic, and a flexible resin sheet.
  • the resin film examples include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate ( PC), cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP) and the like.
  • the thickness of the substrate is usually 1 ⁇ m to 10 mm, preferably 5 ⁇ m to 5 mm.
  • Surface treatment may be performed on the insulator layer or the substrate in a portion of the insulator layer or the substrate that is in contact with the semiconductor layer. By performing surface treatment on the insulator layer on which the semiconductor layer is stacked, transistor characteristics of the element can be improved.
  • the surface treatment includes hydrophobization treatment with hexamethyldisilazane, octadecyltrichlorosilane, octyltrichlorosilane, acid treatment with hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrogen peroxide water, sodium hydroxide, potassium hydroxide, water, etc.
  • Examples of the method for performing the surface treatment include a vacuum deposition method, a sputtering method, a coating method, a printing method, a sol-gel method, and the like.
  • a protective film made of a resin or an inorganic compound may be provided on the semiconductor layer. By forming the protective film, the influence of outside air can be suppressed and the driving of the transistor can be stabilized.
  • Example 10 Production of 2,5-bis (3-bromo-1-benzothiophen-2-yl) -3,6-dibromothieno [3,2-b] thiophene
  • 2,2′- instead of (2,5-dibromobenzene-1,4-diyl) bis (1-benzothiophene), using 2,5-bis (1-benzothiophen-2-yl) thieno [3,2-b] thiophene,
  • N-bromosuccinimide 4 mol times 2,5-bis (1-benzothiophen-2-yl) thieno [3,2-b] thiophene
  • 2,5-bis (3-bromo-1-benzo Thiophen-2-yl) -3,6-dibromothieno [3,2-b] thiophene is obtained.
  • Example 11 Production of Compound 7 In Example 3, 2,5 ′ instead of 2,2 ′-(2,5-dibromobenzene-1,4-diyl) bis (3-bromo-1-benzothiophene) By using -bis (3-bromo-1-benzothiophen-2-yl) -3,6-dibromothieno [3,2-b] thiophene, a compound 7 represented by the following formula 7 is obtained.
  • Example 12 Production of 2,6-bis (1-benzothiophen-2-yl) benzo [1,2-b; 4,5-b ′] dithiophene
  • Example 13 Production of 2,6-bis (3-bromo-1-benzothiophen-2-yl) -3,7-dibromobenzo [1,2-b; 4,5-b ′] dithiophene
  • 2,2 ′-(2,5-dibromobenzene-1,4-diyl) bis (1-benzothiophene instead of 2,6-bis (1-benzothiophen-2-yl) benzo [1, 2-b; 4,5-b ′] dithiophene and N-bromosuccinimide is converted to 2,6-bis (1-benzothiophen-2-yl) benzo [1,2-b; 4,5-b ′].
  • Example 15 Production of organic transistor I A highly doped n-type silicon substrate having a 300 nm thick thermal oxide film was ultrasonically cleaned in acetone for 10 minutes, and then irradiated with ozone UV for 20 minutes. Thereafter, the surface of the thermal oxide film was subjected to silane treatment by spin coating beta-phenethyltrichlorosilane diluted with toluene. Next, Compound 2 produced in Example 4 was dissolved in chloroform to prepare a solution having a concentration of Compound 2 of 0.8% by weight, and the solution was filtered through a membrane filter to prepare a coating solution.
  • the coating solution was applied on the surface-treated substrate by spin coating to form a coating film (thickness: about 60 nm) of Compound 2. Further, the coating film was heat-treated at 120 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere to form an organic semiconductor thin film of Compound 2. Further, a source electrode and a drain electrode having a laminated structure of molybdenum trioxide and gold from the organic semiconductor thin film side on the organic semiconductor thin film side by a vacuum deposition method using a metal mask (size of each electrode: channel length: 20 ⁇ m, channel width) 2 mm), an organic transistor I having the structure of FIG. 2 could be manufactured.
  • Example 16 Electrical Characteristics of Organic Transistor I The electrical characteristics of organic transistor I were measured using semiconductor parameter 4200 (manufactured by KEITHLEY). As a result, the change curve of the drain current (Id) with respect to the drain voltage (Vd) was favorable at a certain gate voltage (Vg), and had a saturation region at a high drain voltage. Further, when the negative gate voltage applied to the gate electrode is increased, the negative drain current is also increased. Therefore, it was confirmed that the organic transistor I is a p-type organic transistor. The saturation field effect mobility ⁇ of the carrier in the organic transistor I was calculated using an equation representing the drain current Id in the saturation region of the electrical characteristics of the organic transistor.
  • Example 4 After ultrasonic cleaning for 5 minutes, ozone UV was irradiated for 20 minutes. Thereafter, silane treatment was performed by spin coating beta-phenethyltrichlorosilane diluted with toluene. Further, pentafluorobenzenethiol diluted with isopropyl alcohol was spin-coated, and the gold electrode surface was subjected to thiol treatment. Next, the compound 2 synthesized in Example 4 was put in a quartz crucible and set in a vacuum deposition apparatus together with the surface-treated substrate. An organic semiconductor thin film made of compound 2 is formed by heating the crucible under the conditions of a vacuum degree of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less and a substrate temperature of 60 ° C.
  • organic transistor II having the structure of FIG. 1 could be manufactured.
  • the film thickness of the organic semiconductor thin film was about 100 nm.
  • Electrical characteristics of organic transistor II The electrical characteristics of organic transistor II were measured in the same manner as in Example 16. As a result, the field-effect mobility of carriers was 1.4 ⁇ 10 -3 cm 2 / Vs, on / off. current ratio was 10 5.
  • Production of organic transistor III A highly doped n-type silicon substrate with SiO 2 thermal oxide film (gold oxide thickness 300 nm) having a gold electrode with a channel width of 2 mm and a channel length of 20 ⁇ m was prepared in acetone.
  • ozone UV was irradiated for 20 minutes.
  • silane treatment was performed by spin coating beta-phenethyltrichlorosilane diluted with toluene. Further, pentafluorobenzenethiol diluted with isopropyl alcohol was spin-coated, and the gold electrode surface was subjected to thiol treatment.
  • Compound 3 produced in Example 5 was dissolved in xylene to prepare a solution having a concentration of Compound 3 of 1.0% by weight, and the solution was filtered through a membrane filter to prepare a coating solution.
  • a coating film (thickness: about 60 nm) is obtained by applying this coating solution to the substrate by a spin coating method, and the coating film is further heat-treated at 120 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere, thereby An organic semiconductor thin film was formed.
  • the organic transistor III having the structure of FIG. 1 could be manufactured.
  • Example 20 The organic transistor III results of electric characteristics of the electric characteristics organic transistor III were measured as in Example 16, the field effect mobility of the carrier is 5 ⁇ 10 -5 cm 2 / Vs , the on / off current ratio It was 10 5.
  • Preparation of organic transistor IV An organic transistor IV having the structure of Fig. 1 could be produced by the same operation as in Example 17 except that Compound 3 was used instead of Compound 2.
  • Example 22 The organic transistor result of electrical characteristics of the electric characteristics organic transistor IV were measured in the same manner as in Example 16 IV, the field effect mobility of the carrier is 3.3 ⁇ 10 -3 cm 2 / Vs , the on / off The current ratio was 10 6 .
  • Example 23 Production of organic transistor V A highly doped n-type silicon substrate (thermal oxide film thickness 300 nm) with SiO 2 thermal oxide film having a gold electrode with a channel width of 2 mm and a channel length of 20 ⁇ m was prepared in acetone. After ultrasonic cleaning for 5 minutes, ozone UV was irradiated for 20 minutes.
  • Example 24 Electrical characteristics of organic transistor V The electrical characteristics of organic transistor V were measured in the same manner as in Example 16. As a result, the field-effect mobility of carriers was 1.1 ⁇ 10 ⁇ 4 cm 2 / Vs, on / off.
