JP2014055117A - Phenacene precursor compound and ink comprising the same, organic film using the same and production method thereof, electronic device, and organic thin film transistor - Google Patents
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Abstract
【課題】溶媒溶解性及び保存安定性に優れ、外部刺激によりフェナセン化合物に変換可能なフェナセン前駆体化合物、及びインク、有機膜、電子デバイスを提供する。
【解決手段】分子構造式末端部位に下記一般式(I)等で表される部分構造を有するフェナセン前駆体化合物を得、これを溶媒に溶解したインクを用いて有機半導体層1を形成し、有機薄膜トランジスタを構成する。
[(X1、X2)または(Y1、Y2)のうち少なくともいずれか一対はともにHであり、残りの一対はともに置換または無置換のアシルオキシ基である。R1、R2はHまたはハロゲンである。R3、R4は水H、ハロゲン、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。]
【選択図】図1Provided are a phenacene precursor compound, an ink, an organic film, and an electronic device that are excellent in solvent solubility and storage stability and can be converted into a phenacene compound by an external stimulus.
A phenacene precursor compound having a partial structure represented by the following general formula (I) or the like is obtained at a terminal site of a molecular structural formula, and an organic semiconductor layer 1 is formed using an ink obtained by dissolving this in a solvent. An organic thin film transistor is formed.
[At least one pair of (X 1 , X 2 ) or (Y 1 , Y 2 ) is both H, and the remaining pairs are both substituted or unsubstituted acyloxy groups. R 1 and R 2 are H or halogen. R 3 and R 4 are groups selected from water H, halogen, substituted and unsubstituted alkyl groups, alkoxy groups or thioalkoxy groups, which may be the same or different. ]
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、π電子共役系化合物の前駆体に関し、詳しくは、フェナセン化合物に変換可能なフェナセン前駆体化合物と、これを用いたインク、有機膜の製造方法、有機膜を具備する電子デバイスおよび有機薄膜トランジスタに関する。 The present invention relates to a precursor of a π-electron conjugated compound, and more specifically, a phenacene precursor compound that can be converted into a phenacene compound, an ink using the same, a method for producing an organic film, an electronic device including the organic film, and an organic The present invention relates to a thin film transistor.
π共役系化合物は拡張されたπ電子系を有するため、ホール輸送、電子輸送に優れ、例えば、エレクトロルミネッセンス材料、有機半導体材料(例えば、特許文献1、2および非特許文献1、2参照)や、色素、顔料等に広く応用されている。このようにπ共役系材料が広く用いられる中で、障害となるのはπ共役化合物の多くは、平面性が高く剛直なため、分子間の相互作用が非常に強固であり、水や有機溶媒への溶解性が乏しいことが挙げられる。例えば、顔料に関しては顔料の凝集にともない分散が不安定となる。また有機半導体を例に取ると、難溶であるため溶液プロセスの適用が難しく、真空蒸着等の気相製膜が必要になるなどの問題がある。
Since π-conjugated compounds have an extended π-electron system, they are excellent in hole transport and electron transport. For example, electroluminescent materials, organic semiconductor materials (see, for example,
これに対して、π共役系化合物を含む有機化合物を可溶化するような反応性置換基を導入した前駆体化合物に対して、外部刺激を与えることによって置換基を脱離し、目的の化合物を得る方法が提案されている(例えば、特許文献3、4、非特許文献3参照)。この方法は、例えば、顔料分子中のアミノ基やアルコール性またはフェノール性ヒドロキシ基がt−ブトキシカルボニル基(Boc基)で修飾された構造の顔料前駆体について、加熱等することでBoc基を脱離させるものである。
しかし、この方法は置換基が窒素原子もしくは酸素原子に連結される必要があるために適用できる化合物に制限があった。さらに前駆体の保存性の観点からも改善が求められていた。
In contrast, a precursor compound into which a reactive substituent that solubilizes an organic compound containing a π-conjugated compound is introduced is given an external stimulus to eliminate the substituent to obtain the target compound. Methods have been proposed (see, for example,
However, this method has limitations on applicable compounds because the substituent needs to be linked to a nitrogen atom or an oxygen atom. Furthermore, the improvement was calculated | required also from the viewpoint of the preservability of a precursor.
また、近年レトロディールスアルダー反応を利用して、外部刺激を与えることによって、溶媒可溶性の高い嵩高い置換基を有する前駆体化合物からペンタセンやポルフィリン、フタロシアニンへと変換する方法が精力的に研究されている(例えば、特許文献5、6、非特許文献4〜6参照)。
しかし、これらの例のうちペンタセン前駆体からはテトラクロロベンゼン分子が脱離するが、テトラクロロベンゼンは、沸点が高く反応系外に取り除くことが難しいことに加え、その毒性が懸念される。また、ポルフィリン、フタロシアニンについては前駆体処理後に得られる化合物の保存性の観点から改善が必要であった。また、いずれも煩雑な合成を必要とするため適用範囲が狭く、より簡便に合成可能な前記に代わる置換基の開発が必要とされている。
In recent years, the retro Diels-Alder reaction has been actively studied to convert a precursor compound having a high solvent-soluble bulky substituent into pentacene, porphyrin, or phthalocyanine by applying an external stimulus. (For example, see
However, among these examples, tetrachlorobenzene molecules are eliminated from the pentacene precursor, but tetrachlorobenzene has a high boiling point and is difficult to remove out of the reaction system, and its toxicity is a concern. Further, porphyrin and phthalocyanine need to be improved from the viewpoint of storage stability of the compound obtained after the precursor treatment. In addition, since all of them require complicated synthesis, the range of application is narrow, and development of a substitute group that can be synthesized more simply is required.
また、その他にスルホン酸エステル系置換基を有する溶媒溶解性の高い前駆体化合物に外部刺激を与えることで、置換基を脱離し、水素原子に置き換えることで、フタロシアニンへと変換する方法が提案されている(例えば、特許文献7参照)。
しかし、この方法はスルホン酸エステルの極性が高いため非極性の有機溶媒への溶解性が乏しく、前駆体からの変換に要する温度も比較的高いことが問題であった。
In addition, a method for converting to a phthalocyanine by desorbing a substituent and replacing it with a hydrogen atom by applying an external stimulus to a solvent-soluble precursor compound having a sulfonate ester-based substituent is proposed. (For example, refer to Patent Document 7).
However, this method has a problem in that the sulfonic acid ester has a high polarity, so the solubility in a nonpolar organic solvent is poor, and the temperature required for conversion from the precursor is relatively high.
また、オリゴチオフェンの分子末端にカルボン酸エステルを導入することで可溶化し、これに熱を加えて脱離させることでオリゴチオフェンを得る方法が提案されている(例えば、特許文献8、非特許文献7参照)。この方法は比較的低温で脱離が起こるが、脱離後の分子末端にオレフィンが残ってしまうため、これが化合物の結晶性を損ね、また酸素や水分、熱などへの安定性が大きく低下してしまうという問題が有った。 In addition, a method has been proposed in which oligothiophene is obtained by solubilizing by introducing a carboxylic acid ester at the molecular end of oligothiophene and then removing it by applying heat (for example, Patent Document 8, Non-Patent Document). Reference 7). In this method, desorption occurs at a relatively low temperature. However, since olefin remains at the end of the molecule after desorption, this impairs the crystallinity of the compound and greatly reduces the stability to oxygen, moisture, heat, etc. There was a problem of end.
また、芳香環だけで分子骨格が形成された有機半導体材料としてフェナセン化合物が挙げられる。有機トランジスタの活性層としてフェナセン化合物を用いた方法が提案されている(特許文献9)。
しかしながら、例示されたフェナセン化合物は分子サイズが大きくて溶解できないか、あるいは非常に溶解性が乏しいため、印刷プロセスにより製膜することは困難である。さらに、これらフェナセン化合物の反応中間体化合物の時点において溶解性が低く、反応および精製が困難であると推測される。
Moreover, a phenacene compound is mentioned as an organic semiconductor material in which a molecular skeleton is formed only by an aromatic ring. A method using a phenacene compound as an active layer of an organic transistor has been proposed (Patent Document 9).
However, since the exemplified phenacene compound has a large molecular size and cannot be dissolved, or is very poor in solubility, it is difficult to form a film by a printing process. Furthermore, it is presumed that at the time of the reaction intermediate compound of these phenacene compounds, the solubility is low and the reaction and purification are difficult.
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、種々の有機溶媒に対して溶解性が優れると共に保存安定性に優れ、外部刺激(例えば、熱エネルギー付与)によりフェナセン化合物に変換可能なフェナセン前駆体化合物と、これを含むインク、該インクを用いた有機膜の製造方法、およびこの製造方法により膜形成された有機膜を具備する電子デバイス並びに有機薄膜トランジスタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above prior art, and has excellent solubility in various organic solvents and excellent storage stability, and can be converted into a phenacene compound by external stimulation (for example, application of thermal energy). It is an object of the present invention to provide a phenacene precursor compound, an ink containing the same, an organic film manufacturing method using the ink, an electronic device including the organic film formed by the manufacturing method, and an organic thin film transistor.
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の構造を有するフェナセン前駆体化合物を合成し、これを用いることにより上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。
即ち、上記課題は、フェナセン化合物の分子構造式末端部位に下記一般式(I)または一般式(II)で表わされる部分構造を有することを特徴とするフェナセン前駆体化合物により解決される。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by synthesizing and using a phenacene precursor compound having a specific structure, and have reached the present invention.
That is, the above problem is solved by a phenacene precursor compound characterized by having a partial structure represented by the following general formula (I) or general formula (II) at the terminal site of the molecular structure of the phenacene compound.
[式(I)中、(X1、X2))または(Y1、Y2)のうち少なくともいずれか一対はともに水素原子であり、残りの一対はともに置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R1、R2は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R3、R4は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。] [In Formula (I), at least one pair of (X 1 , X 2 )) or (Y 1 , Y 2 ) is both a hydrogen atom, and the remaining pairs are both substituted or unsubstituted carbon atoms of 1 or more. Of the acyloxy group. R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 3 and R 4 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
[式(II)中、X3およびY3のうち少なくとも一つは水素原子であり、残り一つは置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R5、R6は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R7、R8は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。] [In Formula (II), at least one of X 3 and Y 3 is a hydrogen atom, and the other is a substituted or unsubstituted acyloxy group having 1 or more carbon atoms. R 5 and R 6 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 7 and R 8 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
また、上記課題は、前記フェナセン前駆体化合物が下記一般式(III)または一般式(IV)で表わされるものであることを特徴とするフェナセン前駆体化合物により解決される。 Further, the above problem is solved by a phenacene precursor compound, wherein the phenacene precursor compound is represented by the following general formula (III) or general formula (IV).
[式(III)または(IV)中、R9〜R30は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。Z1およびZ2は下記一般式(I)または一般式(II)で表わされる部分構造であり、同一でも異なっていてもよい。nは1〜2の整数である。] [In the formula (III) or (IV), R 9 to R 30 are hydrogen atoms or halogen atoms, which may be the same or different. Z 1 and Z 2 are partial structures represented by the following general formula (I) or general formula (II), and may be the same or different. n is an integer of 1-2. ]
[式(I)中、(X1、X2))または(Y1、Y2)のうち少なくともいずれか一対はともに水素原子であり、残りの一対はともに置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R1、R2は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R3、R4は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。] [In Formula (I), at least one pair of (X 1 , X 2 )) or (Y 1 , Y 2 ) is both a hydrogen atom, and the remaining pairs are both substituted or unsubstituted carbon atoms of 1 or more. Of the acyloxy group. R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 3 and R 4 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
[式(II)中、X3およびY3のうち少なくとも一つは水素原子であり、残り一つは置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R5、R6は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R7、R8は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。]
また、上記課題は、請求項1または2に記載のフェナセン前駆体化合物と溶媒を含有することを特徴とするインクにより解決される。
また、上記課題は、請求項3に記載のインクを用いて成膜する有機膜の製造方法であって、該成膜がウェットプロセスによるものであることを特徴とする有機膜の製造方法により解決される。
また、上記課題は、請求項4に記載の有機膜に外部刺激を付与して、該有機膜中に含有されるフェナセン化合物の前記一般式(I)または一般式(II)で表わされる分子構造式末端部位を下記式(1)または式(2)に示す化学反応により(I)から(Ia)または(II)から(IIa)に構造変換することを特徴とする有機膜の製造方法により解決される。
[In Formula (II), at least one of X 3 and Y 3 is a hydrogen atom, and the other is a substituted or unsubstituted acyloxy group having 1 or more carbon atoms. R 5 and R 6 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 7 and R 8 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
Further, the above-mentioned problems are solved by an ink characterized by containing the phenacene precursor compound according to
The above-mentioned problem is solved by a method for producing an organic film formed using an ink according to
Further, the above-mentioned problem is that a molecular structure represented by the general formula (I) or the general formula (II) of the phenacene compound contained in the organic film by applying an external stimulus to the organic film according to
[式(1)または式(2)中の置換基は、前記式(I)または式(II)における定義と同じである。] [Substituents in Formula (1) or Formula (2) are the same as defined in Formula (I) or Formula (II). ]
また、上記課題は、請求項4乃至6の何れかに記載の製造方法により成膜されたことを特徴とする有機膜により解決される。
Further, the above problem is solved by an organic film formed by the manufacturing method according to any one of
また、上記課題は、請求項7に記載の有機膜を具備することを特徴とする電子デバイスにより解決される。 Moreover, the said subject is solved by the electronic device characterized by comprising the organic film of Claim 7.
