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JP2010275290A - 芳香族化合物及びその製造方法 - Google Patents

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JP2010275290A
JP2010275290A JP2010012286A JP2010012286A JP2010275290A JP 2010275290 A JP2010275290 A JP 2010275290A JP 2010012286 A JP2010012286 A JP 2010012286A JP 2010012286 A JP2010012286 A JP 2010012286A JP 2010275290 A JP2010275290 A JP 2010275290A
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史敏 垣内
Hiroki Terai
宏樹 寺井
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Keio University
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

【課題】十分なキャリア移動度を発揮し得るとともに溶媒に対する優れた溶解性を有するポリアセン化合物の原料化合物として有用な芳香族化合物を提供する。
【解決手段】下記一般式(1)で表される芳香族化合物。
Figure 2010275290

[式中、A環及びB環は、ベンゼン環、芳香族縮合環、複素芳香族環又は複素芳香族縮合環を示し、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dは水素原子、アリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。R2a、R2b、R2c、R 、R2e及びR2fは水素原子、アルキル基、アリール基又は置換シリル基を示し、R とR2b、R とR2eは環を形成していてもよい。]
【選択図】なし

Description

本発明は、芳香族化合物及びその製造方法、ポリアセン化合物の製造方法、芳香族化合物若しくはポリアセン化合物を含む有機薄膜、並びに、これを備える有機薄膜トランジスタに関する。
ポリアセンは、有機トランジスタ素子の材料として高いキャリア移動度を示す。ただ、ポリアセンは溶媒への溶解性が低いため、有機トランジスタ素子の材料として利用する場合、スピンコート法やインクジェット法といった塗布法で成膜することが困難であり、一般に真空設備が必要な蒸着法で成膜する方法がとられている。塗布法による成膜は蒸着法と比べて、大面積化や低コスト化が期待できることから、溶媒への溶解性の高い、アルキル基が導入されたポリアセンの開発が望まれている。
アルキル基を有するポリアセンとしては、例えば、ジ−tert−ブチルペンタセンが知られている(特許文献1)。ジ−tert−ブチルペンタセンは、4−tert−ブチルフタルアルデヒドと1,4−シクロヘキサンジオンとの縮合反応によりペンタセンキノン化合物(芳香族キノン化合物)を得た後、このペンタセンキノン化合物をアルミニウム−トリ−sec−ブトキサイド存在下で還元することにより合成されている。
特開2007−335772号公報
しかしながら、上述した芳香族キノン化合物を経由するポリアセンの製造方法により得られたポリアセンは、末端のベンゼン環にのみ置換基としてアルキル基を有したものであった。これは、従来の合成方法では、芳香族キノン化合物におけるカルボニル基に対するペリ位(キノン骨格に隣接するベンゼン環の置換位)にアルキル基等の置換基を導入することができないため、末端のベンゼン環にのみアルキル基が導入された芳香族キノン化合物を経由せざるを得なかったからである。
そして、このように末端のベンゼン環にアルキル基が導入された従来のポリアセンは、溶媒に対してある程度の溶解性を示すものであったが、近年の更なる大面積化やそれに伴って要求される膜の均一化に対応するため、ポリアセンに対しては、更なる溶解性の向上が求められている。
そこで、本発明は、このような要求に応えるべく、十分なキャリア移動度を発揮し得るとともに溶媒に対する優れた溶解性を有するポリアセン化合物、ポリアセン化合物を得るための原料化合物として有用な芳香族化合物、及びその製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、上記芳香族化合物を用いたポリアセン化合物の製造方法、上記芳香族化合物若しくは上記ポリアセン化合物を含む有機薄膜、並びに、これを備える有機薄膜トランジスタを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、下記一般式(1)で表される芳香族化合物を提供する。
Figure 2010275290

[式中、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環を示し、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e、R2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく異なる基であってもよい。]
上記本発明の芳香族化合物は、キノン骨格に隣接するベンゼン環に−CHR2a−CHR2b2cで表されるアルキル基が置換されていることから、これを原料としてポリアセン化合物を合成した場合、内部のベンゼン環にアルキル基が導入されたポリアセン化合物が得られる。このようなポリアセン化合物は、優れたキャリア移動度を発揮できるのに加えて、溶媒に対して高い溶解性を有するものとなる。また、本発明の芳香族化合物自体も、優れたキャリア移動度を発揮できるほか、優れた溶解性を有するものとなる。
さらに、本発明の芳香族化合物は、キノン骨格に隣接するベンゼン環に、上記のアルキル基に加えて、少なくとも2つのアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表されるアルキル基が置換されたものである。このように、キノン骨格に隣接するベンゼン環にアルキル基を含む多数の置換基を有する芳香族化合物は、極めて優れた溶解性を発揮することができ、これを用いて得られるポリアセン化合物も同様である。そして、上述の如く、従来、芳香族キノン化合物におけるカルボニル基に対するペリ位に置換基を導入することは困難であったところ、本発明の芳香族化合物は、上述した所定の構造を有することから、後述する本発明の製造方法によって良好に得ることが可能である。
上記芳香族化合物において、A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることが好ましい。
また、上記芳香族化合物は、下記一般式(2)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 2010275290

[式中、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。m及びnはそれぞれ独立に1〜3の整数を示す。R3a、R3b、R3c、R3d、R3e、R3f、R3g及びR3hはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を示す。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e、R2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。]
上記芳香族化合物は、R1b、R1c及びR1dが、それぞれ独立に、−CHR2d−CHR2e2fで表される基であることが好ましい。
上記芳香族化合物は、m=nであることが好ましく、m=n=1であることがより好ましい。
また、上記本発明の芳香族化合物は、下記一般式(3)で表される化合物であると更に好ましい。
Figure 2010275290

[式中、R1a及びR1cは、それぞれ−CHR2a−CHR2b2cで表される基であって互いに同一の基であり、R1b及びR1dは、それぞれ置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基であって互いに同一の基であり、R4aとR4b、及び、R4cとR4dは、互いに結合してそれぞれ前記B環及び前記A環を形成する基であって、R4aとR4cとが同一の基であり、R4bとR4dとが同一の基である。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。]
また、上記本発明の芳香族化合物は、A環及びB環が、下記一般式(12)で表される構造を有することが好ましい。
Figure 2010275290

[式中、X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。Xは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子又は−X=X−で表される基を示し、窒素原子である場合は、当該窒素原子には水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。]
また、本発明は、下記一般式(4)で表される化合物に、遷移金属錯体の存在下、下記一般式(5)で表される化合物を付加反応させる工程を備える、下記一般式(6)で表される芳香族化合物の製造方法を提供する。
Figure 2010275290

Figure 2010275290

Figure 2010275290

[式中、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環を示し、R5b及びR5cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR8a−CHR8b8cで表される基を示す。R6a、R6b及びR6cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R6aとR6bは互いに結合して環を形成していてもよい。R8a、R8b及びR8cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R8aとR8bは互いに結合して環を形成していてもよい。t及びuはそれぞれ独立に0〜2の整数であって、t+u≧1を満たす値である。なお、R5cが2つとなる場合、2つのR5cは互いに同じ基であっても異なる基であってもよく、またR5bが2つとなる場合、2つのR5bは互いに同じ基であっても異なる基であってもよい。]
このような本発明の製造方法においては、上記式(4)で表される化合物(芳香族キノン化合物)におけるカルボニル基に対するペリ位の炭素−水素結合に、上記式(5)で表される化合物が容易に付加反応を生じることができ、その結果、カルボニル基に対するペリ位に、式(5)で表される化合物に由来するアルキル基が導入された上記本発明の芳香族化合物を良好に得ることができる。
上記芳香族化合物の製造方法において、A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることが好ましい。
上記芳香族化合物の製造方法は、R5b及びR5cのうちの少なくとも2つが、水素原子ではないことが好ましい。
上記芳香族化合物の製造方法は、上記遷移金属錯体が、周期律表8〜10族の遷移金属を含有する錯体であることが好ましく、ルテニウム錯体であることがより好ましく、RuH(PPh又はRuH(CO)(PPhであることがさらに好ましい。
また、本発明は、下記一般式(15)で表されるポリアセン化合物を提供する。
Figure 2010275290

[式中、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環を示し、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e、R2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく異なる基であってもよい。R14は、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアルケニル基又は置換基を有していてもよいアルキニル基を示す。複数あるR14は互いに同一であっても異なっていてもよい。]
上記ポリアセン化合物は、R1b、R1c及びR1dが、それぞれ独立に、−CHR2d−CHR2e2fで表される基であることが好ましい。
上記ポリアセン化合物は、R1a、R1b、R1c及びR1dが同一の基であり、A環及びB環が有している全ての置換基が同一の基であることが好ましい。
また、本発明は、下記一般式(13)で表されるポリアセン化合物を提供する。
Figure 2010275290

[式中、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。mは1〜3の整数を示す。R3a、R3b、R3c、R3d、R3e、R3f、R3g及びR3hはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を示す。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e、R2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。R14は、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアルケニル基又は置換基を有していてもよいアルキニル基を示す。複数あるR14は互いに同一であっても異なっていてもよい。]
上記ポリアセン化合物は、m=1であることが好ましい。
また、上記一般式(15)で表されるポリアセン化合物としては、A環及びB環が、下記一般式(12)で表される構造を有するポリアセン化合物が好適に用いられる。
Figure 2010275290

