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JP5138422B2 - Polymer containing benzothieno [3,2-b] benzothiophene structure - Google Patents

Polymer containing benzothieno [3,2-b] benzothiophene structure Download PDF

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JP5138422B2 JP2008050253A JP2008050253A JP5138422B2 JP 5138422 B2 JP5138422 B2 JP 5138422B2 JP 2008050253 A JP2008050253 A JP 2008050253A JP 2008050253 A JP2008050253 A JP 2008050253A JP 5138422 B2 JP5138422 B2 JP 5138422B2
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Description

本発明は、光電変換素子、薄膜トランジスタ素子、発光素子など種々の有機エレクトロニクス用素材として有用である、ベンゾチエノ[3,2−b] ベンゾチオフェン基を有する重合体に関する。   The present invention relates to a polymer having a benzothieno [3,2-b] benzothiophene group, which is useful as a material for various organic electronics such as a photoelectric conversion element, a thin film transistor element, and a light emitting element.

近年、有機半導体材料を利用した有機薄膜トランジスタの研究開発が盛んである。有機半導体材料は、印刷法、スピンコート法等のウェットプロセスによる簡便な方法で容易に薄膜形成が可能であり、従来の無機半導体材料を利用した薄膜トランジスタに比し、製造プロセスの温度を低温化できるという利点がある。これにより、一般に耐熱性の低いプラスチック基板上への形成が可能となり、ディスプレイ等のエレクトロニクスデバイスの軽量化や低コスト化できるとともに、プラスチック基板のフレキシビリティーを活かした用途等、多様な展開が期待できる。   In recent years, research and development of organic thin film transistors using organic semiconductor materials has been active. Organic semiconductor materials can be easily formed into thin films by a simple process using a wet process such as a printing method, spin coating method, etc., and the temperature of the manufacturing process can be lowered as compared with a thin film transistor using a conventional inorganic semiconductor material. There is an advantage. This enables formation on plastic substrates with generally low heat resistance, which can reduce the weight and cost of electronic devices such as displays, and is expected to be used in a variety of ways, including applications that take advantage of the flexibility of plastic substrates. it can.

これまで、このような有機半導体材料としてペンタセン等のアセン系材料が報告されている(特許文献1参照)。このペンタセンを有機半導体層として利用した有機薄膜トランジスタは、比較的高移動度であることが報告されているが、これらアセン系材料は汎用溶媒に対し極めて溶解性が低い。このため、それを有機薄膜トランジスタにおける有機半導体層として薄膜化するには、真空蒸着工程を経る必要がある。それ故、前述したような塗布法や印刷法などの簡便なプロセスで薄膜を形成するという有機半導体材料への期待に応えるものではない。   Up to now, acene-based materials such as pentacene have been reported as such organic semiconductor materials (see Patent Document 1). Organic thin-film transistors using pentacene as an organic semiconductor layer have been reported to have a relatively high mobility, but these acene-based materials have extremely low solubility in general-purpose solvents. For this reason, in order to make it into a thin film as an organic semiconductor layer in an organic thin film transistor, it is necessary to go through a vacuum deposition process. Therefore, it does not meet the expectation for an organic semiconductor material that a thin film is formed by a simple process such as a coating method or a printing method as described above.

また高分子系材料において、これまで、主にPPV(poly−p−phenylene−vinylene)などが検討されてきた。この材料は、剛直な主鎖を有するため溶解性に乏しいのが難点であった。このため高分子系材料として、ポリ(3−アルキルチオフェン)(非特許文献1参照)あるいはジアルキルフルオレンとビチオフェンとの共重合体(非特許文献2参照)等が提案されている。これらの高分子有機半導体材料は、アルキル基の導入により、ある程度の溶解性を有するため、真空蒸着工程を経ずに、塗布や印刷で薄膜化が可能である。   In the case of polymer materials, PPV (poly-p-phenylene-vinylene) has been mainly studied so far. Since this material has a rigid main chain, it has a difficulty in poor solubility. For this reason, poly (3-alkylthiophene) (see Non-Patent Document 1) or a copolymer of dialkylfluorene and bithiophene (see Non-Patent Document 2) has been proposed as a polymer material. Since these polymer organic semiconductor materials have a certain degree of solubility due to the introduction of alkyl groups, they can be thinned by coating or printing without going through a vacuum deposition process.

しかしながら、これらの高分子有機半導体材料は、分子間が整列した状態で高移動度が実現されるため、その薄膜形成に際し、溶媒種、塗工方法等により配列状態が異なるため、これらを変えて薄膜として形成したトランジスタは、トランジスタ特性にバラツキが生じたり、特性の再現性に欠けるという問題点があり、また、剛直な主鎖を有するため溶解性を有するとはいえ、乏しいのが実情であった。
また、ポリ(3−アルキルチオフェン)は、その構造上、高い平面性を有する。それゆえ、比較的低いイオン化ポテンシャルを示すが、一方、空気中で容易に酸化され得るために、デバイス特性の低下を招く可能性がある。
However, since these high molecular organic semiconductor materials achieve high mobility in a state where the molecules are aligned, the alignment state differs depending on the solvent type, coating method, etc. when forming the thin film. A transistor formed as a thin film has problems in that the transistor characteristics vary and the reproducibility of the characteristics is poor, and the fact is that it is poor although it has solubility because it has a rigid main chain. It was.
Poly (3-alkylthiophene) has high planarity due to its structure. Therefore, while exhibiting a relatively low ionization potential, it can be easily oxidized in air, which can lead to degradation of device characteristics.

ところが、このような構造を有するベンゾチエノ[3,2−b] ベンゾチオフェン又はその誘導体は、分子内に硫黄原子を二個含む縮合多環芳香族であり、その分子構造は完全に平面である。また、同様な縮合多環系芳香族であるペンタセンなどと比べ、イオン化ポテンシャルが高く、酸化に対して安定であることから、有機半導体への応用の可能性が考えられている。   However, benzothieno [3,2-b] benzothiophene or a derivative thereof having such a structure is a condensed polycyclic aromatic containing two sulfur atoms in the molecule, and its molecular structure is completely planar. In addition, compared with pentacene, which is a similar condensed polycyclic aromatic, it has a high ionization potential and is stable against oxidation, and therefore, its potential for application to organic semiconductors is considered.

