WO2019181646A1 - 高分子化合物、高分子化合物を含む有機半導体材料、および有機半導体材料を含む有機電子デバイス - Google Patents

高分子化合物、高分子化合物を含む有機半導体材料、および有機半導体材料を含む有機電子デバイス Download PDF

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WO2019181646A1
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group
semiconductor material
organic semiconductor
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俊輔 丹波
家 裕隆
安蘇 芳雄
一剛 萩谷
光 田中
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国立大学法人大阪大学
東洋紡株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/04Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers only
    • C08G65/06Cyclic ethers having no atoms other than carbon and hydrogen outside the ring
    • C08G65/08Saturated oxiranes
    • C08G65/10Saturated oxiranes characterised by the catalysts used
    • C08G65/12Saturated oxiranes characterised by the catalysts used containing organo-metallic compounds or metal hydrides
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Definitions

  • the present invention relates to a polymer compound, an organic semiconductor material containing the polymer compound, and an organic electronic device containing the organic semiconductor material.
  • Organic semiconductor materials are one of important materials in the field of organic electronics, and can be classified into electron-donating p-type organic semiconductor materials and electron-accepting n-type organic semiconductor materials.
  • Various semiconductor elements can be manufactured by appropriately combining p-type organic semiconductor materials and n-type organic semiconductor materials, and such semiconductor elements include, for example, excitons (excitons) formed by recombination of electrons and holes. It is applied to organic electronic devices such as organic electroluminescence that emits light by the action of the above, organic thin film solar cells that convert light into electric power, and organic thin film transistors that control the amount of current and voltage.
  • a donor-acceptor semiconductor polymer compound including an acceptor unit and a donor unit has a longer wavelength as a result of charge transfer between units spreading to the entire main chain via a ⁇ -conjugated chain. Since light can be absorbed, it is known that light absorption efficiency can be increased.
  • the acceptor unit has an electron accepting property
  • the donor unit has an electron donating property, so that the HOMO level is high and the LUMO level is low from the viewpoint of stability. It has been demanded.
  • Patent Document 1 a technique using a tetrazolopyridine compound as an organic semiconductor material.
  • an aromatic ring or halogen atom which may be substituted is bonded to the tetrazolopyridine moiety, and a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon is bonded. Groups may be bonded. If this compound is used, the HOMO level can be increased while the LUMO level is kept low, so that this compound is useful as an organic semiconductor material.
  • the structural unit derived from the compound proposed in Patent Document 1 is electron-accepting and can be expected to function as an acceptor unit in an extended ⁇ -conjugated system. Therefore, it can be used as a donor-acceptor type semiconductor polymer compound in combination with a donor unit.
  • Patent Document 1 the use of a structural unit derived from the above compound as a donor unit has not been studied.
  • An object of the present invention is to provide a polymer compound that can be preferably used as an organic semiconductor material. Another object of the present invention is to provide an organic semiconductor material containing the polymer compound. Another object of the present invention is to provide an organic electronic device including the organic semiconductor material.
  • the present invention includes the following inventions.
  • each R 1 independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. * Represents a bond.
  • R 2 represents an aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group, and m represents an integer of 0 to 2.
  • a 1 each independently represents an aromatic ring which may have a substituent, and n represents an integer of 1 to 5.
  • Y 1 and Y 2 each independently represent a 5-membered or 6-membered heterocyclic ring containing one or more heteroatoms.
  • [3] The polymer compound according to [1] or [2], wherein the donor unit and the acceptor unit are alternately arranged.
  • [4] The polymer compound according to any one of [1] to [3], which has a number average molecular weight of 2,000 or more and 300,000 or less.
  • An organic semiconductor material comprising the polymer compound according to any one of [1] to [4].
  • [6] The organic semiconductor material according to [5], which is an n-type organic semiconductor material.
  • An organic electronic device comprising the organic semiconductor material according to [5] or [6].
  • the polymer compound of the present invention has a donor unit containing tetrazolopyridine and an acceptor unit having a specific structure as repeating units.
  • the polymer compound of the present invention is useful as an organic semiconductor material because it can lower the LUMO level while keeping the HOMO level low and has good thermal stability.
  • FIG. 1 is a graph showing the results of the transfer curve of polymer compound A after annealing at 120 ° C.
  • FIG. 2 is a graph showing the result of the transfer curve of polymer compound B after annealing at 120 ° C.
  • FIG. 3 is a graph showing the result of the transfer curve of polymer compound C after annealing at 120 ° C.
  • the present inventors have intensively studied in order to provide a novel polymer compound that can be used as an organic semiconductor material. As a result, the present inventors have found that a polymer compound having a donor unit containing tetrazolopyridine and an acceptor unit having a specific structure as a repeating unit is useful as an organic semiconductor material, and completed the present invention.
  • the polymer compound of the present invention has a donor unit containing tetrazolopyridine and an acceptor unit represented by the following formulas (Ac-1) to (Ac-6) as repeating units. There are features.
  • the “unit represented by the formula (x)” may be simply referred to as “unit (x)”.
  • the “compound represented by the formula (x)” may be simply referred to as “compound (x)”.
  • each R 1 independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. * Represents a bond.
  • the acceptor unit means an electron-accepting structural unit, preferably a unit represented by the above formula (Ac-1) or (Ac-2), and represented by the above formula (Ac-1). Are more preferred.
  • the alkyl group for R 1 may be linear or branched.
  • alkyl group for R 1 examples include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, and n-octyl.
  • the alkyl group of R 1 preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 24 carbon atoms, and still more preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • the donor unit means an electron-donating structural unit and includes tetrazolopyridine.
  • the tetrazolopyridine is represented by the following formula.
  • the LUMO level can be lowered while keeping the HOMO level low, the stability is improved, the thermal stability is improved, and various functional groups are added. It becomes easy.
  • a polymer compound having the donor unit and the acceptor unit as a repeating unit is excellent as an organic semiconductor material (donor-acceptor type organic semiconductor material) because it exhibits donor properties in an extended ⁇ -conjugated system. It becomes.
  • Examples of the donor unit containing tetrazolipyridine include units represented by the following formula (I) or formula (II).
  • R 2 represents an aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group, and m represents an integer of 0 to 2.
  • a 1 each independently represents an aromatic ring which may have a substituent, and n represents an integer of 1 to 5.
  • Y 1 and Y 2 each independently represent a 5-membered or 6-membered heterocyclic ring containing one or more heteroatoms.
  • the aliphatic hydrocarbon group or alicyclic hydrocarbon group represented by R 2 preferably has 1 to 30 carbon atoms.
  • the aliphatic hydrocarbon group for R 2 may be linear or branched.
  • the aliphatic hydrocarbon group for R 2 may be an alkyl group or an unsaturated aliphatic hydrocarbon group such as an alkenyl group and an alkynyl group, and is preferably an alkyl group.
  • Examples of the alkyl group for R 2 include the same groups as the alkyl groups exemplified as the alkyl group for R 1 .
  • the carbon number of the aliphatic hydrocarbon group for R 2 is more preferably 1 to 24, and still more preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • the alicyclic hydrocarbon group for R 2 may be monocyclic or polycyclic.
  • the alicyclic hydrocarbon group for R 2 may be a cycloalkyl group, or an unsaturated alicyclic hydrocarbon group such as a cycloalkenyl group or a cycloalkynyl group, and is preferably a cycloalkyl group.
  • alicyclic hydrocarbon group for R 2 examples include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, and a cyclononyl group; And polycyclic cycloalkyl groups such as a bicyclohexyl group, a bicycloheptyl group, and a bicyclooctyl group.
  • a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, and a cyclononyl group
  • polycyclic cycloalkyl groups such as
  • the number of carbon atoms in the alicyclic hydrocarbon group represented by R 2 is more preferably 3-20, and still more preferably 3-14.
  • m is preferably 0 or 1, more preferably 0.
  • each of the aromatic rings represented by A 1 may be independently an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring.
  • Aromatic hydrocarbon ring examples include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and a phenanthrene ring, and among these, a benzene ring is preferable.
  • aromatic heterocycle examples include an aromatic heterocycle represented by the following formula, and among these, a thiophene ring, a thiazole ring, a pyridine ring, a pyrrole ring, an imidazole ring, a furan ring, an oxazole ring and the like. preferable.
  • the aromatic ring of A 1 is preferably substituted with a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and among these, more preferably substituted with a fluorine atom.
  • a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and among these, more preferably substituted with a fluorine atom.
  • the number of halogen atom substitutions is preferably 1 or 2.
  • the aromatic ring of A 1 may have a substituent other than a halogen atom.
  • Examples of the substituent other than the halogen atom include an alkyl group, an alkoxy group, and a halogenated alkyl group.
  • alkyl group the group similar to the alkyl group illustrated as an alkyl group of R ⁇ 1 > is mentioned, for example.
  • the alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms, and more preferably 1 to 24 carbon atoms.
  • alkoxy group examples include a group in which —O— is bonded to the alkyl group.
  • the alkoxy group preferably has 1 to 30 carbon atoms, and more preferably 1 to 24 carbon atoms.
  • halogenated alkyl group examples include groups in which a hydrogen atom of the alkyl group is substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom) such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
  • a halogen atom preferably a fluorine atom
  • the halogenated alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably 1 to 4 carbon atoms.
  • halogenated alkyl group examples include perfluoroalkyl groups such as a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, and a nonafluorobutyl group, and a trifluoromethyl group is particularly preferable.
  • the aromatic hydrocarbon ring is preferably bonded to the pyridine ring of tetrazolopyridine at the 2-position or 5-position, and the aromatic heterocycle is tetrazolopyridine at the 2-position. It is preferably bonded to the pyridine ring.
  • a 1 in the above formula (I) may be different from each other but is preferably the same.
  • n is preferably 2 or 3.
  • aromatic rings represented by the following formulas (Ar1) to (Ar8) are preferable.
  • R 3 represents a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or a halogenated alkyl group.
  • R 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • p1 represents an integer of 0 to 2
  • p2 represents an integer of 0 to 1
  • p3 represents an integer of 0 to 4
  • p4 represents an integer of 0 to 3.
  • halogen atom for R 3 examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among these, a fluorine atom is preferable.
  • the alkyl group for R 3 and the alkyl group for R 4 are the same as the alkyl groups exemplified as the alkyl group for R 1 .
  • R 4 is preferably an alkoxy group or a halogenated alkyl group.
  • the alkoxy group and halogenated alkyl group for R 3 are the same as the alkoxy group and halogenated alkyl group exemplified as the substituent that the aromatic ring for A 1 may have.
  • aromatic rings represented by the above formulas (Ar1) to (Ar8) are more preferable, More preferred are units represented by the following formulas (Ar1-11) to (Ar4-11).
  • Examples of the donor unit represented by the above formula (I) include a unit represented by the following formula (IA).
  • a 10 and A 11 have the same meanings as A 1 above, and n11 is each independently an integer of 1 to 5. n11 is preferably 2 or 3.
  • each A 10 and A 11 may be the same or different.
  • each formula number means a structure represented by the following formulas (Ar1-1-1) to (Ar4-1-2).
  • R 5 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Examples of the alkyl group include the same groups as the alkyl groups exemplified as the alkyl group for R 1 .
  • * Represents a bond with a tetrazolopyridine unit.
  • the units (IA-1) to (IA-144) shown in the above table are more preferable, and the units (IA-1), (IA-14), (IA-27) and (IA-40) are more preferable.
  • Examples of the heterocyclic ring represented by Y 1 or Y 2 include a heterocyclic ring represented by the following formula. Among these, a thiophene ring, a thiazole ring, a pyridine ring, a pyrrole ring, an imidazole ring, a furan ring, and an oxazole ring are preferable.
  • R 6 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group for R 6 may be either a linear alkyl group or a branched alkyl group, and specific examples include the same groups as the alkyl groups exemplified as the alkyl group for R 1 .
  • the heterocyclic ring represented by Y 1 or Y 2 may not have a substituent and may have a substituent.
  • halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom; aliphatic hydrocarbon group; alkoxy group; and halogenated alkyl group Is preferred.
  • the number of substituents is preferably 1 or 2 and more preferably 1 for each heterocycle represented by Y 1 or Y 2 .
  • Halogen atom As said halogen atom, a bromine atom and an iodine atom are more preferable, for example, and a bromine atom is still more preferable.
  • the aliphatic hydrocarbon group may be chained or cyclic. In the case of a chain, it may be either a straight chain or a branched chain.
  • the chain aliphatic hydrocarbon group may be an alkyl group; or an unsaturated chain aliphatic hydrocarbon group such as an alkenyl group or an alkynyl group, and an alkyl group is more preferable.
  • the alkyl group may be either a linear alkyl group or a branched alkyl group, and specific examples include the same groups as the alkyl groups exemplified as the alkyl group for R 1 .
  • the number of carbon atoms of the chain aliphatic hydrocarbon group is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 24, and still more preferably 1 to 20.
  • the cycloaliphatic hydrocarbon group (alicyclic hydrocarbon group) may be monocyclic or polycyclic.
  • the alicyclic hydrocarbon group may be a cycloalkyl group; or an unsaturated alicyclic hydrocarbon group such as a cycloalkenyl group or a cycloalkynyl group, and a cycloalkyl group is more preferable.
  • alicyclic hydrocarbon group examples include the same groups as the alicyclic hydrocarbon groups exemplified as the alicyclic hydrocarbon group for R 2 .
  • the carbon number of the alicyclic hydrocarbon group is preferably 3 to 20, more preferably 3 to 14.
  • alkoxy group examples include groups in which —O— is bonded to the alkyl group.
  • the number of carbon atoms of the alkoxy group is preferably 1-30, more preferably 1-24.
  • Halogenated alkyl group examples include groups in which a hydrogen atom of the alkyl group is substituted with a halogen atom (particularly preferably a fluorine atom) such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
  • halogenated alkyl group examples include perfluoroalkyl groups such as a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, and a nonafluorobutyl group, and a trifluoromethyl group is more preferable.
  • the number of carbon atoms of the halogenated alkyl group is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 10, and still more preferably 1 to 4.
  • heterocyclic ring represented by Y 1 or Y 2 is preferably an aromatic ring represented by the following formula.
  • R 11 represents a halogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alkoxy group, or a halogenated alkyl group.
  • R 12 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • p11 represents an integer of 0 to 2
  • p12 represents 0 or 1
  • p13 represents an integer of 0 to 3.
  • * a and * b is * 1 in the formula (II), and the other is * 2.
  • Examples of the halogen atom represented by R 11 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a bromine atom or an iodine atom is more preferable.