[式中、X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。Xは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子又は−X=X−で表される基を示し、窒素原子である場合は、当該窒素原子には水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。]
上記ポリアセン化合物は、Xが、窒素原子、酸素原子、硫黄原子又はセレン原子であることが好ましく、Xが硫黄原子であり、X及びXが炭素原子であることがより好ましい。
また、本発明は、下記一般式(1)で表される芳香族化合物を還元する工程を備える、下記一般式(7)で表されるポリアセン化合物の製造方法を提供する。
Figure 2010275290

Figure 2010275290

[式中、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環を示し、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e又はR2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく異なる基であってもよい。]
上記ポリアセン化合物の製造方法において、A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることが好ましい。
また、本発明は、下記一般式(1)で表される芳香族化合物と有機金属化合物との反応により得られるジオール化合物を還元する工程を備える、下記一般式(8)で表されるポリアセン化合物の製造方法を提供する。
Figure 2010275290

Figure 2010275290

[式中、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環を示し、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e又はR2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく異なる基であってもよい。Rは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアルケニル基又は置換基を有していてもよいアルキニル基を示す。複数あるRは互いに同一であっても異なっていてもよい。]
上記ポリアセン化合物の製造方法において、A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることが好ましい。
また、本発明は、上記本発明の芳香族化合物を含むことを特徴とする、有機薄膜を提供する。さらに、本発明は、上記本発明のポリアセン化合物の製造方法により製造されたポリアセン化合物を含むことを特徴とする、有機薄膜を提供する。これらの本発明の有機薄膜は、本発明の芳香族化合物又はこれを用いて得られるポリアセン化合物を含むことから、優れたキャリア移動度を発揮できる。また、かかる有機薄膜は、本発明の芳香族化合物又はこれを用いて得られるポリアセン化合物は溶媒に対して高い溶解性を有していることから、塗布法による製造が可能なものであり、大面積化が容易であるほか、製造にかかるコストも大幅に低減されたものとなる。
さらにまた、本発明は、ソース電極及びドレイン電極と、これら電極の間の電流経路となる有機半導体層と、上記電流経路を通る電流量を制御するゲート電極と、を備える有機薄膜トランジスタであって、上記有機半導体層が上記有機薄膜を備えることを特徴とする、有機薄膜トランジスタを提供する。かかる本発明の有機薄膜トランジスタは、高いキャリア移動度を有する本発明の有機薄膜を備えることから、トランジスタとして優れた特性を発揮することが可能である。
本発明によれば、十分なキャリア移動度を発揮し得るとともに溶媒に対する優れた溶解性を有するポリアセン化合物を得るための原料化合物として有用な芳香族化合物、及びその製造方法を提供することが可能となる。また、本発明によれば、上記芳香族化合物を用いたポリアセン化合物の製造方法、上記芳香族化合物若しくは上記ポリアセン化合物を含む有機薄膜、並びに、これを備える有機薄膜トランジスタを提供することが可能となる。
第1実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。 第2実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。 第3実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。 第4実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。 第5実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。 第6実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。 第7実施形態に係る有機薄膜トランジスタの模式断面図である。 実施例で作製した有機薄膜トランジスタの模式断面図である。
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、メチル基を「Me」、エチル基を「Et」とそれぞれ表記する場合がある。また、図面の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
[芳香族化合物]
まず、好適な実施形態に係る芳香族化合物について説明する。本実施形態に係る芳香族化合物は、上記一般式(1)で表される化合物である。
上記一般式(1)において、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環である。芳香族縮合環としては、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、テトラセン環等が挙げられる。複素芳香族環としては、フラン環、チオフェン環、セレノフェン環等が挙げられる。複素芳香族縮合環としては、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ベンゾセレノフェン環、チエノチオフェン環等が挙げられる。
ベンゼン環、2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環は、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基等の置換基を有していてもよい。なお、アルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のものが含まれる。また、アリール基は置換基として、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又はハロゲン原子を有していてもよい。また、上述した基は、当該基が有している水素原子の一部又は全てがハロゲン原子(特にフッ素原子)で置換されていてもよい。
ここで、アルキル基としては、炭素数1〜20のアルキル基(「C〜C20のアルキル基」と略す。以下同様。)が好ましい。このようなアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ラウリル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロドデシル基等が挙げられる。なかでも、溶媒への溶解性を良好にすることと、分子間の良好なパッキングを維持することとを両立する観点から、C〜C12のアルキル基が好ましく、直鎖状のアルキル基が好ましい。また、アルキル基が有している水素原子の一部又は全てがハロゲン原子(特にフッ素原子)で置換されていてもよい。このようなアルキル基としては、トリフルオロメチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。
また、アルコキシ基としては、これらの有しているアルキル基がC〜C20のアルキル基であるものが好ましい。C〜C20のアルキル基としては、上述したものと同様のものが例示できる。また、アルコキシ基が有している水素原子の一部又は全てがハロゲン原子(特にフッ素原子)で置換されていてもよい。
また、アリール基としては、C〜C60のアリール基が好ましい。このようなアリール基としては、フェニル基、C〜C12のアルキル基を有するフェニル基、C〜C12のアルコキシ基を有するフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基等が挙げられる。なかでも、C〜C14のアリール基が好ましく、C〜C10のアリール基がより好ましい。また、アリール基が有している水素原子の一部又は全てがハロゲン原子(特にフッ素原子)で置換されていてもよい。
上記一般式(1)において、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは、水素原子ではなく、置換基を有していてもよいアリール基及び−CHR2d−CHR2e2fで表される基のいずれかである。また、R1b、R1c及びR1dが、−CHR2d−CHR2e2fで表される基であることが好ましい。
ここで、置換基を有していてもよいアリール基としては、C〜C60のアリール基が好ましい。例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基等が挙げられる。なかでも、C〜C14のアリール基が好ましく、C〜C10のアリール基がより好ましい。これらのアリール基は、置換基として、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又はハロゲン原子を有していてもよい。ここでアルキル基、アルコキシ基及びアリール基としては、上述したものと同様のものが例示できる。
2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。
2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。
置換基を有していてもよいアルキル基としては、C〜C20のアルキル基が好ましい。このようなアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ラウリル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロドデシル基等が挙げられる。なかでも、溶媒への溶解性を良好にすることと、分子間の良好なパッキングを維持することとを両立する観点から、C〜C12のアルキル基が好ましく、その中でも直鎖状のアルキル基が特に好ましい。これらのアルキル基は、置換基として、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子を有していてもよい。ここでアルコキシ基及びアリール基としては、上述したものと同様のものが例示できる。また、アルキル基は、その水素原子の一部又は全てがハロゲン原子(特にフッ素原子)で置換されたものであってもよく、そのようなアルキル基としては、トリフルオロメチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。
また、置換基を有していてもよいアリール基としては、上述したものと同様のものが例示できる。
また、置換シリル基としては、C〜C60の置換シリル基が好ましく、C〜C48の置換シリル基がより好ましい。置換シリル基としては、アルキル基、アルコキシ基及びアリール基からなる群から選ばれる1〜3個の基で置換されたシリル基が挙げられる。このようなシリル基としては、例えば、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−i−プロピルシリル基、フェニルジメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、ジメチルエトキシシリル基等が挙げられる。
2aとR2bが互いに結合して環を形成する場合、−CHR2a−CHR2b2cで表される基としては、例えば、以下のものが挙げられる。
Figure 2010275290
また、R2dとR2eが互いに結合して環を形成する場合、−CHR2d−CHR2e2fで表される基としては、例えば、以下のものが挙げられる。
Figure 2010275290
本実施形態に係る芳香族化合物は、溶媒への溶解性向上の観点から、A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることが好ましい。
また、本実施形態に係る芳香族化合物は、溶媒への溶解性向上の観点から、下記一般式(2)で表される化合物であることがより好ましい。
Figure 2010275290
