説明

オリゴチオフェン誘導体

下記式I又はIIのオリゴチオフェン誘導体:




式中、X=H又はCHであり、Y=H又はCHであり、n=1又は2であり、R=6〜15個の炭素原子を有する炭素鎖であり、枝分かれされていてもされなくてもよく、飽和されていてもされなくてもよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規な架橋オリゴチオフェン誘導体、及び電子デバイス、特に半導体のための液晶媒体でのそれらの使用に関する。
【背景技術】
【0002】
電界効果トランジスにおける電荷の移動は、誘電体層と半導体層の間に位置される中間層の第一分子層で起こる。前記第一分子層が何らかの欠陥によって妨げられるとき、それらの層の電導性は低下する。これらの欠陥は、それらのトランジスタのしきい電圧の劣った再現性のための理由の一つである。
【0003】
過去において、この問題は、誘電体層の最も高い可能な平坦性によって対処されていたが、顕微鏡スケールでは、表面は決して完全に平坦ではない。
【0004】
最近、この問題は自己整合分子によってアプローチされた。この自己整合は再び、分子スケールでの表面不整によって乱されうる。
【0005】
本発明のアプローチは、二つの共役部分がα結合架橋によって連結される二次元の代わりに三次元で電荷を移動することができる分子を与えることである。α結合架橋は、表面欠陥に敏感でない電荷移動を促進する。
【0006】
本発明の図4は、架橋されていない分子に比べて架橋された分子によって達成される改良の原理を示す。
【0007】
本発明の架橋された分子はオリゴチオフェン誘導体である。
【0008】
架橋オリゴチオフェン誘導体は、A.Berlin他によって、「Anodic coupling of oligothiophenes bridged by ethylene groups」,Synthetic Metals,55−57(1993),4796−4801に開示された。同様の構造物はまた、Tadatake Sato他によって、「Synthesis and photophysical properties of 1,3−Di(oligothienyl)propane」,Tetrahedron Letters,Vol.38,No34,pp.6039−6042,1997に開示された。
【0009】
それでもなお、上記刊行物に開示された分子は本発明のものとは異なり、他の目的のために合成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、従来技術の欠点を克服でき、しかも半導体層が適用される不整表面による表面欠陥の影響を低減できる架橋オリゴチオフェン誘導体に基づいた新規な分子構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、下記式I又はIIのオリゴチオフェン誘導体を開示する:


式中、X=H又はCHであり、
Y=H又はCHであり、
n=1又は2であり、
R=6〜15個の炭素原子を有する炭素鎖であり、枝分かれされていてもされな
くてもよく、飽和されていてもされなくてもよい。
【0012】
本発明の好ましい実施態様は以下の通りである:
− Rが下記のa,b、又はcである式I又はIIのオリゴチオフェン誘導体:

− X=Y=Hであり、Rがaであり、n=1である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=Y=Hであり、Rがbであり、n=1である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=Y=Hであり、Rがcであり、n=1である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=Y=CHであり、Rがaであり、n=1である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=Y=CHであり、Rがbであり、n=1である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=Y=CHであり、Rがcであり、n=1である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=HでY=CHであり、Rがaであり、n=1である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=HでY=CHであり、Rがbであり、n=1である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=HでY=CHであり、Rがcであり、n=1である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=Y=Hであり、Rがaであり、n=2である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=Y=Hであり、Rがbであり、n=2である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=Y=Hであり、Rがcであり、n=2である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=Y=CHであり、Rがaであり、n=2である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=Y=CHであり、Rがbであり、n=2である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=Y=CHであり、Rがcであり、n=2である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=HでY=CHであり、Rがaであり、n=2である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=HでY=CHであり、Rがbであり、n=2である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− X=HでY=CHであり、Rがcであり、n=2である、式Iのオリゴチオフェン誘導体。
− Rがaであり、n=2である、式IIのオリゴチオフェン誘導体。
− Rがbであり、n=2である、式IIのオリゴチオフェン誘導体。
− Rがcであり、n=2である、式IIのオリゴチオフェン誘導体。
− Rがaであり、n=1である、式IIのオリゴチオフェン誘導体。
− Rがbであり、n=1である、式IIのオリゴチオフェン誘導体。
− Rがcであり、n=1である、式IIのオリゴチオフェン誘導体。
【0013】
本発明はさらに、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体の液晶媒体での使用を開示する。
【0014】
本発明はさらに、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体の半導体としての使用を開示する。
【0015】
本発明はさらに、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体を含む電子デバイス要素を開示する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】図1は、偏光下での193℃の1,2−ジ−(5−ヘキシル−2−ターチオフェン)エタン10aの光学的組織の写真を表す。
【0017】
【図2】図2は、式IIのオリゴチオフェン誘導体の合成を概略的に表す。
【0018】
【図3】図3は、式Iのオリゴチオフェン誘導体の合成を概略的に表す。
【0019】
【図4】図4は、架橋されていない分子と比較して架橋された分子の利点を概略的に表す。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明の分子のために使用される様々な合成工程において、全ての化学薬品はAldrich又はAcrosから購入され、特記しない限りさらなる精製を行なわずに使用された。THFは、青紫色が持続するまでナトリウム及びベンゾフェノン上で還流され、反応フラスコに直接蒸留された。ヘキサン中のBuLiの市販溶液は、使用直前にPhCHCOOHで滴定された。t−BuOKはTHF(1M)の溶液として使用された。
【0021】
化学構造の同定のために、H−NMR(300MHz)及び13C−NMR(75MHz)スペクトルがBrucker Avance 300分光計でCDClにおいて記録された。化学シフト(δ)はTMS(内部標準)に対してppmで与えられ、結合定数(J)はHzで与えられる。EI−MS(70eV)スペクトルはVG Micromass 7070F装置で記録された。
【0022】
液晶特性に関して、相転移温度は示差走査熱量計(Mettler Toledo DSC 821)によって測定され、光学的組織は偏光顕微鏡(Nikon Eclipse 80i)で観察された。1,2−ジ−(5−ブロモ−2−チエニル)エタン[1],5−ヘキシルターチオフェン[2],5−(3,7−ジメチルオクチル)ビチオフェン[3]及び5−メルカプト−5′−ヘキシルターチオフェン[4]は文献に記載されているように作られた。
【0023】
以下の記載において、アンダーラインされた数字は図2及び3に示された中間体分子に関し、a,b及びcの表記は請求項2に記載されたR基のタイプに関する。
【0024】
ボロン酸エステル誘導体のための一般的手順1
THFにおけるモノアルキル化オリゴチオフェンの1.3mmolの溶液を−78℃に冷却し、2当量のBuLiを液滴状に添加する。混合物を−78℃で15分間攪拌する。次いで、1.6mmolの2−イソプロポキシ−4,4−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロランを混合物に添加する。この溶液を−78℃で30分間攪拌し、室温まで3時間で徐々に加熱する。反応混合物をエーテル(50ml)に注ぎ、次いで、2.5mlの1M HCl溶液と混合された水に注ぐ。有機相を抽出し、MgSO上で乾燥し、蒸発する。生成物は次いで、他の精製なしで次の反応のために使用される。
【0025】
5−(3,7−ジメチルオクチル)−5′−(4,4,5,5−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロラン−2−イル)−2,2′−ビチオフェン8b
手順1に従って1.3mmol(0.4mg)の5−(3,7−ジメチルオクチル)ビチオフェン6b及び0.3mlの2−イソプロポキシ−4,4−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロランから作られる。
透明な液体が得られる。収率:98%。