また、上記課題は、請求項7に記載の有機膜からなる有機半導体層を具備することを特徴とする有機薄膜トランジスタにより解決される。 Moreover, the said subject is solved by the organic thin-film transistor characterized by comprising the organic-semiconductor layer which consists of an organic film of Claim 7.
本発明のフェナセン前駆体化合物は、フェナセン化合物の分子構造式末端部位に前記一般式(I)または一般式(II)で表わされる部分構造を有することにより、種々の有機溶媒に対して溶解性が優れると共に保存安定性に優れ、外部刺激(例えば、熱エネルギー付与)によりフェナセン化合物に変換可能である。このため、フェナセン前駆体化合物と溶媒を含むインクとし、これを用いて容易に成膜(膜形成)することができることから、ウェットプロセス(例えば、印刷プロセス)により電子デバイスの作成を実現可能とする。
また、印刷プロセス後、成膜された有機膜に外部刺激(例えば、簡便な熱処理)を付与することにより、前記一般式(I)または一般式(II)で表わされるフェナセン化合物の分子構造式末端部位(溶解基)が化学反応により、(I)から(Ia)または(II)から(IIa)に構造変換してフェナセン化合物を生成することができる。このような手法により、例えば、保存安定性に優れ、キャリア移動度の高い有機薄膜トランジスタを提供することができる。
The phenacene precursor compound of the present invention has solubility in various organic solvents by having the partial structure represented by the general formula (I) or the general formula (II) at the terminal site of the molecular structural formula of the phenacene compound. It is excellent in storage stability and can be converted into a phenacene compound by external stimulation (for example, application of thermal energy). For this reason, an ink containing a phenacene precursor compound and a solvent can be used, and film formation (film formation) can be easily performed using the ink. Therefore, an electronic device can be created by a wet process (for example, a printing process). .
In addition, by applying an external stimulus (for example, simple heat treatment) to the formed organic film after the printing process, the terminal end of the molecular structure formula of the phenacene compound represented by the general formula (I) or the general formula (II) The site (solubilizing group) can be structurally converted from (I) to (Ia) or (II) to (IIa) by a chemical reaction to produce a phenacene compound. By such a method, for example, an organic thin film transistor having excellent storage stability and high carrier mobility can be provided.
前述のように、本発明のフェナセン前駆体化合物は、フェナセン化合物の分子構造式末端部位に下記一般式(I)または一般式(II)で表わされる部分構造を有することを特徴とするものである。 As described above, the phenacene precursor compound of the present invention is characterized by having a partial structure represented by the following general formula (I) or general formula (II) at the terminal site of the molecular structure of the phenacene compound. .
[式(I)中、(X1、X2))または(Y1、Y2)のうち少なくともいずれか一対はともに水素原子であり、残りの一対はともに置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R1、R2は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R3、R4は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。] [In Formula (I), at least one pair of (X 1 , X 2 )) or (Y 1 , Y 2 ) is both a hydrogen atom, and the remaining pairs are both substituted or unsubstituted carbon atoms of 1 or more. Of the acyloxy group. R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 3 and R 4 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
[式(II)中、X3およびY3のうち少なくとも一つは水素原子であり、残り一つは置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R5、R6は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R7、R8は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。] [In Formula (II), at least one of X 3 and Y 3 is a hydrogen atom, and the other is a substituted or unsubstituted acyloxy group having 1 or more carbon atoms. R 5 and R 6 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 7 and R 8 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
本発明における前記フェナセン化合物とは、ベンゼン環が縮環した多環状の芳香環化合物であり、そのベンゼン環の縮環様式が、ジグザク(zigzag)に縮環したポリアセン化合物でフェナントレン骨格を拡張した縮環様式の化合物群の総称である。本発明において、「フェナセン前駆体化合物」を「特定化合物」と呼称することがある。 The phenacene compound in the present invention is a polycyclic aromatic ring compound in which a benzene ring is condensed, and the condensed form of the benzene ring is a polyacene compound condensed in zigzag, which is an expanded phenanthrene skeleton. A general term for a group of compounds in a ring mode. In the present invention, the “phenacene precursor compound” may be referred to as a “specific compound”.
ここで、前記フェナセン前駆体化合物が下記一般式(III)または一般式(IV)で表わされるものであることが好ましい。 Here, the phenacene precursor compound is preferably one represented by the following general formula (III) or general formula (IV).
[式(III)または(IV)中、R9〜R30は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。Z1およびZ2は下記一般式(I)または一般式(II)で表わされる部分構造であり、同一でも異なっていてもよい。nは1〜2の整数である。] [In the formula (III) or (IV), R 9 to R 30 are hydrogen atoms or halogen atoms, which may be the same or different. Z 1 and Z 2 are partial structures represented by the following general formula (I) or general formula (II), and may be the same or different. n is an integer of 1-2. ]
[式(I)中、(X1、X2))または(Y1、Y2)のうち少なくともいずれか一対はともに水素原子であり、残りの一対はともに置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R1、R2は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R3、R4は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。] [In Formula (I), at least one pair of (X 1 , X 2 )) or (Y 1 , Y 2 ) is both a hydrogen atom, and the remaining pairs are both substituted or unsubstituted carbon atoms of 1 or more. Of the acyloxy group. R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 3 and R 4 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
[式(II)中、X3およびY3のうち少なくとも一つは水素原子であり、残り一つは置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R5、R6は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R7、R8は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。] [In Formula (II), at least one of X 3 and Y 3 is a hydrogen atom, and the other is a substituted or unsubstituted acyloxy group having 1 or more carbon atoms. R 5 and R 6 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 7 and R 8 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
前記一般式(I)乃至(IV)のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子が挙げられる。 Examples of the halogen atom in the general formulas (I) to (IV) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
前記一般式(I)、(II)中、置換もしくは無置換のアシルオキシ基としては、ホルミルオキシ基、炭素数2以上のハロゲン原子を含んでいてもよい直鎖または環状の脂肪族カルボン酸および炭素数4以上の芳香族カルボン酸等のカルボン酸由来のアシルオキシ基が挙げられる。具体的には、例えば、ホルミルオキシ基、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、ラウロイルオキシ基、ステアロイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ、3,3,3−トリフルオロプロピオニルオキシ、ペンタフルオロプロピオニルオキシ、シクロプロパノイルオキシ、シクロブタノイルオキシ、シクロヘキサノイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、p−メトキシフェニルカルボニルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基等が挙げられる。
加えて、前記例示したアシルオキシ基のカルボニ基とアルキル基あるいはアリール基の間に酸素原子を挿入した構造に対応する炭酸ハーフエステル由来の炭酸エステルも挙げることができる。
In the general formulas (I) and (II), as the substituted or unsubstituted acyloxy group, a formyloxy group, a linear or cyclic aliphatic carboxylic acid which may contain a halogen atom having 2 or more carbon atoms, and carbon Examples include acyloxy groups derived from carboxylic acids such as aromatic carboxylic acids having a number of 4 or more. Specifically, for example, formyloxy group, acetoxy group, propionyloxy group, butyryloxy group, isobutyryloxy group, pivaloyloxy group, pentanoyloxy, hexanoyloxy, lauroyloxy group, stearoyloxy group, trifluoroacetyloxy 3,3,3-trifluoropropionyloxy, pentafluoropropionyloxy, cyclopropanoyloxy, cyclobutanoyloxy, cyclohexanoyloxy group, benzoyloxy group, p-methoxyphenylcarbonyloxy group, pentafluorobenzoyloxy group Etc.
In addition, carbonic acid esters derived from a carbonic acid half ester corresponding to a structure in which an oxygen atom is inserted between the carbonoxy group and the alkyl group or aryl group of the acyloxy group exemplified above can also be mentioned.
前記一般式(I)のR3、R4および一般式(II)のR7、R8は、水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。 R 3 and R 4 in the general formula (I) and R 7 and R 8 in the general formula (II) are selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group, or a thioalkoxy group. Group, which may be the same or different.
前記置換および無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、t−ブチル基、s−ブチル基、n−ブチル基、i−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデカン基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−エチルヘキシル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロオクチル基、トリフルオロドデシル基、トリフルオロオクタデシル基、2−シアノエチル基等が挙げられる。また、アルコキシ基、アルキルチオ基としては、上記アルキル基の結合位に酸素原子または硫黄原子を挿入してアルコキシ基、アルキルチオ基としたものが一例として挙げられる。 Examples of the substituted and unsubstituted alkyl groups include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, t-butyl group, s-butyl group, n-butyl group, i-butyl group, pentyl group, Hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecane, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, 3,7-dimethyloctyl, 2-ethylhexyl Group, trifluoromethyl group, trifluorooctyl group, trifluorododecyl group, trifluorooctadecyl group, 2-cyanoethyl group and the like. Examples of the alkoxy group and the alkylthio group include those in which an oxygen atom or a sulfur atom is inserted into the bonding position of the alkyl group to form an alkoxy group or an alkylthio group.
前記一般式(I)および(II)において、(X1、X2))または(Y1、Y2)のうち少なくともいずれか一対はともに置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基であるが、このようなアシルオキシ基としては、下記一般式(V)で表わされる構造を有することが好ましい。 In the general formulas (I) and (II), at least one of (X 1 , X 2 )) or (Y 1 , Y 2 ) is a substituted or unsubstituted acyloxy group having 1 or more carbon atoms. However, such an acyloxy group preferably has a structure represented by the following general formula (V).
[式(V)中、R31としては、水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、置換または無置換のアルコキシル基、置換または無置換のチオアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のヘテロアリール基、シアノ基が特に好ましく、より好ましくは水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルコキシル基、置換または無置換のチオアルキル基である。最も好ましくは、置換または無置換のアルキル基あるいは置換または無置換のアルコキシル基の時である。] [In the formula (V), R 31 represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, a substituted or unsubstituted alkoxyl group, substituted or unsubstituted A substituted thioalkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group, and a cyano group are particularly preferred, more preferably a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxyl group, A substituted or unsubstituted thioalkyl group. Most preferably, it is a substituted or unsubstituted alkyl group or a substituted or unsubstituted alkoxyl group. ]
本発明のェナセン前駆体化合物は、外部刺激(例えば、熱エネルギー)を付与することにより、前記一般式(I)または一般式(II)で表わされる分子構造式末端部位を、後述の式(1)または式(2)に示す化学反応[化26]により、(I)から(Ia)または(II)から(IIa)に構造変換され、フェナセン化合物に変化する。 By applying an external stimulus (for example, thermal energy), the enacene precursor compound of the present invention can convert the molecular structural formula terminal site represented by the general formula (I) or the general formula (II) into the formula (1) described below. ) Or the chemical reaction represented by the formula (2) [Chemical Formula 26], the structure is converted from (I) to (Ia) or (II) to (IIa) to be converted into a phenacene compound.
