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WO2012165128A1 - 高分子化合物及び有機光電変換素子 - Google Patents

高分子化合物及び有機光電変換素子 Download PDF

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WO2012165128A1
WO2012165128A1 PCT/JP2012/062249 JP2012062249W WO2012165128A1 WO 2012165128 A1 WO2012165128 A1 WO 2012165128A1 JP 2012062249 W JP2012062249 W JP 2012062249W WO 2012165128 A1 WO2012165128 A1 WO 2012165128A1
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WO
WIPO (PCT)
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group
atom
formula
substituted
fluorine atom
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2012/062249
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English (en)
French (fr)
Inventor
上谷 保則
吉村 研
淳 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Definitions

  • the present invention relates to a polymer compound and an organic photoelectric conversion element using the same.
  • Organic semiconductor materials are expected to be applied to organic photoelectric conversion elements such as organic solar cells and optical sensors.
  • the functional layer can be manufactured by an inexpensive coating method.
  • organic semiconductor materials that are various polymer compounds for the organic photoelectric conversion element has been studied.
  • an organic semiconductor material for example, 9,9-dioctylfluorene-2,7-diboronic acid ester and 5,5 ′′ ′′-dibromo-3 ′′, 4 ′′ -dihexyl- ⁇ -pentathiophene are polymerized.
  • a polymer compound has been proposed (WO2005 / 092947). However, the polymer compound does not sufficiently absorb light having a long wavelength.
  • the present invention provides a polymer compound having a high absorbance of light having a long wavelength. That is, this invention provides the high molecular compound containing the repeating unit represented by Formula (A), and the repeating unit represented by Formula (B).
  • X 1 and X 2 are the same or different and represent a nitrogen atom or ⁇ CH—.
  • R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a substituent.
  • W 1 represents a monovalent organic group having a fluorine atom, a cyano group, or a halogen atom.
  • W 2 represents a monovalent organic group having a fluorine atom, a cyano group, a halogen atom or a hydrogen atom.
  • Q and R are the same or different and are a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group which may be substituted with a fluorine atom, an alkoxy group which may be substituted with a fluorine atom, an aryl group which may be substituted, hetero Represents an aryl group or a group represented by formula (2).
  • Plural Qs may be the same or different.
  • a plurality of R may be the same or different. (In the formula, m1 represents an integer of 0 to 6, m2 represents an integer of 0 to 6.
  • R ′ represents an alkyl group which may be substituted with a fluorine atom, or an aryl group which may be substituted. Or represents a heteroaryl group.
  • this invention provides the high molecular compound containing the repeating unit represented by Formula (1).
  • X 1 , X 2 , Y 1 , W 1 , W 2 , Q and R have the same meaning as described above.
  • the present invention is further represented by formula (3).
  • a polymer compound containing a repeating unit is provided.
  • Q and R have the same meaning as described above.
  • the present invention also provides an organic photoelectric conversion element having a pair of electrodes and a functional layer provided between the electrodes, wherein the functional layer includes an electron-accepting compound and the polymer compound.
  • FIG. 1 is a diagram showing an absorption spectrum of a polymer compound 1 described later.
  • FIG. 2 is a diagram showing an absorption spectrum of polymer compound 2 described later.
  • the polymer compound of the present invention includes a repeating unit represented by the above formula (A) and a repeating unit represented by the formula (B).
  • R 1 ⁇ R 3 Specific examples of the substituent represented by the formula: halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom), alkyl group, optionally substituted alkoxy group, optionally substituted alkylthio group, substituted Aryl group which may be substituted, aryloxy group which may be substituted, arylthio group which may be substituted, arylalkyl group which may be substituted, arylalkoxy group which may be substituted, substituted Arylalkylthio group, acyl group, acyloxy group, amide group, imide group, amino group, substituted amino group, substituted silyl group, substituted silyloxy group, substituted silylthio group, substituted silylamino group, heterocyclic group,
  • the alkyl group may be linear, branched, or cyclic.
  • the alkyl group usually has 1 to 30 carbon atoms.
  • Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl tomb, pentyl group, isopentyl group, 2-methylbutyl group, 1-methylbutyl.
  • hexyl group isohexyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 1-methylpentyl group, heptyl group, octyl group, isooctyl group, 2-ethylhexyl group, 3,7-dimethyloctyl group, nonyl group
  • chain alkyl groups such as decyl group, undecyl group, dodecyl group, tetradecyl group, hexadecyl tomb, octadecyl group and eicosyl group, and cycloalkyl groups such as cyclopentyl group, cyclohexyl group and adamantyl group.
  • the alkyl part of the alkoxy group may be linear, branched or cyclic.
  • the alkoxy group may have a substituent.
  • the alkoxy group usually has 1 to 20 carbon atoms, and examples of the substituent of the alkoxy group include a halogen atom and an alkoxy group (for example, 1 to 20 carbon atoms).
  • Specific examples of the alkoxy group which may have a substituent include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, a tert-butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, and a cyclohexyl group.
  • the alkyl part of the alkylthio group may be linear, branched or cyclic.
  • the alkylthio group may have a substituent.
  • the alkylthio group usually has 1 to 20 carbon atoms, and examples of the substituent of the alkylthio group include a halogen atom.
  • substituent of the alkylthio group include a halogen atom.
  • Specific examples of the alkylthio group which may have a substituent include a methylthio group, an ethylthio group, a propylthio group, an isopropylthio group, a butylthio group, an isobutylthio group, a tert-butylthio group, a pentylthio group, a hexylthio group, and a cyclohexylthio group.
  • the aryl group means a group obtained by removing one hydrogen atom on an aromatic ring from an aromatic hydrocarbon, and usually has 6 to 60 carbon atoms.
  • the aryl group may have a substituent, and examples of the substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, having 1 to 20 carbon atoms).
  • a preferred embodiment is a C1-C8 alkoxyphenyl group, and a more preferred embodiment is a C1-C6 alkoxyphenyl group.
  • C1 to C8 alkoxy and C1 to C6 alkoxy include those of C1 to C8 and C1 to C6 among the alkoxys exemplified for the above alkoxy group.
  • the aryloxy group usually has 6 to 60 carbon atoms and may have a substituent in the aryl moiety. Examples of the substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, having 1 to 20 carbon atoms).
  • Specific examples of the aryloxy group which may have a substituent include phenoxy group, C1-C12 alkoxyphenoxy group, C1-C12 alkylphenoxy group, 1-naphthyloxy group, 2-naphthyloxy group and pentafluorophenoxy.
  • the arylthio group usually has 6 to 60 carbon atoms and may have a substituent in the aryl moiety.
  • substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, having 1 to 20 carbon atoms).
  • Specific examples of the arylthio group which may have a substituent include a phenylthio group, a C1-C12 alkoxyphenylthio group, a C1-C12 alkylphenylthio group, a 1-naphthylthio group, a 2-naphthylthio group and a pentafluorophenylthio group.
  • the arylalkyl group usually has 7 to 60 carbon atoms, and the aryl moiety may have a substituent.
  • substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, having 1 to 20 carbon atoms).
  • Specific examples of the arylalkyl group which may have a substituent include a phenyl-C1-C12 alkyl group, a C1-C12 alkoxyphenyl-C1-C12 alkyl group, a C1-C12 alkylphenyl-C1-C12 alkyl group, Examples include 1-naphthyl-C1-C12 alkyl group and 2-naphthyl-C1-C12 alkyl group.
  • the arylalkoxy group usually has 7 to 60 carbon atoms and may have a substituent in the aryl moiety.
  • substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, having 1 to 20 carbon atoms).
  • Specific examples of the arylalkoxy group which may have a substituent include a phenyl-C1 to C12 alkoxy group, a C1 to C12 alkoxyphenyl-C1 to C12 alkoxy group, a C1 to C12 alkylphenyl-C1 to C12 alkoxy group, Examples include 1-naphthyl-C1 to C12 alkoxy groups and 2-naphthyl-C1 to C12 alkoxy groups.
  • the arylalkylthio group usually has 7 to 60 carbon atoms, and the aryl moiety may have a substituent.
  • substituents include a halogen atom and an alkoxy group (for example, having 1 to 20 carbon atoms).
  • An acyl group means a group excluding a hydroxyl group in —COOH of a carboxylic acid, and usually has 2 to 20 carbon atoms.
  • acyl group examples include an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, an isobutyryl group, a pivaloyl group, a trifluoroacetyl group, an alkylcarbonyl group which may be substituted with a halogen having 2 to 20 carbon atoms, a benzoyl group, Examples thereof include a phenylcarbonyl group which may be substituted with a halogen such as a pentafluorobenzoyl group.
  • the acyloxy group means a group excluding a hydrogen atom in —COOH of a carboxylic acid, and usually has 2 to 20 carbon atoms.
  • acyloxy group examples include an acetoxy group, a propionyloxy group, a butyryloxy group, an isobutyryloxy group, a pivaloyloxy group, a benzoyloxy group, a trifluoroacetyloxy group, and a pentafluorobenzoyloxy group.
  • An amide group means a group obtained by removing one hydrogen atom bonded to a nitrogen atom from an amide, and the carbon number is usually 2 to 20.
  • the amide group include a formamide group, an acetamide group, a propioamide group, a butyroamide group, a benzamide group, a trifluoroacetamide group, a pentafluorobenzamide group, a diformamide group, a diacetamide group, a dipropioamide group, a dibutyroamide group, a dibenzamide group. , Ditrifluoroacetamide group and dipentafluorobenzamide group.
  • the imide group means a group obtained by removing one hydrogen atom bonded to a nitrogen atom from imide (—CO—NH—CO—), and specific examples include a succinimide group and a phthalimide group.
  • a substituted amino group is one in which one or two hydrogen atoms of the amino group are substituted, and the substituent is, for example, an alkyl group and an optionally substituted aryl group.
  • the alkyl group and the optionally substituted aryl group include R 1 Are the same as the specific examples of the alkyl group and the aryl group which may be substituted.
  • the substituted amino group usually has 1 to 40 carbon atoms.
  • substituted amino group examples include methylamino group, dimethylamino group, ethylamino group, diethylamino group, propylamino group, dipropylamino group, isopropylamino group, diisopropylamino group, butylamino group, isobutylamino group, tert -Butylamino group, pentylamino group, hexylamino group, cyclohexylamino group, heptylamino group, octylamino group, 2-ethylhexylamino group, nonylamino group, decylamino group, 3,7-dimethyloctylamino group, laurylamino group, Cyclopentylamino group, dicyclopentylamino group, cyclohexylamino group, dicyclohexylamino group, pyrrolidyl group, piperidyl
  • a substituted silyl group is one in which one, two, or three of the hydrogen atoms of the silyl group are substituted, generally one in which all three hydrogen atoms of the silyl group are substituted. And an aryl group which may be substituted.
  • Specific examples of the alkyl group and the optionally substituted aryl group include R 1 Are the same as the specific examples of the alkyl group and the aryl group which may be substituted.
  • substituted silyl group examples include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, tripropylsilyl group, triisopropylsilyl group, tert-butyldimethylsilyl group, triphenylsilyl group, tri-p-xylylsilyl group, tribenzylsilyl group, Examples include a diphenylmethylsilyl group, a tert-butyldiphenylsilyl group, and a dimethylphenylsilyl group.
  • the substituted silyloxy group is a group in which an oxygen atom is bonded to the above substituted silyl group.
  • substituted silyloxy group examples include trimethylsilyloxy group, triethylsilyloxy group, tripropylsilyloxy group, triisopropylsilyloxy group, tert-butyldimethylsilyloxy group, triphenylsilyloxy group, tri-p-xylyl group.
  • examples thereof include a silyloxy group, a tribenzylsilyloxy group, a diphenylmethylsilyloxy group, a tert-butyldiphenylsilyloxy group, and a dimethylphenylsilyloxy group.
  • the substituted silylthio group is a group in which a sulfur atom is bonded to the above substituted silyl group.
  • substituted silylthio group examples include trimethylsilylthio group, triethylsilylthio group, tripropylsilylthio group, triisopropylsilylthio group, tert-butyldimethylsilylthio group, triphenylsilylthio group, and tri-p-xylyl.
  • examples thereof include a silylthio group, a tribenzylsilylthio group, a diphenylmethylsilylthio group, a tert-butyldiphenylsilylthio group, and a dimethylphenylsilylthio group.
  • the substituted silylamino group is one in which one or two hydrogen atoms of the amino group are substituted with a substituted silyl group, and the substituted silyl group is as described above.
  • Specific examples of the substituted silylamino group include trimethylsilylamino group, triethylsilylamino group, tripropylsilylamino group, triisopropylsilylamino group, tert-butyldimethylsilylamino group, triphenylsilylamino group, tri-p-xylyl.
  • heterocyclic group optionally substituted furan, thiophene, pyrrole, pyrroline, pyrrolidine, oxazole, isoxazole, thiazole, isothiazole, imidazole, imidazoline, imidazolidine, pyrazole, pyrazoline, prazolidine, furazane, Triazole, thiadiazole, oxadiazole, tetrazole, pyran, pyridine, piperidine, thiopyran, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, piperazine, morpholine, triazine, benzofuran, isobenzofuran, benzothiophene, indole, isoindole, indolizine, indoline, isoindoline , Chromene, chroman, isochroman, benzopyran, quinoline, isoquinoline, quinolidine, benzimid
  • Aromatic heterocyclic groups are preferred.
  • the heterocyclic oxy group include a group represented by the formula (11) in which an oxygen atom is bonded to the above heterocyclic group.
  • the heterocyclic thio group include a group represented by the formula (12) in which a sulfur atom is bonded to the above heterocyclic group.
  • the heterocyclic oxy group usually has 4 to 60 carbon atoms.
  • heterocyclic oxy group examples include thienyloxy group, C1-C12 alkylthienyloxy group, pyrrolyloxy group, furyloxy group, pyridyloxy group, C1-C12 alkylpyridyloxy group, imidazolyloxy group, pyrazolyloxy group, triazolyl group. And a ruoxy group, an oxazolyloxy group, a thiazoleoxy group, and a thiadiazoleoxy group.
  • the heterocyclic thio group usually has 4 to 60 carbon atoms.
  • heterocyclic thio group examples include thienyl mercapto group, C1-C12 alkyl thienyl mercapto group, pyrrolyl mercapto group, furyl mercapto group, pyridyl mercapto group, C1-C12 alkyl pyridyl mercapto group, imidazolyl mercapto group, pyrazolyl mercapto group. , Triazolyl mercapto group, oxazolyl mercapto group, thiazole mercapto group and thiadiazole mercapto group.
  • the arylalkenyl group usually has 8 to 20 carbon atoms, and specific examples of the arylalkenyl group include a styryl group.
  • the arylalkynyl group usually has 8 to 20 carbon atoms, and specific examples of the arylalkynyl group include a phenylacetylenyl group.
  • Y 1 Is preferably a sulfur atom, an oxygen atom, or a selenium atom, more preferably a sulfur atom or an oxygen atom, and particularly preferably a sulfur atom.
  • W 1 Represents a monovalent organic group having a fluorine atom, a cyano group or a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom).
  • the monovalent organic group having a fluorine atom include a fluorine atom, Substituted alkyl group, alkoxy group substituted with fluorine atom, alkylthio group substituted with fluorine atom, aryl group substituted with fluorine atom, aryloxy group substituted with fluorine atom, arylthio substituted with fluorine atom Groups.
  • the alkyl group substituted with a fluorine atom is usually one in which one or more hydrogen atoms of an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms are substituted with a fluorine atom.
  • Specific examples of the alkyl group include R 1 It is the same as the specific example of the alkyl group represented by these.
  • Specific examples of the alkyl group substituted with a fluorine atom include a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a difluoroethyl group, a pentafluoromethyl group, a heptafluoropropyl group, a nonafluorobutyl group, and a tridecafluorohexyl group.
  • the alkoxy group substituted with a fluorine atom is usually one in which one or more hydrogen atoms of an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms are substituted with a fluorine atom.
