(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-15
(45)【発行日】2023-05-23
(54)【発明の名称】芳香族化合物の製造方法
(51)【国際特許分類】
C07C 17/25 20060101AFI20230516BHJP
C07C 25/22 20060101ALI20230516BHJP
C07C 13/62 20060101ALI20230516BHJP
C07C 5/00 20060101ALI20230516BHJP
【FI】
C07C17/25
C07C25/22
C07C13/62
C07C5/00
(21)【出願番号】P 2019034298
(22)【出願日】2019-02-27
【審査請求日】2022-01-17
(31)【優先権主張番号】P 2018060782
(32)【優先日】2018-03-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2018153491
(32)【優先日】2018-08-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003300
【氏名又は名称】東ソー株式会社
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 真人
(72)【発明者】
【氏名】上田 さおり
(72)【発明者】
【氏名】岩永 和也
(72)【発明者】
【氏名】宮下 真人
【審査官】安藤 倫世
(56)【参考文献】
【文献】特開2004-256497(JP,A)
【文献】特開2006-156980(JP,A)
【文献】特開2006-328006(JP,A)
【文献】特開2007-224011(JP,A)
【文献】特開2009-227652(JP,A)
【文献】特開2006-290786(JP,A)
【文献】特開2010-070473(JP,A)
【文献】国際公開第2006/109569(WO,A1)
【文献】国際公開第2018/181462(WO,A1)
【文献】特開2018-174322(JP,A)
【文献】特開2004-175675(JP,A)
【文献】特開2007-197400(JP,A)
【文献】国際公開第2008/047896(WO,A1)
【文献】国際公開第2010/098372(WO,A1)
【文献】Wang, Sheng-Li et al,Synthesis of biphenylenes and their higher homologues by cyclization of aryne derivatives,Angewandte Chemie, International Edition ,2017年,56(46),,14694-14697,(129, 14886-14889)
【文献】JIN, Zexin et al.,Regioselective Synthesis of [3]Naphthylenes and Tuning of Their Antiaromaticity,Journal of the Americal Chemical Society,2017年,139(44),pp. 15933-15939,ISSN: 0002-7863
【文献】SHEPHERD, Michael K.,Cyclobutarenes. Part 4. Biphenyleno[2,1-a]biphenylene,Journal of the Chemical Society, Parkin Transactions 1: Organic and Bio-Organic Chemistry,1994年,(8),pp. 1055-1059,ISSN: 0300-922X
【文献】Jones, K.,Product class 3: dibenzofurans,Science of Synthesis,2001年,10,,131-154
【文献】Andrews, M. D.,Product class 6: dibenzothiophenes,Science of Synthesis ,2001年,10,,211-263
【文献】Murphy, P. J.,Product class 9: dibenzoselenophenes,Science of Synthesis ,2001年,10,,307-323
【文献】Chambers, Richard D.; Spring, D. J.,Polyfluoroaryl organometallic compounds. XII. Nucleophilic substitution in octafluorodibenzothiophene, and related compounds,Tetrahedron,1971年,27(3),,669-80
【文献】Rodin, O. G. et al,Electronic structures of π-systems. III. Photoelectron spectra and electronic structure of dibenzochalcogenophenes,Zhurnal Obshchei Khimii ,1988年,58(6),,1409-15
【文献】渡辺真人ら,ターフェニレン化合物の合成及び溶液プロセスに適応可能なTFT用ターフェニレン半導体材料,東ソー研究・技術報告,2007年,51,pp. 21-25
【文献】EISENBRAUN, E. J. et al.,Synthesis and catalytic dehydrogenation of trimethylnaphthalenones,Preprints - American Chemical Society, Division of Petroleum Chemistry,10(1),1965年,pp. 33-35,CAplus [online], [retrieved on 2018.06.06], Retrieved from: STN, Accession No. 1966:490466, 全文
【文献】BARTON, John W. et al.,Polycyclic biphenylenes. Part V. The PMR spectra of annelated biphenylenes,Tetrahedron,1985年,41(7),pp. 1323-1328,ISSN: 0040-4020
【文献】NICOLAIDES, D. N.,Bis-Wittig Reactions of Thiophene-2,3-dicarbaldehyde with 1,2- and 1,4-Bis-ylids,Synthesis,1977年,(2),pp. 127-129,ISSN: 0039-7881
【文献】CHRISTOPHE, Stephanie et al.,Design of new anticancer drugs. II. Easy arynic access to benzocyclobutacarbazoles, a new family of,Tetrahedron Letters,1998年,39(51),pp. 9431-9434,ISSN: 0040-4039
【文献】FUKAZAWA, A. et al.,Thiophene-Fused Bisdehydro[12]annulene That Undergoes Transannular Alkyne Cycloaddition by Either Li,Journal of the American Chemical Society,2013年,135(5),pp. 1731-1734,ISSN: 0002-7863
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07C
CAplus/CASREACT/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(4-I)または(4-II)で示される化合物を
直鎖アルキルリチウムと反応させ、下記一般式(3-I)または(3-II)で示される芳香族化合物を製造することを特徴とする芳香族化合物の製造方法。
【化1】
(ここで、A
1は
CR
3
=CR
4
を、R
1
及びR
2
は水素を、R
3
は、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基を、R
4
~R
8
は水素を、R
10
及びR
11
は水素を表す。X
2は
CR
22
=CR
23
を、R
25
及びR
21
は水素を、R
22
は、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基を、R
23
は水素を表す。)
【化2】
(ここで、X
3及びX
4は、それぞれ独立して、ハロゲンを示し、
R