上記式(1)の脱離成分であるX1−Y1およびX2−Y2としては、ハロゲン原子の他に、前記アシルオキシ基を構成する置換基の−O−結合部位を切断し末端に水素を置換した対応するカルボン酸および炭酸ハーフエステルが挙げられる。例えば、ギ酸、酢酸、ピルビン酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、モノクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、2,2−ジフルオロプロピオン酸、トリフルオロ酢酸、3,3,3−トリフルオロプロピオン酸、ペンタフルオロプロピオン酸、シクロプロパンカルボン酸、シクロブタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、安息香酸、p−メトキシ安息香酸、ペンタフルオロ安息香酸、メチルハイドロゲンカーボネート、エチルハイドロゲンカーボネート、イソプロピルハイドロゲンカーボネート、ヘキシルハイドロゲンカーボネートなどが挙げられる。これら炭酸ハーフエステルは通常不安定であるため、対応するアルコール(例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノール、ヘキサノール)と二酸化炭素まで分解されることがある。 X 1 -Y 1 and X 2 -Y 2 which are the leaving components of the above formula (1) include, in addition to the halogen atom, the —O— bond site of the substituent constituting the acyloxy group, which is cleaved at the terminal. And corresponding carboxylic acids and carbonic acid half esters substituted for hydrogen. For example, formic acid, acetic acid, pyruvic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, isovaleric acid, pivalic acid, caproic acid, lauric acid, stearic acid, monochloroacetic acid, monofluoroacetic acid, difluoroacetic acid, 2,2-difluoropropionic acid , Trifluoroacetic acid, 3,3,3-trifluoropropionic acid, pentafluoropropionic acid, cyclopropanecarboxylic acid, cyclobutanecarboxylic acid, cyclohexanecarboxylic acid, benzoic acid, p-methoxybenzoic acid, pentafluorobenzoic acid, methylhydrogen Examples include carbonate, ethyl hydrogen carbonate, isopropyl hydrogen carbonate, and hexyl hydrogen carbonate. Since these carbonic acid half esters are usually unstable, they may be decomposed to the corresponding alcohol (eg, methanol, ethanol, 2-propanol, hexanol) and carbon dioxide.
前記一般式(V)における置換基R31には特に制限はなく、溶媒可溶性や成膜性の観点からは、置換基としてある程度分子間相互作用を減少し、溶媒との親和性を高めるようなものであることが有利になってくるが、置換基の脱離前後における体積変化があまりに著しいと脱離反応における薄膜の均一性に問題が生じることが懸念されるため、適度な溶解性を維持しつつできるだけ小さい置換基である方が好ましい。また、未だ定かではないが、カルボニル酸素の分極の度合いが大きくなるように、電子吸引性の置換基(例えば、ハロゲンを有するアルキル基や、ニトロ基およびシアノ基を有する基)であることが脱離反応の効率化という点好ましいと考えられる。 The substituent R 31 in the general formula (V) is not particularly limited, and from the viewpoint of solvent solubility and film formability, the intermolecular interaction as a substituent is reduced to some extent and the affinity with the solvent is increased. However, if the volume change before and after the detachment of the substituent is too great, there may be a problem in the uniformity of the thin film in the elimination reaction. However, it is preferable that the substituent is as small as possible. In addition, although it is not yet known, the electron-withdrawing substituent (for example, a halogen-containing alkyl group or a group having a nitro group and a cyano group) is removed so that the degree of polarization of carbonyl oxygen is increased. It is considered preferable in terms of increasing the efficiency of the separation reaction.
フェナセン化合物乃至前記一般式(III)または一般式(IV)に記載の構造において、例えば、Z1およびZ2が芳香環である場合[分子構造式末端部位が前記一般式(I)および一般式(II)のような溶解基を有していない場合]、一般的な有機溶媒には溶解しないか、または極微量しか溶解しない。
フェナセン化合物の応用として有機エレクトロニクス材料への展開を想定すると、分子の共役系を広げることにより、電子移動のパスの面積が広くなり良好なエレクトロニクス材料として用いることが可能となる。しかしながら、分子の共役系を拡張することは、分子間の相互作用が強くなる傾向にあり、有機溶媒等への溶解性が著しく落ちる。
そこで、本発明のようにフェナセン化合物の分子構造式末端部位に前記一般式(I)または一般式(II)で表わされる分子間力を弱める置換基を導入することにより、種々の溶媒に溶解性を有することができ、印刷プロセスのへの適応が可能となる。
In the structure described in the phenacene compound to the general formula (III) or the general formula (IV), for example, when Z 1 and Z 2 are aromatic rings, the molecular structural formula terminal site is the general formula (I) and the general formula When it does not have a dissolving group as in (II)], it does not dissolve in a general organic solvent, or dissolves only a very small amount.
Assuming that the application of the phenacene compound to organic electronics materials is assumed, by expanding the conjugated system of the molecules, the area of the electron transfer path is widened and can be used as a good electronics material. However, extending the conjugated system of molecules tends to increase the interaction between molecules, and the solubility in organic solvents and the like is significantly reduced.
Thus, by introducing a substituent that weakens the intermolecular force represented by the general formula (I) or the general formula (II) into the terminal site of the molecular structure of the phenacene compound as in the present invention, the solubility in various solvents is improved. Can be adapted to the printing process.
さらに、本発明のフェナセン前駆体化合物から、簡便な外部刺激によって溶解性基(脱離成分であるX1、Y1およびX2、Y2)が脱離することにより生成されるフェナセン化合物は、共役系を拡張し続けても、分子内の電子の偏りが発生しないため、酸素や水などによる劣化反応を起こさず、非常に高い保存安定性を有する。 Furthermore, from the phenacene precursor compound of the present invention, the phenacene compound produced by the elimination of the soluble groups (leaving components X 1 , Y 1 and X 2 , Y 2 ) by a simple external stimulus, Even if the conjugated system continues to be expanded, there is no bias of electrons in the molecule, so there is no deterioration reaction due to oxygen, water, etc., and it has very high storage stability.
さらに、詳細な本発明のフェナセン前駆体化合物(略称「誘導体」)を下記構造式(1)〜(26)に例示する。但し、構造式(1)〜(26)は例であってこれらに限定されるものではない。 Further, detailed phenacene precursor compounds (abbreviated as “derivatives”) of the present invention are exemplified in the following structural formulas (1) to (26). However, structural formulas (1) to (26) are examples and are not limited to these.
以下に、フェナセン前駆体化合物の合成例について具体的に説明する。
前記構造式(1)〜(4)のフェナセン前駆体化合物は、下記合成経路1に示す反応式を経由して製造できる。
〔合成経路1〕
Below, the synthesis example of a phenacene precursor compound is demonstrated concretely.
The phenacene precursor compounds of the structural formulas (1) to (4) can be produced via a reaction formula shown in the following
[Synthetic route 1]
上記合成経路1における反応式の要点は下記のようである。
・1−2は1−1とビニルスズ体をパラジウム触媒存在下、スティルカップリングにより製造される。
・1−4は1−3のアミン誘導体をザンドマイヤー反応によりヨウ素化を行い製造される。
・1−5はアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)およびN−ブロモスクシンイミド(NBS)によりベンジル位の臭素化を行い製造される。
・1−6はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド五水和物存在下で、脱離基に対応するカルボン酸によりエステル化を行い製造される。
・1−7は1−2と1−6をパラジウム触媒存在下、ヘック反応を用いてカップリングさせることにより製造される。
・1−8は光反応と酸化反応を経由して製造される。即ち、1−7に紫外線を照射すると光異性化反応が起こり、光異性化反応によりヘキサトリエン構造になり、さらにこの構造で紫外光を照射されると光環化反応が起こる。光反応後、ヨウ素により酸化反応が起こり1−8が製造される。
The main points of the reaction formula in the
-1-2 is produced by Still coupling of 1-1 and a vinyl tin body in the presence of a palladium catalyst.
-1-4 is produced by iodination of the amine derivative of 1-3 by the Sandmeyer reaction.
1-5 is produced by bromination of the benzyl position with azobisisobutyronitrile (AIBN) and N-bromosuccinimide (NBS).
1-6 is produced by esterification with carboxylic acid corresponding to the leaving group in the presence of tetramethylammonium hydroxide pentahydrate.
1-7 is produced by coupling 1-2 and 1-6 using a Heck reaction in the presence of a palladium catalyst.
1-8 is produced via photoreaction and oxidation reaction. That is, when 1-7 is irradiated with ultraviolet light, a photoisomerization reaction occurs, and the photoisomerization reaction results in a hexatriene structure. When this structure is further irradiated with ultraviolet light, a photocyclization reaction occurs. After photoreaction, oxidation reaction occurs with iodine to produce 1-8.
前記構造式(5)および(6)のフェナセン前駆体化合物は、下記の合成経路2に示す反応式を経由して製造できる。
〔合成経路2〕
The phenacene precursor compounds of the structural formulas (5) and (6) can be produced via the reaction formula shown in the following
[Synthesis route 2]
上記合成経路2における反応式の要点は下記のようである。
・2−2は2−1のアミン誘導体をザンドマイヤー反応によりヨウ素化を行い製造される。
・2−3は2−2のケトン部位を水素化ホウ素ナトリムにより還元しヒドロキシに変換することで製造される。
・2−4はN,N−ジメチルアミノピリジン(DMAP)存在下、2−3のヒドロキシル基を無水酢酸でエステル化を行い製造される。
・2−5はアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)およびN-ブロモスクシンイミド(NBS)によりベンジル位の臭素化を行い製造される。
・2−6はナトリウムメトキシド(塩基)による脱ハロゲン化水素により製造される。
・2−7はDMAP存在下、脱離基に対応するカルボン酸を用いてエステル化され製造される。
・2−8は2−7と1−2をパラジウム触媒存在下、ヘック反応を用いてカップリングさせることにより製造される。
・2−9は光反応と酸化反応を経由して製造される。即ち、2−8に紫外線を照射すると光異性化反応が起こり、光異性化反応によりヘキサトリエン構造になり、さらにこの構造で紫外光を照射されると光環化反応が起こる。光反応後、ヨウ素により酸化反応が起こり2−9が製造される。
The main points of the reaction formula in the
-2-2 is produced by iodination of the amine derivative of 2-1 by the Sandmeyer reaction.
-2-3 is produced by reducing the ketone moiety of 2-2 with sodium borohydride and converting it to hydroxy.
2-4 is produced by esterifying the hydroxyl group of 2-3 with acetic anhydride in the presence of N, N-dimethylaminopyridine (DMAP).
2-5 is produced by bromination of the benzyl position with azobisisobutyronitrile (AIBN) and N-bromosuccinimide (NBS).
2-6 is produced by dehydrohalogenation with sodium methoxide (base).
2-7 is produced by esterification using carboxylic acid corresponding to the leaving group in the presence of DMAP.
2-8 is produced by coupling 2-7 and 1-2 using the Heck reaction in the presence of a palladium catalyst.
・ 2-9 is produced via photoreaction and oxidation reaction. That is, when 2-8 is irradiated with ultraviolet light, a photoisomerization reaction occurs, and the photoisomerization reaction results in a hexatriene structure. When this structure is further irradiated with ultraviolet light, a photocyclization reaction occurs. After the photoreaction, iodine undergoes an oxidation reaction to produce 2-9.
前記構造式(7)〜(9)のフェナセン前駆体化合物は、下記合成経路3に示す反応式を経由して製造できる。
〔合成経路3〕
The phenacene precursor compounds of the structural formulas (7) to (9) can be produced via the reaction formula shown in the following
[Synthesis route 3]
上記合成経路3における反応式の要点は下記のようである。
・3−2は3−1とビニルスズ体をパラジウム触媒存在下、スティルカップリングにより製造される。
・3−3は3−2と1−6をパラジウム触媒存在下、ヘック反応を用いてカップリングさせることにより製造される。
・3−4は光反応と酸化反応を経由して製造される。即ち、3−3に紫外線を照射すると光異性化反応が起こり、光異性化反応によりヘキサトリエン構造になり、さらにこの構造で紫外光を照射されると光環化反応が起こる。光反応後、ヨウ素により酸化反応が起こり3−4が製造される。
The main points of the reaction formula in the
3-2 is produced by Still coupling of 3-1 and a vinyl tin body in the presence of a palladium catalyst.