例えば、ベンゾチエノ[3,2−b] ベンゾチオフェンの誘導体である下記式(1)で表される2,7―ジフェニルベンゾチエノ[3,2−b] ベンゾチオフェン(特許文献2および非特許文献3参照)は、オクタデシルトリクロロシランで処理した基板上に蒸着することにより、ペンタセンに匹敵する移動度である、約2.0cm/V・s程度を示し、また大気下での長期安定性も有している。また、同様に上記の誘導体である下記式(2)で表される2,7―ジアルキルベンゾチエノ[3,2−b] ベンゾチオフェン(非特許文献4参照)は、液晶性を有し、かつ高い溶解性を有しているため、スピンコート、キャストなどで塗布が可能であり、比較的低温の熱処理により、同じくペンタセンに匹敵する移動度である約2.0cm/V・s程度を示している。 For example, 2,7-diphenylbenzothieno [3,2-b] benzothiophene represented by the following formula (1), which is a derivative of benzothieno [3,2-b] benzothiophene (Patent Document 2 and Non-Patent Document 3) reference), by depositing on a substrate treated with octadecyl trichlorosilane, a mobility comparable to pentacene showed about 2.0cm 2 / V · s, and also long-term stability under atmospheric Yes doing. Similarly, 2,7-dialkylbenzothieno [3,2-b] benzothiophene (see Non-Patent Document 4) represented by the following formula (2) which is the above derivative has liquid crystallinity, and Since it has high solubility, it can be applied by spin coating, casting, etc., and the mobility comparable to that of pentacene is shown by the heat treatment at a relatively low temperature, which is about 2.0 cm 2 / V · s. ing.

しかしながら、前者の誘導体〔上記式(1)で表される2,7―ジフェニルベンゾチエノ[3,2−b] ベンゾチオフェン〕は真空蒸着工程を経る必要があり、簡便なプロセスでの薄膜形成という期待に添えず、また後者の誘導体〔上記式(2)で表される2,7―ジアルキルベンゾチエノ[3,2−b] ベンゾチオフェン〕は液晶温度(液晶相を示す温度)が100℃程度と比較的低く、熱処理することにより、膜構造の変化が生じ得るため、有機半導体デバイス作製におけるプロセス適応性に問題がある。   However, the former derivative [2,7-diphenylbenzothieno [3,2-b] benzothiophene represented by the above formula (1)] needs to go through a vacuum deposition process, which means that a thin film is formed by a simple process. The latter derivative [2,7-dialkylbenzothieno [3,2-b] benzothiophene represented by the above formula (2)] has a liquid crystal temperature (temperature indicating a liquid crystal phase) of about 100 ° C. Since the film structure can be changed by heat treatment, there is a problem in process adaptability in manufacturing an organic semiconductor device.

上記の理由から、従来公知の上記した誘導体では、プロセス適応性に問題があるが、このような同様な誘導体であるベンゾチエノ[3,2−b]ベンゾチオフェン骨格を有する高分子材料の中に、溶解性、酸化安定性に優れた物性の構造体の発見に期待されている。しかし、これまでのベンゾチエノ[3,2−b]ベンゾチオフェン骨格を有する誘導体の中に、塗布プロセスに適した十分な分子量の重合体は、依然として本発明者らの知りうる範囲では報告されていない。   For the above-mentioned reasons, the above-mentioned known derivatives have a problem in process adaptability, but in such a polymer material having a benzothieno [3,2-b] benzothiophene skeleton, which is a similar derivative, It is expected to discover structures with physical properties that are excellent in solubility and oxidation stability. However, among the conventional derivatives having a benzothieno [3,2-b] benzothiophene skeleton, a polymer having a sufficient molecular weight suitable for the coating process has not yet been reported to the extent that the present inventors can know. .

特開平5−55568号公報JP-A-5-55568 WO2006/077888WO2006 / 0777888 Appl.Phys.Lett.,69(26),4108(1996)Appl. Phys. Lett. , 69 (26), 4108 (1996) Science,290,2123(2000)Science, 290, 2123 (2000) J.Am.Chem.Soc. 128,12604 (2006)J. et al. Am. Chem. Soc. 128, 12604 (2006) 瀧宮和男他、20007年度 第54回応用物理学関係連合講演会、ポスター発表資料 「低分子化合物を用いた溶液プロセス有機FET」Kazuo Sasamiya et al., Poster presentation materials for the 54th Joint Physics Related Conference on Applied Physics in FY 20007 “Solution Process Organic FETs Using Low Molecular Compounds”

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、合成が容易であり、高い溶解性および製膜性、酸化安定性を有し、有機薄膜トランジスタの活性層用高分子材料として有用な重合体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, is easy to synthesize, has high solubility, film-forming property, and oxidation stability, and is useful as a polymer material for an active layer of an organic thin film transistor. It is an object to provide a novel polymer.

本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討した結果、以下の構造を有する重合体により上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下からなる。
(1)請求項1に係る発明は、下記一般式(I)で表される繰り返し単位を有することを特徴とするベンゾチエノ[3,2−b]ベンゾチオフェン構造を含む重合体である。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the above problems can be solved by a polymer having the following structure, and have completed the present invention.
That is, this invention consists of the following.
(1) The invention according to claim 1 is a polymer containing a benzothieno [3,2-b] benzothiophene structure characterized by having a repeating unit represented by the following general formula (I).

(式中、Arは置換基を有してもよい二価の基であって、該二価の基はチオフェン、ビチオフェン、ターチオフェン、クォーターチオフェン、フェニル、ビフェニル、ターフェニル及びクォーターフェニルのいずれかより選択される基である。) (In the formula, Ar is a divalent group which may have a substituent, and the divalent group is any one of thiophene, bithiophene, terthiophene, quarterthiophene, phenyl, biphenyl, terphenyl and quarterphenyl. A group selected from more.)

(2)請求項2に係る発明は、請求項1に記載の重合体において、前記Arが置換基を有する場合、その置換基としては、脂肪族または脂環式の炭素数1〜22のアルキル基、ハロゲン、ハロゲンを有する脂肪族または脂環式の炭素数1〜25のアルキル基、炭素数1〜25のアルコキシ基、炭素数1〜25のチオアルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、スルホン基およびスルホキシド基から選ばれる基であり、置換基の数は複数個であってもよく、また複数個の置換基は同一でも異なっていてもよい、ことを特徴とする。 (2) The invention according to claim 2 is the polymer according to claim 1, wherein when Ar has a substituent, the substituent is aliphatic or alicyclic alkyl having 1 to 22 carbon atoms. Group, halogen, aliphatic or alicyclic alkyl group having 1 to 25 carbon atoms, alkoxy group having 1 to 25 carbon atoms, thioalkoxy group having 1 to 25 carbon atoms, nitro group, cyano group, sulfone group And a group selected from sulfoxide groups, wherein the number of substituents may be plural, and the plural substituents may be the same or different.

本発明によれば、塗工法や印刷法等の簡便なプロセスで薄膜形成が可能な、溶解性、酸化安定性に優れたベンゾチエノ[3,2−b]ベンゾチオフェンと、フェニレンまたはチオフェンの単量体および多量体とからなる重合体を提供できる。   According to the present invention, a single amount of benzothieno [3,2-b] benzothiophene, which is capable of forming a thin film by a simple process such as a coating method or a printing method, and has excellent solubility and oxidation stability, and phenylene or thiophene. The polymer which consists of a body and a multimer can be provided.

