(57)【要約】【課題】本発明は、減圧昇華法のみならずウェットプロセスに適用可能で、かつ光ならびに酸素および／またはオゾンに対して、より高い安定性を有するπ電子共役系化合物としてのペンタセンのラジカル誘導体およびその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】一般式（Ｉ）：2019201200.tif 000026で表されるペンタセンのラジカル誘導体により、上記の課題を解決する。【選択図】図１−２
2019201200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｉ）：
【化１】
2019201200.tif 000020
［式中、基−Ｘ−は、以下の：
【化２】
2019201200.tif 000021
を表し、ラジカル基−Ｙ・は、以下の：
【化３】
2019201200.tif 000022
を表し、基−Ｚは、以下の：
【化４】
2019201200.tif 000023
（式中、基Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ同一または異なって、炭素数１〜４の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基である）を表す］
で表されるペンタセンのラジカル誘導体。
【請求項２】
前記一般式（Ｉ）の化合物が、式（１）：
【化５】
2019201200.tif 000024
（式中、基Ｒ1、Ｒ2およびＲ3はすべてイソプロピル基である）
で表される請求項１に記載のペンタセンのラジカル誘導体。
【請求項３】
前記ペンタセン誘導体が、有機半導体材料である請求項１または２に記載のペンタセンのラジカル誘導体。
【請求項４】
請求項２に記載のペンタセンのラジカル誘導体の製造方法であり、以下の合成スキーム：
【化６】
2019201200.tif 000025
に基づき、
（Ａ）6,13-ペンタセンジオンにトリイソプロピルシリルアセチレンを反応させイソプロピルシリル基を導入して、式（２）で表される13-ヒドロキシ-13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6(13H)-オンを得、
（Ｂ）これに2-(4-エチニルフェニル)-1,3-ジオキソランを反応させエチニルフェニルアルデヒド基を導入するために、式（３）で表される6-((4-(1,3-ジオキソラン-2-イル)フェニル)エチニル)-13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)-6,13-ジヒドロペンタセン-6,13-ジオールを得、
（Ｃ）これを還元剤で処理しペンタセン骨格を導入して、式（４）で表される4-[2-[13-[2-[トリス(1-メチルエチル)シリル]エチニル]-6-ペンタセニル]エチニル]- ベンズアルデヒドを得、
（Ｄ）これに1,1-ジメチル-カルボニックジヒドラジドを反応させて、2,4-ジメチル-6-(4-((13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6-イル)エチニル)フェニル)-1,2,4,5-テトラジナン-3-オンを得、
（Ｅ）これをフェティゾン試薬で処理しラジカル置換基を導入して、2,4-ジメチル-6-(4-((13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6-イル)エチニル)フェニル)-フェルダジル-3-オンを得る
ことを特徴とするペンタセンのラジカル誘導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペンタセンのラジカル誘導体およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、安定ラジカルを利用した拡張π電子共役系化合物であって、光、酸素および／またはオゾンに対して、より高い安定性を有するペンタセンのラジカル誘導体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電界効果トランジスタや薄膜トランジスタなどの電子デバイスの分野において、従来から用いられているシリコンに代表される無機半導体材料に代わり、有機半導体材料が注目されている。
有機半導体材料は、シリコンなどの無機半導体材料に比べて、(1)安価に製造できる、(2)薄膜を用いた大面積の電子装置に応用できる、(3)製造工程において高温プロセスを必要とせず、プラスチック基板上に薄膜形成ができる、(4)可撓性を有し、素子特性を劣化させることなくフレキシブルな大面積装置に応用できる、などの有利な特性を有する。
【０００３】
すなわち、有機半導体材料は、軽量で、耐衝撃性および柔軟性を有し、電子デバイスの低コスト化および大面積化を実現し得ることから、これらの特性を活かして、有機エレクトロルミネッセンス素子のような有機発光デバイス、有機電界効果トランジスタ、有機太陽電池、正孔注入輸送層を有する量子発光素子、電子写真感光体およびモバイル情報端末機用の電子素子などの広範な種々の有機電子デバイスの応用に期待できる。
【０００４】
また近年、電子のスピンの自由度を利用する新しいエレクトロニクス分野（スピントロニクス）が注目されている。スピントロニクスは、エレクトロニクス分野の革新技術として期待され、無機材料を中心に研究され、既にハードディスクの磁気ヘッドなどに応用されている。一方、長いスピン拡散長などの特性を備えた有機分子材料も注目され、特に、スピン保有の情報をエネルギー損失なしで伝播できるスピン流に着目されている。
【０００５】
このような有機分子材料の中でも、二重結合と一重結合が交互に並んだ形の部位を有するπ電子共役系化合物としてペンタセンなどのアセン系材料の研究が行われている。
アセン系材料は、高度に拡張されたπ電子系を有するため、ホールおよび電子の輸送性に優れ、例えば、有機半導体材料、エレクトロルミネッセンス材料、有機色素および有機顔料などに広く応用が検討されている。
【０００６】
しかしながら、π電子共役系化合物の多くは、高い平面性を有し剛直であり、分子間の相互作用が非常に強固であることから、水や有機溶媒への溶解性に乏しく、開発の障害になっている。
例えば、π電子共役系化合物を有機顔料として用いる場合には、顔料が凝集し易くなり分散が不安定になるという問題、有機半導体材料およびエレクトロルミネッセンス材料として用いる場合には、溶液プロセスへの適用が難しく、真空蒸着などの気相製膜が必要になり、製造においてコスト増加およびプロセスの煩雑化という問題が生じる。
【０００７】
他方、近年レトロディールスアルダー反応を利用した、溶媒可溶性の高いペンタセンのビシクロ化合物からの脱離反応によりペンタセンなどに変換する方法が提案されている。しかしながら、この方法では煩雑な合成ならびに脱離基の除去工程を必要とするため適用範囲が狭く、より簡便に合成可能な可溶性ペンタセン誘導体の開発が要求されている。
また、ペンタセンの可溶性前駆体を塗布し、加熱などにより製膜する方法も提案されている。しかしながら、この方法では、この前駆体から脱離するテトラクロロベンゼン分子を系外に除去することが困難であり、かつテトラクロロベンゼンの毒性も問題になる。
さらに、脱離性置換基を導入した、ペンタセンなどのベンゼン環を有するπ電子共役系化合物を製膜し、製膜後に脱離性置換基を脱離させてπ電子共役系化合物の膜状体を得る方法が提案されている。しかしながら、この方法によりペンタセンの製膜が可能であっても、得られたペンタセンの光ならびに酸素および／またはオゾンに対する安定性については何ら考慮されていない。