式中、m及びnはそれぞれ独立に1〜3の整数を示し、R3a、R3b、R3c、R3d、R3e、R3f、R3g及びR3hはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を示す。なお、R1a、R1b、R1c及びR1dは上記一般式(1)におけるR1a、R1b、R1c及びR1dと同一である。また、置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基としては、上述したものと同様のものが例示できる。
置換基を有していてもよいアルコキシ基としては、これらの有しているアルキル基がC〜C20のアルキル基であるアルコキシ基が好ましい。ここでC〜C20のアルキル基としては、上述のものと同様のものが例示できる。また、これらのアルコキシ基は、置換基として、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子を有していてもよい。ここでアルキル基、アルコキシ基及びアリール基としては、上述したものと同様のものが例示できる。
上記一般式(2)において、m=nであることが好ましい。m=nであると、分子構造の対称性が高くなることに起因して、上記芳香族化合物が分子間のパッキングに一層優れるものとなる傾向がある。特に、m=n=1であると好ましい。m=n=1である上記芳香族化合物から合成されるポリアセン化合物は、溶媒への溶解性とキャリア移動度の双方に一層優れるものとなる。
本実施形態に係る芳香族化合物は、当該芳香族化合物が有しているキノン骨格の六員環の中心を基準点として、点対称な構造を有することが好ましい。点対称の構造を有する芳香族化合物から合成されるポリアセン化合物によれば、溶媒への溶解性とキャリア移動度の双方が一層優れるようになる。このような観点から、芳香族化合物は、例えば、下記一般式(3)で表される化合物であると好ましい。
Figure 2010275290
一般式(3)式中、R1a及びR1cは、それぞれ−CHR2a−CHR2b2cで表される基であって互いに同一の基であり、R1b及びR1dは、それぞれ置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基であって互いに同一の基であり、R4aとR4b、及び、R4cとR4dは、互いに結合してそれぞれ上記B環及び上記A環を形成する基であって、R4aとR4cとが同一の基であり、R4bとR4dとが同一の基である。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。ここで、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基及び置換シリル基としては、上述したものと同様のものが例示できる。
本実施形態に係る芳香族化合物としては、A環及びB環が、下記一般式(12)で表される構造を有することも好ましい。なお、下記一般式(12)で表される構造は、これが結合されるベンゼン環に対して上下反転していてもよい。
Figure 2010275290
式中、X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。Xは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子又は−X=X−で表される基を示し、窒素原子である場合は、当該窒素原子には水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。なお、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基及び置換基を有していてもよいアリール基としては、それぞれ上述したものと同様のものが例示できる。
また、上記一般式(12)において、X及びXが炭素原子であり、Xが硫黄原子であることがより好ましい。このような芳香族化合物は、溶媒への溶解性とキャリア移動度の双方に一層優れるポリアセン化合物を得るための原料化合物として有用である。
上記一般式(12)で表される構造としては、例えば、下記式(001)、(002)、(003)、(004)、(005)、(006)、(007)、(008)、(009)、(010)、(011)、(012)及び(013)で表される構造が挙げられる。
Figure 2010275290
本実施形態に係る芳香族化合物としては、例えば、下記式(101)、(102)、(103)、(104)、(105)、(106)、(107)、(108)、(109)、(110)、(111)、(112)、(113)、(114)、(115)、(116)、(117)、(118)、(119)、(120)及び(121)で表される芳香族化合物が挙げられる。なかでも、下記式(105)、(106)、(107)、(108)及び(112)で表される芳香族化合物が好ましい。
Figure 2010275290
Figure 2010275290
[芳香族化合物の製造方法]
本実施形態に係る芳香族化合物の製造方法は、下記一般式(4)で表される化合物に、遷移金属錯体の存在下、下記一般式(5)で表される化合物を付加反応させ、下記一般式(6)で表される芳香族化合物を生成させることを特徴とする。すなわち、本実施形態に係る芳香族化合物の製造方法は、下記一般式(4)で表される化合物に、遷移金属錯体の存在下、下記一般式(5)で表される化合物を付加反応させる工程を備えることを特徴とする。
Figure 2010275290
Figure 2010275290
Figure 2010275290
上記一般式(4)、(5)及び(6)中、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環を示し、R5b及びR5cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR8a−CHR8b8cで表される基を示す。ここで、R5b及びR5cのうち少なくとも2つが水素原子ではないことが好ましい。すなわち、R5b及びR5cは、合計で0〜3つとなり得るが、これらが2つ以上となる場合、そのうちの2つ以上が水素原子とはならないことが好ましい。R6a、R6b及びR6cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R6aとR6bは互いに結合して環を形成していてもよい。R8a、R8b及びR8cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R8aとR8bは互いに結合して環を形成していてもよい。t及びuは、それぞれ0〜2の整数であって、t+u≧1を満たす値である。なお、R5cが2つとなる場合、2つのR5cは互いに同じ基であっても異なる基であってもよく、またR5bが2つとなる場合、2つのR5bは互いに同じ基であっても異なる基であってもよい。
ここで、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキル基及び置換シリル基としては、それぞれ上述したものと同様のものが例示できる。
本実施形態に係る芳香族化合物の製造方法においては、上記一般式(4)で表される化合物の、カルボニル基に対するペリ位炭素とペリ位水素とを結ぶ結合(ペリ位の炭素−水素結合)に、上記一般式(5)で表される化合物が付加して、上記一般式(6)で表される化合物が生成する。このとき、上記一般式(4)で表される化合物が、ペリ位の炭素−水素結合を複数有している場合(すなわち、式(4)中のt+uが2以上である場合)には、複数のペリ位のいずれの箇所においても付加反応が生じる可能性がある。この場合、反応条件を適宜変更することにより、ペリ位の炭素−水素結合の一部又は全てに、上記一般式(5)で表される化合物が付加した生成物を得ることができる。
上記一般式(4)で表される化合物は、A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることが好ましい。このような化合物によれば、溶媒への溶解性向上の観点から好適な芳香族化合物を得ることができる。
また、上記一般式(4)で表される化合物としては、付加反応の結果、上記一般式(6)で表される芳香族化合物として、上記一般式(2)又は(3)で表される芳香族化合物が得られるようなものがより好ましい。このような化合物としては、下記一般式(X)及び(Y)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2010275290
一般式(X)中、m、n、R3a、R3b、R3c、R3d、R3e、R3f、R3g及びR3hは、上記一般式(2)におけるm、n、R3a、R3b、R3c、R3d、R3e、R3f、R3g及びR3hと同一である。また、u、t、R5b及びR5cは、上記一般式(4)におけるu、t、R5b及びR5cと同一である。
Figure 2010275290
一般式(Y)中、R4a、R4b、R4c及びR4dは、上記一般式(3)におけるR4a、R4b、R4c及びR4dと同一である。また、u、t、R5b及びR5cは、上記一般式(4)におけるu、t、R5b及びR5cと同一である。
上記一般式(4)で表される化合物としては、下記式(201)、(202)、(203)、(204)、(205)、(206)、(207)、(208)、(209)、(210)、(211)、(212)及び(213)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2010275290
Figure 2010275290
また、上記一般式(5)で表される化合物としては、下記式(301)、(302)、(303)、(304)、(305)、(306)、(307)、(308)、(309)、(310)及び(311)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2010275290
本実施形態に係る芳香族化合物の製造方法における付加反応では、上記一般式(4)で表される化合物1モルに対して、上記一般式(5)で表される化合物を1〜1000モル使用することが好ましい。上記付加反応を効率よく進行させる観点から、上記一般式(5)で表される化合物の使用量は、上記一般式(4)で表される化合物1モルに対して、1.1モル以上であることがより好ましく、4モル以上であることがさらに好ましい。また、上記付加反応の反応速度を向上させる観点からは、100モル以下であることがより好ましく、40モル以下であることがさらに好ましい。
付加反応において用いる遷移金属錯体としては、周期律表8〜10族の遷移金属錯体が好ましく、ルテニウム錯体及びロジウム錯体がより好ましく、ルテニウム錯体がさらに好ましい。
好ましい遷移金属錯体としては、RuH(PPh、RuH(CO)(PR (Rはアルキル基又はアリール基を表す。複数存在するRは同一であっても異なっていてもよい。)、RuHX(CO)(PPh(Xはハロゲン原子を表す。)、Ru(CH=CH)(PPh(エチレントリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム)、RuH(H(PR (Rはアルキル基を表す。複数存在するRは同一であっても異なっていてもよい。)、[Ru(η−C )ClとPR とHCONaの三成分系(Rは水素又はアルキル基を表す。複数存在するRは同一であっても異なっていてもよい。Rはアルキル基又はアリール基を表す。複数存在するRは同一であっても異なっていてもよい。)、(η−CMe)Rh(CSiR (Rはアルキル基を表す。複数存在するRは同一であっても異なっていてもよい。)等が挙げられる。これらのうち、RuH(PPh(ジヒドリドテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム)、RuH(CO)(PPh(ジヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム)がより好ましい。これらの錯体は、二種以上併用することもでき、またこれらの錯体は他の通常知られている型の配位子と併用することもできる。
上記遷移金属錯体の使用量は、上記一般式(4)で表される化合物1モルに対して、0.0001〜0.5モルが好ましく、0.01〜0.2モルがより好ましい。
付加反応は、無溶媒でも進行するが、溶媒を用いてもよい。使用する溶媒としては、反応に不活性な溶媒であればよく、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素溶媒、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素溶媒、テトラヒドロフラン、アニソール等のエーテル系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒が挙げられる。これらのうち、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素溶媒が好ましい。
また、付加反応は、空気中で行ってもよいが、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。不活性雰囲気中で反応を行うことにより、反応収率が向上するという効果が得られる。
