CN104185648A - 用于电子应用的菲并[9,10-b]呋喃聚合物及小分子 - Google Patents

用于电子应用的菲并[9,10-b]呋喃聚合物及小分子 Download PDF

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Abstract

用于电子应用的菲并[9,10-b]呋喃聚合物及小分子。本发明涉及包含式(I)、(II)、(VIII)、(IX)的重复单元的聚合物以及式(VIII)和(IX)的化合物,其中Y、Y15、Y16和Y17彼此独立地为式(I)或(II)的基团;及其作为有机半导体在有机电子器件,尤其是在有机光伏和光电二极管,或者在含有二极管和/或有机场效应晶体管的器件中的用途。本发明的聚合物和化合物可具有在有机溶剂中的优异溶解性和优异的成膜性能。此外,当将本发明的聚合物和化合物用于有机场效应晶体管、有机光伏(太阳能电池)和光电二极管中时,可观察到高能量转换效率、优异的场效应迁移率、良好的开/关电流比和/或优异的稳定性。

Description

用于电子应用的菲并[9,10-b]呋喃聚合物及小分子
本发明涉及包含式(I)或(II)的重复单元的聚合物以及式(VIII)或(IX)的化合物,其中Y、Y15、Y16和Y17彼此独立地为式(I)或(II)的基团,及其作为有机半导体在有机电子器件,尤其是在有机光伏(太阳能电池)和光电二极管或在含有二极管和/或有机场效应晶体管的器件中的用途。本发明的聚合物和化合物可具有在有机溶剂中的优异溶解性和优异的成膜性能。此外,当将本发明的聚合物和化合物用于有机场效应晶体管、有机光伏(太阳能电池)和光电二极管中时,可观察到高能量转换效率、优异的场效应迁移率、良好的开/关电流比和/或优异的稳定性。
US5077142涉及包括夹有≥1个有机层的阳极和阴极的电致发光器件,其中所述有机层包含由通式(B)m-(A)n表示的化合物(B=所选的环烃、稠合多环烃、含O的杂环、含N的杂环和含S的杂环;A=苯、联苯、甲氧基苯或萘基;m=1-6的整数;且n=1-6的整数)。明确公开了如下化合物:
EP1067165描述有机电致发光元件,其包含包括≥1个置于阳极和阴极之间的薄有机化合物层的发光层,其中≥1个有机化合物薄层含有具有由氮阴离子(例如包括在芳族杂环中)和金属阳离子形成的离子配位键以及在氮原子或硫属元素和金属之间形成的配位键的有机金属配合物。所述有机金属配合物的金属阳离子可选自Al、Ga、In、Tl、Be、Mg、Sr、Ba、Ca、Zn、Cd、Hg、Pd或Cu。明确公开了如下金属配合物:
US7183010涉及有机发光器件,其包括基材;置于所述基材上的阳极和阴极;置于阳极和阴极之间的发光层,其中所述发光层包含主体和1种掺杂剂;所述主体包括包含2种组分的混合物的固体有机材料,所述组分包括第一组分,即能传输电子和/或空穴且形成单体状态和聚集状态的有机化合物,和第二组分,即在与第一主体组分混合时能形成连续且基本上无针孔的层的有机化合物,而对所述掺杂剂进行选择以由该发光器件产生光。明确公开了二萘并[1',2':2,3;2″,1″:10,11]苝并[1,12]呋喃(194-45-6;四苯并[1,2:5,6:7,8:11,12]五苯并[13,14-bcd]呋喃(8CI,9CI)):
US6828044描述了一种器件,其中掺杂剂包括下式所示的苯并呋喃:Ra和Rb独立地表示芳基或杂芳基且其所键接的氮位于苯基环的3或4位;Rc表示氢或烷基、芳基或杂芳基;且Rd表示可连接以形成与环A稠合的环的一个或多个氢或烷基、取代的氮、芳基或杂芳基。
WO2006097419描述了可含有式的重复单元的聚合物,其中A为5、6或7员杂芳环,其含有至少一个选自氮、氧和硫的杂原子,尤其是一个氮原子和至少一个选自氮、取代的氮、氧和硫的其他杂原子。
A的非限制性实例为:
其中X为O、S或N-R17且点线---表示与苯环键接。
WO2007/090773涉及包含下式重复单元的聚合物:
其中A为5、6或7员杂芳环,其含有至少一个选自氮、氧和硫的杂原子,尤其是一个氮原子和至少一个选自氮、取代的氮、氧和硫的其他杂原子,Ra、R1、R2、R3、R4、R1'、R2'、R3'和R4'中的至少一个为基团R10,其中R10为基团-(Sp)x1-[PG']<,其中Sp为间隔单元,PG'为衍生自可聚合基团的基团,x1为0或1,且x为0或1-4的整数。
A的非限制性实例为:
其中X为O、S或N-R17且点线---表示与苯环键接。
WO2008031743涉及电致发光器件,其包含式的化合物,尤其是作为主体用于发磷光化合物。A为5、6或7员杂芳环,其含有至少一个选自氮、氧和硫的杂原子,尤其是一个氮原子和至少一个选自氮、取代的氮、氧和硫的其他杂原子。
WO2008/119666公开了式的化合物,其制备方法及其在有机发光二极管(OLED)中的用途,尤其是作为主体用于发磷光化合物。A为5、6或7员杂芳环,其含有至少一个选自氮、氧和硫的杂原子,尤其是一个氮原子和至少一个选自氮、取代的氮、氧和硫的其他杂原子。
A的实例为:
其中R7具有R8的含义,R8″具有R8的含义,X为O、S、N-R17,其中R205、R206、R207、R208、R209、R210、R8、R9、R8'、R9'、R10和R17如下文所定义,p为0、1、2或3且点线---表示与联苯基单元键接。
WO2011137157公开了用于有机发光二极管的发磷光材料,其使用亚联三苯基与苯并呋喃体系的组合。
其中R1、R2和Ra独立地选自氢、氘、烷基、烷氧基、氨基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基和杂芳基。R1和R2可各自表示单、二、三、四取代基。至少2个R1和R2取代基连接以形成稠合环。Ra表示不能稠合以形成苯并环的单或二取代基。X=O、S或Se。所述苯并呋喃可选自通式的化合物。
PCT/EP2011/067255涉及电子器件,尤其是电致发光器件,其包含式的化合物,尤其是作为主体用于发磷光化合物,其中:
R1和R2彼此独立地为H、F、C1-C18烷基、被E取代和/或间隔有D的C1-C18烷基、C6-C24芳基、被G取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G取代的C2-C20杂芳基,或
R1和R2一起形成基团其中R206'、R208'、R205、R206、R207、R208、R209和R210彼此独立地为H、C1-C18烷基、被E取代和/或间隔有D的C1-C18烷基、C1-C18烷氧基或被E取代和/或间隔有D的C1-C18烷氧基、C1-C18氟代烷基、C6-C24芳基、被G取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G取代的C2-C20杂芳基、C2-C18链烯基、C2-C18炔基、C7-C25芳烷基、被G取代的C7-C25芳烷基;CN或-CO-R28
L3和L4彼此独立地为单键或桥接单元BU,
X1和X2彼此独立地为基团-NA1A1'
本发明的一个目的是提供聚合物,所述聚合物在用于有机场效应晶体管、有机光伏(太阳能电池)和光电二极管中时显示出高能量转换效率、优异的场效应迁移率、良好的开/关电流比和/或优异的稳定性。
该目的通过包含下式重复单元的聚合物实现:
R1和R2彼此独立地为H、F、C1-C18烷基、被E’取代和/或间隔有D’的C1-C18烷基、C6-C24芳基、被G’取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G’取代的C2-C20杂芳基,或
R1和R2一起形成基团其中R205、R206、R206'、R207、R208、R208'、R209和R210彼此独立地为H、C1-C18烷基、被E’取代和/或间隔有D’的C1-C18烷基、C1-C18烷氧基或被E’取代和/或间隔有D’的C1-C18烷氧基、C1-C18氟代烷基、C6-C24芳基、被G’取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G’取代的C2-C20杂芳基、C2-C18链烯基、C2-C18炔基、C7-C25芳烷基、被G’取代的C7-C25芳烷基;CN或-CO-R28,D'为-CO-、-COO-、-S-、-SO-、-SO2-、-O-、-NR65-、-SiR70R71-、-POR72-、-CR63=CR64-或-C≡C-,且
E'为-OR69、-SR69、-NR65R66、-COR68、-COOR67、-CONR65R66、-CN、CF3或卤素,
G'为E'、C1-C18烷基或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R28为H;C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R63和R64彼此独立地为C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基;
R65和R66彼此独立地为C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基;或
R65和R66一起形成5或6员环,
