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公開番号2025109695
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-25
出願番号2025003829
出願日2025-01-10
発明の名称複素環化合物、ポリマー、それを含む組成物、及びそれらの製造方法
出願人東ソー株式会社,公益財団法人相模中央化学研究所
代理人
主分類C07D 271/10 20060101AFI20250717BHJP(有機化学)
要約【課題】耐熱性(熱安定性)に優れ、電気光学素子材料として有用な複素環合物の提供。
【解決手段】下記式(1)で表される複素環化合物。
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[Qは置換基を有していてもよい2価の単環式(例:1,3,4-オキサジアゾール-2,5-ジイル)又は縮環式複素環(例:チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル);R¹及びR²は、それぞれ独立に、アルキル基、-R²¹-OH等;R³及びR⁴は、それぞれ独立に、H、アルキル基等;R² ¹は2価の炭化水素基;k及びmは、それぞれ独立に0～4の整数。]
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記式（１）で表される、複素環化合物。
JPEG
2025109695000145.jpg
22
77
［式（１）中、Ｑは、置換基を有していてもよい、２価の単環式又は縮環式複素環を表す。
Ｒ
１
及びＲ
２
は、それぞれ独立に、アルキル基、ハロアルキル基、アシルオキシアルキル基、トリアルキルシリルオキシアルキル基、アリールジアルキルシリルオキシアルキル基、アルキルジアリールシリルオキシアルキル基、アリール基、アラルキル基、－Ｒ
２１
－ＯＨ（Ｒ
２１
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
２２
－ＮＨ
２
（Ｒ
２２
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
２３
－ＳＨ（Ｒ
２３
は２価の炭化水素基を表す。）、又は－Ｒ
２４
－ＮＣＯ（Ｒ
２４
は２価の炭化水素基を表す。）を表す。これらの基は架橋性基を有していてもよい。Ｒ
１
及びＲ
２
は、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。
Ｒ
３
及びＲ
４
は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、トリアルキルシリルオキシアルキル基、アリールジアルキルシリルオキシアルキル基、アルキルジアリールシリルオキシアルキル基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、スルファニル基、イソシアナト基、－Ｒ
３１
－ＯＨ（Ｒ
３１
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｏ－Ｒ
３２
－ＯＨ（Ｒ
３２
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
３３
－ＮＨ
２
（Ｒ
３３
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
３４
－ＳＨ（Ｒ
３４
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
３５
－ＮＣＯ（Ｒ
３５
は２価の炭化水素基を表す。）、又は－ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ
５
（Ｒ
５
は１価の炭化水素基を表す。）を表す。これらの基は架橋性基を有していてもよい。Ｒ
３
及びＲ
４
が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ｒ
３
は、Ｒ
１
又はＲ
２
と互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。
ｋ及びｍは、それぞれ独立に、０～４の整数を表す。］
続きを表示（約 2,900 文字）【請求項２】
Ｑが、下記式（ａ１）～（ａ１０）である、請求項１に記載の複素環化合物。
JPEG
2025109695000146.jpg
85
148
［Ｒ
６
、Ｒ
７
及びＲ
８
は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、ハロアルキル基、シアノ基、アリール基、又はハロアリール基を表す。＊は、他の構造単位との結合位置を示す。］
【請求項３】
Ｒ
６
、Ｒ
７
及びＲ
８
が、水素原子又はメチル基である、請求項２に記載の複素環化合物。
【請求項４】
Ｒ
３
が、水素原子又は炭素数１～６のアルキル基である、請求項１に記載の複素環化合物。
【請求項５】
Ｒ
４
が、水素原子又は炭素数１～６のアルキル基である、請求項１に記載の複素環化合物。