  • Example 25 Preparation of organic transistor VI By operating in the same manner as in Example 17 except that Compound 4 was used instead of Compound 2, the organic semiconductor thin film was further heat-treated at 110 ° C for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. The organic transistor VI having the structure of FIG. 1 could be manufactured.
  • Example 26 The organic transistor VI results of electric characteristics of the electric characteristics organic transistor VI were measured as in Example 16, the field effect mobility of the carrier is 5.6 ⁇ 10 -4 cm 2 / Vs , the on / off current ratio was 10 4.
  • the compound of the present invention can be applied to organic semiconductor materials such as organic transistors.
  • the production method of the present invention is useful as a method for producing the above-mentioned compound simply.

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Abstract

式(1) (式中、環構造A及び環構造Bは、独立して、置換されていてもよい芳香族環又は置換されていてもよい複素環を表し; 環構造Cは、置換されていてもよいベンゼン環、ヘテロ[3,2-b]ヘテロール環、又は置換されて いてもよいベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジヘテロール環を表し、 W,X,Y及びZは、独立して、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、SO、(R)- C-(R)、(R)-Si-(R)、又はN-(R)を表し、W,X,Y及びZの少なくとも いずれか1つは、N-(R)であり、R、R、R、R及びRは、独立して、水素原子、置換基i、置換基ii、ハロゲンで置換さ れていてもよいアリール基、又はハロゲンで置換されていてもよいヘテロアリール基を表し、置換基i は下記群Pより選択される基であり、置換基iiは置換された下記群Pより選択される基であり、群P は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基およびアルキル 置換ヘテロアリール基からなる。)で表される化合物。

Description

新規化合物及び有機半導体材料
 本発明は、新規化合物及び有機半導体材料に関する。
 有機トランジスタ等の有機半導体デバイスは、電子ペーパーや大画面フラットパネルディスプレイなどの次世代の技術への応用が期待されている。有機トランジスタは、有機半導体活性層、基板、絶縁層、電極等、数種類の部材から構成される。このうち、有機半導体活性層は、キャリア輸送を担う重要な役割を有している。トランジスタの特性は、この有機半導体活性層を構成する有機材料のキャリア輸送能に大きく依存する。
 有機トランジスタ用の有機半導体材料として、ペンタセン、ジナフトチエノチオフェン、インドロ[3,2−b]カルバゾールなどの多環縮環化合物、オリゴマーやポリマー系の材料等、種々の有機化合物が開示されている(J.Appl.Phys.2002,92,5259;J.Am.Chem.Soc.2004,126,13859;Science 1998,280,1741.;J.Am.Chem.Soc.2007,129,2224;J.Am.Chem.Soc.2005,127,614;J.Am.Chem.Soc.2007,129,9125)
 本発明は、有機トランジスタ用の有機半導体材料として有用な新規化合物、その製造方法、該化合物を含む有機半導体材料、有機薄膜および有機トランジスタを提供することを目的とする。
 本願は、以下の発明に関する。
[1] 式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
(式中、環構造A及び環構造Bは、独立して、置換されていてもよい芳香族環又は置換されていてもよい複素環を表し;
環構造Cは、置換されていてもよいベンゼン環、ヘテロ[3,2−b]ヘテロール環、又は置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジヘテロール環を表し、W,X,Y及びZは、独立して、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、SO、(R)−C−(R)、(R)−Si−(R)、又はN−(R)を表し、W,X,Y及びZの少なくともいずれか1つは、N−(R)であり、
、R、R、R及びRは、独立して、水素原子、置換基i、置換基ii、ハロゲンで置換されていてもよいアリール基、又はハロゲンで置換されていてもよいヘテロアリール基を表し、置換基iは下記群Pより選択される基であり、置換基iiは置換された下記群Pより選択される基であり、群Pは、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基およびアルキル置換ヘテロアリール基からなる。)
で表される化合物。
[2] 環構造A及び環構造Bが、独立して、芳香族環、複素環、置換基iiiで置換された芳香族環、置換基ivで置換された芳香族環、置換基iiiで置換された複素環、置換基ivで置換された複素環、ハロゲン置換芳香族環、又は、ハロゲン置換複素環であり、
置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、
置換基ivは、フッ素原子で置換された下記Q群より選ばれる置換基であり、
Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる[1]に記載の化合物。
[3] 環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されたベンゼン環、ハロゲン置換ベンゼン環、ナフタレン環、置換基iiiで置換されたナフタレン環、置換基ivで置換されたナフタレン環、ハロゲン置換ナフタレン環、ベンゾ[b]チオフェン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[b]チオフェン環、置換基ivで置換されたベンゾ[b]チオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[b]チオフェン環、ベンゾ[b]フラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[b]フラン環、置換基ivで置換されたベンゾ[b]フラン環、または、ハロゲン置換ベンゾ[b]フラン環である[2]に記載の化合物。
[4] 環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されたベンゼン環、または、ハロゲン置換ベンゼン環である[2]に記載の化合物。
[5] 環構造Cが、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されたベンゼン環、ハロゲン置換ベンゼン環、チエノ[3,2−b]チオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基ivで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基ivで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、又は、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、置換基ivは、フッ素原子で置換された下記Q群より選ばれる置換基であり、Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる[1]~[4]のいずれか1に記載の化合物。
[6] 環構造Cが、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されたベンゼン環、ハロゲン置換ベンゼン環、または、チエノ[3,2−b]チオフェン環である[5]に記載の化合物。
[7] WおよびXのいずれか一方は、N−(R)であり、
もう一方は硫黄、酸素原子、(R)−C−(R)又は(R)−Si−(R)であり、
ZはWと同一であり、YはXと同一である[1]~[6]のいずれか1に記載の化合物。
[8] WおよびXのいずれか一方は、N−(R)であり、
もう一方は硫黄原子又は酸素原子であり、
ZはWと同一であり、YはXと同一である[1]~[7]のいずれか1に記載の化合物。
[9] R、R、R、R及びRは、独立して、水素原子、炭素数1~30のアルキル基、炭素数1~30のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~30のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~30のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~30のアルコキシ基で置換されたフェニル基、炭素数1~30のフルオロアルコキシ基で置換されたフェニル基、チエニル基、炭素数1~30のアルキル基で置換されたチエニル基、または、炭素数1~30のフルオロアルキル基で置換されたチエニル基である[1]~[8]のいずれか1に記載の化合物。
[10] Rは、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、または、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基である[1]~[9]のいずれか1に記載の化合物。
[11] 環構造A、環構造B及び環構造Cは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、
置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、
Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる[1]~[10]のいずれか1に記載の化合物。
[12] 環構造A、環構造B及び環構造Cは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又は、ハロゲン置換ベンゼン環であり、X及びYは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、W及びZは、同一で、N−(R)であり、
置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、
Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる[1]~[10]のいずれか1に記載の化合物。
[13] 環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環であり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは、同一で、硫黄原子又は酸素原子である[2]~[10]のいずれか1に記載の化合物。
[14] 環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又は、ハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環であり、X及びYは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、W及びZは、同一で、N−(R)である[2]~[10]のいずれか1に記載の化合物。
[15] 環構造A及び環構造Bが、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、又は、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる[1]~[10]のいずれか1に記載の化合物。
[16] 環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、又はハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、X及びYは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、W及びZは、同一で、N−(R)であり、置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる[1]~[10]のいずれか1に記載の化合物。
[17] 式(2)又は式(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
(式中、環構造A、環構造B及び環構造Cは、それぞれ[1]と同じ。W’,X’,Y’及びZ’は、独立して、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、SO、(R)−C−(R)、(R)−Si−(R)、又はN−(R)を表し、R、R、R、R及びRは、[1]と同じ。R、R、R及びRは、独立して、ハロゲン原子を表す。)で表されるテトラハロゲン化合物とR−NH(式中、Rは、[1]と同じ。)との反応を行う工程を含む[1]記載の化合物の製造方法。
[18] R、R、R及びRは、独立して、臭素又はヨウ素である[17]記載の製造方法。
[19] X’,Y’,W’及びZ’は、独立して、硫黄原子又は酸素原子である[17]または[18]記載の製造方法。
[20] Rは、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、又は、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基である[17]~[19]の何れか1に記載の製造方法。
[21] 式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
(式中、環構造Aおよび環構造Bは、それぞれ[1]と同じ。環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環であり、W’及びZ’は、独立して硫黄原子又は酸素原子である。R、R、R及びRは、独立してハロゲン原子を表す。)で表されるテトラハロゲン化合物。
[22] 環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、ナフタレン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、フラン環、または、ベンゾフラン環である[21]記載のテトラハロゲン化合物。
[23] 式(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
(式中、環構造Aおよび環構造Bは、それぞれ[1]と同じ。環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環、フロ[3,2−b]フラン環、置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、又は置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、X’及びY’は、独立して、硫黄原子又は酸素原子である。)で表されるテトラハロゲン化合物。
[24] 環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、ナフタレン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、フラン環、または、ベンゾフラン環である[23]に記載のテトラハロゲン化合物。
[25] 式(4)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
(式中、環構造A,環構造B,環構造C、W’及びZ’は、[17]と同じ定義である。R10およびR11は、独立して、水素又はハロゲン原子を表し、R10およびR11の少なくとも1つは、水素原子である。)で表される化合物とハロゲン化剤との反応を行う工程を含む
式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
(式中、W’、Z’、RおよびRは、それぞれ[17]と同じ定義である。)で表されるテトラハロゲン化合物の製造方法。
[26] R10およびR11は、独立して水素、臭素、又はヨウ素原子を表し、R10およびR11の少なくとも1つは水素原子である[25]記載の製造方法。
[27] W’及びZ’は、独立して硫黄原子又は酸素原子である[25]または[26]記載の製造方法。
[28] 式(5)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
(式中、環構造A,環構造B,環構造C、X’及びY’は、[17]と同じ定義である。R12およびR13は、独立して、水素又はハロゲン原子を表し、R12およびR13の少なくとも1つは、水素原子である。)
で表される化合物とハロゲン化剤との反応を行う工程を含む式(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
(式中、X’、Y’、RおよびRは、それぞれ[17]と同じ定義である。)で表されるテトラハロゲン化合物の製造方法。
[29] R12およびR13は、独立して水素、臭素、又はヨウ素原子を表し、R12およびR13の少なくとも1つは水素原子である[28]記載の製造方法。
[30] X’及びY’は、独立して硫黄原子又は酸素原子である[28]または[29]記載の製造方法。
[31] 上記[1]~[16]のいずれか1に記載の化合物を含む有機半導体デバイス。
[32] 上記[1]~[16]のいずれか1に記載の化合物を含有する導電性薄膜。
[33] 上記[1]~[16]のいずれか1に記載の化合物を含有する発光性薄膜。
[34] 上記[1]~[16]のいずれか1に記載の化合物を含有する有機半導体薄膜。
[35] キャリア移動度が10−6cm/Vs以上である[34]記載の有機半導体薄膜。
[36] 上記[34]又は[35]に記載の有機半導体薄膜を有する有機トランジスタ。
[37] 上記[33]記載の発光性薄膜を有する発光素子。
 図1は、実施例17、19、21、23、および25により得られる各有機トランジスタの模式図である。
 図2は、実施例15により得られる有機トランジスタの模式図である。
 11、21  基板
 12、22  ゲート電極