1a
及びR
25a
は、それぞれ独立して、ハロゲンを示し、A
1、R
2、R
5~R
8、R
10、R
11、X
2及びR
21は、上記一般式(3-I)、(3-II)におけるA
1、R
2、R
5~R
8、R
10、R
11、X
2及びR
21と同意義を示す。)
【請求項2】
直鎖アルキルリチウムを、一般式(4-I)または(4-II)で示される化合物に対して、3.0から7.0当量の範囲で使用する請求項
1に記載の芳香族化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機半導体材料等の電子材料への展開が可能な新規な芳香族化合物の製造方法に関するものであり、特に溶解性及び耐熱性に優れることから様々なデバイス作製プロセスに適用可能な新規な芳香族化合物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
有機薄膜トランジスタに代表される有機半導体デバイスは、省エネルギー、低コスト及びフレキシブルといった無機半導体デバイスにはない特徴を有することから近年注目されている。この有機半導体デバイスは、有機半導体層、基板、絶縁層、電極等の数種類の材料から構成され、中でも電荷のキャリア移動を担う有機半導体層は該デバイスの中心的な役割を有している。そして、有機半導体デバイス性能は、この有機半導体層を構成する有機半導体材料のキャリア移動度により左右されることから、高キャリア移動度を与える有機半導体材料の出現が所望されている。
【0003】
有機半導体層を作製する方法としては、高温真空下、有機材料を気化させて実施する真空蒸着法、有機材料を適当な溶媒に溶解させその溶液を塗布する塗布法等の方法が一般的に知られている。このうち、塗布法においては、高温高真空条件を用いることなく印刷技術を用いても実施することができるため、デバイス作製の大幅な製造コストの削減を図ることが期待でき、経済的に好ましいプロセスである。
【0004】
このような塗布法に使用される有機半導体材料は、高いキャリア移動度、及びデバイス作製のプロセス上の観点から、130℃以上の耐熱性及び室温での溶解度が0.1重量%以上を持つことが好ましい。さらに、デバイスの観点からは電極との接触抵抗を小さくするためHOMOレベル-5.4eV以上であり、電極の仕事関数に近いことが好ましい。
【0005】
ここで、一般的に、縮合環系の棒状の分子長軸を有する低分子半導体は、高分子半導体と比べて結晶性が高いため高キャリア移動度を発現しやすいことが知られている。しかし、縮合環数が5以下では低融点及びHOMOレベルが低い課題が、縮合環数が6以上では低溶解性である課題があり、高キャリア移動度、高耐熱性、適当な溶解性と高いHOMOレベルを兼ね合わせた低分子系の有機半導体材料は殆ど知られていないのが現状である。
【0006】
現在、低分子系材料としては、2,7-ジアルキル置換ベンゾチエノベンゾチオフェン(縮合4環)(例えば、特許文献1参照及び非特許文献1参照)、6,6’-ジアルキルジナフトチエノチオフェン(縮合6環)(例えば、特許文献2参照)、ターフェニレン誘導体(例えば、特許文献3参照)等が提案されている。
【0007】
しかし、特許文献1及び非特許文献1に記載されたジアルキル置換ベンゾチエノベンゾチオフェンの場合、HOMOレベルが-5.5eVであり、HOMOレベルの向上が求められるものであった。また、130℃以上に加熱するとトランジスタ動作が失われるという問題があった。
【0008】
特許文献2に記載の6,6’-ジアルキルジナフトチエノチオフェンは、60℃での溶解度が0.08g/L以下(0.01重量%以下、トルエン)と低い課題があった。
【0009】
さらに特許文献3に記載のターフェニレン誘導体は、ベンゼン環とシクロブテン環からなるビフェニレン骨格を有する剛直な化合物であるため、有機半導体材料として期待される化合物であるが、環化の合成収率に課題があった。
【0010】
一方、ビフェニレン誘導体は縮合環系の分子長軸を有する低分子であり、低分子半導体としての使用が見込めるものである。ビフェニレン誘導体を製造する方法としては、ハロリチウムビアリール誘導体からベンザインを発生させる分子内環化が報告されている(例えば、非特許文献2参照)。
【0011】
しかし、非特許文献2に記載されたビフェニレン誘導体の製造方法は、ターシャリーブチルリチウムを用い、反応温度が-100℃という過酷な条件を必要とする課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【文献】WO2008/047896号公報
【文献】WO2010/098372号公報
【文献】WO2006/109569号公報
【非特許文献】
【0013】
【文献】ジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサエティー、2007年、129巻、15732~15733頁
【文献】アンゲヴァンテ ケミー インターナショナル エディション、2017年、56巻、14694~14697頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高キャリア移動度で高耐熱性、適当な溶解性及び高いHOMOレベルを持つことが期待される新規なビフェニレン誘導体及びその類似化合物の実用的な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討の結果、特定の化合物を特定のアルキルリチウムと反応させる芳香族化合物の製造方法が上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【0016】
即ち、本発明は、下記一般式(2-I)または(2-II)で示される化合物を直鎖アルキルリチウムと反応させる下記一般式(1-I)または(1-II)で示される芳香族化合物の製造方法に関するものである。
【0017】
【0018】
(ここで、Aは共有結合、酸素、硫黄、セレン、NR14、またはCR15=CR16を示し、A1はCR3=CR4、酸素、硫黄、またはセレンを示し、A2はCR7=CR8、酸素、硫黄、またはセレンを示し、A3はCR5=CR6、酸素、硫黄、またはセレンを示す。R1~R8の隣接する二つからなる組合せの内、1組~3組が単環~縮合4環を形成し、該単環~縮合4環を構成する全ての環が4~6員環である。該単環~縮合4環を形成しなかったR1~R8は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数4~22のアルカジエニル基、炭素数4~22のアルカジイニル基、または炭素数4~26のアリール基を示す。R14~R16は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数4~22のアルカジエニル基、炭素数4~22のアルカジイニル基、または炭素数4~26のアリール基を示す。)
【0019】
【0020】
(ここで、X3及びX4は、それぞれ独立してハロゲンを示す。A、A1~A3、R1、R2、及びR5~R8は、上記一般式(1-I)、(1-II)におけるA、A1~A3、R1、R2、及びR5~R8と同意義を示す。)。
【0021】
以下に本発明を詳細に説明する。
【0022】
本発明は、上記一般式(1-I)または(1-II)で示される芳香族化合物の製造方法である。
【0023】
上記一般式(1-I)、(1-II)において、Aは、共有結合、酸素、硫黄、セレン、NR14、またはCR15=CR16を示し、反応の収率が高いことから共有結合、酸素、硫黄が好ましく、共有結合がさらに好ましい。
【0024】
上記一般式(1-I)、(1-II)において、A1はCR3=CR4、酸素、硫黄、またはセレン、A2はCR7=CR8、酸素、硫黄、またはセレン、A3はCR5=CR6、酸素、硫黄、またはセレンを示す。反応が進行しやすいことから、A1がCR3=CR4、硫黄、A2がCR7=CR8、硫黄、A3がCR5=CR6、硫黄であることが好ましく、A1がCR3=CR4、A2がCR7=CR8、A3がCR5=CR6であることがさらに好ましい。
【0025】
上記一般式(1-I)、(1-II)において、R1~R8の隣接する二つからなる組合せの内、1組~3組が単環~縮合4環を形成し、該単環~縮合4環を構成する全ての環が4~6員環である。該4~6員環である環の具体例としてはシクロブテン環、チオフェン環、フラン環、セレノフェン環、チアゾール環、オキサゾール環、ピロール環、イミダゾール環、ベンゼン環、ピリジン環等を挙げることができ、高移動度のため、シクロブテン環、チオフェン環、フラン環、セレノフェン環、ベンゼン環が好ましい。特に高溶解性のため、4または5員環が好ましく、シクロブテン環、チオフェン環、フラン環、セレノフェン環がさらに好ましい。
【0026】