【０００８】
一般に、ペンタセンは、結晶状態において高いホール伝導度を有し薄膜化が容易であることなどから有機半導体のベンチマーク化合物として広く知られている。しかしながら、(1)光化学的安定性が低く、酸素存在下で光により容易に酸化される、(2)ペンタセン単体は、あらゆる有機溶媒に対して難溶性である、という２つの欠点を有し、その実用化の大きな障害になっている（図２参照）
【０００９】
そこで、ペンタセンの光耐久性の向上（安定化）の研究も盛んに行われている。
例えば、特開２０１４−１４８４８３号公報（特許文献１）およびY. Kawanaka, A. Shimizu, T. Shinada, R. Tanaka, Y. Teki, Angew. Chem. Int. Ed., 第52巻, 第26号, 2013年, p.6643-6647（非特許文献１）に記載のラジカル付加による安定化、米国特許第６,６９０,０２９号明細書（特許文献２）およびA. Shimizu, A. Ito, Y. Teki, Chem. Commun., 2016年, 第52巻, p.2889-2892（非特許文献２）に記載の嵩高い置換基や電子吸引性の置換基の導入による安定化が挙げられる。
特許文献１および非特許文献１に記載のペンタセン-ラジカル誘導体は、無置換ペンタセンに比べて約１４００倍の光耐久性を有し、同じく特許文献２および非特許文献２に記載され、シグマアルドリッチ社から市販されている6,13-ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)ペンタセン（ＴＩＰＳ−Ｐｎ）は、約１３００倍の光耐久性を有する（図３参照）。
図４は、特許文献１のラジカル付加によるペンタセンの安定化のメカニズムを示す図である。すなわち、光照射により励起一重項状態になったペンタセンは、有機πラジカルの付加により励起三重項への非常に速い系間交差が起こり、さらに基底状態へと失活する。そのため電子状態を変えずに酸素との反応を抑制することができる。
【００１０】
このようなことから、光ならびに酸素および／またはオゾンに対して、より安定で、かつ有機溶媒に可溶で、スピンコート、ブレードコート、グラビア印刷、インクジェット塗布、ディップコーティング塗布などのウェットプロセスに適応可能な、有機半導体材料としてのペンタセン誘導体が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１４−１４８４８３号公報
【特許文献２】米国特許第６,６９０,０２９号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Y. Kawanaka, A. Shimizu, T. Shinada, R. Tanaka, Y. Teki, 「Using stable radicals to protect pentacene derivatives from photodegradatrion」, Angew. Chem. Int. Ed., 第52巻, 第26号, 2013年, p.6643-6647
【非特許文献２】A. Shimizu, A. Ito, Y. Teki, 「Photostability enhancement of the pentacene derivative having two nitronyl nitroxide radical substituents」, Chem. Commun., 2016年, 第52巻, p.2889-2892
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、減圧昇華法のみならずウェットプロセスに適用可能で、かつ光ならびに酸素および／またはオゾンに対して、より高い安定性を有するπ電子共役系化合物としてのペンタセンのラジカル誘導体およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、反応性の高いペンタセンの6,13位の一方に電子的安定化の代表例であるトリイソプロピルシリルエチニル基（ＴＩＰＳ-エチニル基）を導入し、もう一方にラジカル部位間を三重結合により架橋し、分子全体の平面性を高めたラジカル誘導体を導入することにより、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
かくして、本発明によれば、一般式（Ｉ）：
【化１】
2019201200.tif 000003
［式中、基−Ｘ−は、以下の：
【００１６】
【化２】
2019201200.tif 000004
を表し、ラジカル基−Ｙ・は、以下の：
【００１７】
【化３】
2019201200.tif 000005
を表し、基−Ｚは、以下の：
【００１８】
【化４】
2019201200.tif 000006
（式中、基Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ同一または異なって、炭素数１〜４の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基である）を表す］
で表されるペンタセンのラジカル誘導体が提供される。
【００１９】
また、本発明によれば、上記のペンタセンのラジカル誘導体の製造方法であり、以下の合成スキーム：
【化５】
2019201200.tif 000007
に基づき、
【００２０】
（Ａ）6,13-ペンタセンジオンにトリイソプロピルシリルアセチレンを反応させイソプロピルシリル基を導入して、式（２）で表される13-ヒドロキシ-13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6(13H)-オンを得、
（Ｂ）これに2-(4-エチニルフェニル)-1,3-ジオキソランを反応させエチニルフェニルアルデヒド基を導入するために、式（３）で表される6-((4-(1,3-ジオキソラン-2-イル)フェニル)エチニル)-13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)-6,13-ジヒドロペンタセン-6,13-ジオールを得、
（Ｃ）これを還元剤で処理しペンタセン骨格を導入して、式（４）で表される4-[2-[13-[2-[トリス(1-メチルエチル)シリル]エチニル]-6-ペンタセニル]エチニル]-ベンズアルデヒドを得、
（Ｄ）これに1,1-ジメチル-カルボニックジヒドラジドを反応させて、2,4-ジメチル-6-(4-((13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6-イル)エチニル)フェニル)-1,2,4,5-テトラジナン-3-オンを得、
（Ｅ）これをフェティゾン試薬で処理しラジカル置換基を導入して、2,4-ジメチル-6-(4-((13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6-イル)エチニル)フェニル)-フェルダジル-3-オンを得る
ことを特徴とするペンタセンのラジカル誘導体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、減圧昇華法のみならずウェットプロセスに適用可能で、かつ光ならびに酸素および／またはオゾンに対して、より高い安定性を有するπ電子共役系化合物としてのペンタセンのラジカル誘導体およびその製造方法を提供することができる。