3-3 is produced by coupling 3-2 and 1-6 using a Heck reaction in the presence of a palladium catalyst.
3-4 is produced via photoreaction and oxidation reaction. That is, when 3-3 is irradiated with ultraviolet light, a photoisomerization reaction occurs, and the photoisomerization reaction results in a hexatriene structure. When this structure is further irradiated with ultraviolet light, a photocyclization reaction occurs. After the photoreaction, iodine undergoes an oxidation reaction to produce 3-4.
前記構造式(10)から(12)のフェナセン前駆体化合物は、下記合成経路4に示す反応式を経由して製造できる。
〔合成経路4〕
The phenacene precursor compounds of the structural formulas (10) to (12) can be produced via the reaction formula shown in the following
[Synthesis route 4]
上記合成経路4における反応式の要点は下記のようである。
・4−1は3−2と2−7をパラジウム触媒存在下、ヘック反応を用いてカップリングさせることにより製造される。
・4−2は光反応と酸化反応を経由して製造される。即ち、
4−1に紫外線を照射すると光異性化反応が起こり、光異性化反応によりヘキサトリエン構造になり、さらにこの構造で紫外光を照射されると光環化反応が起こる。光反応後、ヨウ素により酸化反応が起こり4−2が製造される。
The main points of the reaction formula in the
4-1 is produced by coupling 3-2 and 2-7 using a Heck reaction in the presence of a palladium catalyst.
-4-2 is produced via photoreaction and oxidation reaction. That is,
When 4-1 is irradiated with ultraviolet light, a photoisomerization reaction occurs, and the photoisomerization reaction results in a hexatriene structure. When this structure is further irradiated with ultraviolet light, a photocyclization reaction occurs. After the photoreaction, an oxidation reaction occurs with iodine to produce 4-2.
前記構造式(13)〜(17)のフェナセン前駆体化合物は、下記合成経路5に示す反応式を経由して製造できる。
〔合成経路5〕
The phenacene precursor compounds of the structural formulas (13) to (17) can be produced via the reaction formula shown in the following
[Synthesis route 5]
上記合成経路5における反応式の要点は下記のようである。
・5−2は5−1とビニルスズ体をパラジウム触媒存在下、スティルカップリングにより製造される。
・5−3は5−2と1−6をパラジウム触媒存在下、ヘック反応を用いてカップリングさせることにより製造される。
・5−4は光反応と酸化反応を経由して製造される。即ち、5−3に紫外線を照射すると光異性化反応が起こり、光異性化反応によりヘキサトリエン構造になり、さらにこの構造で紫外光を照射されると光環化反応が起こる。光反応後、ヨウ素により酸化反応が起こり5−4が製造される。
The main points of the reaction formula in the
5-2 is produced by Still coupling of 5-1 and a vinyl tin body in the presence of a palladium catalyst.
-5-3 is produced by coupling 5-2 and 1-6 in the presence of a palladium catalyst using the Heck reaction.
-5-4 is produced via photoreaction and oxidation reaction. That is, when 5-3 is irradiated with ultraviolet light, a photoisomerization reaction occurs, and the photoisomerization reaction results in a hexatriene structure. When this structure is further irradiated with ultraviolet light, a photocyclization reaction occurs. After the photoreaction, an oxidation reaction occurs with iodine to produce 5-4.
前記構造式(18)〜(20)のフェナセン前駆体化合物は、下記合成経路6に示す反応式を経由して製造できる。
〔合成経路6〕
The phenacene precursor compounds of the structural formulas (18) to (20) can be produced via a reaction formula shown in the following synthesis route 6.
[Synthesis route 6]
上記合成経路6における反応式の要点は下記のようである。
・6−1は5−2と2−7をパラジウム触媒存在下、ヘック反応を用いてカップリングさせることにより製造される。
・6−2は光反応と酸化反応を経由して製造される。即ち、6−1に紫外線を照射すると光異性化反応が起こり、光異性化反応によりヘキサトリエン構造になり、さらにこの構造で紫外光を照射されると光環化反応が起こる。光反応後、ヨウ素により酸化反応が起こり6−2が製造される。
The main points of the reaction formula in the synthesis route 6 are as follows.
6-1 is produced by coupling 5-2 and 2-7 using a Heck reaction in the presence of a palladium catalyst.
-6-2 is produced via photoreaction and oxidation reaction. That is, when 6-1 is irradiated with ultraviolet light, a photoisomerization reaction occurs, and the photoisomerization reaction results in a hexatriene structure. When this structure is further irradiated with ultraviolet light, a photocyclization reaction occurs. After photoreaction, oxidation reaction occurs with iodine to produce 6-2.
前記構造式(21)〜(23)のフェナセン前駆体化合物は、下記合成経路7に示す反応式を経由して製造できる。
〔合成経路7〕
The phenacene precursor compounds of the structural formulas (21) to (23) can be produced via the reaction formula shown in the following synthesis route 7.
[Synthesis route 7]
上記合成経路7における反応式の要点は下記のようである。
・7−2は7−1とビニルスズ体をパラジウム触媒存在下、スティルカップリングにより製造される。
・7−3は7−2と1−6をパラジウム触媒存在下、ヘック反応を用いてカップリングさせることにより製造される。
・7−4は光反応と酸化反応を経由して製造される。即ち、7−3に紫外線を照射すると光異性化反応が起こり、光異性化反応によりヘキサトリエン構造になり、さらにこの構造で紫外光を照射されると光環化反応が起こる。光反応後、ヨウ素により酸化反応が起こり7−4が製造される。
The main points of the reaction formula in the synthesis route 7 are as follows.
7-2 is produced by Still coupling of 7-1 and a vinyl tin body in the presence of a palladium catalyst.
7-3 is produced by coupling 7-2 and 1-6 in the presence of a palladium catalyst using the Heck reaction.
・ 7-4 is manufactured via photoreaction and oxidation reaction. That is, when 7-3 is irradiated with ultraviolet light, a photoisomerization reaction occurs, and the photoisomerization reaction results in a hexatriene structure. When this structure is further irradiated with ultraviolet light, a photocyclization reaction occurs. After the photoreaction, an oxidation reaction occurs with iodine to produce 7-4.
前記構造式(24)〜(26)のフェナセン前駆体化合物は、下記合成経路8に示す反応式を経由して製造できる。
〔合成経路8〕
The phenacene precursor compounds of the structural formulas (24) to (26) can be produced via the reaction formula shown in the following synthesis route 8.
[Synthesis route 8]
上記合成経路8における反応式の要点は下記のようである。
・8−1は7−2と2−7をパラジウム触媒存在下、ヘック反応を用いてカップリングさせることにより製造される。
・8−2は光反応と酸化反応を経由して製造される。即ち、8−1に紫外線を照射すると光異性化反応が起こり、光異性化反応によりヘキサトリエン構造になり、さらにこの構造で紫外光を照射されると光環化反応が起こる。光反応後、ヨウ素により酸化反応が起こり8−2が製造される。
The main points of the reaction formula in the synthesis route 8 are as follows.
8-1 is produced by coupling 7-2 and 2-7 using a Heck reaction in the presence of a palladium catalyst.
・ 8-2 is produced via photoreaction and oxidation reaction. That is, when 8-1 is irradiated with ultraviolet rays, a photoisomerization reaction occurs, and the photoisomerization reaction results in a hexatriene structure. When this structure is further irradiated with ultraviolet light, a photocyclization reaction occurs. After the photoreaction, an oxidation reaction occurs with iodine to produce 8-2.
また、前記一般式(I)または一般式(II)で表わされる部分構造を分子構造式の両末端部位に有するフェナセン前駆体化合物ではない場合の製造方法、即ち、フェナセン構造の片側末端部位だけに一般式(I)または一般式(II)を有する構造、あるいは一方の片側末端部位に一般式(I)の構造を有し、他方の末端部位に一般式(II)を有する構造のフェナセン前駆体の製造方法としては、最終反応の光異性化・環化・酸化反応の一つ前のカップリング反応において、オレフィン結合を形成する反応を選択的に用いればよい。例えば、ステティルカップリング反応、ヘックカップリング反応などであり、反応させる化合物に結合形成に選択的な置換基を導入すれば可能である。 In addition, a production method in the case where the partial structure represented by the general formula (I) or the general formula (II) is not a phenacene precursor compound having both terminal portions of the molecular structural formula, that is, only at one end portion of the phenacene structure. A phenacene precursor having a structure having the general formula (I) or the general formula (II), or a structure having the general formula (I) at one end of one side and the general formula (II) at the other end As the production method, a reaction for forming an olefin bond may be selectively used in the coupling reaction immediately before the photoisomerization / cyclization / oxidation reaction of the final reaction. For example, a stetyl coupling reaction, a Heck coupling reaction, and the like are possible by introducing a substituent that is selective for bond formation into the compound to be reacted.
[インク]
本発明のインクは、フェナセン前駆体化合物と該前駆体を溶解させる溶媒(有機溶剤など)を少なくとも含有する。有機溶剤は、一般的に知られている有機溶剤を用いることができ、混合しても用いることができる。一般的な有機溶剤としては、例えば、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、トルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、キシレン、メシチレン、およびN−メチルピロリドンなどが挙げられる。さらに、粘度を調整するために、高粘度溶剤・高分子材料・増粘剤を添加してもよい。
[ink]
The ink of the present invention contains at least a phenacene precursor compound and a solvent (such as an organic solvent) that dissolves the precursor. As the organic solvent, generally known organic solvents can be used, and they can be used by mixing. Examples of common organic solvents include dichloromethane, tetrahydrofuran, chloroform, toluene, chlorobenzene, dichlorobenzene, xylene, mesitylene, and N-methylpyrrolidone. Furthermore, in order to adjust the viscosity, a high viscosity solvent, a polymer material, or a thickener may be added.
インク中におけるフェナセン前駆体化合物の含有量は、塗布方法に応じて、粘度、蒸発温度を調整するのが好ましく、例えば、インクジェット溶剤であれば、0.1wt%〜10wt%の範囲が好ましく用いられる。 The content of the phenacene precursor compound in the ink is preferably adjusted for viscosity and evaporation temperature according to the coating method. For example, in the case of an inkjet solvent, a range of 0.1 wt% to 10 wt% is preferably used. .
本発明のインクは、一般的に知られるウェットプロセス(湿式プロセス)で用いることができ、例えば、インクジェット法、スピンコート、ディップコート、スプレーコート、スクリーン印刷、グラビア印刷、ブレードコート、キャスト、ロールコート、バーコート、ダイコートなどに用いられる。 The ink of the present invention can be used in a generally known wet process (wet process), for example, inkjet method, spin coating, dip coating, spray coating, screen printing, gravure printing, blade coating, casting, roll coating. Used for bar coating, die coating and the like.
次に、フェナセン前駆体化合物の脱離反応によるフェナセン化合物の製造方法について説明する。
前述のように、本発明のフェナセン前駆体化合物は、外部刺激を付与することにより、前記一般式(I)または一般式(II)で表わされる分子構造式末端部位を下記式(1)または式(2)に示す化学反応により(I)から(Ia)または(II)から(IIa)に構造変換することができ、フェナセン化合物に変化する。
Next, a method for producing a phenacene compound by an elimination reaction of a phenacene precursor compound will be described.
As described above, the phenacene precursor compound of the present invention imparts an external stimulus to the molecular structural formula terminal site represented by the general formula (I) or the general formula (II) by the following formula (1) or formula. The structure can be converted from (I) to (Ia) or (II) to (IIa) by the chemical reaction shown in (2), and the phenacene compound is converted.