一方、上記一般式(1-I)、(1-II)において、該単環~縮合4環を形成しなかったR1~R8は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数4~22のアルカジエニル基、炭素数4~22のアルカジイニル基、または炭素数4~26のアリール基を示す。
【0027】
該R1~R8におけるハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を示し、安定であることからフッ素、塩素が好ましい。
【0028】
該R1~R8における炭素数1~20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、n-ペンチル基、イソバレリル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-オクタデシル基、2-エチルヘキシル基、3-エチルヘプチル基、3-エチルデシル、2-ヘキシルデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の直鎖、分岐、又は環状アルキル基が挙げられ、該炭素数1~20のアルキル基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。そして、その中でも特に高移動度及び高溶解性を示す芳香族化合物となることから、炭素数1~14のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基である炭素数1~14の直鎖アルキル基がさらに好ましい。
【0029】
該R1~R8における炭素数2~20のアルケニル基としては、例えば、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、2-メチルプロペニル基、n-ペンテニル基、2-メチルブテニル基、n-ヘキセニル基、2-メチルペンテニル基、n-ヘプテニル基、n-オクテニル基、2-エチルヘキセニル基、n-ノネル基、2-エチルヘプテニル基、n-デセニル基、n-ドデセニル基、シクロペンテニル-1-基、シクロヘキセニル-1-基、シクロヘプテニル-1-基等が挙げられ、該炭素数2~20のアルケニル基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。
【0030】
該R1~R8における炭素数2~20のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、n-ペンチニル基、n-ヘキシニル基、n-ヘプチニル基、n-オクチニル基、n-ノニニル基、n-デシニル基、n-ドデシニル基等が挙げられ、該炭素数2~20のアルキニル基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。
【0031】
該R1~R8における炭素数4~22のアルカジエニル基としては、例えば、ブタジエニル基、ペンタジエニル基、ヘキサジエニル基、n-ヘプタジエニル基、n-オクタジエニル基、n-ノナジエニル基、n-デカジエニル基、n-ドデカジエニル基、n-トリデカジエニル基等が挙げられ、炭素数4~22のアルカ-1,3-ジエニル基であることが好ましく、ヘキサ-1,3-ジエニル基、n-ヘプタ-1,3-ジエニル基、n-オクタ-1,3-ジエニル基、n-ノナ-1,3-ジエニル基、n-デカ-1,3-ジエニル基がさらに好ましい。該炭素数4~22のアルカジエニル基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。
【0032】
該R1~R8における炭素数4~22のアルカジイニル基としては、例えば、ブタジイニル基、ペンタジイニル基、ヘキサジイニル基、n-ヘプタジイニル基、n-オクタジイニル基、n-ノナジイニル基、n-デカジイニル基、n-ドデカジイニル基、n-トリデカジイニル基等が挙げられ、炭素数4~22の1,3-アルカジイニル基であることが好ましく、ヘキサ-1,3-ジイニル基、n-ヘプタ-1,3-ジイニル基、n-オクタ-1,3-ジイニル基、n-ノナ-1,3-ジイニル基、n-デカ-1,3-ジイニル基がさらに好ましい。該炭素数4~22のアルカジイニル基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。
【0033】
該R1~R8における炭素数4~26のアリール基は、炭素数4~24のヘテロアリール基を含む。該炭素数4~26のアリール基としては、例えば、フェニル基;p-トリル基、p-(n-ヘキシル)フェニル基、p-(n-オクチル)フェニル基、p-(2-エチルヘキシル)フェニル基等のアルキル置換フェニル基;2-フリル基、2-チエニル基;5-フルオロ-2-フリル基、5-メチル-2-フリル基、5-エチル-2-フリル基、5-(n-プロピル)-2-フリル基、5-(n-ブチル)-2-フリル基、5-(n-ペンチル)-2-フリル基、5-(n-ヘキシル)-2-フリル基、5-(n-オクチル)-2-フリル基、5-(2-エチルヘキシル)-2-フリル基、5-フルオロ-2-チエニル基、5-メチル-2-チエニル基、5-エチル-2-チエニル基、5-(n-プロピル)-2-チエニル基、5-(n-ブチル)-2-チエニル基、5-(n-ペンチル)-2-チエニル基、5-(n-ヘキシル)-2-チエニル基、5-(n-オクチル)-2-チエニル基、5-(2-エチルヘキシル)-2-チエニル基等のアルキル置換ヘテロアリール基を挙げることができ、該炭素数4~26のアリール基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。
【0034】
これらのR1~R8のうち、高移動度のため、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基が好ましく、水素、フッ素、塩素、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基がさらに好ましく、水素が特に好ましい。
【0035】
一般式(1-I)及び(1-II)において、R14~R16は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数4~22のアルカジエニル基、炭素数4~22のアルカジイニル基、または炭素数4~26のアリール基を示す。
【0036】
該R14~R16におけるハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を示し、安定であることからフッ素、塩素が好ましい。
【0037】
該R14~R16における炭素数1~20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、n-ペンチル基、イソバレリル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-オクタデシル基、2-エチルヘキシル基、3-エチルヘプチル基、3-エチルデシル、2-ヘキシルデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の直鎖、分岐、又は環状アルキル基が挙げられ、該炭素数1~20のアルキル基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。そして、その中でも特に高移動度及び高溶解性を示す芳香族化合物となることから、炭素数1~14のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基である炭素数1~14の直鎖アルキル基がさらに好ましい。
【0038】
該R14~R16における炭素数2~20のアルケニル基としては、例えば、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、2-メチルプロペニル基、n-ペンテニル基、2-メチルブテニル基、n-ヘキセニル基、2-メチルペンテニル基、n-ヘプテニル基、n-オクテニル基、2-エチルヘキセニル基、n-ノネル基、2-エチルヘプテニル基、n-デセニル基、n-ドデセニル基、シクロペンテニル-1-基、シクロヘキセニル-1-基、シクロヘプテニル-1-基等が挙げられ、該炭素数2~20のアルケニル基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。
【0039】
該R14~R16における炭素数2~20のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、n-ペンチニル基、n-ヘキシニル基、n-ヘプチニル基、n-オクチニル基、n-ノニニル基、n-デシニル基、n-ドデシニル基等が挙げられ、該炭素数2~20のアルキニル基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。
【0040】
