芳香族化合物的制造方法与流程

文档序号:16475711发布日期:2019-01-02 23:34阅读:461来源:国知局

本发明涉及芳香族化合物的制造方法。更详细而言,涉及噻吩环缩合芳香族化合物的制造方法。需要说明的是,本申请对2017年6月26日申请的日本国专利申请第2017-124196号公报要求优先权。



背景技术:

将有机材料用于半导体层而成的有机薄膜晶体管(有机tft)在其制造中无需高温热处理工艺,因而能搭载于耐热性差的树脂性塑料基板上,因此,期待对使用这些基板而成的作为下一代型电子设备的柔性显示装置、可穿戴设备开展研究。这样的有机材料中,对于具有[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩环的化合物(例如专利文献1)、具有二萘并[2,3-b:2’,3’-f]噻吩并[3,2-b]噻吩环的化合物(例如专利文献2),关于其半导体特性(迁移率),由于超越非晶硅(以下,将[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩环有时称为btbt(或btbt环),将二萘并[2,3-b:2’,3’-f]噻吩并[3,2-b]噻吩环有时称为dntt(或dntt环),将具有btbt环(或dntt环)的化合物(即,btbt环(或dntt环)上具有取代基的化合物)有时称为btbt衍生物(或dntt衍生物)),当推进有机tft的实用化时,迫切期望实用上(工业上)制造这些btbt衍生物(或dntt衍生物)的方法(以低成本、且简便地以高纯度合成的方法)。

一般来说,btbt衍生物(或dntt衍生物)通过如下得到:作为前步,“构筑btbt环(或dntt环)(实施btbt环(或dntt环)形成反应)”,之后,作为后步,“在该btbt环(或dntt环)中导入期望的取代基”,从而得到(需要说明的是,构筑(形成)btbt环(或dntt环)时,可以以预先具有取代基的形式构筑(形成)该环)。此处,后步为公知常用的“对芳香族化合物的取代基导入反应”,与此相反,前步具有形成芳香族环的特殊性。因此,为了实用上制造btbt衍生物(或dntt衍生物),需要成为母骨架的btbt环(或dntt环)的实用上的(低成本且简便地工业上的)构筑(形成)方法。

专利文献3和4以及非专利文献1和2中记载了如下方法:通过邻氯苯甲醛衍生物与硫化合物的反应,得到btbt环(或dntt环)。然而,邻氯苯甲醛衍生物存在腐蚀性,需要特殊的制造设备。进而,苯甲醛衍生物容易在空气中被氧化而分解为羧酸,在保存稳定性方面存在问题。另外,非专利文献2中记载了,通过邻氯苯甲醛衍生物与金属硫氢化物等的反应,生成聚合物副产物。担心缺乏溶解性的聚合物副产物具有对反应容器的附着、配管堵塞之类的工业生产时的课题。另外,聚合物副产物容易以杂质的形式残留,对于有机半导体而言,在必须高纯度化上也具有课题。需要说明的是,后述的比较例中,实施重现实验(合成),实际上确认了目标物的纯度低。

专利文献5中记载了如下方法:通过苯甲醛衍生物与卤化剂和硫化合物的反应,得到btbt环(或dntt环)。然而,氯化亚砜等卤化剂在空气中分解,而产生毒性强的氯化氢气体、亚硫酸气体等,因此,难以操作。而且在高温下进行反应,因此由于卤化剂的分解而产生了氯化氢气体、亚硫酸气体之类的毒性气体,工业上是不利的。

专利文献6和7以及非专利文献3和4中记载了如下方法:通过氯化苄、α,α-二氯甲苯或α,α,α-三氯甲苯与单质硫的反应,得到btbt环。然而,必须在200℃以上的高温下进行10小时以上的加热,生产成本变高,工业上是不利的。进而,根据专利文献6和7,该反应在反应中产生氯化氢气体、氯化硫气体。这些气体有腐蚀性、刺激性,因此,工业上是不利的。需要说明的是,后述的比较例中,实施重现实验,结果使用α,α-二氯甲苯的情况下,以230℃、3小时下未生成btbt,以260℃、3小时下生成了微量的btbt(实际上确认了反应中需要200℃以上的高温)。另外,利用该重现实验,还确认了酸性气体的产生。

专利文献8和9以及非专利文献5~7中记载了如下方法:使用过渡金属催化剂,使3-(苯基硫代)苯并[b]噻吩衍生物进行分子内缩合,从而得到btbt环。然而,由于使用昂贵的过渡金属催化剂,因此,生产成本变高。进而,为了合成成为原料的3-(苯基硫代)苯并[b]噻吩衍生物,反应历经多步而复杂,因此,工业上是不利的。