R67为C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R68为H;C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R69为C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R70和R71彼此独立地为C1-C18烷基、C6-C18芳基或被C1-C18烷基取代的C6-C18芳基,且
R72为C1-C18烷基、C6-C18芳基或被C1-C18烷基取代的C6-C18芳基。
有利地,本发明的聚合物或包含本发明聚合物的有机半导体材料、层或组件可用于有机发光二极管(PLED、OLED)、有机光伏(太阳能电池)和光电二极管或有机场效应晶体管(OFET)中。
本发明聚合物的重均分子量优选为4,000道尔顿或更大,尤其为4,000-2,000,000道尔顿,更优选为10,000-1,000,000,最优选为10,000-100,000道尔顿。分子量根据高温凝胶渗透色谱法(HT-GPC)使用聚苯乙烯标样测定。本发明聚合物的多分散性优选为1.01-10,更优选为1.1-3.0,最优选为1.5-2.5。本发明的聚合物优选为共轭的。
本发明低聚物的重均分子量优选低于4,000道尔顿。
在优选实施方案中,R1和R2一起形成基团R205、R206、R207和R208优选为H。
在另一优选实施方案中,R1和R2为式的基团,其中R400、R401、R402和R403彼此独立地为H、CN、F、CF3、C1-C18烷氧基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基。R400、R401、R402和R403优选为H。
在优选实施方案中,本发明涉及包含式的重复单元的聚合物,其中R1和R2彼此独立地为式的基团,其中R400、R401、R402、R403、R404和R405彼此独立地为H、CN、F、CF3、C1-C18烷氧基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,或R1和R2一起形成基团
在式I的重复单元中,优选式的重复单元。在式II的重复单元中,优选式的重复单元。
所述聚合物可为式的均聚物,其中A为式(I)或(II)的重复单元。n通常为4-1000,特别为4-200,非常特别为5-150。
或者,所述聚合物可为包含式尤其是的重复单元的聚合物,非常特别为式的共聚物,其中:
n通常为4-1000,特别为4-200,非常特别为5-150,
A为式(I)或(II)的重复单元,且
-COM1-为重复单元其中:
k为0、1、2或3;l为1、2或3;r为0、1、2或3;z为0、1、2或3;
Ar4、Ar5、Ar6和Ar7彼此独立地为下式的基团:
其中:
X1为-O-、-S-、-NR8-、-Si(R11)(R11')-、-Ge(R11)(R11')-、-C(R7)(R7')-、-C(=O)-、-C(=CR104R104')-、
其中:
X1'为S、O、NR107-、-Si(R117)(R117')-、-Ge(R117)(R117')-、-C(R108)(R109)-、-C(=O)-、-C(=CR104R104')-、
R3和R3'彼此独立地为氢、卤素、卤化C1-C25烷基、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;C7-C25芳基烷基或C1-C25烷氧基;
R104和R104'彼此独立地为氢、氰基、COOR103、C1-C25烷基、C6-C24芳基或C2-C20杂芳基,
R4、R4'、R5、R5'、R6和R6'彼此独立地为氢、卤素、卤化C1-C25烷基、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;C7-C25芳基烷基或C1-C25烷氧基;
R7、R7'、R9和R9'彼此独立地为氢、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;或C7-C25芳基烷基,
R8和R8'彼此独立地为氢、C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;或可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;或C7-C25芳基烷基,
R11和R11'彼此独立地为C1-C25烷基、C7-C25芳基烷基或可被C1-C8烷基和/或C1-C8烷氧基取代1-3次的苯基;
R12和R12'彼此独立地为氢、卤素、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基、C1-C25烷氧基、C7-C25芳基烷基或其中R13为C1-C10烷基或三(C1-C8烷基)甲硅烷基;或
R104和R104'彼此独立地为氢、C1-C18烷基、可任选被G取代的C6-C10芳基或可任选被G取代的C2-C8杂芳基,
R105、R105'、R106和R106'彼此独立地为氢、卤素、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;C7-C25芳基烷基或C1-C18烷氧基,
R107为氢、C7-C25芳基烷基、C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18全氟烷基;可间隔有-O-或-S-的C1-C25烷基;或-COOR103
R108和R109彼此独立地为H、C1-C25烷基、被E取代和/或间隔有D的C1-C25烷基、C7-C25芳基烷基、C6-C24芳基、被G取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G取代的C2-C20杂芳基、C2-C18链烯基、C2-C18炔基、C1-C18烷氧基、被E取代和/或间隔有D的C1-C18烷氧基,或C7-C25芳烷基,或
R108和R109一起形成式=CR110R111的基团,其中:
R110和R111彼此独立地为H、C1-C18烷基、被E取代和/或间隔有D的C1-C18烷基、C6-C24芳基、被G取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基,或被G取代的C2-C20杂芳基,或
R108和R109一起形成5或6员环,其可任选被如下基团取代:C1-C18烷基、被E取代和/或间隔有D的C1-C18烷基、C6-C24芳基、被G取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G取代的C2-C20杂芳基、C2-C18链烯基、C2-C18炔基、C1-C18烷氧基、被E取代和/或间隔有D的C1-C18烷氧基,或C7-C25芳烷基,
D为-CO-、-COO-、-S-、-O-或-NR112'-,
E为C1-C8硫代烷氧基、C1-C8烷氧基、CN、-NR112'R113'、-CONR112'R113'或卤素,
G为E或C1-C18烷基,且
R112'和R113'彼此独立地为H;C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R115和R115'彼此独立地为氢、卤素、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基、C1-C25烷氧基、C7-C25芳基烷基或其中R116为C1-C10烷基或三(C1-C8烷基)甲硅烷基;
R117和R117'彼此独立地为C1-C25烷基、C7-C25芳基烷基或可被C1-C8烷基和/或C1-C8烷氧基取代1-3次的苯基;
R118、R119、R120和R121彼此独立地为氢、卤素、卤化C1-C25烷基、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;C7-C25芳基烷基、或C1-C25烷氧基;
R122和R122'彼此独立地为氢、C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;或可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;或C7-C25芳基烷基。
R201选自氢、C1-C100烷基、-COOR103;被一个或多个卤原子、羟基、硝基、-CN或C6-C18芳基取代和/或间隔有-O-、-COO-、-OCO-或-S-的C1-C100烷基;C7-C25芳基烷基、氨基甲酰基、可被C1-C100烷基和/或C1-C100烷氧基取代1-3次的C5-C12环烷基;C6-C24芳基,尤其是可被C1-C100烷基、C1-C100硫代烷氧基和/或C1-C100烷氧基取代1-3次的苯基或1-萘基或2-萘基;和五氟苯基;
R103和R114彼此独立地为可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;
R202和R203可相同或不同且选自H、F、-CN、可任选间隔有一个或多个氧
或硫原子的C1-C100烷基;和C1-C100烷氧基。
上述重复单元COM1是已知的且可根据已知的程序制备。关于DPP重复单元及其合成,参考例如US6451459B1、WO05/049695、WO2008/000664、EP2034537A2、EP2075274A1、WO2010/049321、WO2010/049323、WO2010/108873、WO2010/115767、WO2010/136353、WO2010/136352和PCT/EP2011/057878。