付加反応の際、反応に用いる反応容器は、乾燥させていなくても乾燥させていてもよいが、乾燥させた反応容器を使用することが好ましい。乾燥させた反応容器を用いることで、反応収率が向上するという効果が得られる。
付加反応の反応温度は、20℃〜200℃が好ましく、50℃〜160℃がより好ましい。また、反応時間は、0.5分〜200時間が好ましく、3分〜50時間がより好ましい。反応温度が高すぎたり、反応時間が長すぎたりすると、触媒として作用し得る遷移金属錯体が活性を失うという不都合が生じるおそれがある。また、反応温度が低すぎたり、反応時間が短すぎたりすると、反応が十分に進行せず、収率が低くなるという不都合が生じるおそれがある。上述した条件を満たすように付加反応を行うことによって、効率よく目的とする芳香族化合物が得られる。
本実施形態に係る芳香族化合物の製造は、例えば、以下のような操作により行うことができる。まず、窒素やアルゴン等の不活性ガスで反応容器全体を置換した後、この容器に遷移金属錯体、上記一般式(4)で表される化合物、上記一般式(5)で表される化合物及び必要に応じて溶媒を入れて、攪拌して混合する。それから、この混合物を必要に応じて加熱し、攪拌して反応させる。この際、加熱還流してもよい。
ここで、上記一般式(5)で表される化合物が、常温で気体である場合、反応容器としてオートクレーブを用いることが好ましい。このような場合、例えば、オートクレーブ内を不活性ガスで置換した後、遷移金属錯体、上記一般式(4)で表される化合物及び必要に応じて溶媒を入れて、上記一般式(5)で表される化合物の気体を圧入して、必要に応じて加熱攪拌しつつ、反応させる。
反応終了後は、例えば、反応後の混合物をそのまま濃縮するか、反応後の混合物を水中に入れて、トルエン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、ジクロロメタン等の有機溶媒を用いて抽出処理した後、得られた有機層を濃縮することにより、目的とする上記一般式(6)で表される芳香族化合物を得ることができる。得られた芳香族化合物は、カラムクロマトグラフィー、抽出、再結晶、蒸留等により精製してもよい。
[ポリアセン化合物の製造方法]
上述したような芳香族化合物は、これを出発原料として所定の反応を行うことによって、ポリアセン化合物を生成することができる。ポリアセン化合物の製造方法としては、以下の「ポリアセン化合物の製造方法(A)」及び「ポリアセン化合物の製造方法(B)」が挙げられる。まず、ポリアセン化合物の製造方法(A)では、好ましくは還元剤の存在下、上記一般式(1)で表される芳香族化合物を還元して、下記一般式(7)で表されるポリアセン化合物を生成させる。すなわち、ポリアセン化合物の製造方法(A)は、好ましくは還元剤の存在下、上記一般式(1)で表される芳香族化合物を還元する工程を備えることを特徴とする。
Figure 2010275290
上記一般式(7)中、A環、B環、R1a、R1b、R1c及びR1dは、上記一般式(1)におけるA環、B環、R1a、R1b、R1c及びR1dと同一である。
ポリアセン化合物の製造方法(A)で用いられる還元剤としては、例えば、水素、過酸化水素、二酸化硫黄、硫化水素、ヨウ化水素、水素化ホウ素ナトリウム、水素化リチウムアルミニウム、水素化トリエチルホウ酸リチウム、ジボラン、水素化ジイソブチルアルミニウム、ホスフィン酸ナトリウム、ヒドラジン、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム等の金属やそれらの錯体等が挙げられる。これらのうち、高い反応性が得られることから、ヨウ化水素、水素化リチウムアルミニウム及びホスフィン酸ナトリウムが好適に使用できる。
このようなポリアセン化合物の製造方法(A)において、反応温度は、0〜200℃、反応時間は、3分〜100時間が好ましい。
上記一般式(7)で表される化合物としては、溶媒への溶解性の観点から、A環及びB環がそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることが好ましい。上記一般式(1)で表される化合物として、A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であるものを用いることで、このようなポリアセン化合物が得られる。
上記一般式(7)で表される化合物としては、下記式(401)、(402)、(403)、(404)、(405)、(406)、(407)、(408)、(409)、(410)、(411)、(412)、(413)、(414)、(415)及び(416)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2010275290
Figure 2010275290
また、ポリアセン化合物の製造方法(B)では、上記一般式(1)で表される芳香族化合物と有機金属化合物との反応により得られるジオール化合物を、好ましくは還元剤の存在下で還元して、下記一般式(8)で表されるポリアセン化合物を生成させる。すなわち、ポリアセン化合物の製造方法(B)は、上記一般式(1)で表される芳香族化合物と有機金属化合物との反応により得られるジオール化合物を、好ましくは還元剤の存在下で、還元する工程を備えることを特徴とする。
Figure 2010275290
上記一般式(8)中、A環、B環、R1a、R1b、R1c及びR1dは、上記一般式(1)におけるA環、B環、R1a、R1b、R1c及びR1dと同一である。Rは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアルケニル基又は置換基を有していてもよいアルキニル基を示す。ここで、置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基としては、上述したものと同様のものを例示できる。
置換基を有していてもよいヘテロアリール基としては、C〜C60のヘテロアリール基が好ましい。このようなヘテロアリール基としては、フリル基、チエニル基、チエニルチエニル基、チエノチエニル基、ピロリル基、ピリジル基、ビピリジル基、C〜C12アルキルチエニル基、C〜C12アルキルチエノチエニル基等が挙げられる。これらのうち、C〜C12のヘテロアリール基がより好ましい。これらのヘテロアリール基は、置換基として、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子等を有していてもよい。ここでアルキル基、アルコキシ基及びアリール基としては、上述したものと同様のものが例示できる。
置換基を有していてもよいアルケニル基としては、−CR11=CR12−R13で表される基が挙げられる。ここでR11、R12及びR13としては、それぞれ独立に、水素原子、上述した置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換シリル基が挙げられる。
置換基を有していてもよいアルキニル基としては、−C≡C−R10で表される基が挙げられる。ここでR10としては、上述した置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基や置換シリル基が挙げられる。
ポリアセン化合物の製造方法(B)で用いられる有機金属化合物としては、R−MXで表される有機金属化合物が挙げられる。ここでRは、上記一般式(8)におけるRと同一であり、Mは金属原子を示し、Xはハロゲン原子を示し、nは0以上の整数を示す。上記Mで示される金属原子としては、リチウムやマグネシウムが好ましい。すなわち、上記有機金属化合物としては、有機リチウム化合物及び有機マグネシウム化合物が好ましい。
ポリアセン化合物の製造方法(B)で用いられる還元剤としては、公知の還元剤を使用することができるが、反応性の観点から、塩化すず(II)を用いることが好ましく、塩化すず(II)と塩酸とを用いることがより好ましい。
ポリアセン化合物の製造方法(B)では、上述のように、まず、第一段階として、上記一般式(1)で表される芳香族化合物のカルボニル基に対し、有機金属化合物が反応し、ジオール化合物が生成する。下記式(10)に、第一段階の反応スキームの例を記載する。
Figure 2010275290
このような第一段階の反応条件としては、反応温度は、−78〜100℃、反応時間は、3分〜10時間が好ましい。
次いで、ポリアセン化合物の製造方法(B)では、第二段階として、第一段階で得られたジオール化合物を還元剤の存在下で還元して、ポリアセン化合物を生成する。下記式(11)に、第二段階の反応スキームの例を記載する。
Figure 2010275290
上記第二段階の反応条件としては、反応温度は、0〜100℃、反応時間は、3分〜10時間が好ましい。
上記一般式(8)で表される化合物としては、溶媒への溶解性の観点から、A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることが好ましい。上記一般式(1)で表される化合物として、A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であるものを用いることで、このようなポリアセン化合物が得られる。
上記一般式(8)で表される化合物としては、下記式(501)、(502)、(503)、(504)、(505)、(506)、(507)、(508)、(509)、(510)、(511)、(512)、(513)、(514)、(515)及び(516)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2010275290
Figure 2010275290
上記のような製造方法(A)や製造方法(B)により得られたポリアセン化合物は、昇華、再結晶等の精製法によって精製することで、高純度化することができる。なお、本実施形態に係るポリアセン化合物の製造方法により製造できるポリアセン化合物としては、後述する式(901)、(902)、(903)、(904)、(905)、(906)、(907)、(908)、(909)、(910)、(911)、(912)、(913)、(914)、(915)、(916)、(917)、(918)及び(919)で表されるポリアセン化合物も挙げられる。
[ポリアセン化合物]
次に、好適な実施形態に係るポリアセン化合物について説明する。本実施形態に係るポリアセン化合物は、例えば上記ポリアセン化合物の製造方法(A)又は製造方法(B)により得られるポリアセン化合物であり、上記一般式(7)又は上記一般式(8)で表される化合物である。
上記ポリアセン化合物としては、溶媒への溶解性向上の観点から、下記一般式(13)で表されるポリアセン化合物が好ましい。
Figure 2010275290
式中、mは1〜3の整数を示す。なお、R1a、R1b、R1c及びR1dは、上記一般式(1)におけるR1a、R1b、R1c及びR1dと同一であり、R3a、R3b、R3c、R3d、R3e、R3f、R3g及びR3hは上記一般式(2)におけるR3a、R3b、R3c、R3d、R3e、R3f、R3g及びR3hと同一である。R14は、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアルケニル基又は置換基を有していてもよいアルキニル基を示す。
上記一般式(13)で表されるポリアセン化合物において、溶媒への溶解性向上の観点から、R1b、R1c及びR1dが、それぞれ独立に、−CHR2d−CHR2e2fで表される基であることが好ましい。
また、上記一般式(13)で表されるポリアセン化合物において、R1a、R1b、R1c及びR1dが同一の基であり、R3a、R3d、R3e及びR3hが同一の基であり、R3b、R3c、R3f及びR3gが同一の基であることが好ましい。このようなポリアセン化合物は、分子構造の対称性が高くなることに起因して、分子間パッキングに一層優れるものとなる傾向がある。また、上記一般式(13)で表されるポリアセン化合物において、m=1であることが好ましい。
また、上記ポリアセン化合物としては、キャリア移動度に一層優れる観点から、下記一般式(14)で表されるポリアセン化合物が好ましい。
Figure 2010275290
式中、a環及びb環はそれぞれ独立に、下記一般式(12)で表される構造を有する複素芳香族環又は2〜4の環からなる芳香族縮合環を示す。なお、R1a、R1b、R1c及びR1dは、上記一般式(1)におけるR1a、R1b、R1c及びR1dと同一であり、R14は上記一般式(13)におけるR14と同一である。
Figure 2010275290
式中、X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。Xは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子又は−X=X−で表される基を示し、窒素原子である場合は、当該窒素原子には水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。なお、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリール基としては、それぞれ上述したものと同様のものが例示できる。