該R14~R16における炭素数4~22のアルカジエニル基としては、例えば、ブタジエニル基、ペンタジエニル基、ヘキサジエニル基、n-ヘプタジエニル基、n-オクタジエニル基、n-ノナジエニル基、n-デカジエニル基、n-ドデカジエニル基、n-トリデカジエニル基等が挙げられ、炭素数4~22のアルカ-1,3-ジエニル基であることが好ましく、ヘキサ-1,3-ジエニル基、n-ヘプタ-1,3-ジエニル基、n-オクタ-1,3-ジエニル基、n-ノナ-1,3-ジエニル基、n-デカ-1,3-ジエニル基がさらに好ましい。該炭素数4~22のアルカジエニル基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。
【0041】
該R14~R16における炭素数4~22のアルカジイニル基としては、例えば、ブタジイニル基、ペンタジイニル基、ヘキサジイニル基、n-ヘプタジイニル基、n-オクタジイニル基、n-ノナジイニル基、n-デカジイニル基、n-ドデカジイニル基、n-トリデカジイニル基等が挙げられ、炭素数4~22の1,3-アルカジイニル基であることが好ましく、ヘキサ-1,3-ジイニル基、n-ヘプタ-1,3-ジイニル基、n-オクタ-1,3-ジイニル基、n-ノナ-1,3-ジイニル基、n-デカ-1,3-ジイニル基がさらに好ましい。該炭素数4~22のアルカジイニル基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。
【0042】
該R14~R16における炭素数4~26のアリール基は、炭素数4~24のヘテロアリール基を含む。該炭素数4~26のアリール基としては、例えば、フェニル基;p-トリル基、p-(n-ヘキシル)フェニル基、p-(n-オクチル)フェニル基、p-(2-エチルヘキシル)フェニル基等のアルキル置換フェニル基;2-フリル基、2-チエニル基;5-フルオロ-2-フリル基、5-メチル-2-フリル基、5-エチル-2-フリル基、5-(n-プロピル)-2-フリル基、5-(n-ブチル)-2-フリル基、5-(n-ペンチル)-2-フリル基、5-(n-ヘキシル)-2-フリル基、5-(n-オクチル)-2-フリル基、5-(2-エチルヘキシル)-2-フリル基、5-フルオロ-2-チエニル基、5-メチル-2-チエニル基、5-エチル-2-チエニル基、5-(n-プロピル)-2-チエニル基、5-(n-ブチル)-2-チエニル基、5-(n-ペンチル)-2-チエニル基、5-(n-ヘキシル)-2-チエニル基、5-(n-オクチル)-2-チエニル基、5-(2-エチルヘキシル)-2-チエニル基等のアルキル置換ヘテロアリール基を挙げることができ、該炭素数4~26のアリール基の少なくとも一つの水素はフッ素で置換されていてもよい。
【0043】
これらのR14~R16のうち、高移動度のため、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基が好ましく、水素、フッ素、塩素、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基がさらに好ましく、水素が特に好ましい。
【0044】
一般式(2-I)、(2-II)において、X3及びX4は、それぞれ独立してハロゲンを示す。該ハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、反応活性中間体のベンザインが安定に発生することから、X3は、フッ素、塩素、臭素が好ましく、X4は臭素が好ましい。
【0045】
一般式(2-I)、(2-II)において、A、A1~A3、R1、R2、及びR5~R8は、上記一般式(1-I)、(1-II)におけるA、A1~A3、R1、R2、及びR5~R8と同意義を示す。
【0046】
R1は、反応活性中間体のベンザインを発生しやすいことから、ハロゲンまたは水素が好ましく、臭素または水素のいずれかがさらに好ましい。
【0047】
本発明は、上記一般式(2-I)または上記(2-II)で示される化合物を直鎖アルキルリチウムと反応させるが、該直鎖アルキルリチウムとしては、例えば、n-ブチルリチウム、メチルリチウム、n-プロピルリチウム、n-ペンチルリチウム、n-ヘキシルリチウム、n-ヘプチルリチウム、n-オクチルリチウム、n-ノニルリチウム、n-デシルリチウム等が挙げられ、入手性が良好なことからn-ブチルリチウムが好ましい。
【0048】
該直鎖アルキルリチウムは、一般式(2-I)または(2-II)で示される化合物と反応し、該化合物のジリチウム塩を生成させることから、該化合物に対して、2.0から7.0当量の範囲で使用するが、高収率なため、2.2から6.0当量が好ましい。
【0049】
該反応は溶媒中で行うが、該溶媒としては該化合物のジリチウム塩が安定に存在できる溶媒であれば特に限定はないが、反応が進行しやすいことから、THF(テトラヒドロフラン)、ジエチルエーテル、ターシャリーブチルメチルエーテル、ターシャリーブチルエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジメトキシプロパン、ジオキサン等のエーテル系溶媒が好ましく、THFがさらに好ましい。
【0050】
該反応の温度は、例えば、-80℃~40℃が挙げられ、反応活性中間体のベンザインが発生しやすいことから-70℃~20℃が好ましく、-60℃~0℃がさらに好ましい。
【0051】
上記一般式(1-I)及び(1-II)の芳香族化合物は、合成の容易さから下記一般式(2)で示される芳香族化合物であることが好ましい。
【0052】
【0053】
[(ここで、R1~R8の隣接する二つからなる組合せの内、1組~3組が下記一般式(3)で示される単環~縮合4環を形成し、該単環~縮合4環を構成する全ての環が4~6員環である。下記一般式(3)を形成しなかったR1~R8、及びAは、上記一般式(1-I)、(1-II)における単環~縮合4環を形成しなかったR1~R8、及びAとそれぞれ同意義を示す。)
【0054】
【0055】
(ここで、Xは共有結合、酸素、硫黄、セレン、CR10=C、または窒素を示し、Yは炭素または窒素を示す。lはXが共有結合、酸素、硫黄、セレンのとき0であり、XがCR10=C、窒素のとき1である。mはYが炭素のとき1であり、Yが窒素のとき0である。R9~R11及びR13の隣接する二つからなる組合せの内、1組が下記一般式(4)で示される単環~縮合3環を形成し、該単環~縮合3環を構成する全ての環が4~6員環であることができる。下記一般式(4)を形成しなかったR9~R11及びR13は、上記一般式(1-I)、(1-II)における単環~縮合4環を形成しなかったR1~R4又はR5~R8と同様の基を示す。Xが共有結合のとき、一般式(2)のAは酸素、硫黄、セレン、NR14、またはCR15=CR16であり、Xが酸素、硫黄、セレン、CR10=C、または窒素のとき、一般式(2)のAは共有結合である。XがCR10=Cのとき、6員環を形成する隣接する二つからなる組合せの位置は、R1及びR2、R5及びR6である。但し、単環~縮合4環を形成しなかったR1~R8、一般式(4)を形成しなかったR9~R11及びR13、並びにR14、R15、及びR16が、同時に水素であることを除く。)
【0056】
【0057】
(ここで、X1は共有結合、酸素、硫黄、セレン、CR18=C、または窒素を示し、Y1は炭素または窒素を示す。nはX1が共有結合、酸素、硫黄、またはセレンのとき0であり、X1がCR18=C、または窒素のとき1である。oはY1が炭素のとき1であり、Y1が窒素のとき0である。R17~R20の隣接する二つからなる組合せの内、1組が下記一般式(5)または一般式(6)を構成し、4~6員環を形成することができる。一般式(2)のAが共有結合、NR14、またはCR15=CR16であるとき、一般式(5)または一般式(6)を構成しなかったR17~R20は、上記一般式(1-I)、(1-II)における単環~縮合4環を形成しなかったR1~R4又はR5~R8と同様の基を示す。また、一般式(2)のAが酸素、硫黄、またはセレンであるとき、一般式(5)または一般式(6)を構成しなかったR17~R20は、それぞれ独立して、水素、メチル基、エチル基、n-プロピル基、炭素数4~20のアルキル基からなる群から選ばれ、一つのみが炭素数4~20のアルキル基である。但し、該R17~R20は、同時に水素であることを除く。)
【0058】
【0059】
(ここで、X2は酸素、硫黄、セレン、CR22=CR23、またはNR24を示し、Y2はCR25または窒素を示す。R21~R25は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基からなる群から選ばれ、R21~R25のうち、1つ以上がハロゲンまたは炭素数1~20のアルキル基である。)
【0060】
【0061】
(ここで、R26は、炭素数1~20のアルキル基を示す。)]。
【0062】