R3、R3'、R4和R4'优选为氢或C1-C25烷基。
R201优选为直链或支化C1-C36烷基,如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、3-戊基、2,2-二甲基丙基、1,1,3,3-四甲基戊基、正己基、1-甲基己基、1,1,3,3,5,5-六甲基己基、正庚基、异庚基、1,1,3,3-四甲基丁基、1-甲基庚基、3-甲基庚基、正辛基、1,1,3,3-四甲基丁基和2-乙基己基、正壬基、癸基、十一烷基、尤其是正十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、2-乙基己基、2-丁基己基、2-丁基辛基、2-己基癸基、2-癸基十四烷基、十七烷基、十八烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基或二十四烷基。
有利地,基团R201可由式表示,其中m1=n1+2且m1+n1≤24。手性侧链可为纯手性的或外消旋的,其可影响所述化合物的形貌。
-COM1-优选为式 的重复单元,其中R3、R3'、R4和R4'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;
R8和R8'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;
R114为C1-C38烷基;
R201为C1-C38烷基;且
R202和R203彼此独立地为氢或C1-C25烷基。
在特别优选的实施方案中,COM1选自式(XVb)、(XVb')、(XVe)、(XVh)、(XVh')、(XVu')、(XVu″)和(XVu″'),尤其是(XVb)、(XVb')、(XVu')、(XVu″)和(XVu″')的重复单元。
在本发明的优选实施方案中,所述聚合物为包含式的重复单元的共聚物,尤其是式的共聚物,其中A和COM1如上文所定义;n为导致4,000-2,000,000道尔顿,更优选10,000-1,000,000道尔顿,最优选10,000-100,000道尔顿的分子量的数。n通常为4-1000,特别为4-200,非常特别为5-150。由式III表示的聚合物结构为例如经由Suzuki聚合程序获得的聚合物产物的理想化表现形式。式的重复单元可以以两种方式引入所述聚合物链中:这两种可能性应被式(III)所涵盖。
本发明的聚合物可包含超过2种的不同重复单元,例如彼此不同的重复单元A、COM1和B。
在所述实施方案中,所述聚合物为包含式的重复单元的共聚物,其中x=0.995-0.005,y=0.005-0.995,尤其是x=0.2-0.8,y=0.8-0.2,且x+y=1。B具有COM1的含义,条件是B与COM1不同。A和COM1如上文所定义。
在本发明的另一优选实施方案中,A为如上文所定义的式(Ia)、(Ib)、(IIa)或(IIb)的重复单元,且为式
的基团;其中:
R3、R3'、R4和R4'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;
R8和R8'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;且
R201为C1-C38烷基。与式(IIa)和(IIb)的重复单元相比,更优选式(Ia)和(Ib)的重复单元。
在式I或II的聚合物中,优选如下聚合物:
其中:
n为4-1000,特别为4-200,非常特别为5-150。
R3、R3'、R4和R4'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;且R201为C1-C38烷基。
特别优选的聚合物实例如下所示:
式III的共聚物可例如通过Suzuki反应获得。芳族硼酸盐与卤化物(尤其是溴化物)的缩合反应(通常称为“Suzuki反应”)容许存在如N.Miyaura和A.Suzuki在Chemical Reviews,第95卷,第457-2483页(1995)中所报导的各种有机官能团。优选的催化剂为2-二环己基膦基-2',6'-二烷氧基联苯/乙酸钯(II)、三烷基盐/钯(0)衍生物和三烷基膦/钯(0)衍生物。尤其优选的催化剂为2-二环己基膦基-2',6'-二甲氧基联苯(sPhos)/乙酸钯(II)和四氟硼酸三叔丁基((t-Bu)3P*HBF4)/三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)和三叔丁基膦(t-Bu)3P/三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)。该反应可用于制备高分子量聚合物和共聚物。
为了制备对应于式III的聚合物,在Pd和三苯基膦的催化作用下,使式X10-A-X10的二卤化物与一定(等摩尔)量的对应于式的二硼酸或二硼酸酯反应;或者使式的二卤化物与一定(等摩尔)量的对应于式X11-A-X11的二硼酸或二硼酸酯反应,其中X10为卤素,尤其为Br,且X11在每次出现时独立地为-B(OH)2、-B(OY1)2其中Y1在每次出现时独立地为C1-C10烷基且Y2在每次出现时独立地为C2-C10亚烷基,如-CY3Y4-CY5Y6-或-CY7Y8-CY9Y10-CY11Y12-,其中Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9、Y10、Y11和Y12彼此独立地为氢或C1-C10烷基、尤其为-C(CH3)2C(CH3)2-、-CH2C(CH3)2CH2-或-C(CH3)2CH2C(CH3)2-,且Y13和Y14彼此独立地为氢或C1-C10烷基。所述反应通常在约0-180℃下在芳族烃溶剂如甲苯、二甲苯中进行。也可单独或与芳族烃混合使用其他溶剂,如二甲基甲酰胺、二烷、二甲氧基乙烷和四氢呋喃。使用含水碱,优选碳酸钠或碳酸氢钠、磷酸钾、碳酸钾或碳酸氢钾作为硼酸、硼酸酯的活化剂且作为HBr清除剂。聚合反应可耗时0.2-100小时。有机碱如氢氧化四烷基铵以及相转移催化剂如TBAB可促进硼的活性(参见例如Leadbeater&Marco;Angew.Chem.Int.Ed.Eng.42(2003)1407及其中所引用的参考文献)。反应条件的其他变动由T.I.Wallow和B.M.Novak在J.Org.Chem.59(1994)5034-5037中;和M.Remmers,M.Schulze和G.Wegner在Macromol.Rapid Commun.17(1996)239-252中给出。可通过使用过量的二溴化物、二硼酸或二硼酸酯或链终止剂来控制分子量。
根据WO2010/136352所述的方法,在如下物质存在下实施聚合:
a)包含钯催化剂和有机膦或化合物的催化剂/配体体系,
b)碱,
c)溶剂或溶剂混合物,其特征在于:
所述有机膦为式的三取代膦或其盐,其中:
X"独立于Y"且表示氮原子或C-R2"基团,Y"独立于X"且表示氮原子或C-R9"基团,对两个R1"基团各自的R1"彼此独立地表示选自C1-C24烷基、C3-C20环烷基(尤其包括单环、二环和三环环烷基)、C5-C14芳基(尤其包括苯基、萘基、芴基)、C2-C13杂芳基(其中选自N、O、S的杂原子数可为1-2)的基团,其中所述两个基团R1"也可彼此连接,
且其中上述基团R1"自身可各自被选自如下组的取代基彼此独立地单或多取代:氢、C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C3-C8环烷基、C2-C9杂烷基、C5-C10芳基、C2-C9杂芳基(其中选自N、O、S的杂原子数可为1-4)、C1-C20烷氧基、C1-C10卤代烷基、羟基;式NH-(C1-C20烷基)、NH-(C5-C10芳基)、N(C1-C20烷基)2、N(C1-C20烷基)(C5-C10芳基)、N(C5-C10芳基)2、N(C1-C20烷基/C5-C10芳基3)3 +、NH-CO-C1-C20烷基、NH-CO-C5-C10芳基的氨基;式COOH和COOQ的羧酸根合(其中Q表示单价阳离子或C1-C8烷基)、C1-C6酰氧基、亚磺酸根合、式SO3H和SO3Q'的磺酸根合(其中Q'表示单价阳离子、C1-C20烷基或C5-C10芳基)、三C1-C6烷基甲硅烷基,其中两个所提及的取代基也可彼此桥接;R2″-R9″表示氢、烷基、链烯基、环烷基、芳族或杂芳族芳基、O-烷基、NH-烷基、N-(烷基)2、O-(芳基)、NH-(芳基)、N-(烷基)(芳基)、O-CO-烷基、O-CO-芳基、F、Si(烷基)3、CF3、CN、CO2H、COH、SO3H、CONH2、CONH(烷基)、CON(烷基)2、SO2(烷基)、SO(烷基)、SO(芳基)、SO2(芳基)、SO3(烷基)、SO3(芳基)、S-烷基、S-芳基、NH-CO(烷基)、CO2(烷基)、CONH2、CO(烷基)、NHCOH、NHCO2(烷基)、CO(芳基)、CO2(芳基),其中两个或更多个相邻基团彼此独立,也可彼此连接以存在稠合环体系,且其中在R2"-R9"中,烷基表示在每种情况下可为直链或支化的具有1-20个碳原子的烃基,链烯基表示在每种情况下可为直链或支化的具有2-20个碳原子的单或多不饱和烃基,环烷基表示具有3-20个碳原子的烃,芳基表示5-14员芳族基团,其中芳基中的1-4个碳原子也可被选自氮、氧和硫的杂原子替代以存在5-14员杂芳族基团,其中基团R2"-R9"也可带有如对R1"所定义的其他取代基。