以下、本発明の(π共役)重合体を更に詳細に説明する。
ベンゾチエノ[3,2−b]ベンゾチオフェンは高度に発達したπ共役系と高い平面構造を有しており、既述のように、有機半導体材料として用途が提案されている。具体的には、非特許文献3、4に示されている。しかしながら、溶解性の置換基を有しない場合には、高真空下における条件の製膜が必須である。アルキルなどの溶解性基を付加した誘導体の場合では、溶解性が得られるものの低融点化し、デバイス作製時の熱処理等による膜構造の乱れの発生が懸念される。
そこで、本発明者らは、ベンゾチエノ[3,2−b]ベンゾチオフェンと溶解性基を有するアリーレン、あるいはヘテロアリーレンとを共重合した重合体を得ることに着目し、上記問題を解決した。
Hereinafter, the (π-conjugated) polymer of the present invention will be described in more detail.
Benzothieno [3,2-b] benzothiophene has a highly developed π-conjugated system and a high planar structure, and has been proposed as an organic semiconductor material as described above. Specifically, it is shown in Non-Patent Documents 3 and 4. However, when it does not have a soluble substituent, film formation under conditions under high vacuum is essential. In the case of a derivative to which a soluble group such as alkyl is added, although solubility is obtained, the melting point is lowered, and there is a concern that the film structure may be disturbed due to heat treatment or the like during device fabrication.
Therefore, the present inventors have focused on obtaining a polymer obtained by copolymerizing benzothieno [3,2-b] benzothiophene and arylene having a soluble group or heteroarylene, and solved the above problems.

すなわち、本発明の重合体は、2価のベンゾチエノ[3, 2-b]ベンゾチオフェンに芳香族炭化水素またはチオフェンの2価基(アリーレン基またはヘテロアリーレン基)を有するユニットを繰り返し単位とするπ共役重合体であり、下記一般式(I)で表される繰り返し単位を有するものである。
That is, the polymer of the present invention has a repeating unit of a unit having an aromatic hydrocarbon or thiophene divalent group (arylene group or heteroarylene group) on divalent benzothieno [3,2-b] benzothiophene. It is a conjugated polymer and has a repeating unit represented by the following general formula (I).

上記一般式(I)中、Arは置換基を有してもよい二価の基であって、チオフェン、ビチオフェン、ターチオフェン、クォーターチオフェン、フェニル、ビフェニル、ターフェニル及びクォーターフェニルのいずれかより選択される基(2価のπ電子共役基)であり、置換基を有する場合、置換基の数は複数個であってもよく、また複数個の置換基は同一でも異なっていてもよい。また、置換基としては、脂肪族または脂環式の炭素数1〜22のアルキル基、ハロゲン、ハロゲンを有する脂肪族または脂環式の炭素数1〜25のアルキル基、炭素数1〜25のアルコキシ基、炭素数1〜25のチオアルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、スルホン基およびスルホキシド基から選ばれる基が挙げられる。   In the above general formula (I), Ar is a divalent group which may have a substituent, and is selected from any of thiophene, bithiophene, terthiophene, quarterthiophene, phenyl, biphenyl, terphenyl and quarterphenyl. When it has a substituent (divalent π electron conjugated group), the number of substituents may be plural, and the plural substituents may be the same or different. In addition, as the substituent, an aliphatic or alicyclic alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, a halogen, an aliphatic or alicyclic alkyl group having 1 to 25 carbon atoms, or a C 1-25 alkyl group. Examples thereof include a group selected from an alkoxy group, a thioalkoxy group having 1 to 25 carbon atoms, a nitro group, a cyano group, a sulfone group, and a sulfoxide group.

本発明の新規なπ共役重合体は、アルキル基に代表される溶解性基を有する分子を導入して一般的な(汎用の)有機溶媒に対する溶解性を確保しつつ、結晶性/液晶性/配向性といった規則的な集合状態を有する有機膜をより有利に形成することができる。このような規則性の高い状態で、アモルファス状態よりも高い移動度が期待できる。   The novel π-conjugated polymer of the present invention introduces a molecule having a solubility group typified by an alkyl group to ensure solubility in a general (general purpose) organic solvent, while maintaining crystallinity / liquid crystallinity / An organic film having a regular aggregated state such as orientation can be formed more advantageously. In such a highly regular state, higher mobility than in the amorphous state can be expected.

一般式(I)で示される本発明のπ共役重合体の製造方法としては、Suzukiカップリング反応(Suzuki coupling reaction)により重合する方法、Stilleカップリング反応( coupling reaction)により重合する方法、Ni(0)錯体:ニッケルゼロ価錯体(以下、「Ni(0)」または「ニッケル(0)」と記載することがある。)により重合するYamamotoカップリング法(Yamamoto coupling reaction)などの方法、FeCl等の酸化剤により重合する方法、又は電気化学的に酸化重合する方法など、公知の方法を挙げることができる。これらのうち、Suzukiカップリング反応により重合する方法、Stilleカップリング反応により重合する方法、ニッケルゼロ価錯体により重合する方法が、簡便で構造制御がしやすいので好ましい。 As a method for producing the π-conjugated polymer of the present invention represented by the general formula (I), a method of polymerizing by a Suzuki coupling reaction (Suzuki coupling reaction), a method of polymerizing by a Stille coupling reaction (coupling reaction), Ni ( 0) Complex: a method such as a Yamamoto coupling reaction, which is polymerized by a nickel zero-valent complex (hereinafter sometimes referred to as “Ni (0)” or “nickel (0)”), FeCl 3 Known methods such as a method of polymerizing with an oxidizing agent such as the above, or a method of electrochemically oxidatively polymerizing can be used. Among these, the method of polymerizing by Suzuki coupling reaction, the method of polymerizing by Stille coupling reaction, and the method of polymerizing by nickel zero-valent complex are preferable because they are simple and easy to control the structure.

Suzukiカップリング反応を用いた重合方法について合成する例を以下に挙げる。
下記一般式(II)で表されるベンゾチエノ[3, 2-b]ベンゾチオフェン誘導体(ハロゲン化ベンゾチエノ[3, 2-b]ベンゾチオフェン誘導体)と、下記一般式(III)で表されるボロン酸誘導体とを塩基とパラジウム触媒の存在下で、反応させることにより前記一般式(I)で表される本発明のπ共役重合体が製造される。
An example of synthesizing a polymerization method using the Suzuki coupling reaction is given below.
A benzothieno [3,2-b] benzothiophene derivative (halogenated benzothieno [3,2-b] benzothiophene derivative) represented by the following general formula (II) and a boronic acid represented by the following general formula (III) The π-conjugated polymer of the present invention represented by the general formula (I) is produced by reacting the derivative with a base in the presence of a palladium catalyst.

(上記式(II)中、Xは塩素原子、臭素原子あるいはヨウ素原子を表す。)
Y−Ar−Y (III)
(上記式(III)中、Arは置換基を有していてもよいアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表し、Yはボロン酸またはそのエステルを表す。)
(In the above formula (II), X represents a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.)
Y-Ar-Y (III)
(In the above formula (III), Ar represents an arylene group or heteroarylene group which may have a substituent, and Y represents a boronic acid or an ester thereof.)