上記一般式(2)において、R1~R8の隣接する二つからなる組合せの内、1組~3組が上記一般式(3)で示される単環~縮合4環を形成し、該単環~縮合4環を構成する全ての環が4~6員環である。該4~6員環である環の具体例としては、上記(1-I)、(1-II)における環と同様の環が挙げられ、特に高溶解性のため、4または5員環が好ましく、シクロブテン環、チオフェン環、フラン環、セレノフェン環がさらに好ましい。
【0063】
該R1~R8のうち、R1~R4の隣接する二つからなる組合わせとしては、一般式(3)で示される単環~縮合4環を形成するのが容易となることから、R1とR2のみ、R2とR3のみ、R3とR4のみ、R1とR2及びR3とR4の組み合わせが好ましい。該R1~R8のうち、R5~R8の隣接する二つからなる。組み合わせとしては、R5とR6のみ、R6とR7のみ、R5とR6及びR7とR8の組み合わせが好ましい。
【0064】
また、該R1~R8のうち、高移動度のため、R1~R4の隣接する二つからなる組合せの内、1組のみ、及びR5~R8の隣接する二つからなる組合せの内、1組のみが一般式(3)を構成することが好ましい。高耐熱性及び高溶解性の観点からR1とR2及びR5とR6が一般式(3)を構成すること、またはR2とR3及びR6とR7が一般式(3)を構成することがさらに好ましい。
【0065】
なお、一般式(2)において、R1~R8の全て、即ちR1とR2、R3とR4、R5とR6及びR7とR8が、一般式(3)を形成(隣接する4組全てが一般式(3)を形成)すると一般式(2)の芳香族化合物が円盤形状となり、有機半導体材料としての性能発現が困難になる場合がある。
【0066】
一般式(2)において、一般式(3)を形成しなかったR1~R8及びAは、上記一般式(1-I)、(1-II)における単環~縮合4環を形成しなかったR1~R8、及びAとそれぞれ同意義を示す。
【0067】
上記一般式(3)において、Xは共有結合、酸素、硫黄、セレン、CR10=C、または窒素を示し、Yは炭素または窒素を示す。高移動度のため、Xが共有結合、酸素、硫黄、セレン、またはCR10=Cを示し、かつYが炭素であることが好ましく、Xが酸素、硫黄、又はセレンを示し、かつYが炭素であることがさらに好ましい。ここで、一般式(2)におけるR2とR3及びR6とR7が一般式(3)を形成する場合は、高溶解性のため、Xは酸素、硫黄、セレンが好ましい。
【0068】
上記一般式(3)において、lはXが共有結合、酸素、硫黄、セレンのとき0であり、XがCR10=C、窒素のとき1である。mはYが炭素のとき1であり、Yが窒素のとき0である。
【0069】
上記一般式(3)において、R9~R11及びR13の隣接する二つからなる組合せの内、1組が上記一般式(4)で示される単環~縮合3環を形成し、該単環~縮合3環を構成する全ての環が4~6員環であることができる。該4~6員環である環は、例えば、シクロブテン環、フラン環、チオフェン環、セレノフェン環、チアゾール環、ベンゼン環、ピリジン環等を挙げることができ、高移動度であるため、シクロブテン環、フラン環、チオフェン環、セレノフェン環、ベンゼン環が好ましい。一般式(4)を形成しなかったR9~R11及びR13は、上記一般式(1-I)、(1-II)における単環~縮合4環を形成しなかったR1~R4又はR5~R8と同様の基を示す。
【0070】
上記一般式(3)において、Xが共有結合のとき、一般式(2)のAは酸素、硫黄、セレン、NR14、またはCR15=CR16であり、Xが酸素、硫黄、セレン、CR10=C、または窒素のとき、一般式(2)のAは共有結合である。すなわち、一般式(3)のXが共有結合のとき、一般式(2)のAは、安定であることから、酸素、硫黄、セレン、NR14、CR15=CR16であることが有機半導体材料として好適なものとなり、Xが酸素、硫黄、セレン、CR10=C、窒素のとき、高移動度のため、一般式(2)のAは共有結合であることが有機半導体材料として好適なものとなる。
【0071】
上記一般式(3)において、XがCR10=Cのとき、6員環を形成する隣接する二つからなる組合せの位置は、R1及びR2、R5及びR6である。このとき、屈曲構造で高溶解性となるため、有機半導体材料として好適なものとなる。
【0072】
上記一般式(3)において、単環~縮合4環を形成しなかったR1~R8、並びに一般式(4)を形成しなかったR9~R11及びR13は、同時に水素であることを除く。同時に水素であることを除くとき、高溶解性となるため、有機半導体材料として好適なものとなる。
【0073】
上記一般式(4)において、X1は共有結合、酸素、硫黄、セレン、CR18=C、または窒素を示し、Y1は炭素または窒素を示す。X1は高移動度のため、共有結合、酸素、硫黄、セレン、CR18=Cが好ましく、Y1は高移動度のため、炭素が好ましい。なお、一般式(3)のXが共有結合である時、高安定性であるため、一般式(4)のX1は酸素、硫黄、セレン、CR18=C、窒素であることが好ましく、CR18=Cがさらに好ましい。
【0074】
上記一般式(4)において、nはX1が共有結合、酸素、硫黄、またはセレンのとき0であり、X1がCR18=C、または窒素のとき1である。oはY1が炭素のとき1であり、Y1が窒素のとき0である。
【0075】
上記一般式(4)において、R17~R20の隣接する二つからなる組合せの内、1組が上記一般式(5)または一般式(6)を構成し、4~6員環を形成することができる。該4~6員環としては、例えば、ベンゾシクロブテン環、フラン環、チオフェン環、セレノフェン環、チアゾール環、ベンゼン環、ピリジン環を挙げることができ、高移動度であるため、ベンゾシクロブテン環、フラン環、チオフェン環、セレノフェン環、ベンゼン環が好ましい。
【0076】
上記一般式(4)において、一般式(2)のAが共有結合、NR14、またはCR15=CR16であるとき、一般式(5)または一般式(6)を構成しなかったR17~R20は、上記一般式(1-I)、(1-II)における単環~縮合4環を形成しなかったR1~R4又はR5~R8と同様の基を示す。このうち、該R17~R20が炭素数1~20のアルキル基であるとき、特に高移動度及び高溶解性を示す芳香族化合物となることから、炭素数4~14のアルキル基が好ましく、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基である炭素数4~14の直鎖アルキル基がさらに好ましい。なお、一般式(5)または一般式(6)を構成しなかったR17~R20は、高溶解性のため同時に水素でないことが好ましい。
【0077】
一般式(2)のAが酸素、硫黄、またはセレンであるとき、一般式(5)または一般式(6)を構成しなかったR17~R20は、それぞれ独立して、水素、メチル基、エチル基、n-プロピル基、炭素数4~20のアルキル基からなる群から選ばれ、一つのみが炭素数4~20のアルキル基である。このとき、高移動度となるため、有機半導体材料として好適なものとなる。また、該R17~R20のうち、一つのみが炭素数4~14のアルキル基であることがさらに好ましい。
【0078】
上記一般式(4)において、一般式(5)または一般式(6)を構成しなかったR17~R20は、同時に水素であることを除く。同時に水素であることを除くとき、高溶解性となるため、有機半導体材料として好適なものとなる。
【0079】
上記一般式(5)において、X2は酸素、硫黄、セレン、CR22=CR23、またはNR24を示し、Y2はCR25または窒素を示す。X2は高移動度のため、酸素、硫黄、セレン、CR22=CR23が好ましく、Y1は高移動度のためCR25が好ましい。
【0080】
上記一般式(5)において、R21~R25は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基からなる群から選ばれ、R21~R25のうち、1つ以上がハロゲン、または炭素数1~20のアルキル基である。該R21~R25のうち、1つ以上がハロゲンまたは炭素数1~20のアルキル基であるとき、高溶解性となり、好適なものとなる。
【0081】
該ハロゲンは、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を示し、安定であることからフッ素または塩素のいずれかが好ましい。
【0082】
該R21~R25の炭素数1~20のアルキル基としては、例えば、上述の(1-I)、(1-II)のR1~R8における炭素数1~20のアルキル基の例を挙げることができ、その中でも特に高移動度及び高溶解性を示す芳香族化合物となることから、炭素数4~14のアルキル基が好ましく、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基である炭素数4~14の直鎖アルキル基がさらに好ましい。
【0083】
