Macromolecular compound with core-shell structure

（関連特許出願の相互参照）
本特許出願は、2004年3月25日に出願された独国特許出願第102004014621.7号の米国特許法第119条第(a)〜(d)項に基づく優先権を主張する。

本発明は、コア-シェル構造を有する高分子化合物、それらの製造方法および電子工学的構造要素における半導体としてのそれらの使用に関する。

分子電子工学の分野は、有機導電性および半導電性化合物の発見と共に過去１５年間に渡って急速に発展してきた。 この期間に渡って、半導電性または電気光学的特性を有する非常に多くの化合物が発見されてきた。 一般に、分子電子工学は、従来のケイ素ベース半導体構築ブロックに取って替わることはないと理解されている。 その代わりに、分子電子工学的構造要素は、広い領域をコーティングする適合性、構造的柔軟性、低温および低コストでの加工性が要求される、新たな用途を切り開くと想定されている。 現在、半導電性有機化合物は、有機電界効果トランジスター（ＯＦＥＴ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、センサーおよび光起電力要素のような用途に使用されている。 集積有機半導体スイッチへのＯＦＥＴの単純な構造化および集積化によって、インテリジェントカード（スマートカード）または価格ラベルに関するコスト効率的な解決が可能になる。 これは、今までのところ、ケイ素構築ブロックの価格および非柔軟性の理由から、ケイ素技術を使用して実現することができなかった。 同様に、ＯＦＥＴは、大規模柔軟性マトリックスディスプレイにおけるスイッチ要素として使用されるであろう。 有機半導体、集積半導体スイッチおよびそれらの使用の概要は、例えば、Electronics 2002、第15巻、第38頁に与えられる。

電界効果トランジスターは三電極要素であり、ここで二つの電極（いわゆる「ソース」および「ドレイン」）の間の導電性薄チャネルの導電率は、絶縁薄層によって導電性チャネルから分離した第三電極（いわゆる「ゲート」）によって制御される。 電界効果トランジスターの最も重要な特性は、電荷担体の移動度である。 これは、トランジスターのスイッチング速度およびスイッチオンした場合とスイッチオフした場合の電流比（「オン／オフ比」として既知）を決定する際に決め手となる。

これまで二つの主要な化合物のクラスが有機電界効果トランジスターに使用されてきた。 全ての化合物は、長い共役単位を有し、そして、それらの分子量および構造に依存して共役ポリマーと共役オリゴマーにさらに分けられる。

一般に、オリゴマーは、均一分子構造と１００００ダルトン未満の分子量を有する。 ポリマーは、通常、分子量分布を有する均一の繰り返し単位の鎖からなる。 しかしながら、オリゴマーとポリマーの間には連続的な推移が存在する。

オリゴマーとポリマーを区別する場合、これらの化合物の加工において根本的な違いが存在するとしばしば云われる。 オリゴマーは、しばしば蒸発可能であり、蒸着加工によって基材に付与される。 もはや蒸発可能ではなく、したがって異なる加工によって付与されなければならない化合物は、分子構造に関わらず、ポリマーとしてしばしば説明される。 ポリマーに関して、目的は、通常、液体媒体（例えば、有機溶媒）中に溶解でき、次いで、対応する付与加工によって付与され得る化合物を製造することにある。 非常に一般的な付与加工は、例えば、「スピンコーティング」である。 インクジェット加工による半導電性化合物の付与は、特に洗練された方法である。 この加工において、半導電性化合物の溶液は、非常に微細な滴の形態で基材に付与され、乾燥される。 この加工は、付与の間、構造化が行われるのを可能にする。 この半導電性化合物用の付与加工の説明は、例えば、Nature、第401巻、第685頁に与えられる。

一般に、より大きなポテンシャルは、単純な手段による、低コストの有機集積半導体スイッチを得るための湿式化学加工に起因する。

高品質な有機半導体回路の製造のための重要な必要条件は、極めて高純度の化合物である。 配列現象は、半導体において重要な役割を担う。 化合物の均一な配列および粒界のマーキングの阻害は、半導体特性に劇的な低下を導き、その結果、極めて高純度ではない化合物を使用して構築した有機半導体回路は、通常、使用できない。 残存する不純物は、例えば、半導電性化合物に電荷を注入（「ドーピング」）し、したがってオン／オフ比を低減し得るか、または、電荷トラップとして作用し、したがって急激に移動度を低減させ得る。 その上、不純物は、半導電性化合物と酸素の反応を開始させ得る。 酸化作用を有する不純物は、半導電性化合物を酸化し、したがって見込まれる貯蔵時間、加工時間および操作時間を低減し得る。

通常要求される純度は、非常に高いので、通常、ポリマー化学の既知加工（例えば、洗浄、再沈澱および抽出）によって達成され得ない。

一方、しばしば均一分子構造の揮発性化合物であるオリゴマーは、昇華またはクロマトグラフィーによって比較的単純に精製され得る。

幾つかの重要な半導電性ポリマーの例を以下に記載する。 ポリフルオレンおよびフルオレンコポリマー、例えば、ポリ(９,９-ジオクチルフルオレン-コ-ビチオフェン)（Ｉ）：

に関して、０.０２ｃｍ ^２ ／Ｖｓまでの電荷移動度（以下、移動度とも略する）が達成され（Science、2000年、第290巻、第2123頁)、レジオレギュラーポリ(３-ヘキシルチオフェン-２,５-ジイル)（II）

に関して、０.１ｃｍ ^２ ／Ｖｓまでの移動度さえ達成された（Science、1998年、第280巻、第1741頁）。 ほとんど全部の他の長鎖ポリマーと同様に、ポリフルオレン、ポリフルオレンコポリマーおよびポリ(３-ヘキシルチオフェン-２,５-ジイル)は、溶液からの付与後に良好なフィルムを形成するので、加工が容易である。 しかしながら、分子量分布を有する高分子量ポリマーのように、それらは真空昇華によって精製できず、そして、クロマトグラフィーによる精製が困難である。