 13、23  ゲート絶縁膜
 14、24  ソース電極
 15、25  ドレイン電極
 16、26  有機半導体層
 以下本発明について詳細に説明する。
本発明の化合物Iは、上述の式(1)で表される。
 上記化合物Iは、式(1)に示されるように、ピロールまたは窒素原子上に置換基を有するピロールを含み且つ7環以上からなるヘテロアセン骨格を基本構造とする。
 式(1)において、環構造A及び環構造Bは、独立して、置換されていてもよい芳香族環又は置換されていてもよい複素環を表す。
 本発明における芳香族環としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、フルオレン等が挙げられ、好ましくはベンゼン、ナフタレンが挙げられる。
 本発明における複素環は、一般に、構成原子数5~12であって、炭素および異種原子を含む環構造を有する。上記異種原子としては、O、Se、S、Nなどが挙げられる。上記複素環は、異種原子数が1個又は2個であることが好ましい。
 上記複素環としては、チオフェン環、フラン環、セレノフェン環、ピロール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環等の単環の複素環;チエノ[3,2−b]チオフェン環、フロ[3,2−b]フラン環、チエノ[3,2−b]フラン環、ベンゾ[b]チオフェン環、ベンゾ[b]フラン環等の2環の複素環が挙げられる。
 環構造A及び環構造Bにおいて、芳香族環および複素環は、好ましくは単環又は二環であり、より好ましくはベンゼン環、チオフェン環、フラン環、セレノフェン環、ピロール環、チアゾール環、チエノ[3,2−b]チオフェン環、フロ[3,2−b]フラン環、チエノ[3,2−b]フラン環、ベンゾ[b]チオフェン環、ベンゾ[b]フラン環、ナフタレン環であり、更に好ましくはベンゼン環、2,3位で縮環したチオフェン環、2,3位で縮環したフラン環、2,3位で縮環したベンゾ[b]チオフェン環、2,3位で縮環したベンゾ[b]フラン環であり、最も好ましくはベンゼン環である。
 本発明において、芳香族環及び複素環における置換基としては、ハロゲン;シアノ基;ニトロ基;ハロゲンで置換されていてもよいアリール基;ハロゲンで置換されていてもよいヘテロアリール基;置換基iii;置換基ivなどが挙げられ、
 好ましくは、ハロゲン、置換基iiiおよび置換基ivが挙げられる。
 本発明におけるハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられ、好ましくはフッ素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
 上記置換基がハロゲンで置換されていてもよいアリール基である場合、そのアリール基は、フェニル基またはナフチル基であることが好ましい。
 上記置換基がハロゲンで置換されていてもよいヘテロアリール基である場合、そのヘテロアリール基は、好ましくは単環又は二環であり、より好ましくは、チオフェニル基、フリル基、チアゾリル基、チエノ[3,2−b]チオフェニル基、フロ[3,2−b]フラリル基、チエノ[3,2−b]フラリル基、ベンゾ[b]チオフェニル基、ベンゾ[b]フラニル基であり、更に好ましくは、チオフェニル基、フリル基、チエノ[3,2−b]チオフェニル基、ベンゾ[b]チオフェニル基、ベンゾ[b]フリル基である。
 本明細書において、置換基iiiは下記群Qより選択される基であり、置換基ivはフッ素原子で置換された下記群Qより選択される基である。
 上記群Qは、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる。上記群Qの各基は、それぞれ、好ましくは炭素数1~30であり、より好ましくは炭素数1~20である。
 上記置換基iiiは、好ましくはアルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基およびアルキル置換ヘテロアリール基からなる群Q1から選択される基であり、より好ましくは炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルキルで置換されたアリール基、炭素数1~20のアルコキシで置換されたアリール基および炭素数1~20のアルキルで置換されたヘテロアリール基からなる群Q2から選択される基である。上記置換基ivは、好ましくは上記群Q1から選択される基にフッ素原子が置換されたものであり、より好ましくは上記群Q2から選択される基にフッ素原子が置換されたものである。
 環構造A及び環構造Bとしては、それぞれ、芳香族環、複素環、置換基iiiで置換された芳香族環、置換基ivで置換された芳香族環、置換基iiiで置換された複素環、置換基ivで置換された複素環、ハロゲン置換芳香族環、又は、ハロゲン置換複素環であることが好ましく、
ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されたベンゼン環、ハロゲン置換ベンゼン環、ナフタレン環、置換基iiiで置換されたナフタレン環、置換基ivで置換されたナフタレン環、ハロゲン置換ナフタレン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[b]チオフェン環、置換基ivで置換されたベンゾ[b]チオフェン環、ベンゾ[b]チオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[b]チオフェン環、ベンゾ[b]フラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[b]フラン環、置換基ivで置換されたベンゾ[b]フラン環、または、ハロゲン置換ベンゾ[b]フラン環であることがより好ましく、
ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されベンゼン環または、ハロゲン置換ベンゼン環であることが更に好ましい。
 環構造Cは、置換されていてもよいベンゼン環、ヘテロ[3,2−b]ヘテロール環、又は置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジヘテロール環を表す。
 上記置換されていてもよいベンゼン環としては、ベンゼン環、または、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン、置換基iiiもしくは置換基ivで置換されたベンゼン環が挙げられ、好ましくは、ベンゼン環、または、ハロゲン、置換基iiiもしくは置換基ivで置換されたベンゼン環が挙げられる。
 上記ヘテロ[3,2−b]ヘテロール環およびベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジヘテロール環における異種原子としては、例えば、S,Se,N,Oが挙げられる。
 上記ヘテロ[3,2−b]ヘテロール環としては、チエノ[3,2−b]チオフェン環、フロ[3,2−b]フラン環、セレノ[3,2−b]セレノフェン環、チエノ[3,2−b]フラン環、チエノ[3,2−b]セレノフェン環、セレノ[3,2−b]フラン環、チエノ[2,3−f][1]ベンゾフランが挙げられる。
 上記ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジヘテロール環としては、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、又はベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジセレノフェン環、および、これらの基が上述の芳香族環および複素環における置換基で置換されたものが挙げられる。
 環構造Cにおける置換基としては、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン、置換基iii、置換基ivが挙げられる。
 上記環構造Cは、好ましくは、置換されていてもよいベンゼン環、異種原子がO、S及び/またはNであるヘテロ[3,2−b]ヘテロール環、ならびに、異種原子がO、S及び/またはNである置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジヘテロール環であり、
 より好ましくは、置換されていてもよいベンゼン環、チエノ[3,2−b]チオフェン環、フロ[3,2−b]フラン環、置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、および、置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、
 さらに好ましくは、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されたベンゼン環、ハロゲン置換ベンゼン環、チエノ[3,2−b]チオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基ivで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基ivで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、および、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、
 特に好ましくは、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されたベンゼン環、ハロゲン置換ベンゼン環、チエノ[3,2−b]チオフェン環であり、
 最も好ましくは、ベンゼン環、炭素数1~16のアルキル基で置換されたベンゼン環、フルオロベンゼン環、チエノ[3,2−b]チオフェン環である。
 本発明において、W,X,Y及びZは、独立して、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、SO、(R)−C−(R)、(R)−Si−(R)、又はN−(R)を表す。上記W,X,Y及びZの少なくともいずれか1つは、N−(R)である。
本発明の化合物Iは、合成が容易となるので、WがZと同じ構造であり且つXがYと同じ構造であることが好ましい。
 本発明の化合物Iは、より好ましくは、WおよびXの一方がN−(R)であり、他方が硫黄、酸素原子、(R)−C−(R)又は(R)−Si−(R)であり、ZはWと同一であり、YはXと同一である。さらに好ましくは、WおよびXの一方がN−(R)であり、他方が硫黄原子又は酸素原子であり、ZはWと同一であり、YはXと同一である。
 R、R、R、R及びRは、独立して、水素原子、置換基i、置換基ii、ハロゲンで置換されていてもよいアリール基、又はハロゲンで置換されていてもよいヘテロアリール基を表す。
 本明細書において、置換基iは下記群Pより選択される基であり、置換基iiは置換された下記群Pより選択される基である。上記群Pは、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基からなる。
 本発明におけるアルキル基は、直鎖、分枝鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数1~30の直鎖もしくは分枝鎖状のアルキル基が挙げられる。
 上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−ヘキシルオクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−イコシル基、n−ヘンイコシル基、n−ドコシル基、n−トリコシル基、n−テトラコシル基、n−ペンタコシル基、n−ヘキサコシル基、n−ヘプタコシル基、n−オクタコシル基、n−ノナコシル基、及びn−トリアコンチル基が例示され、
 好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−ヘキシルオクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−イコシル基等の炭素数1~20のアルキル基が挙げられ、
 より好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、2−ヘキシルオクチル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、及びn−ヘキサデシル基等の炭素数1~16のアルキル基が挙げられる。
 本発明におけるフルオロアルキル基は、直鎖および分枝鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数1~30の直鎖もしくは分枝鎖状のフルオロアルキル基が挙げられる。上記フルオロアルキル基としては、上述のアルキル基において1つ以上の水素原子がフッ素原子で置き換わった基が挙げられる。
 本発明におけるアルコキシ基は、直鎖および分岐のいずれでもよく、例えば、炭素数が通常1~30の直鎖もしくは分枝鎖状のアルコキシ基が挙げられる。
 上記アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n−トリデシルオキシ基、n−テトラデシルオキシ基、2−n−ヘキシル−n−オクチルオキシ基、n−ペンタデシルオキシ基、n−ヘキサデシルオキシ基、n−ヘプタデシルオキシ基、n−オクタデシルオキシ基、n−ノナデシルオキシ基、n−イコシルオキシ基、n−ヘンイコシルオキシ基、n−ドコシルオキシ基、n−トリコシルオキシ基、n−テトラコシルオキシ基、n−ペンタコシルオキシ基、n−ヘキサコシルオキシ基、n−ヘプタコシルオキシ基、n−オクタコシルオキシ基、n−ノナコシルオキシ基、n−トリアコンチルオキシ基、メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基、メトキシメトキシメトキシ基、メトキシエトキシエトキシ基、ポリエチレングリコキシ基が挙げられ、
 好ましくはエトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n−トリデシルオキシ基、n−テトラデシルオキシ基、n−ペンタデシルオキシ基、n−ヘキサデシルオキシ基、n−ヘプタデシルオキシ基、n−オクタデシルオキシ基、n−ノナデシルオキシ基、n−イコシルオキシ基、メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基、メトキシメトキシメトキシ基、メトキシエトキシエトキシ基等の炭素数1~20のアルコキシ基が挙げられ、
 より好ましくはエトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n−トリデシルオキシ基、n−テトラデシルオキシ基、n−ペンタデシルオキシ基、n−ヘキサデシルオキシ基、メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基、メトキシメトキシメトキシ基、メトキシエトキシエトキシ基の炭素数1~16のアルコキシ基が挙げられる。
 本発明におけるアリール基としては、フェニル、ナフチル、フェナンスレニル、フロレニルなどが挙げられ、好ましくはフェニル、ナフチルが挙げられる。
 本発明におけるアルキル置換アリール基としては、上述のアルキル基を置換基として有するアリール基が挙げられる。アルキル置換アリール基におけるアリール基の例としては、上述のアリール基が挙げられる。
 本発明におけるアルコキシ置換アリール基としては、上述のアルコキシ基を置換基として有するアリール基が挙げられる。アルコキシ置換アリール基におけるアリール基の例としては、上述のアリール基が挙げられる。
 本発明におけるにおけるヘテロアリールとしては、好ましくはS、N及びOの少なくとも1種を1個又は2個を含む単環または二環の芳香族環であり、より好ましくはチオフェン環、フラン環、チアゾール環、チエノ[3,2−b]チオフェン環、フロ[3,2−b]フラン環、チエノ[3,2−b]フラン環、ベンゾ[b]チオフェン環、ベンゾ[b]フラン環が挙げられ、更に好ましくはチオフェン環、フラン環、チエノ[3,2−b]チオフェン環、ベンゾ[b]チオフェン環、ベンゾ[b]フラン環が挙げられる。
 本発明におけるアルキル置換ヘテロアリール基としては、上述のアルキル基を置換基として有するヘテロアリール基が挙げられる。アルキル置換ヘテロアリール基におけるヘテロアリール基の例としては、上述のヘテロアリール基が挙げられる。
 本発明におけるアルコキシ置換ヘテロアリール基としては、上述のアルコキシ基を置換基として有するヘテロアリール基が挙げられる。アルコキシ置換ヘテロアリール基におけるヘテロアリール基の例としては、上述のヘテロアリール基が挙げられる。
 本発明におけるアルケニル基は、直鎖および分枝鎖の何れでもよく、例えば、炭素数2~30の直鎖もしくは分枝鎖状のアルケニル基が挙げられる。
 該アルケニル基としては、エテニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、1−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、1−シクロヘキセニル基、1−ヘプテニル基、1−オクテニル基、1−ノネニル基、1−デケニル基、1−ウンデケニル基、1−ドデケニル基、1−トリデケニル基、1−テトラデケニル基、1−ペンタデケニル基、1−ヘキサデケニル基、1−ヘプタデケニル基、1−オクタデケニル基、1−ノナデケニル基、1−イコセニル基、1−ヘンイコセニル基、1−ドコセニル基、1−トリコセニル基、1−テトラコセニル基、1−ペンタコセニル基、1−ヘキサコセニル基、1−ヘプタコセニル基、1−オクタコセニル基、1−ノナコセニル基、及び1−トリアコンテニル基が挙げられ、
 好ましくはエテニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、1−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、1−ヘプテニル基、1−オクテニル基、1−ノネニル基、1−デケニル基、1−ウンデケニル基、1−ドデケニル基、1−トリデケニル基、1−テトラデケニル基、1−ペンタデケニル基、1−ヘキサデケニル基、1−ヘプタデケニル基、1−オクタデケニル基、1−ノナデケニル基、1−イコセニル基等の炭素数2~20のアルケニル基が挙げられ、
 より好ましくはエテニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、1−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、1−ヘプテニル基、1−オクテニル基、1−ノネニル基、1−デケニル基、1−ウンデケニル基、1−ドデケニル基、1−トリデケニル基、1−テトラデケニル基、1−ペンタデケニル基、1−ヘキサデケニル基等の炭素数2~16のアルケニル基が挙げられる。
 本発明におけるアルキニル基は、直鎖および分枝鎖の何れでもよく、例えば、炭素数2~30の直鎖もしくは分枝鎖状のアルキニルが挙げられる。