  • Specific examples of the alkoxy group include R 1 It is the same as the specific example of the alkoxy group represented by these.
  • Specific examples of the alkoxy group substituted with a fluorine atom include a fluoromethoxy group, a difluoromethoxy group, a trifluoromethoxy group, a difluoroethoxy group, a pentafluoromethoxy group, a heptafluoropropoxy group, a nonafluorobutoxy group, and a tridecafluoro group.
  • the alkylthio group substituted with a fluorine atom is usually one in which one or more hydrogen atoms of an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms are substituted with a fluorine atom.
  • alkylthio group examples include R 1
  • the same as the specific examples of the alkylthio group represented by Specific examples of the alkylthio group substituted with a fluorine atom include a fluoromethylthio group, a difluoromethylthio group, a trifluoromethylthio group, a difluoroethylthio group, a pentafluoromethylthio group, a heptafluoropropylthio group, a nonafluorobutylthio group, A decafluorohexylthio group is mentioned.
  • the aryl group substituted with a fluorine atom is usually one in which one or more hydrogen atoms of a phenyl group or a naphthyl group are substituted with a fluorine atom.
  • Specific examples of the aryl group substituted with a fluorine atom include fluorophenyl Group, difluorophenyl group, trifluorophenyl group, pentafluorophenyl group, fluorobiphenyl group, nonafluorobiphenyl group, fluoronaphthyl group and heptafluoronaphthyl group.
  • the aryloxy group substituted with a fluorine atom is a group in which an oxygen atom is bonded to the above aryl group substituted with a fluorine atom.
  • Specific examples of the aryloxy group substituted with a fluorine atom include fluorophenoxy group, difluorophenoxy group, trifluorophenoxy group, pentafluorophenoxy group, fluorobiphenyloxy group, nonafluorobiphenyloxy group, fluoronaphthyloxy group, hepta A fluoronaphthyloxy group is mentioned.
  • the arylthio group substituted with a fluorine atom is a group in which a sulfur atom is bonded to the above aryl group substituted with a fluorine atom.
  • Specific examples of the arylthio group substituted with a fluorine atom include a fluorophenylthio group, a difluorophenylthio group, a trifluorophenylthio group, a pentafluorophenylthio group, a fluorobiphenylthio group, a nonafluorobiphenylthio group, and a fluoronaphthylthio group. Group and heptafluoronaphthylthio group.
  • W 1 Is preferably a halogen atom, more preferably a fluorine atom or a chlorine atom, and particularly preferably a fluorine atom.
  • W 2 The definition and specific examples of the monovalent organic group having a fluorine atom represented by 1
  • the definition and specific examples of the monovalent organic group having a fluorine atom represented by W 2 Is preferably a halogen atom, more preferably a fluorine atom or a chlorine atom, and particularly preferably a fluorine atom.
  • X 1 And X 2 are the same or different and each represents a nitrogen atom or ⁇ CH—, preferably X 1 And X 2 At least one of them is a nitrogen atom, more preferably X 1 And X 2 Is a nitrogen atom.
  • Examples of the repeating unit represented by the formula (A) include repeating units represented by the formulas (1001) to (1240). In formula (1001) to formula (1240), R 1 , R 2 And R 3 Represents the same meaning as described above.
  • 1001) Is a structural unit.
  • alkyl group represented by Q or R examples include, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, and octyl group. , Isooctyl group, decyl group, dodecyl group, pentadecyl group, and octadecyl group.
  • a hydrogen atom in the alkyl group may be substituted with a fluorine atom.
  • Examples of the alkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a perfluorobutyl group, a perfluorohexyl group, and a perfluorooctyl group.
  • Examples of the alkoxy group represented by Q or R include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, a tert-butoxy group, a pentyloxy group, and a hexyloxy group.
  • a hydrogen atom in the alkoxy group may be substituted with a fluorine atom.
  • Examples of the alkoxy group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom include a trifluoromethoxy group, a pentafluoroethoxy group, a perfluorobutoxy group, a perfluorohexyloxy group, and a perfluorooctyloxy group.
  • the aryl group represented by Q or R is an atomic group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon.
  • the aryl group includes a group containing a benzene ring, a group containing a condensed ring having aromaticity, a group having a structure in which two or more benzene rings or a condensed ring having aromaticity are directly bonded, and two or more benzenes Examples include a group in which a ring or an aromatic condensed ring is bonded via a group such as vinylene.
  • the number of carbon atoms of the aryl group is preferably 6 to 60, and more preferably 6 to 30.
  • the hydrogen atom in the aryl group may be substituted.
  • Examples of the aryl group include a phenyl group, a 1-naphthyl group, and a 2-naphthyl group.
  • Examples of the substituent that the aromatic hydrocarbon may have include a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom), an alkyl group, and an alkoxy group. Specific examples of the alkyl group and alkoxy group are the same as the specific examples of the alkyl group and alkoxy group represented by R.
  • the heteroaryl group represented by Q or R is an atomic group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic heterocyclic compound which may have a substituent.
  • heteroaryl group examples include a thienyl group, a pyrrolyl group, a furyl group, a pyridyl group, a quinolyl group, and an isoquinolyl group.
  • substituent that the aromatic heterocyclic compound may have include a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom), an alkyl group, and an alkoxy group.
  • halogen atom a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom
  • alkyl group and alkoxy group Specific examples of the alkyl group and alkoxy group are the same as the specific examples of the alkyl group and alkoxy group represented by R.
  • m1 represents an integer of 0 to 6
  • m2 represents an integer of 0 to 6.
  • R ′ represents an alkyl group that may be substituted with a fluorine atom, an aryl group that may be substituted, or a heteroaryl group. Definitions and specific examples of the alkyl group which may be substituted with the fluorine atom represented by R ′, the aryl group which may be substituted and the heteroaryl group may be substituted with the fluorine atom represented by R. The definition and specific examples of the good alkyl group, the optionally substituted aryl group and the heteroaryl group are the same.
  • an alkyl group or alkoxy group which may be substituted with a fluorine atom from the viewpoint of solubility of the polymer compound in a solvent, an alkyl group or alkoxy
  • the group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 18 carbon atoms, and still more preferably 3 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the repeating unit represented by the formula (B) include the following repeating units.
  • the total amount of the repeating unit represented by the formula (A) and the repeating unit represented by the formula (B) contained in the polymer compound of the present invention is that of the organic photoelectric conversion element having a functional layer containing the polymer compound.
  • the polymer compound of the present invention is a polymer compound containing a repeating unit represented by the formula (1).
  • X 1 , X 2 , Y 1 , W 1 , W 2 , Q and R have the same meaning as described above.
  • Examples of the repeating unit represented by the formula (1) include the following repeating units.
  • the amount of the repeating unit represented by the formula (1) contained in the polymer compound of the present invention is selected from the viewpoint of increasing the photoelectric conversion efficiency of an organic photoelectric conversion device having a functional layer containing the polymer compound.
  • the amount is preferably 20 to 100 mol%, more preferably 30 to 100 mol%, based on the total amount of repeating units contained in the compound.
  • the polymer compound of the present invention preferably further contains a repeating unit represented by the formula (3).
  • Q and R have the same meaning as the above-mentioned.
  • Examples of the repeating unit represented by the formula (3) include the following repeating units.
  • the amount of the repeating unit represented by the formula (3) contained in the polymer compound of the present invention is such that the polymer is from the viewpoint of increasing the photoelectric conversion efficiency of the organic photoelectric conversion device having a functional layer containing the polymer compound.
  • the amount is preferably 10 to 80 mol%, more preferably 20 to 80 mol%, based on the total amount of repeating units contained in the compound.
  • the weight average molecular weight in terms of polystyrene of the polymer compound of the present invention is preferably 10 3 ⁇ 10 8 And more preferably 10 3 ⁇ 10 7 And more preferably 10 3 ⁇ 10 6 It is.
  • the ratio between the number of repeating units represented by formula (1) and the number of repeating units represented by formula (3) is preferably 10:90 to 90:10. More preferably, it is 20:80 to 80:20.
  • the ratio between the number of repeating units represented by formula (A) and the number of repeating units represented by formula (3) is preferably 10:90 to 90:10. More preferably, it is 20:80 to 80:20.
  • the ratio between the number of repeating units represented by formula (B) and the number of repeating units represented by formula (3) is preferably 10:90 to 90:10. More preferably, it is 20:80 to 80:20.
  • the polymer compound of the present invention is preferably a conjugated polymer compound.
  • the conjugated polymer compound means a compound in which atoms constituting the main chain of the polymer compound are substantially conjugated.
  • the polymer compound of the present invention includes a repeating unit represented by the formula (A), a repeating unit represented by the formula (B), a repeating unit represented by the formula (1), and a repeating represented by the formula (3).
  • the repeating unit include an arylene group and a heteroarylene group.
  • the arylene group include a phenylene group, a naphthalenediyl group, an anthracenediyl group, a pyrenediyl group, and a fluorenediyl group.
  • the heteroarylene group include a flangyl group, a pyrrole diyl group, a pyridinediyl group, and the like.
  • the polymer compound of the present invention may be produced by any method. For example, after synthesizing a monomer having a functional group suitable for the polymerization reaction to be used, the monomer is dissolved in an organic solvent, if necessary, , And can be synthesized by polymerization using a known aryl coupling reaction using a catalyst, a ligand and the like.
  • the monomer can be synthesized with reference to, for example, a method disclosed in US2008 / 145571 and JP-A-2006-335933.
  • Examples of the polymerization by the aryl coupling reaction include polymerization by Stille coupling reaction, polymerization by Suzuki coupling reaction, polymerization by Yamamoto coupling reaction, and polymerization by Kumada-Tamao coupling reaction.
  • Polymerization by Stille coupling reaction is necessary using palladium complexes such as palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], [tris (dibenzylideneacetone)] dipalladium, palladium acetate, bis (triphenylphosphine) palladium dichloride as catalysts.
  • ligands such as triphenylphosphine, tri (2-methylphenyl) phosphine, tri (2-methoxyphenyl) phosphine, diphenylphosphinopropane, tri (cyclohexyl) phosphine, tri (tert-butyl) phosphine
  • a polymerization reaction of a monomer having a group The details of the polymerization by the Stille coupling reaction are described in, for example, Angewante Chemie International Edition, 2005, Vol. 44, p. 4442-4489.
  • Polymerization by Suzuki coupling reaction uses a palladium complex or nickel complex as a catalyst in the presence of an inorganic base or an organic base, and adds a ligand as necessary to have a boronic acid residue or a boronic acid ester residue.
  • a monomer having a halogen atom such as a bromine atom, an iodine atom or a chlorine atom, or a monomer having a sulfonate group such as a trifluoromethanesulfonate group or a p-toluenesulfonate group.
  • a monomer having a halogen atom such as a bromine atom, an iodine atom or a chlorine atom
  • a monomer having a sulfonate group such as a trifluoromethanesulfonate group or a p-toluenesulfonate group.
  • the inorganic base include sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, tripotassium phosphate, and potassium fluoride.
  • Examples of the organic base include tetrabutylammonium fluoride, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium bromide, and tetraethylammonium hydroxide.
  • Examples of the palladium complex include palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], [tris (dibenzylideneacetone)] dipalladium, palladium acetate, and bis (triphenylphosphine) palladium dichloride.
  • Examples of the nickel complex include bis (cyclooctadiene) nickel.
  • Examples of the ligand include triphenylphosphine, tri (2-methylphenyl) phosphine, tri (2-methoxyphenyl) phosphine, diphenylphosphinopropane, tri (cyclohexyl) phosphine, and tri (tert-butyl) phosphine. It is done. Details of the polymerization by the Suzuki coupling reaction are described in, for example, Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry (Part A: Polymer Chemistry), 2001, Vol. 39, p. 1533-1556.
  • Polymerization by Yamamoto coupling reaction uses a catalyst and a reducing agent to react monomers having halogen atoms, monomers having sulfonate groups such as trifluoromethanesulfonate groups, or monomers having halogen atoms and monomers having sulfonate groups.
  • Catalysts include nickel zero-valent complexes such as bis (cyclooctadiene) nickel and ligands such as bipyridyl, [bis (diphenylphosphino) ethane] nickel dichloride, [bis (diphenylphosphino) propane] nickel.
  • a catalyst comprising a nickel complex other than a nickel zero-valent complex such as dichloride and a ligand such as triphenylphosphine, diphenylphosphinopropane, tri (cyclohexyl) phosphine, tri (tert-butyl) phosphine, if necessary.
  • the reducing agent include zinc and magnesium.
  • Polymerization by the Yamamoto coupling reaction may be performed using a dehydrated solvent in the reaction, may be performed in an inert atmosphere, or may be performed by adding a dehydrating agent to the reaction system. Details of the polymerization by Yamamoto coupling are described in, for example, Macromolecules, 1992, Vol. 25, p. 1214-1223.
  • Polymerization by Kumada-Tamao coupling reaction uses a nickel catalyst such as [bis (diphenylphosphino) ethane] nickel dichloride, [bis (diphenylphosphino) propane] nickel dichloride, a compound having a magnesium halide group and a halogen atom.
  • a dehydrated solvent may be used for the reaction, the reaction may be performed in an inert atmosphere, or a dehydrating agent may be added to the reaction system.
  • a solvent is usually used. The solvent may be selected in consideration of the polymerization reaction used, the solubility of the monomer and polymer, and the like.
  • the solvent used in the Stille coupling reaction is preferably an organic solvent such as tetrahydrofuran, toluene, N, N-dimethylformamide, a mixed solvent obtained by mixing two or more of these solvents, or a solvent having two phases of an organic solvent phase and an aqueous phase.
  • the solvent used for the Stille coupling reaction is preferably deoxygenated before the reaction in order to suppress side reactions.
  • Solvents used in the Suzuki coupling reaction are organic solvents such as tetrahydrofuran, toluene, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, and mixed solvents in which two or more of these solvents are mixed.
  • a solvent and a solvent having two phases of an organic solvent phase and an aqueous phase are preferred.
  • the solvent used for the Suzuki coupling reaction is preferably deoxygenated before the reaction in order to suppress side reactions.
  • the solvent used for the Yamamoto coupling reaction is an organic solvent such as tetrahydrofuran, toluene, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, or a mixed solvent in which two or more of these solvents are mixed.
  • a solvent is preferred.
  • the solvent used for the Yamamoto coupling reaction is preferably deoxygenated before the reaction in order to suppress side reactions.
  • a method of polymerizing by a Stille coupling reaction a method of polymerizing by a Suzuki coupling reaction, a method of polymerizing by a Yamamoto coupling reaction are preferable, and a Stille coupling reaction More preferred are a method of polymerizing, a method of polymerizing by a Suzuki coupling reaction, and a method of polymerizing by a Yamamoto coupling reaction using a nickel zero-valent complex.
  • the lower limit of the reaction temperature of the aryl coupling reaction is preferably ⁇ 100 ° C., more preferably ⁇ 20 ° C., and particularly preferably 0 ° C. from the viewpoint of reactivity.
  • the upper limit of the reaction temperature is preferably 200 ° C., more preferably 150 ° C., and particularly preferably 120 ° C. from the viewpoint of the stability of the monomer and the polymer compound.
  • a known method can be used as a method for removing the polymer compound of the present invention from the reaction solution after completion of the reaction.
  • the polymer compound of the present invention can be obtained by adding a reaction solution to a lower alcohol such as methanol, filtering the deposited precipitate, and drying the filtrate.
  • a lower alcohol such as methanol
  • the polymer compound of the present invention When the polymer compound of the present invention is used for the production of an organic photoelectric conversion element, if a polymerization active group remains at the terminal of the polymer compound, characteristics such as durability of the organic photoelectric conversion element may be deteriorated. It is preferable to protect the terminal of the polymer compound with a stable group.
  • the stable group for protecting the terminal include an alkyl group, an alkoxy group, a fluoroalkyl group, a fluoroalkoxy group, an aryl group, an arylamino group, and a monovalent heterocyclic group.
