特許ウォッチ

公開番号2025129809
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026712
出願日2024-02-26
発明の名称化合物及びその製造方法
出願人三菱ケミカル株式会社,国立大学法人東京大学
代理人個人,個人
主分類C07C 13/72 20060101AFI20250829BHJP(有機化学)
要約【課題】正孔又は電子輸送に効果のない長鎖アルキル基の導入や液晶型分子化、オリゴマー化などを採用することなく、有機溶媒に対して高い溶解性を有する新規芳香族縮合環化合物を提供する。
【解決手段】下記式(I)又は下記式(II)で表される単位骨格を有する化合物。
<com:Image com:imageContentCategory="Drawing"> <com:ImageFormatCategory>TIFF</com:ImageFormatCategory> <com:FileName>2025129809000030.tif</com:FileName> <com:HeightMeasure com:measureUnitCode="Mm">66</com:HeightMeasure> <com:WidthMeasure com:measureUnitCode="Mm">140</com:WidthMeasure> </com:Image>
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記式（Ｉ）又は下記式（II）で表される単位骨格を有する化合物。
TIFF
2025129809000027.tif
66
140
（式（Ｉ）中、Ａｒ
ａ
は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を表し、Ａｒ
ｂ
は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。
Ａｒ
１
及びＡｒ
２
は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表し、Ａｒ
１
とＡｒ
２
は、直接又はリンカーを介して互いに結合して置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環及び／又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を含む縮合環を形成する。
式（II）中、Ａｒ
ａ
及びＡｒ
ｃ
は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を表す。
Ａｒ
１
、Ａｒ
２
、Ａｒ
３
及びＡｒ
４
は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表し、Ａｒ
１
とＡｒ
２
、Ａｒ
３
とＡｒ
４
は、それぞれ、直接又はリンカーを介して互いに結合して置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環及び／又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を含む縮合環を形成する。）
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記式（Ｉ）で表される単位骨格を有する化合物が、前記式（Ｉ）において、該Ａｒ
１
とＡｒ
２
とで置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環及び／又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を含む縮合環を形成していない単位骨格を有する化合物に対して、クロロベンゼンへの溶解度が２倍以上であり、
前記式（II）で表される単位骨格を有する化合物が、前記式（II）において、該Ａｒ
１
とＡｒ
２
、Ａｒ
３
とＡｒ
４
とで置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環及び／又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を含む縮合環を形成していない単位骨格を有する化合物に対して、クロロベンゼンへの溶解度が２倍以上である、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
下記式（III）又は下記式（IV）で表される化合物を、二価の鉄化合物と、三価のリン化合物と、マグネシウムとの共存下に、酸化反応させる反応工程を含む、請求項１又は２に記載の化合物の製造方法。
TIFF
2025129809000028.tif
80
140
（式（III）及び式（IV）中、Ｚ
１
、Ｚ
２
、Ｚ
３
は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいシリル基又はメチル基を表す。
Ａｒ
ａ
、Ａｒ
ｂ
、Ａｒ
ｃ
、Ａｒ
１
、Ａｒ
２
、Ａｒ
３
、Ａｒ
４
はそれぞれ前記式（Ｉ）又は式（II）におけると同義である。）
【請求項４】
前記反応工程において、中間マグネシウム環化体を形成する際に、ハロゲン化リチウムを共存させることを特徴とする、請求項３に記載の化合物の製造方法。
【請求項５】
前記反応工程における酸化反応が、酸化剤として、空気、酸素、ハロゲン化合物、及び有機過酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いる、請求項３に記載の製造方法。
【請求項６】
下記式（Ｉ）又は下記式（II）で表される単位骨格を母骨格として有する半導体化合物。
TIFF
2025129809000029.tif
66
140
（式（Ｉ）中、Ａｒ
ａ