[式(1)または式(2)中の置換基は、前記式(I)または式(II)における定義と同じである。] [Substituents in Formula (1) or Formula (2) are the same as defined in Formula (I) or Formula (II). ]
上記のように、フェナセン前駆体化合物は脱離可能な溶解基を有しており、外部刺激を付与することにより脱離する。
脱離反応を行なうために印加するエネルギーとしては、熱、光、電磁波が挙げられるが、反応性および収率、後工程の観点から熱エネルギーあるいは光エネルギーが望ましく、特に熱エネルギーが好ましい。
つまり、前記インクを用いてウェットプロセスにより塗膜を形成して外部刺激を付与することにより、フェナセン前駆体化合物からにフェナセン化合物に変換された有機膜が得られる。
脱離反応を行なうための加熱の方法としては、支持体上で加熱する方法、オーブン内で加熱する方法、マイクロ波の照射による方法、レーザを用いて光を熱に変換して加熱する方法、光熱変換層を用いる等、種々の方法を用いることができるが、これに限定されるものではない。
As described above, the phenacene precursor compound has a detachable solubilizing group and is detached by applying an external stimulus.
Examples of the energy to be applied for the elimination reaction include heat, light, and electromagnetic waves. However, thermal energy or light energy is desirable from the viewpoint of reactivity, yield, and post-processing, and thermal energy is particularly preferable.
That is, an organic film converted from a phenacene precursor compound to a phenacene compound is obtained by forming a coating film by a wet process using the ink and applying an external stimulus.
As a heating method for performing the elimination reaction, a method of heating on a support, a method of heating in an oven, a method of irradiation with microwaves, a method of heating by converting light into heat using a laser, Various methods such as using a photothermal conversion layer can be used, but are not limited thereto.
脱離反応を行なう際の雰囲気については、大気下においても行なうことが可能であるが、酸化等の副反応および水分の影響を除くため、加えて脱離した成分の系外への排除を促進するために、不活性ガス雰囲気下または減圧下で行なうことが望ましい。 The atmosphere for the elimination reaction can be performed in the atmosphere, but in order to eliminate side effects such as oxidation and the influence of moisture, in addition, the elimination of the desorbed components outside the system is promoted. Therefore, it is desirable to carry out under an inert gas atmosphere or under reduced pressure.
[電子デバイス]
本発明のフェナセン前駆体および該前駆体から得られるフェナセン化合物は、例えば、電子デバイスに用いることができる。即ち、フェナセン前駆体化合物と溶媒を含むインクを用いてウェットプロセスにより成膜される有機膜を備えることにより電子デバイスを構成することができる。
電子デバイスの例を挙げると、2個以上の電極を有し、その電極間に流れる電流や生じる電圧を、電気、光、磁気、または化学物質等により制御するデバイス、あるいは印加した電圧や電流により、光や電場、磁場を発生させる装置などが挙げられる。
また、例えば、電圧や電流の印加により電流や電圧を制御する素子、磁場の印加による電圧や電流を制御する素子、化学物質を作用させて電圧や電流を制御する素子などが挙げられる。この制御としては、整流、スイッチング、増幅、発振等が挙げられる。
[Electronic device]
The phenacene precursor of the present invention and the phenacene compound obtained from the precursor can be used, for example, in an electronic device. That is, an electronic device can be configured by including an organic film formed by a wet process using an ink containing a phenacene precursor compound and a solvent.
An example of an electronic device is a device that has two or more electrodes, the current flowing between the electrodes or the voltage generated is controlled by electricity, light, magnetism, chemical substances, etc., or the applied voltage or current. And a device for generating light, an electric field, and a magnetic field.
In addition, for example, an element that controls current or voltage by application of voltage or current, an element that controls voltage or current by application of a magnetic field, an element that controls voltage or current by the action of a chemical substance, or the like can be given. Examples of this control include rectification, switching, amplification, and oscillation.
現在、シリコン等の無機半導体で実現されている対応するデバイスとしては、抵抗器、整流器(ダイオード)、スイッチング素子(トランジスタ、サイリスタ)、増幅素子(トランジスタ)、メモリー素子、化学センサー等、あるいはこれらの素子の組み合わせや集積化したデバイスが挙げられる。
また、光により起電力を生じる太陽電池や、光電流を生じるフォトダイオード、フォトトランジスター等の光素子も挙げることができる。
本発明の前記特定化合物を適用するのに好適な電子デバイスの例としては、電界効果トランジスタ(FET)が挙げられる。
以下、電界効果トランジスタ(FET)を例に挙げて詳細に説明する。
Currently, the corresponding devices realized with inorganic semiconductors such as silicon include resistors, rectifiers (diodes), switching elements (transistors, thyristors), amplifier elements (transistors), memory elements, chemical sensors, etc. Examples include combinations of elements and integrated devices.
In addition, a solar cell that generates an electromotive force by light, or an optical element such as a photodiode or a phototransistor that generates a photocurrent can be used.
An example of an electronic device suitable for applying the specific compound of the present invention is a field effect transistor (FET).
Hereinafter, a field effect transistor (FET) will be described in detail as an example.
〔トランジスタ構造〕
図1(A)〜(D)は本発明に係る有機薄膜トランジスタの概略構造である。
本発明に係る有機薄膜トランジスタの有機半導体層(1)は、本発明の特定化合物を含有する。
本発明に係る有機薄膜トランジスタには、空間的に分離されたソース電極(2)、ドレイン電極(3)およびゲート電極(4)が設けられており、ゲート電極(4)と有機半導体層(1)の間には絶縁膜(5)が設けられていてもよい。有機薄膜トランジスタはゲート電極(4)への電圧の印加により、ソース電極(2)とドレイン電極(3)の間の有機半導体層(1)内を流れる電流が制御(コントロール)される。
[Transistor structure]
1A to 1D are schematic structures of an organic thin film transistor according to the present invention.
The organic semiconductor layer (1) of the organic thin film transistor according to the present invention contains the specific compound of the present invention.
The organic thin film transistor according to the present invention is provided with a source electrode (2), a drain electrode (3) and a gate electrode (4) which are spatially separated, and the gate electrode (4) and the organic semiconductor layer (1). An insulating film (5) may be provided between them. In the organic thin film transistor, the current flowing in the organic semiconductor layer (1) between the source electrode (2) and the drain electrode (3) is controlled (controlled) by applying a voltage to the gate electrode (4).
本発明に係る有機薄膜トランジスタは、支持体上に設けることができ、支持体として、例えば、ガラス、シリコン、プラスチック等の一般に用いられる基板が利用できる。また、導電性基板を用いることにより、ゲート電極と兼ねること、さらにはゲート電極と導電性基板とを積層した構造にすることもできるが、本発明の有機薄膜トランジスタが応用されるデバイスのフレキシビリティー、軽量化、安価、耐衝撃性等の特性が所望される場合、プラスチックシートを支持体とすることが好ましい。 The organic thin film transistor according to the present invention can be provided on a support, and a commonly used substrate such as glass, silicon, or plastic can be used as the support. In addition, by using a conductive substrate, it can also be used as a gate electrode, and a structure in which a gate electrode and a conductive substrate are stacked can be used. However, the flexibility of a device to which the organic thin film transistor of the present invention is applied. When characteristics such as light weight, low cost, and impact resistance are desired, a plastic sheet is preferably used as the support.
プラスチックシートとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート等からなるフィルム等が挙げられる。 Examples of the plastic sheet include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate, cellulose triacetate, and cellulose acetate propionate. Is mentioned.
〔成膜方法:有機半導体層〕
本発明に係る有機薄膜トランジスタの有機膜(有機半導体層)は、真空蒸着法等の気相製膜が可能である。加えて、例えば、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、トルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンおよびキシレン等の溶剤に溶解して、支持体上に塗布することによって薄膜を形成することができるほか、作成した薄膜に対して外部刺激(例えば、熱や光エネルギー等)を印加(付与)し、フェナセン前駆体化合物をフェナセン化合物に変換することによっても形成することができる。
これら有機半導体層(有機半導体薄膜)の作製方法としては、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、インクジェット法、ディスペンス法等が挙げられ、材料に応じて、適した上記製膜方法と、上記溶媒から適切な溶媒が選択される。
[Deposition method: Organic semiconductor layer]
The organic film (organic semiconductor layer) of the organic thin film transistor according to the present invention can be formed by vapor deposition such as vacuum deposition. In addition, for example, a thin film can be formed by dissolving in a solvent such as dichloromethane, tetrahydrofuran, chloroform, toluene, chlorobenzene, dichlorobenzene, and xylene and coating on a support. It can also be formed by applying (applying) an external stimulus (for example, heat or light energy) and converting the phenacene precursor compound into a phenacene compound.
These organic semiconductor layers (organic semiconductor thin films) can be prepared by spray coating, spin coating, blade coating, dip coating, casting, roll coating, bar coating, die coating, ink jet, and dispensing. In accordance with the material, a suitable solvent is selected from the suitable film forming method and the solvent.
本発明に係る有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層の膜厚としては、特に制限はないが、均一な薄膜、即ち、有機半導体層のキャリア輸送特性に悪影響を及ぼすギャップやホールがない薄膜が形成されるような厚みに選択される。有機半導体薄膜の厚みは、一般に1μm以下、特に5〜200nmが好ましい。
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、上記特定化合物を成分として形成される有機半導体層は、ソース電極、ドレイン電極および絶縁膜に接して形成される。
In the organic thin film transistor according to the present invention, the thickness of the organic semiconductor layer is not particularly limited, but a uniform thin film, that is, a thin film having no gap or hole that adversely affects the carrier transport property of the organic semiconductor layer is formed. The thickness is selected. The thickness of the organic semiconductor thin film is generally 1 μm or less, particularly preferably 5 to 200 nm.
In the organic thin film transistor of the present invention, the organic semiconductor layer formed using the specific compound as a component is formed in contact with the source electrode, the drain electrode, and the insulating film.
〔電極〕
本発明に係る有機薄膜トランジスタに用いられるゲート電極、ソース電極、ゲート電極としては、導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、鉛、タンタル、インジウム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等、およびこれらの合金やインジウム・錫酸化物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電率を向上させた無機および有機半導体、例えば、シリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等が挙げられる。
ソース電極およびドレイン電極は、上記導電性の中でも半導体層との接触面において、電気抵抗が少ないものが好ましい。
〔electrode〕
The gate electrode, source electrode, and gate electrode used in the organic thin film transistor according to the present invention are not particularly limited as long as they are conductive materials. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony, lead Tantalum, indium, aluminum, zinc, magnesium, etc., and their alloys, conductive metal oxides such as indium / tin oxide, or inorganic and organic semiconductors whose conductivity has been improved by doping, such as silicon single crystals , Polysilicon, amorphous silicon, germanium, graphite, polyacetylene, polyparaphenylene, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polythienylene vinylene, polyparaphenylene vinylene, a complex of polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid, and the like.
Of the above-described conductivity, the source electrode and the drain electrode preferably have low electrical resistance at the contact surface with the semiconductor layer.
電極の形成方法としては、上記材料を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また、導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフィーやレーザーアブレーション等により形成してもよい。さらに、導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
また、本発明に係る有機薄膜トランジスタは、必要に応じて各電極からの引出し電極を設けることができる。
As a method for forming an electrode, a method of forming an electrode using a known photolithographic method or a lift-off method, using a conductive thin film formed by a method such as vapor deposition or sputtering using the above materials as a raw material, a metal such as aluminum or copper There is a method of etching using a resist by thermal transfer, ink jet or the like on a foil. Alternatively, a conductive polymer solution or dispersion, or a conductive fine particle dispersion may be directly patterned by inkjet, or may be formed from the coating film by lithography, laser ablation, or the like. Furthermore, a method of patterning an ink containing a conductive polymer or conductive fine particles, a conductive paste, or the like by a printing method such as relief printing, intaglio printing, planographic printing, or screen printing can also be used.
Moreover, the organic thin-film transistor which concerns on this invention can provide the extraction electrode from each electrode as needed.
〔絶縁膜〕
本発明に係る有機薄膜トランジスタにおいて用いられる絶縁膜には、種々の絶縁膜材料を用いることができる。例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコウム酸化チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等の無機系絶縁材料が挙げられる。また、例えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリエステル、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、無置換またはハロゲン原子置換ポリパラキシリレン、ポリアクリロニトリル、シアノエチルプルラン等の高分子化合物を用いることができる。
さらに、上記絶縁材料を2種以上併用して用いてもよい。特に材料は限定されないが、中でも誘電率が高く、導電率が低いものが好ましい。
[Insulating film]
Various insulating film materials can be used for the insulating film used in the organic thin film transistor according to the present invention. For example, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, titanium oxide, tantalum oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, zirconium barium titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, titanate Examples thereof include inorganic insulating materials such as strontium, barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth tantalate niobate, and yttrium trioxide. Further, for example, polymer compounds such as polyimide, polyvinyl alcohol, polyvinylphenol, polyester, polyethylene, polyphenylene sulfide, unsubstituted or halogen atom-substituted polyparaxylylene, polyacrylonitrile, cyanoethyl pullulan, and the like can be used.