专利文献10中记载了如下方法:使用强酸作为溶剂,使2-[2-(甲硫基)苯基]苯并[b]噻吩衍生物进行分子内缩合,从而得到btbt环。然而,由于使用大量的强酸,因此,需要处理酸废液。进而为了合成成为原料的2-[2-(甲硫基)苯基]苯并[b]噻吩衍生物,反应历经多步而复杂,因此,工业上是不利的。

专利文献11和非专利文献8中记载了如下方法:使丁基锂作用于3-溴-2-(2-溴苯基)苯并[b]噻吩衍生物后,使双(苯基磺酰基)硫醚作用、进行分子内缩合,从而得到btbt环。然而,丁基锂与空气中的水分反应而起火,因此,难以操作。进而为了合成成为原料的3-溴-2-(2-溴苯基)苯并[b]噻吩衍生物,反应历经多步而复杂,因此,工业上是不利的。

专利文献12以及非专利文献9和10中记载了如下方法:使硫化合物作用于碘鎓盐衍生物,得到btbt环。然而,为了合成成为原料的碘鎓盐衍生物,反应历经多步而复杂,因此,工业上是不利的。

专利文献13、14、15、17和18以及非专利文献11、15、18、19和21中记载了如下方法:使茋衍生物环化,得到btbt环。然而,为了合成成为原料的茋衍生物,反应历经多步而复杂,因此,工业上是不利的。

非专利文献12~14中记载了如下方法:使硫化合物作用于双(2-溴苯基)乙炔衍生物使其进行分子内缩合,从而得到btbt环。然而,为了合成成为原料的双(2-溴苯基)乙炔衍生物,反应历经多步而复杂,因此,工业上是不利的。

专利文献16中记载了如下方法:使单质碘作用于双[2-(甲基硫代)苯基]乙炔衍生物使其进行分子内缩合,从而得到btbt环。然而,为了合成成为原料的双[2-(甲基硫代)苯基]乙炔衍生物,反应历经多步而复杂,因此,工业上是不利的。

非专利文献17中记载了如下方法:将磷叶立德衍生物以850℃热分解,从而得到btbt衍生物。然而,必须为850℃这样的高温,因此,不能说是实用的btbt衍生物的制造方法。进而,为了合成成为原料的磷叶立德衍生物,反应历经多步而复杂,因此,工业上是不利的。

非专利文献20中记载了如下方法:使碱作用于二硫代氨基甲酸衍生物,从而得到btbt环。然而,为了合成成为原料的二硫代氨基甲酸衍生物,反应历经多步而复杂,因此,工业上是不利的。

非专利文献22中记载了如下方法:使五硫化二磷作用于二苯基乙二酮,从而得到btbt环。然而,收率低至3.9%,不能说是实用的btbt环的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第2012/121393号

专利文献2:国际公开第2012/115236号

专利文献3:日本特开2010-275192号公报

专利文献4:日本特开2015-030727号公报

专利文献5:日本特开2008-290963号公报

专利文献6:美国专利第3278552号

专利文献7:美国专利第3433874号

专利文献8:国际公开第2014/030700号

专利文献9:日本特开2016-193868号公报

专利文献10:日本特开2011-256144号公报

专利文献11:日本特开2011-184309号公报

专利文献12:中国公开第105820098号

专利文献13:国际公开第2015/028768号

专利文献14:日本特开2009-062302号公报

专利文献15:日本特开2010-202523号公报

专利文献16:日本特开2009-196975号公报

专利文献17:日本特开2009-073780号公报

专利文献18:国际公开第2009/113599号

非专利文献

非专利文献1:journalofmaterialschemistryc,2016年,4卷,6742页

非专利文献2:tetrahedronletters,2011年,52卷,285页

非专利文献3:collectionofczechoslovakchemicalcommunications,2002年,67卷,645页

非专利文献4:journaloftheamericanchemicalsociety,2012年,134卷,16548页

非专利文献5:tetrahedronletters,2014年,55卷,4175页

非专利文献6:journaloftheamericanchemicalsociety,2013年,135卷,13900页

非专利文献7:angewandtechemieinternationaledition,2015年,54卷,5772页

非专利文献8:tetrahedron,2016年,72卷,8085页

非专利文献9:chemicalcommunications,2017年,53卷,2918页

非专利文献10:organicletters,2016年,18卷,5756页

非专利文献11:zhurnalorganicheskoikhimii,1980年,16卷,425页

非专利文献12:europeanjournaloforganicchemistry,2011年,7331页

非专利文献13:journalofheterocyclicchemistry,1998年,35卷,725页

非专利文献14:journalofmaterialschemistryc,2016年,4卷,5981页

非专利文献15:tetrahedronletters,2010年,51卷,5277页

非专利文献16:collectionofczechoslovakchemicalcommunications,2009年,74卷,785页

非专利文献17:synlett,1995年,53页

非专利文献18:zhurnalorganicheskoikhimii,1980年,16卷,430页

非专利文献19:journaloforganicchemistry,1993年,58卷,5209页

非专利文献20:angewandtechemie,internationaledition,2010年,49卷,4751页

非专利文献21:journaloforganicchemistry,2013年,78卷,7741页

非专利文献22:phosphorus,sulfurandsilicon,2002年,177卷,2725页



技术实现要素:

发明要解决的问题

鉴于上述背景技术,本发明的课题在于,提供:使用容易操作的(没有在空气中由于氧化等而分解·变质、而且也不具有腐蚀性的)原料,简便地提供高纯度的目标物的、实用的(反应工序数少、不产生腐蚀性气体、反应温度低的)“btbt环(或dntt环)”构筑方法,进而,提供btbt衍生物(或dntt衍生物)的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明人等进行了深入研究,发现:通过使通式(2)所示的化合物与单质的硫或硫化合物反应的方法,构筑btbt环(或dntt环),可以得到通式(1)所示的btbt衍生物(或dntt衍生物),至此完成了本发明。

(各式中,m表示0或1,r1表示氢原子、卤素原子、羟基、氨基、氰基、硝基、羰基、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数1~20的烷硫基(alkylsulfanyl)、或芳基(r1任选分别相同或不同。),x和y表示卤素原子(x和y任选彼此相同或不同。)。)

发明的效果

根据本发明,使用容易操作的(没有在空气中由于氧化等而分解或变质、而且也不具有腐蚀性的)原料,可以简便地(以200℃以下的一个工序的反应,无腐蚀性气体的产生)制造高纯度的btbt衍生物(或dntt衍生物)。因此,可以提供低成本且实用的btbt衍生物(或dntt衍生物)的制造方法。

具体实施方式

以下,对本发明的制造方法进行说明。本发明的制造方案如下所述。

(其中,r1、m、x和y与上述为相同含义,m为1时,n表示6,m为0时,n表示4。)

(关于r1)

本发明的通式(2)中,r1为氢原子、卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、羟基、氨基、氰基、硝基、羰基、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数1~20的烷硫基(alkylsulfanyl)、或芳基,多个r1彼此可以相同也可以不同。

作为碳原子数1~20的烷基,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、1-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基、环己基甲基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、2,6-二甲基-4-庚基、3,5,5-三甲基己基、正癸基、正十一烷基、1-甲基癸基、正十二烷基、正十三烷基、1-己基庚基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正二十烷基等直链、支链、脂环式烷基,进而,这些烷基可以被卤素原子所取代(例如三氟甲基等)。

作为碳原子数1~20的烷氧基,例如可以举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、正戊氧基、异戊氧基、新戊氧基、正己氧基、1-甲基戊氧基、4-甲基-2-戊氧基、3,3-二甲基丁氧基、2-乙基丁氧基、正庚氧基、1-甲基己氧基、环己基甲氧基、正辛氧基、叔辛氧基、1-甲基庚氧基、2-乙基己氧基、2-丙基戊氧基、正壬氧基、2,2-二甲基庚氧基、2,6-二甲基-4-庚氧基、3,5,5-三甲基己氧基、正癸氧基、正十一烷氧基、1-甲基癸氧基、正十二烷氧基、正十三烷氧基、1-己基庚氧基、正十四烷氧基、正十五烷氧基、正十六烷氧基、正十七烷氧基、正十八烷氧基、正二十烷氧基等直链、支链、脂环式烷氧基。

作为碳原子数1~20的烷硫基,例如可以举出甲硫基、乙硫基、正丙硫基、异丙硫基、正丁硫基、异丁硫烷、正戊硫基、异戊硫基、新戊硫基、正己硫基、1-甲基戊硫基、4-甲基-2-戊硫基、3,3-二甲基丁硫基、2-乙基丁硫基、正庚硫基、1-甲基己硫基、环己基甲硫基、正辛硫基、叔辛硫基、1-甲基庚硫基、2-乙基己硫基、2-丙基戊硫基、正壬硫基、2,2-二甲基庚硫基、2,6-二甲基-4-庚硫基、3,5,5-三甲基己硫基、正癸硫基、正十一烷硫基、1-甲基癸硫基、正十二烷硫基、正十三烷硫基、1-己基庚硫基、正十四烷硫基、正十五烷硫基、正十六烷硫基、正十七烷硫基、正十八烷硫基、正二十烷硫基等直链、支链、脂环式烷硫基。

芳基是指,芳香族烃基、杂芳香族基团,这些基团可以具有烷基、卤素取代基作为取代基。

作为芳基,例如可以举出苯基、萘基、薁基、苊基、蒽基、菲基、并四苯基、芴基、芘基、屈基、苝基、联苯基、对三联苯基、四联苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、2,4-二甲苯基、2,6-二甲苯基、均三甲苯基、2,3,5,6-四甲苯基、4-乙基苯基、4-正丙基苯基、4-异丙基苯基、4-正丁基苯基、4-正戊基苯基、4-正己基苯基、4-正癸基苯基、4-硬脂基苯基、9,9-二己基芴基等无取代或具有烷基作为取代基的芳香族烃基;