上記一般式(6)のR26は、炭素数1~20のアルキル基を示し、高移動度及び高溶解性を示す芳香族化合物となることから、炭素数4~14のアルキル基が好ましく、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基である炭素数4~14の直鎖アルキル基がさらに好ましい。
【0084】
本発明の芳香族化合物の製造方法は、下記一般式(4-I)または(4-II)で示される化合物を用い、下記一般式(3-I)または(3-II)で示される芳香族化合物を製造する製造方法であってもよい。
【0085】
【0086】
(ここで、A1、R1、R2、及びR5~R8は、上記一般式(1-I)、(1-II)におけるA1、R1、R2、及びR5~R8と同意義を示す。R10及びR11は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数4~22のアルカジエニル基、炭素数4~22のアルカジイニル基、または炭素数4~26のアリール基を示す。X2は酸素、硫黄、セレン、CR22=CR23、またはNR24を示す。R21~R25は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、炭素数1~20のアルキル基からなる群から選ばれ、R21~R25のうち、1つ以上がハロゲンまたは炭素数1~20のアルキル基である。)
【0087】
【0088】
(ここで、X3及びX4は、それぞれ独立して、ハロゲンを示し、A1、R1、R2、R5~R8、R10、R11、X2、R21、及びR25は、上記一般式(3-I)、(3-II)における、A1、R1、R2、R5~R8、R10、R11、X2、R21、及びR25と同意義を示す。)。
【0089】
上記一般式(3-I)、(3-II)、(4-I)、及び(4-II)のA1は、反応が進行しやすいことから、CR3=CR4、硫黄であることが好ましく、CR3=CR4であることがさらに好ましい。X2は、反応が進行しやすいことから、CR22=CR23、硫黄であることが好ましく、CR22=CR23であることがさらに好ましい。
【0090】
上記一般式(4-I)、(4-II)において、X3及びX4は、それぞれ独立してハロゲンを示す。該ハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、反応活性中間体のベンザインが安定に発生することから、X3は、フッ素、塩素、臭素が好ましく、X4は臭素が好ましい。
【0091】
R1、R8、R11、及びR25は、反応活性中間体のベンザインを発生しやすいことから、ハロゲンまたは水素が好ましく、臭素、水素がさらに好ましい。
【0092】
A1がCR3=CR4であり、X2がCR22=CR23である場合、R2、R3、R21、及びR22は、反応活性中間体のベンザインを発生しやすいことから、ハロゲン、水素、または炭素数1~20のアルキル基からなる群から選ばれることが好ましく、R2、R3、R21、及びR22の内の少なくとも二つが炭素数1~20のアルキル基であることがさらに好ましい。
【0093】
本発明において、上記一般式(4-I)または上記(4-II)で示される化合物を直鎖アルキルリチウムと反応させる場合、該直鎖アルキルリチウムとしては、例えば、n-ブチルリチウム、メチルリチウム、n-プロピルリチウム、n-ペンチルリチウム、n-ヘキシルリチウム、n-ヘプチルリチウム、n-オクチルリチウム、n-ノニルリチウム、n-デシルリチウム等が挙げられ、入手性が良好なことからn-ブチルリチウムが好ましい。
【0094】
一般式(4-I)または(4-II)で示される化合物を直鎖アルキルリチウムと反応させる場合、該直鎖アルキルリチウムは、該化合物に対して、3.0から7.0当量の範囲で使用し、高収率なため、3.5から6.5当量の範囲で使用することが好ましく、3.8から6.0当量がさらに好ましい。
【0095】
さらに、製造した芳香族化合物は、カラムクロマトグラフィー等に供することにより精製することができ、その際の分離剤としては、例えば、シリカゲル、活性アルミナ、溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、ジクロロメタン、クロロホルム等を挙げることができる。
【0096】
製造した芳香族化合物は、活性炭、ゼオライト、活性アルミナ等に供することにより溶液中で脱色精製することができ、その際の溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、ジクロロメタン、クロロホルム等を挙げることができる。
【0097】
また、製造した芳香族化合物は、さらに再結晶により精製してもよく、再結晶の回数を増やすことで純度を向上させることができる。再結晶の回数としては、高純度、高収率の観点から、好ましくは2~5回である。再結晶の回数を増やすことで純度を向上させることができる。再結晶に用いる溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等を挙げることができ、これらの任意の割合の混合物であってもよい。
【0098】
再結晶法では、加熱により芳香族化合物の溶液を調製し(その際の溶液の濃度は、不純物を効率よく除去するため、0.01~10.0重量%の範囲が好ましく、0.05~5.0重量%の範囲がさらに好ましい。)、該溶液を冷却することで芳香族化合物の結晶を析出させ単離するが、単離する際の最終的な冷却温度は、純度及び回収率向上のため、-20℃から40℃の範囲にあることが好ましい。なお、純度を測定する際には液体クロマトグラフィーにより分析することが可能である。
【0099】
本発明の芳香族化合物の製造方法の原料である一般式(4-I)、(4-II)で示される化合物は、例えば、アリールハライドからアリールマグネシウムハライドを調製し、塩化亜鉛と反応させてアリール亜鉛ハライドとした後、ジブロモビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレンとのパラジウム触媒カップリング反応により製造することができる。
【0100】
該アリールハライドの具体的な化合物としては、例えば、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-フルオロベンゼン、1-フロオロ-2,6-ジブロモ-4-クロロベンゼン、1-フルオロ-2,6-ジブロモ-4-n-ヘキシルベンゼン、1-フルオロ-2,6-ジブロモ-4-n-オクチルベンゼン、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-オクチルベンゼン、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-ヘキシルベンゼン、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-ヘプチルベンゼン、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-ノニルベンゼン、1-フルオロ-2,6-ジブロモ-4-n-デシルベンゼン、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-デシルベンゼン、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-ウンデシルベンゼン、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-ドデシルベンゼン、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-トリデシルベンゼン、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-テトラデシルベンゼン、テトラブロモチオフェン、2-n-ヘキシルトリブロモチオフェン、2-n-オクチルトリブロモチオフェン、2-n-デシルトリブロモチオフェン等を挙げることができる。
【0101】
該ジブロモビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレンとしては、例えば、2,6-ジブロモ-1,5-ビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレン、1,5-ジブロモ-2,6-ビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレン等を挙げることができ、該ジブロモビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレンの代わりに、1,2,5,6-テトラブロモナフタレン、1,5-ジブロモ-2,6-ジヨードナフタレン、2,3,5,6-テトラブロモチエノ[3,2-b]チオフェン、3,6-ジブロモチエノ[3,2-b]チオフェン、2,3,5,6-テトラブロモジチエノ[3,2-b:2’,3’-d]チオフェン、3,5-ジブロモジチエノ[3,2-b:2’,3’-d]チオフェン、2,3,6,7-テトラブロモベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ジチオフェン、3,7-ジブロモベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ジチオフェン等も挙げることができる。