  • the arylamino group include a phenylamino group and a diphenylamino group.
  • the monovalent heterocyclic group examples include thienyl group, pyrrolyl group, furyl group, pyridyl group, quinolyl group, and isoquinolyl group.
  • the polymerization active group remaining at the terminal of the polymer compound may be replaced with a hydrogen atom instead of a stable group.
  • the stable group for protecting the terminal is a group imparting electron donating properties such as an arylamino group.
  • the polymer compound containing the repeating unit represented by the formula (1) polymerizes, for example, a compound represented by the formula (4) and a compound represented by the formula (5). Can be manufactured.
  • the polymerization reaction include a Suzuki coupling reaction. (In formula (4), R and Q have the same meaning as described above. Z represents a boronic acid or boronic acid ester residue.
  • the boronic ester residue represented by Z represents a group in which one hydrogen atom has been removed from the boronic ester, and specific examples thereof include groups represented by the following formula.
  • Me represents a methyl group
  • Et represents an ethyl group.
  • the compound represented by formula (4) can be produced by reacting the compound represented by formula (6) with diboronic acid or diboronic acid ester in an organic solvent.
  • the diboronic acid or diboronic acid ester to be reacted with the compound represented by the formula (6) is preferably a diboronic acid ester from the viewpoint of reactivity.
  • the diboronic acid ester include the following structures (B-1) to (B-6).
  • the diboronic acid ester is preferably (B-1) or (B-3), particularly preferably (B-3).
  • the amount of diboronic acid or diboronic acid ester used is usually 2 molar equivalents (hereinafter, the molar equivalents are simply referred to as equivalents) to 10 equivalents with respect to the compound represented by formula (6), preferably 2 to 4 equivalents, more preferably 2 to 3 equivalents.
  • the reaction of the compound represented by formula (6) with diboronic acid or diboronic acid ester is usually carried out in an organic solvent.
  • organic solvent include aromatic hydrocarbon solvents, aliphatic hydrocarbon solvents, ether solvents, halogens.
  • aromatic hydrocarbon solvent include benzene, toluene, xylene, cumene and the like.
  • Examples of the aliphatic hydrocarbon solvent include hexane, octane, decane and the like.
  • ether solvent examples include diethyl ether, dibutyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and the like.
  • halogenated hydrocarbon solvent examples include dichloromethane, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene and the like.
  • aprotic polar solvent examples include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like.
  • the solvent is preferably an aromatic hydrocarbon solvent or an ether solvent, and more preferably an ether solvent.
  • ether solvents tetrahydrofuran and 1,4-dioxane are preferable, and 1,4-dioxane is more preferable.
  • the reaction between the compound represented by formula (6) and diboronic acid or diboronic acid ester is preferably performed in the presence of a catalyst.
  • the catalyst include a palladium catalyst, a rhodium catalyst, a ruthenium catalyst, and a platinum catalyst, and among them, a palladium catalyst is preferable.
  • the palladium catalyst include a Pd (0) catalyst and a Pd (II) catalyst.
  • palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], palladium acetates, dichlorobis (triphenylphosphine) palladium, palladium acetate, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, bis (dibenzylideneacetone) palladium, dichlorobis (diphenyl) Phosphinoferrocene) palladium, and dichlorobis (diphenylphosphinoferrocene) palladium is preferred from the viewpoint of ease of reaction operation and reaction rate.
  • the addition amount of the palladium catalyst is not particularly limited as long as it is an effective amount as a catalyst, but is usually 0.0001 mol to 0.5 mol with respect to 1 mol of the compound represented by the formula (6), The amount is preferably 0.0003 mol to 0.2 mol.
  • a ligand can be used as necessary. Examples of the ligand include triphenylphosphine, tri (o-tolyl) phosphine, tri (o-methoxyphenyl) phosphine, tris (2-furyl) phosphine, 1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene, and the like.
  • the ligand is preferably 1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene.
  • the addition amount of the ligand is usually 0.5 mol to 100 mol, preferably 0.9 mol to 20 mol, more preferably 1 mol with respect to 1 mol of the palladium catalyst. ⁇ 10 moles.
  • the temperature at which the compound represented by formula (6) is reacted with diboronic acid or diboronic acid ester is usually about 50 to 160 ° C., preferably 60 to 120 ° C., although it depends on the solvent. Alternatively, the temperature may be raised to near the boiling point of the solvent and refluxed.
  • reaction time may be analyzed by high performance liquid chromatography or the like and the end point may be when the target conversion rate is reached, but is usually about 0.1 to 200 hours. About 1 to 30 hours is efficient and preferable.
  • the compound represented by formula (6) is, for example, Macromolecules, 2009, Vol. 42, No. 17, p. 6564 to 6571 (Macromolecules, 42 (17), 6564 (2009)).
  • the polymer compound containing the repeating unit represented by the formula (3) can be produced by polymerizing the compound represented by the formula (7) and the compound represented by the formula (4). Examples of the polymerization reaction include a Suzuki coupling reaction. (In the formula, R has the same meaning as described above.
  • a plurality of R may be the same or different.
  • the compound represented by formula (7) can be produced, for example, by reacting the compound represented by formula (8) with a brominating agent.
  • a brominating agent include bromine and N-bromosuccinimide (NBS). NBS is preferable.
  • the reaction between the brominating agent and the compound represented by formula (7) is usually carried out in a solvent.
  • the solvent include chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, tetrahydrofuran (THF), 1,4-dioxane, N, N-dimethylformamide (DMF) and the like.
  • the temperature at which the brominating agent and the compound represented by formula (7) are reacted is usually -50 ° C to 100 ° C, preferably -20 ° C to 40 ° C, particularly preferably -10 ° C to 20 ° C. It is.
  • the amount of the brominating agent to be reacted is usually 2 to 10 equivalents, preferably 2 to 4 equivalents, more preferably 2 to 3 equivalents, relative to the compound represented by the formula (7).
  • the reaction time of the brominating agent and the compound represented by the formula (7) is usually 1 minute to 10 hours, preferably 30 minutes to 5 hours.
  • the reaction normal post-treatment can be performed to obtain the compound represented by the formula (7).
  • the reaction is stopped by adding water, the product is extracted with an organic solvent and the solvent is distilled off.
  • the product can be isolated and purified by a method such as fractionation by chromatography or recrystallization.
  • the compound represented by formula (8) can be produced, for example, by reacting the compound represented by formula (9) in the presence of an acid.
  • the acid used in the reaction for producing the compound represented by the formula (8) from the compound represented by the formula (9) may be Lewis acid or Bronsted acid, Hydrochloric acid, bromic acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid, nitric acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid, benzoic acid, boron fluoride, aluminum chloride, tin chloride (IV), iron chloride (II), titanium tetrachloride, Examples include benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and mixtures of these compounds.
  • the reaction for producing the compound represented by formula (8) from the compound represented by formula (9) is preferably carried out in the presence of a solvent.
  • the reaction temperature is preferably from ⁇ 80 ° C. to the boiling point of the solvent.
  • Solvents used in the reaction include saturated hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, heptane, octane and cyclohexane, unsaturated hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, chlorobutane, bromobutane, Halogenated saturated hydrocarbon solvents such as chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane, bromocyclohexane, halogenated unsaturated hydrocarbons such as chlorobenzene, dichlorobenzene, t
  • the reaction may be used alone or in combination.
  • normal post-treatment can be performed to obtain the compound represented by the formula (8).
  • the reaction is stopped by adding water, the product is extracted with an organic solvent and the solvent is distilled off.
  • the product can be isolated and purified by a method such as fractionation by chromatography or recrystallization.
  • the compound represented by the formula (9) can be produced, for example, by reacting the compound represented by the formula (10) with a Grignard reagent or an organolithium compound.
  • methylmagnesium chloride, methylmagnesium bromide, ethylmagnesium chloride, ethylmagnesium bromide, propylmagnesium chloride, propylmagnesium bromide, butylmagnesium chloride, butylmagnesium bromide, hexylmagnesium bromide, octylmagnesium bromide examples include decylmagnesium bromide, allylmagnesium chloride, allylmagnesium bromide, benzylmagnesium chloride, phenylmagnesium bromide, naphthylmagnesium bromide, and tolylmagnesium bromide.
  • Examples of the organic lithium compound include methyl lithium, ethyl lithium, propyl lithium, butyl lithium, phenyl lithium, naphthyl lithium, benzyl lithium, and tolyl lithium.
  • the reaction for producing the compound represented by the formula (9) from the compound represented by the formula (10) and the Grignard reagent or the organic lithium compound is preferably carried out in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. Moreover, it is preferable to implement this reaction in presence of a solvent.
  • the reaction temperature is preferably from ⁇ 80 ° C. to the boiling point of the solvent.
  • Solvents used in the reaction include saturated hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, heptane, octane and cyclohexane, unsaturated hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, dimethyl ether, diethyl ether, methyl-tert-butyl ether, Examples include ether solvents such as tetrahydrofuran, tetrahydropyran, and dioxane. These solvents may be used alone or in combination. After the reaction, normal post-treatment can be performed to obtain the compound represented by the formula (9).
  • the compound represented by the formula (10) can be produced, for example, by reacting the compound represented by the formula (11) with a peroxide.
  • the peroxide include sodium perborate, m-chloroperbenzoic acid, hydrogen peroxide, and benzoyl peroxide. Preferred are sodium perborate and m-chloroperbenzoic acid, and particularly preferred is sodium perborate.
  • the reaction for producing the compound represented by the formula (10) from the compound represented by the formula (11) and the peroxide is carried out in the presence of a carboxylic acid solvent such as acetic acid, trifluoroacetic acid, propionic acid and butyric acid. It is preferable.
  • a carboxylic acid solvent such as acetic acid, trifluoroacetic acid, propionic acid and butyric acid. It is preferable.
  • a mixed solvent obtained by mixing a carboxylic acid solvent with one or more solvents selected from the group consisting of carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, benzene, and toluene. It is preferable to carry out the reaction.
  • the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher and 50 ° C. or lower.
  • the reaction normal post-treatment can be performed to obtain the compound represented by the formula (10).
  • the reaction is stopped by adding water, the product is extracted with an organic solvent and the solvent is distilled off.
  • the product can be isolated and purified by methods such as chromatographic fractionation and recrystallization.
  • a compound represented by Formula (7) the following compound is mentioned, for example. Since the polymer compound of the present invention has a high absorbance of light having a long wavelength such as 600 nm light and efficiently absorbs sunlight, an organic photoelectric conversion element manufactured using the polymer compound of the present invention has a short-circuit current. Density increases. Further, the polymer compound of the present invention has a large ionization potential and can obtain a large open-circuit voltage.
  • the organic photoelectric conversion device of the present invention has a pair of electrodes and a functional layer between the electrodes, and the functional layer contains the electron-accepting compound and the polymer compound of the present invention.
  • an electron-accepting compound fullerene and a fullerene derivative are preferable.
  • the organic photoelectric conversion element 1. An organic photoelectric conversion element having a pair of electrodes and a functional layer between the electrodes, the functional layer containing an electron-accepting compound and the polymer compound of the present invention; 2.
  • An organic photoelectric conversion element comprising a pair of electrodes and a functional layer between the electrodes, the functional layer containing an electron-accepting compound and the polymer compound of the present invention, wherein the electron-accepting compound is a fullerene
  • at least one of the pair of electrodes is transparent or translucent.
  • the amount of the electron accepting compound in the functional layer containing the electron accepting compound and the polymer compound is 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer compound. It is preferably 20 to 500 parts by weight. In addition, 2.
  • the amount of the fullerene derivative in the functional layer containing the fullerene derivative and the polymer compound is preferably 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer. More preferably, it is 500 parts by weight. From the viewpoint of increasing the photoelectric conversion efficiency, the amount of the fullerene derivative in the functional layer is preferably 20 to 400 parts by weight, more preferably 40 to 250 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer. The amount is preferably 80 to 120 parts by weight. From the viewpoint of increasing the short-circuit current density, the amount of the fullerene derivative in the functional layer is preferably 20 to 250 parts by weight and more preferably 40 to 120 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer.
  • the organic photoelectric conversion element In order for the organic photoelectric conversion element to have high photoelectric conversion efficiency, an absorption region in which the electron-accepting compound and the polymer compound represented by the formula (1) can efficiently absorb a spectrum of desired incident light is provided. It is important that the heterojunction interface contains many heterojunction interfaces in order to efficiently separate excitons, and that the heterojunction interface has a charge transporting property to quickly transport the charges generated by the heterojunction interface to the electrode. is there. From such a viewpoint, as the organic photoelectric conversion element, the above 1. And 2. From the standpoint of including a large number of heterojunction interfaces, the organic photoelectric conversion element is preferable. The organic photoelectric conversion element is more preferable.
  • an additional layer may be provided between at least one electrode and the functional layer in the element.
  • the additional layer include a charge transport layer that transports holes or electrons, and a buffer layer.
  • the organic photoelectric conversion element of the present invention is usually formed on a substrate.
  • the substrate may be any substrate that does not chemically change when an electrode is formed and an organic layer is formed.
  • the material for the substrate include glass, plastic, polymer film, and silicon.
  • the opposite electrode that is, the electrode far from the substrate
  • a material for the pair of electrodes a metal, a conductive polymer, or the like can be used.
  • the material of one of the pair of electrodes is preferably a material having a low work function.
  • metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium, and those metals
  • An alloy with metal, graphite, a graphite intercalation compound, or the like is used.
  • the alloy examples include magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, magnesium-aluminum alloy, indium-silver alloy, lithium-aluminum alloy, lithium-magnesium alloy, lithium-indium alloy, and calcium-aluminum alloy.
  • the material for the transparent or translucent electrode examples include a conductive metal oxide film and a translucent metal thin film. Specifically, a film formed using a conductive material made of indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide, etc., which is a composite thereof, NESA Gold, platinum, silver, and copper are used, and ITO, indium / zinc / oxide, and tin oxide are preferable.
  • Examples of the method for producing the electrode include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a plating method, and the like.
  • organic transparent conductive films such as polyaniline and its derivative (s), polythiophene, and its derivative (s) as an electrode material.
  • materials used for the charge transport layer as an additional layer that is, a hole transport layer or an electron transport layer, an electron donating compound and an electron accepting compound described later can be used, respectively.
  • As a material used for the buffer layer as an additional layer halides or oxides of alkali metals or alkaline earth metals such as lithium fluoride can be used.
  • fine particles of an inorganic semiconductor such as titanium oxide can be used.
  • an organic thin film containing the polymer compound of the present invention and an electron-accepting compound can be used as the functional layer in the organic photoelectric conversion element of the present invention.
  • the organic thin film has a thickness of usually 1 nm to 100 ⁇ m, preferably 2 nm to 1000 nm, more preferably 5 nm to 500 nm, and further preferably 20 nm to 200 nm.
  • the organic thin film may contain the said high molecular compound individually by 1 type, or may contain it in combination of 2 or more types.
  • a low molecular compound and / or a high molecular compound other than the high molecular compound can be mixed and used as the electron donating compound in the organic thin film.
  • the electron-donating compound that the organic thin film may contain in addition to the polymer compound having the repeating unit represented by the formula (1) include, for example, pyrazoline derivatives, arylamine derivatives, stilbene derivatives, triphenyldiamine derivatives, oligos.
  • Thiophene and derivatives thereof polyvinylcarbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, polysiloxane derivatives having aromatic amines in the side chain or main chain, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof Derivatives, polythienylene vinylene and its derivatives.
  • Examples of the electron accepting compound include oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and derivatives thereof, benzoquinone and derivatives thereof, naphthoquinone and derivatives thereof, anthraquinone and derivatives thereof, tetracyanoanthraquinodimethane and derivatives thereof, and fluorenone derivatives.
  • Diphenyldicyanoethylene and derivatives thereof diphenoquinone derivatives, metal complexes of 8-hydroxyquinoline and derivatives thereof, polyquinoline and derivatives thereof, polyquinoxaline and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, C 60 And phenanthroline derivatives such as carbon nanotubes and 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline.