有机膦及其合成描述于WO2004101581中。
优选的有机膦选自下式的三取代膦:
1)R5″和R6″一起形成环 2)R3″和R4″一起形成环
优选的催化剂实例包括如下化合物:
乙酰丙酮钯(II)、钯(0)二亚苄基-丙酮配合物、丙酸钯(II),
Pd2(dba)3:[三(二亚苄基丙酮)二钯(0)],
Pd(dba)2:[双(二亚苄基丙酮)钯(0)],
Pd(PR3)2,其中PR3为式VI的三取代膦,
Pd(OAc)2:[乙酸钯(II)]、氯化钯(II)、溴化钯(II)、四氯钯(II)酸锂,
PdCl2(PR3)2:其中PR3为式VI的三取代膦;钯(0)二烯丙基醚配合物、硝酸钯(II),
PdCl2(PhCN)2:[二氯双(苄腈)钯(II)],
PdCl2(CH3CN):[二氯双(乙腈)钯(II)],和
PdCl2(COD):[二氯(1,5-环辛二烯)钯(II)]。
尤其优选PdCl2、Pd2(dba)3、Pd(dba)2、Pd(OAc)2或Pd(PR3)2。最优选Pd2(dba)3和Pd(OAc)2
所述钯催化剂以催化量存在于所述反应混合物中。术语“催化量”是指明显低于1当量(杂)芳族化合物的量,优选为0.001-5mol%,最优选为0.001-1mol%,基于所用的(杂)芳族化合物的当量。
所述反应混合物中的膦或盐的量优选为0.001-10mol%,最优选为0.01-5mol%,基于所用的(杂)芳族化合物的当量。Pd:膦的优选比例为1:4。
所述碱可选自所有含水碱和非含水碱且可为无机或有机的。所述反应混合物中优选存在基于每个官能硼基为至少1.5当量的所述碱。合适的碱例如为碱金属和碱土金属氢氧化物、羧酸盐、碳酸盐、氟化物和磷酸盐,如氢氧化钠和氢氧化钾、乙酸钠和乙酸钾、碳酸钠和碳酸钾、氟化钠和氟化钾,以及磷酸钠和磷酸钾或者还有金属醇盐。也可使用碱的混合物。所述碱优选为锂盐,例如锂醇盐(如甲醇锂和乙醇锂)、氢氧化锂、羧酸锂、碳酸锂、氟化锂和/或磷酸锂。
目前最优选的碱为含水LiOHxH2O(LiOH的单水合物)和(无水)LiOH。
所述反应通常在约0-180℃,优选20-160℃,更优选40-140℃,最优选40-120℃下进行。聚合反应可耗时0.1小时,尤其是0.2-100小时。
在本发明的优选实施方案中,所述溶剂为THF,所述碱为LiOH*H2O且所述反应在THF的回流温度(约65℃)下进行。
所述溶剂例如选自甲苯、二甲苯、苯甲醚、THF、2-甲基四氢呋喃、二烷、氯苯、氟苯或包含一种或多种溶剂的溶剂混合物,例如THF/甲苯和任选的水。最优选为THF或THF/水。
有利地,所述聚合在如下物质存在下进行:
a)乙酸钯(II)或Pd2(dba)3、(三(二亚苄基丙酮)二钯(0))和有机膦A-1至A-13,
b)LiOH或LiOHxH2O;和
c)THF和任选的水。若使用LiOH的单水合物,则不需要添加水。所述钯催化剂优选以约0.5mol%的量存在,基于所用的(杂)芳族化合物的当量。所述反应混合物中的膦或盐的量优选为约2mol%,基于所用的(杂)芳族化合物的当量。Pd:膦的优选比例为约1:4。
所述聚合反应优选在惰性条件下在不存在氧气下进行。将氮气,更优选氩气用作惰性气体。
WO2010/136352所述的方法适于大规模应用,容易实现且将起始物质以高产率、高纯度和高选择性转化成相应的聚合物。所述方法可提供重均分子量为至少10,000,更优选至少20,000,最优选至少30,000的聚合物。目前最优选的聚合物的重均分子量为30,000-80,000道尔顿。分子量根据高温凝胶渗透色谱法(HT-GPC)使用聚苯乙烯标样测定。所述聚合物的多分散性优选为1.01-10,更优选为1.1-3.0,最优选为1.5-2.5。
需要的话,可使用例如如下的单官能芳基卤化物或芳基硼酸酯作为该反应中的链终止剂,由此形成端芳基:
可通过控制Suzuki反应中的单体进料的顺序和组成而控制所得共聚物中的单体单元的顺序。
本发明的聚合物也可通过Stille偶合合成(参见例如Babudri等,J.Mater.Chem.,2004,14,11-34;J.K.Stille,Angew.Chemie Int.Ed.Engl.1986,25,508)。为了制备对应于式III的聚合物,在惰性溶剂中在0-200℃的温度下在含钯催化剂存在下,使式X10-A-X10的二卤化物与式X11'-COM1-X11'的化合物反应,或使式X10-COM1-X10的二卤化物与式X11'-A-X11'的化合物反应,其中X11'为基团-SnR207R208R209且X10如上文所定义,其中R207、R208和R209相同或不同且为H或C1-C6烷基,其中两个基团任选形成普通环且这些基团任选为支化或未支化的。此处,必须确保所用所有单体整体上具有有机锡官能团与卤素官能团的高平衡比。此外,可证明有利的是在反应结束时通过用单官能试剂封端来除去任何过量的反应性基团。为了实施该方法,优选将所述锡化合物和所述卤素化合物引入一种或多种惰性有机溶剂中并在0-200℃,优选30-170℃的温度下搅拌1-200小时,优选5-150小时。粗产物可通过本领域技术人员已知且适于相应聚合物的方法(例如反复再沉淀或甚至通过渗析)提纯。
适于所述方法的有机溶剂例如为醚类,例如乙醚、二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚、四氢呋喃、二烷、二氧戊环、二异丙基醚和叔丁基甲基醚;烃类,例如己烷、异己烷、庚烷、环己烷、苯、甲苯和二甲苯;醇类,例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、乙二醇、1-丁醇、2-丁醇和叔丁醇;酮类,例如丙酮、乙基甲基酮和异丁基甲基酮;酰胺类,例如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮;腈类,例如乙腈、丙腈和丁腈;及其混合物。
应类似地根据对Suzuki变型的描述来选择所述钯和膦组分。
或者,本发明的聚合物也可通过Negishi反应使用锌试剂A-(ZnX12)2(其中X12为卤素和卤化物)和COM1-(X23)2(其中X23为卤素或三氟甲磺酸酯基)或使用A-(X23)2和COM1-(ZnX23)2合成。参见例如E.Negishi等,Heterocycles18(1982)117-22。
或者,本发明的聚合物也可通过Hiyama反应使用有机硅试剂A-(SiR210R211R212)2(其中R210、R211和R212相同或不同且为卤素或C1-C6烷基)和COM1-(X23)2(其中X23为卤素或三氟甲磺酸酯基)或使用A-(X23)2和COM1-(SiR210R211R212)2合成。参见例如T.Hiyama等,Pure Appl.Chem.66(1994)1471-1478和T.Hiyama等,Synlett(1991)845-853。
(A)n型的均聚物可经由二卤化物X10-A-X10的Yamamoto偶合获得,其中X10为卤素,优选为溴。或者,(A)n型的均聚物可例如用FeCl3作为氧化剂经由单元X10-A-X10的氧化聚合获得,其中X10为氢。
的化合物为聚合物制备中的中间体,其是新颖的且构成本发明的另一主题。A1'和A2'彼此独立地为式的基团,其中X2和X2'彼此独立地为卤素、ZnX12、-SnR207R208R209,其中R207、R208和R209相同或不同且为H或C1-C6烷基,其中两个基团任选形成普通环且这些基团任选为支化或未支化的,且X12为卤原子;或-OS(O)2CF3、-OS(O)2芳基、-OS(O)2CH3、-B(OH)2、-B(OY1)2-BF4Na或-BF4K,其中Y1在每次出现时独立地为C1-C10烷基且Y2在每次出现时独立地为C2-C10亚烷基,如-CY3Y4-CY5Y6-或-CY7Y8-CY9Y10-CY11Y12-,其中Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9、Y10、Y11和Y12彼此独立地为氢或C1-C10烷基,尤其为-C(CH3)2C(CH3)2-、-C(CH3)2CH2C(CH3)2-或-CH2C(CH3)2CH2-;且Y13和Y14彼此独立地为氢或C1-C10烷基。a、b、c、p、q、Ar1、Ar2、Ar3、Y、Y15、Y16、Y17、A3、A4、A5和A5'如上文所定义。
式(IV)或(V)的化合物可用于制备包含下式重复单元的聚合物:
其中:
A1'和A2'彼此独立地为式的基团,其中a、b、c、p、q、Ar1、Ar2、Ar3、Y、Y15、Y16、Y17、A3、A4、A5和A5'如上文所定义。因此,本发明还涉及式(IV)或(V)化合物在制备聚合物中的用途。
卤素为氟、氯、溴和碘。
C1-C100烷基优选为C1-C38烷基,尤其为C1-C25烷基。参考R201的定义。
可能的话,C1-C25烷基(C1-C18烷基)通常为直链或支化的。实例为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、3-戊基、2,2-二甲基丙基、1,1,3,3-四甲基戊基、正己基、1-甲基己基、1,1,3,3,5,5-六甲基己基、正庚基、异庚基、1,1,3,3-四甲基丁基、1-甲基庚基、3-甲基庚基、正辛基、1,1,3,3-四甲基丁基和2-乙基己基、正壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十四烷基或二十五烷基。C1-C8烷基通常为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、3-戊基、2,2-二甲基丙基、正己基、正庚基、正辛基、1,1,3,3-四甲基丁基和2-乙基己基。C1-C4烷基通常为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基。