H NMR(300MHz,CDCl,25℃):δ=7.50(d,1H,J=3.7Hz);7.15(d,1H,J=3.7Hz);7.03(d,1H,J=3.7Hz);6.68(d,1H,J=3.7Hz);2.80(t,2H,J=7.7Hz),1.71−1.10(m,23H),0.91(d,3H,J=6.3Hz),0.86(d,6H,J=6.7Hz)ppm.
【0026】
5−(3,7,11−トリメチルドデシル−2,6,10−トリエン)−5′−(4,4,5,5−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロラン−2−イル)−2,2′−ビチオフェン8c
手順1に従って1.8mmol(670mg)の5−(3,7,11−トリメチルドデシル−2,6,10−トリエン)ビチオフェン及び0.5mlの2−イソプロポキシ−4,4−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロランから作られる。
緑色の液体が得られる。収率:98%。
H NMR(300MHz,CDCl,25℃):δ=7.50(d,1H,J=3.7Hz);7.15(d,1H,J=3.7Hz);7.03(d,1H,J=3.7Hz);6,68 (d,1H,J=3.7Hz);5.4(t,J=8.8Hz,1H),5.11−5.07(m,4H),3.5(d,7.2Hz,2H),1.74−0.8(m,30H)ppm.
【0027】
5−ヘキシル−5′′−(4,4,5,5−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロラン−2−イル)−2,2′′−ターチオフェン9a
手順1に従って1.3mmol(440mg)の5−ヘキシルターチオフェン7a及び1.6mmol(0.4ml)の2−イソプロポキシ−4,4−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロランから作られる。
緑色の固体が得られる。収率:96%。
H NMR(300MHz,CDCl,25℃):δ=7.51(d,1H,J=3.7Hz),7.21(d,1H,J=3.7Hz),7.00−6.97(m,3H),6.68(d,1H,J=3.7Hz),2.79(t,2H,J=7.3Hz),1.68(quint,4H,J=7.7Hz),1.41−1.24(m,15H),0.89(t,3H,J=6.6Hz)ppm.
【0028】
鈴木カップリング法のための一般的手順2
トルエンを有する溶液(10ml)における0.7mmolの1,2−ジ−(5−ブロモ−2−チエニル)エタン及び95mgのPd触媒を75℃に加熱し、EtOHにおけるボロン酸エステル(3当量)の溶液(6ml)及び水におけるKCO(18当量)の溶液(6ml)を液滴状に添加する。75℃で24時間攪拌後、混合物を冷却し、濾別する。固体はトルエンから結晶化される。
【0029】
1,2−ジ−(5−ヘキシルターチオフェン)エタン10a
一般的な手順2に従って300mgの1,2−ジ−(5−ブロモ−2−チエニル)エタン及び905mgの5−ヘキシル−5′−(4,4,5,5−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロラン−2−イル)−2,2′−ビチオフェン8aから作られる。
オレンジ色の固体がトルエンからの結晶化後に得られる。収率:67%。
H NMR(300MHz,CDCl,25℃):δ=6.99−6.96(m,4H),6.70(d,1H,J=3.7Hz),6.67(d,1H,J=3.7Hz),3.17(s,4H),2.79(t,4H,J=7.3Hz),1.68(quint,4H,J=7.3Hz),1.30−1.33(m,12H),0.89(t,6H,J=6.9Hz)ppm.DSC:K 113℃ LC1 175℃ LC2 213℃ I.
【0030】
1,2−ジ−(5−(3,7−ジメチルオクチル)ターチオフェン)エタン10b
一般的な手順1に従って0.2mmol(74mg)の1,2−ジ−(5−ブロモ−2−チエニル)エタン及び0.6mmol(250mg)の5−(3,7−ジメチルオクチル)−5′−(4,4,5,5−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロラン−2−イル)−2,2′−ビチオフェン9bから作られる。
オレンジ色の固体がトルエンからの結晶化後に得られる。収率:71%。
H NMR(300MHz,CDCl,25℃):δ=6.99−6.96(m,4H),6.71(d,1H,J=3.7Hz);6.68(d,1H,J=3.7Hz),3.17(s,4H),2.79(t,4H,J=7.5Hz),1.68(quint,4H,J=7.5Hz),1.71−1.10(m,16H),0.91(d,6H,J=6.3Hz),0.86(d,12H,J=6.7Hz)ppm.DSC:K 126℃ LC 157℃ I.
【0031】
1,2−ジ−(5−ヘキシルクオータチオフェン)エタン11a
一般的な手順1に従って0.4mmol(147mg)の1,2−ジ−(5−ブロモ−2−チエニル)エタン及び1.2mmol(552mg)の5−ヘキシル−5′′−(4,4,5,5−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロラン−2−イル)−2,2′′−ターチオフェン9aから作られる。
赤色の固体がメタノール中でソックスレー抽出される。収率:65%。
H NMR(300MHz,CDCl,25℃):δ=7.06−6.90(m,6H),6.68(d,1H,J=3.3Hz),6.64(d,1H,J=3.3Hz),3.19(s,4H),2.80(t,4H,J=7,7Hz),1.70(quint,4H,J=7.3Hz),1.36−1.24(m,12H),0.93(t,6H,J=6.6Hz)ppm.Mp:261℃.
【0032】
1,2−ジ−(5−(3,7,11−トリメチルドデシル−2,6,10−トリエン)ターチオフェン)エタン10c
一般的な手順1に従って0.2mmol(74mg)の1,2−ジ−(5−ブロモ−2−チエニル)エタン4及び0.2mmol(100mg)の5−(3,7,11−トリメチルドデシル−2,6,10−トリエン)−5′−(4,4,5,5−テトラメチル−1,2,3−ジオキサボロラン−2−イル)−2,2′−ビチオフェン9bから作られる。
黄色の固体がトルエンからの結晶化後に得られる。収率:20%。
H NMR(300MHz,CDCl,25℃):δ=6.99−6.96(m,4H),6.70(d,1H,J=3.7Hz),6.67(d,1H,J=3.7Hz),3.17(s,4H),5.4(t,J=6.6Hz,2H),5.11−5.09(m,8H),3.5(d,J=6.3Hz,4H),2.33−1.94(m,8H),1.61(s,6H),1.59(s,6H),1.45−1.33(m,4H),1.08(s,6H),1.06(s,6H)ppm.
【0033】
1,2−ジ−(5−(3,7−ジメチルオクチル)−5−ターチオフェン)ジサルファイド14a
4mlのジクロロメタンにおける0.04mlのSOClを、室温で2mlのジクロロメタンにおける0.8mmol(300mg)の5−メルカプト−5′−ヘキシルターチオフェン13aに液滴状に添加する。溶液を室温で1時間攪拌する。反応の完了後、溶媒を減圧下で蒸発する。
黄色の固体が得られる。収率:85%。
H NMR(300MHz,CDCl,25℃):δ=7.09(t,2H,J=4.0Hz),7.04−6.99(m,3H),6.68(d,1H,J=3.7Hz),2.80(t,2H,J=7.3Hz),1.68(quint,4H,J=7.3Hz),1.41−1.25(m,28H),0.89(t,6H,J=6.6Hz)ppm.Decomposition>250℃.