  • Examples of the aliphatic hydrocarbon group represented by R 11 include the same groups as the aliphatic hydrocarbon group which may substitute the heterocyclic ring represented by Y 1 or Y 2 .
  • the number of carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon group represented by R 11 is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 24, and still more preferably 1 to 20.
  • Examples of the alkoxy group represented by R 11 include the same groups as the alkoxy groups that may be substituted on the heterocyclic ring represented by Y 1 or Y 2 .
  • the number of carbon atoms of the alkoxy group represented by R 11 is preferably 1-30, more preferably 1-24, and still more preferably 1-20.
  • halogenated alkyl group represented by R 11 examples include the same groups as the halogenated alkyl groups that may be substituted on the heterocyclic ring represented by Y 1 or Y 2 .
  • the number of carbon atoms of the halogenated alkyl group represented by R 11 is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 10, and still more preferably 1 to 4.
  • Examples of the alkyl group represented by R 12 include the same groups as the alkyl groups exemplified as the alkyl group for R 1 .
  • the alkyl group represented by R 12 preferably has 1 to 30 carbon atoms, and more preferably 1 to 24 carbon atoms.
  • Y 1 and Y 2 are the following formulas (Y1-1), (Y1-2), (Y2-1), (Y2-2), (Y3-1), (Y3-2) ), (Y4-1), (Y4-2), (Y5-1), (Y5-2), (Y6-1), (Y6-2), (Y7-1), (Y7-2), And a heterocyclic ring represented by (Y8-1) or (Y8-2).
  • the following formulas (Y1-1), (Y2-1), (Y3-1), (Y4-1), (Y5 -1), (Y6-1), (Y7-1), or (Y8-1) is more preferred.
  • Y 1 and Y 2 may or may not be the same heterocycle, and the same heterocycle is preferable.
  • R 11 , R 12 , p11, p12, and p13 are as defined above, and * 1 and * 2 correspond to * 1 or * 2 in the formula (II).
  • the donor unit represented by the above formula (II) may be a unit represented by the following formula (IIa).
  • N10 is preferably 0.
  • Donor unit and acceptor unit As the combination of the donor unit (I) and the acceptor unit, the following combinations are preferable.
  • the donor unit and the acceptor unit are preferably arranged alternately.
  • the polymer compound of the present invention preferably has a number average molecular weight Mn of 2000 or more and 300000 or less.
  • the number average molecular weight Mn is more preferably 3000 or more, still more preferably 5000 or more, more preferably 100,000 or less, and still more preferably 50000 or less.
  • the polymer compound of the present invention preferably has a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 1 or more and 3 or less.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) is more preferably 2 or less.
  • the present invention also includes an organic semiconductor material containing the polymer compound. That is, since the donor unit containing tetrazolopyridine has high thermal stability and excellent electron donating properties, the donor unit and the above formulas (Ac-1) to (Ac-6) [particularly, The polymer compound having the acceptor unit represented by the above formula (Ac-1) or (Ac-2)] as a repeating unit can lower the LUMO level while keeping the HOMO level low, It is also useful as an organic semiconductor material from the viewpoint of stability.
  • the organic semiconductor material can be preferably used as an n-type organic semiconductor material.
  • the present invention also includes an organic electronic device including the organic semiconductor material. That is, the said organic-semiconductor material can be used suitably as a raw material of organic electronic devices, such as an organic electroluminescent element, an organic thin-film transistor element, an organic photoelectric conversion element, a solar cell module, for example.
  • organic electronic devices such as an organic electroluminescent element, an organic thin-film transistor element, an organic photoelectric conversion element, a solar cell module, for example.
  • a polymer compound having a donor unit containing tetrazolopyridine and an acceptor unit represented by the following formulas (Ac-1) to (Ac-6) as a repeating unit is boron or
  • the tinned donor unit and the halogenated acceptor unit can be produced by a cross-coupling reaction using a transition metal catalyst.
  • R 2 represents an aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group, and m represents an integer of 0 to 2.
  • a 1 each independently represents an aromatic ring which may have a substituent, and n represents an integer of 1 to 5.
  • Y 1 and Y 2 each independently represent a 5-membered or 6-membered heterocyclic ring containing one or more heteroatoms.
  • the polymer compound (X) of the present invention can be produced by reacting a compound represented by the following formula (1) with a compound represented by the following formula (5).
  • the step of reacting the compound (1) and the compound (5) may be referred to as a “coupling step”.
  • R 2 , m, A 1 , and n are as defined above.
  • X 1 represents a halogen atom.
  • M 1 represents a boron atom or a tin atom.
  • L 1 represents an aliphatic hydrocarbon group, a hydroxyl group, an alkoxy group, or an aryloxy group.
  • k1 represents 2 or 3.
  • nx represents an integer of 2 or more.
  • a 6 represents an acceptor unit represented by the following formulas (Ac-1) to (Ac-6).
  • R 1 has the same meaning as described above.
  • halogen atom for X 1 examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a bromine atom is preferable.
  • Examples of the aliphatic hydrocarbon group for L 1 include the same groups as those exemplified as the aliphatic hydrocarbon group for R 2 .
  • the number of carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon group for L 1 is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 4.
  • alkoxy group for L 1 examples include the same groups as the alkoxy groups exemplified as the substituent that the aromatic ring for A 1 may have.
  • the number of carbon atoms of the alkoxy group of L 1 is preferably 1-6, and more preferably 1-2.
  • aryloxy group for L 1 examples include a phenyloxy group, a benzyloxy group, and a phenylenebis (methyleneoxy) group.
  • the number of carbon atoms of the aryloxy group of L 1 is preferably 6-20, and more preferably 6-10.
  • k1 is 2 or 3 depending on the type of M 1 , 2 when M 1 is a boron atom, and 3 when M 1 is a tin atom.
  • examples of * -M 1 (L 1 ) k1 include groups represented by the following formulas (Om-1) to (Om-4).
  • R 16 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (preferably a hydrogen atom).
  • * represents a bond.
  • * -M 1 (L 1 ) k1 includes a group represented by the following formula (Om-5) or (Om-6). In the following formula, * represents a bond.
  • the molar ratio of the compound (1) to the compound (5) is preferably in the range of 1:99 to 99: 1, more preferably in the range of 20:80 to 80:20, and in the range of 40:60 to 60:40. Is more preferable.
  • Examples of the catalyst in the coupling step include metal catalysts, and preferably include metal catalysts such as palladium catalysts, nickel catalysts, iron catalysts, copper catalysts, rhodium catalysts, and ruthenium catalysts. Among these, a palladium-based catalyst is more preferable.
  • the palladium of the palladium-based catalyst may be zero-valent or divalent.
  • the palladium-based catalyst examples include palladium (II) chloride, palladium (II) bromide, palladium (II) iodide, palladium (II) oxide, palladium (II) sulfide, palladium (II) telluride, hydroxide Palladium (II), palladium selenide (II), palladium cyanide (II), palladium acetate (II), palladium trifluoroacetate (II), palladium acetylacetonate (II), diacetate bis (triphenylphosphine) palladium (II), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II), dichlorobis (acetonitrile) palladium (II), dichlorobis (benzonitrile) palladium (II), dichloro 1,2-bis (diphenyl
  • These catalysts may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.
  • tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0), dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) chloroform Adducts are particularly preferred.
  • the molar ratio of the compound (1) to the catalyst [compound (1): catalyst] is generally about 1: 0.0001 to 1: 0.5. From the viewpoint of yield and reaction efficiency. To 1: 0.001 to 1: 0.3, more preferably 1: 0.005 to 1: 0.2, and even more preferably 1: 0.01 to 1: 0.1.
  • a specific ligand may be coordinated with the catalyst.
  • Examples of the ligand include trimethylphosphine, triethylphosphine, tri (n-butyl) phosphine, tri (isopropyl) phosphine, tri (tert-butyl) phosphine, tri-tert-butylphosphonium tetrafluoroborate, bis ( tert-butyl) methylphosphine, tricyclohexylphosphine, diphenyl (methyl) phosphine, triphenisphosphine, tris (o-tolyl) phosphine, tris (m-tolyl) phosphine, tris (p-tolyl) phosphine, tris (2-furyl) ) Phosphine, tris (2-methoxyphenyl) phosphine, tris (3-methoxyphenyl) phosphine, tris (4-methoxyphenyl) phosphine, 2-dicyclohex
  • the molar ratio of the catalyst to the ligand is generally about 1: 0.5 to 1:10, and the yield and reaction efficiency In view of the above, 1: 1 to 1: 8 is preferable, 1: 1 to 1: 7 is more preferable, and 1: 1 to 1: 5 is further preferable.
  • a base may coexist.
  • M 1 is a boron atom
  • M 1 is a tin atom
  • Examples of the base include alkali metal salt compounds such as lithium hydride, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate; magnesium hydroxide, calcium hydroxide, water Alkaline earth metal salt compounds such as barium oxide, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate; lithium methoxide, sodium methoxide, potassium methoxide, lithium ethoxide, sodium ethoxide, potassium ethoxide, lithium isopropoxide, sodium Isopropoxide, potassium isopropoxide, lithium tert-butoxide, sodium tert-butoxide, potassium tert-butoxide, lithium tert-amyl alkoxide, sodium tert-amyl Rukokishido, alkoxy alkali metal compounds such as potassium tert- amyl alkoxide; lithium hydride, sodium hydride, metal hydride compounds such as potassium hydride; and the like.
  • an alkali metal salt compound or an alkoxy alkali metal compound is preferable, and sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, lithium tert-butoxide, sodium tert-butoxide, and potassium tert-butoxide are more preferable.
  • the molar ratio of the compound (1) to the base [compound (1): base] is generally about 1: 1 to 1:10. From the viewpoint of yield and reaction efficiency, 1: 1.5 to 1: 8 is preferred, 1: 1.8 to 1: 6 is more preferred, and 1: 2 to 1: 5 is even more preferred.
  • a solvent that does not affect the reaction can be used.
  • an ether solvent an aromatic solvent, an ester solvent, a hydrocarbon solvent, a halogen solvent, a ketone solvent, An amide solvent or the like can be used.
  • the ether solvent include diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dimethoxyethane, cyclopentylmethyl ether, tert-butyl methyl ether, and dioxane.
  • Examples of the aromatic solvent include benzene, toluene, xylene, mesitylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, and tetralin.
  • Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, and butyl acetate.
  • Examples of the hydrocarbon solvent include pentane, hexane, heptane, octane, decalin, and the like.
  • Examples of the halogen solvent include dichloromethane, chloroform, dichloroethane, dichloropropane, and the like.
  • Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
  • Examples of the amide solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro. -(1H) -pyrimidinone and the like.
  • nitrile solvents such as acetonitrile, sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide, sulfone solvents such as sulfolane, and the like can be used.
  • a solvent may be used individually by 1 type and may be used in mixture of 2 or more types. Among these, tetrahydrofuran, toluene, chlorobenzene, and N, N-dimethylformamide are preferable, and chlorobenzene is particularly preferable.
  • the amount of the solvent is generally about 1 mL or more and about 150 mL or less with respect to 1 g of the total of the compound (1) and the compound (5), and 5 mL or more from the viewpoint of yield and reaction efficiency. 100 mL or less is preferable, 8 mL or more and 90 mL or less are more preferable, and 10 mL or more and 80 mL or less are more preferable.
  • the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and further preferably 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower from the viewpoint of increasing the reaction efficiency.
  • the reaction temperature may be adjusted using a microwave.
  • the compound represented by the above formula (1) used for producing the compound (X) of the present invention can be produced by, for example, a production method represented by the following scheme.
  • M 2 represents a boron atom or a tin atom.
  • L 2 represents an aliphatic hydrocarbon group, a hydroxyl group, an alkoxy group, or an aryloxy group, and a plurality of L 2 may form a ring together with M 2 .
  • k2 represents 2 or 3.
  • the compound (1) is obtained by oxidizing the compound (3) to obtain the compound (2) (step 1: oxidation step), and adding an aromatic ring to the compound (2) to obtain the compound (2B).
  • Step 2 aromatic ring addition step
  • the compound (1B) is obtained by reacting the azide compound in the presence of a base
  • Step 3 cyclization step
  • step 4 halogenation step
  • the compound (1) is obtained by halogenating the compound (2B) to obtain a compound (2C) (step 5: halogenation step), and then reacting the compound (2C) with an azide compound in the presence of a base.
  • Step 6 cyclization step).
  • Step 1 Oxidation step
  • compound (2) can be obtained by reacting the following compound (3) with an oxidizing agent.
  • halogen atom for X 1 examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a bromine atom is preferable.
  • a percarboxylic acid such as metachloroperbenzoic acid can be used.
  • the amount of the oxidizing agent is preferably 0.1 mol or more and 10 mol or less, more preferably 0.5 mol or more and 5 mol or less with respect to 1 mol of the compound (3).
  • halogen solvents such as dichloromethane, chloroform, dichloroethane, dichloropropane and the like are preferable.
  • the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and further preferably 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower from the viewpoint of increasing the reaction efficiency.
  • the reaction temperature may be adjusted using a microwave.
  • Step 2 Aromatic ring addition step
  • a compound (2B) having an aromatic ring can be produced by reacting the following compound (2) with a compound represented by the following formula (4).
  • R 2 , m, A 1 , n, X 1 , M 2 , L 2 and k 2 are as defined above.
  • M 2 , L 2 and k2 are the same as M 1 , L 1 and k1, respectively.
  • * -M 2 (L 2 ) k2 is the same as * -M 1 (L 1 ) k1 .
  • a 1 can be appropriately selected from the above-mentioned range depending on the target compound.
  • the amount of the compound (4) is preferably 1.2 to 10 mol, more preferably 2 to 7 mol, relative to 1 mol of the compound (2).
  • a catalyst When reacting the compound (2) and the compound (4), a catalyst may be allowed to coexist.
  • a catalyst similar to the catalyst exemplified in the coupling step can be used, and a metal catalyst can be used.
  • the metal catalyst examples include transition metal catalysts such as palladium catalyst, nickel catalyst, iron catalyst, copper catalyst, rhodium catalyst, and ruthenium catalyst. Among these, a palladium-based catalyst is preferable.
  • the palladium of the palladium-based catalyst may be zero-valent or divalent.
  • the palladium catalyst one or more of the palladium catalysts exemplified in the coupling step can be used. Among these, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) or dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) is preferable.