本発明者らは、本発明のペンタセンのラジカル誘導体が、ＴＩＰＳ-エチニル基導入による安定化と有機ラジカルによる安定化という二つの異なるメカニズムを同時に利用することで、従来のものと比較して突出した顕著な効果が発揮されることを実証した。
本発明者らは、上記の二つの異なるメカニズムが相乗効果的に働くか否か、またそれにより突出した顕著な効果が発揮されるか否かは、従来技術からは簡単に予測し得ないものと考えている。具体的には、本発明のペンタセンのラジカル誘導体は、特許文献２のＴＩＰＳ−Ｐｎに比べて４２倍の光耐久性を有する。
【００２２】
本発明のペンタセンのラジカル誘導体は、非対称の置換基を有することによりペンタセンに比べて有機溶媒に対するより高い溶解性を有し、かつ光、酸素および／またはオゾンに対して高い安定性を有するので、真空蒸着法のみならず、スピンコート、ブレードコート、グラビア印刷、インクジェット塗布、ディップコーティング塗布などのウェットプロセスを適用して、有機電界効果トランジスタなど、および正孔注入輸送層を有する量子発光素子、電子写真感光体およびモバイル情報端末機用の電子素子などの広範な種々の有機電子デバイスに用いることができる。
【００２３】
本発明のペンタセンのラジカル誘導体は、次の条件のいずれか１つを満たす場合に、上記の効果をより発揮する。
・一般式（Ｉ）の化合物が、式（１）：
【化６】
2019201200.tif 000008
（式中、基Ｒ1、Ｒ2およびＲ3はすべてイソプロピル基である）で表される。
・ペンタセン誘導体が、有機半導体材料である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１−１】化合物（１）およびＴＩＰＳ−Ｐｎの極大吸収波長の吸光度の時間変化を示す図である。
【図１−２】化合物（１）およびＴＩＰＳ−Ｐｎの極大吸収波長の吸光度の時間変化を示す図である。
【図２】酸化によるペンタセン骨格の喪失を示す図である。
【図３】ペンタセンの安定化の代表例を示す図である。
【図４】ラジカル付加によるペンタセンの安定化のメカニズムを示す図である。
【図５】化合物（２）の1Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図６】化合物（２）のＨＲＭＳ（ＤＡＲＴ）スペクトルである。
【図７】化合物（３）の1Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図８】化合物（３）のＨＲＭＳ（ＤＡＲＴ）スペクトルである。
【図９】化合物（４）の1Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図１０】化合物（４）のＨＲＭＳ（ＦＡＢ）スペクトルである。
【図１１】化合物（５）の1Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図１２】化合物（５）のＨＲＭＳ（ＦＡＢ）スペクトルである。
【図１３】化合物（１）のＨＲＭＳ（ＦＡＢ）スペクトルである。
【図１４】光耐久性の測定に用いた光照射装置の概略図である。
【図１５】化合物（１）の基底状態における最適化構造を示す図である。
【図１６】化合物（１）の基底二重項状態でのスピン密度分布を示す図である。
【図１７】化合物（１）の励起四重項状態でのスピン密度分布を示す図である。
【図１８】化合物（１）の基底状態でのエネルギー準位図およびその分子軌道のエネルギーを示す表である。
【図１９】化合物（１）の励起四重項状態でのエネルギー準位図およびその分子軌道のエネルギーを示す表である。
【図２０】化合物（１）のＥＳＲスペクトルの実測スペクトル（上図）およびシュミレーション（下図）ならびにマイクロ波周波数とｇ値、超微細結合定数を示す表である。
【図２１】化合物（１）のモル吸光係数を示す図である。
【図２２】化合物（１）の吸収スペクトルを示す図である。
【図２３】ＴＩＰＳ−Ｐｎ（下部プロット）および化合物（１）（上部プロット）の蛍光スペクトルを示す図である。
【図２４】ＴＩＰＳ−Ｐｎの励起スペクトルを示す図である。
【図２５】化合物（１）の励起スペクトを示す図である。
【図２６−１】ＴＩＰＳ−Ｐｎの吸光スペクトルの時間変化を示す図である。
【図２６−２】ＴＩＰＳ−Ｐｎの吸光スペクトルの時間変化を示す図である。
【図２７−１】化合物（１）の吸光スペクトルの時間変化を示す図である。
【図２７−２】化合物（１）の吸光スペクトルの時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、実施の形態により本発明を説明するが、本発明は、これらの形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。
【００２６】
［ペンタセンのラジカル誘導体］
本発明のペンタセンのラジカル誘導体は、一般式（Ｉ）：
【化７】
2019201200.tif 000009
で表される。
【００２７】
一般式（Ｉ）における基−Ｘ−は、以下の：
【化８】
2019201200.tif 000010
を意味する。
【００２８】
一般式（Ｉ）におけるラジカル基−Ｙ・は、以下の：
【化９】
2019201200.tif 000011
を意味する。
上記のラジカル基−Ｙ・と代替可能なラジカル基として、鎖状ラジカル基、例えば、チオアミニルラジカルなどが挙げられる。
【００２９】
一般式（Ｉ）における基−Ｚは、以下の：
【化１０】
2019201200.tif 000012
（式中、基Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ同一または異なって、炭素数１〜４の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基である）を意味する。
【００３０】
基−Ｚにおける基Ｒ1、Ｒ2およびＲ3の炭素数１〜４の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基アルキル基としては、メチル、エチル、n-プロピル、n-ブチルのような直鎖状のアルキル基、イソプロピル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチルのような分岐鎖状のアルキル基が挙げられ、これらの中でも、メチル、エチル、イソプロピル、n-ブチルが好ましく、有機溶媒への溶解性の点で実施例の化合物のイソプロピル基が特に好ましい。
また、基Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ異なっていてもよいが、原料入手の容易さおよび合成の観点から、同一であること、例えば、トリイソプロピル基であることが好ましい。
【００３１】
一般式（Ｉ）で表されるペンタセンのラジカル誘導体（以下、「ペンタセンのラジカル誘導体（Ｉ）」ともいう）の具体例としては、原料の入手のし易さおよび合成の観点から、式（１）：
【化１１】
2019201200.tif 000013
（式中、基Ｒ1、Ｒ2およびＲ3はすべてイソプロピル基である）
で表される2,4-ジメチル-6-(4-((13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6-イル)エチニル)フェニル)-フェルダジル-3-オン（以下、「化合物（１）」ともいう）が挙げられる。
【００３２】
［ペンタセンのラジカル誘導体の製造方法］
本発明のペンタセンのラジカル誘導体（Ｉ）、例えば、化合物（１）は、以下の５工程（Ａ）〜（Ｅ）の合成スキームにより製造することができる。（Ａ）と（Ｂ）の工程は入れかえることも可能である。
