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| 名前 | |
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| 推奨されるIUPAC名
ペンタセン | |
| その他の名前
2,3:6,7-ジベンザントラセン
ベンゾ[b]ナフタセン ジベンズ[b,i]アントラセン NSC 90784 lin-ジベンザントラセン lin-ナフトアントラセン | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| 1912418 | |
| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.004.722 |
| EC番号 |
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| 733903 | |
パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| Ｃ２２Ｈ１４ | |
| モル質量 | 278.354 グラムモル−1 |
| 外観 | 濃い青色の粉末 |
| 密度 | 1.3 g cm −3 |
| 融点 | > 300 °C (572 °F; 573 K) 372 °Cで昇華 |
| 沸点 | 0.15トルで40～43℃（104～109°F; 313～316K） |
磁化率（χ）
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-205.4 × 10 −6 cm 3 モル−1 |
| 構造 | |
| 三斜晶系 | |
| P-1 | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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ペンタセン( C 22 H 14 ) は、5 つの直線的に縮合したベンゼン( C 6 H 6 )環からなる多環芳香族炭化水素です。この高度に共役した化合物は有機半導体です。この化合物は紫外線 ( UV ) または可視光を吸収すると励起子を生成するため、酸化に対して非常に敏感です。このため、紫色の粉末であるこの化合物は、空気や光にさらされると徐々に劣化します。
構造的には、ペンタセンは直鎖アセンの1つで、前者はテトラセン（4つの縮合ベンゼン環）で、後者はヘキサセン（6つの縮合ベンゼン環）である。2009年8月、 IBMの研究者グループは、原子間力顕微鏡を使用してペンタセンの単一分子を画像化する実験結果を発表した。[1] [2] 2011年7月、彼らは走査トンネル顕微鏡の改良版を使用して、最高被占分子軌道と最低空分子軌道の形状を実験的に決定した。[3] [4]
2012年には、ペンタセンをドープしたp-テルフェニルが室温メーザーの増幅媒体として有効であることが示されました。[5]
合成
_STM.jpg/500px-Pentacene_on_Ni(111)_STM.jpg)
この化合物は、もともとナフタレンとアントラセンにちなんでジナフタレントラセンと呼ばれていました（ペンタセンを含むポリアセンの現代的な命名法は、1939年にエリック・クラーによって初めて導入されました[7] [8] ）。1912年にイギリスの化学者ウィリアム・ホブソン・ミルズとミルドレッド・メイ・ゴストリングによって初めて合成されました。[9] [10]ペンタセン合成の古典的な方法はエルブス反応です。[11] [12]
ペンタセンは、150℃で適切な前駆体から少量の揮発性成分（一酸化炭素）を押し出すことによっても製造できる。 [13]
前駆体自体は、 7- tert-ブトキシビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2,5-ジエンとα,α,α',α'-テトラブロモ-o-キシレンの2分子から3段階で製造され、まずジメチルホルムアミド中のヨウ化ナトリウムとともに加熱して一連の脱離反応とディールス・アルダー反応を起こして環系を形成し、次にtert-ブトキシ基をアルコールに加水分解し、続いてケトンに酸化します。[13]
この製品はクロロホルムにいくらか溶解すると報告されており、そのためスピンコーティングが可能です。ペンタセンは、1,2,4-トリクロロベンゼンなどの高温の塩素化ベンゼンに溶解し、再結晶化して板状結晶を形成することができます。
ペンタセン誘導体
モノマーペンタセン誘導体
6,13-置換ペンタセンは、ペンタセンキノンをアリールまたはアルキニル求核剤（例えば、グリニャール試薬または有機リチウム試薬）と反応させ、続いて還元芳香族化することで得ることができる。[14] [15] [16]別の方法は、遷移金属によるジインの同族化（ジルコナシクロペンタジエン経由）に基づくものである。 [17] [18 ] [19] [20] [21]ペンタセンの機能化により、この発色団の固体状態のパッキングを制御できるようになった。[22] [23]置換基の選択（ペンタセン上の置換のサイズと位置の両方）は固体状態のパッキングに影響を及ぼし、ペンタセンで観察されるヘリンボーンパッキングとは対照的に、化合物が固体状態で 1次元または2次元の共面パイスタッキングを採用するかどうかを制御するために使用できる。