上記一般式(14)で表されるポリアセン化合物において、溶媒への溶解性向上の観点から、R1b、R1c及びR1dが、それぞれ独立に、−CHR2d−CHR2e2fで表される基であることが好ましい。
また、上記一般式(14)で表されるポリアセン化合物において、R1a、R1b、R1c及びR1dが同一の基であり、a環及びb環が同一の環であることが好ましい。このようなポリアセン化合物は、分子構造の対称性が高くなることに起因して、分子間パッキングに一層優れるものとなる傾向がある。
また、上記一般式(14)で表されるポリアセン化合物としては、X及びXが炭素原子であり、Xが硫黄原子であるポリアセン化合物が好ましい。このようなポリアセン化合物は、溶媒への溶解性とキャリア移動度の双方に一層優れる傾向にある。
本実施形態に係るポリアセン化合物としては、例えば、上述した式(401)、(402)、(403)、(404)、(405)、(406)、(407)、(408)、(409)、(410)、(411)、(412)、(413)、(414)、(415)、(416)、(501)、(502)、(503)、(504)、(505)、(506)、(507)、(508)、(509)、(510)、(511)、(512)、(513)、(514)、(515)及び(516)で表されるポリアセン化合物が挙げられ、さらには、下記式(901)、(902)、(903)、(904)、(905)、(906)、(907)、(908)、(909)、(910)、(911)、(912)、(913)、(914)、(915)、(916)、(917)、(918)及び(919)で表されるポリアセン化合物が挙げられる。なかでも、下記式(901)、(905)、(906)、(907)、(908)、(909)、(910)、(911)、(912)、(914)、(915)、(916)、(918)及び(919)で表されるポリアセン化合物が好ましい。
Figure 2010275290
Figure 2010275290
[有機薄膜]
次に、好適な実施形態に係る有機薄膜について説明する。有機薄膜は、膜状の形状を有し、上述した実施形態の芳香族化合物を含む。また、別の実施形態において、有機薄膜は、膜状の形状を有し、上記一般式(7)又は(8)で表されるポリアセン化合物を含む。そして、芳香族化合物や、上記一般式(7)又は(8)で表されるポリアセン化合物のいずれを含む場合であっても、有機薄膜は、高い電荷輸送性を発揮することができる。
有機薄膜の好適な厚さは、当該有機薄膜を適用する素子に応じて異なるが、通常1nm〜100μmの範囲であり、2nm〜1000nmであると好ましく、5nm〜500nmであるとより好ましく、20nm〜200nmであると更に好ましい。
有機薄膜は、上記芳香族化合物又は上記ポリアセン化合物の1種類を単独で含むものであってもよく、また2種類以上を含むものであってもよい。また、上記芳香族化合物と上記ポリアセン化合物の双方を含むものであってもよい。また、有機薄膜は、電子輸送性又はホール輸送性を高めるため、電子輸送性又はホール輸送性を有する低分子化合物又は高分子化合物を芳香族化合物又はポリアセン化合物に加えて更に含んでいてもよい。有機薄膜が、上記芳香族化合物及び上記ポリアセン化合物以外の成分を含む場合は、上記芳香族化合物又は上記ポリアセン化合物を30質量%以上含むことが好ましく、50質量%以上含むことがより好ましい。芳香族化合物又はポリアセン化合物の含有量が30質量%未満である場合、薄膜化が困難となったり、良好な電荷移動度が得られ難くなったりする傾向にある。
ホール輸送性を有する化合物としては、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、側鎖若しく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例示できる。
また、電子輸送性を有する化合物としては、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、テトラシアノアンス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等のフラーレン類及びその誘導体が例示できる。
有機薄膜は、その特性を向上させるために、その他の成分を更に含有していてもよい。その他の成分としては、電荷発生材料が挙げられる。有機薄膜が電荷発生材料を含むことで、当該薄膜が光を吸収して電荷を発生するようになり、光の吸収による電荷発生を要する光センサ等の用途に好適となる。
電荷発生材料としては、アゾ化合物及びその誘導体、ジアゾ化合物及びその誘導体、無金属フタロシアニン化合物及びその誘導体、金属フタロシアニン化合物及びその誘導体、ペリレン化合物及びその誘導体、多環キノン系化合物及びその誘導体、スクアリリウム化合物及びその誘導体、アズレニウム化合物及びその誘導体、チアピリリウム化合物及びその誘導体、C60等のフラーレン類及びその誘導体等が挙げられる。
また、有機薄膜は、種々の機能を発現させるために必要な材料を更に含んでいてもよい。例えば、吸収した光により電荷を発生させる機能を増感するためのため増感剤、安定性を増すための安定化剤、UV光を吸収するためのUV吸収剤等が挙げられる。
さらに、有機薄膜は、その機械的強度を高める観点から、高分子化合物材料を高分子バインダーとして含有していてもよい。このような高分子バインダーとしては、電荷輸送性を過度に低下させないものが好ましく、また、可視光を過度に吸収しないものが好ましい。
高分子バインダーとしては、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、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(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)及びその誘導体、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が挙げられる。
上述した有機薄膜は、例えば、以下のような方法によって製造することができる。
すなわち、有機薄膜は、上記芳香族化合物又は上記ポリアセン化合物、並びに、必要に応じて上述したその他の成分を溶媒に溶解させた溶液を、所定の基材上に塗布した後、溶媒を揮発させる等により除去する方法(塗布法)によって形成することができる。上記芳香族化合物又は上記ポリアセン化合物は、いずれも内部のベンゼン環にアルキル基が結合した構造を有することから、溶媒への溶解性に優れており、このような塗布法によって大面積で均質な薄膜を形成するのに有利である。なお、上記芳香族化合物又は上記ポリアセン化合物が昇華性を有する場合は、真空蒸着法等の方法により有機薄膜を形成してもよい。
溶媒としては、上記芳香族化合物又は上記ポリアセン化合物や、その他の成分を溶解又は均一に分散し得るものが好ましい。このような溶媒としては、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、n−ブチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、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系溶媒、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芳香族炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類系溶媒が例示できる。上記芳香族化合物又は上記ポリアセン化合物は、溶媒に0.1質量%以上溶解させることが好ましい。
溶液を塗布する方法としては、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等が挙げられる。なかでも、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。
なお、有機薄膜に対しては、その用途に応じて有機薄膜中の上記芳香族化合物又は上記ポリアセン化合物を、配向させる工程を更に施してもよい。かかる配向によって、有機薄膜中の上記芳香族化合物又は上記ポリアセン化合物が一定の方向に並ぶこととなり、有機薄膜の電荷輸送性が更に高められる。
有機薄膜の配向方法としては、通常液晶等の配向に用いられる方法を適用することができる。具体的には、ラビング法、光配向法、シェアリング法(ずり応力印加法)、引き上げ塗布法等が、簡便かつ有用であることから好ましく、ラビング法、シェアリング法がより好ましい。
[有機薄膜トランジスタ]
上述した実施形態の有機薄膜は、上記実施形態の芳香族化合物又はポリアセン化合物を含むことから、優れた電荷(電子又はホール)輸送性を有するものとなる。したがって、この有機薄膜は、電極等から注入された電子又はホール、或いは、光吸収により発生した電荷等を効率よく輸送できるものであり、有機薄膜を用いたトランジスタ等に応用することができる。以下、好適な実施形態に係る有機薄膜トランジスタについて説明する。有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となり上記実施形態の芳香族化合物又はポリアセン化合物を含む有機半導体層(活性層)、電流経路を通る電流量を制御するゲート電極を備えた構造であればよく、電界効果型、静電誘導型が例示される。
電界効果型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となり上記実施形態の芳香族化合物又はポリアセン化合物を含む有機半導体層(活性層)、電流経路を通る電流量を制御するゲート電極、並びに、活性層とゲート電極との間に配置される絶縁層を備えることが好ましい。特に、ソース電極及びドレイン電極が、上記実施形態の芳香族化合物又はポリアセン化合物を含む有機半導体層(活性層)に接して設けられており、さらに有機半導体層に接した絶縁層を挟んでゲート電極が設けられていることが好ましい。
一方、静電誘導型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となり上記実施形態の芳香族化合物又はポリアセン化合物を含む有機半導体層(活性層)、並びに電流経路を通る電流量を制御するゲート電極を有し、該ゲート電極が有機半導体層中に設けられていることが好ましい。特に、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層中に設けられたゲート電極が、上記実施形態の芳香族化合物又はポリアセン化合物を含む有機半導体層に接して設けられていることが好ましい。ゲート電極の構造としては、ソース電極からドレイン電極へ流れる電流経路が形成され、かつゲート電極に印加した電圧で電流経路を流れる電流量が制御できる構造であればよく、くし形電極が挙げられる。
図1は第1実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図1に示す有機薄膜トランジスタ100は、基板1と、基板1上に所定の間隔を持って形成されたソース電極5及びドレイン電極6と、ソース電極5及びドレイン電極6を覆うようにして基板1上に形成された活性層2と、活性層2上に形成された絶縁層3と、ソース電極5とドレイン電極6との間の絶縁層3の領域を覆うように絶縁層3上に形成されたゲート電極4と、を備えるものである。
図2は第2実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図2に示す有機薄膜トランジスタ110は、基板1と、基板1上に形成されたソース電極5と、ソース電極5を覆うようにして基板1上に形成された活性層2と、ソース電極5と所定の間隔を持って活性層2上に形成されたドレイン電極6と、活性層2及びドレイン電極6上に形成された絶縁層3と、ソース電極5とドレイン電極6との間の絶縁層3の領域を覆うように絶縁層3上に形成されたゲート電極4と、を備えるものである。
図3は、第3の実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図3に示す有機薄膜トランジスタ120は、基板1と、基板1上に形成された活性層2と、活性層2上に所定の間隔を持って形成されたソース電極5及びドレイン電極6と、ソース電極5及びドレイン電極6を一部覆うようにして活性層2上に形成された絶縁層3と、ソース電極5が下部に形成されている絶縁層3の領域とドレイン電極6が下部に形成されている絶縁層3の領域とをそれぞれ一部覆うように、絶縁層3上に形成されたゲート電極4と、を備えるものである。