なお、用いる溶媒および反応触媒、温度や時間などの反応条件、各工程後のろ過、洗浄、乾燥などの処理は、目的の化合物に応じて適宜選択および設定すればよい。
原料化合物、特にシリル基を有する原料化合物や合成中間体は、水やアルコールに溶解して分解し易く、また光化学反応を起こし易いことから、反応に際しては、無水溶媒を用いる、暗所条件にするなど、適宜条件を設定すればよい。
【００３３】
【化１２】
2019201200.tif 000014
【００３４】
工程（Ａ）
例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中、n-ＢｕＬｉの存在下で、6,13-ペンタセンジオンにトリイソプロピルシリルアセチレンを反応させイソプロピルシリル基を導入して、式（２）で表される13-ヒドロキシ-13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6(13H)-オン（以下、「化合物（２）」ともいう）を得る。
【００３５】
工程（Ｂ）
例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中、n-ＢｕＬｉの存在下で、得られた化合物（２）に、エチニルフェニルアルデヒド基をアセタール保護して得られる2-(4-エチニルフェニル)-1,3-ジオキソランを反応させて、式（３）で表される6-((4-(1,3-ジオキソラン-2-イル)フェニル)エチニル)-13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)-6,13-ジヒドロペンタセン-6,13-ジオール（以下、「化合物（３）」ともいう）を得る。
【００３６】
工程（Ｃ）
例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中、暗条件下で、得られた化合物（３）を、ＳｎＣｌ2などの還元剤で処理しペンタセン骨格を導入して、式（４）で表される4-[2-[13-[2-[トリス(1-メチルエチル)シリル]エチニル]-6-ペンタセニル]エチニル]-ベンズアルデヒド（以下、「化合物（４）」ともいう）を得る。
【００３７】
工程（Ｄ）
例えば、メタノールと1,2-ジクロロエタンとの混合溶媒中、暗条件下で、得られた化合物（４）に、1,1-ジメチル-カルボニックジヒドラジドを反応させて、2,4-ジメチル-6-(4-((13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6-イル)エチニル)フェニル)-1,2,4,5-テトラジナン-3-オン（以下、「化合物（５）」ともいう）を得る。
【００３８】
工程（Ｅ）
例えば、ジクロロメタン中、暗条件下で、得られた化合物（５）を、セライト担持型炭酸銀（Ｉ）（フェティゾン試薬）で処理しラジカル置換基を導入して、化合物（１）を得る。
【００３９】
この合成スキームにおいて適宜置換の異なる種々の原料化合物や反応試薬を選択することにより、同様にして、ペンタセンのラジカル誘導体（Ｉ）およびその合成中間体を製造することができる。
【００４０】
例えば、工程（Ａ）のイソプロピルシリル基を導入するトリイソプロピルシリルアセチレンの代わりに、他の原料化合物を用いることにより、他のアルキルシリル基を導入することができる。
このような原料化合物としては、例えば、トリメチルシリルアセチレン、トリエチルシリルアセチレン、(tert-ブチルジメチル)シリルアセチレンが挙げられる。
【００４１】
また、工程（Ｂ）の2-(4-エチニルフェニル)-1,3-ジオキソランの代わりに、他の原料化合物を用いることにより、異なる基−Ｘ−を有するペンタセンのラジカル誘導体（Ｉ）を得ることができる。
このような原料化合物としては、例えば、2-ビニル-1,3-ジオキソラン、2-エチニル-1,3-ジオキソラン、2-フェニル-1,3-ジオキソラン、2-(4-ビニルフェニル)-1,3-ジオキソラン［別名：4-ビニルベンズアルデヒドエチレンアセタール］、2-(4-エチニルビフェニル)-1,3-ジオキソランが挙げられる。
【００４２】
さらに、工程（Ｄ）の1,1-ジメチル-カルボニックジヒドラジドの代わりに、他の原料化合物を用いることにより、異なるラジカル基−Ｙ・を有するペンタセンのラジカル誘導体（Ｉ）を得ることができる。
例えば、工程（Ｄ）において暗条件下、メタノール−1,2-ジクロロエタンのような混合溶媒中、化合物（４）と2,3-ビス(ヒドロキシアミノ)-2,3-ジメチルブタンとをアルゴン雰囲気下で加熱反応させ（この反応は、炭酸カリウムの存在下であれば、ＴＩＰＳ-エチニル基が脱保護するので好ましい）、室温まで冷却後に濾過し、次いで、工程（Ｅ）において暗条件下、得られた化合物に、ジクロロメタンのような溶媒中、ＮａＩＯ4のような酸化剤の水溶液を加えて反応させ、有機層を常法により精製することにより、一般式（Ｉ）において下段２番目（中央）に例示のラジカル基−Ｙ・を有する化合物を得ることができる。
【００４３】
また、工程（Ｄ）において暗条件下アルデヒド基をブロモに変換して、((13-(4-ブロモフェニル)エチニル)ペンタセン-６-イル)エチニル)トリイソプロピルシランを合成するか、または工程（Ｂ）の2-(4-エチニルフェニル)-1,3-ジオキソランの代わりに、１-ブロモ-4-エチニルベンゼンなどのブロモ誘導体を用いて反応させ（４）の代わりに（（13-（4-ブロモフェニル）エチニル）ペンタセン-６-イル）エチニル）トリイソプロピルシランを合成し、これを脱水ＴＨＦのような無水溶媒に溶解し、ドライアイス-メタノール浴で-78℃まで冷却し、ブチルリチウム（ＢｕＬｉ）をゆっくり滴下し、続いて2−メチル-２-ニトロソプロパンをゆっくり滴下し、次いで、工程（Ｅ）において暗条件下、得られた化合物に、ジクロロメタンのような溶媒中、Ａｇ2Ｏのような酸化剤を加えて反応させ、有機層を常法により精製することにより、一般式（Ｉ）において下段３番目（右側）に例示のラジカル基−Ｙ・を有する化合物を得ることができると予想できる（例えば、Yoshio Teki、外2名、「p-Topology and spin alignment in the photo-excited states of phenylanthracene-t-butylnitroxide radicals」、Phys. Chem. Chem. Phys.、2015年、第17巻、p.31646-31652参照）。
【００４４】
同様にして、工程（Ｄ）の1,1-ジメチル-カルボニックジヒドラジドの代わりに、2,4-ジイソプロピルカルボハイドライゾ-ビスヒドロクロライドを用い、ソディウムアセテートを加え、メタノールと1,2-ジクロロエタンとの混合溶媒のような溶媒中、暗条件下で、化合物（４）と反応させて2,4-ジイソプロピル-6-(4-((13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6-イル)エチニル)フェニル)-1,2,4,5-テトラジナン-3-オンを得る。次いで、工程（Ｅ）と同様の方法で処理しラジカル置換基を導入して、一般式（Ｉ）において上段１番目（左側）に例示のラジカル基−Ｙ・を有する化合物を得ることができると予想できる（例えば、Emily C.Pare、外4名、「Synthesis of 1,5-diisipropyl substituted 6-oxoverdazyls」、Org. Biomol. Chem.、2005年、第3巻、p.4258-4261参照）。
【００４５】