  • Fullerene and derivatives thereof are particularly preferable.
  • the electron donating compound and the electron accepting compound are relatively determined from the energy level of the energy level of these compounds.
  • Fullerene and its derivatives include C 60 , C 70 , C 84 And derivatives thereof.
  • a fullerene derivative represents a compound in which at least a part of fullerene is modified.
  • Examples of the fullerene derivative include a compound represented by the formula (I), a compound represented by the formula (II), a compound represented by the formula (III), and a compound represented by the formula (IV).
  • R a Is a group having an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group or an ester structure. Multiple R a May be the same or different.
  • R b Represents an alkyl group or an aryl group. Multiple R b May be the same or different.
  • R a And R b The definitions and specific examples of the alkyl group, aryl group and heteroaryl group represented by are the same as the definitions and specific examples of the alkyl group, aryl group and heteroaryl group represented by R.
  • R a Examples of the group having an ester structure represented by the formula (V) include a group represented by the formula (V). (Wherein u1 represents an integer of 1 to 6, u2 represents an integer of 0 to 6, R c Represents an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group.
  • the definitions and specific examples of the alkyl group, aryl group and heteroaryl group represented by are the same as the definitions and specific examples of the alkyl group, aryl group and heteroaryl group represented by R.
  • C 60 Specific examples of the derivatives include the following.
  • C 70 Specific examples of the derivatives include the following.
  • the organic thin film may be produced by any method.
  • the organic thin film may be produced by a film formation method from a solution containing the polymer compound of the present invention, or an organic thin film may be formed by a vacuum deposition method. Good.
  • Examples of the method for producing an organic thin film by film formation from a solution include a method of producing an organic thin film by applying the solution on one electrode and then evaporating the solvent.
  • the solvent used for film formation from a solution is not particularly limited as long as it dissolves the polymer compound of the present invention.
  • the solvent include unsaturated hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, butylbenzene, sec-butylbenzene, tert-butylbenzene, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, dichloroethane, Halogenated saturated hydrocarbon solvents such as chlorobutane, bromobutane, chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane, bromocyclohexane, halogenated unsaturated hydrocarbon solvents such as chlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, tetrahydrofuran, tetrahydro Examples include ether
  • the polymer compound of the present invention can usually be dissolved in the solvent in an amount of 0.1% by weight or more.
  • spin coating method, casting method, micro gravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, dip coating method, spray coating method, screen printing method, flexographic method Coating methods such as a printing method, an offset printing method, an ink jet printing method, a dispenser printing method, a nozzle coating method, a capillary coating method can be used, and a spin coating method, a flexographic printing method, an ink jet printing method, and a dispenser printing method are preferable.
  • the organic photoelectric conversion element By irradiating light such as sunlight from a transparent or translucent electrode, the organic photoelectric conversion element generates a photovoltaic force between the electrodes and can be operated as an organic thin film solar cell. It can also be used as an organic thin film solar cell module by integrating a plurality of organic thin film solar cells. In addition, by applying light from a transparent or translucent electrode in a state where a voltage is applied between the electrodes, a photocurrent flows and it can be operated as an organic photosensor. It can also be used as an organic image sensor by integrating a plurality of organic photosensors.
  • reaction solution was again cooled to ⁇ 78 ° C., and a hexane solution of n-BuLi (2.6 M, 62 mL, 161 mmol) was added dropwise over 15 minutes. After dropping, the reaction solution was stirred at ⁇ 25 ° C. for 2 hours, and further stirred at room temperature (25 ° C.) for 1 hour. Thereafter, the reaction solution was cooled to ⁇ 25 ° C., and a solution in which 60 g (236 mmol) of iodine was dissolved in 1000 mL of diethyl ether was added dropwise over 30 minutes.
  • the flask was cooled to room temperature (25 ° C.) and diluted with 100 mL of chloroform.
  • the obtained solution was poured into 300 mL of 5 wt% aqueous sodium sulfite solution and stirred for 1 hour.
  • the organic layer of the obtained mixture was separated with a separatory funnel, and the aqueous layer was extracted with chloroform three times.
  • the obtained extract was combined with the organic layer separated earlier and dried over sodium sulfate, and the solvent was distilled off with an evaporator.
  • the obtained yellow solid was dissolved in 90 mL of methanol heated to 55 ° C., and then cooled to 25 ° C.
  • reaction solution was cooled to room temperature and filtered using Celite as a filter aid.
  • the filtrate was neutralized with sodium hydrogen carbonate, and the precipitated solid was obtained by filtration.
  • the obtained solid is suspended in chloroform, insoluble matter is removed by filtration with a polytetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.45 ⁇ m, and the solvent of the filtrate is distilled off with an evaporator to give a light brown solid compound 2.86 g of 12 was obtained.
  • polymer compound 1 The polymer was filtered and dried, the resulting polymer was redissolved in 8 mL of o-dichlorobenzene, passed through an alumina / silica gel column, the resulting solution was poured into methanol to precipitate the polymer, the polymer was filtered and dried, 26 mg of purified polymer was obtained.
  • this polymer is referred to as polymer compound 1.
  • Example 2 (Synthesis of polymer compound 2) 76.0 mg (0.098 mmol) of Compound 11 and 50.0 mg (0.098 mmol) of Compound 13, methyltrialkylammonium chloride (trade name Aliquat 336 (registered trademark), Aldrich) 50.0 mg) was added, dissolved in 10 mL of toluene, and the resulting toluene solution was bubbled with argon for 30 minutes. Then, 0.43 mg of palladium acetate, 2.36 mg of tris (2-methoxyphenyl) phosphine (Tris (2-methoxyphenyl) phosphine), 1 mL of aqueous sodium carbonate (16.7 wt. Stir for 5 hours.
  • methyltrialkylammonium chloride trade name Aliquat 336 (registered trademark), Aldrich
  • the polymer compound 2 had a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 18,000 and a polystyrene-equivalent number average molecular weight of 5900.
  • the weight average molecular weight in terms of polystyrene of the polymer compound 3 was 1.1 ⁇ 10 5 .
  • Measurement Example 1 Measurement of absorbance of organic thin film
  • the polymer compound 1 was dissolved in o-dichlorobenzene at a concentration of 1.0% by weight to prepare a coating solution.
  • the obtained coating solution was applied onto a glass substrate by spin coating.
  • the coating operation was performed at 23 ° C.
  • the absorption spectrum of the organic thin film was measured with a spectrophotometer (trade name: V-670, manufactured by JASCO Corporation). The measured spectrum is shown in FIG.
  • Table 1 shows the absorbance at 600 nm, 700 nm, 800 nm, and 900 nm.
  • Measurement example 2 Measurement of absorbance of organic thin film
  • the polymer compound 2 was dissolved in o-dichlorobenzene at a concentration of 1.0% by weight to prepare a coating solution.
  • the obtained coating solution was applied onto a glass substrate by spin coating.
  • the coating operation was performed at 23 ° C.
  • the absorption spectrum of the organic thin film was measured with a spectrophotometer (trade name: V-670, manufactured by JASCO Corporation). The measured spectrum is shown in FIG.
  • Table 1 shows the absorbance at 600 nm, 700 nm, 800 nm, and 900 nm.
  • Comparative Example 1 Measurement of absorbance of organic thin film
  • An organic thin film was prepared in the same manner as in Measurement Example 1 except that the high molecular compound 3 was used in place of the high molecular compound 1 and the concentration was 0.5% by weight, and the absorption spectrum of the organic thin film was measured. The measured spectrum is shown in FIG. Table 1 shows the absorbance at 600 nm, 700 nm, 800 nm, and 900 nm.
  • Example 2 (Measurement of ionization potential of organic thin film)
  • the ionization potential of the organic thin film prepared in Example 1 was measured using an atmospheric photoelectron spectrometer (AC-2 manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.). The obtained ionization potential was 5.4 eV.
  • Example 3 (Measurement of ionization potential of organic thin film) With the organic thin film created in Measurement Example 2, the ionization potential was measured using an atmospheric photoelectron spectrometer (AC-2 manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.). The obtained ionization potential was 5.3 eV.
  • Comparative Example 2 Measurement of ionization potential of organic thin film
  • the ionization potential was measured using an atmospheric photoelectron spectrometer (AC-2 manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.). The obtained ionization potential was 5.2 eV.
  • the polymer compound of the present invention containing the repeating unit represented by the formula (A) and the repeating unit represented by the formula (B) has a high absorbance of long-wavelength light and is useful for an organic photoelectric conversion device.

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Abstract

式(A)で表される繰り返し単位と式(B)で表される繰り返し単位とを含む高分子化合物は、長波長の光の吸光度が高く、有機光電変換素子に有用である。〔式中、X及Xは、同一又は相異なり、窒素原子又は=CH-を表す。Yは、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、-N(R)-又は-CR=CR-を表す。R、R及びRは、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Wは、フッ素原子を有する1価の有機基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。Wは、フッ素原子を有する1価の有機基、シアノ基、ハロゲン原子又は水素原子を表す。Q及びRは、同一又は相異なり、水素原子、フッ素原子、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、フッ素原子で置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいアリール基、ヘテロアリール基又は式(2)で表される基を表す。〕