4-氟苯基、2,6-二氟苯基、4-氯苯基、2,3,4,5,6-全氟苯基等具有氟原子、氯原子、溴原子等卤素作为取代基的芳香族烃基;

吡啶基、吡咯基、噻吩基、苯并噻吩基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、噁二唑基、二苯并噁唑基、二苯并噻吩基等杂芳香族基团;

2-甲基噻吩基、2-丁基噻吩基、2-己基噻吩基等具有烷基作为取代基的杂芳香族基团;等。

(关于x和y)

通式(2)中,x和y彼此可以相同也可以不同,分别表示氟原子、氯原子、溴原子或碘原子等卤素原子,优选分别为氟原子、氯原子或溴原子。

(通式(2)所示的具体的化合物)

作为这样的通式(2)所示的具体的化合物,例如可以举出:邻氯氯苄、邻溴氯苄、邻碘氯苄、2,3-二氯氯苄、2,4-二氯氯苄、2,5-二氯氯苄、2,6-二氯氯苄、2-氯-3-氟氯苄、2-氯-4-氟氯苄、2-氯-5-氟氯苄、2-氯-6-氟氯苄、2-氯-3-溴氯苄、2-氯-4-溴氯苄、2-氯-5-溴氯苄、2-氯-6-溴氯苄、2-氯-3-碘氯苄、2-氯-4-碘氯苄、2-氯-5-碘氯苄、2-氯-6-碘氯苄、2,3-二溴氯苄、2,4-二溴氯苄、2,5-二溴氯苄、2,6-二溴氯苄、2-溴-3-氟氯苄、2-溴-4-氟氯苄、2-溴-5-氟氯苄、2-溴-6-氟氯苄、2-溴-3-氯氯苄、2-溴-4-氯氯苄、2-溴-5-氯氯苄、2-溴-6-氯氯苄、2-溴-3-碘氯苄、2-溴-4-碘氯苄、2-溴-5-碘氯苄、2-溴-6-碘氯苄等2-卤代氯苄衍生物(氯代2-卤代苄基衍生物);

邻氯溴苄、邻溴溴苄、邻碘溴苄、2,3-二氯溴苄、2,4-二氯溴苄、2,5-二氯溴苄、2,6-二氯溴苄、2-氯-3-氟溴苄、2-氯-4-氟溴苄、2-氯-5-氟溴苄、2-氯-6-氟溴苄、2-氯-3-溴溴苄、2-氯-4-溴溴苄、2-氯-5-溴溴苄、2-氯-6-溴溴苄、2-氯-3-碘溴苄、2-氯-4-碘溴苄、2-氯-5-碘溴苄、2-氯-6-碘溴苄、2,3-二溴溴苄、2,4-二溴溴苄、2,5-二溴溴苄、2,6-二溴溴苄、2-溴-3-氟溴苄、2-溴-4-氟溴苄、2-溴-5-氟溴苄、2-溴-6-氟溴苄、2-溴-3-氯溴苄、2-溴-4-氯溴苄、2-溴-5-氯溴苄、2-溴-6-氯溴苄、2-溴-3-碘溴苄、2-溴-4-碘溴苄、2-溴-5-碘溴苄、2-溴-6-碘溴苄等2-卤代溴苄衍生物(溴代2-卤代苄基衍生物);

邻氯碘苄、邻溴碘苄、邻碘碘苄、2,3-二氯碘苄、2,4-二氯碘苄、2,5-二氯碘苄、2,6-二氯碘苄、2-氯-3-氟碘苄、2-氯-4-氟碘苄、2-氯-5-氟碘苄、2-氯-6-氟碘苄、2-氯-3-溴碘苄、2-氯-4-溴碘苄、2-氯-5-溴碘苄、2-氯-6-溴碘苄、2-氯-3-碘碘苄、2-氯-4-碘碘苄、2-氯-5-碘碘苄、2-氯-6-碘碘苄、2,3-二溴碘苄、2,4-二溴碘苄、2,5-二溴碘苄、2,6-二溴碘苄、2-溴-3-氟碘苄、2-溴-4-氟碘苄、2-溴-5-氟碘苄、2-溴-6-氟碘苄、2-溴-3-氯碘苄、2-溴-4-氯碘苄、2-溴-5-氯碘苄、2-溴-6-氯碘苄、2-溴-3-碘碘苄、2-溴-4-碘碘苄、2-溴-5-碘碘苄、2-溴-6-碘碘苄等2-卤代碘苄衍生物(碘代2-卤代苄基衍生物);

