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公開番号2024179191
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023097841
出願日2023-06-14
発明の名称化合物、有機半導体材料、および有機電子デバイス
出願人国立大学法人大阪大学,東洋紡株式会社
代理人弁理士法人アスフィ国際特許事務所
主分類C07D 519/00 20060101AFI20241219BHJP(有機化学)
要約【課題】有機半導体材料として好ましく用いることができる化合物であって、溶媒への溶解性が良好な化合物を提供する。
【解決手段】下記式(Do-A)で表されるユニットAと、縮環構造を有し、かつ環の少なくとも1つが芳香族環であり、環を構成する元素が炭素原子とヘテロ原子である、ヘテロ芳香族縮環型ユニットBとを、それぞれ1つ以上有し、前記ユニットAと前記ヘテロ芳香族縮環型ユニットBが互いに連結されている化合物。式(Do-A)中、R^aは炭素数2～10のアルキレン基を表す。*は、結合手であるか、水素原子を表す。但し、2つの*が両方とも水素原子になることはない。
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特許請求の範囲【請求項１】
下記式（Ｄｏ－Ａ）で表されるユニットＡと、
縮環構造を有し、かつ環の少なくとも１つが芳香族環であり、環を構成する元素が炭素原子とヘテロ原子である、ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢとを、
それぞれ１つ以上有し、
前記ユニットＡと前記ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢが互いに連結されている化合物。
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2024179191000024.tif
49
52
［式（Ｄｏ－Ａ）中、Ｒ
ａ
は炭素数２～１０のアルキレン基を表す。
＊は、結合手であるか、水素原子を表す。但し、２つの＊が両方とも水素原子になることはない。］
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記縮環構造がナフタレン環単位を含み、該ナフタレン環単位に含まれる２つの環を含め、合計で４つの環を有する構造である請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
前記ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢが、下記式（Ａｃ－１）で表されるユニットである請求項１に記載の化合物。
TIFF
2024179191000025.tif
71
67
［式（Ａｃ－１）中、Ｔ
１
およびＴ
２
は、それぞれ独立に、単結合であるか、－ＣＨ＝ＣＨ－であるか、－Ｃ≡Ｃ－であるか、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環であるか、炭化水素基で置換されていてもよいチアゾール環であるか、炭化水素基で置換されていてもよいピリジン環であるか、炭化水素基で置換されていてもよいピラジン環である。
Ｒ
１
は、水素原子であるか、炭化水素基であるか、－（ＣＨ
２
）
ｐ
－ＯＲ
２
であり、Ｒ
２
は、炭化水素基である。２つのＲ
１
は、同一でもよく、互いに異なっていてもよい。
式（Ａｃ－１）で表されるユニットを複数有する場合、Ｔ
１
、Ｔ
２
、およびＲ
１
は各々、ユニット間で同一でもよく、互いに異なっていてもよい。
＊は、結合手であるか、水素原子を表す。但し、２つの＊が両方とも水素原子になることはない。］
【請求項４】
前記ユニットＡおよび前記ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢを合計で２つまたは３つ有する請求項１に記載の化合物。
【請求項５】
１つの前記ユニットＡに２つの前記ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢが連結されている請求項４に記載の化合物。
【請求項６】
前記ユニットＡおよび前記ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢが交互に２回以上配置されている請求項１に記載の化合物。
【請求項７】
重量平均分子量（Ｍｗ）が１５００以上である請求項６に記載の化合物。
【請求項８】
請求項１に記載の化合物を含む有機半導体材料。
【請求項９】
請求項８に記載の有機半導体材料を含む有機電子デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の単位を含むユニットＡとヘテロ芳香族縮環型ユニットＢが互いに連結されている化合物、該化合物を含む有機半導体材料、および該有機半導体材料を含む有機電子デバイスに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
有機半導体材料は、有機エレクトロニクス分野において重要な材料であり、低分子化合物や高分子化合物が有機半導体材料として用いられている。有機半導体材料は、電子供与性のｐ型有機半導体材料と電子受容性のｎ型有機半導体材料に分類でき、ｐ型有機半導体材料およびｎ型有機半導体材料を適切に組合せることにより様々な有機電子デバイスを製造できる。有機電子デバイスとしては、例えば、電子と正孔が再結合して形成する励起子（エキシトン）の作用により発光する有機エレクトロルミネッセンス素子、電流量または電圧量を制御する有機薄膜トランジスタ素子、有機光電変換素子、光を電力に変換する有機薄膜太陽電池モジュールなどが挙げられる。こうした有機半導体材料の特性は、例えば、電子移動度、閾値電圧、オン／オフ比などで評価される。
【０００３】