【請求項６】
Ｒ
３
、及びＲ
４
が、水素原子である、請求項１に記載の複素環化合物。
【請求項７】
Ｒ
１
が、炭素数が１から１２の分岐していても良いアルキル基、炭素数が１から１２の分岐していても良いハロアルキル基、炭素数が１から１２の分岐していても良いアシルオキシアルキル基、－Ｒ
２１
－ＯＨ（Ｒ
２１
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
２２
－ＮＨ
２
（Ｒ
２２
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
２３
－ＳＨ（Ｒ
２３
は２価の炭化水素基を表す。）、又は－Ｒ
２４
－ＮＣＯ（Ｒ
２４
は２価の炭化水素基を表す。）である、請求項１に記載の複素環化合物。
【請求項８】
Ｒ
１
が、－Ｒ
２１
－ＯＨ（Ｒ
２１
は２価の炭化水素基を表す。）である、請求項１に記載の複素環化合物。
【請求項９】
下記式（１Ａ）～（１Ｃ）で表される、複素環化合物。
JPEG
2025109695000147.jpg
94
150
［式（１Ａ）～（１Ｃ）中、Ｑは、置換基を有していてもよい、２価の単環式又は縮環式複素環を表す。
Ｒ
１
は、アルキル基、ハロアルキル基、アシルオキシアルキル基、トリアルキルシリルオキシアルキル基、アリールジアルキルシリルオキシアルキル基、アルキルジアリールシリルオキシアルキル基、アリール基、アラルキル基、－Ｒ
２１
－ＯＨ（Ｒ
２１
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
２２
－ＮＨ
２
（Ｒ
２２
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
２３
－ＳＨ（Ｒ
２３
は２価の炭化水素基を表す。）、又は－Ｒ
２４
－ＮＣＯ（Ｒ
２４
は２価の炭化水素基を表す。）を表す。これらの基は架橋性基を有していてもよい。
Ｒ
３
及びＲ
４
は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、トリアルキルシリルオキシアルキル基、アリールジアルキルシリルオキシアルキル基、アルキルジアリールシリルオキシアルキル基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、スルファニル基、イソシアナト基、－Ｒ
３１
－ＯＨ（Ｒ
３１
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｏ－Ｒ
３２
－ＯＨ（Ｒ
３２
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
３３
－ＮＨ
２
（Ｒ
３３
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
３４
－ＳＨ（Ｒ
３４
は２価の炭化水素基を表す。）、－Ｒ
３５
－ＮＣＯ（Ｒ
３５
は２価の炭化水素基を表す。）、又は－ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ
５
（Ｒ
５
は１価の炭化水素基を表す。）を表す。これらの基は架橋性基を有していてもよい。Ｒ
３
及びＲ
４
が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ｒ
３
は、Ｒ
１
と互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。
ｋ及びｍは、それぞれ独立に、０～４の整数を表す。
Ｓｐ
１
、Ｓｐ
２
、及びＳｐ
３
は、それぞれ独立して、単結合又は炭素数１～２０の分岐していてもよいアルキレン基を表し、該アルキレン基に含まれる水素原子は、－ＯＲ
ｂ２
又はハロゲン原子に置換されていてもよく、該アルキレン基に含まれる－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立に、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｃ（＝Ｏ）Ｏ－、－Ｃ（＝Ｏ）－、－ＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ－、－ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ－、又は－ＮＲ
ｆ
－Ｃ（＝Ｏ）－に置換されていてもよく、該アルキレン基に含まれるメチン基は、窒素原子に置換されていてもよい。
Ｒ
ｂ
、及びＲ
ｆ
は、互いに同一又は相異なってもよく、水素原子又は置換されていてもよい炭素数１から２０のアルキル基を示す。
Ａ、Ｂ及びＣは、それぞれ独立して、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群より選ばれる原子を構成原子とする、単環式芳香環、多環式芳香環、縮環式芳香環、脂肪族炭化水素環からなる群より選ばれる環又は３価の炭化水素基を表し、これらの単環式芳香環、多環式芳香環、縮環式芳香環、脂肪族炭化水素環及び３価の炭化水素基は、置換基を有していてもよく、３価の炭化水素基に含まれる水素原子は、－ＯＲ