ペンタセンの構造はアントラセンなどの他の芳香族化合物に似ていますが、その芳香族特性は十分に定義されていません。そのため、ペンタセンとその誘導体は多くの研究の対象となっています。
6-メチレン-6,13-ジヒドロペンタセンと6-メチルペンタセン の間には互変異性 化学平衡が存在します。
6-メチルペンタセン平衡
この平衡は完全にメチレン化合物に有利である。化合物の溶液を200℃に加熱することによってのみ、赤紫色の出現によって証明されるように、少量のペンタセンが発生する。ある研究[24]によれば、この平衡の反応機構は分子内 1,5-ヒドリドシフトではなく、二分子 フリーラジカル水素移動に基づいている。対照的に、同じ中心化学モチーフを持つ イソトルエンは容易に芳香族化する。
ペンタセンは1,2,4-トリクロロベンゼン中の元素硫黄と反応してヘキサチアペンタセンという化合物を生成する。[25] X線結晶構造解析では、炭素と硫黄の結合長はすべてほぼ同じ（170 pm）であることが示されており、このことから、完全な電荷分離を伴う共鳴構造BとCが構造Aよりも重要であること がわかる。
ヘキサチアペンタセン
結晶相では、分子は芳香族スタッキング相互作用を示し、隣接する分子上のいくつかの硫黄原子間の距離は、2つのファンデルワールス半径の合計（180 pm） よりも小さくなる（337 pm）可能性がある。
関連するテトラチアフルバレンと同様に、この化合物は有機半導体の分野で研究されています。
アセンは平面的で硬い分子のように見えるが、実際には非常に歪んでいることがある。以下に示すペンタセンは：[26]
ねじれたアセン
末端から末端までのねじれは 144° で、6 つのフェニル基によって立体的に安定化されています。この化合物は、2 つのエナンチオマーに分解することができ、光学回転は7400° と非常に高いことが報告されていますが、化学的半減期は 9 時間でラセミ化が起こります。
ペンタセンのオリゴマーとポリマー
ペンタセンをベースにしたオリゴマーとポリマーは、合成的にもデバイス応用の設定でも研究されてきた。[27] [28]ポリマー発光ダイオード（PLED ）は、フルオレンとペンタセンを含む共役共重合体（ 1a-b ）を使用して構築されている。[29] 他のいくつかの共役ペンタセンポリマー（2a-bおよび3 ）は、ジブロモペンタセンモノマーの薗頭および鈴木カップリング反応に基づいて実現されている。[30] [31] 非共役ペンタセンベースのポリマーは、ペンタセンジオールモノマーとビス酸塩化物をエステル化してポリマー4a-bを形成することによって合成されている。[32] [33]
ペンタセンの共役オリゴマー5a–cを形成するために、ワンポット 4 結合形成法を含むさまざまな合成戦略が採用されており、溶液処理可能な共役ペンタセン二量体 ( 5c ) が得られ、これは光伝導ゲイン > 10 を示し、[34]類似の測定技術を使用して光伝導ゲイン > 16 を示した非官能化ペンタセンの熱蒸着膜と同桁の性能を示しています。[35]堅牢なデヒドロペンタセン中間体のホモカップリング反応とクロスカップリング反応に基づく、 共役ペンタセンのジマー、トリマー、テトラマー ( 6–8 ) のモジュール式合成法が報告されています。[36]ペンタセンをベースにした 非共役オリゴマー9–10が合成されており、[32] [33]分子あたり最大9個のペンタセン基を持つ デンドリマー9–10が含まれており、最も強い吸収のモル吸光係数は2,000,000 M −1 •cm −1を超えています。デンドリマー11–12は、光検出器の観点から、類似のペンタセンベースのポリマー4a–bと比較してデバイスのパフォーマンスが向上していることが示されています。[37]
材料研究
ペンタセンは二色性染料としての可能性が検討されている。下に示すペンタセノキノンは蛍光性があり、液晶E7混合物と混合すると二色比8に達する。[38] [39]長いアセンはネマチック 液晶相でよりよく整列する。
蛍光アセネキノン
ペンタセンは、バックミンスターフラーレンと組み合わせて、有機太陽電池のプロトタイプの開発に使用されています。[40] [41]有機太陽電池は従来の無機太陽電池よりも安価で柔軟性が高く、新しい市場で太陽電池への扉を開く可能性があります。[42]
ペンタセンは有機薄膜トランジスタやOFETの研究によく用いられており、最も徹底的に研究されている共役有機分子の一つであり、OFETにおける正孔移動度が最大5.5 cm 2 /(V·s)とアモルファスシリコンを上回ることから高い応用可能性を秘めている。[43] [44] [45]
ペンタセンは他の有機導体と同様に空気中で急速に酸化されるため、商業化が妨げられている。ペンタセンを予め酸化すると、ペンタセンキノンは潜在的なゲート絶縁体となり、移動度は最も移動度の高い有機半導体であるルブレンの40 cm 2 /(V·s)に近づくことができる。このペンタセン酸化技術は、シリコンエレクトロニクスで使用されるシリコン酸化に似ている。[44]
参照
参考文献
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外部リンク
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