Description

高分子化合物及び有機光電変換素子
 本発明は、高分子化合物及びそれを用いた有機光電変換素子に関する。
 有機半導体材料は、有機太陽電池、光センサー等の有機光電変換素子への適用が期待されている。中でも、有機半導体材料として高分子化合物を用いれば、安価な塗布法で機能層を作製することができる。有機光電変換素子の諸特性を向上させるために、様々な高分子化合物である有機半導体材料を有機光電変換素子に用いることが検討されている。有機半導体材料として、例えば、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジボロン酸エステルと5,5’’’’−ジブロモ−3’’,4’’−ジヘキシル−α−ペンタチオフェンとを重合した高分子化合物が提案されている(WO2005/092947)。
 しかしながら、上記高分子化合物は、長波長の光の吸収が十分ではない。
 本発明は長波長の光の吸光度が高い高分子化合物を提供する。
 即ち、本発明は、式(A)で表される繰り返し単位と式(B)で表される繰り返し単位とを含む高分子化合物を提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
〔式中、X及びXは、同一又は相異なり、窒素原子又は=CH−を表す。Yは、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−N(R)−又は−CR=CR−を表す。R、R及びRは、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Wは、フッ素原子を有する1価の有機基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。Wは、フッ素原子を有する1価の有機基、シアノ基、ハロゲン原子又は水素原子を表す。Q及びRは、同一又は相異なり、水素原子、フッ素原子、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、フッ素原子で置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいアリール基、ヘテロアリール基又は式(2)で表される基を表す。複数個あるQは、同一でも相異なっていてもよい。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
(式中、m1は、0~6の整数を表し、m2は、0~6の整数を表す。R’は、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基又はヘテロアリール基を表す。)〕
 また、本発明は式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物を提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
〔式中、X、X、Y、W、W、Q及びRは前述と同じ意味を有する。〕
 また、本発明は式(1)で表される繰り返し単位、又は式(A)で表される繰り返し単位と式(B)で表される繰り返し単位とに加え、さらに式(3)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物を提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
〔式中、Q及びRは前述と同じ意味を有する。〕
 本発明は、一対の電極と、該電極間に設けられた機能層とを有し、該機能層が電子受容性化合物と前記高分子化合物とを含む有機光電変換素子をも提供する。
 図1は、後述の高分子化合物1の吸収スペクトルを示す図である。図2は、後述の高分子化合物2の吸収スペクトルを示す図である。
 以下、本発明を詳細に説明する。
 本発明の高分子化合物は、上述の式(A)で表される繰り返し単位と式(B)で表される繰り返し単位とを含む。
 R~Rで表される置換基の具体例としては、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子)、アルキル基、置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいアルキルチオ基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアリールオキシ基、置換されていてもよいアリールチオ基、置換されていてもよいアリールアルキル基、置換されていてもよいアリールアルコキシ基、置換されていても良いアリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、イミド基、アミノ基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、複素環基、複素環オキシ基、複素環チオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、カルボキシル基又はシアノ基が挙げられる。
 ここで、アルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよく、環状であってもよい。アルキル基の炭素数は、通常1~30である。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル墓、ペンチル基、イソペンチル基、2−メチルブチル基、1−メチルブチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル墓、オクタデシル基、エイコシル基等の鎖状アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。
 アルコキシ基のアルキル部分は、直鎖状でも分岐状でもよく、環状であってもよい。アルコキシ基は、置換基を有していてもよい。アルコキシ基の炭素数は、通常1~20であり、アルコキシ基の置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシルオキシ基、パーフルオロオクチルオキシ基、メトキシメチルオキシ基及び2−メトキシエチルオキシ基が挙げられる。
 アルキルチオ基のアルキル部分は、直鎖状でも分岐状でもよく、環状であってもよい。アルキルチオ基は、置換基を有していてもよい。アルキルチオ基の炭素数は、通常1~20であり、アルキルチオ基の置換基としては、ハロゲン原子が挙げられる。置換基を有していてもよいアルキルチオ基の具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、ブチルチオ基、イソブチルチオ基、tert−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基及びトリフルオロメチルチオ基が挙げられる。
 アリール基とは、芳香族炭化水素から芳香環上の水素原子1個を除いた基を意味し、その炭素数は通常6~60である。アリール基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリール基の具体例としては、フェニル基、C1~C12アルコキシフェニル基、C1~C12アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基及びペンタフルオロフェニル基が挙げられる。C1~C12アルコキシフェニル基の中で、好ましい態様はC1~C8アルコキシフェニル基であり、より好ましい態様はC1~C6アルコキシフェニル基である。C1~C8アルコキシ及びC1~C6アルコキシの具体例としては、上記アルコキシ基に関して例示したアルコキシの中の、C1~C8及びC1~C6のものが挙げられる。
 アリールオキシ基は、その炭素数が通常6~60であり、アリール部分において置換基を有していてもよい。その置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、C1~C12アルコキシフェノキシ基、C1~C12アルキルフェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基及びペンタフルオロフェノキシ基が挙げられる。
 アリールチオ基は、その炭素数が通常6~60であり、アリール部分において置換基を有していてもよい。その置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリールチオ基の具体例としては、フェニルチオ基、C1~C12アルコキシフェニルチオ基、C1~C12アルキルフェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基及びペンタフルオロフェニルチオ基が挙げられる。
 アリールアルキル基は、その炭素数が通常7~60であり、アリール部分においてが置換基を有していてもよい。その置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリールアルキル基の具体例としては、フェニル−C1~C12アルキル基、C1~C12アルコキシフェニル−C1~C12アルキル基、C1~C12アルキルフェニル−C1~C12アルキル基、1−ナフチル−C1~C12アルキル基及び2−ナフチル−C1~C12アルキル基が挙げられる。
 アリールアルコキシ基は、その炭素数が通常7~60であり、アリール部分において置換基を有していてもよい。その置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリールアルコキシ基の具体例としては、フェニル−C1~C12アルコキシ基、C1~C12アルコキシフェニル−C1~C12アルコキシ基、C1~C12アルキルフェニル−C1~C12アルコキシ基、1−ナフチル−C1~C12アルコキシ基及び2−ナフチル−C1~C12アルコキシ基が挙げられる。
 アリールアルキルチオ基は、その炭素数が通常7~60であり、アリール部分においてが置換基を有していてもよい。その置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリールアルキルチオ基の具体例としては、フェニル−C1~C12アルキルチオ基、C1~C12アルコキシフェニル−C1~C12アルキルチオ基、C1~C12アルキルフェニル−C1~C12アルキルチオ基、1−ナフチル−C1~C12アルキルチオ基及び2−ナフチル−C1~C12アルキルチオ基が挙げられる。
 アシル基とは、カルボン酸の−COOH中の水酸基を除いた基を意味し、その炭素数は通常2~20である。アシル基の具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、トリフルオロアセチル基等の炭素数2~20のハロゲンで置換されていてもよいアルキルカルボニル基、ベンゾイル基、ペンタフルオロベンゾイル基等のハロゲンで置換されていてもよいフェニルカルボニル基が挙げられる。
 アシルオキシ基とは、カルボン酸の−COOH中の水素原子を除いた基を意味し、その炭素数は通常2~20である。アシルオキシ基の具体例としては、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、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基及びペンタフルオロベンゾイルオキシ基が挙げられる。
 アミド基とは、アミドから窒素原子に結合した水素原子1個を除いた基を意味し、その炭素数は通常2~20である。アミド基の具体例としては、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基及びジペンタフルオロベンズアミド基が挙げられる。
 イミド基とは、イミド(−CO−NH−CO−)から窒素原子に結合した水素原子1個を除いた基を意味し、具体例としては、スクシンイミド基、フタルイミド基が挙げられる。
 置換アミノ基とは、アミノ基の水素原子の1個又は2個が置換されたものであり、置換基は、例えば、アルキル基及び置換されていてもよいアリール基である。アルキル基及び置換されていてもよいアリール基の具体例は、Rで表されるアルキル基及び置換されていてもよいアリール基の具体例と同じである。置換アミノ基の炭素数は通常1~40である。置換アミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、tert−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ピロリジル基、ピペリジル基、ジトリフルオロメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、C1~C12アルコキシフェニルアミノ基、ジ(C1~C12アルコキシフェニル)アミノ基、ジ(C1~C12アルキルフェニル)アミノ基、1−ナフチルアミノ基、2−ナフチルアミノ基、ペンタフルオロフェニルアミノ基、ピリジルアミノ基、ピリダジニルアミノ基、ピリミジルアミノ基、ピラジルアミノ基、トリアジルアミノ基、フェニル−C1~C12アルキルアミノ基、C1~C12アルコキシフェニル−C1~C12アルキルアミノ基、C1~C12アルキルフェニル−C1~C12アルキルアミノ基、ジ(C1~C12アルコキシフェニル−C1~C12アルキル)アミノ基、ジ(C1~C12アルキルフェニル−C1~C12アルキル)アミノ基、1−ナフチル−C1~C12アルキルアミノ基及び2−ナフチル−C1~C12アルキルアミノ基が挙げられる。
 置換シリル基とは、シリル基の水素原子の1個、2個又は3個が置換されたもの、一般に、シリル基の3水素原子全てが置換されたものであり、置換基は、例えば、アルキル基及び置換されていてもよいアリール基である。アルキル基及び置換されていてもよいアリール基の具体例は、Rで表されるアルキル基及び置換されていてもよいアリール基の具体例と同じである。置換シリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリイソプロピルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリ−p−キシリルシリル基、トリベンジルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、tert−ブチルジフェニルシリル基及びジメチルフェニルシリル基が挙げられる。
 置換シリルオキシ基とは、上記の置換シリル基に酸素原子が結合した基である。置換シリルオキシ基の具体例としては、トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリプロピルシリルオキシ基、トリイソプロピルシリルオキシ基、tert−ブチルジメチルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基、トリ−p−キシリルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、ジフェニルメチルシリルオキシ基、tert−ブチルジフェニルシリルオキシ基及びジメチルフェニルシリルオキシ基が挙げられる。
 置換シリルチオ基とは、上記の置換シリル基に硫黄原子が結合した基である。置換シリルチオ基の具体例としては、トリメチルシリルチオ基、トリエチルシリルチオ基、トリプロピルシリルチオ基、トリイソプロピルシリルチオ基、tert−ブチルジメチルシリルチオ基、トリフェニルシリルチオ基、トリ−p−キシリルシリルチオ基、トリベンジルシリルチオ基、ジフェニルメチルシリルチオ基、tert−ブチルジフェニルシリルチオ基及びジメチルフェニルシリルチオ基が挙げられる。
 置換シリルアミノ基とは、アミノ基の水素原子の1個又は2個が置換シリル基で置換されたものであり、該置換シリル基は上記の通りである。置換シリルアミノ基の具体例としては、トリメチルシリルアミノ基、トリエチルシリルアミノ基、トリプロピルシリルアミノ基、トリイソプロピルシリルアミノ基、tert−ブチルジメチルシリルアミノ基、トリフェニルシリルアミノ基、トリ−p−キシリルシリルアミノ基、トリベンジルシリルアミノ基、ジフェニルメチルシリルアミノ基、tert−ブチルジフェニルシリルアミノ基、ジメチルフェニルシリルアミノ基、ビス(トリメチルシリル)アミノ基、ビス(トリエチルシリル)アミノ基、ビス(トリプロピルシリル)アミノ基、ビス(トリイソプロピルシリル)アミノ基、ビス(tert−ブチルジメチルシリル)アミノ基、ビス(トリフェニルシリル)アミノ基、ビス(トリ−p−キシリルシリル)アミノ基、ビス(トリベンジルシリル)アミノ基、ビス(ジフェニルメチルシリル)アミノ基、ビス(tert−ブチルジフェニルシリル)アミノ基及びビス(ジメチルフェニルシリル)アミノ基が挙げられる。
 複素環基としては、置換基を有していてもよいフラン、チオフェン、ピロール、ピロリン、ピロリジン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、イミダゾリン、イミダゾリジン、ピラゾール、ピラゾリン、プラゾリジン、フラザン、トリアゾール、チアジアゾール、オキサジアゾール、テトラゾール、ピラン、ピリジン、ピペリジン、チオピラン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピペラジン、モルホリン、トリアジン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドール、イソインドール、インドリジン、インドリン、イソインドリン、クロメン、クロマン、イソクロマン、ベンゾピラン、キノリン、イソキノリン、キノリジン、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、キナゾリジン、シンノリン、フタラジン、プリン、プテリジン、カルバゾール、キサンテン、フェナントリジン、アクリジン、β−カルボリン、ペリミジン、フェナントロリン、チアントレン、フェノキサチイン、フェノキサジン、フェノチアジン、フェナジン等の複素環化合物から水素原子を1個除いた基が挙げられる。芳香族複素環基が好ましい。
 複素環オキシ基としては、上記の複素環基に酸素原子が結合した式(11)で表される基が挙げられる。複素環チオ基としては、上記の複素環基に硫黄原子が結合した式(12)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
〔式中、Arは複素環基を表す。〕
 複素環オキシ基は、その炭素数が通常4~60である。複素環オキシ基の具体例としては、チエニルオキシ基、C1~C12アルキルチエニルオキシ基、ピロリルオキシ基、フリルオキシ基、ピリジルオキシ基、C1~C12アルキルピリジルオキシ基、イミダゾリルオキシ基、ピラゾリルオキシ基、トリアゾリルオキシ基、オキサゾリルオキシ基、チアゾールオキシ基及びチアジアゾールオキシ基が挙げられる。
 複素環チオ基は、その炭素数が通常4~60である。複素環チオ基の具体例としては、チエニルメルカプト基、C1~C12アルキルチエニルメルカプト基、ピロリルメルカプト基、フリルメルカプト基、ピリジルメルカプト基、C1~C12アルキルピリジルメルカプト基、イミダゾリルメルカプト基、ピラゾリルメルカプト基、トリアゾリルメルカプト基、オキサゾリルメルカプト基、チアゾールメルカプト基及びチアジアゾールメルカプト基が挙げられる。
 アリールアルケニル基は、通常、その炭素数が8~20であり、アリールアルケニル基の具体例としては、スチリル基が挙げられる。
 アリールアルキニル基は、通常、その炭素数が8~20であり、アリールアルキニル基の具体例としては、フェニルアセチレニル基が挙げられる。
 Yは、好ましくは、硫黄原子、酸素原子、セレン原子であり、さらに好ましくは硫黄原子、酸素原子であり、特に好ましくは硫黄原子である。
 Wは、フッ素原子を有する1価の有機基、シアノ基又はハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子)を表し、フッ素原子を有する1価の有機基としては、例えば、フッ素原子で置換されたアルキル基、フッ素原子で置換されたアルコキシ基、フッ素原子で置換されたアルキルチオ基、フッ素原子で置換されたアリール基、フッ素原子で置換されたアリールオキシ基、フッ素原子で置換されたアリールチオ基が挙げられる。
 フッ素原子で置換されたアルキル基は、通常、炭素数1~30のアルキル基の1以上の水素原子がフッ素原子で置換されたものであり、該アルキル基の具体例はRで表されるアルキル基の具体例と同じである。フッ素原子で置換されたアルキル基の具体例としては、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロエチル基、ペンタフルオロメチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基及びトリデカフルオロヘキシル基が挙げられる。
 フッ素原子で置換されたアルコキシ基は、通常、炭素数1~20のアルコキシル基の1以上の水素原子がフッ素原子で置換されたものであり、該アルコキシ基の具体例はRで表されるアルコキシ基の具体例と同じである。フッ素原子で置換されたアルコキシ基の具体例としては、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロエトキシ基、ペンタフルオロメトキシ基、ヘプタフルオロプロポオキシ基、ノナフルオロブトキシ基及びトリデカフルオロヘキシルオキシ基が挙げられる。
 フッ素原子で置換されたアルキルチオ基は、通常、炭素数1~20のアルキルチオ基の1以上の水素原子がフッ素原子で置換されたものであり、該アルキルチオ基の具体例はRで表されるアルキルチオ基の具体例と同じである。フッ素原子で置換されたアルキルチオ基の具体例としては、フルオロメチルチオ基、ジフルオロメチルチオ基、トリフルオロメチルチオ基、ジフルオロエチルチオ基、ペンタフルオロメチルチオ基、ヘプタフルオロプロピルチオ基、ノナフルオロブチルチオ基及びトリデカフルオロヘキシルチオ基が挙げられる。
 フッ素原子で置換されたアリール基は、通常、フェニル基又はナフチル基の1以上の水素原子がフッ素原子で置換されたものであり、フッ素原子で置換されたアリール基の具体例としては、フルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、フルオロビフェニル基、ノナフルオロビフェニル基、フルオロナフチル基及びヘプタフルオロナフチル基が挙げられる。
 フッ素原子で置換されたアリールオキシ基とは、上記のフッ素原子で置換されたアリール基に酸素原子が結合した基である。フッ素原子で置換されたアリールオキシ基の具体例としては、フルオロフェノキシ基、ジフルオロフェノキシ基、トリフルオロフェノキシ基、ペンタフルオロフェノキシ基、フルオロビフェニルオキシ基、ノナフルオロビフェニルオキシ基、フルオロナフチルオキシ基、ヘプタフルオロナフチルオキシ基が挙げられる。
 フッ素原子で置換されたアリールチオ基とは、上記のフッ素原子で置換されたアリール基に硫黄原子が結合した基である。フッ素原子で置換されたアリールチオ基の具体例としては、フルオロフェニルチオ基、ジフルオロフェニルチオ基、トリフルオロフェニルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基、フルオロビフェニルチオ基、ノナフルオロビフェニルチオ基、フルオロナフチルチオ基及びヘプタフルオロナフチルチオ基が挙げられる。
 Wは、好ましくはハロゲン原子であり、さらに好ましくはフッ素原子又は塩素原子であり、特に好ましくはフッ素原子である。
 Wで表されるフッ素原子を有する1価の有機基の定義及び具体例は、Wで表されるフッ素原子を有する1価の有機基の定義及び具体例と同じである。
 Wは、好ましくはハロゲン原子であり、さらに好ましくはフッ素原子又は塩素原子であり、特に好ましくはフッ素原子である。