オリゴマー半導電性化合物の重要な代表例は、例えば、オリゴチオフェン、特に式（III）

で示される末端アルキル置換基を有するもの、およびペンタセン（IV）

である。
例えば、α,α'-ジヘキシルクォーター-、-クインケ-および-セクシチオフェンについての典型的な移動度は、０.０５〜０.１ｃｍ ^２ ／Ｖｓである。

メソ相（特に液晶相）は、半導電性有機化合物において特定の役割を担うようである。 これまでのところ、当業者はこれを完全には理解していない。 例えば、最大移動度は、これまでのところα,α'-ジヘキシルクォーターチオフェンの結晶に関して報告されている（Chem. Mater.、1998年、第10巻、第457頁）。 この化合物は、８０℃の温度にてエナンチオトロピック液晶相から結晶化する（Synth. Met.、1999年、第101巻、第544頁）。 特に高い移動度は、個々の結晶を使用することによって得られ得る。 例えば、１.１ｃｍ ^２ ／Ｖｓの移動度は、α,α'-セクシチオフェンの個々の結晶について開示されている（Science、2000年、第290巻、第963頁）。 オリゴマーが溶液から付与される場合、大抵、移動度における急降下が存在する。

一般に、溶液からのオリゴマー化合物の加工の間の半導電特性における降下は、オリゴマー化合物の中程度の溶解性および低いフィルム形成傾向に起因する。 したがって、不均一性は、例えば、溶液からの乾燥の間の沈澱に起因する（Chem. Mater.、1998年、第10巻、第633頁）。

したがって、半導電性ポリマーの良好な加工特性およびフィルム形成特性と、半導電性オリゴマーの特性を組み合わせる試みがなされてきた。 特許明細書US-A-6.025.462は、星状構造を有する導電性ポリマーを開示する。 このポリマーは、分岐状のコアと共役側鎖基のシェルからなる。 しかしながら、これらは幾つかの不利益を有する。 側鎖基が、横方向に非置換の共役構造から形成される場合、得られる化合物は不溶性であるか、または容易に溶解せず、加工され得ない。 共役単位が側鎖基で置換される場合、これは溶解性の改善を導くけれども、側鎖基の立体的要件は、内部の配向障害および形態学的欠陥をもたらす。 これは、これらの化合物の半導電特性を害する。

公開明細書WO 02/26859 A1は、芳香族的共役鎖が結合した逆回転の共役ポリマーを開示する。 該ポリマーは、電子伝導を可能にするジアリールアミン側鎖基を有する。 しかしながら、これらの化合物は、ジアリールアミン側鎖基をベースすることから、半導体として不適当である。

公開明細書EP-A 1 398 341は、溶液から加工され得る半導電性デンドリマーを開示する。

しかしながら、加工性を有する既知オリゴマーの半導電特性と、既知ポリマーの良好なフィルム形成特性を組み合わせた、さらに改善された化合物が求められている。

本発明の目的は、一般的な溶媒から加工され得、良好な半導電特性を有する、さらなる有機化合物を提供することにある。 このような有機半導電性化合物は、広い領域をコーティングするのに極めて適当であろう。

化合物が均一な厚さおよび形態の高品質層を形成し、電子工学的用途に適当である場合、特に望ましいであろう。

驚くことに、有機化合物が、多官能性単位から構成されたコア、および、各々連結の終点で柔軟性非共役鎖によって飽和されている、結合鎖と直鎖状共役オリゴマー鎖のシェルを含有するコア-シェル構造を有する場合、該有機化合物が所望の特性を有することが見出された。

本発明は、コア-シェル構造を有する高分子化合物であって、
該コア（Ｋ）は、ケイ素および／または炭素ベースの高分子ベース構造を有し、そして、連続的共役二重結合を有する直鎖状の炭素ベースのオリゴマー鎖（Ｌ）を有する炭素ベースの結合鎖（Ｖ）を介して、少なくとも３個、特に少なくとも６個の外部原子に結合し、
該共役鎖（Ｌ）は、各々、該結合鎖（Ｖ）とは反対側の末端にて、共役二重結合を有しない、さらなる（特に脂肪族の、芳香脂肪族のまたはオキシ脂肪族の）鎖（Ｒ）によって飽和されている、
化合物を提供する。

本発明によれば、コア-シェル構造を有し、
（ｉ）ケイ素および炭素ならびにそれらの組合せからなる群から選ばれる原子を含んでなる高分子ベース構造を含んでなるコア；該コアは、各々の外部基に関して、少なくとも３個の外部基に結合している；
（ii）炭素ベースの結合鎖；各々の結合鎖は該コアに結合し、また下記（iii）にも結合する、
（iii）連続的共役二重結合を有する直鎖状の炭素ベースのオリゴマー鎖を含んでなる共役鎖（Ｌ）の第一末端；
（iv）該共役鎖（Ｌ）の該第一末端の反対側にある該共役鎖（Ｌ）の末端に結合したさらなる鎖；該さらなる鎖は共役二重結合を含まない；および（v）該結合鎖（ii）、該共役鎖（iii）および該さらなる鎖（iv）を含んでなるシェル；
を含んでなる高分子化合物が特に提供される。

他に示さない限り、明細書および請求の範囲中に使用される全ての数値または表現（例えば、成分量、加工条件等を表すもの）は、全ての場合に用語「約」によって修飾されていると理解される。