C2-C25链烯基(C2-C18链烯基)为直链或支化链烯基,如乙烯基、烯丙基、甲基烯丙基、异丙烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、异丁烯基、正戊-2,4-二烯基、3-甲基-丁-2-烯基、正辛-2-烯基、正十二碳-2-烯基、异十二碳烯基、正十二碳-2-烯基或正十八碳-4-烯基。
C2-25炔基(C2-18炔基)为直链或支化的,且优选为可未被取代或被取代的C2-8炔基,如乙炔基、1-丙炔-3-基、1-丁炔-4-基、1-戊炔-5-基、2-甲基-3-丁炔-2-基、1,4-戊二炔-3-基、1,3-戊二炔-5-基、1-己炔-6-基、顺-3-甲基-2-戊烯-4-炔-1-基、反-3-甲基-2-戊烯-4-炔-1-基、1,3-己二炔-5-基、1-辛炔-8-基、1-壬炔-9-基、1-癸炔-10-基或1-二十四炔-24-基。
卤化C1-C25烷基为支化或未支化基团,其中相应烷基的所有或一部分氢原子已被卤原子代替。
与脂族烃基相对,脂族基团可被任何非环状取代基取代,但优选未被取代。优选取代基为如下文进一步例示的C1-C8烷氧基或C1-C8烷硫基。术语“脂族基团”也涵盖其中某些非相邻碳原子被氧代替的烷基,如-CH2-O-CH2-CH2-O-CH3。后一基团可视为被-O-CH2-CH2-O-CH3取代的甲基。
具有至多25个碳原子的脂族烃基为如上文所例示的具有至多25个碳原子的直链或支化烷基、链烯基或炔基(也拼写为炔基(alkinyl))。
亚烷基为二价烷基,即具有两个(而非一个)自由价态的烷基,例如三亚甲基或四亚甲基。
亚链烯基为二价链烯基,即具有两个(而非一个)自由价态的链烯基,例如-CH2-CH=CH-CH2-。
与脂族烃基相对,脂族基团可被任何非环状取代基取代,但优选未被取代。优选的取代基为如下文进一步例示的C1-C8烷氧基或C1-C8烷硫基。术语“脂族基团”也涵盖其中某些非相邻碳原子被氧代替的烷基,如-CH2-O-CH2-CH2-O-CH3。后一基团可视为被-O-CH2-CH2-O-CH3取代的甲基。
脂环族烃基为可被一个或多个脂族和/或脂环族烃基取代的环烷基或环烯基。
脂环族-脂族基团为被脂环族基团取代的脂族基团,其中术语“脂环族”和“脂族”具有本文所给出的含义,且其中自由价态自脂族结构部分伸出。因此,脂环族-脂族基团例如为环烷基-烷基。
环烷基-烷基为被环烷基取代的烷基,例如环己基甲基。
“环烯基”意指含有一个或多个双键的不饱和脂环族烃基,如环戊烯基、环戊二烯基、环己烯基等,其可未被取代或被一个或多个脂族和/或脂环族烃基取代和/或与苯基稠合。
式IVb的二价基团(其中R28和R27一起表示亚烷基或亚链烯基,二者均可经由氧和/或硫键接至噻吩残基且二者均可具有至多25个碳原子)例如为下式基团:
其中A20表示可被一个或多个烷基取代的具有至多25个碳原子的直链或支化亚烷基,优选亚乙基或亚丙基,且Y20表示氧或硫。举例而言,式-Y20-A20-O-的二价基团表示-O-CH2-CH2-O-或-O-CH2-CH2-CH2-O-。
其中彼此相邻的两个基团R22-R26一起表示具有至多8个碳原子的亚烷基或亚链烯基,由此形成环的式IVa基团例如为下式基团:
其中在式XXXII的基团中,R23和R24一起表示1,4-亚丁基,且在式XXXIII的基团中,R23和R24一起表示1,4-亚丁-2-烯基。
C1-C100烷氧基优选为C1-C38烷氧基,尤其为C1-C25烷氧基。C1-C25烷氧基(C1-C18烷氧基)为直链或支化烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、异戊氧基或叔戊氧基、庚氧基、辛氧基、异辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十四烷氧基、十五烷氧基、十六烷氧基、十七烷氧基和十八烷氧基。C1-C8烷氧基的实例为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、2-戊氧基、3-戊氧基、2,2-二甲基丙氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、1,1,3,3-四甲基丁氧基和2-乙基己氧基;优选为C1-C4烷氧基,如通常的甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基。术语“烷硫基”意指与烷氧基相同的基团,不同之处在于醚连接键的氧原子被硫原子代替。
C1-C18氟代烷基,尤其是C1-C4氟代烷基为支化或未支化的基团,其中相应烷基的所有或一部分氢原子已被氟原子代替,如-CF3、-CF2CF3、-CF2CF2CF3、-CF(CF3)2、-(CF2)3CF3和-C(CF3)3
术语“氨基甲酰基”通常为C1-18氨基甲酰基,优选为C1-8氨基甲酰基,其可未被取代或被取代,如氨基甲酰基、甲基氨基甲酰基、乙基氨基甲酰基、正丁基氨基甲酰基、叔丁基氨基甲酰基、二甲基氨基甲酰氧基、吗啉代氨基甲酰基或吡咯烷氨基甲酰基。
环烷基通常为C4-C18环烷基,如环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、环十一烷基、环十二烷基,优选为环戊基、环己基、环庚基或环辛基,其可未被取代或被取代。环烷基,尤其是环己基可与可被C1-C4烷基、卤素和氰基取代1-3次的苯基稠合一次或两次。该类稠合环己基的实例为:尤其为其中R151、R152、R153、R154、R155和R156彼此独立地为C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、卤素和氰基,尤其为氢。
C6-C24芳基(C6-C18芳基)通常为苯基、茚基、薁基、萘基、联苯基、as-二环戊二烯并苯基(indacenyl)、s-二环戊二烯并苯基、苊基、芴基、菲基、荧蒽基、苯并菲基(triphenlenyl)、基、并四苯基(naphthacen)、苉基、苝基、并五苯基、并六苯基、芘基或蒽基,优选苯基、1-萘基、2-萘基、4-联苯基、9-菲基、2-或9-芴基、3-或4-联苯基,其可为未被取代或被取代。C6-C12芳基的实例为苯基、1-萘基、2-萘基、3-或4-联苯基、2-或9-芴基或9-菲基,其可未被取代或被取代。
C7-C25芳烷基通常为苄基、2-苄基-2-丙基、β-苯基乙基、α,α-二甲基苄基、ω-苯基丁基、ω,ω-二甲基-ω-苯基丁基、ω-苯基十二烷基、ω-苯基十八烷基、ω-苯基二十烷基或ω-苯基二十二烷基,优选为C7-C18芳烷基,如苄基、2-苄基-2-丙基、β-苯基乙基、α,α-二甲基苄基、ω-苯基丁基、ω,ω-二甲基-ω-苯基丁基、ω-苯基十二烷基或ω-苯基十八烷基,尤其优选为C7-C12芳烷基,如苄基、2-苄基-2-丙基、β-苯基乙基、α,α-二甲基苄基、ω-苯基丁基或ω,ω-二甲基-ω-苯基丁基,其中脂族烃基和芳族烃基均可未被取代或被取代。优选的实例为苄基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、萘基乙基、萘基甲基和异丙苯基。
杂芳基通常为C2-C20杂芳基,即具有5-7个环原子的环或稠合环体系,其中氮、氧或硫为可能的杂原子,且通常为具有至少6个共轭π电子的具有5-30个原子的不饱和杂环基,如噻吩基、苯并[b]噻吩基、二苯并[b,d]噻吩基、噻蒽基、呋喃基、糠基、2H-吡喃基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、二苯并呋喃基、苯氧基噻吩基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、联吡啶基、三嗪基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、中氮茚基、异吲哚基、吲哚基、吲唑基、嘌呤基、喹嗪基、喹啉基、异喹啉基、2,3-二氮杂萘基、1,5-二氮杂萘基、喹喔啉基、喹唑啉基、噌啉基、喋啶基、咔唑基、咔啉基、苯并三唑基、苯并唑基、啡啶基、吖啶基、嘧啶基、啡啉基、啡咯啉基、异噻唑基、吩噻嗪基、异唑基、呋咱基或吩嗪基,其可未被取代或被取代。
上述基团的可能取代基为C1-C8烷基、羟基、巯基、C1-C8烷氧基、C1-C8烷硫基、卤素、卤代C1-C8烷基、氰基、氨基甲酰基、硝基或甲硅烷基,尤其为C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、C1-C8烷硫基、卤素、卤代C1-C8烷基或氰基。
间隔有一个或多个O的C1-C25烷基(C1-C18烷基)例如为(CH2CH2O)1-9-Rx(其中Rx为H或C1-C10烷基)、CH2-CH(ORy')-CH2-O-Ry(其中Ry为C1-C18烷基且Ry'包括与Ry相同的定义或为H)。
若取代基(如R3)在基团中出现超过一次,则其在每次出现时可不同。