図4は第4実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図4に示す有機薄膜トランジスタ130は、基板1と、基板1上に形成されたゲート電極4と、ゲート電極4を覆うようにして基板1上に形成された絶縁層3と、ゲート電極4が下部に形成されている絶縁層3の領域を一部覆うように、絶縁層3上に所定の間隔を持って形成されたソース電極5及びドレイン電極6と、ソース電極5及びドレイン電極6を一部覆うように絶縁層3上に形成された活性層2と、を備えるものである。
図5は第5実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図5に示す有機薄膜トランジスタ140は、基板1と、基板1上に形成されたゲート電極4と、ゲート電極4を覆うようにして基板1上に形成された絶縁層3と、ゲート電極4が下部に形成されている絶縁層3の領域を一部覆うように絶縁層3上に形成されたソース電極5と、ソース電極5を一部覆うようにして絶縁層3上に形成された活性層2と、ゲート電極4が下部に形成されている活性層2の領域を一部覆うように、ソース電極5と所定の間隔を持って絶縁層3上に形成されたドレイン電極6と、を備えるものである。
図6は第6実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図6に示す有機薄膜トランジスタ150は、基板1と、基板1上に形成されたゲート電極4と、ゲート電極4を覆うようにして基板1上に形成された絶縁層3と、ゲート電極4が下部に形成されている絶縁層3の領域を覆うように形成された活性層2と、ゲート電極4が下部に形成されている活性層2の領域を一部覆うように絶縁層3上に形成されたソース電極5と、ゲート電極4が下部に形成されている活性層2の領域を一部覆うように、ソース電極5と所定の間隔を持って絶縁層3上に形成されたドレイン電極6と、を備えるものである。
図7は第7実施形態に係る有機薄膜トランジスタ(静電誘導型有機薄膜トランジスタ)の模式断面図である。図7に示す有機薄膜トランジスタ160は、基板1と、基板1上に形成されたソース電極5と、ソース電極5上に形成された活性層2と、活性層2上に所定の間隔を持って複数形成されたゲート電極4と、ゲート電極4の全てを覆うようにして活性層2上に形成された活性層2a(活性層2aを構成する材料は、活性層2と同一でも異なっていてもよい)と、活性層2a上に形成されたドレイン電極6と、を備えるものである。
第1〜第7実施形態に係る有機薄膜トランジスタにおいては、活性層2及び/又は活性層2aは、上記実施形態の芳香族化合物又はポリアセン化合物を含有しており、ソース電極5とドレイン電極6の間の電流通路(チャネル)となる。また、ゲート電極4は、電圧を印加することにより活性層2及び/又は活性層2aにおける電流通路(チャネル)を通る電流量を制御する。
このような電界効果型有機薄膜トランジスタは、公知の方法、例えば特開平5−110069号公報記載の方法により製造することができる。また、静電誘導型有機薄膜トランジスタは、公知の方法、例えば特開2004−006476号公報記載の方法により製造することができる。
基板1としては、有機薄膜トランジスタとしての特性を阻害しなければよく、ガラス基板やフレキシブルなフィルム基板やプラスチック基板を用いることができる。
活性層2を形成する際に、有機溶媒可溶性の化合物を用いることが製造上非常に有利であり好ましいことから、上記で説明した本発明の有機薄膜の製造方法を用いて、活性層2となる有機薄膜を形成することができる。
活性層2に接した絶縁層3としては、電気の絶縁性が高い材料であればよく、公知のものを用いることができる。例えば、SiOx、SiNx、Ta、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、有機ガラス及びフォトレジストが挙げられる。低電圧化の観点から、誘電率の高い材料の方が好ましい。
絶縁層3の上に活性層2を形成する場合は、絶縁層3と活性層2の界面特性を改善するため、シランカップリング剤等の表面処理剤で絶縁層3の表面を処理して表面改質した後に活性層2を形成することも可能である。表面処理剤としては、長鎖アルキルクロロシラン類、長鎖アルキルアルコキシシラン類、フッ素化アルキルクロロシラン類、フッ素化アルキルアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン等のシリルアミン化合物が挙げられる。表面処理剤で処理する前に、絶縁層表面をオゾンUV、Oプラズマで処理をしておくことも可能である。
また、有機薄膜トランジスタを作製後、素子を保護するために有機薄膜トランジスタ上に保護膜を形成することが好ましい。これにより、有機薄膜トランジスタが、大気から遮断され、有機薄膜トランジスタの特性の低下を抑えることができる。また、保護膜により有機薄膜トランジスタの上に駆動する表示デバイスを形成する工程からの影響を低減することができる。
保護膜を形成する方法としては、UV硬化樹脂、熱硬化樹脂又は無機のSiON膜でカバーする方法が挙げられる。大気との遮断を効果的に行うため、有機薄膜トランジスタを作製後、保護膜を形成するまでの工程を大気に曝すことなく(例えば、乾燥した窒素雰囲気中、真空中)行うことが好ましい。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1:5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセン−6,13−ジオンの合成)
10mLシュレンクチューブと、テフロン(登録商標)コーティングした磁気撹拌子を定温乾燥機に入れ加熱した。充分に加熱した後、これらを定温乾燥機から取り出し、シュレンクチューブ内に磁気撹拌子を入れた。その後、シュレンクチューブ内を減圧窒素置換した。シュレンクチューブを室温まで放冷した後、ペンタセン−6,13−ジオン(0.5mmol、154.1mg)、RuH(CO)(PPh錯体(0.10mmol,91.9mg)を加えた。次いで、シュレンクチューブ内を減圧窒素置換した後、トルエン(1.0mL)、トリエチルビニルシラン(5.0mmol,920mL)を加えた。
それから、シュレンクチューブをオイルバス(145℃)で加熱して、内部の混合物を50時間反応させた後、生成物を単離した。生成物の単離は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(gel permeation chromatography、溶離液=CHCl)を用いて精製することにより行った。その結果、収率56%で、5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセン−6,13−ジオンを得た。得られた生成物のH−NMR、13C−NMR、IR及びAPCI−HRMSによる測定結果並びに融点を以下に示す。
H NMR(CDCl):δ 0.749(q,24H,J=7.8Hz,SiCHCH),1.045−1.115(m,44H,CHand ArCHCHSi),3.30−3.50(m,8H,ArCH),7.632(dd,4H,J=3.4,6.3Hz,ArH),8.206(dd,4H,J=3.4,6.3Hz,ArH)
13C NMR(CDCl):δ 3.424,7.648,15.259,23.297,126.133,127.637,131.467,133.423,141.231,192.583
IR(KBr):3081 w,2952 s,2908 s,2874 s,2805 w,2730 w,1672 s,1613 w,1566 w,1507 w,1457 w,1438 w,1415 w,1391 m,1358 w,1341 w,1312 w,1278 m,1226 m,1179 w,1169 w,1144 w,1098 m,1046 w,1005 m,833 w,798 w,771 m,756 s,735 s,562 w cm−1
APCI−HRMS(+):calced for C5485Si (M+H) 877.56266,found 877.56130.
mp 171−171.5oC
次に、22℃で、5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセン−6,13−ジオン13.5mgをヘキサン51.6mgに加えたところ完全に溶解した。ヘキサンに対する溶解度は26重量%であった。
なお、本実施例において生じた反応は、以下の反応スキームに示される通りである。
Figure 2010275290
(実施例2: 5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセンの合成)
10mLシュレンクチューブ、テフロン(登録商標)コーティングした磁気撹拌子を定温乾燥機に入れ加熱した。充分に加熱した後、これらを定温乾燥機から取り出し、シュレンクチューブ内に磁気撹拌子を入れた。その後、シュレンクチューブを減圧/窒素ラインにつなぎ、反応装置全体を窒素置換した。反応容器を室温まで放冷した後、5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセン−6,13−ジオン(0.95mmol,43.9mg)を加えた。次いで、反応装置全体を減圧窒素置換した後、酢酸(1.0mL)、ヨウ素酸(0.5mmol)を加えた。
それから、シュレンクチューブをオイルバス(140℃)で加熱して、内部の混合物を3日間反応させた。そして、反応溶液を濃縮することにより、目的の5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセンを得た。
なお、本実施例において生じた反応は、以下の反応スキームに示される通りである。
Figure 2010275290
(実施例3: 5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセンの合成)
5mLの二つ口フラスコ、還流冷却管、吹き込み管、テフロン(登録商標)コーティングした磁気撹拌子を定温乾燥機に入れ加熱した。充分に加熱した後、これらを定温乾燥機から取り出し、二つ口フラスコに磁気撹拌子を入れた。その後、二つ口フラスコに還流冷却管と吹き込み管を取り付けた。吹き込み管を減圧/窒素ラインにつなぎ、反応装置全体を窒素置換した。反応容器を室温まで放冷した後、5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセン−6,13−ジオン(0.1mmol,88.0mg)を加えた。tert−ブチルメチルエーテル(TBME)(2.0mL)を加えた後、混合溶液を氷浴中で0℃に冷却した。この溶液の中に、LiAlH(0.4mmol)を加えた。氷浴を取り外した後、反応溶液をオイルバスで加熱して、窒素雰囲気下で1時間反応させた。
その後、反応溶液を氷浴中で0℃に冷却した。この反応溶液の中に、1mol/Lの塩酸(1mL)を加えた後、反応溶液をオイルバスで加熱して、窒素雰囲気下で3時間反応させた。反応溶液を10mLのシュレンクチューブに移した後、この中に窒素置換したジクロロメタンと窒素置換した蒸留水を加え、生成物を抽出した。有機層をエバポレーションにより濃縮することにより、目的の5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセンを収率95%(80.6mg)で得た。得られた生成物のH−NMR及びAPCI−MSによる測定結果を以下に示す。
H NMR(acetone−d):δ 0.80(m,32H,SiCHCH and ArCHCHSi),1.09(t,J=8.1Hz,36H,CH),3.92−4.41(m,8H,ArCH),7.45−7.49(m,4H,ArH),8.32−8.36(m,4H,ArH),9.64(s,2H,ArH).
APCI−MS(+): m/z=847(M+1,68),846(M,87),845(M−1,100)
cf.Chemical Formula:C5486Si
Exact Mass:846.5807,
Molecular Weight:847.6026
なお、本実施例において生じた反応は、以下の反応スキームに示される通りである。
Figure 2010275290
(実施例4: 電界効果型有機薄膜トランジスタの評価)
5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセン−6,13−ジオンのトランジスタ特性を、電界効果型有機薄膜トランジスタを作製して測定した。作製した有機薄膜トランジスタの模式断面図を図8に示す。ゲート電極となる高濃度にドーピングされたn−型シリコン基板10の表面を熱酸化し、300nmのシリコン酸化膜(以下、「熱酸化膜」という。)20を形成した。次に、フォトリソ工程により熱酸化膜20上に、チャネル長20μm、チャネル幅2mmのソース電極30、及びドレイン電極40(熱酸化膜20側から、クロム、金の順番で蒸着)を作製した。こうして得られた基板を十分洗浄した後、ヘキサメチレンジシラザンを用いて、スピンコート法により基板表面をシラン処理した。
次に、5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセン−6,13−ジオンと下式:
Figure 2010275290