 X及びXは、同一又は相異なり、窒素原子又は=CH−を表し、好ましくは、X及びXの少なくとも一方が窒素原子であり、より好ましくは、X及びXが、窒素原子である。
 式(A)で表される繰り返し単位としては、式(1001)~式(1240)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
 式(1001)~式(1240)中、R、R及びRは前述と同じ意味を表す。式(1001)~式(1240)で表される構造単位の中でも、光電変換効率を高める観点からは、好ましくは、式(1001)、式(1002)、式(1041)、式(1042)、式(1081)、式(1082)、式(1121)、式(1122)、式(1161)、式(1162)、式(1201)、式(1202)で表される構造単位であり、より好ましくは、式(1001)、式(1002)、式(1041)、式(1042)、式(1201)、式(1202)で表される構造単位であり、さらに好ましくは、式(1001)、式(1002)、式(1041)、式(1042)で表される構造単位であり、より好ましくは、式(1001)、式(1041)で表される構造単位であり、特に好ましくは、式(1001)で表される構造単位である。
 Q又はRで表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基が挙げられる。アルキル基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。フッ素原子で水素原子が置換されたアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基が挙げられる。
 Q又はRで表されるアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基が挙げられる。アルコキシ基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。フッ素原子で水素原子が置換されたアルコキシ基としては、例えば、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシルオキシ基、パーフルオロオクチルオキシ基が挙げられる。
 Q又はRで表されるアリール基は、芳香族炭化水素から水素原子1個を除いた原子団である。アリール基には、ベンゼン環を含む基、芳香族性を有する縮合環を含む基、2個以上のベンゼン環又は芳香族性を有する縮合環が直接結合した構造を有する基、2個以上のベンゼン環又は芳香族性を有する縮合環がビニレン等の基を介して結合した基などが含まれる。アリール基の炭素数は、6~60であることが好ましく、6~30であることがより好ましい。アリール基中の水素原子は、置換されていてもよい。アリール基としては、例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基が挙げられる。芳香族炭化水素が有していてもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基、アルコキシ基が挙げられる。該アルキル基及びアルコキシ基の具体例は、Rで表されるアルキル基及びアルコキシ基の具体例と同じである。
 Q又はRで表されるヘテロアリール基は、置換基を有していてもよい芳香族複素環式化合物から、水素原子1個を除いた原子団である。ヘテロアリール基としては、例えば、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基が挙げられる。芳香族複素環式化合物が有していてもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基、アルコキシ基が挙げられる。該アルキル基及びアルコキシ基の具体例は、Rで表されるアルキル基及びアルコキシ基の具体例と同じである。
 式(2)で表される基において、m1は、0~6の整数を表し、m2は、0~6の整数を表す。R’は、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基又はヘテロアリール基を表す。R’で表されるフッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基及びヘテロアリール基の定義及び具体例は、Rで表されるフッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基及びヘテロアリール基の定義及び具体例と同じである。
 Q又はRが、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基又はフッ素原子で置換されていてもよいアルコキシ基である場合、高分子化合物の溶媒への溶解性の観点からは、アルキル基又はアルコキシ基の炭素数が1~20であることが好ましく、2~18であることがより好ましく、3~12であることがさらに好ましい。
 式(B)で表される繰り返し単位としては、例えば、下記の繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021
 本発明の高分子化合物に含まれる式(A)で表される繰り返し単位と式(B)で表される繰り返し単位の合計量は、該高分子化合物を含む機能層を有する有機光電変換素子の光電変換効率を高める観点からは、該高分子化合物が含有する繰り返し単位の合計量に対して、20~100モル%であることが好ましく、30~100モル%であることがより好ましい。
 本発明の高分子化合物の他の態様は、式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
〔式(1)中、X、X、Y、W、W、Q及びRは、前述と同じ意味を有する。〕
 式(1)で表される繰り返し単位としては、例えば、以下の繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024
 本発明の高分子化合物に含まれる式(1)で表される繰り返し単位の量は、該高分子化合物を含む機能層を有する有機光電変換素子の光電変換効率を高める観点からは、該高分子化合物が含有する繰り返し単位の合計量に対して、20~100モル%であることが好ましく、30~100モル%であることがより好ましい。
 本発明の高分子化合物は、さらに式(3)で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025
〔式(3)中、Q及びRは、前述と同じ意味を有する。〕
 式(3)で表される繰り返し単位としては、例えば、以下の繰り返し単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027
 本発明の高分子化合物に含まれる式(3)で表される繰り返し単位の量は、該高分子化合物を含む機能層を有する有機光電変換素子の光電変換効率を高める観点からは、該高分子化合物が含有する繰り返し単位の合計量に対して、10~80モル%であることが好ましく、20~80モル%であることがより好ましい。
 本発明の高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは10~10であり、より好ましくは10~10であり、さらに好ましくは10~10である。
 本発明の高分子化合物において、式(1)で表される繰り返し単位の数と、式(3)で表される繰り返し単位の数との比は、好ましくは10:90~90:10であり、より好ましくは20:80~80:20である。
 本発明の高分子化合物において、式(A)で表される繰り返し単位の数と、式(3)で表される繰り返し単位の数との比は、好ましくは10:90~90:10であり、より好ましくは20:80~80:20である。
 本発明の高分子化合物において、式(B)で表される繰り返し単位の数と、式(3)で表される繰り返し単位の数との比は、好ましくは10:90~90:10であり、より好ましくは20:80~80:20である。
 本発明の高分子化合物は、共役系高分子化合物であることが好ましい。ここで、共役系高分子化合物とは、高分子化合物の主鎖を構成する原子が実質的に共役している化合物を意味する。
 本発明の高分子化合物は、式(A)で表される繰り返し単位、式(B)で表される繰り返し単位、式(1)で表される繰り返し単位、式(3)で表される繰り返し単位、以外の繰り返し単位を有していてもよい。該繰り返し単位としては、アリーレン基、ヘテロアリーレン基等が挙げられる。アリーレン基としては、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基、フルオレンジイル基等が挙げられる。ヘテロアリーレン基としては、フランジイル基、ピロールジイル基、ピリジンジイル基等が挙げられる。
 本発明の高分子化合物は、如何なる方法で製造してもよいが、例えば、用いる重合反応に適した官能基を有するモノマーを合成した後に、必要に応じて該モノマーを有機溶媒に溶解し、アルカリ、触媒、配位子等を用いた公知のアリールカップリング反応を用いて重合することにより合成することができる。前記モノマーの合成は、例えば、US2008/145571、特開2006−335933号公報に示された方法を参考にして行うことができる。
 アリールカップリング反応による重合は、例えば、Stilleカップリング反応による重合、Suzukiカップリング反応による重合、Yamamotoカップリング反応による重合、Kumada−Tamaoカップリング反応による重合が挙げられる。
 Stilleカップリング反応による重合は、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム、パラジウムアセテート、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロライドなどのパラジウム錯体を触媒として用い、必要に応じて、トリフェニルホスフィン、トリ(2−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(2−メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、トリ(シクロヘキシル)ホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィン等の配位子を添加し、有機スズ残基を有するモノマーと、臭素原子、ヨウ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を有するモノマー、又は、トリフルオロメタンスルホネート基、p−トルエンスルホネート基等のスルホネート基を有するモノマーとを反応させる重合である。Stilleカップリング反応による重合の詳細は、例えば、アンゲヴァンテ ケミー インターナショナル エディション(Angewandte Chemie International Edition),2005年,第44巻,p.4442−4489に記載されている。
 Suzukiカップリング反応による重合は、無機塩基又は有機塩基の存在下、パラジウム錯体又はニッケル錯体を触媒として用い、必要に応じて配位子を添加し、ボロン酸残基又はボロン酸エステル残基を有するモノマーと、臭素原子、ヨウ素原子、塩素原子等のハロゲン原子を有するモノマー、又は、トリフルオロメタンスルホネート基、p−トルエンスルホネート基等のスルホネート基を有するモノマーとを反応させる重合である。
 無機塩基としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、リン酸三カリウム、フッ化カリウムが挙げられる。有機塩基としては、例えば、フッ化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウムが挙げられる。パラジウム錯体としては、例えば、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム、パラジウムアセテート、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロライドが挙げられる。ニッケル錯体としては、例えば、ビス(シクロオクタジエン)ニッケルが挙げられる。配位子としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ(2−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(2−メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、トリ(シクロヘキシル)ホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィンが挙げられる。
 Suzukiカップリング反応による重合の詳細は、例えば、ジャーナル オブ ポリマー サイエンス:パート エー:ポリマー ケミストリー(Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry),2001年,第39巻,p.1533−1556に記載されている。
 Yamamotoカップリング反応による重合は、触媒と還元剤とを用い、ハロゲン原子を有するモノマー同士、トリフルオロメタンスルホネート基等のスルホネート基を有するモノマー同士又はハロゲン原子を有するモノマーとスルホネート基を有するモノマーとを反応させる重合である。
 触媒としては、ビス(シクロオクタジエン)ニッケル等のニッケルゼロ価錯体とビピリジル等の配位子からなる触媒、[ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ニッケルジクロライド、[ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケルジクロライド等のニッケルゼロ価錯体以外のニッケル錯体と、必要に応じ、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、トリ(シクロヘキシル)ホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィン等の配位子からなる触媒が挙げられる。還元剤としては、例えば、亜鉛、マグネシウムが挙げられる。Yamamotoカップリング反応による重合は、脱水した溶媒を反応に用いてもよく、不活性雰囲気下で反応を行ってもよく、脱水剤を反応系中に添加して行ってもよい。
 Yamamotoカップリングによる重合の詳細は、例えば、マクロモルキュルズ(Macromolecules),1992年,第25巻,p.1214−1223に記載されている。
 Kumada−Tamaoカップリング反応による重合は、[ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ニッケルジクロライド、[ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケルジクロライド等のニッケル触媒を用い、ハロゲン化マグネシウム基を有する化合物とハロゲン原子を有する化合物とを反応させる重合するである。反応は、脱水した溶媒を反応に用いてもよく、不活性雰囲気下で反応を行ってもよく、脱水剤を反応系中に添加して行ってもよい。
 前記アリールカップリング反応による重合では、通常、溶媒が用いられる。該溶媒は、用いる重合反応、モノマー及びポリマーの溶解性等を考慮して選択すればよい。具体的には、テトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、これらの溶媒を2種以上混合した混合溶媒等の有機溶媒、有機溶媒相と水相の二相を有する溶媒が挙げられる。Stilleカップリング反応に用いる溶媒はテトラヒドロフラン、トルエン、N,N−ジメチルホルムアミド、これらの溶媒を2種以上混合した混合溶媒等の有機溶媒、有機溶媒相と水相の二相を有する溶媒が好ましい。Stilleカップリング反応に用いる溶媒は、副反応を抑制するために、反応前に脱酸素処理を行うことが好ましい。Suzukiカップリング反応に用いる溶媒は、テトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、これらの溶媒を2種以上混合した混合溶媒等の有機溶媒、有機溶媒相と水相の二相を有する溶媒が好ましい。Suzukiカップリング反応に用いる溶媒は、副反応を抑制するために、反応前に脱酸素処理を行うことが好ましい。Yamamotoカップリング反応に用いる溶媒は、テトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、これらの溶媒を2種以上混合した混合溶媒等の有機溶媒が好ましい。Yamamotoカップリング反応に用いる溶媒は、副反応を抑制するために、反応前に脱酸素処理を行うことが好ましい。
 前記アリールカップリング反応による重合の中でも、反応性の観点からは、Stilleカップリング反応により重合する方法、Suzukiカップリング反応により重合する方法、Yamamotoカップリング反応により重合する方法が好ましく、Stilleカップリング反応により重合する方法、Suzukiカップリング反応による重合する方法、ニッケルゼロ価錯体を用いたYamamotoカップリング反応による重合する方法がより好ましい。
 前記アリールカップリング反応の反応温度の下限は、反応性の観点からは、好ましくは−100℃であり、より好ましくは−20℃であり、特に好ましくは0℃である。反応温度の上限は、モノマー及び高分子化合物の安定性の観点からは、好ましくは200℃であり、より好ましくは150℃であり、特に好ましくは120℃である。
 前記アリールカップリング反応による重合において、反応終了後の反応溶液からの本発明の高分子化合物を取り出す方法としては、公知の方法が挙げられる。例えば、メタノール等の低級アルコールに反応溶液を加え、析出した沈殿をろ過し、ろ物を乾燥することにより、本発明の高分子化合物を得ることができる。得られた高分子化合物の純度が低い場合は、再結晶、ソックスレー抽出器による連続抽出、カラムクロマトグラフィー等により精製することができる。
 本発明の高分子化合物を有機光電変換素子の製造に用いる場合、高分子化合物の末端に重合活性基が残っていると、有機光電変換素子の耐久性等の特性が低下することがあるため、高分子化合物の末端を安定な基で保護することが好ましい。
 末端を保護する安定な基としては、アルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、アリール基、アリールアミノ基、1価の複素環基等が挙げられる。アリールアミノ基としては、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基等が挙げられる。1価の複素環基としては、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基等が挙げられる。また、高分子化合物の末端に残っている重合活性基を、安定な基に代えて、水素原子で置換してもよい。ホール輸送性を高める観点からは、末端を保護する安定な基がアリールアミノ基などの電子供与性を付与する基であることが好ましい。高分子化合物が共役高分子化合物である場合、高分子化合物の主鎖の共役構造と末端を保護する安定な基の共役構造とが連続するような共役結合を有している基も末端を保護する安定な基として好ましく用いることができる。該基としては、例えば、アリール基、芳香族性を有する1価の複素環基が挙げられる。
 本発明の高分子化合物において、式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物は、例えば、式(4)で表される化合物と式(5)で表される化合物とを重合して製造することができる。重合反応としては、例えば、Suzukiカップリング反応が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028
(式(4)中、R及びQは、前述と同じ意味を有する。Zは、ボロン酸又はボロン酸エステル残基を表す。2個あるZは、同一でも相異なっていてもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029
 式(4)中、Zで表されるボロン酸エステル残基は、ボロン酸エステルから水素原子を1個除いた基を表し、その具体例としては、下記式で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030
(式中、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。)
 式(4)で表される化合物としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031
 式(4)で表される化合物は、式(6)で表される化合物を、有機溶媒中で、ジボロン酸又はジボロン酸エステルと反応させることにより製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032
(式(6)中、Rは、前述と同じ意味を表す。)
 式(6)で表される化合物と反応させるジボロン酸又はジボロン酸エステルは、反応性の観点からジボロン酸エステルであることが好ましい。ジボロン酸エステルとしては例えば下記の(B−1)~(B−6)の構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033
 ジボロン酸エステルとして好ましくは(B−1)、(B−3)であり、特に好ましくは(B−3)である。ジボロン酸又はジボロン酸エステルの使用量は式(6)であらわされる化合物に対して通常2モル当量(以下、本明細書ではモル当量を単に当量と記載する。)~10当量であり、好ましくは2当量~4当量であり、さらに好ましくは2~3当量である。
 式(6)で表される化合物とジボロン酸又はジボロン酸エステルの反応は通常有機溶媒中で行われるが、該有機溶媒としては、芳香族炭化水素溶媒、脂肪族炭化水素溶媒、エーテル溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。芳香族炭化水素溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等が挙げられる。脂肪族炭化水素溶媒としては、ヘキサン、オクタン、デカンなどが挙げられる。エーテル溶媒としては、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。溶媒として好ましくは芳香族炭化水素溶媒、エーテル溶媒であり、さらに好ましくはエーテル溶媒である。エーテル溶媒の中でも好ましくはテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンであり、さらに好ましくは1,4−ジオキサンである。
 式(6)で表される化合物とジボロン酸又はジボロン酸エステルの反応は触媒存在下で行うことが好ましい。触媒としてはパラジウム触媒、ロジウム触媒、ルテニウム触媒、白金触媒が挙げられるが、中でもパラジウム触媒が好ましい。パラジウム触媒としては、例えば、Pd(0)触媒、Pd(II)触媒が挙げられる。具体的には、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、パラジウムアセテート類、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、パラジウムアセテート、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、ジクロロビス(ジフェニルホスフィノフェロセン)パラジウムが挙げられ、反応操作の容易さ、反応速度の観点からは、ジクロロビス(ジフェニルホスフィノフェロセン)パラジウムが好ましい。パラジウム触媒の添加量は、特に限定されず、触媒としての有効量であればよいが、式(6)で表される化合物1モルに対して、通常、0.0001モル~0.5モル、好ましくは0.0003モル~0.2モルである。反応において、必要に応じて配位子を用いることもできる。配位子としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン、トリ(o−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(2−フリル)ホスフィン、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン等のリン化合物やトリフェニルアルシン、トリフェノキシアルシン等の砒素化合物が挙げられる。配位子として好ましくは1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセンである。配位子を用いる場合、配位子の添加量は、パラジウム触媒1モルに対して、通常、0.5モル~100モルであり、好ましくは0.9モル~20モル、さらに好ましくは1モル~10モルである。