好適な実施態様において、有機高分子化合物は、オリゴマーまたはポリマーであり得る。 本発明において、オリゴマー化合物は、１０００ダルトン未満の分子量を有する化合物および１０００ダルトン以上の平均分子量を有するポリマー化合物を意味すると理解される。 平均分子量は、使用される測定方法に依存して数平均（Mn）または重量平均（Mw）であり得る。 ここでは、それは数平均（Mn）である。

本発明において、該コア-シェル構造は、分子レベル上の構造、すなわち、それは分子の構造自体に関する。

直鎖状共役オリゴマー鎖の連結の終点は、共役二重結合を有する直鎖状のオリゴマー鎖の終末単位における点を意味すると理解される。 これを介してさらなる別の連結は起こらない。 終末は、該コアから最も遠いことを意味すると理解される。 連続的共役二重結合を有する直鎖状のオリゴマー鎖を、以下、直鎖状共役オリゴマー鎖とも略する。

該新規化合物は、好適には一般式（Ｚ）：

〔式中、
Ｋは、ｎ-官能性コアであり、
Ｖは、結合鎖であり、
Ｌは、直鎖状共役オリゴマー鎖であり、
Ｒは、直鎖状または分岐状のＣ _２ 〜Ｃ _２０ -アルキル基、モノ-またはポリ不飽和のＣ _２ 〜Ｃ _２０ -アルケニル基、Ｃ _２ 〜Ｃ _２０ -アルコキシ基、Ｃ _２ 〜Ｃ _２０ -アラルキル基またはＣ _２ 〜Ｃ _２０ -オリゴ-またはＣ _２ 〜Ｃ _２０ -ポリエーテル基を意味し、
ｎは、３以上の、好適には６以上の整数を意味する〕
で示されるコア-シェル構造を有する。

ここで、好適な新規化合物のシェルは、各々コアに連結するｎ-Ｖ-Ｌ-Ｒ構築ブロックから形成される。

ｎが３または６である場合、例えば、これらは式（Z-3）または（Z-6）

〔式中、Ｋ、Ｖ、ＬおよびＲは上記と同義である〕
で示される構造となる。

これらの化合物は、コアが多官能性単位から組み立てられるように、すなわち、分岐状のコア、結合鎖、直鎖状共役オリゴマー鎖および非共役鎖が一緒に結合するように構築される。

コアは、多官能性単位から組み立てられ、好適には樹状または高分岐構造を有する。

高分岐構造およびそれらの製造は、当業者に自体既知である。 高分岐ポリマーまたはオリゴマーは、使用されるモノマーの構造によって予め定められる特定の構造を有する。 いわゆるＡＢｎモノマーは、モノマーとして、すなわち、二つの異なる官能性ＡおよびＢを有するモノマーとして使用される。 これらのなかでも、一つの官能性（Ａ）は、各分子中に一回だけ存在し、他の官能性（Ｂ）は、数回（ｎ回）存在する。 二つの官能性ＡおよびＢは、互いに反応して、例えば、重合して、化学結合を製造し得る。 モノマー構造の結果として、高分岐ポリマーとして既知の樹状構造を有する分岐状のポリマーが重合によって製造される。 高分岐ポリマーは、規則的な分岐点を有せず、環を有せず、ほとんど独占的に鎖末端にＢ官能性を有する。 高分岐ポリマー、それらの構造、分岐の問題およびそれらの命名法は、高分岐状のシリコーンベースのポリマーの例を使用して、LJ Mathias、TW CarothersによるAdv. Dendritic Macromol. (1995)、第2巻、第101〜121頁およびそれに引用された業績中に説明される。

本発明における好適な高分岐構造は、高分岐ポリマーである。

本発明によれば、樹状構造は、合成高分子構造である。 これは、いずれの場合にも２以上のモノマーと、各々の既に結合したモノマーとの連結によって段階的に組み立てられ、その結果、各段階と共に、モノマー末端基数が指数関数的に増加し、球状の樹状構造が最終的に形成される。 このように、三次元高分子構造は、分岐点を有し、規則的な様式で中心から周縁部に広がる基を伴って形成される。 このような構造は、通常、当業者に既知の加工によって積層的に組み立てられる。 層数は、通常、世代として既知である。 各層中の分岐数および末端基数は、世代の上昇に伴い増加する。 それらの規則的な構造の結果として、樹状構造は、特定の利点を提供し得る。 樹状構造、製造方法および命名法は、当業者に既知であり、例えば、GR NewkomeらによるDendrimers and Dendrons、Wiley-VCH、ワインハイム、2001年中に説明される。

樹状または高分岐構造から組み立てられるコア（以下、樹状または高分岐状のコアとも記載する）に使用され得る構造は、例えば、米国特許US-A 6.025.462中に開示されたものである。 これらは、例えば、ポリフェニレン、ポリエーテルケトン、ポリエステル（例えば、米国特許US-A 5.183.862、US-A 5.225.522およびUS-A 5.270.402に開示されたものなど）；アラミド（例えば、米国特許US-A 5.264.543に開示されたものなど）；ポリアミド（例えば、米国特許US-A 5.346.984に開示されたものなど）；ポリカルボシランまたはポリカルボシロキサン（例えば、米国特許US 6.384.172に開示されたものなど）；またはポリアリーレン（例えば、米国特許US-A 5.070.183またはUS-A 5.145.930に開示されたものなど）；のような高分岐構造、あるいは、例えば、ポリアリーレン、ポリアリーレンエーテルまたはポリアミドアミン（例えば、米国特許US-A 4.435.548およびUS-A 4.507.466に開示されたものなど）；ならびにポリエチレンイミン（例えば、米国特許US-A 4.631.337に開示されたものなど）；のような樹状構造である。

しかしながら、他の構造単位も、樹状または高分岐状のコアの構築に使用され得る。 樹状または高分岐状のコアの役割は、主として一連の官能性を提供し、したがって、直鎖状共役オリゴマー鎖を有する結合鎖が結合してコア-シェル構造に組織化し得る、マトリックスを形成することである。 直鎖状共役オリゴマー鎖は、マトリックスへの結合によって予め配向されるので、その有効性を高める。