2-氯-4-甲基氯苄、2-氯-4-乙基氯苄、2-氯-4-丙基氯苄、2-氯-5-甲基氯苄、2-氯-5-乙基氯苄、2-氯-5-丙基氯苄、2-氯-5-丁基氯苄、2-氯-3-三氟甲基氯苄、2-氯-5-三氟甲基氯苄等具有任选被卤素原子所取代的烷基的“卤代2-卤代苄基”衍生物;

2-氯-5-(3-吡啶基)氯苄、2-氯-5-(4-吡啶基)氯苄等具有芳基的“卤代2-卤代苄基”衍生物;

2-氯-5-羟基氯苄、2-氯-5-甲氧基氯苄、2-氯-5-乙氧基氯苄、2-氯-5-丁氧基氯苄等具有羟基或烷氧基的“卤代2-卤代苄基”衍生物;

2-氯-5-氰基氯苄、2-氯-4-二甲基氨基氯苄、2-氯-5-硝基氯苄、2-氯-5-甲硫基氯苄等;

3-氯-2-(氯甲基)萘等3-卤代-2-(卤代甲基)萘衍生物;等,但不限定于这些。

(单质的硫和硫化合物)

本发明的制造方法的特征在于,使上述通式(2)所示的化合物与单质的硫或硫化合物反应。作为单质的硫,可以举出化学组成s所示的硫的同素异形体(直链状或环状的sq(q为2以上的整数))或同素异形体混合物。作为硫化合物,可以举出硫化氢、硫化物盐、硫氢化物盐、硫的含氧阴离子盐、二硫代化合物等。

作为硫化物盐或硫氢化物盐,可以举出:

含水或无水的硫氢化钠、含水或无水的硫氢化钾、或含水或无水的硫氢化钙等硫氢化物;

含水或无水的硫化钠、含水或无水的硫化钾、或含水或无水的硫化钙等硫化物;

含水或无水的多硫化钠、含水或无水的多硫化钾、或含水或无水的多硫化钙等多硫化物;等。

作为硫的含氧阴离子盐,可以举出:

硫酸氢钠、硫酸氢钾、硫酸氢钙、硫酸氢镁、硫酸氢铵等硫酸氢盐;

硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙、硫酸镁、硫酸铵等硫酸盐;

亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢钙、亚硫酸氢镁、亚硫酸氢铵等亚硫酸氢盐;

亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸钙、亚硫酸镁、亚硫酸铵等亚硫酸盐;

硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、硫代硫酸钙、硫代硫酸镁、硫代硫酸铵等硫代硫酸盐;

连二亚硫酸钠等连二亚硫酸钠盐;

过二硫酸钠、过二硫酸钾、过二硫酸铵等过硫酸盐;等。

前述硫的含氧阴离子盐可以为无水物也可以为水合物。

作为二硫代化合物,例如可以举出:

二甲基二硫代氨基甲酸钠、二甲基二硫代氨基甲酸钾、二甲基二硫代氨基甲酸钙、二甲基二硫代氨基甲酸钛、二甲基二硫代氨基甲酸锌、二甲基二硫代氨基甲酸锡、二甲基二硫代氨基甲酸铜、二甲基二硫代氨基甲酸铁、二甲基二硫代氨基甲酸银、二甲基二硫代氨基甲酸镍、二乙基二硫代氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钾、二乙基二硫代氨基甲酸钙、二乙基二硫代氨基甲酸钛、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸锡、二乙基二硫代氨基甲酸铜、二乙基二硫代氨基甲酸铁、二乙基二硫代氨基甲酸银、二乙基二硫代氨基甲酸镍、二异丙基二硫代氨基甲酸钠、二异丙基二硫代氨基甲酸钾、二异丙基二硫代氨基甲酸钙、二异丙基二硫代氨基甲酸钛、二异丙基二硫代氨基甲酸锌、二异丙基二硫代氨基甲酸锡、二异丙基二硫代氨基甲酸铜、二异丙基二硫代氨基甲酸铁、二异丙基二硫代氨基甲酸银、二异丙基二硫代氨基甲酸镍、二丁基二硫代氨基甲酸钠、二丁基二硫代氨基甲酸钾、二丁基二硫代氨基甲酸钙、二丁基二硫代氨基甲酸钛、二丁基二硫代氨基甲酸锌、二丁基二硫代氨基甲酸锡、二丁基二硫代氨基甲酸铜、二丁基二硫代氨基甲酸铁、二丁基二硫代氨基甲酸银、二丁基二硫代氨基甲酸镍、二苄基二硫代氨基甲酸钠、二苄基二硫代氨基甲酸钾、二苄基二硫代氨基甲酸钙、二苄基二硫代氨基甲酸钛、二苄基二硫代氨基甲酸锌、二苄基二硫代氨基甲酸锡、二苄基二硫代氨基甲酸铜、二苄基二硫代氨基甲酸铁、二苄基二硫代氨基甲酸银、二苄基二硫代氨基甲酸镍等二硫代氨基甲酸的金属盐;