 式(6)で表される化合物とジボロン酸又はジボロン酸エステルの反応を行う温度は、前記溶媒にもよるが、通常、50~160℃程度であり、60~120℃が好ましい。また、溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。前記反応を行う時間(反応時間)は、高速液体クロマトグラフィ等で分析を行い、目的の転化率に達したときを終点としてもよいが、通常、0.1時間~200時間程度である。1時間~30時間程度が効率的で好ましい。
 式(6)で表される化合物は、例えば、マクロモルキュルズ、2009年、第42巻、第17号、p.6564~6571(Macromolecules,42(17),6564(2009))に記載の方法を用いて合成することができる。
 同様に、式(3)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物は、式(7)で表される化合物と式(4)で表される化合物とを重合して製造することができる。重合反応としては、例えば、Suzukiカップリング反応が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000034
(式中、Rは前述と同じ意味を有する。複数あるRは、同一でも相異なっていてもよい。)
 式(7)で表される化合物は、例えば、式(8)で表される化合物と臭素化剤とを反応させることによって製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000035
(式(8)中、Rは前述と同じ意味を有する。)
 臭素化剤としては、臭素、N−ブロモコハク酸イミド(NBS)などが挙げられる。好ましくはNBSである。臭素化剤と式(7)で表される化合物の反応は通常溶媒中で行われる。溶媒としては、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、テトラヒドロフラン(THF)、1,4−ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)などが挙げられる。好ましくはクロロホルム、THF、DMFであり、さらに好ましくはTHF、DMFであり、特に好ましくはDMFである。臭素化剤と式(7)で表される化合物を反応させる際の温度は通常−50℃~100℃であり、好ましくは−20℃~40℃であり、特に好ましくは−10℃~20℃である。反応させる臭素化剤の量は通常式(7)で表される化合物に対して2当量~10当量であり、好ましくは2当量~4当量であり、さらに好ましくは2~3当量である。臭素化剤と式(7)で表される化合物を反応させる時間は通常1分~10時間であり、好ましくは30分~5時間である。
 反応後は、通常の後処理を行い、式(7)で表される化合物を得ることができる。例えば、水を加えて反応を停止させた後に、生成物を有機溶媒で抽出し、溶媒を留去する後処理が挙げられる。生成物の単離及び精製は、クロマトグラフィーによる分取や再結晶などの方法により行うことができる。
 式(8)で表される化合物は、例えば、式(9)で表される化合物を酸の存在下で、反応させることにより製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036
(式(9)中、Rは前述と同じ意味を有する。)
 式(9)で表される化合物から式(8)で表される化合物を製造する反応に用いられる酸は、ルイス(Lewis)酸であってもブレンステッド(Bronsted)酸であってもよく、塩酸、臭素酸、フッ化水素酸、硫酸、硝酸、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、安息香酸、フッ化ホウ素、塩化アルミニウム、塩化スズ(IV)、塩化鉄(II)、四塩化チタン、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸及びこれらの化合物の混合物が例示される。
 式(9)で表される化合物から式(8)で表される化合物を製造する反応は、溶媒の存在下で実施することが好ましい。該反応の反応温度は、−80℃以上溶媒の沸点以下の温度が好ましい。
 反応に用いられる溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサンなどの飽和炭化水素溶媒、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンなどの不飽和炭化水素、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサンなどのハロゲン化飽和炭化水素溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン化不飽和炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、tert−ブチルアルコールなどのアルコール溶媒、蟻酸、酢酸、プロピオン酸などのカルボン酸溶媒、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンなどのエーテル溶媒などが挙げられる。該溶媒を単一で用いても、混合して用いてもよい。
 反応後は、通常の後処理を行い、式(8)で表される化合物を得ることができる。例えば、水を加えて反応を停止させた後に、生成物を有機溶媒で抽出し、溶媒を留去する後処理が挙げられる。生成物の単離及び精製は、クロマトグラフィーによる分取や再結晶などの方法により行うことができる。
 式(9)で表される化合物は、例えば、式(10)で表される化合物とグリニャール(Grignard)試薬又は有機リチウム化合物とを反応させることにより製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037
 上記反応に用いられるグリニャール試薬としては、メチルマグネシウムクロライド、メチルマグネシウムブロマイド、エチルマグネシウムクロライド、エチルマグネシウムブロマイド、プロピルマグネシウムクロライド、プロピルマグネシウムブロマイド、ブチルマグネシウムクロライド、ブチルマグネシウムブロマイド、ヘキシルマグネシウムブロマイド、オクチルマグネシウムブロマイド、デシルマグネシウムブロマイド、アリルマグネシウムクロライド、アリルマグネシウムブロマイド、ベンジルマグネシウムクロライド、フェニルマグネシウムブロマイド、ナフチルマグネシウムブロマイド、トリルマグネシウムブロマイドなどが挙げられる。
 有機リチウム化合物としては、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、ブチルリチウム、フェニルリチウム、ナフチルリチウム、ベンジルリチウム、トリルリチウムなどが挙げられる。
 式(10)で表される化合物とグリニャール試薬又は有機リチウム化合物から式(9)で表される化合物を製造する反応は、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で実施することが好ましい。また、該反応は、溶媒の存在下で実施することが好ましい。該反応の反応温度は、−80℃以上溶媒の沸点以下の温度が好ましい。
 反応に用いられる溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサンなどの飽和炭化水素溶媒、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンなどの不飽和炭化水素溶媒、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンなどのエーテル溶媒などが挙げられる。該溶媒を単一で用いても、混合して用いてもよい。
 反応後は、通常の後処理を行い、式(9)で表される化合物を得ることができる。例えば、水を加えて反応を停止させた後に、生成物を有機溶媒で抽出し、溶媒を留去する後処理が挙げられる。生成物の単離及び精製は、クロマトグラフィーによる分取や再結晶などの方法により行うことができる。
 式(10)で表される化合物は、例えば、式(11)で表される化合物と過酸化物とを反応させることにより製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038
 過酸化物としては、過ホウ酸ナトリウム、m−クロロ過安息香酸、過酸化水素、ベンゾイルパーオキサイドなどが挙げられる。好ましくは過ホウ酸ナトリウム、m−クロロ過安息香酸であり、特に好ましくは過ホウ酸ナトリウムである。
 式(11)で表される化合物と過酸化物から式(10)で表される化合物を製造する反応は、酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、酪酸などのカルボン酸溶媒の存在下で実施することが好ましい。
 式(11)で表される化合物の溶解性を上げるためには、カルボン酸溶媒に、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ベンゼン、トルエンからなる群から選ばれる1種以上の溶媒を混合した混合溶媒で反応を行うことが好ましい。該反応の反応温度は、0℃以上50℃以下の温度が好ましい。
 反応後は、通常の後処理を行い、式(10)で表される化合物を得ることができる。例えば、水を加えて反応を停止させた後に、生成物を有機溶媒で抽出し、溶媒を留去する後処理が挙げられる。生成物の単離及び精製はクロマトグラフィーによる分取や再結晶などの方法により行うことができる。
 式(7)で表される化合物としては、例えば、下記の化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000040
 本発明の高分子化合物は、600nmの光等の長波長の光の吸光度が高く、太陽光を効率的に吸収するため、本発明の高分子化合物を用いて製造した有機光電変換素子は短絡電流密度が大きくなる。また、本発明の高分子化合物は、イオン化ポテンシャルが大きく、大きな解放端電圧を得ることができる。
 本発明の有機光電変換素子は、一対の電極と、該電極間に機能層を有し、該機能層が電子受容性化合物と本発明の高分子化合物を含有する。電子受容性化合物としては、フラーレン、フラーレン誘導体が好ましい。有機光電変換素子の具体例としては、
1.一対の電極と、該電極間に機能層を有し、該機能層が電子受容性化合物と、本発明の高分子化合物とを含有する有機光電変換素子;
2.一対の電極と、該電極間に機能層を有し、該機能層が電子受容性化合物と、本発明の高分子化合物とを含有する有機光電変換素子であって、該電子受容性化合物がフラーレン誘導体である有機光電変換素子;
が挙げられる。前記一対の電極は、通常、少なくとも一方が透明又は半透明であり、以下、その場合を一例として説明する。
 前記1.の有機光電変換素子では、電子受容性化合物及び前記高分子化合物を含有する機能層における該電子受容性化合物の量が、前記高分子化合物100重量部に対して、10~1000重量部であることが好ましく、20~500重量部であることがより好ましい。また、前記2.の有機光電変換素子では、フラーレン誘導体及び前記高分子化合物を含有する機能層における該フラーレン誘導体の量が、該重合体100重量部に対して、10~1000重量部であることが好ましく、20~500重量部であることがより好ましい。光電変換効率を高める観点からは、機能層における該フラーレン誘導体の量が、該重合体100重量部に対して、20~400重量部であることが好ましく、40~250重量部であることがより好ましく、80~120重量部であることがさらに好ましい。短絡電流密度を高める観点からは、機能層における該フラーレン誘導体の量が、該重合体100重量部に対して、20~250重量部であることが好ましく、40~120重量部であることがより好ましい。
 有機光電変換素子が高い光電変換効率を有するためには、前記電子受容性化合物及び式(1)で表される高分子化合物が所望の入射光のスペクトルを効率よく吸収することができる吸収域を有するものであること、ヘテロ接合界面が励起子を効率よく分離するためにヘテロ接合界面を多く含むこと、ヘテロ接合界面が生成した電荷を速やかに電極へ輸送する電荷輸送性を有することが重要である。
 このような観点から、有機光電変換素子としては、前記1.及び前記2.の有機光電変換素子が好ましく、ヘテロ接合界面を多く含むという観点からは、前記2.の有機光電変換素子がより好ましい。また、本発明の有機光電変換素子には、少なくとも一方の電極と該素子中の機能層との間に付加的な層を設けてもよい。付加的な層としては、ホール又は電子を輸送する電荷輸送層、バッファ層等が挙げられる。
 本発明の有機光電変換素子は、通常、基板上に形成される。該基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に化学的に変化しないものであればよい。基板の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコンが挙げられる。不透明な基板の場合には、反対の電極(即ち、基板から遠い方の電極)が透明又は半透明であることが好ましい。
 一対の電極の材料には、金属、導電性高分子等を用いることができる。一対の電極のうち一方の電極の材料は仕事関数の小さい材料が好ましい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、及びそれらの金属のうちの2つ以上の金属の合金、又はそれらの金属のうちの1つ以上の金属と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうちの1つ以上の金属との合金、グラファイト、グラファイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金が挙げられる。
 透明又は半透明の電極の材料としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が挙げられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性材料を用いて作製された膜、NESA、金、白金、銀、銅が用いられ、ITO、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。電極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、電極材料として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。
 付加的な層としての電荷輸送層、即ち、ホール輸送層又は電子輸送層に用いられる材料として、それぞれ後述の電子供与性化合物、電子受容性化合物を用いることができる。
 付加的な層としてのバッファ層に用いられる材料としては、フッ化リチウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン化物又は酸化物等を用いることができる。また、酸化チタン等の無機半導体の微粒子を用いることもできる。
 本発明の有機光電変換素子における前記機能層としては、例えば、本発明の高分子化合物と電子受容性化合物とを含有する有機薄膜を用いることができる。
 有機薄膜は、膜厚が、通常、1nm~100μmであり、好ましくは2nm~1000nmであり、より好ましくは5nm~500nmであり、さらに好ましくは20nm~200nmである。
 有機薄膜は、前記高分子化合物を一種単独で含んでいても二種以上を組み合わせて含んでいてもよい。また、前記有機薄膜のホール輸送性を高めるため、前記有機薄膜中に電子供与性化合物として、低分子化合物及び/又は前記高分子化合物以外の高分子化合物を混合して用いることもできる。
 式(1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物以外に有機薄膜が含んでいてもよい電子供与性化合物としては、例えば、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体が挙げられる。
 前記電子受容性化合物としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、C60等のフラーレン及びその誘導体、カーボンナノチューブ、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン等のフェナントロリン誘導体が挙げられ、とりわけフラーレン及びその誘導体が好ましい。
 前記電子供与性化合物、前記電子受容性化合物は、これらの化合物のエネルギー準位のエネルギーレベルから相対的に決定される。
 フラーレン及びその誘導体としては、C60、C70、C84及びその誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体とは、フラーレンの少なくとも一部が修飾された化合物を表す。
 フラーレン誘導体としては、例えば、式(I)で表される化合物、式(II)で表される化合物、式(III)で表される化合物、式(IV)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000041
(式(I)~(IV)中、Rは、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基又はエステル構造を有する基である。複数個あるRは、同一であっても相異なってもよい。Rはアルキル基又はアリール基を表す。複数個あるRは、同一であっても相異なってもよい。)
 R及びRで表されるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基の定義及び具体例は、Rで表されるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基の定義及び具体例と同じである。
 Rで表されるエステル構造を有する基は、例えば、式(V)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000042
(式中、u1は、1~6の整数を表す、u2は、0~6の整数を表す、Rは、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)
 Rで表されるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基の定義及び具体例は、Rで表されるアルキル基、アリール基及びヘテロアリール基の定義及び具体例と同じである。
 C60の誘導体の具体例としては、以下のようなものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000043
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000044
 C70の誘導体の具体例としては、以下のようなものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000045
 前記有機薄膜は、如何なる方法で製造してもよく、例えば、本発明の高分子化合物を含む溶液からの成膜による方法で製造してもよいし、真空蒸着法により有機薄膜を形成してもよい。溶液からの成膜により有機薄膜を製造する方法としては、例えば、一方の電極上に該溶液を塗布し、その後、溶媒を蒸発させて有機薄膜を製造する方法が挙げられる。
 溶液からの成膜に用いる溶媒は、本発明の高分子化合物を溶解させるものであれば特に制限はない。この溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、ブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン等の不飽和炭化水素溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル溶媒が挙げられる。本発明の高分子化合物は、通常、前記溶媒に0.1重量%以上溶解させることができる。
 溶液からの成膜には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を用いることができ、スピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。
 有機光電変換素子は、透明又は半透明の電極から太陽光等の光を照射することにより、電極間に光起電力が発生し、有機薄膜太陽電池として動作させることができる。有機薄膜太陽電池を複数集積することにより有機薄膜太陽電池モジュールとして用いることもできる。
 また、電極間に電圧を印加した状態で、透明又は半透明の電極から光を照射することにより、光電流が流れ、有機光センサーとして動作させることができる。有機光センサーを複数集積することにより有機イメージセンサーとして用いることもできる。
 以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
 高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量はサイズエクスクルージョンクロマトグラフィー(SEC)により求めた。
 カラム: TOSOH TSKgel SuperHM−H(2本)+TSKgel SuperH2000(4.6mm I.d.× 15cm);検出器:RI (SHIMADZU RID−10A);移動相:テトラヒドロフラン(THF)
参考例1 (化合物1の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000046
 内部をアルゴン置換した1000mLの4つ口フラスコに3−ブロモチオフェン13.0g(80.0mmol)、ジエチルエーテル80mLを入れて均一な溶液とした。該溶液を−78℃に保ったままブチルリチウム(n−BuLi)のヘキサン溶液(2.6M、31mL、80.6mmol)を滴下した。−78℃で2時間反応させた後、3−チオフェンアルデヒド8.96g(80.0mmol)をジエチルエーテル20mLに溶解させた溶液を滴下した。滴下後−78℃で30分攪拌し、さらに室温(25℃)で30分攪拌した。反応液を再度−78℃に冷却し、n−BuLiのヘキサン溶液(2.6M、62mL、161mmol)を15分かけて滴下した。滴下後、反応液を−25℃で2時間攪拌し、さらに室温(25℃)で1時間攪拌した。その後、反応液を−25℃に冷却し、ヨウ素60g(236mmol)をジエチルエーテル1000mLに溶解させた溶液を30分かけて滴下した。滴下後、室温(25℃)で2時間攪拌し、1規定のチオ硫酸ナトリウム水溶液50mLを加えて反応を停止させた。ジエチルエーテルで反応生成物を抽出し、ジエチルエーテル溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮して35gの粗生成物を得た。クロロホルムを用いて粗生成物を再結晶することにより精製し、化合物1を28g得た。
参考例2 (化合物2の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000047