は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を表し、Ａｒ
ｂ
は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。
Ａｒ
１
及びＡｒ
２
は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表し、Ａｒ
１
とＡｒ
２
は、直接又はリンカーを介して互いに結合して置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環及び／又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を含む縮合環を形成する。
式（II）中、Ａｒ
ａ
及びＡｒ
ｃ
は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を表す。
Ａｒ
１
、Ａｒ
２
、Ａｒ
３
及びＡｒ
４
は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表し、Ａｒ
１
とＡｒ
２
、Ａｒ
３
とＡｒ
４
は、それぞれ、直接又はリンカーを介して互いに結合して置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環及び／又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を含む縮合環を形成する。）
【請求項７】
ｐ型半導体又はｎ型半導体である、請求項６に記載の半導体化合物。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の半導体化合物を含む有機半導体デバイス膜を備える有機半導体デバイス。
【請求項９】
請求項６又は７に記載の半導体化合物と、有機溶媒とを含有する有機半導体デバイス用膜形成用インク。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高溶解性スピロ環を有する新規芳香族縮合環化合物とその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
芳香族縮合環は、機能性分子の分子母骨格として広く応用されており、例えば、有機半導体材料や有機－無機半導体である、ＯＬＥＤ、ＯＰＶ、ＯＦＥＴ、ペロブスカイト太陽電池、ペロブスカイト量子ドットなどの多層薄膜有機半導体に用いる正孔輸送材料、正孔導入材料、正孔取り出し材料、電子輸送材料、電子導入材料、電子取り出し材料、ホスト材料などの母骨格として用いられている。
【０００３】
正孔又は電子輸送性の芳香族縮合環化合物の有機半導体を用いて多層薄膜を製造するには、芳香族縮合環化合物の有機溶媒に対する溶解性の向上が不可欠であるが、一般的に、芳香族縮合環化合物の有機溶媒に対する溶解性は非常に悪い。
これに対し、従来、芳香族縮合環化合物への長鎖アルキル基の導入、液晶型分子化、オリゴマー化などにより溶解性を確保する手法が採られてきた。しかし、これらの溶解性向上部位導入による溶解性向上効果は限定的な上に、正孔や電子移動に必要な一分子中の芳香族縮合環の割合を相対的に減じるという大きな欠点があった。加えて、分子内振動が大きくなり、半導体としての機能が低下する問題もあった。
【０００４】
このため、従来の芳香族縮合環化合物を、有機溶媒に溶解させる塗布法に適用するには限界があり、このことが実用化の妨げとなっていた。
よって、ＯＬＥＤスマートフォンやＯＬＥＤテレビには、蒸着法が適用されているのが現状である。
【０００５】
芳香族縮合環化合物自体の溶解性を向上させることにより、塗布法に適用する検討もなされている。しかし、従来技術では、多段階合成を採用する必要があり、合成段階毎の精製が容易でない上に、精製しても微量の不純物が残留してしまい、実用性に乏しく、学術的な研究の域を出ていないのが実状である（非特許文献１）。
【０００６】
また、芳香族縮合環化合物、特に芳香族複素環化合物の製造方法は、限定的で、従来は貴金属触媒、特にパラジウム触媒を用いた環構築が行われてきた。しかし、持続可能社会の実現、グリーントランスフォーメションの観点から、非貴金属触媒を用いた製造方法の開発が急務とされている一方で、非貴金属触媒を用いた好ましい物性を有する多様な芳香族縮合環化合物の製造は依然として困難なままであった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
Solution-Processed Organic Light-emitting Devices，2024年 Elsevier刊
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、正孔又は電子輸送に効果のない長鎖アルキル基の導入や液晶型分子化、オリゴマー化などを採用することなく、有機溶媒に対して高い溶解性を有する新規芳香族縮合環化合物と、非貴金属触媒を用いてこの芳香族縮合環化合物を製造する持続可能社会に適した製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、溶解性基として長鎖アルキル基を有さなくても、高い溶解性を有するスピロ骨格を有する新たな芳香族縮合環を構築し、かつ、貴金属を用いない非貴金属触媒による合成法による当該新規芳香族縮合環化合物の製造方法を確立した。さらに、これらの芳香族縮合環を母骨格とし、高溶解性のｐ型又はｎ型有機半導体化合物への誘導も可能であることを解明し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
【００１０】
［１］下記式（Ｉ）又は下記式（II）で表される単位骨格を有する化合物。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許