【0102】
該パラジウム触媒は、例えば、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノプロパン)ジクロロパラジウム等を好適なものとして挙げることができる。
【0103】
該パラジウム触媒カップリング反応は、THF等の溶媒中、40~65℃の温度下で実施することができる。
【0104】
本発明の製造方法で製造される芳香族化合物のより好ましい具体的な骨格は、下記一般式(1-1)~(1-33)で示される。これらの中でも高移動度の観点から、分子長軸を有する一般式(1-1)~(1-5)、(1-11)~(1-17)、(1-21)~(1-23)、(1-29)~(1-33)が好ましく、点対称構造の一般式(1-1)~(1-3)、(1-11)~(1-17)、(1-29)、及び(1-30)がさらに好ましい。
【0105】
【0106】
(ここで、R1、R3~R8は、一般式(1-I)、(1-II)におけるR1、R3~R8と同意義を示し、X、Y、R9、R13、及びmは、一般式(3)におけるX、Y、R9、R13、及びmと同意義を示す。)
【0107】
【0108】
(ここで、R3、R4、R7、及びR8は、一般式(1-I)、(1-II)におけるR3、R4、R7及びR8と同意義を示し、Xは、一般式(3)で示されるXと同意義を示し、X1及びR17は、一般式(4)で示されるX1及びR17と同意義を示す。)
【0109】
【0110】
(ここで、A1、R1~R8は、一般式(1-I)、(1-II)におけるA1、R1~R8と同意義を示し、R10、R11、Xは一般式(3)におけるR10、R11、Xと同意義を示し、X1及びR17は、一般式(4)で示されるX1及びR17と同意義を示し、X2、R21、及びR25は、一般式(5)で示されるX2、R21、及びR25と同意義を示す。)
【0111】
【0112】
(ここで、A3、R1~R4は一般式(1-I)、(1-II)におけるA3、R1~R4と同意義を示し、X、R10、R11、R13、lは、一般式(3)におけるX、R10、R11、R13、lと同意義を示し、X1、R19、nは、一般式(4)で示されるX1、R19、nと同意義を示し、R21~R25は一般式(5)におけるR21~R25と同意義を示し、R26は、一般式(6)で示されるR26と同意義を示す。)。
【0113】
本発明の製造方法により製造される芳香族化合物の具体的例示としては、以下のものを挙げることができる。
【0114】
【0115】
【0116】
【0117】
【0118】
【0119】
【0120】
【0121】
【0122】
【0123】
【0124】
【0125】
【発明の効果】
【0126】
本発明の新規な芳香族化合物の製造方法は、n-ブチルリチウム等の入手性の良い直鎖アルキルリチウムを用い、温和な温度条件で実施することができることから、大規模での製造に適しており、その効果は極めて高いものである。
【実施例】
【0127】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0128】
生成物の同定には1H NMRスペクトル、ガスクロマトグラフィー-マススペクトル(GCMS)、及び液体クロマトグラフィー-マススペクトル(LCMS)分析を用いた。
【0129】
<1H NMRスペクトル分析>
装置;日本電子製、(商品名)Delta V5(400MHz)
測定温度;23℃(温度指定がない場合)
<ガスクロマトグラフィー-マススペクトル分析>
装置;島津製作所製、(商品名)QP-2010 Ultra
カラム;J&Wサイエンティフィック社製、(商品名)DB-1,30m。
MSイオン化;電子衝突(EI)法(70エレクトロンボルト)
<直接導入マススペクトル分析>
装置;島津製作所製、(商品名)QP-2010 Ultra
MSイオン化;電子衝突(EI)法(70エレクトロンボルト)
反応の進行の確認等は薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー(GC)、液体クロマトグラフィー(LC)分析を用いた。芳香族化合物の純度測定についても液体クロマトグラフィー分析を用いて実施した。
【0130】
<薄層クロマトグラフィー分析>
メルク社の薄層クロマトグラフィー用PLCシリカゲル60F254 0.5mmを使用し、展開溶媒として、ヘキサン又は/及びトルエンを用いた。
【0131】
<ガスクロマトグラフィー分析>
装置;島津製作所製、(商品名)GC14B
カラム;J&Wサイエンティフィック社製、(商品名)DB-1,30m
<液体クロマトグラフィー分析>
装置;東ソー製(コントローラー;PX-8020、ポンプ;CCPM-II、デガッサー;SD-8022)
カラム;東ソー製、(商品名)ODS-100V、5μm、4.6mm×250mm
カラム温度;33℃
溶離液;ジクロロメタン:アセトニトリル=2:8(容積比)
流速;1.0ml/分
合成例1 (2,6-ジブロモ-1,5-ビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレンの合成)
窒素雰囲気下、300mlシュレンク反応容器に、2,6-ジブロモ-1,5-ジヒドロキシナフタレン(東京化成工業)6.01g(18.9mmol)、ジクロロメタン(脱水グレード)180ml、及びピリジン9.0mlを添加した。この混合物を氷冷後、トリフルオロメタンスルホン酸無水物(東京化成工業)11.5g(41.0mmol)を添加した。この混合物を室温で18時間反応を実施した。得られた反応混合物に水20ml及び1M塩酸20mlを添加し、反応をクエンチした。ジクロロメタンで2回抽出し、分相後、有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。有機相を減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した(溶媒;ヘキサン/トルエン=10/1~2/1)。2,6-ジブロモ-1,5-ビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレンの淡黄色固体7.28gを得た(収率66%)。
【0132】
1H NMR(CDCl3):δ=8.02(d,J=8.7Hz,2H),7.88(d,J=9.1Hz,2H)。
【0133】
合成例2 (2,6-ジブロモ-1,5-ジ(1-クロロ-6-ブロモ-4-フルオロ-2-フェニル)ナフタレンの合成)
窒素雰囲気下、50mlシュレンク反応容器に、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-フルオロベンゼン(フルオロケム)1.10g(3.81mmol)及びTHF(脱水グレード)8mlを添加した。この溶液を0℃に冷却し、エチルマグネシウムクロライド(シグマ-アルドリッチ、2.0M)のTHF溶液1.9ml(3.8mmol)を滴下した。この混合物を0℃で15分間熟成し、1-クロロ-6-ブロモ-4-フルオロフェニル-2-マグネシウムクロライドを調製した。
【0134】
一方、窒素雰囲気下、別の100mlシュレンク反応容器に、塩化亜鉛(和光純薬工業)667mg(4.90mmol)及びTHF(脱水グレード)8mlを添加し、0℃に冷却した。この得られた白色微スラリー溶液中に、先に調製した1-クロロ-6-ブロモ-4-フルオロフェニル-2-マグネシウムクロライド溶液をテフロン(登録商標)キャヌラーを用いてフィードし、さらにTHF(脱水グレード)2mlを用いて50mlシュレンク反応容器及びテフロン(登録商標)キャヌラーを洗浄しながら投入した。得られた混合物を室温まで徐々に昇温しながら攪拌した。生成した1-クロロ-6-ブロモ-4-フルオロフェニル-2-亜鉛クロライドのスラリー液に、合成例1で合成した2,6-ジブロモ-1,5-ビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレン739mg(1.26mmol)及び触媒としてテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業)29.1mg(0.0252mmol、2,6-ジブロモ-1,5-ビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレンに対し2.0モル%)を添加した。50℃で14時間反応を実施した後、反応容器を氷冷し1M塩酸を添加することで反応を停止させた。トルエン及び食塩水を添加し、有機相を分相し、有機相を食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(溶媒:ヘキサン/トルエン=10/1~4/1)、2,6-ジブロモ-1,5-ジ(1-クロロ-6-ブロモ-4-フルオロ-2-フェニル)ナフタレンの白色固体415mgを得た(収率47%)。