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式I又はIIのオリゴチオフェン誘導体:


式中、X=H又はCHであり、
Y=H又はCHであり、
n=1又は2であり、
R=6〜15個の炭素原子を有する炭素鎖であり、枝分かれされていてもされな
くてもよく、飽和されていてもされなくてもよい。
【請求項2】
Rが下記のa,b、又はcである、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体:

【請求項3】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=Hであり、Rはaであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項4】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=Hであり、Rはbであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項5】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=Hであり、Rはcであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項6】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=CHであり、Rはaであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項7】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=CHであり、Rはbであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項8】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=CHであり、Rはcであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項9】
前記誘導体が式Iであり、X=HでY=CHであり、Rはaであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項10】
前記誘導体が式Iであり、X=HでY=CHであり、Rはbであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項11】
前記誘導体が式Iであり、X=HでY=CHであり、Rはcであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項12】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=Hであり、Rはaであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項13】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=Hであり、Rはbであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項14】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=Hであり、Rはcであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項15】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=CHであり、Rはaであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項16】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=CHであり、Rはbであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項17】
前記誘導体が式Iであり、X=Y=CHであり、Rはcであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項18】
前記誘導体が式Iであり、X=HでY=CHであり、Rはaであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項19】
前記誘導体が式Iであり、X=HでY=CHであり、Rはbであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項20】
前記誘導体が式Iであり、X=HでY=CHであり、Rはcであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項21】
前記誘導体が式IIであり、Rはaであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項22】
前記誘導体が式IIであり、Rはbであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項23】
前記誘導体が式IIであり、Rはcであり、n=2である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項24】
前記誘導体が式IIであり、Rはaであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項25】
前記誘導体が式IIであり、Rはbであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項26】
前記誘導体が式IIであり、Rはcであり、n=1である、請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体。
【請求項27】
請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体の液晶媒体での使用。
【請求項28】
請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体の半導体としての使用。
【請求項29】
請求項1に記載のオリゴチオフェン誘導体を含む電子デバイス要素。

【図2】
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【図3】
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【図1】
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【図4】
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【公表番号】特表2010−526121(P2010−526121A)
【公表日】平成22年7月29日(2010.7.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−506931(P2010−506931)
【出願日】平成20年5月7日(2008.5.7)
【国際出願番号】PCT/EP2008/055643
【国際公開番号】WO2008/135592
【国際公開日】平成20年11月13日(2008.11.13)
【出願人】(505371070)ユニヴェルシテ リブル ドゥ ブリュッセル (8)
【出願人】(500069356)ユニヴェルシテ ド モン−ゼノ (1)
【Fターム(参考)】