 上記アルキニル基の具体例としては、エチニル基、1−プロピニル基、1−ブチニル基、1−ペンチニル基、1−ヘキシニル基、1−ヘプチニル基、1−オクチニル基、1−ノニニル基、1−デキニル基、1−ウンデキニル基、1−ドデキニル基、1−トリデキニル基、1−テトラデキニル基、1−ペンタデキニル基、1−ヘキサデキニル基、1−ヘプタデキニル基、1−オクタデキニル基、1−ノナデキニル基、1−イコシニル基、1−ヘンイコシニル基、1−ドコシニル基、1−トリコシニル基、1−テトラコシニル基、1−ペンタコシニル基、1−ヘキサコシニル基、1−ヘプタコシニル基、1−オクタコシニル基、1−ノナコシニル基、及び1−トリアコンチニル基が挙げられ、
 好ましくはエチニル基、1−プロピニル基、1−ブチニル基、1−ペンチニル基、1−ヘキシニル基、1−ヘプチニル基、1−オクチニル基、1−ノニニル基、1−デキニル基、1−ウンデキニル基、1−ドデキニル基、1−トリデキニル基、1−テトラデキニル基、1−ペンタデキニル基、1−ヘキサデキニル基、1−ヘプタデキニル基、1−オクタデキニル基、1−ノナデキニル基、1−イコシニル基等の炭素数2~20のアルキニル基が挙げられ、
 より好ましくはエチニル基、1−プロピニル基、1−ブチニル基、1−ペンチニル基、1−ヘキシニル基、1−ヘプチニル基、1−オクチニル基、1−ノニニル基、1−デキニル基、1−ウンデキニル基、1−ドデキニル基、1−トリデキニル基、1−テトラデキニル基、1−ペンタデキニル基、1−ヘキサデキニル基等の炭素数2~16のアルキニル基が挙げられる。
 本発明におけるアルキルチオ基としては、直鎖および分枝鎖の何れでもよく、例えば、炭素数が通常1~30の直鎖もしくは分枝鎖状のアルキルチオが挙げられる。 上記アルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、n−ブチルチオ基、イソブチルチオ基、s−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基、n−ペンチルチオ基、シクロペンチルチオ基、n−ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、n−ヘプチルチオ基、シクロヘプチルチオ基、n−オクチルチオ基、シクロオクチルチオ基、2−エチル−n−ヘキシルチオ基、n−ノニルチオ基、n−デシルチオ基、n−ウンデシルチオ基、n−ドデシルチオ基、n−トリデシルチオ基、n−テトラデシルチオ基、2−n−ヘキシル−n−オクチルチオ基、n−ペンタデシルチオ基、n−ヘキサデシルチオ基、n−ヘプタデシルチオ基、n−オクタデシルチオ基、n−ノナデシルチオ基、n−イコシルチオ基、n−ヘンイコシルチオ基、n−ドコシルチオ基、n−トリコシルチオ基、n−テトラコシルチオ基、n−ペンタコシルチオ基、n−ヘキサコシルチオ基、n−ヘプタコシルチオ基、n−オクタコシルチオ基、n−ノナコシルチオ基、及びn−トリアコンチルチオ基などが挙げられ、
 好ましくはエチルチオ基、n−プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、n−ブチルチオ基、イソブチルチオ基、s−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基、n−ペンチルチオ基、n−ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、n−ヘプチルチオ基、シクロヘプチルチオ基、n−オクチルチオ基、シクロオクチルチオ基、2−エチル−n−ヘキシルチオ基、n−ノニルチオ基、n−デシルチオ基、n−ウンデシルチオ基、n−ドデシルチオ基、n−トリデシルチオ基、n−テトラデシルチオ基、2−n−ヘキシル−n−オクチルチオ基、n−ペンタデシルチオ基、n−ヘキサデシルチオ基、n−ヘプタデシルチオ基、n−オクタデシルチオ基、n−ノナデシルチオ基、n−イコシルチオ基等の炭素数2~20のアルキルチオ基が挙げられ、
 より好ましくはエチルチオ基、n−プロピルチオ基、n−ブチルチオ基、n−ペンチルチオ基、n−ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、n−ヘプチルチオ基、シクロヘプチルチオ基、n−オクチルチオ基、シクロオクチルチオ基、2−エチル−n−ヘキシルチオ基、n−ノニルチオ基、n−デシルチオ基、n−ウンデシルチオ基、n−ドデシルチオ基、n−トリデシルチオ基、n−テトラデシルチオ基、2−n−ヘキシル−n−オクチルチオ基、n−ペンタデシルチオ基、n−ヘキサデシルチオ基等の炭素数2~16のアルキルチオ基が挙げられる。
 本発明におけるアルキルカルボニル基としては、直鎖および分枝鎖の何れでもよく、例えば、炭素数が通常2~30、好ましくは2~17の直鎖もしくは分枝鎖状のアルキルカルボニルが挙げられる。
 上記アルキルカルボニル基としては、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基、n−ブチルカルボニル基、n−ヘキシルカルボニル基、n−オクチルカルボニル基、n−ドデシルカルボニル基、n−ペンタデシルカルボニ基、n−イコシルカルボニル基などが例示され、好ましくは、n−ヘキシルカルボニル基、n−ドデシルカルボニル基、n−ペンタデシルカルボニ基などが挙げられる。
 本発明におけるアルコキシカルボニル基としては、直鎖および分枝鎖の何れでもよく例えば、炭素数が通常2~30の直鎖もしくは分枝鎖状のアルコキシカルボニル基が挙げられる。
 上記アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、n−ヘキシルオキシカルボニル基、n−オクチルオキシカルボニル基、n−ドデシルオキシカルボニル基、n−ペンタデシルオキシカルボニル基、n−イコシルオキシカルボニル基などが例示され、
 好ましくはn−ヘキシルオキシカルボニル基、n−ドデシルオキシカルボニル基、n−ペンタデシルオキシカルボニル基など、炭素数2~17のアルコキシカルボニル基が挙げられる。
 本発明における(トリアルキル)シリル基としては、例えば、炭素原子数1~30のアルキル基で置換された三置換シリル基が挙げられる。
 上記(トリアルキル)シリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ−n−プロピルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリ−n−ブチルシリル基、トリ−s−ブチルシリル基、トリ−t−ブチルシリル基、トリ−イソブチルシリル基、t−ブチル−ジメチルシリル基、トリ−n−ペンチルシリル基、トリ−n−ヘキシルシリル基などが例示され、
 好ましくはトリメチルシリル基、トリ−n−プロピルシリル基、トリ−n−ブチルシリル基、トリ−n−ペンチルシリル基、トリ−n−ヘキシルシリル基など、炭素原子数1~6のアルキル基で置換された三置換シリル基が挙げられる。
 本発明における(ジアルキル)アミノ基としては、炭素原子数1~30、好ましくは炭素原子数1~10のアルキル基で置換された二置換アミノ基が挙げられる。
 上記(ジアルキル)アミノ基としては、好ましくは、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ−n−プロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジ−n−ブチルアミノ基、ジ−s−ブチルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジ−イソブチルアミノ基、t−ブチルイソプロピルアミノ基、ジ−n−ヘキシルアミノ基、ジ−n−オクチルアミノ基、ジ−n−デシルアミノ基などが挙げられる。
 上記R、R、R、R及びRは、独立して、水素原子、炭素数1~30のアルキル基、炭素数1~30のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~30のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~30のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~30のアルコキシ基で置換されたフェニル基、炭素数1~30のフルオロアルコキシ基で置換されたフェニル基、チエニル基、炭素数1~30のアルキル基で置換されたチエニル基、または、炭素数1~30のフルオロアルキル基で置換されたチエニル基であることが好ましい。
上記Rは、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基であることが更に好ましい。
本発明の化合物Iの好ましい態様を、以下に示す。
・環構造A、環構造B及び環構造Cは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、
X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは同一で、硫黄原子又は酸素原子である式(1)の化合物;
・環構造A、環構造B及び環構造Cは、独立して、ベンゼン環、炭素数1~20のアルキル基若しくはフルオロアルキル基で置換されたベンゼン環、又はフルオロベンゼンであり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、Rは炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基である式(1)の化合物;
・環構造A、環構造B及び環構造Cは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又は、ハロゲン置換ベンゼン環であり、X及びYは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、W及びZは、同一で、N−(R)である式(1)の化合物;
・環構造A、環構造B及び環構造Cは、独立して、ベンゼン環、炭素数1~20のアルキル基若しくはフルオロアルキル基で置換されたベンゼン環、又はフルオロベンゼンであり、X及びYは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、W及びZは、同一で、N−(R)であり、Rは炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基である式(1)の化合物;
・環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環であり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは、同一で、硫黄原子又は酸素原子である式(1)の化合物;
・環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、炭素数1~20のアルキル基若しくはフルオロアルキル基で置換されたベンゼン環、又はフルオロベンゼン環であり、環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環であり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、Rは炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基である式(1)の化合物;
・環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又は、ハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環であり、X及びYは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、W及びZは、同一で、N−(R)である式(1)の化合物;
・環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、炭素数1~20のアルキル基若しくはフルオロアルキル基で置換されたベンゼン環、又はフルオロベンゼン環であり、環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環であり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、Rは炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基である式(1)の化合物;
・環構造A及び環構造Bが、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、又は、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは、同一で、硫黄原子又は酸素原子である式(1)の化合物;
・環構造A及び環構造Bが、独立して、ベンゼン環、炭素数1~20のアルキル基若しくはフルオロアルキル基で置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、炭素数1~20のアルキル基若しくはフルオロアルキル基で置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、炭素数1~20のアルキル基若しくはフルオロアルキル基で置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、又は、フッ素置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、Rは炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基である式(1)の化合物;
・環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、又はハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、X及びYは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、W及びZは、同一で、N−(R)である式(1)の化合物;
 ・環構造A及び環構造Bが、独立して、ベンゼン環、炭素数1~20のアルキル基若しくはフルオロアルキル基で置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、炭素数1~20のアルキル基若しくはフルオロアルキル基で置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、炭素数1~20のアルキル基若しくはフルオロアルキル基で置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、又は、フッ素置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、X及びYは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、W及びZは、同一で、N−(R)であり、Rは炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基である式(1)の化合物。
 本発明の化合物Iとしては、以下に例示する化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ただし、各式において、nは、0~30の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
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Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030
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Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036
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Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039
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Figure JPOXMLDOC01-appb-I000044
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 本発明の化合物Iとしては、好ましくは、(1−1)、(1−2)、(1−3)、(1−4)、(1−6)、(1−8)、(1−13)、(1−14)、(1−15)、(1−16)、(1−21)、(1−22)、(1−23)、(1−24)、(1−29)、(1−30)、(1−31)、(1−32)、(1−34)、(1−36)、(1−41)、(1−42)、(1−43)、(1−44)、(1−49)、(1−50)、(1−51)、(1−52)、(1−65)、(1−66)、(1−67)、(1−68)、(1−69)、(1−70)、(1−72)、(1−77)、(1−78)、(1−79)、(1−80)、(1−85)、(1−86)、(1−87)、(1−88)、(1−101)、(1−102)、(1−103)、(1−104)、(1−115)、(1−116)、(1−121)、(1−122)、(1−123)、(1−124)、(1−129)、(1−130)、(1−131)、(1−132)、(1−137)、(1−138)、(1−139)、(1−140)、(1−146)、(1−153)、(1−154)、(1−155)、(1−156)、(1−157)、(1−158)、(1−159)、(1−160)、(1−161)、(1−162)、(1−163)、(1−164)、(1−173)、(1−174)、(1−175)、(1−176)、(1−177)、(1−178)、(1−179)、(1−180)、(1−181)、(1−182)、(1−185)、(1−186)、(1−193)、(1−194)、(1−195)、(1−196)、(1−201)、(1−202)、(1−205)、(1−206)、(1−215)、(1−243)、(1−244)、(1−250)、(1−251)、(1−256)、(1−257)、(1−258)、(1−259)、(1−262)、(1−264)、(1−265)、(1−268)、(1−269)、(1−270)、(1−271)、(1−274)、(1−275)、(1−276)、(1−277)、(1−278)、(1−279)、(1−280)、(1−281)、(1−282)、(1−283)、(1−284)、(1−285)、(1−286)、(1−287)、(1−288)、(1−289)、(1−290)、(1−291)、(1−292)、(1−293)、(1−294)、(1−295)、(1−296)、(1−297)、(1−298)、(1−299)、(1−305)、(1−306)、(1−307)、(1−309)、(1−310)、(1−311)、(1−313)、(1−315)、(1−316)、(1−304)、(1−321)、(1−322)、(1−323)、(1−324)、(1−327)、(1−328)、(1−329)、(1−330)、(1−331)、1−333)、(1−334)、(1−335)、(1−336)、(1−368)、(1−369)、(1−370)、(1−371)、(1−372)、(1−373)、(1−374)、(1−375)、(1−376)、(1−377)、(1−378)、(1−379)、(1−380)、(1−381)、(1−382)、(1−383)、(1−384)、(1−385)、(1−386)、(1−387)、(1−388)、(1−389)、(1−390)、(1−391)、(1−392)、(1−394)、(1−395)、(1−397)、(1−398)が挙げられ、さらに好ましくは、(1−1)、(1−2)、(1−3)、(1−4)、(1−21)、(1−22)、(1−23)、(1−24)、(1−29)、(1−30)、(1−31)、(1−32)、(1−49)、(1−50)、(1−51)、(1−52)、(1−65)、(1−66)、(1−67)、(1−68)、(1−85)、(1−86)、(1−87)、(1−88)、(1−101)、(1−102)、(1−103)、(1−104)、(1−121)、(1−122)、(1−123)、(1−124)、(1−129)、(1−130)、(1−131)、(1−132)、(1−137)、(1−138)、(1−139)、(1−140)、(1−153)、(1−154)、(1−155)、(1−156)、(1−161)、(1−162)、(1−164)、(1−173)、(1−174)、(1−175)、(1−176)、(1−178)、(1−180)、(1−181)、(1−182)、(1−193)、(1−194)、(1−195)、(1−196)、(1−201)、(1−202)、(1−205)、(1−206)、(1−250)、(1−251)、(1−256)、(1−257)、(1−258)、(1−259)、(1−264)、(1−265)、(1−268)、(1−269)、(1−270)、(1−271)、(1−274)、(1−275)、(1−278)、(1−279)、(1−280)、(1−281)、(1−282)、(1−283)、(1−284)、(1−285)、(1−286)、(1−287)、(1−288)、(1−289)、(1−292)、(1−293)、(1−296)、(1−297)、(1−305)、(1−306)、(1−307)、(1−309)、(1−310)、(1−311)、(1−313)、(1−315)、(1−316)、(1−321)、(1−322)、(1−323)、(1−324)、(1−327)、(1−328)、(1−329)、(1−330)、(1−333)、(1−334)、(1−335)、(1−336)、(1−392)、(1−394)、(1−395)が挙げられる。