本发明还涉及所述聚合物或化合物在有机电子器件中的用途。对所述聚合物而言,适用上文所述的优选方案。对所述化合物而言,适用下文所述的优选方案。
有机电子器件例如为有机电致发光器件(OLED)、聚合物电致发光器件(PLED)、有机集成电路(O-IC)、有机场效应晶体管(O-FET)、有机薄膜晶体管(O-TFT)、有机发光晶体管(O-LET)、有机太阳能电池(O-SC)、有机光学检测器、有机光感受器、有机场淬灭器件(O-FQD)、发光电化学电池(LEC)或有机激光二极管(O-激光器)。
就本发明而言,本发明的聚合物或化合物优选在电子器件中呈层形式(或存在于层中)。本发明的聚合物或化合物可以以空穴传输层、空穴注入层、发光层、电子传输层、电子注入层、电荷阻挡层和/或电荷产生层的形式存在。本发明的聚合物或化合物可例如用作发光层中的发光化合物。
此外,可优选不以纯物质形式使用所述聚合物,而是呈与任何所需类型的其他聚合物、低聚物、树枝状或低分子量物质一起的混合物(掺合物)形式。这些聚合物可例如改善电子性能。
含有本发明聚合物的混合物获得了包含本发明聚合物(通常为5-99.9999重量%,尤其为20-85重量%)和至少另一材料的半导体层。所述另一材料可为(但不限于)本发明相同聚合物但具有不同分子量的级分、本发明的另一聚合物、半导体聚合物、有机小分子、碳纳米管、富勒烯衍生物、无机粒子(量子点、量子杆、量子三角架、TiO2、ZnO等)、导电粒子(Au、Ag等)、绝缘体材料(如对栅极电介质所述的绝缘体材料(PET、PS等))。
本发明的聚合物可与本发明的式VIII或IX化合物或者例如WO2009/047104、WO2010108873(PCT/EP2010/053655)、WO09/047104、US6,690,029、WO2007082584和WO2008107089所述的小分子混合:WO2007082584:
WO2008107089:
其中:
Y1'和Y2'之一表示-CH=或=CH-且另一个表示-X*-,
Y3'和Y4'之一表示-CH=或=CH-且另一个表示-X*-,
X*为-O-、-S-、-Se-或-NR"'-,
R*为具有1-20个C原子的环状、直链或支化烷基或烷氧基或者具有2-30个C原子的芳基,所有基团均任选氟化或全氟化,
R'为H、F、Cl、Br、I、CN、具有1-20个C原子且任选氟化或全氟化的直链或支化烷基或烷氧基、任选氟化或全氟化的具有6-30个C原子的芳基、或CO2R"(其中R"为H)、任选氟化的具有1-20个C原子的烷基或任选氟化的具有2-30个C原子的芳基,
R"'为H或具有1-10个C原子的环状、直链或支化烷基,y为0或1,x为0或1。
所述聚合物可含有小分子或两种或更多种小分子化合物的混合物。
因此,本发明还涉及包含本发明的聚合物,尤其是式的共聚物的有机半导体材料、层或组件,其中A为式(Ia)、(Ib)、(IIa)或(IIb)的重复单元且COM1选自式(XVb)、(XVb')、(XVe)、(XVh)、(XVh')、(XVu')、(XVu″)和(XVu″')的重复单元,非常特别地为式(Ia1)-(Ia13)、(Ib1)和(Ib2)的共聚物。
本发明的聚合物可用作半导体器件中的半导体层。因此,本发明还涉及包含本发明聚合物或有机半导体材料、层或组件的半导体器件。所述半导体器件尤其为有机光伏(PV)器件(太阳能电池)、光电二极管或有机场效应晶体管。
本发明的聚合物可单独或组合用作所述半导体器件的有机半导体层。所述层可通过任何有用的方法,例如气相沉积(对具有较低分子量的材料而言)和印刷技术提供。本发明的化合物可充分溶于有机溶剂中且可溶液沉积和图案化(例如通过旋涂、浸涂、喷墨印刷、凹版印刷、柔性版印刷、平版印刷、丝网印刷、微触(波纹)印刷、液滴流延或区域流延或其他已知技术)。
本发明的聚合物可用于包含多个OTFT的集成电路中以及用于各种电子制品中。该类制品包括例如射频识别(RFID)标签、用于柔性显示器的背板(用于例如个人计算机、移动电话或手持设备)、智能卡、存储器件、传感器(例如光、图像、生物、化学、机械或温度传感器),尤其是光电二极管或安全器件等。
本发明的另一方面为包含一种或多种本发明聚合物的有机半导体材料、层或组件。另一方面为本发明的聚合物或材料在有机光伏(PV)器件(太阳能电池)、光电二极管或有机场效应晶体管(OFET)中的用途。另一方面为包含本发明聚合物或材料的有机光伏(PV)器件(太阳能电池)、光电二极管或有机场效应晶体管(OFET)。
本发明的聚合物通常以薄有机层或膜的形式(优选厚度小于30微米)用作有机半导体。本发明的半导体层通常为至多1微米(=1μm)厚,但需要的话可更厚。对于各种电子器件应用,厚度也可小于约1微米厚。例如,对在OFET中的应用而言,层厚度通常可为100nm或更小。所述层的精确厚度将例如取决于使用该层的电子器件的要求。
例如,OFET中的漏极与源极之间的活性半导体沟道可包含本发明的层。
本发明的OFET器件优选包含:
-源电极,
-漏电极,
-栅电极,
-半导体层,
-一个或多个栅极绝缘体层,和
-任选的基材,
其中所述半导体层包含一种或多种本发明的聚合物,尤其是式的共聚物,其中A为式(Ia)、(Ib)、(IIa)或(IIb)的重复单元且COM1选自式(XVb)、(XVb')、(XVe)、(XVh)、(XVh')、(XVu')、(XVu″)和(XVu″')的重复单元,非常特别地为式(Ia1)-(Ia13)、(Ib1)和(Ib2)的共聚物。
所述OFET器件中的栅电极、源电极和漏电极以及绝缘和半导体层可以以任何顺序排列,条件是源电极和漏电极由绝缘层与栅电极隔开,栅电极和半导体层均与绝缘层接触且源电极和漏电极均与半导体层接触。
所述OFET优选包含具有第一侧和第二侧的绝缘体、位于所述绝缘体第一侧上的栅电极、位于所述绝缘体第二侧上的包含本发明聚合物的层和位于所述聚合物层上的漏电极和源电极。
所述OFET器件可为顶栅器件或底栅器件。
OFET器件的合适结构和制造方法是本领域技术人员所已知的且描述于文献如WO03/052841中。
栅极绝缘体层可包含例如含氟聚合物,如市售的Cytop或Cytop(获自Asahi Glass)。所述栅极绝缘体层优选例如通过旋涂、刮刀涂覆、绕线棒涂覆、喷雾或浸涂或其他已知方法由包含绝缘体材料和一种或多种具有一个或多个氟原子的溶剂(含氟溶剂),优选全氟溶剂的配制剂沉积。合适的全氟溶剂例如为(获自Acros,目录号12380)。其他合适的含氟聚合物和含氟溶剂是现有技术所已知的,如全氟聚合物Teflon1600或2400(获自DuPont)或(获自Cytonix)或全氟溶剂FC(Acros,编号12377)。
包含本发明聚合物的半导体层可额外包含至少另一材料。所述另一材料可为(但不限于)本发明的其他聚合物、半导体聚合物、聚合物粘合剂、不同于本发明聚合物的有机小分子、碳纳米管、富勒烯衍生物、无机粒子(量子点、量子杆、量子三角架、TiO2、ZnO等)、导电粒子(Au、Ag等)和绝缘体材料(如对栅极电介质所述的绝缘体材料(PET、PS等))。如上所述,所述半导体层也可由一种或多种本发明的聚合物和聚合物粘合剂的混合物构成。本发明聚合物与聚合物粘合剂的比例可为5-95%。所述聚合物粘合剂优选为半结晶聚合物,如聚苯乙烯(PS)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。就该技术而言,可避免电学性能的降低(参见WO2008/001123A1)。
本发明的聚合物有利地用于有机光伏(PV)器件(太阳能电池)中。因此,本发明提供了包含本发明聚合物的PV器件。该构造的器件也具有整流性质,因此也可称为光电二极管。光响应性器件可用作由光产生电能的太阳能电池和测量或检测光的光检测器。
所述PV器件以如下顺序包含:
(a)阴极(电极),
(b)任选的过渡层,如碱金属卤化物,尤其是氟化锂,
(c)光敏层,
(d)任选的平滑层,
(e)阳极(电极),
(f)基材。
所述光敏层包含本发明的聚合物,尤其是式的共聚物,其中A为式(Ia)、(Ib)、(IIa)或(IIb)的重复单元且COM1选自式(XVb)、(XVb')、(XVe)、(XVh)、(XVh')、(XVu')、(XVu″)和(XVu″')的重复单元,非常特别为式(Ia1)-(Ia13)、(Ib1)和(Ib2)的共聚物。所述光敏层优选由作为电子给体的本发明共轭聚合物和作为电子受体的受体材料(如富勒烯,尤其是官能化富勒烯PCBM)制成。如上所述,所述光敏层也可含有聚合物粘合剂。式I聚合物与聚合物粘合剂的比例可为5-95%。所述聚合物粘合剂优选为半结晶聚合物,如聚苯乙烯(PS)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
对于异质结太阳能电池而言,所述光敏层优选包含重量比为1:1-1:3的本发明聚合物和富勒烯(如[60]PCBM(=6,6-苯基-C61-丁酸甲酯)或[70]PCBM)的混合物。可用于本发明中的富勒烯可具有宽范围的尺寸(每分子的碳原子数)。本文所用的术语“富勒烯”包括纯碳的各种笼状分子,包括Buckminsterfullerene(C60)和相关的“球状”富勒烯以及碳纳米管。富勒烯可选自本领域已知的那些,例如C20-C1000富勒烯。富勒烯优选选自C60-C96。富勒烯最优选为C60或C70,如[60]PCBM或[70]PCBM。还允许使用化学改性的富勒烯,条件是改性的富勒烯保持受体类型和电子迁移率特征。所述受体材料也可为选自任何半导体聚合物(如本发明的聚合物,条件是所述聚合物保持受体类型和电子迁移率特征)、有机小分子、碳纳米管、无机粒子(量子点、量子杆、量子三脚架、TiO2、ZnO等)的材料。