同様にして、工程（Ｄ）の1,1-ジメチル-カルボニックジヒドラジドの代わりに、2,4-ジエニルカルボノヒドロクロライドを用い、2-ピリジンカルボアルデヒドを加え、メタノールと1,2-ジクロロエタンとの混合溶媒のような溶媒中、暗条件下で、化合物（４）と反応させて2,4-ジフェニル-6-(4-((13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6-イル)エチニル)フェニル)-1,2,4,5-テトラジナン-3-オンを得る。次いで、工程（Ｅ）と同様の方法で処理しラジカル置換基を導入して、一般式（Ｉ）において上段２番目（右側）に例示のラジカル基−Ｙ・を有する化合物を得ることができると予想できる（Cooper W. Johnston、外3名、「The first "Kuhn verdazyl" ligand and comparative studies of its PdCl2 complex with analogous 6-oxoverdazyl ligands」、Dalton Trans、2013年、第42巻、p.16829-16836参照）。
【００４６】
本発明のペンタセンのラジカル誘導体（Ｉ）、例えば、化合物（１）は、従来から安定ペンタセンとして知られているＴＩＰＳ−Ｐｎに比べて約４２倍もの光安定性を有し、かつ高い溶解度を有し、減圧昇華法のみならずウェットプロセスに適用可能で、かつ光ならびに酸素および／またはオゾンに対して、より高い安定性を有する有機半導体材料として有用である（図１−２参照）。
【００４７】
したがって、本発明のペンタセンのラジカル誘導体（Ｉ）は、真空蒸着法のみならず、スピンコート、ブレードコート、グラビア印刷、インクジェット塗布、ディップコーティング塗布などのウェットプロセスを適用して、有機電界効果トランジスタなど、および正孔注入輸送層を有する量子発光素子、電子写真感光体およびモバイル情報端末機用の電子素子などの広範な種々の有機電子デバイスの有機半導体材料として用いることができる。
さらに、本発明によるペンタセンのラジカル誘導体は、酸素のみならず、オゾンまたはＮＯｘ（窒素酸化物）の存在下においても用いられることが期待される。
【実施例】
【００４８】
以下に、本発明を合成例および試験例により具体的に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
合成例で用いた試薬および溶媒は、特に記載のない限り、シグマアルドリッチ社、東京化成工業株式会社、メルク社または和光純薬工業株式会社（現：富士フィルム和光純薬株式会社）から購入したものをそのまま使用した。なお、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）およびメタノール（ＭｅＯＨ）は無水グレードを用いた。
【００４９】
合成例で得られた中間化合物および目的化合物の物性および化学構造を以下の方法により分析した。
融点（m.p.）は、融点測定器（アズワン株式会社製、型式：ＡＴＭ−０１）を用いて測定し、未補正の値を示した。
1Ｈ−ＮＭＲは、核磁気共鳴装置（ＢＲＵＫＥＲ社製、型式：ＡＶＡＮＣＥ−３００（３００ＭＨｚ）またはＡＶＡＮＣＥ−４００（４００ＭＨｚ））を用いて測定した。
なお、測定には、標準物質としてＳｉ(ＣＨ3)4（ＴＭＳ：テトラメチルシラン）を含むＣＤＣｌ3に溶解させた測定サンプルを用いた。1Ｈ−ＮＭＲのケミカルシフトは、CDCl3中のCHCl3 (δ＝7.26もしくは77.1)または(CD3)2SO中の(CH3)2SO (δ＝2.49もしくは39.5)と比べて百万分の一(δ(ppm))で記録した。
高分解能質量分析（ＨＲＭＳ）は、高速原子衝撃イオン化法（ＦＡＢ）またはDirect Analysis in Real Time法（ＤＡＲＭ）に対してタンデム質量分析計（日本電子株式会社製、型式：ＪＭＳ−７００Ｔ）によって得た。
【００５０】
各反応は、ＵＶランプを用いて可視化した、市販の既製薄層プレート（メルク社製の酸化アルミニウム60 F254、0.25 mm）を用いた薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）によりモニターした。
フラッシュクロマトグラフィーには、ダイソー社製IR-60 1002W (40/63mm)またはメルク社製酸化アルミニウム60を用いた。
ペンタセンが周囲光の条件下で不安定であることが公知であるので、必要に応じて反応は、暗状態でまたは反応容器をアルミホイルで被覆して行った。
【００５１】
（合成例１）13-ヒドロキシ-13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6(13H)-オン（化合物（２））の合成
アルゴン雰囲気下で、二つ口フラスコにトリイソプロピルシリルアセチレン（ＴＩＰＳアセチレン：550.8 mg、3 mmol）と超脱水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ：20 mL）を加えた。ドライアイス−メタノール浴を用いて-78℃まで冷却して30分間撹拌した。シリンジでn-ＢｕＬｉ（ヘキサン中、濃度1.6 M）を5分間かけて滴下し、30分間撹拌した。6,13-ペンタセンジオン（929.4 mg、3 mmol）を加え、徐々に昇温させながら18時間撹拌し、分液漏斗を用いて飽和ＮＨ4Ｃｌ水溶液（20 mL）で洗浄した。この洗浄操作を3回繰り返した。有機相に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、ろ過して減圧濃縮後ジクロロエタンで再結晶することにより黄色い固体を得た（収量701.5 mg、収率47%）。化合物の同定を1H-NMRとHRMSで行い、化合物（２）であることを確認した（図５および６参照）。
【００５２】
m.p.：210 ℃；
1H-NMR（400 MHz、CDCl3）δ（ppm）：8.85（s、2H）、8.74（s、2H）、8.06（d、2H）、7.95（d、2H）、7.68-7.57（m、4H）、2.94 (s, 1H)、1.22-1.15（m、21H）；
HRMS（DART）（m/z）：[M+H]+ C33H35O2Si、理論値：491.24063、実測値：491.24077
【００５３】
（合成例２）6-((4-(1,3-ジオキソラン-2-イル)フェニル)エチニル)-13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)-6,13-ジヒドロペンラタン-6,13-ジオール（化合物（３））の合成
アルゴン雰囲気下で、二つ口フラスコに2-(4-エチニルフェニル)-1,3-ジオキソラン（1082.4 mg、6.2 mmol）と超脱水ＴＨＦ（10 mL）を加えた。ドライアイス-メタノール浴を用いて-78℃まで冷却し30分間撹拌した。シリンジでn-ＢｕＬｉ（ヘキサン中、濃度ヘキサン）を5分間かけて滴下し、30分間撹拌した。化合物（２）（2060.0 mg、4.2 mmol）の粉末を加え、徐々に昇温させながら18時間撹拌し、分液漏斗を用いて飽和ＮＨ4Ｃｌ水溶液（20 mL）で洗浄した。この洗浄操作を3回繰り返した。有機相に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、ろ過して減圧濃縮した。TLCで目的物のスポットを確認（Rf = 0.29）し、カラムクロマトグラフィー（酢酸エチル/ジクロロメタン＝1/50）によって分離精製し、白色固体を得た（収量1083 mg、収率39%）。化合物の同定を1H-NMRとHRMSで行い、化合物（３）であることを確認した（図７および８参照）。