Suzukiカップリング反応を用いた重合方法において、一般式(II)で表されるハロゲン化ベンゾチエノ[3, 2-b]ベンゾチオフェン誘導体におけるハロゲン原子としては、反応性の点からヨウ素あるいは臭素が好ましい。   In the polymerization method using the Suzuki coupling reaction, the halogen atom in the halogenated benzothieno [3,2-b] benzothiophene derivative represented by the general formula (II) is preferably iodine or bromine from the viewpoint of reactivity.

一般式(III)で表されるボロン酸誘導体としては、アリールボロン酸、あるいは熱的に安定で、空気中で容易に扱えるビス(ピナコラト)ジボロンを用いハロゲン化誘導体から合成されるボロン酸エステルを用いてもよい。   As the boronic acid derivative represented by the general formula (III), aryl boronic acid or a boronic acid ester synthesized from a halogenated derivative using bis (pinacolato) diboron which is thermally stable and can be easily handled in air is used. It may be used.

パラジウム触媒としてはPd(PPh、PdCl(PPh、Pd(OAc)、およびPdClなど種々の触媒をもちいることができるが、最も汎用的にはPd(PPhが用いられる。 Various catalysts such as Pd (PPh 3 ) 4 , PdCl 2 (PPh 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 , and PdCl 2 can be used as the palladium catalyst, but most commonly used is Pd (PPh 3 ). 4 is used.

Suzukiカップリング反応には塩基が必ず必要であるが、NaCO、NaHCOなどの比較的弱い塩基が良好な結果を与える。立体障害等の影響を受ける場合には、Ba(OH)やKPO、NaOHなどの強塩基が有効である。その他、苛性カリ、金属アルコシド等、例えばカリウムt−ブトキシド、ナトリウムt−ブトキシド、リチウムt−ブトキシド、カリウム2−メチル−2−ブトキシド、ナトリウム2−メチル−2−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、カリウムメトキシドなどももちいることができる。トリエチルアミン等の有機塩基も用いることができる。 A base is absolutely necessary for the Suzuki coupling reaction, but relatively weak bases such as Na 2 CO 3 , NaHCO 3 give good results. When affected by steric hindrance or the like, a strong base such as Ba (OH) 2 , K 3 PO 4 , or NaOH is effective. In addition, caustic potash, metal alkoxide, etc., for example, potassium t-butoxide, sodium t-butoxide, lithium t-butoxide, potassium 2-methyl-2-butoxide, sodium 2-methyl-2-butoxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, Potassium ethoxide, potassium methoxide, etc. can also be used. An organic base such as triethylamine can also be used.

反応溶媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、2−メトキシエタノール、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル等のアルコールおよびエーテル系、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル系の他、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等をあげることができる。   Reaction solvents include water, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, 2-methoxyethanol, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether and other cyclic ethers such as dioxane and tetrahydrofuran. Benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethyl-2- Examples include imidazolidinone.

またスティレカップリング(Stille coupling reactoin)を用いた重合方法についても例を挙げる。この方法では、前記した一般式(II)で表されるハロゲン化ベンゾチエノ[3, 2-b]ベンゾチオフェン誘導体と、下記一般式(IV)で表される有機スズ誘導体とをパラジウム触媒の存在下で反応させることにより、前記した一般式(I)で表されるπ共役重合体が製造される。パラジウム触媒としては、Suzukiカップリング反応で説明したのと同じ触媒が用いられる。
Z−Ar−Z (IV)
(式中Arは、前記式(III)のArと同じ意味であり、Zは有機スズ官能基を表す。)
前記一般式(IV)で表される有機スズ誘導体としては、SnMe基やSnBu基などのアルキルスズ基を有する誘導体を用いることができる。
An example of a polymerization method using Stille coupling reaction is also given. In this method, the halogenated benzothieno [3,2-b] benzothiophene derivative represented by the above general formula (II) and the organotin derivative represented by the following general formula (IV) are present in the presence of a palladium catalyst. By reacting with π, a π-conjugated polymer represented by the above general formula (I) is produced. As the palladium catalyst, the same catalyst as described in the Suzuki coupling reaction is used.
Z-Ar-Z (IV)
(In the formula, Ar has the same meaning as Ar in the formula (III), and Z represents an organotin functional group.)
As the organotin derivative represented by the general formula (IV), a derivative having an alkyltin group such as a SnMe 3 group or a SnBu 3 group can be used.

また、Ni(O)錯体により重合するYamamotoカップリング法において、一般式(IV)で表される有機スズ誘導体としては、SnMe3基やSnBu3基などのアルキルスズ基を有する誘導体を用いることができる。このYamamoto反応などの0価ニッケル錯体を用いる場合では、重合に関与する置換基として好ましい置換基は、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基又はアリールアルキルスルホネート基が挙げられる。 In the Yamamoto coupling method in which polymerization is performed with a Ni (O) complex, as the organotin derivative represented by the general formula (IV), a derivative having an alkyltin group such as SnMe 3 group or SnBu 3 group can be used. . In the case of using a zero-valent nickel complex such as this Yamamoto reaction, preferred substituents involved in polymerization include a halogen atom, an alkyl sulfonate group, an aryl sulfonate group, or an aryl alkyl sulfonate group.

Yamamoto反応において用いられるゼロ価のニッケル錯体としては、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)、(エチレン)ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(0)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケルなどが例示され、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)が好ましい。   Examples of the zero-valent nickel complex used in the Yamamoto reaction include bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (0), (ethylene) bis (triphenylphosphine) nickel (0), tetrakis (triphenylphosphine) nickel, etc. And bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (0) is preferred.

上記それぞれのカップリング反応による重合反応の反応温度は、用いるモノマーの反応性、また、反応溶媒により適宜設定されるが、溶媒の沸点以下に抑えることが好ましい。   The reaction temperature of the polymerization reaction by each of the above coupling reactions is appropriately set depending on the reactivity of the monomer used and the reaction solvent, but it is preferable to keep it below the boiling point of the solvent.

上記それぞれのカップリング反応による重合反応における反応時間は、用いるモノマーの反応性、または、望まれる重合体の分子量などにおいて適宜設定することができ、2〜72時間が好適であり、さらには、5〜48時間がより好ましい。   The reaction time in the polymerization reaction by each of the above coupling reactions can be appropriately set in terms of the reactivity of the monomer used or the molecular weight of the desired polymer, and is preferably 2 to 72 hours. -48 hours is more preferred.

また、上記したそれぞれのカップリング反応による重合操作において、分子量を調節するために分子量調節剤または、末端修飾基として重合体の末端を封止するための封止剤を反応途中または反応後に添加することも可能であり、反応開始時に添加しておくことも可能である。従って、本発明におけるπ共役重合体の末端には停止剤に基づく置換基が結合していてもよい。   In addition, in the polymerization operation by each coupling reaction described above, a molecular weight regulator or a sealing agent for sealing the end of the polymer as a terminal modifying group is added to adjust the molecular weight during or after the reaction. It is also possible to add it at the start of the reaction. Therefore, a substituent based on a terminator may be bonded to the terminal of the π-conjugated polymer in the present invention.