樹状または高分岐状のコアは、一連の官能性（連結点という意味）を有する。 これは、結合鎖と直鎖状共役オリゴマー鎖を連結するのに適当である。 特に、樹状コアおよび高分岐構造から組み立てられたコアは、少なくとも３個、しかし好適には少なくとも６個の官能性を有する。

樹状または高分岐状のコア中の好適な構造は、１,３,５-フェニレン単位（式Va）および式（Vb）〜（Ve）で示される単位である。 式（Va）〜（Ve）で示される同一または異なる幾つかの単位は互いに連結している。

ここで、式（Vc）および（Vd）で示される単位において、ａ、ｂ、ｃおよびｄは、互いに独立して０、１、２または３を意味する。

式（Va）〜（Ve）および以下で使用される他の式において、＊で示される位置は、連結点を示す。 単位（Va）〜（Ve）は、これらを介して互いに連結するか、または結合鎖を介して直鎖状共役オリゴマー鎖（Ｌ）に連結する。

以下は、式（Va）で示される単位から組み立てられた樹状コア（Ｋ）の例である：

結合鎖（Ｖ）を介する直鎖状共役オリゴマー鎖（Ｌ）への連結は、＊で示される位置で起こる。

該新規化合物のシェルは、結合鎖、直鎖状共役オリゴマー鎖および非共役鎖から形成される。

結合鎖（Ｖ）は、好適には高度に柔軟性であるものであり、すなわち、高い分子（内）移動度を有し、これによりコア（Ｋ）の周囲に部分Ｌ-Ｒの幾何学的組織をもたらす。 本発明において、柔軟性は、分子（内）移動度を有することを意味すると理解される。

以下の構造的特徴を有する直鎖状または分岐状の鎖は、原理上、結合鎖として適当である：
・単結合によって炭素原子と結合した炭素原子・炭素と結合した水素原子・単結合によって炭素と結合した酸素原子・単結合によって炭素と結合したケイ素原子、および／または・単結合によって酸素と結合したケイ素原子。
これらは、好適には合計６〜６０個の原子から組み立てられ、好適には非環構造を含有する。

適当な結合鎖は、特に、直鎖状または分岐状のＣ _２ 〜Ｃ _２０ -アルキレン鎖（例えば、エチレン-、ｎ-ブチレン-、ｎ-ヘキシレン-、ｎ-オクチレンおよびｎ-ドデシレン鎖など）、直鎖状または分岐状のポリオキシアルキレン鎖（例えば、-ＯＣＨ _２ -、-ＯＣＨ(ＣＨ _３ )-、または-Ｏ-(ＣＨ _２ ) _４ -部分）、直鎖状または分岐状のシロキサン鎖（例えば、ジメチルシロキサン構造単位を有するもの）および／または直鎖状または分岐状のカルボシラン鎖〔すなわち、ケイ素-炭素単結合を含有する鎖、ここで該鎖中のケイ素および炭素原子は、交互に、統計的に、またはブロック状態（例えば、-ＳｉＲ _２ -ＣＨ _２ -ＣＨ _２ -ＣＨ _２ -ＳｉＲ _２ -構造単位を有するものなど）で組織化され得る〕を含有するオリゴエーテル鎖である。

原理上、全ての鎖は、それ自体電気的に導電性または半導電性のオリゴマーまたはポリマーを形成する構造を有する直鎖状共役オリゴマー鎖として適当である。 これらは、例えば、任意に置換された、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリフェニレン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリイソナフテン、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレンであり、これらは、ホモポリマーまたは-オリゴマーとして、またはコポリマーまたは-オリゴマーとして使用され得る。 このような構造の例（好適には直鎖状共役オリゴマー鎖として使用される）は、２〜１０個、特に好適には２〜７個の一般式（VI-a）〜（VI-e）で示される単位の鎖である。

〔式中、
Ｒ ^１ 、Ｒ ^２およびＲ ^３は、同一または異なり得、そして、水素、直鎖状または分岐状のＣ _１ 〜Ｃ _２０ -アルキル-またはＣ _１ 〜Ｃ _２０ -アルコキシ基を意味し、好適には同一であり、好適には水素を意味する；
Ｒ ^４は、同一または異なり得、そして、水素、直鎖状または分岐状のＣ _１ 〜Ｃ _２０ -アルキル基またはＣ _１ 〜Ｃ _２０ -アルコキシ基を意味し、好適には水素またはＣ _６ 〜Ｃ _１２ -アルキル基を意味する；および Ｒ ^５は、水素またはメチル-またはエチル基、好適には水素を意味する。 〕

式（VI-a）〜（VI-e）の＊で示される位置は、連結点を示す。 これを介して単位（VI-a）〜（VI-e）は、一緒に連結して直鎖状共役オリゴマー鎖を形成するか、またはコア上の各々の鎖末端に連結するか、あるいは非共役鎖を有する。

任意に置換された２,５-チオフェン（VI-a）または（VI-b）単位、あるいは任意に置換された１,４-フェニレン（VI-c）単位を有する直鎖状共役オリゴマー鎖が、特に好適には含有される。 先行する数字２,５-または１,４-は、これを介して連結が起こる、単位中の位置を示す。

ここで、および以下で、「置換された」は、他に示さない場合には、アルキル基（特にＣ _１ 〜Ｃ _２０アルキル基）またはアルコキシ基（特にＣ _１ 〜Ｃ _２０アルコキシ基）での置換を意味する。