【００５４】
1H-NMR（300 MHz、CDCl3）δ（ppm）：8.78（s、2H）、8.62（s、2H）、7.98-7.90（m、4H）、7.57-7.54（m、4H）、7.41-7.33（m、4H）、5.75（s、1H）、4.07-3.99（m、4H）、3.47（s、1H）、3.41（s、1H）、1.23-1.18（m、21H）；
HRMS（DART）（m/z）：[M+H]+ C44H45O4Si、理論値：665.30871、実測値：665.30901
【００５５】
（合成例３）4-[2-[13-[2-[トリス(1-メチルエチル)シリル]エチニル]-6-ペンタセニル]エチニル]- ベンズアルデヒド（化合物（４））の合成
この反応で得られる目的物は溶存酸素と光化学反応を起こす可能性があるので、暗所条件下で反応させた。暗所中でアルミホイルを巻いた100 mL ナスフラスコに、化合物（３）（1083 mg、1.63 mmol）、ＴＨＦ（40 mL）を加え氷浴で０℃にして、ＳｎＣｌ2（4.2 g、22.3 mmol）および濃ＨＣｌ（3 mL）を加えた。０℃で30分間撹拌し、水を加えて析出した固体を吸引ろ過することで、青緑色固体を得た（収量481.4 mg、収率50%）。化合物の同定を1H-NMRとHRMSで行い、化合物（４）であることを確認した（図９および１０参照）。
【００５６】
m.p.：225 ℃；
1H-NMR（300 MHz、CDCl3）δ（ppm）：10.1（s、1H）、9.31（s、2H）、9.20（s、2H）、8.07-7.95（m、8H）、7.47-7.41（m、4H）、1.39-1.26（m、21H）；
HRMS（FAB）（m/z）：[M]+ C42H38OSi、理論値：586.26919、実測値：586.2699
【００５７】
（合成例４）2,4-ジメチル-6-(4-((13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6-イル)エチニル)フェニル)-1,2,4,5-テトラジナン-3-オン（化合物（５））の合成
この反応で得られる目的物は溶存酸素と光化学反応を起こす可能性があるので、暗所条件下で反応させた。メタノール（10 mL）、1,2-ジクロロエタン（10 mL）を100 mLナスフラスコに加え、脱気アルゴンバブリングした。暗所中でナスフラスコにアルミホイルを巻き、化合物（４）（99.8 mg、0.17 mmol）と1,1-ジメチルカルボニックジヒドラジド（61.2 mg、0.52mmol）を加え、3時間撹拌した。減圧濃縮し、水を加えてから超音波をあて固体を析出させ吸引ろ過し、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル、原料をジクロロメタンで落としてから酢酸エチルで目的物を流しだした）で精製することで、青緑色固体を得た（収量79.8 mg、収率68%）。化合物の同定を1H-NMRとHRMSで行い、化合物（５）であることを確認した（図１１および１２参照）。
【００５８】
m.p.：300 ℃以上；
1H-NMR（300MHz、CDCl3）δ（ppm）：9.33（s、2H）、9.27（s、2H）、8.09-8.05（m、2H）、8.01-7.97（m、2H）、7.92（d、2H）、7.73（d、2H）、7.45-7.42（m、4H）、5.19（t、1H）、4.49（d、2H）、3.23（s、6H）、1.44-1.36（m、21H）；
HRMS（FAB）（m/z）：[M]+ C45H46N4OSi、理論値：686.34409、実測値：686.3426
【００５９】
（合成例５）2,4-ジメチル-6-(4-((13-((トリイソプロピルシリル)エチニル)ペンタセン-6-イル)エチニル)フェニル)-フェルダジル-3-オン（化合物（１））の合成
この反応に用いる原料は溶存酸素と光化学反応を起こす可能性があるので、暗所条件下で反応させた。暗所中で50 mLナスフラスコにアルミホイルを巻き、化合物（５）（79.8 mg、0.12 mmol）、ジクロロメタン（10 mL）、セライト担持型炭酸銀（Ｉ）（Ag2CO3/セライト：138.2 mg、0.36 mmol）を加えた。ＴＬＣを確認しながら15時間撹拌し、ろ過、熱をかけずに減圧濃縮しながらヘキサンを加えて固体を析出させ、吸引ろ過により青緑色固体を得た（収量12.1 mg, 収率15%）。化合物の同定をHRMS（図１３参照）と後で述べるESR、吸収スペクトルにより行い、化合物（１）であることを確認した。
【００６０】
HRMS（FAB）（m/z）：[M]+ C45H43 N 4OSi、理論値：683.32061、実測値：683.3217
【００６１】
（試験例１）分子軌道計算
電子構造計算プログラム（CopyrightはGaussian Inc.製、製品名：Gaussian 09W[7]）を用いて、化合物（１）の分子軌道計算を行った。
ab initio MO計算には、密度汎関数法(DFT)を使用し、密度汎関数の１つであるUB3LYPを選択し、基底関数6-31G(d,p)を用いて計算した。
計算には、パーソナルコンピュータを用い、その計算結果の可視化には、グラフィカル・ユーザー・インターフェイス（CopyrightはGaussian Inc.製、製品名：Gauss View 5.0）を用いた。
【００６２】
（試験例２）ＥＳＲ測定
化合物（１）の不対電子の確認、ｇ値や超微細結合定数の決定を目的とし、溶媒にトルエンを用いて室温でＥＳＲ測定を行った。
化合物（１）をトルエン溶媒に溶かし、得られた試料をＥＳＲチューブに4 mm程度加え、真空ラインに接続して凍結脱気（5分、10分、15分、20分、20分）して封管した。
測定には、電子スピン共鳴装置（ＥＳＲ、日本電子株式会社製、型式：ＴＥ−３００）を用い、超微細分裂のシミュレーションには、等方的シミュレーションプログラム（日本電子株式会社製）を用いた。
【００６３】
（試験例３）紫外可視分光測定
紫外可視近赤外分光光度計（株式会社日立ハイテクサイエンス製、型式：ＵＨ４１５０）を用い、室温空気飽和条件下で、化合物（１）の紫外可視吸光スペクトルを測定し、モル吸光係数を決定した。
【００６４】
モル吸光係数の決定には、次式：
【数１】
2019201200.tif 000015
［式中、Absは吸光度、εはモル吸光係数（M-1 cm-1）、ｃは濃度（M）、ｌは光路長（cm）、Ｉ0は入射光、Ｉは透過光を表す］
のLambert-Beerの法則を用いた。
溶媒として空気飽和のジクロロメタンを用い、化合物（１）の濃度を3.76 × 10-6から83 × 10-5の間で変化させた６種の試料を調製した。測定には10 mmの石英セルを用い、開始波長800 nm、終了波長250 nm、スリット幅0.5 nmとし、スキャンスピードを低速に設定した。
【００６５】
（試験例４）蛍光分光測定
分光蛍光光度計（株式会社日立ハイテクサイエンス製、型式：Ｆ−７０００）を用い、室温条件下で、化合物（１）および比較としてＴＩＰＳ−Ｐｎの蛍光スペクトルと励起スペクトルを測定した。
化合物（１）およびＴＩＰＳ−Ｐｎをそれぞれ空気飽和のジクロロメタンに溶かし、吸光度が0.05程度になるよう濃度を調整した試料を測定に用いた。
化合物（１）について、蛍光スペクトルを励起光源591 nmとして、励起スペクトルを観測波長670 nmとして測定した。
一方、ＴＩＰＳ−Ｐｎについて、蛍光スペクトルを励起光源591 nmとして、励起スペクトルを観測波長652 nmとして測定した。
測定には、10 mm のガラス製四面セルを用いた。