で表される高分子化合物(TFB、数平均分子量Mn=6.4×10、重量平均分子量、Mw=1.6×10)の混合物(重量比1:1)をクロロホルムに溶解して0.5重量%の溶液を作製し、メンブランフィルターでろ過した後、上記表面処理した基板上にスピンコート法により約80nmの有機半導体層50を形成した。
こうして得られた電界効果型有機薄膜トランジスタに、ゲート電圧Vgを0V〜−60Vの間で変化させ、ソース−ドレイン間電圧Vsdを−50Vとしてトランジスタ特性を測定したところ、キャリア移動度は5.8×10−4cm/Vsを示した。
(実施例5: 電界効果型有機薄膜トランジスタの評価)
5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセンのトランジスタ特性を、電界効果型有機薄膜トランジスタを作製して測定した。作製した有機薄膜トランジスタの模式断面図を図8に示す。ゲート電極となる高濃度にドーピングされたn−型シリコン基板10の表面を熱酸化し、300nmのシリコン酸化膜(以下、「熱酸化膜」という。)20を形成した。次に、フォトリソ工程により熱酸化膜20上に、チャネル長5μm、チャネル幅38mmのくし型ソース電極30、及びくし型ドレイン電極40(金を蒸着)を作製した。
次に、5,7,12,14−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)ペンタセンをクロロホルムに溶解して1重量%の溶液を作製し、上記表面処理した基板上にスピンコート法(1500rpm、60秒)により有機半導体層50を形成した。その後100℃で30分真空下で加熱した。
こうして得られた電界効果型有機薄膜トランジスタに、ゲート電圧Vgを0V〜−80Vの間で変化させ、ソース−ドレイン間電圧Vsdを−50Vとしてトランジスタ特性を測定したところ、キャリア移動度は4.8×10−6cm/Vsを示した。
(実施例6:4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:6,7−b’]ジチオフェン−5,11−ジオン及び4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:7,6−b’]ジチオフェン−5,11−ジオンの合成)
10mLシュレンクチューブと、テフロン(登録商標)コーティングした磁気撹拌子を定温乾燥機に入れ加熱した。充分に加熱した後、これらを定温乾燥機から取り出し、シュレンクチューブ内に磁気撹拌子を入れた。その後、シュレンクチューブ内を減圧窒素置換した。シュレンクチューブを室温まで放冷した後、アントラ[2,3−b:6,7−b’]ジチオフェン−5,11−ジオン及びアントラ[2,3−b:7,6−b’]ジチオフェン−5,11−ジオンの1対1混合物(0.5mmol、154.1mg)、RuH(CO)(PPh錯体(0.05mmol、45.9mg)を加えた。次いで、シュレンクチューブ内を減圧窒素置換した後、トルエン(1.0mL)、トリエチルビニルシラン(5.0mmol,920mL)を加えた。
それから、シュレンクチューブをオイルバス(115℃)で加熱して、内部の混合物を48時間反応させた後、生成物を単離した。生成物の単離は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(gel permeation chromatography、溶離液=CHCl)を用いて精製することにより行った。その結果、収率28%で、4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:6,7−b’]ジチオフェン−5,11−ジオン及びを4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:7,6−b’]ジチオフェン−5,11−ジオンの1対1混合物を得た。得られた生成物のH−NMR及び13C−NMRによる測定結果を以下に示す。
H NMR(CDCl):δ 0.70−0.80(m,24H,SiCHCH),1.04−1.15(m,44H,CH and ArCHCHSi),3.22−3.31(m,8H,ArCH),7.54−7.50(m,2H,thiophene−H),7.63−7.69(m,2H,thiophene−H)
13C NMR(CDCl):δ 3.37,3.41,7.63,7.64,13.24,13.30,14.93,14.98,25.42,25.45,27.93,27.97,123.94,129.40,129.79,131.05,131.38,138.70,138.88,139.76,139.93,141.39,144.31,144.44,190.20,190.88,191.57
次に、26℃で、4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:6,7−b’]ジチオフェン−5,11−ジオン及び4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:7,6−b’]ジチオフェン−5,11−ジオンの1対1混合物9.3mgをヘキサン180.1mgに加えたところ完全に溶解した。ヘキサンに対する溶解度は5重量%であった。
なお、本実施例において生じた反応は、以下の反応スキームに示される通りである。
Figure 2010275290
(実施例7:4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:6,7−b’]ジチオフェン及び4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:7,6−b’]ジチオフェンの合成)
5mLの二つ口フラスコ、還流冷却管、吹き込み管、テフロン(登録商標)コーティングした磁気撹拌子を定温乾燥機に入れ加熱した。充分に加熱した後、これらを定温乾燥機から取り出し、二つ口フラスコに磁気撹拌子を入れた。その後、二つ口フラスコに還流冷却管と吹き込み管を取り付けた。吹き込み管を減圧/窒素ラインにつなぎ、反応装置全体を窒素置換した。反応容器を室温まで放冷した後、4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:6,7−b’]ジチオフェン−5,11−ジオン及び4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:7,6−b’]ジチオフェン−5,11−ジオンの1対1混合物(0.05mmol,43.1mg)を加えた。tert−ブチルメチルエーテル(TBME)(1.0mL)を加えた後、混合溶液を氷浴中で0℃に冷却した。この溶液の中に、LiAlH(0.2mmol)を加えた。氷浴を取り外した後、反応溶液をオイルバスで加熱して、窒素雰囲気下で1時間反応させた。
その後、反応溶液を氷浴中で0℃に冷却した。この反応溶液の中に、1mol/Lの塩酸(0.5mL)を加えた後、反応溶液をオイルバスで加熱して、窒素雰囲気下で3時間反応させた。反応溶液を10mLのシュレンクチューブに移した後、この中に窒素置換したジクロロメタンと窒素置換した蒸留水を加え、生成物を抽出した。有機層をエバポレーションにより濃縮することにより、目的の4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:6,7−b’]ジチオフェン及び4,6,10,12−テトラキス(2−(トリエチルシリル)エチル)アントラ[2,3−b:7,6−b’]ジチオフェンの1:1混合物を収率64%(26.6mg)で得た。得られた生成物のH−NMRの測定結果を以下に示す。
H NMR(CDCl):δ 0.60−1.3(m,SiCHCH and SiCH),3.45−3.50(m,ArCH),3.55−3.65(m,ArCH),7.40−7.52(m,thiophene−H),7.63−7.69(m,thiophene−H),8.99(s,ArH),9.11(s,ArH),9.23(s,ArH)
なお、本実施例において生じた反応は、以下の反応スキームに示される通りである。
Figure 2010275290
1…基板、2…活性層、2a…活性層、3…絶縁層、4…ゲート電極、5…ソース電極、6…ドレイン電極、10…ゲート電極、20…絶縁層(シリコン酸化膜、熱酸化膜)、30…ソース電極、40…ドレイン電極、50…有機半導体層、100…第1実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、110…第2実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、120…第3実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、130…第4実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、140…第5実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、150…第6実施形態に係る有機薄膜トランジスタ、160…第7実施形態に係る有機薄膜トランジスタ。