Further, two or more of the above insulating materials may be used in combination. The material is not particularly limited, but a material having a high dielectric constant and a low electrical conductivity is preferable.
上記材料を用いた絶縁膜層の作製方法としては、例えば、CVD法、プラズマCVD法、プラズマ重合法、蒸着法のドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ディップコート法、インクジェット法、キャスト法、ブレードコート法、バーコート法等の塗布によるウェットプロセスが挙げられる。 Examples of the method for producing the insulating film layer using the above materials include a CVD method, a plasma CVD method, a plasma polymerization method, a dry process such as a vapor deposition method, a spray coating method, a spin coating method, a dip coating method, an ink jet method, and a cast method. Examples thereof include wet processes such as coating, blade coating, and bar coating.
〔HMDS等による有機半導体/絶縁膜界面修飾〕
本発明に係る有機薄膜トランジスタにおいて、絶縁膜と有機半導体層の接着性向上、ゲート電圧の低減、リーク電流低減等の目的で、これら層間に有機薄膜を設けてもよい。
有機薄膜は前記有機半導体層に対し、化学的影響を与えなければ、特に限定されないが、例えば、有機分子膜や高分子薄膜が利用できる。有機分子膜としては、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、ヘキサメチレンジシラザン(HMDS)、フェニルトリクロロシラン等を具体的な例としたカップリング剤が挙げられる。また、高分子薄膜としては、上述の高分子絶縁膜材料を利用することができ、これらが絶縁膜の一種として機能していてもよい。また、この有機薄膜をラビング等により、異方性処理を施していてもよい。
[Organic semiconductor / insulating film interface modification by HMDS, etc.]
In the organic thin film transistor according to the present invention, an organic thin film may be provided between these layers for the purpose of improving the adhesion between the insulating film and the organic semiconductor layer, reducing the gate voltage, and reducing the leakage current.
The organic thin film is not particularly limited as long as it does not chemically affect the organic semiconductor layer. For example, an organic molecular film or a polymer thin film can be used. Examples of the organic molecular film include a coupling agent using octyltrichlorosilane, octadecyltrichlorosilane, hexamethylenedisilazane (HMDS), phenyltrichlorosilane and the like as specific examples. As the polymer thin film, the above-described polymer insulating film materials can be used, and these may function as a kind of insulating film. The organic thin film may be subjected to an anisotropic treatment by rubbing or the like.
〔保護層〕
本発明の有機トランジスタは、大気中でも安定に駆動するものであるが、機械的破壊からの保護、水分やガスからの保護、またはデバイスの集積の都合上の保護等のため必要に応じて保護層を設けることもできる。
[Protective layer]
The organic transistor of the present invention is stably driven even in the atmosphere, but a protective layer is used as necessary for protection from mechanical destruction, protection from moisture and gas, or protection for device integration. Can also be provided.
[応用デバイス]
本発明に係る有機薄膜トランジスタは、液晶、有機EL、電気泳動等の表示画像素子を駆動するための素子として利用でき、これらの集積化により、いわゆる「電子ペーパー」と呼ばれるディスプレイを製造することが可能である。
また、ICタグ等のデバイスとして、本発明の有機薄膜トランジスタを集積化したICを利用することが可能である。
[Applied devices]
The organic thin film transistor according to the present invention can be used as an element for driving display image elements such as liquid crystal, organic EL, and electrophoresis, and by integrating them, a so-called “electronic paper” display can be manufactured. It is.
Further, an IC in which the organic thin film transistor of the present invention is integrated can be used as a device such as an IC tag.
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、これら実施例によって制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by these examples unless it exceeds the gist.
[実施例1]
前記構造式(14)に例示した誘導体(フェナセン前駆体化合物)を下記合成ルートに従って合成した。
フェナセン前駆体化合物(14)の合成ルートを下記式に、その手順を下記合成手順[1]〜[8]に示す。
[Example 1]
The derivative exemplified in the structural formula (14) (phenacene precursor compound) was synthesized according to the following synthesis route.
The synthesis route of the phenacene precursor compound (14) is shown in the following formula, and the procedure is shown in the following synthesis procedures [1] to [8].
合成手順[1]
《(E)−1,2−ビス(2−ブロモフェニル)エタン:2の合成》
500mlの4つ口フラスコにTHF(300ml)および亜鉛粉末(17.23ml、0.263 mol)を入れ、氷浴により0℃まで冷却した。そこに四塩化チタン(50.0g,0.263 mol)を適下し、1.5時間、還流した。室温に冷却後2‐ブロモベンズアルデヒド(10.16ml、0.0879 mol)を加え、5時間還流を行った。室温に冷却後、飽和炭酸水素ナトリム水溶液(500ml)に反応溶液を加え攪拌し、さらに酢酸エチル(500ml)を加え一夜攪拌した。セライトろ過を行い不溶物をろ別し、得られた溶液を酢酸エチルで抽出した。有機層を水飽和食塩水で洗浄後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。硫酸マグネシウムをろ別し、酢酸エチルで再結晶を行ない、(E)−1,2−ビス(2−ブロモフェニル)エタン:2を7.0g(収率54%)得た。
NMRにより同定を行なった。1H−NMR(CDCl3,TMS)σ:7.15(t,2H,J=5.5Hz),7.34(t,2H,J=5.5Hz),7.40(s,2H,),7.60(dd,2H,J1=7.9Hz,J2=1.5Hz),7.73(dd,2H,J1=7.9Hz,J2=1.5Hz)
Synthesis procedure [1]
<< Synthesis of (E) -1,2-bis (2-bromophenyl) ethane: 2 >>
THF (300 ml) and zinc powder (17.23 ml, 0.263 mol) were placed in a 500 ml four-necked flask and cooled to 0 ° C. with an ice bath. Thereto, titanium tetrachloride (50.0 g, 0.263 mol) was appropriately added and refluxed for 1.5 hours. After cooling to room temperature, 2-bromobenzaldehyde (10.16 ml, 0.0879 mol) was added and refluxed for 5 hours. After cooling to room temperature, the reaction solution was added to a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution (500 ml) and stirred, and further ethyl acetate (500 ml) was added and stirred overnight. Celite filtration was performed to separate insoluble matters, and the resulting solution was extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with water saturated brine, and then the organic layer was dried over magnesium sulfate. Magnesium sulfate was filtered off and recrystallized with ethyl acetate to obtain 7.0 g (54% yield) of (E) -1,2-bis (2-bromophenyl) ethane: 2.
Identification was performed by NMR. 1 H-NMR (
合成手順[2]
《1,8−ジブロモフェナンスレン:3の合成》
500mlの4つ口フラスコにシクロヘキサン(400ml)、(E)−1,2−ビス(2−ブロモフェニル)エタン(3.0g、0.0088 mol)およびヨウ素(0.22g、0.0017 mol)を入れた。ウシオ製低圧水銀ランプを24時間照射した。析出した固体をろ別し、シクロヘキサンで洗浄した。トルエンにより再結晶を行い、1,8−ジブロモフェナンスレン:3を1.7g(収率57%)得た。NMRにより同定を行なった
1H−NMR(CDCl3,TMS)σ:7.53(dd,2H,J1=8.1Hz,J2=7.7Hz),7.94(d,2H,J=8.1Hz),8.31(s,2H,),8.67(d,2H,J=7.7Hz)
Synthesis procedure [2]
<< Synthesis of 1,8-dibromophenanthrene: 3 >>
Cyclohexane (400 ml), (E) -1,2-bis (2-bromophenyl) ethane (3.0 g, 0.0088 mol) and iodine (0.22 g, 0.0017 mol) in a 500 ml four-necked flask Put. Ushio low-pressure mercury lamp was irradiated for 24 hours. The precipitated solid was filtered off and washed with cyclohexane. Recrystallization from toluene gave 1.7 g (yield 57%) of 1,8-dibromophenanthrene: 3. Identified by NMR
1 H-NMR (
合成手順[3]
《1,8−ジビニルフェナンスレン:4の合成》
200mlの4つ口フラスコにトルエン(60ml)、ビニルトリブチルスズ(1.47ml、0.0050 mol)および、1,8−ジブロモフェナンスレン(0.77g、0.0023mol)を入れた。アルゴンガスをバブリングしながら45分攪拌した。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0.23g、0.00020mol)を加え、4時間還流した。室温まで冷却し、飽和フッ化カリウム水溶液(100ml)に注ぎ攪拌し、さらに酢酸エチル(100ml)を加え攪拌した。セライトろ過を行い、不溶物をろ別し、得られた溶液を酢酸エチルで抽出した。有機層を水飽和食塩水で洗浄後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。硫酸マグネシウムをろ別し、酢酸エチルで再結晶を行ない、1,8−ジビニルフェナンスレン:4を0.43g(収率82%)得た。
NMRにより同定を行なった。1H−NMR(CDCl3,TMS)σ:5.52(dd,2H,J1=17.4Hz,J2=1.4Hz),5.81(dd,2H,J1=10.9Hz,J2=1.4Hz)、7.55(dd,2H,J1=17.4Hz,J2=10.9Hz),7.64(dd,2H,J1=8.0Hz,J2=7.2Hz),7.74(d,2H,J=7.2Hz),8.10(s,2H,),8.68(d,2H,J=8.0Hz)
Synthesis procedure [3]
<< Synthesis of 1,8-divinylphenanthrene: 4 >>
Toluene (60 ml), vinyltributyltin (1.47 ml, 0.0050 mol) and 1,8-dibromophenanthrene (0.77 g, 0.0023 mol) were placed in a 200 ml four-necked flask. The mixture was stirred for 45 minutes while bubbling with argon gas. Tetrakistriphenylphosphine palladium (0.23 g, 0.00020 mol) was added and refluxed for 4 hours. The mixture was cooled to room temperature, poured into a saturated aqueous potassium fluoride solution (100 ml) and stirred, and further ethyl acetate (100 ml) was added and stirred. Celite filtration was performed, insolubles were filtered off, and the resulting solution was extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with water saturated brine, and then the organic layer was dried over magnesium sulfate. Magnesium sulfate was filtered off and recrystallized with ethyl acetate to obtain 0.43 g (yield 82%) of 1,8-divinylphenanthrene: 4.
Identification was performed by NMR. 1 H-NMR (
合成手順[4]
《5−ヨード−1,2,3,4,−テトラヒドロナフタレン:6の合成》
500mlの4つ口フラスコに蒸留水(250ml)、濃塩酸(62.5ml)および、5,6,7,8−テトラヒドロナフタレン−1−アミン(25.0ml、0.16mol)を入れた。アルゴンガスをバブリングしながら完全に溶解するまで過熱攪拌した。氷欲により0℃に冷却し、蒸留水(30ml)に溶解させた亜硝酸ナトリウム(11.48g、0.166mol)を滴下した。10分間攪拌後に、蒸留水(50ml)に溶解させたヨウ化カリウム(27.62g、0.166mol)滴下した。氷欲を外して20分間攪拌した。オイルバスにより80℃に加熱し10分間攪拌した。氷浴により0℃に冷却後、硫酸水素ナトリウムを加え攪拌した。ヘキサン(100ml)を加えセライトろ過を行った。ろ液をヘキサンで抽出し、蒸留水および飽和食塩水で洗浄を行い、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。硫酸マグネシウムをろ別し、ヘキサンを留去した。得られた液体を真空蒸留し、5−ヨード−1,2,3,4,−テトラヒドロナフタレン:6を16.84g(収率41%)得た。
NMRにより同定を行なった。1H−NMR(CDCl3,TMS)σ:1.71−1・84(m,4H),2.66(t,2H,J=6.3Hz)、2.73(t,2H,J=6.3Hz)、6.77−6.81(m,H),7.04(d,H,J=7.2Hz),7.66(d,H,J=7.6Hz)
Synthesis procedure [4]
<< Synthesis of 5-iodo-1,2,3,4, -tetrahydronaphthalene: 6 >>
Distilled water (250 ml), concentrated hydrochloric acid (62.5 ml), and 5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-1-amine (25.0 ml, 0.16 mol) were placed in a 500 ml four-necked flask. The mixture was heated and stirred until completely dissolved while bubbling argon gas. Sodium nitrite (11.48 g, 0.166 mol) dissolved in distilled water (30 ml) was added dropwise by cooling to 0 ° C. with glares. After stirring for 10 minutes, potassium iodide (27.62 g, 0.166 mol) dissolved in distilled water (50 ml) was added dropwise. The ice greed was removed and the mixture was stirred for 20 minutes. The mixture was heated to 80 ° C. with an oil bath and stirred for 10 minutes. After cooling to 0 ° C. with an ice bath, sodium hydrogen sulfate was added and stirred. Hexane (100 ml) was added and celite filtration was performed. The filtrate was extracted with hexane, washed with distilled water and saturated brine, and the organic layer was dried over magnesium sulfate. Magnesium sulfate was filtered off and hexane was distilled off. The obtained liquid was distilled under vacuum to obtain 16.84 g (yield 41%) of 5-iodo-1,2,3,4, -tetrahydronaphthalene: 6.