蛍光分光測定では、測定範囲610 - 900 nm、励起波長591 nm、スリット幅10.0 nm、スキャンスピード240 nm / minに設定した。励起分光測定では、スリット幅1.0 nm、スキャンスピード240 nm / minに設定し、測定範囲を化合物（１）では342 nmから659 nmに、ＴＩＰＳ−Ｐｎでは332 nmから640 nmに設定した。
【００６６】
（試験例５−１）光耐久性の測定
紫外可視近赤外分光光度計（株式会社島津製作所、型式：ＵＶ−３６００）と石英二面セルを用い、化合物（１）および比較として選択したＴＩＰＳ−Ｐｎの光安定性を以下の方法で調べた。
化合物（１）およびＴＩＰＳ−Ｐｎをそれぞれ空気飽和のジクロロメタンに溶かし、吸光度が１程度になるよう濃度を調整した試料を測定に用いた。
光源に500 W キセノンランプ（ウシオ電機株式会社製、型式：ＵＩ−５０１Ｃ）を用い、赤外線を取り除くために水フィルターを用いた。
ペンタセン骨格のππ*吸収帯を励起するために、中心波長650 nm、半値全幅50 nmのバンドパスフィルターを通した後、ライトガイドを用いてパワー37 mWの光を10 nmの石英製二面セルに入れた試料に照射した。測定では、開始波長800 nm、終了波長250 nm、スリット幅0.5 nmとし、スキャンスピードを低速に設定した。
化合物（１）について、初めは5分間隔で測定し、徐々に測定時間間隔を長くした。光照射はセルを分光器から出して外部で行い、5分間隔で光照射した吸収スペクトルの変化を測定した。光照射実験の概略図を図１４に示す。
【００６７】
（試験例５−２）光耐久性の測定
以下の条件とすること以外は試験例５−１に準じて試験した。
化合物（１）および比較としてのＴＩＰＳ−Ｐｎ、ならびに比較としての下式で表される公知のペンタセン−ラジカル化合物（A1）および（A2）、ペンタセン−ビラジカル化合物（B1）をそれぞれ空気飽和のジクロロメタンに溶かし、吸光度が１程度になるよう濃度を調整した試料を測定に用いた。
光源に500 W キセノンランプ（ウシオ電機株式会社製、型式：ＵＩ−５０１Ｃ）を用い、赤外線を取り除くために水フィルターを用いた。
それぞれの化合物のペンタセン骨格のππ*吸収帯の0-0バンドを励起するために、化合物（１）およびＴＩＰＳ−Ｐｎでは中心波長650 nm、化合物（A1）、（A2）および（B1）では中心波長600 nmの半値全幅50 nmのバンドパスフィルターを通した後、それぞれライトガイドを用いてパワー37 mWの光を10 nmの石英製二面セルに入れた試料に照射した。測定では、開始波長800 nm、終了波長250 nm、スリット幅0.5 nmとし、スキャンスピードを低速に設定した。
【００６８】
試験例５−１では、試験中に測定試料の溶媒の蒸発を防止するために、測定試料をテフロン（登録商標）シートとパラフィルムでシールして試験した。しかし、測定試料、特に化合物（１）の光耐久性は極めて高く、測定に長時間を要したため、溶媒の僅かな蒸発による吸光度の増大が生じ、これが系統的実験誤差、すなわち光耐久性の過大評価となっていたことが判明した。したがって、試験例５−２では、次の用法を採用して化合物（１）の再測定を実施した。また、TIPS-Pｎに関しても再現性を確認した。
具体的には、石英セルに測定試料を入れた時点で、石英セルの外側面における測定試料液面部分に標線（線幅：約 0.5 mm）を記し、その液面を適時チェックし、液面の低下、すなわち溶媒の減少が僅かに（上記の標線幅程度）認められたら溶媒を追加しながら測定を行った。
【００６９】
【化１３】
2019201200.tif 000016
【００７０】
（評価結果１）分子軌道計算
目的物である化合物（１）の基底二重項状態、および励起四重項状態についての軌道計算を行うことで得られた分子軌道の結果を示す。
図１５は、化合物（１）の基底状態における最適化構造を示す図であり、ペンタセン骨格とオキソフェルダジル部位が同一平面上にあることがわかる。
図１６は、化合物（１）の基底二重項状態でのスピン密度分布を示す図であり、基底二重項状態ではラジカルの不対電子がペンタセン骨格とＴＩＰＳ-エチニル基を架橋する三重結合まで非局在化しており、エチニル基の導入により分子の平面性が向上した結果、不対電子の非局在化が生じていることがわかる。
図１７は、化合物（１）の励起四重項状態でのスピン密度分布を示す図であり、励起四重項状態では、ペンタセン部位の励起三重項状態の不対電子も非局在化し、ラジカル部位のスピンとさらに強く相互作用していることがわかる。
【００７１】
図１８は、化合物（１）の基底状態でのエネルギー準位図およびその分子軌道のエネルギーを示す表であり、化合物（１）のα軌道の181番目はラジカルに局在したα-SOMOであり、182番目の軌道と183番目の軌道はそれぞれペンタセン部位のHOMOとLUMOに対応していることがわかり、この結果から、ペンタセンのHOMOよりラジカルの軌道がエネルギー的に低いことがわかる。
また、図１９は、化合物（１）の励起四重項状態でのエネルギー準位図およびその分子軌道のエネルギーを示す表であり、励起四重項状態では、β軌道の181番目の軌道の電子が抜け、α軌道の183番目に占有される電子状態になることがわかる。
【００７２】
（評価結果２）ＥＳＲスペクトル
図２０は、室温トルエン溶媒における化合物（１）のＥＳＲスペクトルの実測スペクトル（上図）およびシミュレーション（下図）ならびにマイクロ波周波数とｇ値、超微細結合定数を示す表である。
表の値を用いたシミュレーションが、実測（観測）されたスペクトルとよく一致した。
１３本の大きな分裂は、環境の異なる２種類の窒素によるもので、細かい分裂はメチル基の６つのプロトンによるものである。シミュレーションにより求めた各超微細結合定数の値は、Neugebauerらが報告した（F.A.NeugebauerおよびH.Fischer、「6-Oxoverdazyls」、Angew.Chem.,Int.Ed.、1980年、第19巻、p.724）、メチルオキソフェルダジルラジカルに対する電子−核二重共鳴測定により求められた値とよく一致した。このことから化合物（１）のラジカル種は、メチルオキソフェルダジルラジカルであると同定できた。
【００７３】
（評価結果３）吸収・蛍光スペクトル
図２１は、化合物（１）のモル吸光係数を示す図であり、具体的には、空気飽和のジクロロメタン溶媒中の化合物（１）の濃度を3.76 × 10-6から83 × 10-5の間で変化させた６種の試料を調製し、それらの吸光スペクトルの測定し、ペンタセン骨格のππ*吸収の極大値の波長658 nmにおける吸光度を、モル濃度に対してプロットしたものである。
Lambert-Beerの式を用い、吸光度の濃度依存性を、最小二乗法をフィットすることにより、その傾きから求めた658 nmのモル吸光係数はε658= 28100であった。
なお、相関関数は0.99927であり可視光領域におけるスペクトル形状の濃度依存性は観測されなかった。
【００７４】
図２２は、化合物（１）の吸収スペクトルを示す図であり、具体的には、室温条件下で化合物（１）のジクロロメタン溶液を用いた紫外可視吸収スペクトルである。
測定の結果、550 nm-700 nmにペンタセン骨格のππ*遷移由来と考えられる吸収体が観測された。また、非特許文献２によれば、ＴＩＰＳ−Ｐｎのππ*吸収の極大値の波長は640 nmで、モル吸光係数はε640= 28900であることが報告されている。
【００７５】
図２３は、ＴＩＰＳ−Ｐｎ（下部プロット）および化合物（１）（上部プロット）の蛍光スペクトルを示す図であり、具体的には、室温条件下で化合物（１）およびＴＩＰＳ−Ｐｎのジクロロメタン溶液を用いた蛍光スペクトルである。