所述光敏层由作为电子给体的本发明聚合物和作为电子受体的富勒烯(尤其是官能化富勒烯PCBM)制成。将这两种组分与溶剂混合并以溶液形式通过例如旋涂法、液滴流延法、Langmuir-Blodgett(“LB”)法、喷墨印刷法和滴流法涂覆于平滑层上。也可使用刮板或印刷法用该光敏层涂覆较大的表面。替代典型的甲苯,优选使用诸如氯苯的分散剂作为溶剂。在这些方法中,鉴于易于操作和成本,特别优选真空沉积法、旋涂法、喷墨印刷法和流延法。
在通过使用旋涂法、流延法和喷墨印刷法形成层的情况下,可使用通过将组合物以0.01-90重量%的浓度溶解或分散于合适的有机溶剂如苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、苯甲醚、二氯甲烷、二甲亚砜、氯苯、1,2-二氯苯及其混合物中而制备的溶液和/或分散体进行涂覆。
光伏(PV)器件也可加工成彼此堆叠以吸收更多的太阳光谱的多结太阳能电池组成。该类结构例如描述于App.Phys.Let.90,143512(2007),Adv.Funct.Mater.16,1897-1903(2006)和WO2004/112161中。
所谓的“叠层(tandem)太阳能电池”以如下顺序包含:
(a)阴极(电极),
(b)任选的过渡层,如碱金属卤化物,尤其是氟化锂,
(c)光敏层,
(d)任选的平滑层,
(e)中间电极(如Au、Al、ZnO、TiO2等)
(f)任选的额外电极以匹配能级,
(g)任选的过渡层,如碱金属卤化物,尤其是氟化锂,
(h)光敏层,
(i)任选的平滑层,
(j)阳极(电极),
(k)基材。
所述PV器件也可如例如US20070079867和US20060013549所述在纤维上加工。
由于其优异的自组装性能,包含本发明聚合物的材料或膜也可单独或与其他材料一起用于或用作LCD或OLED器件中的对准层,例如如US2003/0021913所述。
本发明的另一目的是提供化合物,其在用于有机场效应晶体管、有机光伏(太阳能电池)和光电二极管中时显示出高能量转换效率、优异的场效应迁移率、良好的开/关电流比和/或优异的稳定性。
在另一实施方案中,本发明涉及式 的化合物,其中Y、Y15、Y16和Y17彼此独立地为式的基团,其中R1和R2如权利要求1所定义,
p为0或1,q为0或1;
A1和A2彼此独立地为式的基团,
a为0、1、2或3,b为0、1、2或3;c为0、1、2或3;
A3、A4、A5和A5'彼此独立地为式-[Ar4]k'-[Ar5]l-[Ar6]r-[Ar7]z-的基团;
k'为0、1、2或3;l为0、1、2或3;r为0、1、2或3;z为0、1、2或3;
R10为氢、卤素、氰基、C1-C25烷基、被E″取代一次或多次和/或被D″间隔一次或多次的C1-C25烷基、COO-C1-C18烷基、C4-C18环烷基、被G″取代的C4-C18环烷基、C2-C18链烯基、C2-C18炔基、C1-C18硫代烷氧基、C1-C18烷氧基、被E″取代和/或间隔有D″的C1-C18烷氧基、C7-C25芳烷基、被G″取代的C7-C25芳烷基或式Iva-IVm的基团,
其中:
R22-R26和R29-R58彼此独立地表示H、卤素、氰基、C1-C25烷基、被E″取代和/或间隔有D″的C1-C25烷基、C6-C24芳基、被G″取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G″取代的C2-C20杂芳基、C4-C18环烷基、被G″取代的C4-C18环烷基、C2-C18链烯基、C2-C18炔基、C1-C18烷氧基、被E″取代和/或间隔有D″的C1-C18烷氧基、C7-C25芳烷基或被G″取代的C7-C25芳烷基,R27和R28彼此独立地为氢、C1-C25烷基、卤素、氰基或C7-C25芳烷基,或R27和R28一起表示亚烷基或亚链烯基,二者可经由氧和/或硫键接至噻吩残基且二者可具有至多25个碳原子,
R59为氢、C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;或
可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;或C7-C25芳基烷基,D″为-CO-、-COO-、-S-、-O-或-NR112″-,
E″为C1-C8硫代烷氧基、C1-C8烷氧基、CN、-NR112″R113″、-CONR112″R113″或卤素,
G″为E″或C1-C18烷基,且
R112″和R113″彼此独立地为H;C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基;
R214和R215彼此独立地为氢、C1-C18烷基、C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、-CN或COOR216
R216为C1-C25烷基、C1-C25卤代烷基、C7-C25芳基烷基、C6-C24芳基或C2-C20杂芳基;
Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6和Ar7彼此独立地为下式的基团:(XIa)、(XIb)、(XIc)、(XId)、(XIe)、(XIf)、(XIg)、(XIh)、(XIi)、(XIj)、(XIk)、(XIl)、(XIm)、(XIn)、(XIo)、(XIpa)、(XIpb)、(XIq)、(XIr)、(XIs)、(XIt)、(XIu)、(XIv)、(XIw)、(XIx)、(XIy)、(XIz)、(XIIa)、(XIIb)、(XIIc)、(XIId)、(XIIe)、(XIIf)、(XIIg)、(XIIh)、(XIIi)、(XIIj)、(XIIk);(XIII),如(XIIIa)、(XIIIb)、(XIIIc)、(XIIId)、(XIIIe)、(XIIIf)、(XIIIg)、(XIIIh)、(XIIIi)、(XIIIj)、(XIIIk)和(XIIIl);或(XIV),如(XIVa);(XVa)、(XVb)、(XVc)、(XVd)、(XVe)、(XVf)、(XVg)、(XVh)、(XVi)、(XVj)、(XVk)、(XVl)、(XVm)、(XVn)、(XVo)、(XVp)、(XVq)、(XVr);(XVs),如(XVsa)、(XVsb)和(XVsc);(XVt),如(XVta)、(XVtb)和(XVuc);和(XVu)。
由式表示的结构可以以两种方式键接至式A3、A4、A5和A5'的基团:(点线表示键接至式A3、A4、A5和A5'的基团)。式(I)应涵盖这两种可能性。这同样适用于由式(II)表示的结构。
所述化合物优选为式A1-Y-A3-Y15-A2(VIIIa)、A1-Y-A3-Y15-A4-Y16-A2(VIIIb)或A1-Y-A3-Y15-A4-Y16-A5-Y17-A2(VIIIc)、A1-A3-Y-A4-A2(IXa)、A1-A3-Y-A4-Y15-A5-A2(IXb)或A1-A3-Y-A4-Y15-A5-Y17-A5'-A2(IXc)的化合物,其中Y、Y15、Y16和Y17彼此独立地为式的基团,其中R1和R2彼此独立地为式的基团,其中R400、R401、R402、R403、R404和R405彼此独立地为H、CN、F、CF3、C1-C18烷氧基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,或
R1和R2一起形成基团
A1和A2如上文所定义,
A3、A4、A5和A5'彼此独立地为下式的基团:
其中:
R3、R3'、R4和R4'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;
R8和R8'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;
R114为C1-C38烷基;
R201为C1-C38烷基;且
R202和R203彼此独立地为氢或C1-C25烷基。
式(I)或(II)的基团优选为 尤其为式(Ia)或(Ib)的基团。
在优选实施方案中,A3、A4、A5和A5'彼此独立地为式(XVb)、(XVb')、(XVh)、(XVh')、(XVi)、(XVi')、(XVu')、(XVu″)和(XVu″')的基团。在特别优选的实施方案中,A3、A4、A5和A5'选自式(XVb)、(XVc)、(XVu')、(XVu″)和(XVu″')的基团。
在本发明的优选实施方案中,A1和A2彼此独立地为式H、 的基团。
在优选实施方案中,本发明涉及式A1-A3-Y-A4-A2(IXa)的化合物,其中Y为式的基团。在所述实施方案中,A1-A3-和A4-A2-为下式的基团:i)(R3和R4可不同,但优选相同且为H或C1-C25烷基;R201为C1-C38烷基);
(R3和R4可不同,但优选相同且为H或C1-C25烷基;R201为C1-C38烷基);
iii)(R3和R3'可不同,但优选相同且为H或C1-C25烷基;R4和R4'可不同,但优选相同且为H或C1-C25烷基)。
特别优选的式IX化合物的实例如下所示:
其中R3、R3'、R4和R4'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;且R201为C1-C38烷基。R3、R3'、R4和R4'优选为氢。