  • the molar ratio of the compound (2) to the catalyst [compound (2): catalyst] is preferably about 1: 0.0001 to 1: 0.5, and from the viewpoint of yield and reaction efficiency, 1: 0.001 to 1: 0.4 is more preferable, 1: 0.005 to 1: 0.3 is more preferable, and 1: 0.01 to 1: 0.2 is particularly preferable.
  • a specific ligand may be coordinated with the catalyst.
  • 1 type (s) or 2 or more types can be used among the ligands illustrated by the said coupling process, Even if the catalyst which any of these ligands coordinated is used for reaction. Good.
  • the molar ratio of the catalyst to the ligand is generally about 1: 0.5 to 1:10. From the viewpoint of yield and reaction efficiency Is preferably 1: 1 to 1: 8, more preferably 1: 1 to 1: 7, and even more preferably 1: 1 to 1: 5.
  • a base When reacting the compound (2) and the compound (4), a base may be further allowed to coexist.
  • a base when M 1 is a boron atom, a base is preferably allowed to coexist, and when M 1 is a tin atom, the base may not be allowed to coexist.
  • Examples of the base include the same bases as exemplified in the coupling step, and alkoxyalkali metal compounds are preferable. Lithium tert-butoxide, sodium tert-butoxide, potassium tert-butoxide, sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate Is more preferable.
  • the molar ratio of the compound (2) to the base [compound (2): base] is generally about 1: 1 to 1:10, and from the viewpoint of yield and reaction efficiency, 1: 1.5 to 1: 8 is preferred, 1: 1.8 to 1: 6 is more preferred, and 1: 2 to 1: 5 is even more preferred.
  • a solvent that does not affect the reaction can be used.
  • an ether solvent, an aromatic solvent, an ester solvent, a hydrocarbon solvent, a halogen solvent, a ketone solvent A solvent, an amide solvent, or the like can be used.
  • the ether solvent include diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dimethoxyethane, cyclopentyl methyl ether, tert-butyl methyl ether, dioxane and the like.
  • Examples of the aromatic solvent include benzene, toluene, xylene, mesitylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, and the like.
  • Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, and butyl acetate.
  • Examples of the hydrocarbon solvent include pentane, hexane, heptane, and the like.
  • Examples of the halogen solvent include dichloromethane, chloroform, dichloroethane, dichloropropane, and the like.
  • Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
  • amide solvent examples include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro. -(1H) -pyrimidine and the like.
  • nitrile solvents such as acetonitrile, sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide, and sulfone solvents such as sulfolane can be used.
  • tetrahydrofuran, dioxane, toluene, xylene, and N, N-dimethylformamide are preferable.
  • the amount of the solvent is generally about 1 mL or more and 100 mL or less with respect to 1 g of the compound (2), and is preferably 5 mL or more and 80 mL or less from the viewpoint of yield and reaction efficiency. 8 mL or more and 70 mL or less are more preferable, and 10 mL or more and 60 mL or less are more preferable.
  • the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and further preferably 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower from the viewpoint of increasing the reaction efficiency.
  • the reaction temperature may be adjusted using a microwave.
  • Steps 3 and 6 cyclization step
  • Compound (1) can be obtained by reacting compound (2), (2B), or (2C) with an azide compound in the presence of a base.
  • the azide compound examples include diarylphosphoryl azides such as diphenylphosphoryl azide (DPPA) and bis (4-nitrophenyl) phosphoryl azide; triazylsilyl azides such as trimethylsilyl azide (TMSA); organic azide compounds such as sodium, and sodium Inorganic azide compounds such as azide are preferred.
  • DPPA diphenylphosphoryl azide
  • TMSA trimethylsilyl azide
  • organic azide compounds such as sodium, and sodium Inorganic azide compounds such as azide are preferred.
  • the organic azide compound may be polymer-supported. Among these, trialkylsilyl azide compounds such as trimethylsilyl azide are preferable.
  • the amount of the azide compound is preferably 0.5 mol or more and 10 mol or less, more preferably 1 mol or more and 8 mol or less, with respect to 1 mol of the compound (2), (2B), or (2C). 1 mol or more and 5 mol or less are more preferable. When the amount of the azide compound is within this range, the yield and reaction efficiency are good.
  • a trialkylsilyl azide compound is used as the azide compound, it is preferable that a sulfonyl halide compound or a phosphoric acid halide compound is further present together.
  • sulfonyl halide compounds examples include methanesulfonyl chloride, ethanesulfonyl chloride, propanesulfonyl chloride, isopropanesulfonyl chloride, butanesulfonyl chloride, pentanesulfonyl chloride, hexanesulfonyl chloride, and other alkylsulfonyl chloride compounds; benzenesulfonyl chloride, 2- Methylbenzenesulfonyl chloride, 3-methylbenzenesulfonyl chloride, 4-methylbenzenesulfonyl chloride, 2-chlorobenzenesulfonyl chloride, 3-chlorobenzenesulfonyl chloride, 4-chlorobenzenesulfonyl chloride, 2-bromobenzenesulfonyl chloride, 3-bromobenzene
  • an arylsulfonyl chloride compound or a sulfonyl chloride compound is preferable, an arylsulfonyl chloride compound is more preferable, and 4-methylbenzenesulfonyl chloride is more preferable.
  • the amount of the sulfonyl halide compound is preferably 0.5 mol or more and 20 mol or less, more preferably 1 mol or more and 15 mol or less, with respect to 1 mol of the compound (2), (2B) or (2C). 1 mol or more and 13 mol or less are more preferable, and 1 mol or more and 10 mol or less are particularly preferable. When the amount of the sulfonyl halide compound is within this range, the yield and reaction efficiency are good.
  • phosphoric acid halide compound examples include dialkyl phosphoryl chloride compounds such as dimethyl phosphoryl chloride, diethyl phosphoryl chloride, dipropyl phosphoryl chloride, diisopropyl phosphoryl chloride, dibutyl phosphoryl chloride; bis (2,2,2-trichloroethyl) phosphoryl chloride.
  • Dihalogenated alkylphosphoryl chloride compounds such as 2-chloro-2-oxo-1,3,2-dioxaphosphorane; diphenylphosphoryl chloride, bis (2-methylphenyl) phosphoryl chloride, bis (3-methylphenyl) phosphoryl Chloride, bis (4-methylphenyl) phosphoryl chloride, bis (3,5-dimethylphenyl) phosphoryl chloride, bis (2-chlorophenyl) phosphoryl chloride, bis (3- Rofeniru) phosphoryl chloride, bis (4-chlorophenyl) phosphoryl chloride, bis (3,5-dichlorophenyl) diaryl phosphoryl chloride compound such as phosphoryl chloride; 1,2-phenylene phosphorochloridate; and the like.
  • dihalogenated alkyl phosphoryl chloride compounds or diaryl phosphoryl chloride compounds are preferred, and bis (2,2,2-trichloroethyl) phosphoryl chloride or diphenyl phosphoryl
  • the amount of the phosphate halide compound is preferably 0.5 mol or more and 20 mol or less, and more preferably 1 mol or more and 15 mol or less with respect to 1 mol of the compound (2), (2B), or (2C). Preferably, it is 1 mol or more and 13 mol or less, more preferably 1 mol or more and 10 mol or less. When the amount of the phosphoric acid halide compound is within this range, the yield and reaction efficiency are good.
  • Examples of the base coexisting when the azide compound is reacted include imidazole compounds such as N-methylimidazole and imidazole; lithium hydroxide, sodium hydroxide, cesium hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate Alkali metal salt compounds such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, etc .; Lithium methoxide, sodium methoxide, potassium methoxide, lithium ethoxy Sodium ethoxide, potassium ethoxide, lithium isopropoxide, sodium isopropoxide, potassium isopropoxide, lithium tert-butoxide, sodium tert-butoxide, potassium te Alkoxy alkali metal compounds such as t-butoxide, lithium tert-amyl alkoxide, sodium tert-amyl alkoxide, potassium tert-amyl alkoxide; metal hydride compounds
  • imidazole compounds, alkali metal salt compounds, and amines are preferable, N-methylimidazole, potassium carbonate, triethylamine, and pyridine are more preferable, and potassium carbonate, triethylamine, and pyridine are more preferable.
  • the amount of the base is preferably 0.5 mol or more and 10 mol or less, more preferably 1 mol or more and 8 mol or less, with respect to 1 mol of the compound (2), (2B) or (2C). More preferably, it is more than 1 mol and less than 7 mol, and particularly preferably more than 1 mol and less than 5 mol.
  • a solvent is preferably not used, but may be used.
  • ether solvents those that do not affect the reaction can be used.
  • ether solvents aromatic solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, halogen solvents, ketone solvents, amide solvents, etc.
  • ether solvent include diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dimethoxyethane, cyclopentyl methyl ether, tert-butyl methyl ether, dioxane and the like.
  • Examples of the aromatic solvent include benzene, toluene, xylene, mesitylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, and the like.
  • Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, and butyl acetate.
  • Examples of the hydrocarbon solvent include pentane, hexane, cyclohexane, heptane, and the like.
  • Examples of the halogen solvent include dichloromethane, chloroform, dichloroethane, dichloropropane, and the like.
  • Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
  • Examples of the amide solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro. -(1H) -pyrimidine and the like.
  • nitrile solvents such as acetonitrile, sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide, sulfone solvents such as sulfolane, and the like can be used.
  • the reaction temperature in the cyclization step is preferably 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and further preferably 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower from the viewpoint of increasing the reaction efficiency.
  • the reaction temperature may be adjusted using a microwave.
  • Halogenation can be carried out by various methods, for example, by bringing compound (1B) or compound (2B) into contact with a halogenating reagent in the presence of an acid.
  • the acid is preferably an organic acid such as acetic acid
  • the halogenating reagent is preferably N-bromosuccinimide, N-chlorosuccinimide, pyridine bromine complex salt, bromine, chlorine or the like.
  • Examples of the solvent in the halogenation step include halogen solvents such as dichloromethane, chloroform, dichloroethane and dichloropropane, ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate and butyl acetate, pentane, hexane and cyclohexane.
  • Hydrocarbon solvents such as heptane and aromatic solvents such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, chlorobenzene and dichlorobenzene are preferred.
  • the reaction temperature in the halogenation step is preferably 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or higher and 180 ° C. or lower from the viewpoint of increasing the reaction efficiency.
  • the reaction temperature may be adjusted using a microwave.
  • the polymer compound (XX) of the present invention can be produced, for example, by reacting the compound represented by the formula (IIa-1) described above with the compound represented by the formula (5).
  • the step of reacting compound (IIa-1) with compound (5) may be referred to as “coupling step”.
  • N10 represents 0 or 1.
  • a 6 represents an acceptor unit represented by the following formulas (Ac-1) to (Ac-6).
  • R 1 has the same meaning as described above.
  • N10 is preferably 0.
  • a 6 is more preferably an acceptor unit represented by the above formula (Ac-1) or (Ac-2), and more preferably an acceptor unit represented by the above formula (Ac-1).
  • the molar ratio of compound (IIa-1) to compound (5) is preferably in the range of 1:99 to 99: 1, more preferably in the range of 20:80 to 80:20, and 40:60 to 60:40. A range is more preferred.
  • a catalyst similar to the catalyst exemplified in the coupling step when the donor unit is the above formula (I) can be used under the same conditions.
  • a base similar to the base exemplified in the coupling step when the donor unit is the above formula (I) may be allowed to coexist under the same conditions.
  • a solvent similar to the solvent exemplified in the coupling step when the donor unit is the above formula (I) can be used under the same conditions.
  • the compound represented by the above formula (IIa-1) used for producing the compound (XX) of the present invention can be produced, for example, by a production method represented by the following scheme.
  • a 1 , X 1 , Y 1 , Y 2 , and n10 are as defined above.
  • X 3 represents a halogen atom.
  • M 2 , L 2 and k 2 have the same meanings as M 1 , L 1 and k 1 above.
  • the compound (IIa-1) was obtained after reacting compound (I-X6) and compound (I-X4) to add an aromatic ring (step 11: aromatic ring addition step).
  • Compound (I-X5) is reacted with an oxidizing agent (step 12: oxidation step), and the resulting compound (I-X2) is reacted with an azide compound in the presence of a base (step 13: cyclization step).
  • the resulting compound (I-1) can be produced by halogenation (step 14: halogenation step).
  • the compound (IIa-1) was obtained after reacting compound (I-X3) with compound (I-X4) to add an aromatic ring (step 15: aromatic ring addition step). It can be produced by reacting compound (I-X2) with an azide compound in the presence of a base (step 13: cyclization step) and halogenating the resulting compound (I-1) (step 14: halogenation). Process).
  • the compound (IIa-1) is obtained by halogenating the compound (I-X2) obtained above to obtain a compound (IIa-2) (step 16: halogenation step). It can also be produced by reacting IIa-2) with an azide compound in the presence of a base (step 17: cyclization step).
  • Compound (IIa-1) is obtained by reacting compound (I-X1) with compound (I-X4) to add an aromatic ring (step 18: aromatic ring addition step), and then obtaining the compound It can be produced by halogenating (I-1) (step 14: halogenation step).
  • Step 11 compound (I-X5) can be produced by reacting compound (I-X6) with the following compound (I-X4).
  • step 15 compound (I-X2) can be produced by reacting compound (I-X3) with the following compound (I-X4).
  • step 18 compound (I-1) can be produced by reacting compound (I-X1) with the following compound (I-X4).
  • M 2 , L 2 and k2 are synonymous with the above M 1 , L 1 and k1.
  • a 1 is preferably a structure represented by any of the following formulas (Ar1-1) to (Ar16-1), and more preferably a structure represented by the following formula (Ar1-2).
  • R 3 , R 5 , and X 2 are as defined above.
  • n6 represents 0 or 1
  • n7 represents an integer of 0 to 3
  • n8 represents an integer of 0 to 2
  • n9 represents an integer of 0 to 4, respectively. Note that n6, n7, n8, and n9 are preferably 0 or 1.
  • the amount of the compound (I-X4) is preferably from 0.6 to 10 mol, more preferably from 0. 1 mol to 1 mol of the compound (I-X6), (I-X3), or (I-X1). 8 to 6 moles.
  • a specific ligand similar to the specific ligand exemplified in the above step 2 may be coordinated to the above catalyst under the same conditions.
  • a base similar to that exemplified in the above step 2 (aromatic ring addition step) may coexist under the same conditions.
  • reaction temperature can be the same as the temperature exemplified in the above step 2 (aromatic ring addition step).
  • step 12 Oxidation step
  • compound (I-X2) can be obtained by reacting compound (I-X5) with an oxidizing agent.