二甲基二硫代氨基甲酸铵、二甲基二硫代氨基甲酸四甲基铵、二甲基二硫代氨基甲酸四乙基铵、二甲基二硫代氨基甲酸四丁基铵、二乙基二硫代氨基甲酸铵、二乙基二硫代氨基甲酸四甲基铵、二乙基二硫代氨基甲酸四乙基铵、二乙基二硫代氨基甲酸四丁基铵、二异丙基二硫代氨基甲酸铵、二异丙基二硫代氨基甲酸四甲基铵、二异丙基二硫代氨基甲酸四乙基铵、二异丙基二硫代氨基甲酸四丁基铵、二丁基二硫代氨基甲酸铵、二丁基二硫代氨基甲酸四甲基铵、二丁基二硫代氨基甲酸四乙基铵、二丁基二硫代氨基甲酸四丁基铵、二苄基二硫代氨基甲酸铵、二苄基二硫代氨基甲酸四甲基铵、二苄基二硫代氨基甲酸四乙基铵、二苄基二硫代氨基甲酸四异丙基铵、二苄基二硫代氨基甲酸四丁基铵等二硫代氨基甲酸的有机盐;

乙基黄原酸钠、乙基黄原酸钾、丙基黄原酸钠、丙基黄原酸钾、异丙基黄原酸钠、异丙基黄原酸钾、丁基黄原酸钠、丁基黄原酸钾、戊基黄原酸钠、戊基黄原酸钾、己基黄原酸钠、己基黄原酸钾等黄原酸的金属盐;

二硫化二乙基黄原酸酯、二硫化二异丙基黄原酸酯、二硫化二丙基黄原酸酯、二硫化二丁基黄原酸酯、二硫化二戊基黄原酸酯、二硫化二己基黄原酸酯等二硫化黄原酸酯;

二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二硫化四异丙基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆等二硫化四烷基秋兰姆;等。

另外,本发明中,使通式(2)所示的化合物与上述二硫代氨基甲酸类反应时,作为第一阶段,可以使二硫代氨基甲酸类在反应体系内产生,作为第2阶段,可以在相同反应体系内添加通式(2)所示的化合物并反应。例如,使用n,n-二乙基二硫代氨基甲酸钠时,作为第一阶段,可以通过在氢氧化钠的存在下,使二乙基胺与二硫化碳反应,从而形成n,n-二乙基二硫代氨基甲酸钠,进而作为第2阶段,可以在相同反应体系内添加通式(2)所示的化合物并反应。

同样地,本发明中,使通式(2)所示的化合物与上述黄原酸类反应时,作为第一阶段,可以使黄原酸类在反应体系内产生,作为第2阶段,可以在相同反应体系内添加通式(2)所示的化合物并反应。例如,使用乙基黄原酸钠时,作为第一阶段,可以使乙醇钠与二硫化碳反应,从而形成乙基黄原酸钠,进而作为第2阶段,可以在相同反应体系内添加通式(2)所示的化合物并反应。

前述硫化合物中,从提高反应性的观点出发,

优选含水或无水的硫氢化钠、含水或无水的硫氢化钾、或含水或无水的硫氢化钙等硫氢化物;

含水或无水的硫化钠、含水或无水的硫化钾、或含水或无水的硫化钙等硫化物;

含水或无水的多硫化钠、含水或无水的多硫化钾、或含水或无水的多硫化钙等多硫化物;

硫代硫酸钠、硫代硫酸铵等硫的含氧阴离子盐;进而为了提高反应性而得到高的收率,特别优选

含水或无水的硫氢化钠、含水或无水的硫氢化钾、或含水或无水的硫氢化钙等硫氢化物;

硫代硫酸钠、硫代硫酸铵等硫的含氧阴离子盐。

(通式(1)所示的具体的化合物)

作为通式(1)所示的化合物,具体而言,可以举出如下化合物,但不限定于这些。

(本发明的合成条件)

单质的硫或硫化合物的用量相对于通式(2)的化合物、通常为1~30摩尔、优选1~15摩尔、更优选1.2~6摩尔。

这些单质的硫或硫化合物可以单独使用,也可以混合而使用,进行混合时的用量优选硫化合物的总计摩尔数相对于通式(2)的化合物在上述记载的范围内。

反应温度只要为该反应进行的温度就没有特别限定,为室温~300℃的范围,优选80~250℃。低于80℃时,反应慢,因此,是不实用的,超过250℃时,产物有时分解。

也可以不使用反应溶剂,从搅拌效率和反应均匀性的方面出发,优选使用反应溶剂。反应溶剂可以使用公知常用的反应溶剂,如果示例它们,则可以举出:

戊烷、己烷、庚烷、辛烷、异辛烷、壬烷、癸烷、十二烷、十八烷、环己烷、甲基环己烷、四氢萘等烃系溶剂;