 本発明の化合物Iは、たとえば、式(2)又は式(3)で表されるテトラハロゲン化合物(以下、この化合物を「テトラハロゲン化合物A」と称す。)とR−NH(Rは、上記定義と同じ。)との反応により得られる。該反応を行う工程を含む化合物Iの製造方法もまた、本発明の1つである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000049
(各式中、環構造A、環構造B及び環構造Cは、それぞれ上記定義と同じ。W’,X’,Y’及びZ’は、独立して、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、SO、(R)−C−(R)、(R)−Si−(R)、又はN−(R)で表される基を表し、R、R、R、R及びRは、上記定義と同じ。R、R、R及びRは、独立して、ハロゲン原子を表す。)
 本発明の製造方法における反応は、通常、有機溶媒中で行う。
 上記有機溶媒としては、上記反応に不活性な有機溶媒であればよく、トルエン、キシレン、等の芳香族炭化水素系溶媒;クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒;ヘキサン、ヘプタン、ジメトキシエタン等の脂肪族炭化水素系溶媒;クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素系溶媒;メタノール、イソプロパノール、t−ブタノール等の炭素数1~4のアルコール;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒;等の単独もしくは混合溶媒が挙げられ、好ましくは芳香族炭化水素系溶媒および脂肪族炭化水素系溶媒、より好ましくはトルエンやキシレンが挙げられる。
 本発明の製造方法において、R−NHのRは、炭素数1~30のアルキル基、炭素数1~30のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~30のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~30のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、又は、炭素数1~30のアルコキシ基で置換されたフェニル基であることが好ましく、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基,炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、又は、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基であることがより好ましく、炭素数1~16のアルキル基、炭素数1~16のアルキル基で置換されたフェニル基、又は、炭素数1~16のアルコキシ基で置換されたフェニル基であることが更に好ましい。
 上記R−NHの使用量は、テトラハロゲン化合物Aに対して通常0.5~50モル倍であり、好ましくは1~20モル倍、より好ましくは1~15モル倍である。
 上記テトラハロゲン化合物Aは、R、R、R及びRが、独立して、臭素又はヨウ素であることが好ましい。上記X’,Y’,W’及びZ’は、独立して、硫黄原子又は酸素原子であることが好ましい。
 反応溶液におけるテトラハロゲン化合物Aの濃度は特に限定されないが、通常溶媒1リットル当たり0.0001モルから20モル、好ましくは0.001モルから10モル、更に好ましくは0.01モルから5モルの範囲である。
 上記反応は、一般に、パラジウム触媒および塩基性試薬の存在下で行う。
 上記反応において、パラジウム触媒は、テトラハロゲン化合物Aに対して、パラジウム換算で通常0.01~30モル%、好ましくは0.01~20モル%で用いることができる。
 上記パラジウム触媒は、配位子とパラジウム化合物とを予め有機溶媒中で接触させることにより調製してもよいし、配位子とパラジウム化合物とを反応系内で接触させることにより調製してもよい。
 上記配位子としては、パラジウムに配位可能であって有機溶媒に可溶であればよく、例えば単座ホスフィン系配位子、多座配位子、カルベン系配位子等が挙げられ、単座配位子が好ましく、単座ホスフィン系配位子がより好ましい。
 単座ホスフィン系配位子としては、例えばトリ(n−ブチル)ホスフィン、トリ(t−ブチル)ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン、トリナフチルホスフィン、ジフェニルナフチルホスフィン、ジシクロヘキシルナフチルホスフィン等が挙げられ、トリ(t−ブチル)ホスフィンが好ましい。
 二座配位子としては、2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル、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、1,1’−(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、4,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)−9,9−ジメチルキサンテン、2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)ジフェニルエーテル、5,5’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−4,4’−ビ(1,3−ベンゾジオキソール)等のリン原子を2つ有する二座ホスフィン系配位子;2−(N,N−ジメチルアミノ)−2’−(ジシクロヘキシルアミノ)ビフェニル等の窒素原子及びリン原子をそれぞれ1つずつ有する二座アミノホスフィン系配位子;等が挙げられる。
 かかる配位子は、市販されているものを用いてもよいし、公知の方法により製造したものを用いてもよい。
 かかる配位子の使用量は、パラジウム化合物のパラジウムに対して、通常0.5~20モル倍である。
 上記パラジウム化合物としては、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム、パラジウムアセチルアセトナート、ジクロロ(シクロオクタ−1,5−ジエン)パラジウム、ジブロモビス(ベンゾニトリル)パラジウム、ジ−μ−クロロビス(π−アリル)ジパラジウム、ジクロロビス(ピリジン)パラジウム、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、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・ジクロロメタン錯体等の2価のパラジウム化合物; トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム・クロロホルム錯体、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム等の0価のパラジウム化合物;等が挙げられ、中でもトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム・クロロホルム錯体が好ましい。かかるパラジウム化合物は、通常、市販されているものを用いてもよいし、公知の方法により製造したものを用いてもよい。
 上記塩基性試薬としては、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物;炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属炭酸塩;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炭酸塩;リン酸リチウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム等のアルカリ金属リン酸塩;ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムt−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシド、リチウムt−ブトキシド等のアルカリ金属アルコキシド;等が挙げられ、好ましくは、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルコキシドが挙げられ、より好ましくはアルカリ金属アルコキシド、更に好ましくは炭素数1~6のアルカリ金属アルコキシドが挙げられる。塩基性試薬は単独で用いてもよいし、2種類以上を混合してもよい。
 塩基性試薬の使用量は、テトラハロゲン化合物Aに対して、通常、0.1モル倍から25モル倍、好ましくは1モル倍から20モル倍、更に好ましくは2モル倍から10モル倍である。塩基性試薬の使用量が少なすぎると、未反応の一級アミンの割合が増加することがある。
 反応温度は、通常0℃~反応液の還流温度、好ましくは250℃の範囲、より好ましくは40℃~200℃の範囲である。反応時間は特に制限されないが、通常、1分から120時間である。
 本反応を停止させる場合は、反応液に例えば、水、希塩酸などを添加する。反応停止後、通常の後処理、例えば抽出、洗浄等の操作を行うことで、化合物Iの粗生成物を得ることができる。該粗生成物は、晶析、昇華、各種クロマトグラフィーなどの操作をすることにより精製を行ってもよい。
 及び 式(3)で表される化合物(以下、この化合物を「テトラハロゲン化合物(3)」と称する。)もまた、本発明の一つである。
 上述の式(2)において、環構造Cがチエノ[3,2−b]チオフェン環であり、W’及びZ’が独立して硫黄原子又は酸素原子であり、R、R、R及びRが独立してハロゲン原子であるテトラハロゲン化合物(以下、この化合物を「テトラハロゲン化合物(2)」と称する。)、および、上述の式(3)において、環構造Cがチエノ[3,2−b]チオフェン環、フロ[3,2−b]フラン環、置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、又は置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、X’及びY’は、独立して、硫黄原子又は酸素原子であるテトラハロゲン化合物(以下、この化合物を「テトラハロゲン化合物(3)」と称する。)は、それぞれ本発明の一つである。
 テトラハロゲン化合物(2)及びテトラハロゲン化合物(3)における環構造Aおよび環構造Bとしては、それぞれ本発明の化合物Iと同様のものが挙げられ、それぞれベンゼン環、チオフェン環、又はフラン環であることが好ましい。
 テトラハロゲン化合物(3)における環構造Cとしては、好ましくは、チエノ[3,2−b]チオフェン環、フロ[3,2−b]フラン環、置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、および、置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、より好ましくは、チエノ[3,2−b]チオフェン環、置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、さらに好ましくはチエノ[3,2−b]チオフェン環が挙げられる。
 テトラハロゲン化合物(2)におけるW’及びZ’、ならびに、テトラハロゲン化合物(3)におけるX’及びY’としては、本発明の化合物Iと同様のものが挙げられる。
 テトラハロゲン化合物(2)及びテトラハロゲン化合物(3)におけるR、R、RおよびRは、それぞれハロゲン原子を表し、好ましくは臭素、ヨウ素原子が例示される。
 本発明のテトラハロゲン化合物(2)としては、以下に例示する化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ただし、nは、それぞれ0~30の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000052
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000054
 上記テトラハロゲン化合物としては、好ましくは(2−1)、(2−4)、(2−7)、(2−10)、(2−13)、(2−15)、(2−19)、(2−22)、(2−25)、(2−28)、(2−31)、(2−34)、(2−37)、(2−38)、(2−39)、(2−40)、(2−49)、(2−51)、(2−52)、(2−53)、(2−54)が挙げられ、より好ましくは(2−1)、(2−4)、(2−7)、(2−10)、(2−13)、(2−19)、(2−22)、(2−31)、(2−34)、(2−49)、(2−53)が挙げられる。
 本発明のテトラハロゲン化合物(3)としては、具体的には、以下に例示する化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ただし、nは、それぞれ0~30の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000056
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000057
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000058
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000059
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000060
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000062
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000065
 テトラハロゲン化合物(3)としては、好ましくは(3−1)、(3−4)、(3−7)、(3−10)、(3−13)、(3−15)、(3−19)、(3−22)、(3−25)、(3−31)、(3−34)、(3−37)、(3−46)、(3−55)、(3−58)、(3−61)、(3−64)、(3−67)、(3−69)、(3−73)、(3−79)、(3−85)、(3−88)、(3−91)、(3−97)、(3−100)、(3−101)、(3−107)、(3−108)が挙げられ、より好ましくは(3−1)、(3−4)、(3−7)、(3−10)、(3−13)、(3−19)、(3−31)、(3−34)、(3−37)、(3−46)、(3−55)、(3−58)、(3−61)、(3−64)、(3−67)、(3−85)、(3−88)、(3−91)、(3−100)、(3−101)、(3−107)、(3−108)が挙げられる。
 上記テトラハロゲン化合物(2)は、式(4)で表される化合物とハロゲン化剤との反応により製造することができる。
 式(4)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000066
(式中、環構造A,環構造B,環構造C,W’及びZ’は前記定義と同じ。R10およびR11は、それぞれ水素原子又はハロゲン原子を表す。但し、R10およびR11の少なくとも1つは水素原子を表す。)
 上記テトラハロゲン化合物(3)は、式(5)で表される化合物とハロゲン化剤との反応により製造することができる。
 式(5)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000067
(式中、環構造A,環構造B,環構造C,X’及びY’は、前記定義と同じ。R12およびR13は、それぞれ水素原子又はハロゲン原子を表す。但し、R12およびR13の少なくとも一つは水素原子を表す。)
 上記式(4)で表される化合物とハロゲン化剤との反応を行う工程を含むテトラハロゲン化合物(2)の製造方法、および、上記式(5)で表される化合物とハロゲン化剤との反応を行う工程を含むテトラハロゲン化合物(3)の製造方法もまた、それぞれ本発明の一つである。
 上記式(4)において、R10およびR11は、独立して水素、臭素、又はヨウ素原子を表し、R10およびR11の少なくとも1つは水素原子であることが好ましい。
 上記式(5)において、R12およびR13は、独立して水素、臭素、又はヨウ素原子を表し、R12およびR13の少なくとも1つは水素原子であることが好ましい。
 上記式(4)および上記式(5)において、W’、X’Y’及びZ’は、独立して硫黄原子又は酸素原子であることが好ましい。