非置換の２,５-チオフェン（VI-a）単位または２,５-(３,４-エチレンジオキシチオフェン)（VI-b）単位を有する直鎖状共役オリゴマー鎖が最も好適である。

一般式（Ｚ）中、Ｌで示される直鎖状共役オリゴマー鎖は、各々、連結の終点にて、非共役鎖（Ｒ）によって飽和されている。 非共役鎖は、好適には高度に柔軟性であるもの、すなわち、高い分子（内）移動度を有し、これにより溶媒分子とよく相互作用し、したがって、溶解性の改善を生じさせるものである。 本発明における柔軟性は、分子（内）移動度を有することを意味すると理解される。 連結の終点にて直鎖状共役オリゴマー鎖を有する非共役鎖は、酸素によって割り込まれ、２〜２０個の炭素原子を有し、好適には６〜２０個の炭素原子を有する、任意に直鎖状または分岐状の、脂肪族、不飽和または芳香脂肪族の鎖である。 脂肪族およびオキシ脂肪族の基、すなわち、アルコキシ基または酸素によって割り込まれた直鎖状または分岐状の脂肪族の基（例えば、オリゴ-またはポリエーテル基）が好適である。 非分岐状のＣ _２ 〜Ｃ _２０ -アルキル-またはＣ _２ 〜Ｃ _２０ -アルコキシ基が特に好適である。 適当な鎖の例は、アルキル基（例えば、ｎ-ヘキシル、ｎ-ヘプチル、ｎ-オクチル、ｎ-ノニル、ｎ-デシルおよびｎ-ドデシル基）ならびにアルコキシ基（例えば、ｎ-ヘキシルオキシ、ｎ-ヘプチルオキシ-、ｎ-オクチルオキシ-、ｎ-ノニルオキシ-、ｎ-デシルオキシ-およびｎ-ドデシルオキシ基）である。

一般式（VI-aR）および（VI-bR）：

〔式中、Ｒは、上記一般式（Ｚ）に関して与えられた意義を有し、および ｐは、２〜１０、好適には２〜７の整数である。 〕
で示される構造要素は、直鎖状共役オリゴマー鎖の構造要素Ｌ-Ｒの例として与えられる。 これらは、各々、連結の終点にて、非共役鎖によって飽和されている。

本発明の好適な実施態様は、結合鎖として、直鎖状、非分岐状のアルキレン基；直鎖状共役オリゴマー鎖として、２〜４個のチオフェン-または３,４-エチレンジオキシチオフェン単位を有する、非置換のオリゴチオフェン鎖およびオリゴ(３,４-エチレンジオキシチオフェン)鎖；および柔軟性非共役鎖として、Ｃ _６ 〜Ｃ _１２ -アルキル基を、樹状コアシロキサン-および／またはカルボシラン単位中に含有する構造を有する化合物である。

式（Ｚ-４-ａ）および（Ｚ-Ｘ-ａ）で示される以下の化合物は、これらの例として挙げられる：

ここで、（Ｚ-Ｘ-ａ）において、ｎ、ｍおよびｐは、同一または異なり得、互いに独立して、１〜１００、好適には３〜２０、特に好適には４〜１２の整数を意味する。 本発明の化合物の好適な実施態様においては、少なくとも二つの変数ｎ、ｍおよびｐが同一であり、最も好適な実施態様においては、ｎ、ｍおよびｐが同一である。

該新規化合物は、好適には導電性または半導電性である。 本発明は、特に好適にはそれらの半導電性である化合物を提供する。 少なくとも１０ ^−４ ｃｍ ^２ ／Ｖｓの電荷担体の移動度を有するそれらの化合物が特に好適である。 電荷担体は、例えば、正孔電荷である。

本発明の高分子化合物は、典型的には、一般的な溶媒（例えば、クロロホルム、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、ジクロロメタンまたはテトラヒドロフランなど）中に容易に溶解するので、溶液からの加工に極めて適当である。 直鎖状共役オリゴマー鎖中に非置換のチオフェン-または３,４-エチレンジオキシチオフェン単位を有する、球状でさえある新規化合物が、立体的要求が厳しい側鎖によって妨げられた内部配向または形態を有せずに、非常に良好な溶解性を有することは特に驚くことである。 したがって、該新規化合物は、良好な半導電性および卓越したフィルム形成特性を有する。 したがって、それらは、広い領域のコーティングに高度に適している。 また、本発明の半導電性化合物は、卓越した熱安定性および良好なエージング挙動を有する。

また、本発明の化合物は、欧州特許出願公開EP-A 1 398 341から既知の半導電性デンドリマーと比べて、例えば、シェル中のさらなる結合鎖から得られた高められた柔軟性が、本発明の化合物を含有する半導電性層中により高い配向を達成させ得るという利点を有する。 これは、最終生成物の特性に関する肯定的な効果を有し得る。

原理上、異なる方法が、本発明の化合物の製造のために使用され得る。

例えば、構造要素Ｖ-Ｌ-Ｒが、最初に製造され、次いでコア（Ｋ）に結合され得る。 しかしながら、完成した構造要素Ｖ-Ｌ-Ｒまたはこれの部分構造は、樹状コアの場合、例えば、最初にモノデンドロンと云われる構築ブロックに連結され得る。 次の工程で、これらのモノデンドロンの幾つかは、一緒に結合して最終構造を形成し得る。 モノデンドロンは、樹状構造の一部を含有する構築ブロックであり、一緒に結合して樹状構造を形成し得る。

原理上、製造方法は、本発明の化合物の特性に重大な影響を有しない。 一連の変形は、記載した製造方法内で可能である。 したがって、例えば、個々の製造工程の順序を変化させること、例えば、最終製造工程として、非共役柔軟性鎖を直鎖状共役オリゴマー鎖に連結させること、ができる。