本発明のπ共役重合体の好ましい分子量はポリスチレン換算数平均分子量で、1000
〜1000000 であり、より好ましくは5000 〜500000であり、特に好ましくは10000〜100000である。分子量が小さすぎる(1000未満の)場合には、クラックの発生等の成膜性が悪化し、実用性に乏しくなる。また分子量が(1000000よりも)大きい場合には、一般の有機溶媒への溶解性が悪くなり、溶液の粘度が高くなって塗工が困難になり、実用上問題になる。
The preferred molecular weight of the π-conjugated polymer of the present invention is a polystyrene-equivalent number average molecular weight of 1000.
It is -1 million, More preferably, it is 5000-500000, Most preferably, it is 10000-100,000. When the molecular weight is too small (less than 1000), the film formability such as generation of cracks is deteriorated and the practicality becomes poor. On the other hand, when the molecular weight is large (more than 1000000), the solubility in a general organic solvent is deteriorated, the viscosity of the solution becomes high, and the coating becomes difficult, which is a practical problem.

以上のようにして得られたπ共役重合体は、重合に使用した触媒、未反応モノマー、末端停止剤、又、重合時に副生するアンモニウム塩等の不純物を除去して使用される。これらの精製は再沈澱法、カラムクロマト法、吸着法、抽出法(ソックスレー抽出法を含む)、限外濾過法、透析法、触媒を除くためのスカベンジャーの使用等をはじめとする従来公知の方法を使用できる。   The π-conjugated polymer obtained as described above is used after removing impurities such as a catalyst, unreacted monomer, terminal terminator, and ammonium salt produced as a by-product during polymerization. These purification methods include conventional methods such as reprecipitation, column chromatography, adsorption, extraction (including Soxhlet extraction), ultrafiltration, dialysis, and the use of scavengers to remove the catalyst. Can be used.

上記した製造方法により得られる本発明のπ共役重合体を薄膜とするには、スピンコート法、キャスト法、ディップ法、インクジェット法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法等の公知の成膜方法を用いることができる。これにより、クラックのない、強度、靭性、耐久性等に優れた良好な薄膜を作製することが可能であり、光電変換素子、薄膜トランジスタ素子、発光素子など種々の機能素子用材料として好適に用いることができる。   In order to make the π-conjugated polymer of the present invention obtained by the above-described production method into a thin film, a known film formation method such as a spin coating method, a casting method, a dipping method, an ink jet method, a doctor blade method, a screen printing method, or the like is used. be able to. Thereby, it is possible to produce a good thin film excellent in strength, toughness, durability, etc. without cracks, and suitably used as a material for various functional elements such as a photoelectric conversion element, a thin film transistor element, and a light emitting element. Can do.

このようにして得られる一般式(I)で表されるπ共役重合体の具体例を以下に示す。
前記一般式(I)中の、Arが置換または無置換のアリーレンあるいはヘテロアリーレンを表す場合、Arとしては、以下のものを挙げることができる。
Specific examples of the π-conjugated polymer represented by the general formula (I) thus obtained are shown below.
In the general formula (I), when Ar represents a substituted or unsubstituted arylene or heteroarylene, examples of Ar include the following.

ベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、ターフェニル、クォーターフェニル、ピレン、フルオレン、9,9−ジメチルフルオレン、アズレン、アントラセン、トリフェニレン、クリセン、9−ベンジリデンフルオレン、5H−ジベンゾ[a,d]シクロヘプテン、[2,2]−パラシクロファン、トリフェニルアミン、チオフェン、ビチオフェン、ターチオフェン、クォーターチオフェン、チエノチオフェン、ベンゾチオフェン、ジチエニルベンゼン、(フラン、ベンゾフラン、カルバゾール)、ベンゾジチアゾール等の2価基が挙げられ、これらは置換もしくは無置換のアルキル基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、ハロゲン基を置換基として有していてもよい。
置換もしくは無置換のアルキル基としては、炭素数が1〜25の直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、これらのアルキル基は更にハロゲン原子(たとえばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、シアノ基、フェニル基又は直鎖乃至分岐のアルキル基で置換されたフェニル基を含有してもよい。
Benzene, naphthalene, biphenyl, terphenyl, quarterphenyl, pyrene, fluorene, 9,9-dimethylfluorene, azulene, anthracene, triphenylene, chrysene, 9-benzylidenefluorene, 5H-dibenzo [a, d] cycloheptene, [2,2 ] -Divalent groups such as paracyclophane, triphenylamine, thiophene, bithiophene, terthiophene, quarterthiophene, thienothiophene, benzothiophene, dithienylbenzene, (furan, benzofuran, carbazole), benzodithiazole, etc. These may have a substituted or unsubstituted alkyl group, alkoxy group, thioalkoxy group, or halogen group as a substituent.
The substituted or unsubstituted alkyl group is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 25 carbon atoms, and these alkyl groups are further halogen atoms (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom). ), A cyano group, a phenyl group, or a phenyl group substituted with a linear or branched alkyl group.

具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、t−ブチル基、s−ブチル基、n−ブチル基、i−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデカン基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−エチルヘキシル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロオクチル基、トリフルオロドデシル基、トリフルオロオクタデシル基、2−シアノエチル基、ベンジル基、4−クロロベンジル基、4−メチルベンジル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
また、置換もしくは無置換のアルコキシ基またはチオアルコキシ基である場合は、上記アルキル基の結合位に酸素原子あるいは硫黄原子を挿入してアルコキシ基あるいはチオアルコキシ基としたものが具体例として挙げられる。
Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, t-butyl group, s-butyl group, n-butyl group, i-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, Octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecane group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, 3,7-dimethyloctyl group, 2-ethylhexyl group, trifluoromethyl group , Trifluorooctyl group, trifluorododecyl group, trifluorooctadecyl group, 2-cyanoethyl group, benzyl group, 4-chlorobenzyl group, 4-methylbenzyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like.
In the case of a substituted or unsubstituted alkoxy group or thioalkoxy group, specific examples include those in which an oxygen atom or a sulfur atom is inserted into the bonding position of the alkyl group to form an alkoxy group or a thioalkoxy group.