 上記式(4)で表される化合物としては、例えば、2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾチオフェン)、2,2’−(2,5−ジヨードベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾチオフェン)、2,2’−(2,5−ジクロロベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾチオフェン)、
2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾフラン)、2,2’−(2,5−ジヨードベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾフラン)、2,2’−(2,5−ジクロロベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾフラン)、2,5−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)チエノ[3,2−b]チオフェン、2,5−ビス(1−ベンゾフラン−2−イル)チエノ[3,2−b]チオフェン、2,5−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)フロ[3,2−b]フラン、2,5−ビス(1−ベンゾフラン−2−イル)フロ[3,2−b]フラン、2,5−ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン−2−イル)チエノ[3,2−b]チオフェン、2,6−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン、2,6−ビス(1−ベンゾフラン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン、2,6−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジフラン、2,6−ビス(1−ベンゾフラン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジフラン、2,6−ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェンが挙げられる。
 上記式(5)で表される化合物としては、例えば、2,6−ジフェニルベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン、2,6−ビス(2−ブロモフェニル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン、2,6−ジフェニル−3,7−ジブロモベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン、2,6−ジフェニルベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジフラン、2,6−ビス(2−ブロモフェニル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジフラン、2,6−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン、2,6−ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン、2,6−ビス(1−ベンゾフラン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン、2,6−ビス(3−ブロモ−1−ベンゾフラン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン、2,6−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジフラン、2,6−ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジフラン、が挙げられる。
 式(4)で表される化合物および式(5)で表される化合物は、それぞれSynth.Met.2002,130,139; J.Org.Chem.2003,68,9813; J.Am.Chem.Soc.2007,129,12386等に従い、合成することができる。
 式(4)で表される化合物とハロゲン化剤との反応、および、式(5)で表される化合物とハロゲン化剤との反応は、それぞれ、通常、有機溶媒中で行う。
 これらの各反応における有機溶媒としては、上記例示した溶媒が挙げられ、好ましくはトルエン、クロロホルム、四塩化炭素、N,N−ジメチルホルムアミドが挙げられる。
 上記各反応において、ハロゲン化剤の使用量は、式(4)で表される化合物または式(5)で表される化合物に対して、通常0.1モル倍から50モル倍、好ましくは0.5モル倍から20モル倍、更に好ましくは1モル倍から10モル倍である。
 式(4)で表される化合物または式(5)で表される化合物の反応溶液における濃度は特に限定されないが、それぞれ、通常溶媒1リットル当たり0.0001モルから20モル、好ましくは0.001モルから10モル、更に好ましくは0.01モルから5モルの範囲である。
 上記ハロゲン化剤として、N−ブロモスクシンイミド、2−ブロモアセトアミド、臭素、ヨウ素、ヨウ素−過ヨウ素酸、一塩化ヨウ素−過酢酸、ベンジルトリメチルアンモニウムジクロロヨージド−塩化亜鉛(II)などが挙げられ、好ましくはN−ブロモスクシンイミド、臭素、ヨウ素−過ヨウ素酸が挙げられる。
 反応が進行しにくい場合は、過酸化ベンゾイルやアゾビスブチロニトリルなどの添加剤を触媒量加えてもよい。
 反応温度は、通常−78℃~反応液の還流温度、好ましくは200℃の範囲、より好ましくは−20℃~50℃の範囲である。反応時間は制限されないが、通常1分から48時間である。
 本反応を停止させる場合は、反応液に水などを添加する。反応停止後、通常の後処理、例えば抽出、洗浄等の操作を行うことで、粗生成物を得ることができる。該粗生成物は、晶析、昇華、各種クロマトグラフィーなどの操作をすることにより精製を行ってもよい。
 本発明の化合物Iは、上述のように、一般に厚み1nm~10μm、好ましくは厚み5nm~1μmの膜に加工すると、発光性や、半導体と同様の導電性を示す。ゆえに、本発明の化合物Iは、有機半導体材料として優れている。
 本発明の化合物Iを含む有機半導体デバイス、該化合物Iを含有する有機半導体薄膜、該化合物Iを含有する導電性薄膜、および、該化合物Iを含有する発光性薄膜もまた、それぞれ本発明の一つである。
 本明細書において、発光性薄膜とは、厚み1nm~10μmの膜であって、光や電気的刺激の条件下で発光する膜を意味する。上記発光性薄膜は、発光素子の材料として有用である。上記発光性薄膜を有する発光素子もまた、本発明の一つである。本発明の発光素子は、例えば有機発光ダイオード等の材料として有用である。
 本明細書において、発光素子とは発光性薄膜を用いたデバイスのことを意味する。
 本明細書において、導電性薄膜とは、厚み1nm~10μmの膜であって、光や電気的刺激の条件下で導電性を示す膜を意味する。上記導電性薄膜は、後述の有機半導体デバイス等の材料として有用である。
 本発明の有機半導体薄膜、導電性薄膜および発光性薄膜は、それぞれ、本発明の化合物Iを材料として用いる以外は、従来公知の方法と同様に製造することができる。
 次に、有機半導体デバイスについて説明する。
 本発明の有機半導体デバイスは、本発明の化合物Iを含む。該有機半導体デバイスは、一般に、有機トランジスタを含んでおり、該有機トランジスタは、該化合物Iを含む有機半導体薄膜を有する。上記化合物Iを含有する有機半導体薄膜もまた、本発明の一つである。
 上記該有機トランジスタは、本発明の化合物Iを含んでいるので、キャリア移動度が高い。上記該有機トランジスは、キャリア移動度を10−6cm/Vs以上とすることができる。
 本明細書において、上記キャリア移動度は、パラメータアナライザー等を用いて測定したドレイン電流およびゲート電圧について、下記式を適用することにより測定することができる。
Id=(W/2L)μCi(Vg−Vt)2・・・(a)
(式中、Id=電気的特性の飽和領域におけるドレイン電流、L=有機トランジスタのチャネル長、W=有機トランジスタのチャネル幅、Ci=ゲート絶縁膜の単位面積当たりの容量、Vg=ゲート電圧、Vt=ゲート電圧のしきい値電圧)
 本発明の有機トランジスタとしては、有機電界効果トランジスタが挙げられる。
 該有機電界効果トランジスタは、通常、ソース電極及びドレイン電極が半導体層に接しており、さらに活性層に接した絶縁層(誘電体層)を挟んでゲート電極が設けられていればよい。
 上記有機トランジスタの素子構造としては、例えば、(1)基板/ゲート電極/絶縁体層/ソース電極・ドレイン電極/半導体層からなる構造、(2)基板/半導体層+ソース電極・ドレイン電極/絶縁体層/ゲート電極からなる構造、(3)基板/ソース電極(又はドレイン電極)/半導体層+絶縁体層+ゲート電極/ドレイン電極(又はソース電極)からなる構造、(4)基板/ゲート電極/絶縁体層/半導体層/ソース電極(又はドレイン電極)からなる構造が挙げられる。
 上記各構造において、半導体層は、本発明の有機半導体薄膜を有する。各構造において該半導体層が複数である場合、同一平面内に設けてもよいし、積層して設けてもよい。上記各構造において、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極は、それぞれ複数設けてもよい。
 上記有機半導体薄膜を半導体層に形成する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、分子線エピタキシャル成長法などの真空プロセスでの形成法が挙げられ、好ましくは真空蒸着法が挙げられる。
 真空蒸着法にとは、化合物Iなどの有機半導体材料をルツボや金属ボート中で真空下、加熱し、蒸発した有機半導体材料を基板もしくは絶縁体材料に蒸着させる方法である。
 蒸着時の真空度は、通常1×10−1Pa以下、好ましくは1×10−3Pa以下である。蒸着時の基板温度は通常0℃~300℃、好ましくは20℃~200℃である。蒸着速度は、通常0.001nm/sec~10nm/secであり、好ましくは0.01nm/sec~1nm/secである。上記有機半導体薄膜の膜厚は、通常1nm~10μmであり、好ましくは5nm~1μmである。
 有機半導体薄膜を形成する方法として、溶液プロセスを用いてもよい。溶液プロセスとは、溶媒に溶解又は分散させた有機半導体材料を、基板もしくは絶縁体層に塗布する方法である。
 上記塗布の方法としては、キャスティング法、ディップコート法、ダイコーター法、ロールコーター法、バーコーター法、スピンコート法などの塗布法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクト印刷法などが挙げられる。これらの手法は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。
 本発明において、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を構成する材料は、一般的な導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ITO、炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。これらの電極材料は単独で使用してもよいし、2種類以上を混合して使用してもよい。
 電極の膜厚は、材料によっても異なるが、通常0.1nm~10μmであり、好ましくは0.5nm~5μmであり、より好ましくは1nm~3μmである。また、ゲート電極と基板を兼ねる場合は上記の膜厚より大きくてもよい。
 電極膜の形成方法としては、公知の種々の方法が挙げられる。具体的には、真空蒸着法、スパッタ法、塗布法、熱転写法、印刷法、ゾルゲル法などが挙げられる。成膜時又は成膜後に、パターニングを必要に応じて行うことが好ましい。パターニングの方法としても、種々の方法を用いることができる。具体的には、フォトレジストのパターニングとエッチングを組み合わせたフォトリソグラフィー法などが挙げられる。また、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷などの印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法などのソフトリソグラフィーの手法なども挙げられる。
 これらの手法は単独で用いてもよいし、2種類以上を混合してパターニングを行うことも可能である。
 絶縁層としては、無機酸化物や有機化合物皮膜などの種々の絶縁膜を用いることができる。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられ、好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物が挙げられる。有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、アクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、シアノエチルプルランなどが挙げられ、好ましくは、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコールが挙げられる。
 これらの絶縁層材料は単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。絶縁層の膜厚は、材料によっても異なるが、通常0.1nm~100μmであり、好ましくは0.5nm~50μmであり、より好ましくは5nm~10μmである。
 絶縁層の形成方法としては、公知の種々の方法を用いることができる。具体的には、スピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、キャスト、バーコート、ブレードコーティングなどの塗布法、スクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェットなどの印刷法、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法、CVD法などのドライプロセス法が挙げられる。その他、ゾルゲル法やアルミニウム上のアルマイト、シリコンの熱酸化膜のように金属上に酸化物膜を形成する方法などが挙げられる。
 基板材料としては、ガラス、紙、石英、セラミック、フレキシブルな樹脂製シートなどが挙げられる。樹脂フィルムとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)などが挙げられる。基板の厚さとしては、通常1μm~10mmであり、好ましくは5μm~5mmである。
 半導体層と接触する絶縁体層や基板の部分において、絶縁体層や基板上に表面処理を行ってもよい。半導体層が積層される絶縁体層上に表面処理を行うことにより、素子のトランジスタ特性を向上させることができる。表面処理としては、具体的には、ヘキサメチルジシラザン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシランなどによる疎水化処理、塩酸、硫酸、過酸化水素水などによる酸処理、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アンモニアなどによるアンモニア処理、オゾン処理、フッ素化処理、酸素やアルゴンなどのプラズマ処理、ラングミュラー・ブロジェット膜の形成処理、その他の絶縁体や半導体等からなる薄膜の形成処理、機械的処理、コロナ放電などの電気的処理、繊維などを利用したラビング処理などが挙げられる。
 表面処理を行う方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、塗布法、印刷法、ゾルゲル法などが挙げられる。
 半導体層上に樹脂もしくは無機化合物からなる保護膜を設けてもよい。保護膜の形成により、外気の影響を抑制してトランジスタの駆動を安定化することができる。
 以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。
 各実施例において、化合物の測定は、以下の方法で行った。
1.H−NMR:EX270(日本電子株式会社製)を用いて測定した。
2.HRMS:JMS−T100GC(日本電子株式会社製)を用いて測定した。
[実施例1] 2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾチオフェン)の製造
 1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼン(1.38g、2.83mmol)、ベンゾ[b]チオフェン−2−イルボロン酸(1.5g、8.43mmol)、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・ジクロロメタン錯体(0.26g、0.23mmol)、テトラヒドロフラン(16mL)及び炭酸ナトリウム水溶液(2M、8mL)の混合液を窒素雰囲気下、約65℃で12時間還流させた。室温まで放冷した後、反応混合液に水を加え、クロロホルムにより抽出した。得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後、溶媒を減圧下留去した。得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製することにより、2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾチオフェン)(1.2g、2.4mmol)を収率85%で得た。
 2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾチオフェンの物性は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl、δppm):7.91(s、2H)、7.84−7.90(m、4H)、7.59(s、2H)、7.35−7.45(m、4H)
[実施例2] 2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン)の製造
2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾチオフェン(0.47g、0.94mmol)、N−ブロモスクシンイミド(0.37g、2.07mmol)、過酸化ベンゾイル(触媒量)、及びクロロホルム(71mL)の混合液を室温(20~25℃)で8時間攪拌した。溶媒を留去した後、得られた固体をエタノールで洗浄し、減圧下で乾燥することにより、2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン)を収率73%で得た。
 2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン)の物性は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl、δppm):7.86−7.93(m、4H)、7.81(s、2H)、7.41−7.57(m、4H)