Claims (29)

  1. 下記一般式(1)で表される芳香族化合物。
    Figure 2010275290

    [式中、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環を示し、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e、R2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく異なる基であってもよい。]
  2. A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることを特徴とする、請求項1に記載の芳香族化合物。
  3. 下記一般式(2)で表される化合物であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の芳香族化合物。
    Figure 2010275290

    [式中、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。m及びnはそれぞれ独立に1〜3の整数を示す。R3a、R3b、R3c、R3d、R3e、R3f、R3g及びR3hはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を示す。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e、R2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。]
  4. m=nであることを特徴とする、請求項3に記載の芳香族化合物。
  5. m=n=1であることを特徴とする、請求項4に記載の芳香族化合物。
  6. 1b、R1c及びR1dが、それぞれ独立に、−CHR2d−CHR2e2fで表される基であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の芳香族化合物。
  7. 下記一般式(3)で表される化合物であることを特徴とする、請求項1に記載の芳香族化合物。
    Figure 2010275290

    [式中、R1a及びR1cは、それぞれ−CHR2a−CHR2b2cで表される基であって互いに同一の基であり、R1b及びR1dは、それぞれ置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基であって互いに同一の基であり、R4aとR4b、及び、R4cとR4dは、互いに結合してそれぞれ前記B環及び前記A環を形成する基であって、R4aとR4cとが同一の基であり、R4bとR4dとが同一の基である。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。]
  8. A環及びB環が、下記一般式(12)で表される構造を有することを特徴とする、請求項1に記載の芳香族化合物。
    Figure 2010275290

    [式中、X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。Xは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子又は−X=X−で表される基を示し、窒素原子である場合は、当該窒素原子には水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。]
  9. 下記一般式(4)で表される化合物に、遷移金属錯体の存在下、下記一般式(5)で表される化合物を付加反応させる工程を含む、下記一般式(6)で表される芳香族化合物の製造方法。
    Figure 2010275290

    Figure 2010275290

    Figure 2010275290

    [式中、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環を示し、R5b及びR5cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR8a−CHR8b8cで表される基を示す。R6a、R6b及びR6cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R6aとR6bは互いに結合して環を形成していてもよい。R8a、R8b及びR8cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R8aとR8bは互いに結合して環を形成していてもよい。t及びuはそれぞれ独立に0〜2の整数であって、t+u≧1を満たす値である。なお、R5cが2つとなる場合、2つのR5cは互いに同じ基であっても異なる基であってもよく、またR5bが2つとなる場合、2つのR5bは互いに同じ基であっても異なる基であってもよい。]
  10. A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることを特徴とする、請求項9に記載の芳香族化合物の製造方法。
  11. 5b及びR5cのうちの少なくとも2つが、水素原子ではないことを特徴とする、請求項9又は10に記載の芳香族化合物の製造方法。
  12. 前記遷移金属錯体が、周期律表8〜10族の遷移金属を含有する錯体であることを特徴とする、請求項9〜11のいずれか一項に記載の芳香族化合物の製造方法。
  13. 前記遷移金属錯体が、ルテニウム錯体であることを特徴とする請求項12に記載の芳香族化合物の製造方法。
  14. 前記遷移金属錯体が、RuH(PPh又はRuH(CO)(PPhであることを特徴とする、請求項13に記載の芳香族化合物の製造方法。
  15. 下記一般式(15)で表されるポリアセン化合物。
    Figure 2010275290

    [式中、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環を示し、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e、R2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく異なる基であってもよい。R14は、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアルケニル基又は置換基を有していてもよいアルキニル基を示す。複数あるR14は互いに同一であっても異なっていてもよい。]
  16. 1b、R1c及びR1dが、それぞれ独立に、−CHR2d−CHR2e2fで表される基であることを特徴とする、請求項15に記載のポリアセン化合物。
  17. 1a、R1b、R1c及びR1dが同一の基であり、A環及びB環が有している全ての置換基が同一の基であることを特徴とする、請求項16に記載のポリアセン化合物。
  18. 下記一般式(13)で表されるポリアセン化合物。
    Figure 2010275290

    [式中、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。mは1〜3の整数を示す。R3a、R3b、R3c、R3d、R3e、R3f、R3g及びR3hはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を示す。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e、R2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。R14は、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアルケニル基又は置換基を有していてもよいアルキニル基を示す。複数あるR14は互いに同一であっても異なっていてもよい。]
  19. m=1であることを特徴とする、請求項18に記載のポリアセン化合物。
  20. A環及びB環が、下記一般式(12)で表される構造を有することを特徴とする、請求項15に記載のポリアセン化合物。
    Figure 2010275290

    [式中、X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。Xは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子又は−X=X−で表される基を示し、窒素原子である場合は、当該窒素原子には水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。X及びXはそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を示し、炭素原子である場合、当該炭素原子には、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基が結合している。]
  21. が、窒素原子、酸素原子、硫黄原子又はセレン原子であることを特徴とする、請求項20記載のポリアセン化合物。
  22. が硫黄原子であり、X及びXが炭素原子であることを特徴とする、請求項21に記載のポリアセン化合物。
  23. 下記一般式(1)で表される芳香族化合物を還元する工程を含む、下記一般式(7)で表されるポリアセン化合物の製造方法。
    Figure 2010275290

    Figure 2010275290

    [式中、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環を示し、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e、R2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく異なる基であってもよい。]
  24. A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることを特徴とする、請求項23に記載のポリアセン化合物の製造方法。
  25. 下記一般式(1)で表される芳香族化合物と有機金属化合物との反応により得られるジオール化合物を還元する工程を含む、下記一般式(8)で表されるポリアセン化合物の製造方法。
    Figure 2010275290

    Figure 2010275290

    [式中、A環及びB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環、置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環、置換基を有していてもよい複素芳香族環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる複素芳香族縮合環を示し、R1aは−CHR2a−CHR2b2cで表される基を示し、R1b、R1c及びR1dはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアリール基又は−CHR2d−CHR2e2fで表される基を示す。ただし、R1b、R1c及びR1dのうちの少なくとも2つは水素原子ではない。R2a、R2b及びR2cはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2aとR2bは互いに結合して環を形成していてもよい。R2d、R2e及びR2fはそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換シリル基を示し、R2dとR2eは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、R2d、R2e、R2fがそれぞれ複数となる場合、同じ符号の基同士は、それぞれ同一の基であってもよく異なる基であってもよい。Rは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアルケニル基又は置換基を有していてもよいアルキニル基を示す。複数あるRは互いに同一であっても異なっていてもよい。]
  26. A環及びB環が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいベンゼン環又は置換基を有していてもよい2〜4の環からなる芳香族縮合環であることを特徴とする、請求項25に記載のポリアセン化合物の製造方法。
  27. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の芳香族化合物を含むことを特徴とする、有機薄膜。
  28. 請求項23〜26のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたポリアセン化合物を含むことを特徴とする、有機薄膜。
  29. ソース電極及びドレイン電極と、これら電極の間の電流経路となる有機半導体層と、前記電流経路を通る電流量を制御するゲート電極と、を備える有機薄膜トランジスタであって、前記有機半導体層が請求項27又は28に記載の有機薄膜を備えることを特徴とする、有機薄膜トランジスタ。
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