【0135】
MS m/z: 699(M+、100%)、697(M+、70)。
【0136】
実施例1 (芳香族化合物の製造)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に、合成例2で合成した2,6-ジブロモ-1,5-ジ(1-クロロ-6-ブロモ-4-フルオロ-2-フェニル)ナフタレン320mg(0.456mmol)及びTHF(脱水グレード)6mlを添加した。この混合物を-70℃に冷却し、n-ブチルリチウム(東京化成工業、1.6M)のヘキサン溶液1.4ml(2.2mmol)を滴下した。この混合物を-30℃まで徐々に温度を上げ、-30℃で1時間保持した。ここへ、メタノール0.2mlを添加し、反応をクエンチした。得られた混合物を室温まで徐々に昇温しながら攪拌した。反応混合物に水及びトルエンを添加し、得られた懸濁溶液を濾過した。濾取した固体を水及びトルエンで洗浄し、減圧乾燥後、化学式24における化合物1の黄色固体94mgを得た(収率66%)。
【0137】
MS m/z: 312(M+)。
【0138】
合成例3 (1,5-ジブロモ-2,6-ビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレンの合成)
窒素雰囲気下、300mlシュレンク反応容器に、1,5-ジブロモ-2,6-ジヒドロキシナフタレン(東京化成工業)5.17g(16.2mmol)、ジクロロメタン(脱水グレード)150ml、及びピリジン7.8mlを添加した。この混合物を氷冷後、トリフルオロメタンスルホン酸無水物(東京化成工業)10.4g(36.8mmol)を添加した。この混合物を室温で30時間反応を実施した。得られた反応混合物に水20ml及び1M塩酸20mlを添加し、反応をクエンチした。ジクロロメタンで2回抽出し、分相後、有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。有機相を減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した(溶媒;ヘキサン/トルエン=10/1~1/1)。1,5-ジブロモ-2,6-ビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレンの白色固体4.76gを得た(収率50%)。
【0139】
1H NMR(CDCl3):δ=8.02(d,J=8.7Hz,2H),7.88(d,J=9.1Hz,2H)。
【0140】
合成例4 (1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-オクチルベンゼンの合成)
窒素雰囲気下、50mlシュレンク反応容器に、ジイソプロピルアミン219mg(2.16mmol)及びTHF(脱水グレード)8mlを添加した。この溶液を-50℃に冷却し、n-ブチルリチウム(東京化成工業、1.6M)のヘキサン溶液1.4ml(2.2mmol)を滴下し、15分間攪拌し、LDAを調製した。この混合物を-78℃に冷却し、1,3-ジブロモ-5-n-オクチルベンゼン(東京化成工業)680mg(1.95mmol)を添加し、-78℃で1時間攪拌した。ここへ、-78℃下、ヘキサクロロエタン(東京化成工業)515mg(2.17mmol)を添加し、2時間攪拌した。-60℃下で、水を添加し、室温まで昇温した。得られた反応混合物にトルエンを添加し、分相し、有機相を水洗後、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(溶媒:ヘキサン)、1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-オクチルベンゼンの無色オイル695mgを得た(収率85%)。
【0141】
1H NMR(CDCl3):δ=7.40(s,2H),2.52(t,J=7.6Hz,2H),1.57(m,2H),1.31-1.22(m,10H),0.89(t,J=7.0Hz,3H)。
【0142】
合成例5 (1,5-ジブロモ-2,6-ジ(1-クロロ-6-ブロモ-4-n-オクチル-2-フェニル)ナフタレンの合成)
窒素雰囲気下、100mlシュレンク反応容器に、合成例4で合成した1-クロロ-2,6-ジブロモ-4-n-オクチルベンゼン631mg(1.65mmol)及びTHF(脱水グレード)8mlを添加した。この溶液を0℃に冷却し、エチルマグネシウムクロライド(シグマ-アルドリッチ、2.0M)のTHF溶液0.90ml(1.8mmol)を滴下した。この混合物を0℃で4時間熟成し、1-クロロ-6-ブロモ-4-n-オクチルフェニル-2-マグネシウムクロライドを調製した。
【0143】
一方、窒素雰囲気下、別の100mlシュレンク反応容器に、塩化亜鉛(和光純薬工業)333mg(2.44mmol)及びTHF(脱水グレード)6mlを添加し、0℃に冷却した。この得られた白色微スラリー溶液中に、先に調製した1-クロロ-6-ブロモ-4-フルオロフェニル-2-マグネシウムクロライド溶液をテフロン(登録商標)キャヌラーを用いてフィードし、さらにTHF(脱水グレード)2mlを用いて100mlシュレンク反応容器及びテフロン(登録商標)キャヌラーを洗浄しながら投入した。得られた混合物を室温まで徐々に昇温しながら攪拌した。生成した1-クロロ-6-ブロモ-4-n-オクチルフェニル-2-亜鉛クロライドのスラリー液に、合成例3で合成した1,5-ジブロモ-2,6-ビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレン320mg(0.549mmol)及び触媒としてテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業)19.7mg(0.0170mmol、1,5-ジブロモ-2,6-ビス(トリフルオロメタンスルホニロキシ)ナフタレンに対し3.1モル%)を添加した。40℃で24時間反応を実施した後、反応容器を氷冷し1M塩酸を添加することで反応を停止させた。トルエン及び食塩水を添加し、有機相を分相し、有機相を食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(溶媒:ヘキサン)、1,5-ジブロモ-2,6-ジ(1-クロロ-6-ブロモ-4-n-オクチル-2-フェニル)ナフタレンの白色固体189mgを得た(収率39%)。
【0144】
1H NMR(CDCl3):δ=8.44(d,J=8.5Hz,2H),7.54(d,J=2.0Hz,2H),7.46(d,J=8.5Hz,2H),7.06(d,J=2.0Hz,2H),2.61(t,J=7.5Hz,4H),1.62(m,4H),1.31-1.25(m,20H),0.87(t,J=7.0Hz,6H)。
【0145】
実施例2 (芳香族化合物の製造)
窒素雰囲気下、50mlシュレンク反応容器に、合成例5で合成した1,5-ジブロモ-2,6-ジ(1-クロロ-6-ブロモ-4-n-オクチル-2-フェニル)ナフタレン71.5mg(0.0804mmol)及びTHF(脱水グレード)4mlを添加した。この混合物を-78℃に冷却し、n-ブチルリチウム(東京化成工業、1.6M)のヘキサン溶液0.22ml(0.35mmol)を滴下した。この混合物を-78℃で1時間攪拌後、-60℃まで徐々に温度を上げた後、メタノール0.5mlを添加し、反応をクエンチした。得られた混合物を室温まで徐々に昇温しながら攪拌した。反応混合物に水及びトルエンを添加し、有機相を分相し、水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(溶媒:ヘキサン)、さらにヘキサンから再結晶し、化学式24における化合物2の赤色固体14mgを得た(収率35%)。
【0146】
MS m/z: 500(M+)。
【0147】
1H NMR(CDCl3):δ=7.02(d,J=7.7Hz,2H),6.84(d,J=7.7Hz,2H),6.41(d,J=6.9Hz,2H),6.37(d,J=6.8Hz,2H),6.30(s,2H),2.34(t,J=7.4Hz,4H),1.53(m,4H),1.30-1.26(m,20H),0.87(t,J=7.0Hz,6H)。
【産業上の利用可能性】
【0148】
本発明の新規な芳香族化合物の製造方法は、入手容易な直鎖アルキルリチウムを用い、温和な温度条件で実施でき、さらに高収率であることから大規模な製造への適用が期待できる。