本発明のπ共役重合体は、アルキル基やアルコキシ基、アルキルチオ基の存在により、溶媒への溶解性が向上する。これによって特に溶解性を向上させることができ、光電変換素子、薄膜トランジスタ素子、発光素子などの製造の際に、湿式成膜過程の製造許容範囲が大きくなる。例えば塗工溶媒の選択肢の拡大、溶液調製時の温度範囲の拡大、溶媒の乾燥時の温度及び圧力範囲の拡大となり、これらプロセッシビリティーの高さにより高純度で均一性の高い高品質な薄膜が得られる。
また本発明のπ共役重合体は、縮合多環構造を有するベンゾチエノ[3, 2-b]ベンゾチオフェン基を含むことで、イオン化ポテンシャルが比較的高くなり、酸化に対しても比較的安定性を有するようになるので電子デバイス、光学−電子デバイス特性として安定なデバイス物性を期待することができる。
The π-conjugated polymer of the present invention is improved in solubility in a solvent due to the presence of an alkyl group, an alkoxy group, or an alkylthio group. In particular, the solubility can be improved, and the manufacturing tolerance of the wet film forming process is increased when manufacturing a photoelectric conversion element, a thin film transistor element, a light emitting element, and the like. For example, the choice of coating solvent is expanded, the temperature range during solution preparation is expanded, the temperature and pressure range during solvent drying is expanded, and high-quality thin films with high purity and high uniformity due to their high processability. Is obtained.
In addition, the π-conjugated polymer of the present invention includes a benzothieno [3,2-b] benzothiophene group having a condensed polycyclic structure, so that the ionization potential is relatively high and the stability against oxidation is relatively high. Therefore, stable device properties can be expected as electronic device and optical-electronic device characteristics.

本発明のπ共役重合体の一般式(I)のより具体的な構造例を以下に示す。   A more specific structural example of the general formula (I) of the π-conjugated polymer of the present invention is shown below.

(ここで、Iは1〜4の整数を表し、Rは水素、脂肪族または脂環式の炭素数1〜22のアルキル、ハロゲン、ハロゲンを有する脂肪族または脂環式の炭素数1〜25のアルキル、炭素数1〜25のアルコキシ、炭素数1〜25のチオアルコキシ、ニトロ、シアノ、スルホンおよびスルホキシドから選ばれる基を示す。Rが複数個ある場合は同一であっても、互いに独立して異なっていてもよい。)
さらに詳細な本発明のπ共役重合体の例を示す。
(Here, I represents an integer of 1 to 4, and R represents hydrogen, aliphatic or alicyclic alkyl having 1 to 22 carbon atoms, halogen, or aliphatic or alicyclic carbon having 1 to 25 carbon atoms. A group selected from alkyl of 1 to 25, alkoxy having 1 to 25 carbons, thioalkoxy having 1 to 25 carbons, nitro, cyano, sulfone, and sulfoxide. May be different.)
Further detailed examples of the π-conjugated polymer of the present invention will be shown.

以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、これら実施例によって制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by these examples unless it exceeds the gist.

製造例1:
[モノマーの合成]
(ジハロゲン体の合成)
本発明の共役重合体を製造する際に用いられるジハロゲン体は、Zh.Org.Khim.,16,2,383(1980)およびJ.Am.Chem.Soc.128,12604(2006)を参考にして下記のスキーム1で行い、モノマー7のジハロゲン体を得た。
Production Example 1:
[Monomer synthesis]
(Synthesis of dihalogen)
The dihalogen used for producing the conjugated polymer of the present invention is Zh. Org. Khim. 16, 2, 383 (1980) and J.A. Am. Chem. Soc. 128, 12604 (2006) with reference to Scheme 1 below to obtain monomer 7 dihalogen.

上記スキーム1中のモノマー(ジハロゲン化合物:ここではヨー化物)7の分析結果を以下に示す。
H NMR (400 MHz, CDCl3,TMS, δ):7.62 (d, 2H, J=8 Hz), 7.75 (dd, 2H, J1=8Hz J2=4 Hz), 8.26 (d, 2H, J=4 Hz)
質量分析:MS m/z = 492 (M+)
元素分析値:C, 34.40; H, 1.19 (実測値) C, 34.17; H, 1.23(計算値)
融点300 ℃以上
上記したNMR、元素分析、質量分析、融点の値から推測される構造は、ジハロゲン体7と一致する結果が得られた(なおNMRシフト値について、J.Am.Chem.Soc. , 128,12604(2006)に同化合物に関する記載があり、我々が合成したものと相違があった。)。
The analysis results of the monomer (dihalogen compound: iodide in this case) 7 in the above scheme 1 are shown below.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS, δ): 7.62 (d, 2H, J = 8 Hz), 7.75 (dd, 2H, J1 = 8 Hz J2 = 4 Hz), 8.26 (d, 2H, J = (4 Hz)
Mass spectrometry: MS m / z = 492 (M +)
Elemental analysis: C, 34.40; H, 1.19 (actual value) C, 34.17; H, 1.23 (calculated value)
Melting point 300 ° C. or higher The structure inferred from the NMR, elemental analysis, mass spectrometry, and melting point values described above was the same as that of dihalogen 7 (Note that the NMR shift value is described in J. Am. Chem. Soc. , 128, 12604 (2006), there is a description about the same compound, which is different from what we synthesized.).

(ジボロン体の合成)
共役重合体に用いられるジボロン体(例えば以下の11、15に示す)は、下記のスキーム2および3に従い合成した。
(Synthesis of diboron)
Diboron bodies (for example, shown in the following 11 and 15) used for the conjugated polymer were synthesized according to the following schemes 2 and 3.

上記スキーム2で得られたジボロン体11の分析結果を以下に示す。
H NMR (400 MHz, CDCl3,TMS, δ):7.47 (s, 2H), 3.75(s, 8H), 2.78(t, 4H, J=8 Hz), 1.23-1.30(m, 36H),1.56(quint, 4H, J=8 Hz), 1.03 (s, 12H), 0.88(t, 6H,J=8 Hz)
融点:89.5-90.0 ℃
The analysis results of the diboron body 11 obtained in the above scheme 2 are shown below.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS, δ): 7.47 (s, 2H), 3.75 (s, 8H), 2.78 (t, 4H, J = 8 Hz), 1.23-1.30 (m, 36H), 1.56 (quint, 4H, J = 8 Hz), 1.03 (s, 12H), 0.88 (t, 6H, J = 8 Hz)
Melting point: 89.5-90.0 ℃

上記スキーム3で得られたジボロン体15の分析結果を以下に示す。
H NMR (400 MHz, CDCl3, TMS, δ):7.08 (s, 2H), 3.93(t, 4H, J=8 Hz), 1.75 (quint, 4H, J=8 Hz), 1.55-1.45(m, 4H), 1.36-1.26 (m,56H), 0.88 (t, 6H, J=8 Hz)
融点: 92.7〜94.5 ℃
The analysis results of the diboron body 15 obtained in the above scheme 3 are shown below.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS, δ): 7.08 (s, 2H), 3.93 (t, 4H, J = 8 Hz), 1.75 (quint, 4H, J = 8 Hz), 1.55-1.45 ( m, 4H), 1.36-1.26 (m, 56H), 0.88 (t, 6H, J = 8 Hz)
Melting point: 92.7-94.5 ℃

〔実施例1〕
共役重合体の合成
重合は、Macromolecules(2000),33,5347−5352の記載を参考にして行った。以下の2種類のモノマー成分を用い重合を行った。
[Example 1]
The synthetic polymerization of the conjugated polymer was performed with reference to the description of Macromolecules (2000), 33, 5347-5352. Polymerization was performed using the following two types of monomer components.