 300mLの4つ口フラスコに、参考例1で合成したビスヨードチエニルメタノール(化合物1) 10.5g(23.4mmol)、塩化メチレン150mLを加えて均一な溶液とした。該溶液にクロロクロム酸ピリジニウム7.50g(34.8mmol)を加えて室温(25℃)で10時間攪拌した。反応液を濾過して不溶物を除去後、濾液を濃縮し、化合物2を10.0g(22.4mmol)得た。
参考例3 (化合物3の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000048
 内部をアルゴン置換した300mLフラスコに、参考例2で合成した化合物2を10.0g(22.4mmol)、銅粉末を6.0g(94.5mmol)、脱水DMFを120mL加えて、120℃で4時間攪拌した。反応後、フラスコを室温(25℃)まで冷却し、反応液をシリカゲルカラムに通して不溶成分を除去した。その後、水500mLを加え、クロロホルムで反応生成物を抽出した。クロロホルム溶液を硫酸マグネシウムで乾燥し、濃縮して粗製物を得た。組成物をシリカゲルカラム(展開液:クロロホルム)で精製し、化合物3を3.26g得た。ここまでの操作を複数回行った。
参考例4 (化合物4の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000049
 メカニカルスターラーを備えアルゴン置換した300mL4つ口フラスコに、参考例3で合成した化合物3を3.85g(20.0mmol)、クロロホルムを50mL、トリフルオロ酢酸を50mL入れて均一な溶液とした。該溶液に過ホウ酸ナトリウム1水和物5.99g(60mmol)を加え、室温(25℃)で45分間攪拌した。その後、水200mLを加え、クロロホルムで反応生成物を抽出し、クロロホルム溶液をシリカゲルカラムに通し、エバポレーターで溶出液の溶媒を留去した。メタノールを用いて残渣を再結晶し、化合物4を534mg得た。
H NMR in CDCl(ppm):7.64(d、1H)、7.43(d、1H)、7.27(d、1H)、7.10(d、1H)
参考例5 (化合物5の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000050
 内部をアルゴン置換した100mL四つ口フラスコに、化合物4を1.00g(4.80mmol)と脱水THFを30ml入れて均一な溶液とした。フラスコを−20℃に保ちながら、3,7−ジメチルオクチルマグネシウムブロミドのジエチルエーテル溶液(1M)を12.7mL加えた。その後、30分かけて温度を−5℃まで上げ、そのまま30分攪拌した。その後、10分かけて温度を0℃に上げ、そのまま1.5時間攪拌を行った。その後、水を加えて反応を停止し、酢酸エチルで反応生成物を抽出した。酢酸エチル溶液を硫酸ナトリウムで乾燥し、酢酸エチル溶液をシリカゲルカラムに通し、溶出液の溶媒を留去し、化合物5を1.50g得た。
H NMR in CDCl(ppm):8.42(b、1H)、7.25(d、1H)、7.20(d、1H)、6.99(d、1H)、6.76(d、1H)、2.73(b、1H)、1.90(m、4H)、1.58‐1.02(b、20H)、0.92(s、6H)、0.88(s、12H)
参考例6 (化合物6の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000051
 内部をアルゴン置換した200mLフラスコに、化合物5 1.50gとトルエン30mLを入れて均一な溶液とした。該溶液にp−トルエンスルホン酸ナトリウム1水和物を100mg入れて100℃で1.5時間攪拌を行った。反応液を室温(25℃)まで冷却後、水50mLを加え、トルエンで反応生成物を抽出した。トルエン溶液を硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラム(溶媒:ヘキサン)で生成し、化合物6を1.33g得た。ここまでの操作を複数回行った。
H NMR in CDCl(ppm):6.98(d、1H)、6.93(d、1H)、6.68(d、1H)、6.59(d、1H)、1.89(m、4H)、1.58‐1.00(b、20H)、0.87(s、6H)、0.86(s、12H)
参考例7 (化合物7の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000052
 内部をアルゴンで置換した200mLフラスコに、化合物6を1.33g(2.80mmol)、脱水DMFを20mL入れて均一な溶液とした。該溶液を−30℃に保ち、ここにNBS 1040mg(5.84mmol)を加え、30分かけて温度を−30℃から−10℃に上昇させた。液体クロマトグラフィー(LC)で化合物6の消失を確認後、1Mチオ硫酸ナトリウム水溶液50mlを加えて反応を停止し、ジエチルエーテルで反応生成物を抽出した。ジエチルエーテル溶液を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥、溶媒を留去して粗生成物を得た。これをシリカゲルカラム(溶媒:ヘキサン)で精製し、化合物7を1.65g(93%)得た。
H NMR in CDCl(ppm):6.66(1H)、6.63(1H)、1.90(m、4H)、1.56‐1.02(b、20H)、0.87(s、6H)、0.85(s、12H)
参考例8 (化合物8の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000053
 500mlフラスコに、4,5−ジフルオロ−1,2−ジアミノベンゼン(東京化成工業製)を10.2g(70.8mmol)、ピリジンを150mL入れて均一溶液とした。フラスコを0℃に保ったまま、フラスコ内に塩化チオニル16.0g(134mmol)を滴下した。滴下後、フラスコを25℃に温めて、6時間反応を行った。その後、水250mlを加え、クロロホルムで反応生成物を抽出した。クロロホルム溶液を硫酸ナトリウムで乾燥し、エバポレーターで濃縮して析出した固体を再結晶により精製した。再結晶の溶媒には、メタノールを用いた。精製後、化合物8を10.5g(61.0mmol)得た。
H NMR(CDCl、ppm):7.75(t、2H)
19F NMR(CDCl、ppm):−128.3(s、2F)
参考例9 (化合物9の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000054
 100mLフラスコに化合物8を2.00g(11.6mmol)、鉄粉0.20g(3.58mmol)をいれ、フラスコを90℃に加熱した。このフラスコに臭素31g(194mmol)を1時間かけて滴下した。滴下後、90℃で38時間攪拌した。その後、フラスコを室温(25℃)まで冷却し、クロロホルム100mLを入れて希釈した。得られた溶液を、5wt%の亜硫酸ナトリウム水溶液300mLに注ぎ込み、1時間攪拌した。得られた混合液の有機層を分液ロートで分離し、水層をクロロホルムで3回抽出した。得られた抽出液を先ほど分離した有機層と合わせて硫酸ナトリウムで乾燥し、エバポレーターで溶媒を留去した。得られた黄色の固体を、55℃に熱したメタノール90mLに溶解させ、その後、25℃まで冷却した。析出した結晶を濾過、その後、室温(25℃)で減圧乾燥して化合物9を1.50g得た。
19F NMR(CDCl、ppm):−118.9(s、2F)
参考例10 (化合物11の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000055
窒素気流雰囲気下ジムロートを取付けた100ml3口フラスコに化合物10(Luminescence Technology社より購入、0.50g、0.73mmol)、bis(pinacolato)diboron(0.41g、1.61mmol)、酢酸カリウム(0.35g、4.03mmol)、PdCl2(dppf)(0.01g、0.01mmol)、dppf(0.01g、0.02mmol)、無水1,4−ジオキサン50mlを室温下にて仕込み、15時間加熱還流下攪拌した。攪拌後反応液をセライト濾過し、セライトケーキをTHF20mlを用い、3回洗浄した。濾液をエバポレータにて濃縮し、得られた残渣にトルエン20mlを加え80℃にて加熱攪拌し、そこへメタノール40ml加え、攪拌を続けながら、室温まで放冷後さらに1時間攪拌した。得られたスラリーを濾過して取得し、メタノール20mlを用い2回洗浄した後減圧乾燥(50mmHg、70℃、3hr)することで、化合物11を183mg(0.24mmol、収率32.9%)得た。
H−NMR(270MHz/CDCl):
δ8.93(d、2H)、7.72(d、2H)、4.07(m、4H)、1.85(m、2H)、1.37(s、24H)、1.50−1.15(m、16H)、0.95−0.80(d、12H)
参考例11 (化合物12の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000056
 内部をアルゴンで置換した200mLの3つ口フラスコに、化合物9を5.00g(15.2mmol)、粉末状の亜鉛を991mg(152mmol)、酢酸を60mL、水を30mL入れ、80℃で2時間攪拌した。攪拌後、反応液を室温まで冷却し、濾過助剤としてセライトを用いて濾過した。濾液を炭酸水素ナトリウムで中和し、析出した固体を濾過して取得した。得られた固体をクロロホルムに懸濁させ、ポアサイズが0.45μmであるポリテトラフルオロエチレン製フィルターで不溶物を濾去し、濾液の溶媒をエバポレーターで留去して、淡褐色の固体である化合物12を2.86g得た。
参考例12 (化合物13の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000057
 内部をアルゴンで置換した100mLの3つ口フラスコに、4,4’−ジフルオロベンジルを816mg、化合物12を1000mg、エタノールを25mL入れ、エタノールが還流する温度で40時間攪拌した。反応液を室温まで冷却し、溶媒を留去した。析出した固体を、酢酸エチルの容積1に対するヘキサンの容積割合が5となるようにヘキサンと酢酸エチルとを混合した混合溶媒を展開溶媒として用いたシリカゲルカラムで溶出させた。溶出液をエバポレーターで乾固し、粗生成物を2.32g得た。その後、イソプロピルアルコール80mLを用いて粗生成物の再結晶を行い、化合物13を816mg得た。
H NMR in CDCl(ppm):7.64(t、4H)、7.09(t、4H)
19F NMR in CDCl(ppm):−110.5、−118.7
実施例1 (高分子化合物1の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000058
 内部をアルゴン置換した200mLフラスコに、参考例7で合成した化合物7を40.0mg(0.632mmol)、参考例9で合成した化合物9を21.0mg(0.636mmol)、参考例10で合成した化合物11を100mg(0.129mmol)、メチルトリアルキルアンモニウムクロリド(商品名Aliquat336(登録商標)、シグマ−アルドリッチ社製)を40mg加え、トルエン10mlに溶解させ、得られたトルエン溶液をアルゴンで30分バブリングした。酢酸パラジウム0.43mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(Tris(2−methoxyphenyl)phosphine)2.35mg、炭酸ナトリウム水溶液(16.7wt%)1mLを加え、100℃で8時間攪拌を行った。次いで、フェニルボロン酸14mgを加え、さらに100℃で2時間反応させた。その後、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム2gと水20mLを加え、2時間還流下で攪拌を行った。水層を除去後、有機層を水20mlで2回、3wt%の酢酸水溶液20mLで2回、さらに水20mLで2回洗浄し、得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させた。ポリマーを濾過、乾燥し、得られたポリマーをo−ジクロロベンゼン8mLに再度溶解し、アルミナ/シリカゲルカラムを通し、得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させ、ポリマーを濾過、乾燥し、精製した重合体26mgを得た。以下、この重合体を高分子化合物1と呼称する。
実施例2 (高分子化合物2の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000059
 内部をアルゴンで置換した100mLフラスコに、化合物11を76.0mg(0.098mmol)、化合物13を50.0mg(0.098mmol)、メチルトリアルキルアンモニウムクロリド(商品名Aliquat336(登録商標)、アルドリッチ社製)を50.0mg加え、トルエン10mLに溶解させ、得られたトルエン溶液をアルゴンで30分バブリングした。その後、酢酸パラジウム0.43mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(Tris(2−methoxyphenyl)phosphine)2.36mg、炭酸ナトリウム水溶液(16.7重量(wt)%)1mLを加え、100℃で5.5時間攪拌を行った。その後、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム1gと水20mLを加えて2時間還流下で攪拌を行った。反応終了後、反応液を室温(25℃)付近まで冷却した後、静置し、トルエン層を分液した。該トルエン層を水10mLで2回、3%酢酸水10mLで2回、さらに水10mLで2回洗浄し、得られたトルエン層をメタノール中に注ぎ込み、析出した沈殿物を得た。この沈殿物を減圧乾燥した後、トルエン12mLに溶解した。次に、得られたトルエン溶液を濾過し、不溶物を除去した後、シリカゲル/アルミナカラムに通し、精製した。得られたクロロホルム溶液を減圧濃縮した後、メタノール中に注ぎ込み、沈殿させ、生成した沈殿を取得した。この沈殿をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、重合体20mgを得た。以下、この重合体を高分子化合物2と呼称する。高分子化合物2は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が18000であり、ポリスチレン換算の数平均分子量が5900であった。
参考例13 (高分子化合物3の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000060
 内部をアルゴンで置換した2L四つ口フラスコに、化合物(E)を7.928g(16.72mmol)、化合物(F)を13.00g(17.60mmol)、トリオクチルメチルアンモニウムクロリド(商品名Aliquat336(登録商標)、シグマ−アルドリッチ社製、CHN[(CHCHCl、density 0.884g/ml、25℃)を4.979g、及びトルエンを405ml入れ、撹拌しながら反応系内を30分間アルゴンバブリングした。フラスコ内にジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)を0.02g加え、105℃に昇温し、撹拌しながら2mol/Lの炭酸ナトリウム水溶液42.2mlを滴下した。滴下終了後5時間反応させ、次いで、フェニルボロン酸2.6gとトルエン1.8mlとを加え、105℃で16時間撹拌した。その後、反応液にトルエン700ml及び7.5wt%のジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物水溶液200mlを加え、85℃で3時間撹拌した。反応液の水層を除去後、有機層を60℃のイオン交換水300mlで2回、60℃の3wt%酢酸300mlで1回、さらに60℃のイオン交換水300mlで3回洗浄した。有機層をセライト、アルミナ及びシリカを充填したカラムに通し、溶出液を取得した。その後、熱トルエン800mlでカラムを洗浄し、洗浄後のトルエン溶液を溶出液に加えた。得られた溶液を700mlまで濃縮した後、濃縮液を2Lのメタノールに加え、重合体を再沈殿させた。重合体を濾過して取得し、500mlのメタノール、500mlのアセトン、500mlのメタノールで重合体を洗浄した。重合体を50℃で一晩真空乾燥することにより、ペンタチエニル−フルオレンコポリマー(高分子化合物3)12.21gを得た。高分子化合物3のポリスチレン換算の重量平均分子量は1.1×10であった。
測定例1 (有機薄膜の吸光度の測定)
 高分子化合物1を1.0重量%の濃度でo−ジクロロベンゼンに溶解させ、塗布溶液を作製した。得られた塗布溶液をガラス基板上に、スピンコートで塗布した。塗布操作は23℃で行った。その後、大気下120℃の条件で5分間ベークし、膜厚約100nmの有機薄膜を得た。有機薄膜の吸収スペクトルを分光光度計(日本分光株式会社製、商品名:V−670)で測定した。測定したスペクトルを図1に示す。600nm、700nm、800nm及び900nmにおける吸光度を表1に示す。
測定例2 (有機薄膜の吸光度の測定)
 高分子化合物2を1.0重量%の濃度でo−ジクロロベンゼンに溶解させ、塗布溶液を作製した。得られた塗布溶液をガラス基板上に、スピンコートで塗布した。塗布操作は23℃で行った。その後、大気下120℃の条件で5分間ベークし、膜厚約100nmの有機薄膜を得た。有機薄膜の吸収スペクトルを分光光度計(日本分光株式会社製、商品名:V−670)で測定した。測定したスペクトルを図2に示す。600nm、700nm、800nm及び900nmにおける吸光度を表1に示す。
比較例1(有機薄膜の吸光度の測定)
 高分子化合物1の代わりに高分子化合物3を使用し、濃度を0.5重量%にした以外は、測定例1と同様にして有機薄膜を作製し、該有機薄膜の吸収スペクトルを測定した。測定したスペクトルを図3に示す。600nm、700nm、800nm及び900nmにおける吸光度を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000061
実施例2 (有機薄膜のイオン化ポテンシャルの測定)
実施例1で作成した有機薄膜で、大気中光電子分光装置(理研計器製AC−2)を用いてイオン化ポテンシャルを測定した。得られたイオン化ポテンシャルは、5.4eVであった。
実施例3 (有機薄膜のイオン化ポテンシャルの測定)
 測定例2で作成した有機薄膜で、大気中光電子分光装置(理研計器製AC−2)を用いてイオン化ポテンシャルを測定した。得られたイオン化ポテンシャルは、5.3eVであった。
比較例2 (有機薄膜のイオン化ポテンシャルの測定)
比較例1で作成した有機薄膜で、大気中光電子分光装置(理研計器製AC−2)を用いてイオン化ポテンシャルを測定した。得られたイオン化ポテンシャルは、5.2eVであった。
 式(A)で表される繰り返し単位と式(B)で表される繰り返し単位とを含む本発明の高分子化合物は、長波長の光の吸光度が高く、有機光電変換素子に有用である。

Claims (6)

  1.  式(A)で表される繰り返し単位と式(B)で表される繰り返し単位とを含む高分子化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    〔式中、X及びXは、同一又は相異なり、窒素原子又は=CH−を表す。Yは、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−N(R)−又は−CR=CR−を表す。R、R及びRは、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Wは、フッ素原子を有する1価の有機基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。Wは、フッ素原子を有する1価の有機基、シアノ基、ハロゲン原子又は水素原子を表す。Q及びRは、同一又は相異なり、水素原子、フッ素原子、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、フッ素原子で置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいアリール基、ヘテロアリール基又は式(2)で表される基を表す。複数個あるQは、同一でも相異なっていてもよい。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    (式中、m1は、0~6の整数を表し、m2は、0~6の整数を表す。R’は、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基又はヘテロアリール基を表す。)〕
  2.  式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    〔式中、X及びXは、同一又は相異なり、窒素原子又は=CH−を表す。Yは、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−N(R)−又は−CR=CR−を表す。R、R及びRは、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Wは、フッ素原子を有する1価の有機基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。Wは、フッ素原子を有する1価の有機基、シアノ基、ハロゲン原子又は水素原子を表す。Q及びRは、同一又は相異なり、水素原子、フッ素原子、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、フッ素原子で置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいアリール基、ヘテロアリール基又は式(2)で表される基を表す。複数個あるQは、同一でも相異なっていてもよい。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
    (式中、m1は、0~6の整数を表し、m2は、0~6の整数を表す。R’は、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基又はヘテロアリール基を表す。)〕
  3.  さらに式(3)で表される繰り返し単位を含む、請求項1又は2に記載の高分子化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
    〔式中、Q及びRは、同一又は相異なり、水素原子、フッ素原子、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、フッ素原子で置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいアリール基、ヘテロアリール基又は式(2)で表される基を表す。複数個あるQは、同一でも相異なっていてもよい。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
    (式中、m1は、0~6の整数を表し、m2は、0~6の整数を表す。R’は、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基又はヘテロアリール基を表す。)〕
  4.  一対の電極と、該電極間に設けられた機能層とを有し、該機能層が電子受容性化合物と請求項1~3のいずれかに記載の高分子化合物とを含む有機光電変換素子。
  5.  機能層中に含まれる電子受容性化合物の量が、前記高分子化合物100重量部に対して、10~1000重量部である請求項4に記載の有機光電変換素子。
  6.  前記電子受容性化合物が、フラーレン誘導体である請求項4又は5に記載の有機光電変換素子。
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