製造される構造に依存して、例えば、非共役柔軟性鎖（Ｒ）は、構築ブロックの溶解性を高め、したがって本発明の化合物の製造を容易にすることから、早い段階で柔軟性鎖（Ｒ）を直鎖状共役オリゴマー鎖（Ｌ）に連結させることが有用であり得る。

一連の化学反応が、多官能性単位から組み立てられるコアの構築、結合鎖（Ｖ）への連結、結合鎖（Ｖ）の直鎖状共役オリゴマー鎖（Ｌ）への連結、および非共役柔軟性鎖（Ｒ）のこれらへの連結に利用できる。 これらは原理上当業者に既知である。 化学反応として、金属有機反応が好適に行われる。 これらは、通常、高い選択性を伴い穏やかな反応条件下で進行し、この場合、高い反応収率が達成されるという利点を有する。

個々の構造単位Ｋ、Ｖ、ＬおよびＲが連結のために最初に形成され、次いで、これらは部分構造としてのみか、または互いに反応する出発化合物における官能化形態で存在するように本発明の化合物を製造することもできる。 したがって、例えば、直鎖状のオリゴマー鎖（Ｌ）が、最初に、連結のために任意に官能化された二つの鎖構築ブロックを一緒に結合させることによって形成され得る。 また、本発明の化合物の構築のためのこの手順に関して、金属有機反応は、好適な化学反応としても行われる。

したがって、本発明は、本発明の化合物が金属有機反応によって製造されることを特徴とする、本発明の化合物の製造方法をさらに提供する。

金属有機反応に関して、対応する官能性を、樹状または高分岐状のコア、結合鎖、直鎖状共役オリゴマー鎖および柔軟性非共役鎖に組み込み、次いで、これらを互いに連結することが任意に必要である。

このような官能性は、例えば、アルケニル基、ハロゲン基（例えば、塩素、臭素およびヨウ素基、好適には臭素基）、スズ-有機基（例えば、トリメチル-またはトリエチルスズ基など）、ケイ素-有機基（例えば、トリメチルシラン-またはトリエチルシラン基など）またはホウ素-有機基（（例えば、ホウ素酸）である。

本発明の化合物の個々の成分をカップリングするための特に好適な金属有機反応は、熊田カップリング（ここで、二つの臭素基は、パラジウム触媒（例えば、１,１-ビス-(ジフェニルホスフィノ)フェロセンジクロロパラジウム（II）など）を使用してグリニャール化合物を通じてカップリングされる。）および鈴木カップリング（ここで、ホウ素含有基は、パラジウム触媒を使用して塩基的に臭素基とカップリングされる。）である。 両カップリング反応の方法は、当業者に既知である。 また、アルケニル基のヒドロシリル化は、本発明の化合物を製造するための個々の構築ブロックを連結するための好適な金属有機反応である。 また、ヒドロシリル化の方法は、当業者に既知である。

本発明の加工の実施態様の例は、実施例に記載される。

個々の製造工程間の中間段階の化合物および最終化合物は、好適には精製される。 これは、蒸留、昇華、再結晶、抽出、再沈澱、洗浄またはクロマトグラフィーの既知の方法によって行われ得る。 中間段階および最終化合物は、最高純度を生じさせることから、好適には蒸留、昇華およびクロマトグラフィーによって精製される。

このことは、既知の半導電性ポリマーに対して、本発明の化合物が、単純な、一般的な精製方法によって高純度に製造され得、したがって、半導体テクノロジーにおける使用に適当であるという利点を提供する。

本発明の化合物は、メソ相（中間相）、すなわち、固体と液体状態の間の物理相を形成し得る。 これらは、液晶相とも云われ、本発明の化合物の予めの配向を支持する。 本発明の化合物は、好適には５０℃〜３００℃、最も好適には８０℃〜１８０℃の範囲に液晶相を形成する。

本発明の化合物は、通常の溶媒、例えば、クロロホルム、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、ジクロロメタンおよびテトラヒドロフラン中に、少なくとも０.１％、好適には少なくとも１％、特に好適には少なくとも５％溶解する。

本発明の化合物は、蒸着した溶液から均一の厚さおよび形態の高品質層を形成するので、電子工学的用途に適当である。

最後に、本発明は、電界効果トランジスター、発光構造要素（例えば、有機発光ダイオード）または光起電力電池、レーザーおよびセンサーのような電子工学的構造要素における半導体としての本発明の化合物の使用をさらに提供する。

本発明の化合物は、これらの目的のために、好適には層の形態で使用される。

半導体としての官能性を有効に確保するため、本発明の化合物は、十分な移動度、例えば、少なくとも１０ ^−４ ｃｍ ^２ ／Ｖｓの移動度を有する。 電荷移動度は、例えば、M. PopeおよびCE SwenbergによるElectronic Processes in Organic Crystals and Polymers、第２版、第709〜713頁（Oxford University Press、New York Oxford、1999年）中に記載されるように決定され得る。

本発明の化合物の使用のため、それらは適当な基材（例えば、電気的または電子工学的構造を備えた、ケイ素ウエハー、ポリマーフィルムまたは板ガラス）に付与される。 全ての付与方法が、原理上適用可能である。 本発明の化合物は、好適には液相から、すなわち、溶液状態で付与され、次いで溶媒が蒸発される。 溶液からの付与は、既知の方法（例えば、吹付け、浸漬、印刷および スピンコーティング）によって行われ得る。 スピンコーティングおよびインクジェットコーティングによる付与が特に好適である。

本発明の化合物の層は、付与後、例えば、熱処理（例えば、液晶相を経験すること）によって、またはストラクチャリングのために（例えば、レーザアブレーションによって）、さらに修飾され得る。