化合物（１）およびＴＩＰＳ−Ｐｎの蛍光の極大波長は、それぞれ668nmおよび652 nmであった。ＴＩＰＳ−Ｐｎの極大波長での蛍光強度は化合物（１）の蛍光強度の約28倍であり、化合物（１）の蛍光が大きく減少していることから、系間交差が増強していることが予想できる。また、化合物（１）はエチニル基の導入によりπ共役が広がり、ＴＩＰＳ−Ｐｎに比べて吸収・蛍光どちらも約15 nm長波長側にシフトしているものと考えられる。
【００７６】
図２４および２５は、それぞれＴＩＰＳ−Ｐｎおよび化合物（１）の励起スペクトを示す図である。
何れの励起スペクトルも、吸収スペクトルと一致し、この結果から、図２３の蛍光スペクトルは、それぞれＴＩＰＳ−Ｐｎおよび化合物（１）由来のものであることが確認できた。
【００７７】
（評価結果３−１）紫外可視吸光スペクトル（光化学的安定性）
図２６−１は、空気飽和条件での光照射に伴うＴＩＰＳ−Ｐｎの吸光スペクトルの時間変化を示す図である。これは、パワー37 mWの光を照射し、5分間隔で測定した結果である。光照射下で時間変化に伴って500 nm-680 nmの吸収帯が減少して、90分後にはペンタセン由来の吸収帯の吸光度が72%減少した。
一方、図２７−１は、空気飽和条件での光照射に伴う化合物（１）の吸光スペクトルの時間変化を示す図である。ＴＩＰＳ−Ｐｎと同様の条件での測定結果であるが、化合物（１）では、850分経過してもペンタセン由来の吸収帯の吸光度は5 %しか減少しなかった。この結果から、化合物（１）の光耐久性は、ＴＩＰＳ−Ｐｎに比べて、著しく向上していることがわかる。
【００７８】
図１−１は、化合物（１）およびＴＩＰＳ−Ｐｎの極大吸収波長の吸光度の時間変化を示す図であり、この図により、光化学反応による化合物の分解寿命を見積もった。
具体的には、次式：
【数２】
2019201200.tif 000017
［式中、ｋは光化学反応による分解速度定数を表す］を用いて、最小二乗法によるフィッティングを行った。
その結果、得られたｋの値からＴＩＰＳ−Ｐｎの推定分解寿命（τdec = 1/ｋ）を求めたところ、1.36±0.01時間であった。これに対して、ラジカル分子の化合物（１）の推定分解寿命（τdec = 1/ｋ）は180±14時間で、ＴＩＰＳ−Ｐｎの約１３２倍であること、すなわち光耐久性が向上したことがわかった。フィッティングから求めた各パラメータの値を表１−１に示す。
【００７９】
【表１−１】
2019201200.tif 000018
【００８０】
得られた結果から、図３のペンタセン-ビラジカル誘導体およびＴＩＰＳ−Ｐｎの光耐久性が無置換ペンタセンに比べて、それぞれ約４４００倍および約１３００倍であったことを踏まえると、化合物（１）ではＴＩＰＳ-エチニル基の導入による立体的電子的効果とπラジカル基の導入による系間交差の増大という２つの異なるメカニズムの相乗効果が起きているものと考えられる。
【００８１】
（評価結果３−２）紫外可視吸光スペクトル（光化学的安定性）
図２６−２は、空気飽和条件での光照射に伴うＴＩＰＳ−Ｐｎの吸光スペクトルの時間変化を示す図である。これは、パワー37 mWの光を照射し、5分間隔で測定した結果である。光照射下で時間変化に伴って500 nm-680 nmの吸収帯が減少して、90分後にはペンタセン由来の吸収帯の吸光度が70%減少した。
一方、図２７−２は、空気飽和条件での光照射に伴う化合物（１）の吸光スペクトルの時間変化を示す図である。ＴＩＰＳ−Ｐｎと同様の条件での測定結果であるが、化合物（１）では、860分経過してもペンタセン由来の吸収帯の吸光度は20%しか減少しなかった。この結果から、化合物（１）の光耐久性は、ＴＩＰＳ−Ｐｎに比べて、著しく向上していることがわかる。
【００８２】
図１−２は、化合物（１）およびＴＩＰＳ−Ｐｎの極大吸収波長の吸光度の時間変化を示す図であり、この図により、光化学反応による化合物の分解寿命を見積もった。
具体的には、評価結果３−１と同様に数式を用いて最小二乗法によるフィッティングを行った。
その結果、得られたｋの値からＴＩＰＳ−Ｐｎの推定分解寿命（τdec = 1/ｋ）を求めたところ、1.425±0.004時間であった。これに対して、ラジカル分子の化合物（１）の推定分解寿命（τdec = 1/ｋ）は60.2±1.2時間で、ＴＩＰＳ−Ｐｎの約42倍であること、すなわち光耐久性が向上したことがわかった。また、公知のペンタセン-安定ラジカル系よりもずっと光耐久性が向上していることも解った。
なお、再測定により得られた図１−２は、図１−１から系統的実験誤差が差し引かれ、外見上、光耐久性の評価が低下しているが、従来の化合物よりは格段に優れた光耐久性を有していることがわかる。
フィッティングから求めた各パラメータの値を表１−２に示す。
【００８３】
【表１−２】
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【００８４】
（評価結果４）安定性の要因
ＴＩＰＳ-エチニル基は、嵩高く電子吸引性の強い置換基であるため、ペンタセンの6,13位の炭素の電子を吸引することで酸素との反応活性を低下させ、その結果、ペンタセンの光耐久性を向上させているものと考えられる。また、この効果は、ダイマー形成を防ぐ方向にも同様に働いているものと考えられる。このように、ＴＩＰＳ-エチニル基の導入は、電子状態を変化させることで、その化合物を安定化させる手法の代表例である。例えば、ＴＩＰＳ−Ｐｎは、無置換ペンタセンに比べて、約５００〜１３００倍の安定性を有することが報告されている（非特許文献２参照）。
一方、光照射により励起一重項状態になったペンタセンにおいて、有機ラジカルの導入により励起三重項への非常に速い系間交差が起こり、この三重項状態も、ラジカル付加によって基底状態への失活が加速されることが報告されている。このπラジカルを付加する方法は、電子状態を変えずにペンタセン骨格の酸素との反応を抑制することができ、酸素との反応性とダイマー形成の両方を防ぐ方向にものと考えられる（特許文献１参照）。
【００８５】
本発明の化合物（１）は、ＴＩＰＳ−Ｐｎに比べて、ペンタセン由来の蛍光が大きく消失していることから、系間交差が増強され、酸素との反応活性の高い励起一重項状態が失活しているものと考えられる。また、スピン密度分布によれば、本発明の化合物（１）は、励起四重項状態が強く非局在化し、ペンタセン部位とラジカル部位との間でのスピン交換効果が起こり易くなり、系間交差が増強されているものとも考えられる。
化合物（１）で見出された著しい光耐久性の向上は、上記のＴＩＰＳ-エチニル基付加による反応活性部位の電子密度の低下と、ラジカル付加による系間交差過程の増強という２つの異なるメカニズムの相乗効果によるものであると考えられる。さらに、ラジカル部位とペンタセンを三重結合で架橋することで分子全体の平面性が向上していることも系間交差の増大を加速させているものと考えられる。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６−１】
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【図２６−２】
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【図２７−１】
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【図２７−２】
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