[実施例3] 化合物1の製造
2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン)(0.1g、0.15mmol)、4−ヘキシルアニリン(0.059g、0.33mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0.028g、0.03mmol)、トリtert−ブチルホスフィン(0.025g、0.12mmol)、ナトリウムtert−ブトキシド(0.38g、4mmol)及びトルエン(5mL)の混合液を窒素雰囲気下、約110℃で48時間還流させた。室温まで放冷した後、反応混合液に水を加え、クロロホルムにより抽出した。得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後、溶媒を減圧下留去した。得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製することにより、下記化1で示される化合物1(0.63g、0.9mmol)を収率60%で得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000068
 化合物1の物性は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl、δppm):7.86(d、2H)、7.68(s、2H)、7.57(d、4H)、7.47(d、4H)、7.17−7.33(m、6H)、2.81(t、4H)、1.74−1.85(m、4H)、1.38−1.53(m、12H)、0.95(t、6H)
HRMS(MLDI−TOF):calcd for C4644、688.2946;found 688.2913
[実施例4] 化合物2の製造
2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン)(8.8g、13.4mmol)、4−n−ドデシルアニリン(38.5g、147.1mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(2.45g、2.7mmol)、ナトリウムtert−ブトキシド(11.31g、117.7mmol)、トリtert−ブチルホスフィン(2.16g、10.7mmol)及びトルエン(430mL)の混合液を窒素雰囲気下、約110℃で15時間還流させた。室温まで放冷した後、反応混合液に水を加え、クロロホルムにより抽出した。得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後、溶媒を減圧下留去した。得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよびクロロホルムから再結晶することで、下記式2で示される化合物2(5.11g、5.96mmol)を収率45%で得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000069
化合物2の物性は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl、δppm):7.87(d、2H)、7.69(s、2H)、7.58(d、4H)、7.49(d、4H)、7.18−7.33(m、6H)、2.82(t、4H)、1.76−1.82(m、4H)、1.29−1.55(m、36H)、0.91(t、6H)
HRMS(MLDI−TOF):calcd for C5868、856.4824;found 856.4783
[実施例5] 化合物3の製造
2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン)(8.8g、13.4mmol)、4−n−オクチルアニリン(30.21g、147.1mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(2.45g、2.7mmol)、ナトリウムtert−ブトキシド(11.31g、117.7mmol)、トリtert−ブチルホスフィン(2.16g、10.7mmol)及びトルエン(430mL)の混合液を窒素雰囲気下、約110℃で18時間還流させた。室温まで放冷した後、反応混合液に水を加え、クロロホルムにより抽出した。得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後、溶媒を減圧下留去した。得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製することで、下記式3で示される化合物3(4.34g、5.82mmol)を収率44%で得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000070
化合物3の物性は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl、δppm):7.87(d、2H)、7.69(s、2H)、7.58(d、4H)、7.49(d、4H)、7.18−7.33(m、6H)、2.82(t、4H)、1.78−1.84(m、4H)、1.34−1.55(m、20H)、0.92(t、6H)
HRMS(MLDI−TOF):calcd for C5052、744.3572;found 744.3555
[実施例6] 化合物4の製造
2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン)(8.8g、13.4mmol)、4−n−オクチルオキシアニリン(32.56g、147.1mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(2.45g、2.7mmol)、ナトリウムtert−ブトキシド(11.31g、117.7mmol)、トリtert−ブチルホスフィン(2.16g、10.7mmol)及びトルエン(430mL)の混合液を窒素雰囲気下、約110℃で8時間還流させた。室温まで放冷した後、反応混合液に水を加え、クロロホルムにより抽出した。得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後、溶媒を減圧下留去した。得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよびクロロホルムから再結晶することで、下記式4で示される化合物4(4.56g、5.87mmol)を収率43%で得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000071
化合物4の物性は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl、δppm):7.87(d、2H)、7.62(s、2H)、7.58(d、4H)、7.16−7.56(m、10H)、4.13(t、4H)、1.86−1.94(m、4H)、1.34−1.59(m、20H)、0.93(t、6H)
HRMS(MLDI−TOF):calcd for C5052、776.3470;found 776.3450
[実施例7]  化合物5の製造
2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン)(0.3g、0.46mmol)、4−n−ヘキシルオキシアニリン(0.97g、5.01mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0.08g、0.09mmol)、ナトリウムtert−ブトキシド(0.39g、4.01mmol)、トリtert−ブチルホスフィン(0.07g、0.36mmol)及びトルエン(15mL)の混合液を窒素雰囲気下、約110℃で25.5時間還流させた。室温まで放冷した後、反応混合液に水を加え、クロロホルムにより抽出した。得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後、溶媒を減圧下留去した。得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよびクロロホルムから再結晶することで、下記式5で示される化合物5(0.14g、0.2mmol)を収率44%で得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000072
化合物5の物性は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl、δppm):7.87(d、2H)、7.62(s、2H)、7.56(d、4H)、7.16−7.31(m、10H)、4.14(t、4H)、1.86−1.97(m、4H)、1.39−1.60(m、12H)、0.98(t、6H)
HRMS(MLDI−TOF):calcd for C4644、720.2844;found 720.2833
[実施例8]  化合物6の製造
2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン)(10.0g、15.2mmol)、n−ドデシルアミン(31.0g、167.2mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(2.8g、3.04mmol)、ナトリウムtert−ブトキシド(12.9g、133.7mmol)、(±)−2,2’−Bis(diphenylphosphino)−1,1’−binaphthyl(7.6g、12.2mmol)及びトルエン(500mL)の混合液を窒素雰囲気下、約110℃で21時間還流させた。室温まで放冷した後、反応混合液に水を加え、クロロホルムにより抽出した。得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後、溶媒を減圧下留去した。得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよびクロロホルムから再結晶することで、下記化6で示される化合物6(4.91g、7.0mmol)を収率46%で得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000073
化合物6の物性は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl、δppm):8.03(d、2H)、7.94(d、2H)、7.33(s、2H)、7.46(dd、2H)、7.33(dd、2H)、4.65(t、4H)、1.97−2.05(m、4H)1.20−1.50(m、36H)、0.86(t、6H)
HRMS(MLDI−TOF):calcd for C4660、704.4198;found 704.4194
[実施例9] 2,5−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)チエノ[3,2−b]チオフェンの製造
実施例1において、1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼンの代わりに2,5−ジブロモチエノ[3,2−b]チオフェンを用いることで、2,5−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)チエノ[3,2−b]チオフェンが得られる。
[実施例10] 2,5−ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン−2−イル)−3,6−ジブロモチエノ[3,2−b]チオフェンの製造
実施例2において、2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾチオフェンの代わりに2,5−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)チエノ[3,2−b]チオフェンを用い、N−ブロモスクシンイミドを2,5−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)チエノ[3,2−b]チオフェンの4モル倍用いることで、2,5−ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン−2−イル)−3,6−ジブロモチエノ[3,2−b]チオフェンが得られる。
[実施例11]  化合物7の製造
実施例3において、2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン)の代わりに2,5−ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン−2−イル)−3,6−ジブロモチエノ[3,2−b]チオフェンを用いることで、下記式7で示される化合物7が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000074
[実施例12]  2,6−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェンの製造
 実施例1において、1,4−ジブロモ−2,5−ジヨードベンゼンの代わりに2,6−ジブロモベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェンを用いることで、2,6−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェンが得られる。
[実施例13] 2,6−ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン−2−イル)−3,7−ジブロモベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェンの製造
 実施例2において、2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(1−ベンゾチオフェンの代わりに2,6−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェンを用い、N−ブロモスクシンイミドを2,6−ビス(1−ベンゾチオフェン−2−イル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェンの4モル倍用いることで、2,6−ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン−2−イル)−3,7−ジブロモベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェンが得られる。
[実施例14]  化合物8の製造
実施例3において、2,2’−(2,5−ジブロモベンゼン−1,4−ジイル)ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン)の代わりに2,6−ビス(3−ブロモ−1−ベンゾチオフェン−2−イル)−3,7−ジブロモベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェンを用いることで、下記式8で示される化合物8が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000075
[実施例15] 有機トランジスタIの作製
 厚さ300nmの熱酸化膜を有する高濃度にドーピングされたn−型シリコン基板をアセトン中で10分間超音波洗浄した後、オゾンUVを20分間照射した。その後、トルエンで希釈したベータフェネチルトリクロロシランをスピンコートすることにより熱酸化膜表面をシラン処理した。
 次に実施例4で製造した化合物2をクロロホルムに溶解して、化合物2の濃度が0.8重量%の溶液を調製し、該溶液をメンブランフィルターでろ過して塗布液を作製した。該塗布液を、上記表面処理した基板上にスピンコート法により塗布し、化合物2の塗布膜(厚み:約60nm)を形成した。さらに該塗布膜を窒素雰囲気中で120℃にて30分熱処理することにより、化合物2の有機半導体薄膜を形成した。
 更に、メタルマスクを用いた真空蒸着法により、有機半導体薄膜上に、有機半導体薄膜側から三酸化モリブデン及び金の積層構造を有するソース電極及びドレイン電極(各電極のサイズ:チャネル長20μm、チャネル幅2mm)を作製することにより、図2の構造を有する有機トランジスタIを製造することができた。
 [実施例16] 有機トランジスタIの電気特性
有機トランジスタIの電気特性を、半導体パラメータ4200(KEITHLEY社製)を用いて測定した。
その結果、あるゲート電圧(Vg)において、ドレイン電圧(Vd)に対するドレイン電流(Id)の変化曲線は、良好であり、高いドレイン電圧において飽和領域を有していた。また、ゲート電極に印加する負のゲート電圧を増加させると、負のドレイン電流も増加することから、有機トランジスタIは、p型の有機トランジスタであることを確認することができた。
有機トランジスタIにおけるキャリアの飽和電界効果移動度μは、有機トランジスタの電気特性の飽和領域におけるドレイン電流Idを表す式を用いて算出した。
 Id=(W/2L)μCi(Vg−Vt)2・・・(a)
(式中、L=有機トランジスタのチャネル長、W=有機トランジスタのチャネル幅、Ci=ゲート絶縁膜の単位面積当たりの容量、Vg=ゲート電圧、Vt=ゲート電圧のしきい値電圧)
 キャリアの電界効果移動度(キャリア移動度)は1×10−3cm/Vs、及びオン/オフ電流比は10であった。
[実施例17] 有機トランジスタIIの作製
チャネル幅2mm及びチャネル長20μmの金電極を有するSiO熱酸化膜付き高濃度ドープn−型シリコン基板(熱酸化膜の厚み300nm)を、アセトン中で10分間超音波洗浄した後、オゾンUVを20分間照射した。その後、トルエンで希釈したベータフェネチルトリクロロシランをスピンコートすることによりシラン処理した。さらに、イソプロピルアルコールで希釈したペンタフルオロベンゼンチオールをスピンコートして、金電極表面をチオール処理した。
次に、実施例4で合成した化合物2を石英るつぼに入れ、表面処理した基板とともに真空蒸着装置にセットした。装置チェンバ内の真空度1×10−4Pa以下、基板温度60℃の条件で、るつぼを加熱して化合物2を揮発させ、基板上に析出させることによって化合物2からなる有機半導体薄膜を形成させた。以上の工程により、図1の構造を有する有機トランジスタIIを製造することができた。有機半導体薄膜の膜厚は、約100nmであった。
[実施例18] 有機トランジスタIIの電気特性
有機トランジスタIIの電気特性を実施例16と同様に測定した結果、キャリアの電界効果移動度は1.4×10−3cm/Vs、オン/オフ電流比は10であった。
[実施例19] 有機トランジスタIIIの作製
チャネル幅2mm及びチャネル長20μmの金電極を有するSiO熱酸化膜付き高濃度ドープn−型シリコン基板(熱酸化膜の厚み300nm)を、アセトン中で10分間超音波洗浄した後、オゾンUVを20分間照射した。その後、トルエンで希釈したベータフェネチルトリクロロシランをスピンコートすることによりシラン処理した。さらに、イソプロピルアルコールで希釈したペンタフルオロベンゼンチオールをスピンコートして、金電極表面をチオール処理した。