Identification was performed by NMR. 1 H-NMR (
合成手順[5]
《1,4−ジブロモ−5−ヨード−1,2,3,4,−テトラヒドロナフタレン:7の合成》
200mlの4つ口フラスコに四塩化炭素(50ml)、5−ヨード−1,2,3,4,−テトラヒドロナフタレン(5.0g、0.019mol)、N-ブロモスクシンイミド:NBS(6.90g、0.039mol)、およびアゾビスイソブチロニトリル:AIBN(0.1g、0.00058mol)を加え攪拌した。徐々にオイルバスの温度を100℃まで昇温し、1時間還流を行った。室温まで冷却し、ろ過を行った。得られたろ液の溶媒を留去し、1,4−ジブロモ−5−ヨード−1,2,3,4,−テトラヒドロナフタレン:7を7.5g(収率92%)得た。
NMRにより同定を行なった。1H−NMR(CDCl3,TMS)σ:2.72−2.76(m,2H),2.81−2.85(m,2H),5.53−5.54(m,H),5.60−5.62(m,H),6.95−6.99(m,H),7.35(d,H,J=7.8Hz),7.83(d,H,J=7.8Hz)
Synthesis procedure [5]
<< Synthesis of 1,4-dibromo-5-iodo-1,2,3,4, -tetrahydronaphthalene: 7 >>
In a 200 ml four-necked flask, carbon tetrachloride (50 ml), 5-iodo-1,2,3,4, -tetrahydronaphthalene (5.0 g, 0.019 mol), N-bromosuccinimide: NBS (6.90 g, 0.039 mol) and azobisisobutyronitrile: AIBN (0.1 g, 0.00058 mol) were added and stirred. The oil bath temperature was gradually raised to 100 ° C. and refluxed for 1 hour. Cooled to room temperature and filtered. The solvent of the obtained filtrate was distilled off to obtain 7.5 g (yield 92%) of 1,4-dibromo-5-iodo-1,2,3,4, -tetrahydronaphthalene: 7.
Identification was performed by NMR. 1 H-NMR (
合成手順[6]
《5−ヨード−1,2,3,4,−テトラヒドロナフタレン−1,4−ジイル−ジヘキサノナート:8の合成》
100mlの4つ口フラスコにジメチルホルムアミド:DMF(30ml)、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド五水和物(0.92g、0.0051mol)およびヘキサン酸(0.63ml、0.0051mol)を加え2時間攪拌した。1,4−ジブロモ−5−ヨード−1,2,3,4,−テトラヒドロナフタレン(1.0g、0.0024mol)、を加えて48時間攪拌した。蒸留水および酢酸エチルを加え、酢酸エチルに抽出した。蒸留水および飽和食塩水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。硫酸マグネシウムをろ別し、溶媒を留去した。得られた液体をカラムクロマトグラフィーにより分離精製を行い、5−ヨード−1,2,3,4,−テトラヒドロナフタレン−1,4−ジイル−ジヘキサノナート:8を0.7g(収率63%)得た。
NMRにより同定を行なった。1H−NMR(CDCl3,TMS)σ:0.86−0.89(m,6H),1.25−1.35(m,8H),1.58−1.62(m,4H),1.63−1.69(m,2H),1.94−1.96(m,2H),2.24−2.38(m,4H),5.89(t,H,J=2.9Hz),6.00(t,H,J=2.9Hz),7.04−7.07(m,H),7.36(d,H,J=8.0Hz),7.89(d,H,J=8.0Hz)
Synthesis procedure [6]
<< Synthesis of 5-iodo-1,2,3,4, -tetrahydronaphthalene-1,4-diyl-dihexanonate: 8 >>
Add dimethylformamide: DMF (30 ml), tetramethylammonium hydroxide pentahydrate (0.92 g, 0.0051 mol) and hexanoic acid (0.63 ml, 0.0051 mol) to a 100 ml four-necked flask and stir for 2 hours. did. 1,4-Dibromo-5-iodo-1,2,3,4, -tetrahydronaphthalene (1.0 g, 0.0024 mol) was added and stirred for 48 hours. Distilled water and ethyl acetate were added and extracted into ethyl acetate. Washed with distilled water and saturated brine. The organic layer was dried with magnesium sulfate. Magnesium sulfate was filtered off and the solvent was distilled off. The obtained liquid was separated and purified by column chromatography to obtain 0.7 g (yield 63%) of 5-iodo-1,2,3,4, -tetrahydronaphthalene-1,4-diyl-dihexanonate: 8. It was.
Identification was performed by NMR. 1 H-NMR (
合成手順[7]
《テトラヘキサノナート誘導体9の合成》
100mlの4つ口フラスコにDMF(30ml)、1,8−ジビニルフェナンスレン(0.20g、0.00089mol)、5−ヨード−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−1,4−ジイル−ジヘキサノナート:8(0.78g、0.0017mol)、トリフェニルホスフィン(0.0091g、0.000034mol(4mol%)、トリエチルアミン(0.339ml、0.0024mol)を入れた。アルゴンガスをバブリングしながら45分攪拌した。酢酸パラジウム(0.0039g、0.000017mol(2mol%))を加え、100℃で6時間還流した。室温まで冷却し、セライトろ過を行い、得られた溶液を酢酸エチルで抽出した。有機層を水飽和食塩水で洗浄後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。硫酸マグネシウムをろ別し、GPCにより精製を行った。得られた薄黄色液体(テトラヘキサノナート誘導体9)をMSにより同定を行った。精密質量(LC−TofMS)(m/z):714.378(実測値)、714.372(計算値)
Synthesis procedure [7]
<< Synthesis of Tetrahexanonate Derivative 9 >>
DMF (30 ml), 1,8-divinylphenanthrene (0.20 g, 0.00089 mol), 5-iodo-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,4-diyl in a 100 ml four-necked flask -Dihexanonate: 8 (0.78 g, 0.0017 mol), triphenylphosphine (0.0091 g, 0.000034 mol (4 mol%), triethylamine (0.339 ml, 0.0024 mol) were added while argon gas was bubbled. The mixture was stirred for 45 minutes, palladium acetate (0.0039 g, 0.000017 mol (2 mol%)) was added, and the mixture was refluxed for 6 hours at 100 ° C. Cooled to room temperature, filtered through celite, and the resulting solution was extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with water saturated brine, and the organic layer was dried over magnesium sulfate. Magnesium sulfate was filtered off and purified by GPC, and the resulting pale yellow liquid (tetrahexanonate derivative 9) was identified by MS Accurate mass (LC-TofMS) (m / z ): 714.378 (actual value), 714.372 (calculated value)
合成手順[8]
《1,2,3,4,13,14,15,16−オクタヒドロ[9]フェナセン−1,4,13,16−テトライル−テトラヘキサノナート:(14)の合成》
500mlの4つ口フラスコにシクロヘキサン(300ml)、上記で得たテトラヘキサノナート誘導体9(0.13g、0.000098 mol)およびヨウ素(0.010g、0.000039 mol)を入れた。ウシオ製低圧水銀ランプを5時間照射した。シクロヘキサン溶液をチオ硫酸ナトリウム水溶液、水および飽和食塩水で洗浄した。GPCにより精製を行い、得られた液体(テトラヘキサノナート誘導体14)をMSにより同定した。精密質量(LC−TofMS)(m/z):714.336(実測値)、714.340(計算値)
Synthesis procedure [8]
<< 1,2,3,4,13,14,15,16-octahydro [9] phenacene-1,4,13,16-tetrayl-tetrahexanonate: Synthesis of (14) >>
Cyclohexane (300 ml), tetrahexanonate derivative 9 (0.13 g, 0.000098 mol) obtained above and iodine (0.010 g, 0.000039 mol) were placed in a 500 ml four-necked flask. Ushio low pressure mercury lamp was irradiated for 5 hours. The cyclohexane solution was washed with aqueous sodium thiosulfate solution, water and saturated brine. Purification was performed by GPC, and the resulting liquid (tetrahexanonate derivative 14) was identified by MS. Accurate mass (LC-TofMS) (m / z): 714.336 (actual value), 714.340 (calculated value)
[実施例2]
前記構造式(2)に例示した誘導体(フェナセン前駆体化合物)を下記合成ルートに従って合成した。
フェナセン前駆体化合物(2)の合成ルートを下記式に示す。その手順は下記による。
[Example 2]
The derivative exemplified in the structural formula (2) (phenacene precursor compound) was synthesized according to the following synthesis route.
The synthesis route of the phenacene precursor compound (2) is shown in the following formula. The procedure is as follows.
1,2−ジブロモベンゼン(東京化成製品)を出発原料として実施例1に記載の合成手順3、7、8と同様の手順で合成し、1,2,3,4,11,12,13,14−オクタヒドロ[7]フェナセン−1,4,11,14−テトライル−テトラヘキサノナート:(2)を得た。
1,2-Dibromobenzene (Tokyo Kasei product) was used as a starting material and synthesized in the same procedure as in
[実施例3]
前記構造式(9)に例示した誘導体(フェナセン前駆体化合物)を下記合成ルートに従って合成した。
フェナセン前駆体化合物(9)の合成ルートを下記式に示す。その手順は下記による。
[Example 3]
The derivative exemplified in the structural formula (9) (phenacene precursor compound) was synthesized according to the following synthesis route.
The synthesis route of the phenacene precursor compound (9) is shown in the following formula. The procedure is as follows.
1,5−ジブロナフタレン(アルドリッチ製品)を出発原料として実施例1に記載の合成手順3、7、8と同様の手順で合成し、1,2,3,4,11,12,13,14−オクタヒドロ[8]フェナセン−1,4,11,14−テトライル−テトラヘキサノナート:(9)を得た。
1,5-Dibronaphthalene (Aldrich product) was used as a starting material and synthesized in the same procedure as
[実施例4]
実施例1で合成したフェナセン前駆体化合物(14)の熱分解挙動をTG−DTA(窒素雰囲気下、SII社製)を用いて観察した。その結果、ヘキサン酸の2分子に相当する割合の重量減少が確認された。これにより、化合物(14)が[9]フェナセンへ変換されたことが確認された。
[Example 4]
The thermal decomposition behavior of the phenacene precursor compound (14) synthesized in Example 1 was observed using TG-DTA (manufactured by SII under a nitrogen atmosphere). As a result, a weight reduction corresponding to two molecules of hexanoic acid was confirmed. This confirmed that compound (14) was converted to [9] phenacene.