二氯甲烷、氯仿、二溴甲烷、二氯乙烷、二溴乙烷、1,1,2-三氯乙烷、二氯丙烷、二溴丙烷等卤素系溶剂;

甲苯、乙基苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、正丁基苯、正戊基苯、正己基苯、十氢萘、氯苯、邻二氯苯、1,2,4-三氯苯、溴苯、溴萘等芳香族系溶剂;

丙酮、2-丁酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂;

二乙基醚、四氢呋喃、二异丙基醚、二丁基醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丁醚、二苯醚等醚系溶剂;

乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丙二醇甲醚乙酸酯等酯系溶剂;

n-甲基-2-吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺等酰胺系溶剂;

1,3-二甲基-2-咪唑啉二酮、n,n′-二甲基丙烯基脲等脲系溶剂;

二甲基亚砜、环丁砜等亚砜系溶剂;等。

以上溶剂中,优选沸点80℃以上的溶剂,从反应收率的方面出发,特别优选醚系溶剂、酰胺系溶剂、亚砜系溶剂等极性溶剂、烃系溶剂、芳香族系溶剂。

(其他添加物)

本发明的制造方法中,为了有效地使反应进行,可以加入添加剂。如果示例,则可以举出:

碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铯等碳酸氢盐;

碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯等碳酸盐;

磷酸的钠盐、磷酸氢二钠、磷酸三钠、磷酸钾、磷酸钙、磷酸氢二铵等磷酸盐;

氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯等氢氧化物、

氟化钾、氟化铯、四丁基氟化铵等氟化物;

甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾等醇盐;

三甲胺、三乙胺、三丁胺、二异丙基乙基胺、n-甲基吗啉、n-甲基吡咯烷、n-甲基哌啶、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷等叔胺;

吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、丁基吡啶、叔丁基吡啶、2,3-二甲基吡啶、2,4-二甲基吡啶、2,5-二甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶、3,5-二甲基吡啶、2-甲基-5-乙基-吡啶、2,6-二异丙基吡啶、2,6-二叔丁基吡啶等吡啶衍生物;等。

以上的添加剂中,从提高反应收率的方面出发,优选碳酸氢盐、碳酸盐、氢氧化物盐。

实施例

以下,根据实施例,进一步对本发明进行说明,但本发明不限定于这些实施例。

(纯度的确认)

使用株式会社岛津制作所制的高效液相色谱仪(以下,有时简记作hplc。装置的构成如以下所述:系统控制器:scl-10advp、送液单元:lc-10advp、柱箱:cto-10asvp、自动进样器:sil-10advp、检测器:spd-m10avp。)进行测定,根据色谱图上的峰面积比评价目标物的纯度。柱使用phenomenex公司制的kinetex5μm柱(固定相:c18、颗粒系:5μm、长度:100mm、内径:4.6mm),在流速:1.0ml/分钟、洗脱液:乙腈/水/四氢呋喃=50/50/0→50/0/50(线性梯度:10分钟)、测定时间:20分钟、检测波长:340nm、柱温:40℃、进样量:1ul的条件下进行测定。将经干燥的试样的四氢呋喃(不含稳定剂)溶液(0.1wt%)进行过滤(孔径:0.22um)从而制备测定溶液。

(氢离子指数测定)

氢离子指数(ph)通过whatman制的ph试纸2600-100a判定。

(实施例1)

在20ml的两口烧瓶中加入邻氯氯苄1.3g(8.1mmol)、70%硫氢化钠0.97g(12mmol)、二甲基亚砜4ml,以180℃搅拌2小时。将反应液冷却至室温,加入甲醇2ml,将析出的固体过滤。将所得固体用水、丙酮清洗,从而得到btbt的淡黄色晶体0.32g(收率33%)。hplc纯度(340nm)为99.77%。

1h-nmr(400mhz,cdcl3):7.85-7.95ppm(m,4h)、7.39-7.50ppm(m,4h)。

(实施例2)

使用邻氟氯苄1.1g(7.6mmol)代替实施例1中的邻氯氯苄,除此之外,进行与实施例1同样的操作,得到btbt的淡黄色晶体0.22g(收率24%)。hplc纯度(340nm)为99.20%。

(实施例3)

使用邻氯溴苄1.6g(7.8mmol)代替实施例1中的邻氯氯苄,除此之外,进行与实施例1同样的操作,得到btbt的淡黄色晶体0.16g(收率17%)。hplc纯度(340nm)为99.00%。

(实施例4)

使用n,n-二甲基甲酰胺代替实施例1中的二甲基亚砜,除此之外,进行与实施例1同样的操作,得到btbt的淡黄色晶体0.16g(收率17%)。

(实施例5)