 次に実施例5で製造した化合物3をキシレンに溶解して、化合物3の濃度が1.0重量%の溶液を調製し、該溶液をメンブランフィルターでろ過して塗布液を作製した。
 この塗布液を、上記基板にスピンコート法により塗布することにより塗布膜(厚み:約60nm)を得、さらに該塗布膜を窒素雰囲気中で120℃にて30分熱処理することにより、化合物3の有機半導体薄膜を形成した。以上の工程により、図1の構造を有する有機トランジスタIIIを製造することができた。
[実施例20] 有機トランジスタIIIの電気特性
有機トランジスタIIIの電気特性を実施例16と同様に測定した結果、キャリアの電界効果移動度は5×10−5cm/Vs、オン/オフ電流比は10であった。
[実施例21] 有機トランジスタIVの作製
化合物2の代わりに化合物3を用いた以外は実施例17と同様に操作することにより、図1の構造を有する有機トランジスタIVを製造することができた。
[実施例22] 有機トランジスタIVの電気特性
有機トランジスタIVの電気特性を実施例16と同様に測定した結果、キャリアの電界効果移動度は3.3×10−3cm/Vs、オン/オフ電流比は10であった。
[実施例23] 有機トランジスタVの作製
チャネル幅2mm及びチャネル長20μmの金電極を有するSiO熱酸化膜付き高濃度ドープn−型シリコン基板(熱酸化膜の厚み300nm)を、アセトン中で10分間超音波洗浄した後、オゾンUVを20分間照射した。
 次に実施例6で製造した化合物4をキシレンに溶解して、化合物4の濃度が0.5重量%の溶液を調製し、これをメンブランフィルターでろ過して塗布液を作製した。
 この塗布液を上記基板上にキャスト法により塗布し、化合物4からなる膜厚約90nmの薄膜を形成した。さらに該薄膜を窒素雰囲気中で60℃にて30分熱処理することにより、図1の構造を有する有機トランジスタVを製造することができた。
[実施例24] 有機トランジスタVの電気特性
有機トランジスタVの電気特性を実施例16と同様に測定した結果、キャリアの電界効果移動度は1.1×10−4cm/Vs、オン/オフ比電流は10であった。
[実施例25] 有機トランジスタVIの作製
化合物2の代わりに化合物4を用いた以外は実施例17と同様に操作し、更に有機半導体薄膜を窒素雰囲気中で110℃にて30分熱処理することにより、図1の構造を有する有機トランジスタVIを製造することができた。
[実施例26] 有機トランジスタVIの電気特性
有機トランジスタVIの電気特性を実施例16と同様に測定した結果、キャリアの電界効果移動度は5.6×10−4cm/Vs、オン/オフ電流比は10であった。
 本発明の化合物は、有機トランジスタ等、有機半導体材料に適用することができる。本発明の製造方法は、上記化合物を簡便に製造する方法として有用である。

Claims (37)

  1.  式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    (式中、環構造A及び環構造Bは、独立して、置換されていてもよい芳香族環又は置換されていてもよい複素環を表し;
    環構造Cは、置換されていてもよいベンゼン環、ヘテロ[3,2−b]ヘテロール環、又は置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジヘテロール環を表し、W,X,Y及びZは、独立して、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、SO、(R)−C−(R)、(R)−Si−(R)、又はN−(R)を表し、W,X,Y及びZの少なくともいずれか1つは、N−(R)であり、
    、R、R、R及びRは、独立して、水素原子、置換基i、置換基ii、ハロゲンで置換されていてもよいアリール基、又はハロゲンで置換されていてもよいヘテロアリール基を表し、置換基iは下記群Pより選択される基であり、置換基iiは置換された下記群Pより選択される基であり、群Pは、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基およびアルキル置換ヘテロアリール基からなる。)
    で表される化合物。
  2.  環構造A及び環構造Bが、独立して、芳香族環、複素環、置換基iiiで置換された芳香族環、置換基ivで置換された芳香族環、置換基iiiで置換された複素環、置換基ivで置換された複素環、ハロゲン置換芳香族環、又は、ハロゲン置換複素環であり、
    置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、
    置換基ivは、フッ素原子で置換された下記Q群より選ばれる置換基であり、
    Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる請求の範囲1に記載の化合物。
  3.  環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されたベンゼン環、ハロゲン置換ベンゼン環、ナフタレン環、置換基iiiで置換されたナフタレン環、置換基ivで置換されたナフタレン環、ハロゲン置換ナフタレン環、ベンゾ[b]チオフェン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[b]チオフェン環、置換基ivで置換されたベンゾ[b]チオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[b]チオフェン環、ベンゾ[b]フラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[b]フラン環、置換基ivで置換されたベンゾ[b]フラン環、または、ハロゲン置換ベンゾ[b]フラン環である請求の範囲2に記載の化合物。
  4.  環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されたベンゼン環、または、ハロゲン置換ベンゼン環である請求の範囲2に記載の化合物。
  5.  環構造Cが、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されたベンゼン環、ハロゲン置換ベンゼン環、チエノ[3,2−b]チオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基ivで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基ivで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、又は、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、
    置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、
    置換基ivは、フッ素原子で置換された下記Q群より選ばれる置換基であり、
    Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる
    請求の範囲1に記載の化合物。
  6.  環構造Cが、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、置換基ivで置換されたベンゼン環、ハロゲン置換ベンゼン環、または、チエノ[3,2−b]チオフェン環である請求の範囲5に記載の化合物。
  7.  WおよびXのいずれか一方は、N−(R)であり、
    もう一方は硫黄、酸素、(R)−C−(R)又は(R)−Si−(R)であり、
    ZはWと同一であり、YはXと同一である請求の範囲1に記載の化合物。
  8.  WおよびXのいずれか一方は、N−(R)であり、
    もう一方は硫黄原子又は酸素原子であり、
    ZはWと同一であり、YはXと同一である請求の範囲1に記載の化合物。
  9.  R、R、R、R及びRは、独立して、水素原子、炭素数1~30のアルキル基、炭素数1~30のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~30のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~30のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~30のアルコキシ基で置換されたフェニル基、炭素数1~30のフルオロアルコキシ基で置換されたフェニル基、チエニル基、炭素数1~30のアルキル基で置換されたチエニル基、または、炭素数1~30のフルオロアルキル基で置換されたチエニル基である請求の範囲1に記載の化合物。
  10.  Rは、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、または、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基である請求の範囲1に記載の化合物。
  11.  環構造A、環構造B及び環構造Cは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、
    置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、
    Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる
    請求の範囲1に記載の化合物。
  12.  環構造A、環構造B及び環構造Cは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又は、ハロゲン置換ベンゼン環であり、X及びYは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、W及びZは、同一で、N−(R)であり、
    置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、
    Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる
    請求の範囲1に記載の化合物。
  13.  環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環であり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは、同一で、硫黄原子又は酸素原子である請求の範囲2に記載の化合物。
  14.  環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又は、ハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環であり、X及びYは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、W及びZは、同一で、N−(R)である請求の範囲2に記載の化合物。
  15.  環構造A及び環構造Bが、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、又は、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、X及びYは、同一で、N−(R)であり、W及びZは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、
    置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、
    Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる
    請求の範囲1に記載の化合物。
  16.  環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、置換基iiiで置換されたベンゼン環、又はハロゲン置換ベンゼン環であり、環構造Cは、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、置換基iiiで置換されたベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環、又はハロゲン置換ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、X及びYは、同一で、硫黄原子又は酸素原子であり、W及びZは、同一で、N−(R)であり、
    置換基iiiは下記Q群より選ばれる置換基であり、
    Q群は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アリール基、アルコキシ置換アリール基、アルコキシ置換ヘテロアリール基、アルキル置換ヘテロアリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルチオ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、(トリアルキル)シリル基および(ジアルキル)アミノ基からなる
    請求の範囲1に記載の化合物。
  17.  式(2)又は式(3)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    (式中、環構造A、環構造B及び環構造Cは、それぞれ請求の範囲1と同じ。W’,X’,Y’及びZ’は、独立して、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、SO、(R)−C−(R)、(R)−Si−(R)、又はN−(R)を表し、R、R、R、R及びRは、請求の範囲1と同じ。R、R、R及びRは、独立して、ハロゲン原子を表す。)で表されるテトラハロゲン化合物とR−NH(式中、Rは、請求の範囲1と同じ。)
    との反応を行う工程を含む請求の範囲1記載の化合物の製造方法。
  18.  R、R、R及びRは、独立して、臭素又はヨウ素である請求の範囲17記載の製造方法。
  19.  X’,Y’,W’及びZ’は、独立して、硫黄原子又は酸素原子である請求の範囲17または18記載の製造方法。
  20.  Rは、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、フェニル基、炭素数1~20のアルキル基で置換されたフェニル基、炭素数1~20のフルオロアルキル基で置換されたフェニル基、又は、炭素数1~20のアルコキシ基で置換されたフェニル基である請求の範囲17~19の何れか1に記載の製造方法。
  21.  式(2)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    (式中、環構造Aおよび環構造Bは、それぞれ請求の範囲1と同じ。環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環であり、W’及びZ’は、独立して硫黄原子又は酸素原子である。R、R、R及びRは、独立してハロゲン原子を表す。)で表されるテトラハロゲン化合物。
  22.  環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、ナフタレン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、フラン環、または、ベンゾフラン環である請求の範囲21記載のテトラハロゲン化合物。
  23.  式(3)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
    (式中、環構造Aおよび環構造Bは、それぞれ請求の範囲1と同じ。環構造Cは、チエノ[3,2−b]チオフェン環、フロ[3,2−b]フラン環、置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン環、又は置換されていてもよいベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジフラン環であり、X’及びY’は、独立して、硫黄原子又は酸素原子である。)で表されるテトラハロゲン化合物。
  24.  環構造A及び環構造Bは、独立して、ベンゼン環、ナフタレン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、フラン環、または、ベンゾフラン環である請求の範囲23に記載のテトラハロゲン化合物。
  25.  式(4)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
    (式中、環構造A,環構造B,環構造C、W’及びZ’は、請求の範囲17と同じ定義である。R10およびR11は、独立して、水素又はハロゲン原子を表し、R10およびR11の少なくとも1つは、水素原子である。)で表される化合物とハロゲン化剤との反応を行う工程を含む
    式(2)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
    (式中、W’、Z’、RおよびRは、それぞれ請求の範囲17と同じ定義である。)で表されるテトラハロゲン化合物の製造方法。
  26.  R10およびR11は、独立して水素、臭素、又はヨウ素原子を表し、R10およびR11の少なくとも1つは水素原子である請求の範囲25記載の製造方法。
  27.  W’及びZ’は、独立して硫黄原子又は酸素原子である請求の範囲25記載の製造方法。
  28.  式(5)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
    (式中、環構造A,環構造B,環構造C、X’及びY’は、請求の範囲17と同じ定義である。R12およびR13は、独立して、水素又はハロゲン原子を表し、R12およびR13の少なくとも1つは、水素原子である。)
    で表される化合物とハロゲン化剤との反応を行う工程を含む式(3)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
    (式中、X’、Y’、RおよびRは、それぞれ請求の範囲17と同じ定義である。)で表されるテトラハロゲン化合物の製造方法。
  29.  R12およびR13は、独立して水素、臭素、又はヨウ素原子を表し、R12およびR13の少なくとも1つは水素原子である請求の範囲28記載の製造方法。
  30.  X’及びY’は、独立して硫黄原子又は酸素原子である請求の範囲28または29記載の製造方法。
  31.  請求の範囲1記載の化合物を含む有機半導体デバイス。
  32.  請求の範囲1記載の化合物を含有する導電性薄膜。
  33.  請求の範囲1記載の化合物を含有する発光性薄膜。
  34.  請求の範囲1記載の化合物を含有する有機半導体薄膜。
  35.  キャリア移動度が10−6cm/Vs以上である請求の範囲34記載の有機半導体薄膜。
  36.  請求の範囲34又は35に記載の有機半導体薄膜を有する有機トランジスタ。
  37.  請求の範囲33記載の発光性薄膜を有する発光素子。
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