水冷式冷却管とガス導入管を備えた4つ口フラスコ内に前記一般式(V)で示される2,7−ジヨードベンゾチエノ[3,2−b]ベンゾチオフェン350mg(0.714 mmol)と前記一般式(VI)で示されるジボロン酸エステル 456 mg(0.714 mmol)と(以上モノマー成分)、水酸化ナトリウム114 mg(2.86 mmol)、ジメチルアセトアミド20.4 mL、トルエン3 mL、水2.3mLを取り、容器内をアルゴンガスで置換した後、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 24.8 mg(0.021mmol)を加え、メカニカルスターラーで攪拌しながら26時間、120℃で保持した。さらに、フェニルボロン酸 32.9mg(0.27 mmol)を加え3時間加熱し、その後ブロモベンゼン56.6mg (0.36 mmol)を加え3時間120℃に加熱したのち、室温まで放冷した。得られた混合物をMeOH/HO(4/1)500mLに注ぎ、沈殿物を濾取し、MeOH/HO、MeOHで洗浄した。さらに、沈殿をTHF溶液に溶解し、MeOH 900 mLから再沈殿させて回収し、続いてアセトン600mLから再沈殿し、再びクロロホルム50 mLに溶解させ、洗浄液の伝導度がイオン交換水と同等になるまで水洗を繰り返した。最後に重合体のクロロホルム溶液 50 mLをMeOH700 mLから再沈殿し、得られた重合体を濾取し、減圧下加熱乾燥し、下記式(VII)に表される淡黄色の重合体(収量240 mg, 収率50.0%) を得た。 350 mg (0.714 mmol) of 2,7-diiodobenzothieno [3,2-b] benzothiophene represented by the general formula (V) in a four-necked flask equipped with a water-cooled cooling pipe and a gas introduction pipe And 456 mg (0.714 mmol) of diboronic acid ester represented by the above general formula (VI) and (above monomer component), 114 mg (2.86 mmol) of sodium hydroxide, 20.4 mL of dimethylacetamide, 3 mL of toluene After taking 2.3 mL of water and replacing the inside of the container with argon gas, 24.8 mg (0.021 mmol) of tetrakistriphenylphosphine palladium was added, and the mixture was kept at 120 ° C. for 26 hours while stirring with a mechanical stirrer. Further, 32.9 mg (0.27 mmol) of phenylboronic acid was added and heated for 3 hours, and then 56.6 mg (0.36 mmol) of bromobenzene was added and heated to 120 ° C. for 3 hours, and then allowed to cool to room temperature. The resulting mixture was poured into 500 mL of MeOH / H 2 O (4/1) and the precipitate was collected by filtration and washed with MeOH / H 2 O, MeOH. Further, the precipitate is dissolved in a THF solution, recovered by reprecipitation from 900 mL of MeOH, and subsequently reprecipitated from 600 mL of acetone, and again dissolved in 50 mL of chloroform, so that the conductivity of the cleaning liquid becomes equivalent to that of ion-exchanged water. Repeated washing with water. Finally, 50 mL of a chloroform solution of the polymer was reprecipitated from 700 mL of MeOH, and the obtained polymer was collected by filtration, dried by heating under reduced pressure, and a pale yellow polymer represented by the following formula (VII) (yield: 240 mg, yield 50.0%).

上記淡黄色の重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算分子量は以下のとおりであった。
数平均分子量8774、重量平均分子量19335
得られた重合体は、クロロホルム、クロロベンゼン、トルエン、キシレン、THF(テトラヒドロフラン)等に良好な溶解性を示す一方、メタノール、アセトン、DMF等には不溶であった。
また融点は228℃であった(顕微鏡とホットステージを備えた融点測定機を用いた目視による測定およびDSCによる測定)。
この重合体を、NaCl板上にクロロホルム溶液からキャストして得られた重合体(キャスティング)の赤外吸収スペクトルを図1に示す。
またこの重合体のクロロホルム溶液からスピンコートにより製膜し、Ar雰囲気下、80℃で30分間乾燥を行ったポリマー膜のSEM像を図2に示す(倍率10000倍)。
The molecular weight in terms of polystyrene by gel permeation chromatography of the pale yellow polymer was as follows.
Number average molecular weight 8774, weight average molecular weight 19335
The obtained polymer showed good solubility in chloroform, chlorobenzene, toluene, xylene, THF (tetrahydrofuran) and the like, but was insoluble in methanol, acetone, DMF and the like.
The melting point was 228 ° C. (visual measurement using a melting point measuring machine equipped with a microscope and a hot stage and measurement by DSC).
FIG. 1 shows an infrared absorption spectrum of a polymer (casting) obtained by casting this polymer on a NaCl plate from a chloroform solution.
Further, FIG. 2 shows an SEM image of a polymer film formed by spin coating from a chloroform solution of this polymer and dried at 80 ° C. for 30 minutes in an Ar atmosphere (10,000 × magnification).

〔実施例1で作成した重合体の成膜化〕
実施例1で合成した式(VII)で示される重合体を、クロロホルム、トルエン、キシレン、THFに1wt%の濃度で溶解させ、フィルターに通し、溶液を調製した。
それぞれの溶液からスピンコートないしキャスト法により、ITO基板およびシリコン基板上にポリマー膜を成膜した。いずれの溶液を用いても、平滑な連続膜が得られた。
また、これらの膜を用いて、サイクリックボルタンメトリー(北斗電工社製)およびAC−2(理研計器社製)によって求められたイオン化ポテンシャルは5.9eVであった。
[Film formation of the polymer prepared in Example 1]
The polymer represented by the formula (VII) synthesized in Example 1 was dissolved in chloroform, toluene, xylene and THF at a concentration of 1 wt%, and passed through a filter to prepare a solution.
From each solution, a polymer film was formed on an ITO substrate and a silicon substrate by spin coating or casting. A smooth continuous film was obtained with either solution.
Moreover, the ionization potential calculated | required by cyclic voltammetry (made by Hokuto Denko) and AC-2 (made by Riken Keiki Co., Ltd.) using these membranes was 5.9 eV.

〔実施例2〕
共役重合体の合成
[Example 2]
Synthesis of conjugated polymers

実施例1におけるモノマー成分のうちジボロン酸エステルを式(VI)から上記式(VIII)にした以外は同様に重合を行い、下記式(IX)に示す褐色の重合体(収量364 mg, 収率53.8%)を得た。   Polymerization was conducted in the same manner as in Example 1 except that the diboronic acid ester was changed from the formula (VI) to the above formula (VIII), and the brown polymer represented by the following formula (IX) (yield 364 mg, yield) 53.8%).