ｂ
又はハロゲン原子に置換されていてもよく、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
２
－は、それぞれ独立に、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｃ（＝Ｏ）Ｏ－、－Ｃ（＝Ｏ）－、－ＮＨＣ（＝Ｏ）Ｏ－、－ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ－、又は－ＮＲ
ｆ
－Ｃ（＝Ｏ）－に置換されていてもよく、該炭化水素基に含まれるメチン基は、窒素原子に置換されていてもよい。］
【請求項１０】
請求項１～９いずれか一項に記載の複素環化合物とポリマーを含有する組成物。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性の高い複素環化合物、ポリマー、それを含む組成物、及びそれらの製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
光変調器（超高速用途、光インターコネクト用途、光信号処理用途等）に加えて、例えば、光スイッチ、光メモリー、波長変換器、マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波等の電界センサー、筋電、脳波等の生体電位センサー、光空間変調器、光スキャナなどに用いることができ、さらには、電子回路との組み合わせによって電子回路間の光による信号伝達等にも用いることができる有機電気光学（以下、「有機ＥＯ」と省略する場合がある。）材料が求められている。従来、無機強誘電体電気光学材料が使用されているが、無機強誘電体電気光学材料は、高速性及び小型化・集積化の点において限界がある。そのため、次世代の超高速光通信を実現するために、高速動作が可能で、かつシリコンフォトニクスとハイブリッドが可能な材料が必要とされている。
【０００３】
このような観点から、有機ＥＯ材料が注目されている。有機ＥＯ材料は、無機強誘電体電気光学材料に比べて大きな電気光学効果を示し、高速動作が可能であること、及びシリコンフォトニクスとのハイブリッドによって小型化・集積化が可能であることから、次世代の光通信を担う材料として期待されている。
【０００４】
有機ＥＯ材料は、電気光学効果を有する化合物（以下に単に「電気光学化合物」という）を高分子材料等のホスト材料に分散又は結合させることによって得られる。
【０００５】
電気光学化合物は、基本構造としてドナーとアクセプターとをπ共役ブリッジで連結する構造を有している。電気光学材料の電気光学係数を高くするためには、電気光学化合物の電子供与性の高いドナー及び電子求引性の高いアクセプターを採用し、π共役ブリッジの長さを長くすることが知られている。かかる構造を有する電気光学化合物としては、種々の構造を有するものが報告されている（例えば、特許文献１～３、非特許文献１等）。
【０００６】
ところで、電気光学材料によって光導波路が形成された電気光学素子を作製するに際しては、電気光学材料の２次の電気光学活性を生じさせるために電気光学化合物に対して配向処理を施す場合がある。電気光学化合物の配向処理方法としては、一般に電界ポーリング法が用いられる。電界ポーリング法は、電気光学材料に電界を印加し、電気光学化合物の双極子モーメントと印加電界とのクーロン力によって、電気光学化合物を印加電界方向に配向させる方法である。
【０００７】
このような電界ポーリング法では、通常、ホスト材料のガラス転移温度付近の温度まで加熱し、電気光学化合物の分子運動を促進した状態で電界が印加される。したがって、優れた電気光学性能を発揮する電気光学素子を得るためには、電気光学化合物が優れた電気光学特性を有することに加え、電気光学化合物が配向処理における加熱によって変質しない耐熱性を有することが要求される。
【０００８】
さらに、電子回路の高速性の要求から電子回路間を光回路で接続することによる信号伝達の速度を向上させる取り組みが行われており、電気光学材料を用いた電気光学素子を電気信号及び光信号の変換に用いることが検討されている。このとき、高速で動作する電子回路は高温となることから、非線形光学化合物の分子運動が盛んになり、配向が緩和してしまうおそれがある。そのため、ホスト材料のガラス転移温度は、より高い温度が要求され、それに伴い電気光学化合物もより高い温度での耐熱性（熱安定性）が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特表２００４－５０１１５９号公報
特許５９４５９０５号公報
特開２０２２－９７４０７号公報
【非特許文献】
【００１０】
Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２００８年，１２０巻，６３７２－６３７７頁．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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