本発明は、本発明の化合物を半導体として含有する電子工学的構造要素をさらに提供する。

５-(１０-ウンデセニル)-２,２'-ビチオフェンを既知の方法（Synthesis、1993年、第1099頁、J. Mater. Chem. 2003年、第13巻、第197頁）により製造した。 カルボシランデンドリマーＧ５（Ａ１１）１２８（実施例２Ａ参照）および高分岐状カルボシランポリマーＳｉ-ハイパー-アリル（実施例２Ｂ参照）の製造は、Polym. Sci. Ser. A、1998年、第40巻、第763頁およびJ. Polym. Sci.、Ａ部、2000年、第38巻、第741頁に記載されている。 全ての反応容器を、通常の保護ガス方法にしたがって、使用前に、徹底的に加熱し、窒素を過剰に注いだ。

実施例１：Ｖ-Ｌ-Ｒ構造を有する化合物の製造実施例１Ａ：４,４,５,５-テトラメチル-２-[５'-(１０-ウンデセニル)-２,２'-ビチエン-５-イル]-１,３,２-ジオキサボロラン（Ｕｎｄ-２Ｔ-Ｂｏｒ）の製造

無水テトラヒドロフラン（１００ｍｌ）を、乾燥し、窒素を満たした、機械式スターラーを備えたフラスコ（５００ｍｌ）中、ドライアイス／アセトンで−７５℃に冷却した。 次いで、２.５Ｍのブチルリチウムのヘキサン溶液（６.４ｍｌ）を滴下し、これを２０分間攪拌した。 次いで、５-ウンデセニル-２,２-ビチオフェン（５.１０ｇ、１６.０ｍｍｏｌ)の無水テトラヒドロフラン（１２０ｍｌ）溶液を、１.５時間に渡って滴下し、これを３０分間、−７５℃にて攪拌した。 次いで、これを１時間に渡って０℃に加熱し、次いで、澄んだ黄色溶液を再度−７５℃に冷却した。 次いで、イソプロポキシジオキサボロラン（３.９１ｇ）を、溶液の温度が−７２℃を超えるまで上昇しないように数回に分けて添加し、これを全て添加した後、３０分間、−７２℃にて攪拌した。 攪拌を続け、冷却浴を除去し、反応混合物をゆっくりと温めた。 ３時間後、反応混合物をジエチルエーテル（５００ｍｌ）に添加し、次いで、氷冷水（２００ｍｌ）と１Ｎ塩酸（１６ｍｌ）の混合物に添加し、振盪し、相を分離した。 有機相を、水（２００ｍｌ）で二回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、溶媒を除去した。 青色固体（７.３５ｇ）を生成物として得た。

¹ H NMR (CDCl ₃ , TMS/ppm): 1.22-1.45 (1.283にて最大値を有する重複ピーク, 14H), 1.345 (s, 12 H), 1.672 (m, J=7.5 Hz, M = 5, 2H), 2.037 (q, J=7.2 Hz, 2H), 2.781 (t, J=7.3 Hz, 2H), 4.928 (d, J=10.3 Hz, 1H), 4.991 (d, J=17.1 Hz, 1H), 5.811 (m, 1H), 6.676 (d, J=3.4 Hz, 1H), 7.037 (d, J=3.9 Hz, 1H), 7.152 (d, J=3.9 Hz, 1H), 7.496 (d, J=3.4 Hz, 1H).

実施例１Ｂ：５-ヘキシル-５'''-ウンデカ-１０-エン-１-イル-２,２'：５',２''：５'',２'''-クォーターチオフェン（Ｕｎｄ-４Ｔ-Ｈｅｘ）の製造

２-ヘキシル-５-ブロモビチオフェン（４.６１ｇ）を、乾燥し、窒素を満たした、マグネチックスターラー、還流冷却器およびセプタム取入口を備えた三つ口フラスコ（２５０ｍｌ）からなる装置中に供給し、窒素で飽和させ、窒素下、テトラキス-(トリフェニルホスフィノ)-パラジウム（０.０９０ｇ）を添加した。 窒素下の実施例１Ａからの化合物（７.３５ｇ）のトルエン（１２０ｍｌ）溶液と窒素下の２Ｍ炭酸ナトリウム溶液（２１ｍｌ）を、交互にセプタムを通して注入し、終夜還流した。 冷却後、反応混合物を、氷冷水（２００ｍｌ）、１Ｎ塩酸（４５ｍｌ）およびトルエン（３００ｍｌ）に添加し、振盪し、水（２００ｍｌ）で二回洗浄した。 形成された黄色堆積物を濾去し、トルエン（３５０ｍｌ）に溶解し、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、溶媒を除いた。 黄色固体（１.２８ｇ）を得た（Ｕｎｄ-４Ｔ-Ｈｅｘ） ^１ 。

有機液相を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、溶媒を除去し、残渣をｎ-ヘキサン（９００ｍｌ）から再結晶化した。 茶色がかった黄色固体（５.８ｇ）を得た（Ｕｎｄ-４Ｔ-Ｈｅｘ） ^２ 。 トルエンからの再結晶を繰り返し、分析によれば（Ｕｎｄ-４Ｔ-Ｈｅｘ）とトリフェニルホスフィンからなる黄色粉末（４.８１ｇ）を得た。 収率：１.２８＋４.８１＝６.０９ｇ（理論値の７７％）

MS (Und-4T-Hex)1:M/z = 566 (M ^・ +) + 微量の582および634.

¹ H NMR ((Und-4T-Hex) ¹ , CDCl ₃ , TMS/ppm): 0.896 (t, J=6.9, 3H), 1.23 - 1.44 (1.289にて最大値を有する重複ピーク, 18 h), 1.682 (m, J=7.3, M=5, 4H), 2.040 (q, J=7.0, 2H), 2.791 (t, J=7.6, 4H), 2.840 (q, J=7.2, 2H), 4.931 (d, J=9.8, 1H), 4.989 (d, J=17.1, 1H), 5.814 (m, 1H), 6.681 (d, J=3.9, 2H), 6.975 (d, J=3.4, 2H), 6.988 (d, J=3.9, 2H), 7.029 (d, J=3.9, 2H).