有機半導体材料の一例として、下記一般式（Ｉ）で表される含窒素縮合環化合物が特許文献１に提案されている。下記式（Ｉ）中、Ｒ
１
およびＲ
２
は水素原子、ハロゲン原子または置換基で置換されていてもよい１価の基であり、Ｚ
１
およびＺ
２
としてＳ（硫黄原子）が例示されている。
【０００４】
TIFF
2024179191000001.tif
62
166
【０００５】
また、特許文献１には、含窒素縮合環重合体も記載されており、この含窒素縮合環重合体は、下記一般式（ＩＩ）で表される繰り返し単位を少なくとも１つと、下記一般式（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位を少なくとも１つ有するものである。下記式（ＩＩ）中、Ｚ
１
およびＺ
２
としてＳ（硫黄原子）が例示されており、下記式（ＩＩＩ）中、Ａｒ
１
として２価の芳香族炭化水素基または２価の複素環基が例示されている。
【０００６】
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2024179191000002.tif
38
84
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００９－２１５２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
有機電子デバイスは、例えば、有機半導体材料を真空蒸着法によって有機薄膜にしたり、有機半導体材料を溶媒等に溶解したものを所定の製膜法によって有機薄膜にしたりすることにより、製造される。有機半導体材料が溶媒（特に、有機溶媒）に可溶であれば、例えば、印刷プロセスでの製膜が可能となるため、有機薄膜の大面積化および製造コストの削減ができる。そのため有機半導体材料には、溶媒への溶解性が良好であることが望まれる。一方、上記特許文献１の実施例では、有機半導体材料として含窒素縮合環化合物を用い、有機半導体素子を真空蒸着法により作製している。真空蒸着法が採用されているのは、含窒素縮合環化合物が溶媒へ溶解しにくいことが理由と考えられる。特許文献１においては含窒素縮合環化合物の溶媒への溶解性について検討されておらず、本発明者らが有機半導体材料の溶解性について検討したところ改善の余地があることが判明した。
【０００９】
本発明の目的は、有機半導体材料として好ましく用いることができる化合物であって、溶媒への溶解性が良好な化合物を提供することにある。また、本発明の他の目的は、こうした化合物を含む有機半導体材料を提供することにある。また、本発明の他の目的は、こうした有機半導体材料を含む有機電子デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の発明を含む。
［１］下記式（Ｄｏ－Ａ）で表されるユニットＡと、縮環構造を有し、かつ環の少なくとも１つが芳香族環であり、環を構成する元素が炭素原子とヘテロ原子である、ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢとを、それぞれ１つ以上有し、前記ユニットＡと前記ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢが互いに連結されている化合物。
TIFF
2024179191000003.tif
49
52
［式（Ｄｏ－Ａ）中、Ｒ
ａ
は炭素数２～１０のアルキレン基を表す。＊は、結合手であるか、水素原子を表す。但し、２つの＊が両方とも水素原子になることはない。］
［２］前記縮環構造がナフタレン環単位を含み、該ナフタレン環単位に含まれる２つの環を含め、合計で４つの環を有する構造である［１］に記載の化合物。
［３］前記ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢが、下記式（Ａｃ－１）で表されるユニットである［１］または［２］に記載の化合物。
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2024179191000004.tif
71
67
［式（Ａｃ－１）中、Ｔ
１
およびＴ
２
は、それぞれ独立に、単結合であるか、－ＣＨ＝ＣＨ－であるか、－Ｃ≡Ｃ－であるか、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環であるか、炭化水素基で置換されていてもよいチアゾール環であるか、炭化水素基で置換されていてもよいピリジン環であるか、炭化水素基で置換されていてもよいピラジン環である。Ｒ
１
は、水素原子であるか、炭化水素基であるか、－（ＣＨ
２
）
ｐ
－ＯＲ
２
であり、Ｒ
２
は、炭化水素基である。２つのＲ
１
は、同一でもよく、互いに異なっていてもよい。式（Ａｃ－１）で表されるユニットを複数有する場合、Ｔ
１
、Ｔ
２
、およびＲ
１
は各々、ユニット間で同一でもよく、互いに異なっていてもよい。＊は、結合手であるか、水素原子を表す。但し、２つの＊が両方とも水素原子になることはない。］
［４］前記ユニットＡおよび前記ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢを合計で２つまたは３つ有する［１］～［３］のいずれかに記載の化合物。
［５］１つの前記ユニットＡに２つの前記ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢが連結されている［４］に記載の化合物。
［６］前記ユニットＡおよび前記ヘテロ芳香族縮環型ユニットＢが交互に２回以上配置されている［１］～［３］のいずれかに記載の化合物。
［７］重量平均分子量（Ｍｗ）が１５００以上である［６］に記載の化合物。
［８］［１］～［７］のいずれかに記載の化合物を含む有機半導体材料。
［９］［８］に記載の有機半導体材料を含む有機電子デバイス。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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