  • the same compound as the oxidizing agent exemplified in the above step 1 (oxidation step) can be used under the same conditions.
  • reaction solvent and the reaction temperature can be the same conditions as in the above step 1 (oxidation step).
  • Step 13 the compound (I-1) can be obtained by reacting the compound (I-X2) with an azide compound in the presence of a base.
  • step 17 the compound (IIa-1) can be obtained by reacting the compound (IIa-2) with an azide compound in the presence of a base.
  • the same compounds as the azide compounds exemplified in the cyclization step (steps 3 and 6) can be used under the same conditions.
  • the base that coexists when the azide compound is reacted is the same as the base exemplified in the cyclization step (steps 3 and 6), and can be used under the same conditions.
  • reaction solvent and reaction temperature those exemplified in the cyclization step (steps 3 and 6) can be used under the same conditions.
  • Step 14 the compound (IIa-1) can be obtained by halogenating the compound (I-1).
  • step 16 the compound (IIa-2) can be obtained by halogenating the compound (I-X2).
  • halogenation a method similar to the method exemplified in the halogenation step (steps 4 and 5) can be adopted.
  • the same acids as those exemplified in the halogenation step can be used under the same conditions.
  • reaction solvent and the reaction temperature those exemplified in the halogenation step (steps 4 and 5) can be used under the same conditions.
  • halogenation a method similar to the method exemplified in the halogenation step (steps 4 and 5) can be adopted.
  • the same acids as those exemplified in the halogenation step can be used under the same conditions.
  • reaction solvent and the reaction temperature those exemplified in the halogenation step (steps 4 and 5) can be used under the same conditions.
  • the compound (I-x1) is obtained by oxidizing the above (I-x6) (step 24: oxidation step), and then adding the resulting compound (Ix-3) to the compound (Ix-3) in the presence of a base. It can manufacture by making an azide compound react (process 25: cyclization process).
  • the step 24 (oxidation step) may be performed under the same conditions as the step 1 (oxidation step).
  • the step 25 (cyclization step) may be performed under the same conditions as the steps 3 and 6 (cyclization step).
  • the compound (I-x6) a commercially available product may be used, for example, a compound produced by the method disclosed in International Publication No. 2017/155030 pamphlet may be used.
  • Example 1 Using the obtained DTTP-SnBu 3 , polymer compound A was produced. That is, the above-mentioned DTTP-SnBu 3 (86 mg, 0.1 mmol), NDI-OD (78 mg, 0.1 mmol), Pd 2 (dba) 3 (5 mg, 0.005 mmol), P (furyl) 3 (6 mg, 0.02 mmol), anhydrous toluene (4 mL) and DMF (1 mL) were added, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 12 hours.
  • Example 2 In the above Example 1, except for changing the fDTTP-SnBu 3 represented a DTTP-SnBu 3 in the following schemes is to obtain a solid in the same conditions.
  • thermogravimetric analyzer manufactured by Shimadzu Corporation, “ Thermogravimetric analysis was performed using TGA-50 "). The measurement was performed from 20 ° C. to 500 ° C. in a nitrogen atmosphere using an aluminum pan. As a result, the weight reduction start temperature was 264 ° C. for polymer compound A, 260 ° C. for polymer compound B, and 271 ° C. for polymer compound C. From these results, it is considered that the obtained polymer compounds A and B are stable up to 200 ° C. or more and can be used for production of devices. Since polymer compound C did not contain a tetrazole ring, it was more stable than polymer compounds A and B.
  • UV-visible absorption spectrum measurement UV
  • the polymer compound A obtained in Example 1 and the polymer compound B obtained in Example 2 under the same conditions as those used in the following FET measurement were obtained in the above Comparative Example.
  • a film was prepared by spin-coating the obtained polymer compound C solution, and ultraviolet-visible absorption spectrum measurement was performed using an ultraviolet-visible spectrometer (“UV-310PC” manufactured by Shimadzu Corporation). The measured ⁇ onset is shown in Table 6 below.
  • the polymer compounds A and B have low LUMO levels, and thus can be used as materials for n-type semiconductors.
  • the polymer compound C had the same band gap value as the polymer compound B, which is an analog, but the LUMO level remained high.
  • the measurement result of the high molecular compound A after annealing at 120 degreeC is shown in FIG.
  • the measurement result of the high molecular compound B after annealing at 120 degreeC is shown in FIG.
  • the measurement result of the high molecular compound C after annealing at 120 degreeC is shown in FIG.
  • the curves 1a, 2a, 3a shown in FIGS. 1 to 3 show the results of I ON / I OFF
  • the curves 1b, 2b, 3b show the results of ⁇ e .
  • both the polymer compounds A and B exhibit good electron transfer characteristics without being decomposed even after annealing at 120 ° C.
  • the polymer compound C also showed good electron mobility, but the hysteresis was larger than those of the polymer compounds A and B.

Abstract

有機半導体材料として好ましく用いることができる高分子化合物を提供する。上記高分子化合物を含む有機半導体材料を提供する。上記有機半導体材料を含む有機電子デバイスを提供する。 テトラゾロピリジンを含むドナー性ユニットと、下記式(Ac-1)~式(Ac-6)で表されるアクセプター性ユニットとを繰り返し単位として有する高分子化合物。式(Ac-1)~式(Ac-6)中、R1は、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。*は、結合手を表す。

Description

高分子化合物、高分子化合物を含む有機半導体材料、および有機半導体材料を含む有機電子デバイス
 本発明は、高分子化合物、該高分子化合物を含む有機半導体材料、および該有機半導体材料を含む有機電子デバイスに関する。
 有機半導体材料は、有機エレクトロニクス分野において重要な材料の1つであり、電子供与性のp型有機半導体材料や電子受容性のn型有機半導体材料に分類できる。p型有機半導体材料やn型有機半導体材料を適切に組み合わせることによって様々な半導体素子を製造でき、このような半導体素子は、例えば、電子と正孔が再結合して形成する励起子(エキシトン)の作用により発光する有機エレクトロルミネッセンスや、光を電力に変換する有機薄膜太陽電池、電流量や電圧量を制御する有機薄膜トランジスタなどの有機電子デバイスに応用されている。
 有機半導体材料の中でも、アクセプター性ユニットとドナー性ユニットとを含むドナー-アクセプター型半導体高分子化合物は、ユニット間での電荷移動がπ共役鎖を介して主鎖全体に広がる結果、より長波長の光を吸収できるため、光の吸収効率を高めることが可能になることが知られている。ドナー-アクセプター型半導体高分子化合物は、アクセプター性ユニットが電子受容性、ドナー性ユニットが電子供与性を有しており、安定性の観点からHOMO準位を高く、LUMO準位を低くすることが求められている。
 本発明者らは、有機半導体材料としてテトラゾロピリジン化合物を用いる技術を特許文献1に提案した。この特許文献1に開示した化合物は、テトラゾロピリジン部に、置換されていてもよい芳香族環、またはハロゲン原子が結合しており、水素原子、脂肪族炭化水素基、または脂環式炭化水素基が結合していてもよい。この化合物を用いれば、LUMO準位を低く維持したままHOMO準位を高くすることができるため、この化合物は有機半導体材料として有用である。
国際公開第2016/143823号パンフレット
 上記特許文献1に提案した化合物から導かれる構造単位は、電子受容性であり、拡張π共役系でのアクセプター性ユニットとしての機能が期待できる。そのため、ドナー性ユニットと組み合わせてドナー-アクセプター型半導体高分子化合物として用いることができる。しかし、上記特許文献1においては、上記化合物から導かれる構造単位をドナー性ユニットとして用いることは検討されていなかった。
 本発明の目的は、有機半導体材料として好ましく用いることができる高分子化合物を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記高分子化合物を含む有機半導体材料を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記有機半導体材料を含む有機電子デバイスを提供することにある。
 本発明は、以下の発明を含む。
 [1] テトラゾロピリジンを含むドナー性ユニットと、下記式(Ac-1)~式(Ac-6)で表されるアクセプター性ユニットとを繰り返し単位として有する高分子化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

 [式(Ac-1)~式(Ac-6)中、R1は、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。*は、結合手を表す。]
 [2] 前記ドナー性ユニットは、下記式(I)または式(II)で表わされる[1]に記載の高分子化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

 [式(I)中、R2は、脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基を表し、mは、0~2の整数を表す。
 A1は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族環を表し、nは、1~5の整数を表す。
 式(II)中、Y1およびY2は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を1個以上含む5員または6員の複素環を表す。]
 [3] 前記ドナー性ユニットと、前記アクセプター性ユニットとが交互に配置されている[1]または[2]に記載の高分子化合物。
 [4] 数平均分子量が2000以上、300000以下である[1]~[3]のいずれかに記載の高分子化合物。
 [5] [1]~[4]のいずれかに記載の高分子化合物を含む有機半導体材料。
 [6] n型有機半導体材料である[5]に記載の有機半導体材料。
 [7] [5]または[6]に記載の有機半導体材料を含む有機電子デバイス。
 本発明の高分子化合物は、テトラゾロピリジンを含むドナー性ユニットと、特定の構造を有するアクセプター性ユニットとを繰り返し単位として有している。その結果、本発明の高分子化合物は、HOMO準位を低く維持したままLUMO準位を引き下げることができ、熱的安定性が良好であるため、有機半導体材料として有用である。
図1は、120℃でアニールを行った後における高分子化合物Aのトランスファー曲線の結果を示すグラフである。 図2は、120℃でアニールを行った後における高分子化合物Bのトランスファー曲線の結果を示すグラフである。 図3は、120℃でアニールを行った後における高分子化合物Cのトランスファー曲線の結果を示すグラフである。
 本発明者らは、有機半導体材料として用いることができる新規の高分子化合物を提供するために、鋭意検討を重ねた。その結果、テトラゾロピリジンを含むドナー性ユニットと、特定の構造を有するアクセプター性ユニットとを繰り返し単位とする高分子化合物は、有機半導体材料として有用であることを見出し、本発明を完成した。
 1.高分子化合物
 本発明の高分子化合物は、テトラゾロピリジンを含むドナー性ユニットと、下記式(Ac-1)~式(Ac-6)で表されるアクセプター性ユニットとを繰り返し単位として有するところに特徴がある。なお、以下、「式(x)で表されるユニット」を、単に「ユニット(x)」という場合がある。また、「式(x)で表される化合物」を、単に「化合物(x)」という場合がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 [式(Ac-1)~式(Ac-6)中、R1は、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。*は、結合手を表す。]
 [アクセプター性ユニット]
 上記アクセプター性ユニットは、電子受容性の構造単位を意味しており、上記式(Ac-1)または式(Ac-2)で表されるユニットが好ましく、上記式(Ac-1)で表されるユニットがより好ましい。
 R1のアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状のいずれであってもよい。