使用n,n-二甲基乙酰胺代替实施例1中的二甲基亚砜,除此之外,进行与实施例1同样的操作,得到btbt的淡黄色晶体0.15g(收率16%)。

(实施例6)

使用n-甲基-2-吡咯烷酮代替实施例1中的二甲基亚砜,除此之外,进行与实施例1同样的操作,得到btbt的淡黄色晶体0.25g(收率26%)。

(实施例7)

使用1,3-二甲基-2-咪唑烷酮代替实施例1中的二甲基亚砜,除此之外,进行与实施例1同样的操作,得到btbt的淡黄色晶体0.15g(收率16%)。

(实施例8)

使用48%硫氢化钠1.4g(12mmol)代替实施例1中的70%硫氢化钠0.97g(12mmol),除此之外,进行与实施例1同样的操作,得到btbt的淡黄色晶体0.30g(收率31%)。

(实施例9)

使用70%硫氢化钠0.15g(1.9mmol)和单质硫0.32g(10mmol)代替实施例1中的70%硫氢化钠0.97g(12mmol),除此之外,进行与实施例1同样的操作,得到btbt的淡黄色晶体0.17g(收率18%)。

(实施例10)

使用硫代硫酸钠五水合物3.0g(12mmol)代替实施例1中的70%硫氢化钠0.97g(12mmol),除此之外,进行与实施例1同样的操作,得到btbt的淡黄色晶体0.27g(收率28%)。

(比较例1)

依据专利文献3中记载的方法,在100ml的两口烧瓶中加入邻氯苯甲醛1.0g(7.1mmol)、70%硫氢化钠1.1g(14mmol)、n-甲基-2-吡咯烷酮20ml,在180℃下搅拌3小时。将反应液冷却至室温,加入至饱和氯化铵水溶液100ml中,将析出的固体过滤。将所得到的固体用水、丙酮清洗,从而得到btbt的淡黄色晶体0.31g(收率36%)。hplc纯度(340nm)为97.27%。

(比较例2)

依据专利文献4中记载的方法,在100ml的两口烧瓶中加入邻氯苯甲醛1.4g(10mmol)、n,n-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物4.9g(22mmol)、n-甲基-2-吡咯烷酮21ml,边搅拌边用4小时升温至180℃。进而在同一温度下搅拌15小时。将反应液冷却至室温,加入饱和氯化铵水溶液50ml,将析出的固体过滤。将所得到的固体用水、丙酮清洗,从而得到btbt的淡黄色晶体0.52g(收率43%)。hplc纯度(340nm)为95.84%。

(比较例3)

依据专利文献6的例7中记载的方法,在10ml的两口烧瓶中加入α,α-二氯甲苯1.25g(7.8mmol)、硫0.27g(8.3mmol),以230℃搅拌3小时。将反应液冷却至室温,将所得到的黑色固体用hplc进行分析,结果无法确认到btbt的生成。

反应中产生气体,吸收该气体的水显示出强酸性(ph1)。

(比较例4)

依据专利文献6的例7中记载的方法,在10ml的两口烧瓶中加入α,α-二氯甲苯1.25g(7.8mmol)、硫0.27g(8.3mmol),以260℃搅拌3小时。反将反应液冷却至室温,将所得到的黑色固体通过硅胶柱色谱法(展开溶剂:氯仿)纯化,从而得到btbt的淡黄色晶体0.018g(收率1.0%)。

反应中产生气体,吸收该气体的水显示出强酸性(ph1)。

如实施例中所记载,可知通过本发明的制造方法得到的目标物具有99%以上这样高的纯度。相对于此,对于通过比较例1和2所示的现有技术的制造方法得到的目标物,低于99%,在纯度的方面较差。

另外,实施例中使用的作为相当于通式(2)的原料的邻氯氯苄、邻氯溴苄和邻氟氯苄没有由于放置在大气下而变质。另一方面,确认了,比较例1和2中使用的、邻氯苯甲醛由于放置在大气下而从液体变质成固体。

根据比较例3和4的现有技术的制造方法,在得到btbt时需要200℃以上的高温,另外,反应中可见酸性气体的产生。另一方面,作为本发明的制造方法的实施例1~10中,可以在200℃以下得到btbt,另外,反应中没有气体的产生。

如上所述,根据本发明,可以使用容易操作的(在空气中没有由于氧化等而变质或分解,而且也不具有腐蚀性的)原料,以工业上有利的简便的方法(具有一个工序、低温反应、无酸性·腐蚀性气体的产生等特征的方法),形成btbt环(或dntt环)。以如此得到的具有btbt环(或dntt环)的化合物为原料,进而导入取代基,从而可以制造期望的btbt衍生物(或dntt衍生物)。

产业上的可利用性

通过本发明的制造方法得到的噻吩环缩合芳香族化合物(btbt衍生物或dntt衍生物)例如可以作为有机半导体的材料、有机半导体的材料的原料使用。

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