実施例１Ｃ：１-[１１-(５'''-ヘキシル-２,２'：５',２''：５'',２'''-クォーターチエン-５-イル)ウンデシル]-１,１,３,３-テトラメチルジシロキサン（ＨＳｉ-Ｕｎｄ-４Ｔ-Ｈｅｘ）の製造

実施例１Ｂからの化合物（１.２５ｇ；Ｕｎｄ-４Ｔ-Ｈｅｘ）および無水トルエン（４０ｍｌ）を、乾燥し、窒素を満たした、マグネチックスターラー、還流冷却器、窒素取入口および温度計を備えた三つ口フラスコ（２５０ｍｌ）中に供給し、該溶液を窒素で飽和させ、７０℃に加熱した。 テトラメチルシロキサン（１６ｍｌ；１２.０ｇ）と、３〜３.５％のＰｔを有するシクロメチルビニルシロキサン中の白金-シクロビニルメチルシロキサン錯体（１０μｌ）（ＡＢＣＲ社、カールスルーエ）を該澄んだ溶液に添加し、２１時間攪拌した。 溶媒を除去後、黄色固体（２.５９ｇ）を得た。 これを、５０℃の熱トルエンに溶解して、シリカゲルでのクロマトグラフに掛けた。 黄色固体（１．３６５ｇ；理論値の８７％）を得た。

FD MS: M/z = 700 (M ^・ +)にて主ピーク、少量のM/z = 566、および微量のM/z = 714,774および903.

¹ H NMR (CDCl ₃ , TMS/ppm): 0.056 (s, 6H), 0.160 (d, J=2.5 Hz, 6H), 0.526 (t, J=7.6 Hz, 2H), 0.896 (t, J=6.85, 3H), 1.21 - 1.44 (1.268にて最大値を有する重複ピーク, 22 H), 1.681 (m, J=7.5, M=5, 4H), 2.789 (t, J=7.6 Hz, 4H), 4.676 (m, J=2.8 Hz, M=7, 1H), 6.680 (d, J=3.9, 2H), 6.974 (d, J=3.4, 2H), 6.987 (d, J=3.9, 2H), 7.028 (d, J=3.4, 2H).

実施例２：Ｋ-(Ｖ-Ｌ-Ｒ) _ｎ構造を有する本発明の化合物の製造実施例２Ａ：Ｋ-(Ｖ-Ｌ-Ｒ) _ｎ構造および樹状コアを有する本発明の化合物の製造

実施例１Ｃからの化合物（７０２ｍｇ；ＨＳｉ-Ｕｎｄ-４Ｔ-Ｈｅｘ；１.０ｍｍｏｌ）を、乾燥し、窒素を満たした、マグネチックスターラー、還流冷却器、窒素取入口および温度計を備えた三つ口フラスコ（１００ｍｌ）中、窒素で飽和させ、Ｇ５（Ａ１１）１２８デンドリマーの溶液（１.３ｍｌ；８２ｍｇ固体）を添加した。 溶媒を真空中除去し、フラスコを窒素で満たし、無水トルエン（１７ｍｌ）を添加し、溶液を窒素で飽和させた。 混合物を６０℃に加熱し、２〜２.４％のＰｔを有するキシレン中の白金-ジビニルテトラメチルシロキサン錯体（１０μｌ；ＡＢＣＲ社、カールスルーエ）を該澄んだ溶液に添加し、溶液を８０℃に２０時間加熱した。 次いで、エタノール（７０ｍｌ）を添加し、これを４時間還流し、形成された懸濁液を熱濾過し、濾過残渣を高真空中で乾燥した（６２５ｍｇ黄色固体、（Ｚ-４-ａ） ^１ ）。 溶媒を濾液から除去した（２１６ｍｇ残渣）。

（Ｚ-４-ａ） ^１を８０℃にてトルエン（１５ｍｌ）中に溶解し、エタノール（７０ｍｌ）を滴下した。 懸濁液を形成させ、濾過した。 濾過残渣を高真空中で乾燥し、溶媒を濾液から除去した。 この手順を二回繰り返した。 ４８６ｍｇ（理論値の９２％）の黄色固体（Ｚ-４-ａ） ^２を得た。

実施例２Ｂ：Ｋ-(Ｖ-Ｌ-Ｒ) _ｎ構造および高分岐状コアを有する本発明の化合物の製造

ここで、Ｍｎ＝１１８００およびＭｗ＝２８４００、およびｎ、ｍ、ｐは、１〜１００の範囲を変動する。

出発化合物（Ｓｉ-ハイパー-Ａｌｌ）の実験式は、通常、以下の式に対応する。

実施例２Ａに記載されるように、実施例１Ｃからの化合物（６３１ｍｇ；ＨＳｉ-Ｕｎｄ-４Ｔ-Ｈｅｘ；０.９ｍｍｏｌ)、７６ｍｇの高分岐ポリマーＳｉ-ハイパー-アリル（７６ｍｇ、０.６ｍｍｏｌアリル基）および２〜２.４％のＰｔを有するキシレン中の白金-ジビニルテトラメチルシロキサン-錯体（１０μｌ；ＡＢＣＲ社、カールスルーエ）を、無水トルエン（１５ｍｌ）中で反応させ、単離した。 化合物（Ｚ-Ｘ-ａ）の収率：４６５ｍｇ（理論値の９４％）。

本発明を上記で例示の目的をもって詳細に説明したが、このような詳説が単にその目的のためであって、本発明は、特許請求の範囲によって限定され得る場合を除いて、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、当業者によって変形がなされ得ると理解されるべきである。