 R1のアルキル基としては、具体的には、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、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、1-n-ブチルブチル基、1-n-プロピルペンチル基、1-エチルヘキシル基、2-エチルヘキシル基、3-エチルヘキシル基、4-エチルヘキシル基、1-メチルヘプチル基、2-メチルヘプチル基、6-メチルヘプチル基、2,4,4-トリメチルペンチル基、2,5-ジメチルヘキシル基、n-ノニル基、1-n-プロピルヘキシル基、2-n-プロピルヘキシル基、1-エチルヘプチル基、2-エチルヘプチル基、1-メチルオクチル基、2-メチルオクチル基、6-メチルオクチル基、2,3,3,4-テトラメチルペンチル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、n-デシル基、1-n-ペンチルペンチル基、1-n-ブチルヘキシル基、2-n-ブチルヘキシル基、1-n-プロピルヘプチル基、1-エチルオクチル基、2-エチルオクチル基、1-メチルノニル基、2-メチルノニル基、3,7-ジメチルオクチル基、n-ウンデシル基、1-n-ブチルヘプチル基、2-n-ブチルヘプチル基、1-n-プロピルオクチル基、2-n-プロピルオクチル基、1-エチルノニル基、2-エチルノニル基、n-ドデシル基、1-n-ペンチルヘプチル基、2-n-ペンチルヘプチル基、1-n-ブチルオクチル基、2-n-ブチルオクチル基、1-n-プロピルノニル基、2-n-プロピルノニル基、n-トリデシル基、1-n-ペンチルオクチル基、2-n-ペンチルオクチル基、1-n-ブチルノニル基、2-n-ブチルノニル基、1-メチルデシル基、2-メチルデシル基、n-テトラデシル基、1-n-ヘプチルヘプチル基、1-n-ヘキシルオクチル基、2-n-ヘキシルオクチル基、1-n-ペンチルノニル基、2-n-ペンチルノニル基、n-ペンタデシル基、1-n-ヘプチルオクチル基、1-n-ヘキシルノニル基、2-n-ヘキシルノニル基、n-ヘキサデシル基、2-ヘキシルデシル基、1-n-オクチルオクチル基、1-n-ヘプチルノニル基、2-n-ヘプチルノニル基、n-ヘプタデシル基、1-n-オクチルノニル基、n-オクタデシル基、1-n-ノニルノニル基、n-ノナデシル基、n-エイコシル基、2-オクチルドデシル基、n-ヘンエイコシル基、n-ドコシル基、n-トリコシル基、n-テトラコシル基、2-デシルテトラデシル基等が挙げられる。
 R1のアルキル基の炭素数は、1~30が好ましく、より好ましくは1~24、更に好ましくは炭素数1~20である。
 [ドナー性ユニット]
 上記ドナー性ユニットは、電子供与性の構造単位を意味しており、テトラゾロピリジンを含む。上記テトラゾロピリジンは、下記式で表わされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 上記テトラゾロピリジンを含むことによって、HOMO準位を低く維持したままLUMO準位を引き下げることができ、安定性が良好になるとともに、熱安定性も向上し、さらには種々の官能基を付加することも容易になる。また、拡張π共役系でドナー性を示すため、このドナー性ユニットと、上記アクセプター性ユニットとを繰り返し単位として有する高分子化合物は、有機半導体材料(ドナー-アクセプター型有機半導体材料)として優れたものとなる。
 上記テトラゾリピリジンを含むドナー性ユニットとしては、例えば、下記式(I)または式(II)で表わされるユニットが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 [式(I)中、R2は、脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基を表し、mは、0~2の整数を表す。A1は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族環を表し、nは、1~5の整数を表す。式(II)中、Y1およびY2は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を1個以上含む5員または6員の複素環を表す。]
 [式(I)]
 上記式(I)中、R2の脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基の炭素数は、1~30が好ましい。
 (脂肪族炭化水素基)
 R2の脂肪族炭化水素基は、直鎖状または分岐鎖状のいずれであってもよい。
 R2の脂肪族炭化水素基は、アルキル基、或いはアルケニル基およびアルキニル基等の不飽和脂肪族炭化水素基のいずれでもよく、アルキル基が好ましい。
 R2のアルキル基としては、例えば、R1のアルキル基として例示したアルキル基と同様の基が挙げられる。
 R2の脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~24がより好ましく、更に好ましくは炭素数1~20である。
 (脂環式炭化水素基)
 R2の脂環式炭化水素基は、単環または多環のいずれであってもよい。
 R2の脂環式炭化水素基は、シクロアルキル基、或いはシクロアルケニル基、シクロアルキニル基等の不飽和脂環式炭化水素基のいずれであってもよく、シクロアルキル基が好ましい。
 R2の脂環式炭化水素基としては、具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基等の単環式のシクロアルキル基;ビシクロヘキシル基、ビシクロヘプチル基、ビシクロオクチル基等の多環式のシクロアルキル基;等が挙げられる。
 R2の脂環式炭化水素基の炭素数は、3~20がより好ましく、更に好ましくは炭素数3~14である。
 上記式(I)中、mは、0または1が好ましく、0がより好ましい。
 上記式(I)中、A1の芳香族環は、それぞれ独立に、芳香族炭化水素環、芳香族複素環のいずれでもよい。
 (芳香族炭化水素環)
 上記芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環等が挙げられ、これらの中でも、ベンゼン環が好ましい。
 (芳香族複素環)
 上記芳香族複素環としては、例えば、下記式で表される芳香族複素環が挙げられ、これらの中でも、チオフェン環、チアゾール環、ピリジン環、ピロール環、イミダゾール環、フラン環、オキサゾール環等が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 A1の芳香族環は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子で置換されていることが好ましく、これらの中でも、フッ素原子で置換されていることがより好ましい。
 上記ハロゲン原子の置換数は1または2が好ましい。
 A1の芳香族環は、ハロゲン原子以外の置換基を有していてもよい。
 上記ハロゲン原子以外の置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基等が挙げられる。
 上記アルキル基としては、例えば、R1のアルキル基として例示したアルキル基と同様の基が挙げられる。該アルキル基の炭素数は1~30が好ましく、1~24がより好ましい。
 上記アルコキシ基としては、例えば、上記アルキル基に-O-が結合した基が挙げられる。該アルコキシ基の炭素数は1~30が好ましく、1~24がより好ましい。
 上記ハロゲン化アルキル基としては、例えば、上記アルキル基の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)で置換された基が挙げられる。該ハロゲン化アルキル基の炭素数は1~30が好ましく、1~10がより好ましく、1~4がさらに好ましい。上記ハロゲン化アルキル基としては、具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基等のペルフルオロアルキル基等が挙げられ、トリフルオロメチル基が特に好ましい。
 上記A1の芳香族環のうち、芳香族炭化水素環は、2位または5位でテトラゾロピリジンのピリジン環と結合していることが好ましく、芳香族複素環は、2位でテトラゾロピリジンのピリジン環と結合していることが好ましい。
 上記式(I)中のA1は、それぞれ異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
 上記式(I)中、nは、好ましくは2または3である。
 上記A1の芳香族環としては、下記式(Ar1)~(Ar8)で表される芳香族環が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 [式(Ar1)~(Ar8)中、R3は、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン化アルキル基を表す。R4は、水素原子またはアルキル基を表す。p1は0~2の整数、p2は0~1の整数、p3は0~4の整数、p4は0~3の整数を表す。]
 上記R3のハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、これらの中でも、フッ素原子が好ましい。
 上記R3のアルキル基、上記R4のアルキル基としては、上記R1のアルキル基として例示したアルキル基とそれぞれ同様である。Rとしてはアルコキシ基、ハロゲン化アルキル基が好ましい。
 上記R3のアルコキシ基、ハロゲン化アルキル基としては、上記A1の芳香族環が有していてもよい置換基として例示したアルコキシ基、ハロゲン化アルキル基とそれぞれ同様である。
 上記A1の芳香族環としては、上記式(Ar1)~(Ar8)で表される芳香族環のなかでも、上記式(Ar1)~(Ar4)で表される芳香族環がより好ましく、下記式(Ar1-11)~(Ar4-11)で表される単位が更に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 [式(Ar1-11)~(Ar4-11)中、R3、p1、p2、p3、p4は、それぞれ上記と同義である。*は結合手を表す。]
 上記式(I)で表されるドナー性ユニットとしては、例えば、下記式(IA)で表されるユニットが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式(IA)中、A10、A11は、上記A1と同義であり、n11は、それぞれ独立に、1~5の整数である。n11は、2または3が好ましい。
 n11が2~5の整数の場合、それぞれのA10およびA11は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
 上記式(IA)で表されるユニットのうち、n11が1の場合は、下記表の組み合わせが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 上記表中、各式番号は、それぞれ、下記式(Ar1-1-1)~(Ar4-1-2)で表される構造を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 上記式(Ar1-1-1)~(Ar4-1-2)中、R5は、炭素数1~4のアルキル基を表す。該アルキル基としては、R1のアルキル基として例示したアルキル基と同様の基が挙げられる。*はテトラゾロピリジンユニットとの結合手を表す。
 上記表に示したユニット(IA-1)~(IA-144)のなかでも、ユニット(IA-1)~(IA-48)がより好ましく、ユニット(IA-1)、(IA-14)、(IA-27)、(IA-40)が更に好ましい。
 [式(II)]
 Y1またはY2で表される複素環としては、下記式で表される複素環が挙げられる。これらの中でも、チオフェン環、チアゾール環、ピリジン環、ピロール環、イミダゾール環、フラン環、オキサゾール環が好ましい。なお、下記式中、R6は、水素原子、またはアルキル基を表す。R6のアルキル基としては、直鎖状アルキル基または分岐鎖状アルキル基のいずれでもよく、具体的には、R1のアルキル基として例示したアルキル基と同様の基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 Y1またはY2で表される複素環は、置換基を有していなくともよく、置換基を有していてもよい。
 置換基を有する場合、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;脂肪族炭化水素基;アルコキシ基;およびハロゲン化アルキル基から選ばれる1種以上で置換されていることが好ましい。
 置換基の置換数は、Y1またはY2で表される各複素環につき1または2が好ましく、1がより好ましい。
 (ハロゲン原子)
 上記ハロゲン原子としては、例えば、臭素原子、ヨウ素原子がより好ましく、臭素原子が更に好ましい。
 (脂肪族炭化水素基)
 上記脂肪族炭化水素基は、鎖状であってもよく、環状であってもよい。鎖状の場合は、直鎖状または分岐鎖状のいずれであってもよい。
 上記鎖状脂肪族炭化水素基は、アルキル基;或いはアルケニル基、アルキニル基等の不飽和鎖状脂肪族炭化水素基のいずれでもよく、アルキル基がより好ましい。
 上記アルキル基としては、直鎖状アルキル基または分岐鎖状アルキル基のいずれでもよく、具体的には、R1のアルキル基として例示したアルキル基と同様の基が挙げられる。
 上記鎖状脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~30が好ましく、より好ましくは1~24、さらに好ましくは1~20である。
 上記環状脂肪族炭化水素基(脂環式炭化水素基)は、単環、多環のいずれであってもよい。
 上記脂環式炭化水素基は、シクロアルキル基;或いはシクロアルケニル基、シクロアルキニル基等の不飽和脂環式炭化水素基のいずれでもよく、シクロアルキル基がより好ましい。
 上記脂環式炭化水素基としては、具体的には、R2の脂環式炭化水素基として例示した脂環式炭化水素基と同様の基が挙げられる。
 上記脂環式炭化水素基の炭素数は、3~20が好ましく、より好ましくは炭素数3~14である。
 (アルコキシ基)
 上記アルコキシ基としては、上記アルキル基に-O-が結合した基が挙げられる。
 上記アルコキシ基の炭素数は、1~30が好ましく、より好ましくは1~24である。
 (ハロゲン化アルキル基)
 上記ハロゲン化アルキル基としては、上記アルキル基の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子(特に好ましくはフッ素原子)で置換された基が挙げられる。
 上記ハロゲン化アルキル基としては、具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基等のペルフルオロアルキル基等が挙げられ、トリフルオロメチル基がより好ましい。
 上記ハロゲン化アルキル基の炭素数は、1~30が好ましく、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~4である。
 Y1またはY2で表される複素環としては、具体的には、下記式で表される芳香族環が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 [式(Y1)~(Y8)中、R11は、ハロゲン原子、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、またはハロゲン化アルキル基を表す。R12は、水素原子、またはアルキル基を表す。p11は0~2の整数、p12は0または1、p13は0~3の整数を表す。*a、*bの一方が式(II)における*1であり、他方が*2である。]
 R11で表されるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、臭素原子またはヨウ素原子がより好ましい。
 R11で表される脂肪族炭化水素基としては、Y1またはY2で表される複素環を置換していてもよい脂肪族炭化水素基と同様の基が挙げられる。
 R11で表される脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~30が好ましく、より好ましくは1~24、さらに好ましくは1~20である。
 R11で表されるアルコキシ基としては、Y1またはY2で表される複素環を置換していてもよいアルコキシ基と同様の基が挙げられる。
 R11で表されるアルコキシ基の炭素数は、1~30が好ましく、より好ましくは1~24、さらに好ましくは1~20である。
 R11で表されるハロゲン化アルキル基としては、Y1またはY2で表される複素環を置換していてもよいハロゲン化アルキル基と同様の基が挙げられる。
 R11で表されるハロゲン化アルキル基の炭素数は、1~30が好ましく、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~4である。
 R12で表されるアルキル基としては、例えば、R1のアルキル基として例示したアルキル基と同様の基が挙げられる。
 R12で表されるアルキル基の炭素数は、1~30が好ましく、1~24がより好ましい。
 上記式(II)中、Y1およびY2は、下記式(Y1-1)、(Y1-2)、(Y2-1)、(Y2-2)、(Y3-1)、(Y3-2)、(Y4-1)、(Y4-2)、(Y5-1)、(Y5-2)、(Y6-1)、(Y6-2)、(Y7-1)、(Y7-2)、(Y8-1)、または(Y8-2)で表される複素環が挙げられ、下記式(Y1-1)、(Y2-1)、(Y3-1)、(Y4-1)、(Y5-1)、(Y6-1)、(Y7-1)、または(Y8-1)で表される複素環がより好ましい。
 Y1およびY2は、同一の複素環であっても、同一の複素環でなくともよく、同一の複素環が好ましい。下記式中、R11、R12、p11、p12、p13は上記と同義であり、*1および*2は、上記式(II)中の*1または*2に対応する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 上記式(II)で表わされるユニットとしては、下記表の組み合わせが好ましく、ユニット(1-1)、(1-2)、(1-3)、(1-4)、(1-11)、(1-12)、(1-13)、(1-14)、(1-21)、(1-22)、(1-23)、(1-24)、(1-31)、(1-32)、(1-33)、(1-34)がより好ましく、ユニット(1-1)、(1-3)、(1-11)、(1-13)、(1-21)、(1-23)、(1-31)、(1-33)がさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 上記式(II)で表わされるドナー性ユニットは、下記式(IIa)で表わされるユニットであってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 [式(IIa)中、Y1、Y2、A1は、上記と同義である。n10は、0または1を表す。]
 n10は、0が好ましい。
 [ドナー性ユニットとアクセプター性ユニット]
 ドナー性ユニット(I)と、アクセプター性ユニットの組合せとしては、以下の組合せが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 本発明の高分子化合物は、上記ドナー性ユニットと、上記アクセプター性ユニットとが交互に配置されていることが好ましい。
 本発明の高分子化合物は、数平均分子量Mnが2000以上、300000以下が好ましい。数平均分子量Mnは、より好ましくは3000以上、更に好ましくは5000以上であり、より好ましくは100000以下、更に好ましくは50000以下である。
 本発明の高分子化合物は、分子量分布(Mw/Mn)が1以上、3以下が好ましい。分子量分布(Mw/Mn)は、より好ましくは2以下である。
 2.有機半導体材料および有機電子デバイス
 本発明には、上記高分子化合物を含む有機半導体材料も含まれる。即ち、テトラゾロピリジンを含むドナー性ユニットは、熱的安定性が高く、電子供与性に優れているため、当該ドナー性ユニットと、上記式(Ac-1)~式(Ac-6)[特に、上記式(Ac-1)または式(Ac-2)]で表わされるアクセプター性ユニットとを繰り返し単位として有する高分子化合物は、HOMO準位を低く維持したままLUMO準位を引き下げることができ、安定性の観点からも有機半導体材料として有用である。