上記褐色の重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算分子量は以下のとおりであった。
数平均分子量5537、重量平均分子量7949
得られた重合体は、クロロホルム、クロロベンゼン、トルエン、キシレン、THF(テトラヒドロフラン)等に良好な溶解性を示す一方、メタノール、アセトン、DMF等には不溶であった。
また融点は309℃であった(顕微鏡とホットステージを備えた融点測定機を用いた目視による測定およびDSCによる測定)。
この重合体を、NaCl板上にクロロベンゼン溶液からキャストして得られた重合体(キャスティング)の赤外吸収スペクトルを図3に示す。
The molecular weight of the brown polymer in terms of polystyrene by gel permeation chromatography was as follows.
Number average molecular weight 5537, weight average molecular weight 7949
The obtained polymer showed good solubility in chloroform, chlorobenzene, toluene, xylene, THF (tetrahydrofuran) and the like, but was insoluble in methanol, acetone, DMF and the like.
The melting point was 309 ° C. (visual measurement using a melting point measuring machine equipped with a microscope and a hot stage and measurement by DSC).
FIG. 3 shows an infrared absorption spectrum of a polymer (casting) obtained by casting this polymer on a NaCl plate from a chlorobenzene solution.

〔実施例2で作成した重合体の成膜化〕
実施例2で合成した式(IX)で示される重合体を、クロロホルム、トルエン、キシレン、THFに1wt%の濃度で溶解させ、フィルターに通し、溶液を調製した。
それぞれの溶液からスピンコートないしキャスト法により、ITO基板およびシリコン基板上にポリマー膜を成膜した。いずれの溶液を用いても、平滑な連続膜が得られた。
また、これらの膜を用いて、サイクリックボルタンメトリー(北斗電工社製)およびAC−2(理研計器社製)によって求められたイオン化ポテンシャルは5.6eVであった。
[Film formation of the polymer prepared in Example 2]
The polymer represented by the formula (IX) synthesized in Example 2 was dissolved in chloroform, toluene, xylene, and THF at a concentration of 1 wt%, and passed through a filter to prepare a solution.
From each solution, a polymer film was formed on an ITO substrate and a silicon substrate by spin coating or casting. A smooth continuous film was obtained with either solution.
Moreover, the ionization potential calculated | required by cyclic voltammetry (made by Hokuto Denko) and AC-2 (made by Riken Keiki Co., Ltd.) using these membranes was 5.6 eV.

〔比較例1〕
比較例1として、実施例1の重合体をポリ−3−ヘキシルチオフェンに変えた以外は実施例1と同様にして、成膜化を行い、イオン化ポテンシャルの測定を行った。
クロロホルムには1wt%の濃度で溶解したが、その他の溶媒については最大でも0.5wt%程度の溶解度であった。また、溶液によっては、急激な結晶化が起こり、連続膜が得られないものがあった。
この重合体のイオン化ポテンシャルは、4.9eVであった。
[Comparative Example 1]
As Comparative Example 1, a film was formed in the same manner as in Example 1 except that the polymer of Example 1 was changed to poly-3-hexylthiophene, and the ionization potential was measured.
Although it was dissolved in chloroform at a concentration of 1 wt%, the solubility of other solvents was at most about 0.5 wt%. Also, depending on the solution, there is a case where rapid crystallization occurs and a continuous film cannot be obtained.
The ionization potential of this polymer was 4.9 eV.

〔比較例2〕
実施例1の重合体を、2,7―ジフェニルベンゾチエノ[3,2−b]ベンゾチオフェンにした以外は同様にして、成膜およびイオン化ポテンシャルの測定を行った。
クロロホルムにわずかに溶解するものの、その他の溶媒には全く溶解しなかった。
この上記材料のイオン化ポテンシャルは、5.4eVであった。
以上の結果を、表1に示した。
[Comparative Example 2]
Film formation and ionization potential were measured in the same manner except that the polymer of Example 1 was changed to 2,7-diphenylbenzothieno [3,2-b] benzothiophene.
Although it was slightly soluble in chloroform, it was not soluble at all in other solvents.
The ionization potential of this material was 5.4 eV.
The above results are shown in Table 1.

以上の結果から、本発明の重合体は、汎用溶媒への高い溶解性および溶媒に影響されない製膜性を有し、また高い酸化安定性を有していることが示唆された。   From the above results, it was suggested that the polymer of the present invention has a high solubility in a general-purpose solvent, a film-forming property that is not influenced by the solvent, and a high oxidation stability.

本発明のπ共役重合体は、各種溶剤に溶解可能であるためプロセスアビリティーに優れており、このような重合体を用いて半導体などの電子デバイス、EL発光素子などの光学−電子デバイスに応用できる可能性がある。   The π-conjugated polymer of the present invention is excellent in processability because it can be dissolved in various solvents, and can be applied to electronic devices such as semiconductors and optical-electronic devices such as EL light-emitting elements using such polymers. there is a possibility.

実施例1の重合体のIRスペクトルである。縦軸は吸光度(%T:%−Transmittance)であり、横軸は波数(cm−1)を表す。2 is an IR spectrum of the polymer of Example 1. The vertical axis represents the absorbance (% T:% -Transmittance), and the horizontal axis represents the wave number (cm −1 ). 80℃で乾燥を行った実施例1の重合体膜のSEM像(scanning electron microscopy)である(倍率10000倍)。It is a SEM image (scanning electron microscopy) of the polymer film of Example 1 dried at 80 ° C. (magnification 10,000 times). 実施例2の重合体のIRスペクトルである。縦軸は吸光度(%T:%−Transmittance)であり、横軸は波数(cm−1)を表す。3 is an IR spectrum of the polymer of Example 2. The vertical axis represents the absorbance (% T:% -Transmittance), and the horizontal axis represents the wave number (cm −1 ).

Claims (2)

下記一般式(I)で表される繰り返し単位を有することを特徴とするベンゾチエノ[3,2−b]ベンゾチオフェン構造を含む重合体。
(式中、Arは置換基を有してもよい二価の基であって、該二価の基はチオフェン、ビチオフェン、ターチオフェン、クォーターチオフェン、フェニル、ビフェニル、ターフェニル及びクォーターフェニルのいずれかより選択される基である。)
A polymer containing a benzothieno [3,2-b] benzothiophene structure having a repeating unit represented by the following general formula (I):
(In the formula, Ar is a divalent group which may have a substituent, and the divalent group is any one of thiophene, bithiophene, terthiophene, quarterthiophene, phenyl, biphenyl, terphenyl and quarterphenyl. A group selected from more.)
前記一般式(I)においてArが置換基を有する場合、その置換基としては、脂肪族または脂環式の炭素数1〜22のアルキル基、ハロゲン、ハロゲンを有する脂肪族または脂環式の炭素数1〜25のアルキル基、炭素数1〜25のアルコキシ基、炭素数1〜25のチオアルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、スルホン基およびスルホキシド基から選ばれる基であり、置換基の数は複数個であってもよく、また複数個の置換基は同一でも異なっていてもよいことを特徴とする請求項1に記載の重合体。   In the general formula (I), when Ar has a substituent, the substituent is an aliphatic or alicyclic carbon having an aliphatic or alicyclic alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, halogen, or halogen. The number of substituents is a group selected from an alkyl group having 1 to 25 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 25 carbon atoms, a thioalkoxy group having 1 to 25 carbon atoms, a nitro group, a cyano group, a sulfone group, and a sulfoxide group. The polymer according to claim 1, wherein a plurality of substituents may be the same or different.
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