[実施例5]
〔有機薄膜トランジスタ評価用基板の作製例〕
実施例1で合成した1,2,3,4,13,14,15,16−オクタヒドロ[9]フェナセン−1,4,13,16−テトライル−テトラヘキサノナート:(14)を用いて、以下の手順で、図1(C)に示す構造の電界効果型トランジスタ(有機薄膜トランジスタ)を作製した。
膜厚300nmの熱酸化膜を絶縁膜として、Nドープのシリコンウェハーを基板およびゲート電極として用いた。酸化膜表面を酸素プラズマで洗浄後、気相にてHMDS(ヘキサメチレンジシラザン)処理を施し、絶縁膜の表面の濡れ性を変化させた。その後、公知のフォトリソグラフィーにより膜厚100nmAu電極パターン(チャネル長10μm、チャネル幅50mm)を形成した。その後、10mMのパーフルオロベンゼンチオールを含むエタノール溶液中に上記基板を18時間浸漬させることで、ソース電極およびドレイン電極の表面の濡れ性を変化させた。
実施例1で得られた1,2,3,4,13,14,15,16−オクタヒドロ[9]フェナセン−1,4,13,16−テトライル−テトラヘキサノナート:(14)をテトラヒドロフランに溶解し、0.1wt%の溶液を調製した。調製溶液をキャスト後、テトラヒドロフラン雰囲気下で乾燥させた。
[Example 5]
[Example of production of substrate for organic thin film transistor evaluation]
1,2,3,4,13,14,15,16-octahydro [9] phenacene-1,4,13,16-tetrayl-tetrahexanonate synthesized in Example 1 (14) The field effect transistor (organic thin film transistor) having the structure shown in FIG.
A thermal oxide film having a thickness of 300 nm was used as an insulating film, and an N-doped silicon wafer was used as a substrate and a gate electrode. After cleaning the surface of the oxide film with oxygen plasma, HMDS (hexamethylene disilazane) treatment was performed in the gas phase to change the wettability of the surface of the insulating film. Thereafter, a 100 nm-thickness Au electrode pattern (channel length 10 μm, channel width 50 mm) was formed by known photolithography. Thereafter, the substrate was immersed in an ethanol solution containing 10 mM perfluorobenzenethiol for 18 hours to change the wettability of the surfaces of the source electrode and the drain electrode.
1,2,3,4,13,14,15,16-octahydro [9] phenacene-1,4,13,16-tetrayl-tetrahexanonate obtained in Example 1: (14) to tetrahydrofuran It melt | dissolved and the 0.1 wt% solution was prepared. The prepared solution was cast and then dried in a tetrahydrofuran atmosphere.
電極とは異なる部位の有機半導体層およびシリコン酸化膜を削り取り、その部分に導電性ペースト(導電性ペースト、藤倉化成製)を付け溶媒を乾燥させた(この部分を用いて、ゲート電極としてのシリコン基板に電圧を印加した)。
こうして得られたFET(電界効果型トランジスタ)素子の電気特性をAgilent社製、半導体パラメーターアナライザー4156Cを用いて評価した結果、p型のトランジスタ素子としての特性を示した。
有機薄膜トランジスタの電界効果移動度の算出には、以下の式を用いた。
Ids=μCinW(Vg−Vth)2/2L
(ただし、Cinはゲート絶縁膜の単位面積あたりのキャパシタンス、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、Vgはゲート電圧、Idsはソースドレイン電流、μは移動度、Vthはチャネルが形成し始めるゲートの閾値電圧である。)
作製した有機薄膜トランジスタの電界効果移動度は、2.50×10−3cm2/Vsであった。
The organic semiconductor layer and the silicon oxide film in a different part from the electrode were scraped off, and a conductive paste (conductive paste, manufactured by Fujikura Kasei) was applied to the part and the solvent was dried (this part was used to form silicon as the gate electrode A voltage was applied to the substrate).
As a result of evaluating the electrical characteristics of the FET (field effect transistor) element thus obtained using a semiconductor parameter analyzer 4156C manufactured by Agilent, the characteristics as a p-type transistor element were shown.
The following formula was used to calculate the field effect mobility of the organic thin film transistor.
Ids = μC in W (Vg−Vth) 2 / 2L
(Where C in is the capacitance per unit area of the gate insulating film, W is the channel width, L is the channel length, Vg is the gate voltage, Ids is the source / drain current, μ is the mobility, and Vth is the gate where the channel begins to form. Threshold voltage.)
The field effect mobility of the produced organic thin film transistor was 2.50 × 10 −3 cm 2 / Vs.
[実施例6]
実施例5と同様の方法で作成した有機TFTを250℃で加熱処理を施し、1,2,3,4,13,14,15,16−オクタヒドロ[9]フェナセン−1,4,13,16−テトライル−テトラヘキサノナート:(14)から[9]フェナセンへの変換を行なった。
この素子のトランジスタ特性を評価したところ、電界効果移動度は4.3×10−1cm2/Vs、であった。この結果から、p型の有機薄膜トランジスタとして良好な活性層であることが確認された。
[Example 6]
The organic TFT prepared by the same method as in Example 5 was subjected to heat treatment at 250 ° C., and 1,2,3,4,13,14,15,16-octahydro [9] phenacene-1,4,13,16 -Tetrayl-tetrahexanonate: Conversion from (14) to [9] phenacene was performed.
When the transistor characteristics of this device were evaluated, the field effect mobility was 4.3 × 10 −1 cm 2 / Vs. From this result, it was confirmed that it is a favorable active layer as a p-type organic thin-film transistor.
[実施例7]
実施例6で作成したトランジスタを一ヶ月間大気下放置した。この素子のトランジスタ特性を評価したところ電界効果移動度は4.5×10−1cm2/Vs、であった。この結果よりフェナセン構造は、保存安定性が高いことが確認された。
[Example 7]
The transistor prepared in Example 6 was left in the atmosphere for one month. When the transistor characteristics of this device were evaluated, the field effect mobility was 4.5 × 10 −1 cm 2 / Vs. From this result, it was confirmed that the phenacene structure has high storage stability.
[実施例8]
実施例5、6で作成したトランジスタの有機半導体層にベンコットン(M−3、旭化成せんい社製)にテトラヒドロフラン、ジクロロベンゼンを染み込ませたもので、往復一回擦った後の有機半導体層の溶解あるいは剥離状態を観察した。
実施例5で作成した有機半導体層ではいずれの溶媒を染み込ませたベンコットの場合も溶解が確認された。
実施例6で作成した溶解基を脱離させた有機半導体層ではいずれの溶媒を染み込ませたベンコットの場合も剥離やベンコットヘの溶解は確認されず、耐溶剤性に優れていることが確認された。
[Example 8]
In the organic semiconductor layer of the transistor prepared in Examples 5 and 6, Bencotton (M-3, manufactured by Asahi Kasei Fibers Co., Ltd.) was impregnated with tetrahydrofuran and dichlorobenzene, and the organic semiconductor layer dissolved after reciprocating once. Or the peeling state was observed.
In the organic semiconductor layer prepared in Example 5, dissolution was confirmed in the case of Bencot soaked with any solvent.
In the organic semiconductor layer from which the dissolving group created in Example 6 was eliminated, peeling or dissolution in Bencott was not confirmed even in the case of Bencot soaked with any solvent, and it was confirmed that the solvent resistance was excellent. .
上記結果から、本発明のフェナセン前駆体化合物は、各種有機溶剤への溶解性に優れると共に保存安定性に優れ、外部刺激(熱や光エネルギー)の付与によって溶解基を脱離してフェナセン化合物に変換する。このため、難溶性であるために従来成膜が困難であったフェナセン化合物であっても、本発明のフェナセン前駆体化合物を用いればインク化が可能であり、これを用いて容易に膜形成することができることから、印刷プロセスによって電子デバイスの作成が可能となる。
即ち、一旦フェナセン前駆体化合物を含有するインクを用いて成膜した後に、形成された有機膜に外部エネルギー(熱や光エネルギー)を付与してフェナセン化合物(有機半導体化合物)へと変換させることで、容易に連続した有機半導体膜を得ることができる。このように形成された有機半導体膜は、有機薄膜トランジスタ等の有機電子デバイスへの応用が可能である。さらに、EL発光素子などの光学−電子デバイス、電子ペーパー、各種センサー、RFIDs(radio frequency identification)などの分野にも応用できると期待される。
From the above results, the phenacene precursor compound of the present invention is excellent in solubility in various organic solvents and excellent in storage stability, and is converted to a phenacene compound by elimination of a soluble group by the application of an external stimulus (heat or light energy). To do. For this reason, even a phenacene compound, which has been difficult to form due to its poor solubility, can be formed into an ink by using the phenacene precursor compound of the present invention, and a film can be easily formed using this. Therefore, the electronic device can be created by the printing process.
That is, after forming a film using an ink containing a phenacene precursor compound, external energy (heat or light energy) is applied to the formed organic film to convert it into a phenacene compound (organic semiconductor compound). A continuous organic semiconductor film can be easily obtained. The organic semiconductor film thus formed can be applied to organic electronic devices such as organic thin film transistors. Furthermore, it is expected to be applicable to fields such as optical-electronic devices such as EL light emitting elements, electronic paper, various sensors, and RFIDs (radio frequency identification).
1 有機半導体層
2 ソース電極
3 ドレイン電極
4 ゲート電極
5 絶縁膜
DESCRIPTION OF
Claims (9)
[式(I)中、(X1、X2))または(Y1、Y2)のうち少なくともいずれか一対はともに水素原子であり、残りの一対はともに置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R1、R2は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R3、R4は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。]
[式(II)中、X3およびY3のうち少なくとも一つは水素原子であり、残り一つは置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R5、R6は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R7、R8は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。] A phenacene precursor compound having a partial structure represented by the following general formula (I) or general formula (II) at a terminal site of a molecular structural formula of the phenacene compound.
[In Formula (I), at least one pair of (X 1 , X 2 )) or (Y 1 , Y 2 ) is both a hydrogen atom, and the remaining pairs are both substituted or unsubstituted carbon atoms of 1 or more. Of the acyloxy group. R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 3 and R 4 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
[In Formula (II), at least one of X 3 and Y 3 is a hydrogen atom, and the other is a substituted or unsubstituted acyloxy group having 1 or more carbon atoms. R 5 and R 6 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 7 and R 8 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
[式(III)または(IV)中、R9〜R30は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。Z1およびZ2は下記一般式(I)または一般式(II)で表わされる部分構造であり、同一でも異なっていてもよい。nは1〜2の整数である。]
[式(I)中、(X1、X2))または(Y1、Y2)のうち少なくともいずれか一対はともに水素原子であり、残りの一対はともに置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R1、R2は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R3、R4は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。]
[式(II)中、X3およびY3のうち少なくとも一つは水素原子であり、残り一つは置換または無置換の炭素数1以上のアシルオキシ基である。R5、R6は水素原子またはハロゲン原子であり、同一でも異なっていてもよい。R7、R8は水素原子、ハロゲン原子、置換および無置換のアルキル基またはアルコシキ基またはチオアルコキシ基から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。] The phenacene precursor compound is characterized in that the phenacene precursor compound is represented by the following general formula (III) or general formula (IV).
[In the formula (III) or (IV), R 9 to R 30 are hydrogen atoms or halogen atoms, which may be the same or different. Z 1 and Z 2 are partial structures represented by the following general formula (I) or general formula (II), and may be the same or different. n is an integer of 1-2. ]
[In Formula (I), at least one pair of (X 1 , X 2 )) or (Y 1 , Y 2 ) is both a hydrogen atom, and the remaining pairs are both substituted or unsubstituted carbon atoms of 1 or more. Of the acyloxy group. R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 3 and R 4 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
[In Formula (II), at least one of X 3 and Y 3 is a hydrogen atom, and the other is a substituted or unsubstituted acyloxy group having 1 or more carbon atoms. R 5 and R 6 are a hydrogen atom or a halogen atom, and may be the same or different. R 7 and R 8 are groups selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted and unsubstituted alkyl group, an alkoxy group or a thioalkoxy group, and may be the same or different. ]
[式(1)または(2)中の置換基は、前記式(I)または式(II)における定義と同じである。] An external stimulus is applied to the organic film according to claim 4, and the molecular structural formula terminal site represented by the general formula (I) or the general formula (II) of the phenacene compound contained in the organic film is represented by the following formula: A method for producing an organic film, wherein the structure is converted from (I) to (Ia) or (II) to (IIa) by a chemical reaction represented by (1) or formula (2).
[The substituent in Formula (1) or (2) is the same as the definition in said Formula (I) or Formula (II). ]
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