 上記有機半導体材料は、n型有機半導体材料として好ましく用いることができる。
 本発明には、上記有機半導体材料を含む有機電子デバイスも含まれる。即ち、上記有機半導体材料は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機薄膜トランジスタ素子、有機光電変換素子、太陽電池モジュール等の有機電子デバイスの素材として好適に用いることができる。
 3.高分子化合物の製造方法
 テトラゾロピリジンを含むドナー性ユニットと、下記式(Ac-1)~式(Ac-6)で表されるアクセプター性ユニットとを繰り返し単位として有する高分子化合物は、ホウ素またはスズ化した上記ドナー性ユニットと、ハロゲン化した上記アクセプター性ユニットとを、遷移金属触媒を用いたクロスカップリング反応をさせることによって製造できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 上記ドナー性ユニットが、下記式(I)または式(II)で表わされる場合の製造方法について、以下、具体的に説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 [式(I)中、R2は、脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基を表し、mは、0~2の整数を表す。A1は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族環を表し、nは、1~5の整数を表す。式(II)中、Y1およびY2は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を1個以上含む5員または6員の複素環を表す。]
 [ドナー性ユニットが上記式(I)の場合]
 本発明の高分子化合物(X)は、下記式(1)で表される化合物と、下記式(5)で表される化合物とを反応させることによって製造できる。以下、化合物(1)と化合物(5)とを反応させる工程を「カップリング工程」という場合がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 [式中、R2、m、A1、nは、それぞれ上記と同義である。X1は、ハロゲン原子を表す。M1は、ホウ素原子またはスズ原子を表す。L1は、脂肪族炭化水素基、水酸基、アルコキシ基、またはアリールオキシ基を表す。k1は、2または3を表す。nxは、2以上の整数を表す。A6は、下記式(Ac-1)~式(Ac-6)で表されるアクセプター性ユニットを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 [式(Ac-1)~式(Ac-6)中、R1は、上記と同義である。]
 X1のハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、臭素原子が好ましい。
 L1の脂肪族炭化水素基としては、R2の脂肪族炭化水素基として例示した基と同様の基が挙げられる。
 L1の脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~6が好ましく、1~4がより好ましい。
 L1のアルコキシ基としては、A1の芳香族環が有していてもよい置換基として例示したアルコキシ基と同様の基が挙げられる。
 L1のアルコキシ基の炭素数は、1~6が好ましく、1~2がより好ましい。
 L1のアリールオキシ基としては、具体的には、フェニルオキシ基、ベンジルオキシ基、フェニレンビス(メチレンオキシ)基等が挙げられる。
 L1のアリールオキシ基の炭素数は、6~20が好ましく、6~10がより好ましい。
 k1は、M1の種類に応じて2または3であり、M1がホウ素原子の場合は2、M1がスズ原子の場合は3である。
 M1がホウ素原子の場合、*-M1(L1k1としては、下記式(Om-1)~(Om-4)で表される基等が挙げられる。
 下記式(Om-1)~(Om-4)中、R16は、水素原子または炭素数1~4のアルキル基(好ましくは水素原子)を表す。下記式中、*は結合手を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 M1がスズ原子の場合、*-M1(L1k1としては、下記式(Om-5)または(Om-6)で表される基等が挙げられる。下記式中、*は結合手を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 上記式(Om-1)~(Om-6)で表わされる基の中でも、上記式(Om-1)、(Om-2)、(Om-5)、(Om-6)で表される基が好ましい。
 上記化合物(1)と上記化合物(5)のモル比は、1:99~99:1の範囲が好ましく、20:80~80:20の範囲がより好ましく、40:60~60:40の範囲が更に好ましい。
 上記カップリング工程における触媒としては、例えば、金属触媒が挙げられ、好ましくはパラジウム系触媒、ニッケル系触媒、鉄系触媒、銅系触媒、ロジウム系触媒、ルテニウム系触媒等の金属触媒が挙げられる。これらの中でも、パラジウム系触媒がより好ましい。パラジウム系触媒のパラジウムは、0価でも2価でもよい。
 上記パラジウム系触媒としては、例えば、塩化パラジウム(II)、臭化パラジウム(II)、ヨウ化パラジウム(II)、酸化パラジウム(II)、硫化パラジウム(II)、テルル化パラジウム(II)、水酸化パラジウム(II)、セレン化パラジウム(II)、パラジウムシアニド(II)、パラジウムアセテート(II)、パラジウムトリフルオロアセテート(II)、パラジウムアセチルアセトナート(II)、ジアセテートビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム(II)、ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム(II)、ジクロロ[1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]パラジウム(II)、ジクロロ[1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]パラジウム(II)、ジクロロ[1,4-ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン]パラジウム(II)、ジクロロ[1,1-ビス(ジフェニルホスフィノフェロセン)]パラジウム(II)、ジクロロ[1,1-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロロメタン付加体、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム付加体、ジクロロ[1,3-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)イミダゾール-2-イリデン](3-クロロピリジル)パラジウム(II)、ビス(トリ-tert-ブチルホスフィン)パラジウム(0)、ジクロロ[2,5-ノルボルナジエン]パラジウム(II)、ジクロロビス(エチレンジアミン)パラジウム(II)、ジクロロ(1,5-シクロオクタジエン)パラジウム(II)、ジクロロビス(メチルジフェニルホスフィン)パラジウム(II)、ジクロロビス(トリフェニルアルシン)パラジウム(II)が挙げられる。これらの触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの中でも、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム付加体が特に好ましい。
 上記カップリング工程において、化合物(1)と触媒とのモル比[化合物(1):触媒]は、一般に、1:0.0001~1:0.5程度であり、収率や反応効率の観点から1:0.001~1:0.3が好ましく、1:0.005~1:0.2がより好ましく、1:0.01~1:0.1がさらに好ましい。
 上記カップリング工程では、触媒に特定の配位子を配位させてもよい。
 上記配位子としては、例えば、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリ(n-ブチル)ホスフィン、トリ(イソプロピル)ホスフィン、トリ(tert-ブチル)ホスフィン、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート、ビス(tert-ブチル)メチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ジフェニル(メチル)ホスフィン、トリフェニスホスフィン、トリス(o-トリル)ホスフィン、トリス(m-トリル)ホスフィン、トリス(p-トリル)ホスフィン、トリス(2-フリル)ホスフィン、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(3-メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(4-メトキシフェニル)ホスフィン、2-ジシクロヘキシルホスフィノビフェニル、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’-メチルビフェニル、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピル-1,1’-ビフェニル、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシ-1,1’-ビフェニル、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’-(N,N’-ジメチルアミノ)ビフェニル、2-ジフェニルホスフィノ-2’-(N,N’-ジメチルアミノ)ビフェニル、2-(ジ-tert-ブチル)ホスフィノ-2’-(N,N’-ジメチルアミノ)ビフェニル、2-(ジ-tert-ブチル)ホスフィノビフェニル、2-(ジ-tert-ブチル)ホスフィノ-2’-メチルビフェニル、1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4-ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,2-ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)エタン、1,3-ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)プロパン、1,4-ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)ブタン、1,2-ビスジフェニルホスフィノエチレン、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、1,2-エチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、2,2’-ビピリジル、1,3-ジフェニルジヒドロイミダゾリリデン、1,3-ジメチルジヒドロイミダゾリリデン、ジエチルジヒドロイミダゾリリデン、1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)ジヒドロイミダゾリリデン、1,3-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)ジヒドロイミダゾリリデン、1,10-フェナントロリン、5,6-ジメチル-1,10-フェナントロリン、バトフェナントロリンが挙げられ、1種または2種以上を用いることができる。これらの中でも、トリフェニルホスフィン、トリス(o-トリル)ホスフィン、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィンが好ましい。
 上記触媒に配位子を配位させる場合、触媒と配位子とのモル比(触媒:配位子)は、一般に、1:0.5~1:10程度であり、収率や反応効率の観点から1:1~1:8が好ましく、1:1~1:7がより好ましく、1:1~1:5がさらに好ましい。
 上記カップリング工程では、さらに塩基を共存させてもよい。特に、上記M1がホウ素原子であるときは、塩基を共存させることが好ましく、上記M1がスズ原子であるときは、塩基を共存させなくともよい。
 上記塩基としては、例えば、水素化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属塩化合物;水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等のアルカリ土類金属塩化合物;リチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、リチウムエトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、リチウムイソプロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、カリウムイソプロポキシド、リチウムtert-ブトキシド、ナトリウムtert-ブトキシド、カリウムtert-ブトキシド、リチウムtert-アミルアルコキシド、ナトリウムtert-アミルアルコキシド、カリウムtert-アミルアルコキシド等のアルコキシアルカリ金属化合物;水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム等の水素化金属化合物;等が挙げられる。これらの中でも、塩基としては、アルカリ金属塩化合物またはアルコキシアルカリ金属化合物が好ましく、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、リチウムtert-ブトキシド、ナトリウムtert-ブトキシド、カリウムtert-ブトキシドがより好ましい。
 上記化合物(1)と塩基とのモル比[化合物(1):塩基]は、一般に、1:1~1:10程度であり、収率や反応効率の観点から1:1.5~1:8が好ましく、1:1.8~1:6がより好ましく、1:2~1:5がさらに好ましい。
 上記カップリング工程における溶媒としては、反応に影響を及ぼさない溶媒を用いることができ、例えば、エーテル系溶媒、芳香族系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒等を用いることができる。上記エーテル系溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、ジオキサンが挙げられる。上記芳香族系溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、テトラリンなどが挙げられる。上記エステル系溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチルなどが挙げられる。上記炭化水素系溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカリンなどが挙げられる。上記ハロゲン系溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロプロパンなどが挙げられる。上記ケトン系溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。上記アミド系溶媒としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、1,3-ジメチル-3,4,5,6-テトラヒドロ-(1H)-ピリミジノンなどが挙げられる。その他、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、スルホラン等のスルホン系溶媒などを用いることができる。溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの中でも、テトラヒドロフラン、トルエン、クロロベンゼン、N,N-ジメチルホルムアミドが好ましく、クロロベンゼンが特に好ましい。
 上記カップリング工程において、上記溶媒の量は、化合物(1)と化合物(5)の合計1gに対して、一般に、1mL以上、150mL以下程度であり、収率や反応効率の観点から5mL以上、100mL以下が好ましく、8mL以上、90mL以下がより好ましく、10mL以上、80mL以下がさらに好ましい。
 上記カップリング工程において、反応温度は、反応効率を高める観点から0℃以上、200℃以下が好ましく、30℃以上、180℃以下がより好ましく、40℃以上、150℃以下がさらに好ましい。上記反応温度は、マイクロウェーブを用いて調節してもよい。
 本発明の化合物(X)を製造するために用いる上記式(1)で表される化合物は、例えば、下記スキームで表される製造方法によって製造できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 [式中、R2、m、A1、n、X1は、それぞれ上記と同義である。M2は、ホウ素原子またはスズ原子を表す。L2は、脂肪族炭化水素基、水酸基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、複数のL2は、M2とともに環を形成していてもよい。k2は、2または3を表す。]
 即ち、上記化合物(1)は、化合物(3)を酸化して化合物(2)を得て(工程1:酸化工程)、化合物(2)に芳香族環を付加して化合物(2B)を得て(工程2:芳香族環付加工程)、塩基の存在下、アジド化合物を反応させて化合物(1B)を得た後(工程3:環化工程)、化合物(1B)をハロゲン化することによって製造できる(工程4:ハロゲン化工程)。また、上記化合物(1)は、上記化合物(2B)をハロゲン化して化合物(2C)を得た後(工程5:ハロゲン化工程)、化合物(2C)に塩基の存在下、アジド化合物を反応させることによっても製造できる(工程6:環化工程)。
 以下、各工程について説明する。
 [工程1:酸化工程]
 酸化工程では、下記化合物(3)と、酸化剤とを反応させることによって、化合物(2)を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 [式中、R2、m、X1は、それぞれ上記と同義である。]
 X1のハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、臭素原子が好ましい。
 上記酸化剤としては、例えば、メタクロロ過安息香酸等の過カルボン酸を用いることができる。
 上記酸化剤の量は、上記化合物(3)1モルに対して、0.1モル以上、10モル以下が好ましく、より好ましくは0.5モル以上、5モル以下である。
 上記酸化工程で用いる溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロプロパン等のハロゲン系溶媒が好ましい。
 上記酸化工程において、反応温度は、反応効率を高める観点から0℃以上、200℃以下が好ましく、30℃以上、180℃以下がより好ましく、40℃以上、150℃以下がさらに好ましい。上記反応温度は、マイクロウェーブを用いて調節してもよい。
 [工程2:芳香族環付加工程]
 芳香族環付加工程では、下記化合物(2)と、下記式(4)で表される化合物とを反応させることによって、芳香族環を有する化合物(2B)を製造できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 [式(2)、(4)、(2B)中、R2、m、A1、n、X1、M2、L2、k2は、それぞれ上記と同義である。]
 M2、L2、k2は、それぞれ、M1、L1、k1と同様であり、*-M2(L2k2は、*-M1(L1k1と同様である。A1は、目的とする化合物に応じて、上記した範囲から適宜選択できる。
 上記化合物(4)の量は、上記化合物(2)1モルに対して、1.2~10モルが好ましく、2~7モルがより好ましい。
 上記化合物(2)と上記化合物(4)とを反応させる際には、触媒を共存させてもよい。
 上記触媒としては、上記カップリング工程で例示した触媒と同様の触媒を用いることができ、金属触媒が挙げられる。
 上記金属触媒としては、パラジウム系触媒、ニッケル系触媒、鉄系触媒、銅系触媒、ロジウム系触媒、ルテニウム系触媒などの遷移金属触媒が挙げられる。これらの中でも、パラジウム系触媒が好ましい。パラジウム系触媒のパラジウムは、0価でも2価でもよい。上記パラジウム系触媒としては、上記カップリング工程で例示したパラジウム触媒のうち1種または2種以上を用いることができる。これらの中でも、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、またはジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)が好ましい。
 上記化合物(2)と触媒とのモル比[化合物(2):触媒]は、1:0.0001~1:0.5程度が好ましく、収率や反応効率の観点から1:0.001~1:0.4がより好ましく、1:0.005~1:0.3がさらに好ましく、1:0.01~1:0.2が特に好ましい。
 上記触媒には、特定の配位子を配位させてもよい。
 上記配位子としては、上記カップリング工程で例示した配位子のうち1種または2種以上を用いることができ、これらの配位子のいずれかが配位した触媒を反応に用いてもよい。
 上記配位子を配位させる場合、触媒と配位子とのモル比(触媒:配位子)は、一般に、1:0.5~1:10程度であり、収率や反応効率の観点から1:1~1:8が好ましく、1:1~1:7がより好ましく、1:1~1:5がさらに好ましい。
 上記化合物(2)と上記化合物(4)とを反応させる際、さらに塩基を共存させてもよい。特に、上記M1がホウ素原子であるときは、塩基を共存させることが好ましく、M1がスズ原子であるときは、塩基を共存させなくともよい。
 上記塩基としては、カップリング工程で例示した塩基と同様の塩基が挙げられ、アルコキシアルカリ金属化合物が好ましく、リチウムtert-ブトキシド、ナトリウムtert-ブトキシド、カリウムtert-ブトキシド、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムがより好ましい。
 上記化合物(2)と塩基とのモル比[化合物(2):塩基]は、一般に、1:1~1:10程度であり、収率や反応効率の観点から1:1.5~1:8が好ましく、1:1.8~1:6がより好ましく、1:2~1:5がさらに好ましい。
 上記芳香族環付加工程における溶媒としては、反応に影響を及ぼさない溶媒を用いることができ、例えば、エーテル系溶媒、芳香族系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒等を用いることができる。上記エーテル系溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、ジオキサンなどが挙げられる。上記芳香族系溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどが挙げられる。上記エステル系溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチルなどが挙げられる。上記炭化水素系溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどが挙げられる。上記ハロゲン系溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロプロパンなどが挙げられる。上記ケトン系溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。上記アミド系溶媒としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、1,3-ジメチル-3,4,5,6-テトラヒドロ-(1H)-ピリミジンなどが挙げられる。その他、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、スルホラン等のスルホン系溶媒を用いることができる。これらの中でも、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、キシレン、N,N-ジメチルホルムアミドが好ましい。
 上記芳香族環付加工程において、上記溶媒の量は、化合物(2)1gに対して、一般に、1mL以上、100mL以下程度であり、収率や反応効率の観点から5mL以上、80mL以下が好ましく、8mL以上、70mL以下がより好ましく、10mL以上、60mL以下がさらに好ましい。
 上記芳香族環付加工程において、反応温度は、反応効率を高める観点から0℃以上、200℃以下が好ましく、30℃以上、180℃以下がより好ましく、40℃以上、150℃以下がさらに好ましい。上記反応温度は、マイクロウェーブを用いて調節してもよい。
 [工程3、6:環化工程]
 化合物(2)、(2B)、または(2C)に、塩基の存在下、アジド化合物を反応させることによって、化合物(1)を得ることができる。
 上記アジド化合物としては、例えば、ジフェニルホスホリルアジド(DPPA)、ビス(4-ニトロフェニル)ホスホリルアジド等のジアリールホスホリルアジド;トリメチルシリルアジド(TMSA)等のトリアルキルシリルアジド;等の有機アジド化合物、およびナトリウムアジドなどの無機アジド化合物が好ましい。上記有機アジド化合物は、ポリマー担持されていてもよい。これらの中でも、トリメチルシリルアジド等のトリアルキルシリルアジド化合物が好ましい。
 上記アジド化合物の量は、上記化合物(2)、(2B)、または(2C)1モルに対して、0.5モル以上、10モル以下が好ましく、1モル以上、8モル以下がより好ましく、1モル以上、5モル以下がさらに好ましい。上記アジド化合物の量がこの範囲にあると、収率や反応効率が良好である。
 上記アジド化合物として、トリアルキルシリルアジド化合物を用いる場合、さらに、スルホニルハライド化合物またはリン酸ハライド化合物を共存させることが好ましい。
 (スルホニルハライド化合物)
 上記スルホニルハライド化合物としては、例えば、メタンスルホニルクロリド、エタンスルホニルクロリド、プロパンスルホニルクロリド、イソプロパンスルホニルクロリド、ブタンスルホニルクロリド、ペンタンスルホニルクロリド、ヘキサンスルホニルクロリド等のアルキルスルホニルクロリド化合物;ベンゼンスルホニルクロリド、2-メチルベンゼンスルホニルクロリド、3-メチルベンゼンスルホニルクロリド、4-メチルベンゼンスルホニルクロリド、2-クロロベンゼンスルホニルクロリド、3-クロロベンゼンスルホニルクロリド、4-クロロベンゼンスルホニルクロリド、2-ブロモベンゼンスルホニルクロリド、3-ブロモベンゼンスルホニルクロリド、4-ブロモベンゼンスルホニルクロリド、2-ヨードベンゼンスルホニルクロリド、3-ヨードベンゼンスルホニルクロリド、4-ヨードベンゼンスルホニルクロリド、2-フルオロベンゼンスルホニルクロリド、3-フルオロベンゼンスルホニルクロリド、4-フルオロベンゼンスルホニルクロリド、2-トリフルオロメチルベンゼンスルホニルクロリド、3-トリフルオロメチルベンゼンスルホニルクロリド、4-トリフルオロメチルベンゼンスルホニルクロリド等のアリールスルホニルクロリド化合物;塩化スルフリル等のスルホニルクロリド化合物;ノナフルオロブタンスルホン酸フルオリド、フェニルスルホン酸フルオリド等のスルホニルフルオリド化合物;等が挙げられる。これらの中でも、アリールスルホニルクロリド化合物またはスルホニルクロリド化合物が好ましく、アリールスルホニルクロリド化合物がより好ましく、4-メチルベンゼンスルホニルクロリドがさらに好ましい。
 上記スルホニルハライド化合物の量は、上記化合物(2)、(2B)または(2C)1モルに対して、0.5モル以上、20モル以下が好ましく、1モル以上、15モル以下がより好ましく、1モル以上、13モル以下がさらに好ましく、1モル以上、10モル以下が特に好ましい。上記スルホニルハライド化合物の量がこの範囲にあると、収率や反応効率が良好である。
 (リン酸ハライド化合物)
 上記リン酸ハライド化合物としては、例えば、ジメチルホスホリルクロリド、ジエチルホスホリルクロリド、ジプロピルホスホリルクロリド、ジイソプロピルホスホリルクロリド、ジブチルホスホリルクロリド等のジアルキルホスホリルクロリド化合物;ビス(2,2,2-トリクロロエチル)ホスホリルクロリド等のジハロゲン化アルキルホスホリルクロリド化合物;2-クロロ-2-オキソ-1,3,2-ジオキサホスホラン;ジフェニルホスホリルクロリド、ビス(2-メチルフェニル)ホスホリルクロリド、ビス(3-メチルフェニル)ホスホリルクロリド、ビス(4-メチルフェニル)ホスホリルクロリド、ビス(3,5-ジメチルフェニル)ホスホリルクロリド、ビス(2-クロロフェニル)ホスホリルクロリド、ビス(3-クロロフェニル)ホスホリルクロリド、ビス(4-クロロフェニル)ホスホリルクロリド、ビス(3,5-ジクロロフェニル)ホスホリルクロリド等のジアリールホスホリルクロリド化合物;1,2-フェニレンホスホロクロリデート;等が挙げられる。これらの中でも、ジハロゲン化アルキルホスホリルクロリド化合物またはジアリールホスホリルクロリド化合物が好ましく、ビス(2,2,2-トリクロロエチル)ホスホリルクロリドまたはジフェニルホスホリルクロリドがより好ましい。
 上記リン酸ハライド化合物の量は、上記化合物(2)、(2B)、または(2C)1モルに対して、0.5モル以上、20モル以下が好ましく、1モル以上、15モル以下がより好ましく、1モル以上、13モル以下がさらに好ましく、1モル以上、10モル以下が特に好ましい。上記リン酸ハライド化合物の量がこの範囲にあると、収率や反応効率が良好である。
 上記アジド化合物を反応させる際に共存させる塩基としては、例えば、N-メチルイミダゾール、イミダゾール等のイミダゾール化合物;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化セシウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属塩化合物;水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等のアルカリ土類金属塩化合物;リチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、リチウムエトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、リチウムイソプロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、カリウムイソプロポキシド、リチウムtert-ブトキシド、ナトリウムtert-ブトキシド、カリウムtert-ブトキシド、リチウムtert-アミルアルコキシド、ナトリウムtert-アミルアルコキシド、カリウムtert-アミルアルコキシド等のアルコキシアルカリ金属化合物;水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム等の水素化金属化合物;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリアリルアミン、ピリジン、2-メチルピリジン、3-メチルピリジン、4-メチルピリジン、N-メチルモルホリン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N-ジメチルアニリン、N-メチルイミダゾール、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ-7-エンなどのアミン(特に、3級アミン);等が挙げられる。これらの中でも、イミダゾール化合物、アルカリ金属塩化合物、アミンが好ましく、より好ましくはN-メチルイミダゾール、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ピリジン、さらに好ましくは炭酸カリウム、トリエチルアミン、ピリジンである。
 上記塩基の量は、上記化合物(2)、(2B)、または(2C)1モルに対して、0.5モル以上、10モル以下が好ましく、1モル以上、8モル以下がより好ましく、1モル以上、7モル以下がさらに好ましく、1モル以上、5モル以下が特に好ましい。
 上記環化工程においては、溶媒は用いないことが好ましいが、用いてもよい。
 溶媒を用いる場合、反応に影響を及ぼさないものを用いることができ、例えば、エーテル系溶媒、芳香族系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒等を用いることができる。上記エーテル系溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、ジオキサンなどが挙げられる。上記芳香族系溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどが挙げられる。上記エステル系溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチルなどが挙げられる。上記炭化水素系溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタンなどが挙げられる。上記ハロゲン系溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロプロパンなどが挙げられる。上記ケトン系溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。上記アミド系溶媒としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、1,3-ジメチル-3,4,5,6-テトラヒドロ-(1H)-ピリミジンなどが挙げられる。その他、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、スルホラン等のスルホン系溶媒などを用いることができる。
 上記環化工程における反応温度は、反応効率を高める観点から0℃以上、200℃以下が好ましく、30℃以上、180℃以下がより好ましく、40℃以上、150℃以下がさらに好ましい。上記反応温度は、マイクロウェーブを用いて調節してもよい。
 [工程4、5:ハロゲン化工程]
 ハロゲン化は、種々の方法によって行うことができ、例えば、化合物(1B)または化合物(2B)を、酸の共存下、ハロゲン化試薬と接触させることによって行うことができる。
 上記酸としては、酢酸等の有機酸が好ましく、ハロゲン化試薬としては、N-ブロモスクシンイミド、N-クロロスクシンイミド、ピリジン臭素錯体塩、臭素、塩素等が好ましい。
 上記ハロゲン化工程における溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロプロパン等のハロゲン系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどの芳香族系溶媒などが好ましい。
 上記ハロゲン化工程における反応温度は、反応効率を高める観点から0℃以上、200℃以下が好ましく、30℃以上、180℃以下がより好ましい。上記反応温度は、マイクロウェーブを用いて調節してもよい。
 [ドナー性ユニットが上記式(II)の場合]
 本発明の高分子化合物(XX)は、例えば、上述した式(IIa-1)で表される化合物と、式(5)で表される化合物とを反応させることによって製造できる。以下、化合物(IIa-1)と化合物(5)とを反応させる工程を「カップリング工程」という場合がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 [式中、A1、X1、M1、L1、k1、Y1、Y2、nxは、それぞれ上記と同義である。]
 n10は、0または1を表す。
 A6は、下記式(Ac-1)~式(Ac-6)で表されるアクセプター性ユニットを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 [式(Ac-1)~式(Ac-6)中、R1は、上記と同義である。]
 n10は、0が好ましい。
 A6は、上記式(Ac-1)または式(Ac-2)で表されるアクセプター性ユニットがより好ましく、上記式(Ac-1)で表されるアクセプター性ユニットが更に好ましい。
 化合物(IIa-1)と、化合物(5)のモル比は、1:99~99:1の範囲が好ましく、20:80~80:20の範囲がより好ましく、40:60~60:40の範囲が更に好ましい。
 上記カップリング工程における触媒としては、ドナー性ユニットが上記式(I)の場合のカップリング工程で例示した触媒と同様の触媒を同様の条件で用いることができる。
 上記カップリング工程では、上記触媒に、ドナー性ユニットが上記式(I)の場合のカップリング工程で例示した特定の配位子と同様の特定の配位子を同様の条件で配位させてもよい。
 上記カップリング工程では、さらに、ドナー性ユニットが上記式(I)の場合のカップリング工程で例示した塩基と同様の塩基を同様の条件で共存させてもよい。
 上記カップリング工程における溶媒としては、ドナー性ユニットが上記式(I)の場合のカップリング工程で例示した溶媒と同様の溶媒を同様の条件で用いることができる。
 本発明の化合物(XX)を製造するために用いる上記式(IIa-1)で表される化合物は、例えば、下記スキームで表される製造方法によって製造できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 [式中、A1、X1、Y1、Y2、n10は、それぞれ上記と同義である。X3は、ハロゲン原子を表す。M2、L2、k2、上記M1、L1、k1と同義である。]
 即ち、上記化合物(IIa-1)は、化合物(I-X6)と化合物(I-X4)とを反応させて芳香族環を付加した後(工程11:芳香族環付加工程)、得られた化合物(I-X5)と酸化剤とを反応させ(工程12:酸化工程)、得られた化合物(I-X2)に、塩基の存在下、アジド化合物を反応させ(工程13:環化工程)、得られた化合物(I-1)をハロゲン化することによって製造できる(工程14:ハロゲン化工程)。
 また、上記化合物(IIa-1)は、化合物(I-X3)と化合物(I-X4)とを反応させて芳香族環を付加した後(工程15:芳香族環付加工程)、得られた化合物(I-X2)に、塩基の存在下、アジド化合物を反応させ(工程13:環化工程)、得られた化合物(I-1)をハロゲン化することによって製造できる(工程14:ハロゲン化工程)。
 また、上記化合物(IIa-1)は、上記で得られた化合物(I-X2)をハロゲン化して化合物(IIa-2)を得た後(工程16:ハロゲン化工程)、得られた化合物(IIa-2)に、塩基の存在下、アジド化合物を反応させることによっても製造できる(工程17:環化工程)。
 また、化合物(IIa-1)は、化合物(I-X1)と化合物(I-X4)とを反応させて芳香族環を付加した後(工程18:芳香族環付加工程)、得られた化合物(I-1)をハロゲン化することによって製造できる(工程14:ハロゲン化工程)。
 [工程11、15、18:芳香族環付加工程]
 工程11では、化合物(I-X6)と、下記化合物(I-X4)とを反応させることによって、化合物(I-X5)を製造できる。
 工程15では、化合物(I-X3)と、下記化合物(I-X4)とを反応させることによって、化合物(I-X2)を製造できる。
 工程18では、化合物(I-X1)と、下記化合物(I-X4)とを反応させることによって、化合物(I-1)を製造できる。
2(L2k2(A1n10H  (I-X4)
 [式中、A1、n10は、それぞれ上記と同義である。M2、L2、k2は、上記M1、L1、k1と同義である。]
 A1は、下記式(Ar1-1)~(Ar16-1)のいずれかで表される構造が好ましく、下記式(Ar1-2)で表される構造がより好ましい。
 下記式中、R3、R5、X2は、それぞれ上記と同義である。n6は、0または1、n7は、0~3の整数、n8は、0~2の整数、n9は、0~4の整数をそれぞれ表わす。なお、n6、n7、n8、n9は、いずれも0または1が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 これらの中でも、下記表に示す化合物が好ましく、より好ましくは化合物(I-X4-I-45)~(I-X4-I-66)であり、さらに好ましくは化合物(I-X4-I-45)または(I-X4-I-56)である。下記表において、*-M10(L10k10は、上記式(Om-1)~(Om-6)のいずれかで表される基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
 上記化合物(I-X4)の量は、化合物(I-X6)、(I-X3)、または(I-X1)1モルに対して、0.6~10モルが好ましく、より好ましくは0.8~6モルである。
 上記化合物(I-X6)、(I-X3)、または(I-X1)と、化合物(I-X4)とを反応させる際は、上記工程2(芳香族環付加工程)で例示した触媒と同様の触媒を同様の条件で用いることができる。
 上記触媒に、上記工程2(芳香族環付加工程)で例示した特定の配位子と同様の特定の配位子を同様の条件で配位させてもよい。
 さらに、上記工程2(芳香族環付加工程)で例示した塩基と同様の塩基を同様の条件で共存させてもよい。
 上記工程11、15、18で用いる溶媒としては、上記工程2(芳香族環付加工程)で例示した溶媒と同様の溶媒を同様の条件で用いることができる。
 また、反応温度についても、上記工程2(芳香族環付加工程)で例示した温度と同様の条件を採用できる。
 [工程12:酸化工程]
 工程12では、化合物(I-X5)と、酸化剤とを反応させることによって、化合物(I-X2)を得ることができる。
 前記酸化剤としては、上記工程1(酸化工程)で例示した酸化剤と同様の化合物を、同様の条件で用いることができる。
 また、反応溶媒、反応温度についても、上記工程1(酸化工程)と同様の条件を採用できる。
 [工程13、17:環化工程]
 工程13では、上記化合物(I-X2)に、塩基の存在下、アジド化合物を反応させることによって、上記化合物(I-1)を得ることができる。
 工程17では、上記化合物(IIa-2)に、塩基の存在下、アジド化合物を反応させることによって、上記化合物(IIa-1)を得ることができる。
 上記アジド化合物としては、上記環化工程(工程3、6)で例示したアジド化合物と同様の化合物を、同様の条件で用いることができる。
 さらに、アジド化合物を反応させる際に共存させる塩基も、上記環化工程(工程3、6)で例示した塩基と同様であり、同様の条件で用いることができる。
 また、反応溶媒、反応温度についても、上記環化工程(工程3、6)で例示したものを、同様の条件で用いることができる。
 [工程14、16:ハロゲン化工程]
 工程14では、上記化合物(I-1)を、ハロゲン化することによって、上記化合物(IIa-1)を得ることができる。
 工程16では、上記化合物(I-X2)を、ハロゲン化することによって、上記化合物(IIa-2)を得ることができる。
 上記ハロゲン化は、上記ハロゲン化工程(工程4、5)で例示した方法と同様の方法を採用できる。
 さらに、上記ハロゲン化を行うときに共存させる酸としては、上記ハロゲン化工程(工程4、5)で例示した酸と同様のものを、同様の条件で用いることができる。
 また、反応溶媒、反応温度についても、上記ハロゲン化工程(工程4、5)で例示したものを、同様の条件で用いることができる。
 上記スキームで示した化合物(I-X6)、(I-X3)、(I-X1)は、下記スキームに示すように、それぞれ、化合物(I-x6)、(I-x3)、(I-x1)をハロゲン化することによって製造できる(工程21、22、23:ハロゲン化工程)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 [式中、Y1、Y2、X3は、それぞれ上記と同義である。]
 上記ハロゲン化は、上記ハロゲン化工程(工程4、5)で例示した方法と同様の方法を採用できる。
 さらに、上記ハロゲン化を行うときに共存させる酸としては、上記ハロゲン化工程(工程4、5)で例示した酸と同様のものを、同様の条件で用いることができる。
 また、反応溶媒、反応温度についても、上記ハロゲン化工程(工程4、5)で例示したものを、同様の条件で用いることができる。
 上記化合物(I-x1)は、上記スキームに示すように、上記(I-x6)を酸化した後(工程24:酸化工程)、得られた化合物(Ix-3)に、塩基の存在下、アジド化合物を反応させることによって製造できる(工程25:環化工程)。
 上記工程24(酸化工程)は、上記工程1(酸化工程)と同様の条件で行えばよい。
 上記工程25(環化工程)は、上記工程3、6(環化工程)と同様の条件で行えばよい。
 上記化合物(I-x6)としては、市販品を用いてもよいし、例えば、国際公開第2017/155030号パンフレットに開示された方法によって製造したものを用いてもよい。
 本願は、2018年3月22日に出願された日本国特許出願第2018-054584号に基づく優先権の利益を主張するものである。上記日本国特許出願第2018-054584号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
 以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限を受けるものではなく、上記および後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお、以下においては、特に断りのない限り、「%」は「質量%」を意味する。
 (単量体の製造)
 300mLナスフラスコに、2,5-dibromopyridine(11.8g,50mmol)、mCPBA(18.5g、75mmol)、および無水ジクロロメタン(100mL)を入れ、室温で2日間撹拌した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、有機層をジクロロメタンで抽出し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(Hexane/AcOEt=5:1)を用いて精製し、2,5-dibromopyridine N-oxide(白色固体)を6.74g得た(収率53%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ=7.23(dd,J=2.1,8.7Hz,1H)、7.52(d,J=8.7Hz,1H)、8.50(d,J=2.1Hz,1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 次に、耐圧試験管に、得られた2,5-dibromopyridine N-oxide(500mg、2mmol)、2-(Tributylstannyl)thiophene(1.79g、4.8mmol)、Pd(PPh34(165mg、0.14mmol)、および無水トルエン(4mL)を入れ、マイクロウェーブ反応装置を用い、180℃で20分間撹拌した。反応終了後、溶媒を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl3/Hexane/AcOEt=2:1:1)を用いて精製し、2,5-(dithiophen-2-yl)pyridine N-oxide(黄色固体)を450mg得た(収率88%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ=7.14(dd,J=4.0,5.0Hz,1H)、7.22(dd,J=4.0,5.0Hz,1H)、7.39(dd,J=1.0,4.0Hz,1H)、7.41(dd,J=1.0,5.0Hz,1H)、7.52(dd,J=1.9,8.6Hz,1H)、7.58(dd,J=1.0,5.0Hz,1H)、7.85(dd,J=1.0,4.0Hz,1H)、7.92(d,J=8.6Hz,1H)、8.61(d,J=1.9Hz,1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 次に、ねじ口試験管に、得られた2,5-(dithiophen-2-yl)pyridine N-oxide(390mg,1.5mmol)、DPPA(1.6mL,7.5mmol)、および無水ピリジン(0.24mL,3.0mmol)を入れ、窒素雰囲気、120℃で、24時間撹拌した。反応液を、直接シリカゲルカラムクロマトグラフィー(CH2Cl2/MeOH=20:1)を用いて精製し、ジチオフェニルテトラゾロピリジン(黄色固体)を198mg得た(収率46%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ=7.25(m,1H)、7.29(dd,J=4.0,5.0Hz,1H)、7.51(dd,J=1.0,5.0Hz,1H)、7.55(d,J=7.7Hz,1H)、7.63(dd,J=1.0,5.0Hz,1H)、7.89(d,J=7.7Hz,1H)、8.39(dd,J=1.0,4.0Hz,1H)、8.41(dd,J=1.0,4.0Hz,1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 次に、ねじ口試験管に、ジチオフェニルテトラゾロピリジン(30mg,0.1mmol)、NBS(36mg,0.2mmol)、無水クロロホルム(2mL)、および酢酸(0.4mL)を入れ、窒素雰囲気、60℃で24時間撹拌した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて中和し、有機層をジクロロメタンで抽出し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(CH2Cl2/MeOH=20:1)を用いて精製し、ブロモ化体(黄色固体)を37mg得た(収率84%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ=7.19(d,J=4.0Hz,1H)、7.25(m,1H)、7.47(d,J=7.8Hz,1H)、7.78(d,J=7.8Hz,1H)、8.07(d,J=4.0Hz,1H)、8.13(d,J=4.0Hz,1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 上記で得られたブロモ化体を用い、化合物(単量体)を製造した。即ち、2口フラスコに、上記ブロモ化体(132mg,0.3mmol)、および無水THF(20mL)を入れ、-78℃でブチルリチウム(1.6M,0.38mL)を加え1時間撹拌した。撹拌後、塩化トリブチルスズ(1M,0.18mL)を加え、室温でさらに一晩撹拌した。一晩撹拌後、水を加えて反応を停止させたのち、ジエチルエーテルを用いて抽出を行った。溶媒を濃縮し、アルミナカラムクロマトグラフィー(hexane/AcOEt=1:1)を用いて精製し、GPCをかけてDTTP-SnBu3を121mg得た(収率47%)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 (実施例1)
 得られたDTTP-SnBu3を用い、高分子化合物Aを製造した。即ち、耐圧試験管に、上記DTTP-SnBu3(86mg,0.1mmol)、NDI-OD(78mg,0.1mmol)、Pd2(dba)3(5mg,0.005mmol)、P(furyl)3(6mg,0.02mmol)、および無水トルエン(4mL)、DMF(1mL)を入れ、80℃で12時間加熱撹拌した。反応終了後、メタノールで再沈殿を行い、得られた固体はソックスレー抽出した(メタノール,アセトン,塩化メチレン,クロロホルム)。そのうちクロロホルム抽出分の溶媒を濃縮し、目的の高分子化合物A(濃青色固体)を70mg得た。得られた高分子化合物Aは溶解性が高いので、分取GPCを用いて高分子量成分を回収した。回収した高分子量成分は、M=13700、M/M=2.05であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 (実施例2)
 上記実施例1において、DTTP-SnBu3を下記スキームに示されるfDTTP-SnBuに変える以外は、同じ条件で固体を得た。得られた固体はソックスレー抽出した(メタノール,アセトン,クロロホルム)。そのうちクロロホルム抽出分の溶媒を濃縮し、目的の高分子化合物B(赤色固体)を23mg得た(M=5300,M/M=1.40)。得られた高分子化合物Bは溶解性が高いので、分取GPCを用いて高分子量成分を回収した。回収した高分子量成分は、M=14800、M/M=1.20であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 (比較例)
 上記実施例1において、DTTP-SnBu3を下記スキームに示されるfDTP-SnBuに変える以外は、同じ条件で固体を得た。得られた固体はソックスレー抽出した(メタノール,アセトン,クロロホルム)。そのうちクロロホルム抽出分の溶媒を濃縮し、高分子化合物C(赤色固体)を45mg得た(M=3400,M/M=2.11)。得られた高分子化合物Cは溶解性が高いので、分取GPCを用いて高分子量成分を回収した。回収した高分子量成分は、M=7500、M/M=1.50であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047

 
 (熱重量分析測定:TGA)
 上記実施例1で得られた高分子化合物A、上記実施例2で得られた高分子化合物B、上記比較例で得られた高分子化合物Cについて、熱重量分析装置(島津製作所社製、「TGA-50」)を用いて熱重量分析測定を行った。測定には、アルミパンを用い、窒素雰囲気下、20℃から500℃まで測定した。その結果、重量減少開始温度は、高分子化合物Aが264℃、高分子化合物Bが260℃、高分子化合物Cが271℃であった。これらの結果から、得られた高分子化合物A、Bは、200℃以上まで安定でありデバイスの作製に用いることができると考えられる。なお、高分子化合物Cは、テトラゾール環を含んでいないため、高分子化合物AおよびBより安定であった。
 (紫外可視吸収スペクトル測定:UV)
 オゾン処理した石英基板上に、下記FET測定に用いた濃度と同条件の上記実施例1で得られた高分子化合物A、上記実施例2で得られた高分子化合物B、上記比較例で得られた高分子化合物Cの溶液をスピンコートしてフィルムを作製し、紫外可視分光装置(島津製作所社製、「UV-310PC」)を用いて紫外可視吸収スペクトル測定を行った。測定したλonsetを下記表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000048
 (サイクリックボルタンメトリー)
 上記実施例1で得られた高分子化合物A、上記実施例2で得られた高分子化合物B、上記比較例で得られた高分子化合物Cについて、サイクリックボルタンメトリー測定装置(BAS社製、「CV-620C voltammetric analyzer」)を用い、溶媒がo-ジクロロベンゼンとアセトニトリルの5:1溶媒で、Bu4NPF6が0.1Mの溶液を用いて測定した。測定結果を上記表6に併せて示す。
 上記表6から明らかなように、高分子化合物A、Bは、低いLUMO準位を有しているため、n型半導体の材料として用いることができると考えられる。一方、高分子化合物Cは、類縁体である高分子化合物Bと比較してバンドギャップは同等の値であったが、LUMO準位は高い値にとどまった。
 (FET測定)
 オゾン処理したシリコン基板上を、オクタデシルトリクロロシラン(ODTS)またはヘキサメチルジシラザン(HMDS)を用いて処理した。処理後の基板表面に、上記実施例1で得られた高分子化合物A、上記実施例2で得られた高分子化合物B、または比較例で得られた高分子化合物Cを、1mg/mLの濃度となるようにクロロホルムに溶解した溶液をスピンコート(1000rpm、1分間)することで、ボトムゲート-ボトムコンタクト型のFET素子を作製し、FET測定を行った。チャンネル長さは5μmとした。次に、得られた素子を80℃または120℃で1時間アニールし、同様の方法でFET特性の評価を行った。得られた結果を表7に示す。μeは、電子移動度を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000049
 また、120℃でアニールを行った後における高分子化合物Aの測定結果を図1に示す。また、120℃でアニールを行った後における高分子化合物Bの測定結果を図2に示す。また、120℃でアニールを行った後における高分子化合物Cの測定結果を図3に示す。図1~3に示した曲線1a、2a、3aは、ION/IOFFの結果を示し、曲線1b、2b、3bは、μeの結果を示す。
 図1、2から明らかなように、高分子化合物A、Bともに、120℃でアニールを行った後でも化合物が分解することなく、良好な電子移動特性を示すことが分かった。一方、高分子化合物Cも、良好な電子移動度を示したが、ヒステリシスが高分子化合物AおよびBと比べて大きくなった。

Claims (7)

  1.  テトラゾロピリジンを含むドナー性ユニットと、
     下記式(Ac-1)~式(Ac-6)で表されるアクセプター性ユニットとを繰り返し単位として有することを特徴とする高分子化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

     [式(Ac-1)~式(Ac-6)中、
     R1は、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。
     *は、結合手を表す。]
  2.  前記ドナー性ユニットは、下記式(I)または式(II)で表わされる請求項1に記載の高分子化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

     [式(I)中、
     R2は、脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基を表し、
     mは、0~2の整数を表す。
     A1は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族環を表し、 nは、1~5の整数を表す。
     式(II)中、
     Y1およびY2は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を1個以上含む5員または6員の複素環を表す。]
  3.  前記ドナー性ユニットと、前記アクセプター性ユニットとが交互に配置されている請求項1または2に記載の高分子化合物。
  4.  数平均分子量が2000以上、300000以下である請求項1~3のいずれかに記載の高分子化合物。
  5.  請求項1~4のいずれかに記載の高分子化合物を含む有機半導体材料。
  6.  n型有機半導体材料である請求項5に記載の有機半導体材料。
  7.  請求項5または6に記載の有機半導体材料を含む有機電子デバイス。
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