最优选化合物D-1至D-11。
A1-A3-Y-A3-A1(IXa)可通过使式A1-A3-X16化合物与式X16'-Y-X16'化合物反应而制备。X16'为-B(OH)2、-B(OH)3-、-BF3、-B(OY1)2且X16为卤素,如Br或I。
Suzuki反应通常在约0-180℃下在芳族烃溶剂如甲苯、二甲苯中进行。也可单独或以与芳族烃的混合物形式使用其他溶剂,如二甲基甲酰胺、二烷、二甲氧基乙烷和四氢呋喃。使用含水碱,优选碳酸钠或碳酸氢钠、磷酸钾、碳酸钾或碳酸氢钾作为硼酸、硼酸酯的活化剂且作为HBr清除剂。缩合反应可耗时0.2-100小时。有机碱如氢氧化四烷基铵和相转移催化剂如TBAB可促进硼的活性(参见例如Leadbeater&Marco;Angew.Chem.Int.Ed.Eng.42(2003)1407及其中所引用的参考文献)。反应条件的其他变型由T.I.Wallow和B.M.Novak于J.Org.Chem.59(1994)5034-5037中;和M.Remmers,M.Schulze和G.Wegner于Macromol.Rapid Commun.17(1996)239-252中给出。
在上述Suzuki偶合反应中,卤化反应配对上的卤素X16可被X16'结构部分代替且同时另一反应配对的X16'结构部分被X16代替。
相应二酮基吡咯并吡咯中间体的合成例如描述于R.A.J.Janssen等,Macromol.Chem.Phys.2011,212,515-520;US2010/0326225;PCT/EP2012/061777;和PCT/EP2012/066941中。
因此,本发明还涉及一种包含式VIII或IX化合物的有机半导体材料、层或组件以及一种包含式VIII或IX化合物和/或有机半导体材料、层或组件的半导体器件。对于式VIII或IX的化合物,适用上述优选方案。
所述半导体优选为有机光伏(PV)器件(太阳能电池)、光电二极管或有机场效应晶体管。上文已更详细地描述了OFET器件的结构和组件。
因此,本发明提供了包含式VIII或IX化合物的有机光伏(PV)器件(太阳能电池)。
有机光伏器件(太阳能电池)的结构例如描述于C.Deibel等,Rep.Prog.Phys.73(2010)096401和Christoph Brabec,Energy Environ.Sci 2.(2009)347-303中。
所述PV器件以如下顺序包含:
(a)阴极(电极),
(b)任选的过渡层,如碱金属卤化物,尤其是氟化锂,
(c)光敏层,
(d)任选的平滑层,
(e)阳极(电极),
(f)基材。
所述光敏层包含式VIII或IX的化合物,特别是式(IXa)的化合物,非常特别化合物D1至D-11。优选的,所述光敏层由作为电子给体的式VIII或IX化合物和作为电子受体的受体材料(如富勒烯,尤其是官能化的富勒烯PCBM)制成。如上所述,所述光敏层也可含有聚合物粘合剂。式VIII或IX的小分子与聚合物粘合剂的比例可为5-95%。所述聚合物粘合剂优选为半结晶聚合物,如聚苯乙烯(PS)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
可用于本发明中的富勒烯可具有宽范围的尺寸(每分子的碳原子数)。本文所用的术语“富勒烯”包括纯碳的各种笼状分子,包括Buckminsterfulleren(C60)和相关的“球状”富勒烯以及碳纳米管。富勒烯可选自本领域已知那些,例如C20-C1000。所述富勒烯优选选自C60-C96。最优选所述富勒烯为C60或C70,如[60]PCBM或[70]PCBM。也允许使用化学改性的富勒烯,条件是所述改性的富勒烯保持受体类型和电子迁移率特征。所述受体材料也可为选自式VIII或IX的其他化合物或任何半导体聚合物(如式I的聚合物,条件是所述聚合物保持受体类型和电子迁移率特征)、有机小分子、碳纳米管、无机粒子(量子点、量子杆、量子三脚架、TiO2、ZnO等)的材料。
所述光敏层由作为电子给体的式VIII或IX化合物和作为电子受体的富勒烯(尤其是官能化的富勒烯PCBM)制成。将这两种组分与溶剂混合并以溶液形式通过例如旋涂法、液滴流延法、Langmuir-Blodgett(“LB”)法、喷墨印刷法和滴流法涂覆于平滑层上。也可使用刮板或印刷法用盖光敏层涂覆较大的表面。替代典型的甲苯,优选将分散剂如氯苯用作溶剂。在这些方法中,鉴于易于操作和成本,尤其优选真空沉积法、旋涂法、喷墨印刷法和流延法。
在通过使用旋涂法、流延法和喷墨印刷法形成层的情况下,可使用通过将所述组合物以0.01-90重量%的浓度溶解或分散于合适的有机溶剂如苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、苯甲醚、二氯甲烷、二甲亚砜、氯苯、1,2-二氯苯及其混合物中而制备的溶液和/或分散体进行涂覆。
所述光伏(PV)器件也可加工成彼此堆叠以吸收更多的太阳光谱的多结太阳能电池组成。该类结构例如描述于App.Phys.Let.90,143512(2007),Adv.Funct.Mater.16,1897-1903(2006)和WO2004/112161中。
所谓的“叠层太阳能电池”以如下顺序包含:
(a)阴极(电极),
(b)任选的过渡层,如碱金属卤化物,尤其是氟化锂,
(c)光敏层,
(d)任选的平滑层,
(e)中间电极(如Au、Al、ZnO、TiO2等)
(f)任选的额外电极以匹配能级,
(g)任选的过渡层,如碱金属卤化物,尤其是氟化锂,
(h)光敏层,
(i)任选的平滑层,
(j)阳极(电极),
(k)基材。
所述PV器件也可如例如US20070079867和US20060013549所述在纤维上加工。
由于其优异的自组装性能,包含式VIII或IX化合物的材料或膜也可单独或与其他材料一起用于或用作LCD或OLED器件中的对准层,例如如US2003/0021913所述。
本发明的OFET器件优选包含:
-源电极,
-漏电极,
-栅电极,
-半导体层,
-一个或多个栅极绝缘体层,和
-任选的基材,
其中所述半导体层包含式VIII或IX的化合物,特别是式(IXa)的化合物,非常特别是化合物D1至D-11。
所述OFET器件中的栅电极、源电极和漏电极以及绝缘和半导体层可以以任何顺序排列,条件是源电极和漏电极通过绝缘层与栅电极隔开,栅电极和半导体层均与绝缘层接触且源电极和漏电极均与半导体层接触。
所述OFET优选包含具有第一侧和第二侧的绝缘体、位于所述绝缘体第一侧上的栅电极、位于所述绝缘体第二侧上的包含式VIII或IX化合物的层和位于所述聚合物层上的漏电极和源电极。
下文实施例仅出于说明目的纳入且不限制权利要求的范围。除非另有说明,否则所有份数和百分比均以重量计。
重均分子量(Mw)和多分散性(Mw/Mn=PD)通过高温凝胶渗透色谱法(HT-GPC)测定[装置:获自Agilent Technologies(Santa Clara,CA,USA)的产生折射率(RI)响应的GPC PL 220,色谱条件:柱:获自AgilentTechnologies(Santa Clara,CA,USA)的3个“PLgel Mixed B”柱;平均粒度为10μm(尺寸为300×7.5mm内径),流动相相:由丁基羟基甲苯(BHT,1g/l)稳定的1,2,4-三氯苯(对GPC,AppliChem,Darmstadt,德国),色谱温度:150℃;流动相流速:1ml/分钟;溶质浓度:约1mg/ml;注射体积:200μl;检测:RI,分子量校准程序:通过使用获自Agilent Technologies(Santa Clara,CA,USA)的EasiVial校准组件进行相对校准,该组件含有12种跨越6,035,000-162Da的分子量范围的窄聚苯乙烯校准标样,即PS6,035,000、PS 3,053,000、PS 915,000、PS 483,000、PS 184,900、PS 60,450、PS 19,720、PS 8,450、PS 3,370、PS 1,260、PS 580、PS 162Da。使用多项校准来计算分子量。
下文实施例中给出的所有聚合物结构均为经由所述聚合程序获得的聚合物产物的理想化表示。若使超过两种组分彼此共聚,则聚合物中的顺序可取决于聚合条件而为交替的或无规的。
实施例
实施例1:合成聚合物P-1
a)将处于50ml水中的6.88g(164mmol)单水合氢氧化锂添加至处于200ml二氯甲烷中的20g(54.6mmol)2,7-二溴菲-9,10-二酮和43.6g(112mmol)氯化苄基(三苯基)中。将所述反应混合物在25℃下搅拌4小时。分离有机相并用硫酸镁干燥。馏出溶剂并将产物在乙醇中煎煮(产率:20g(69%))。
1H NMR(300MHz,CDCl3,δ):8.53(d,J=8.9Hz,1H),8.42-8.46(m,2H),7.83(dd,J=8.9Hz,J=2.1Hz,1H),7.53(dd,J=2.1Hz,J=8.9Hz,1H),7.25-7.45(m,11H),5.84(d,J=5.8Hz,1H),4.95(d,J=5.8Hz,1H)。
b)将2.50g(11.0mmol)2,3-二氯-5,6-二氰基苯醌(DDQ)添加至处于25ml氯苯中的5.6g(10.0mmol)5,10-二溴-2,3-二苯基-2,3-二氢菲并[9,10-b]呋喃中。将所述反应混合物在氮气下回流2小时,添加二氯甲烷并用碳酸氢钠溶液洗涤反应混合物。用硫酸镁干燥有机相。馏出溶剂并在二丁醚中煎煮产物(产率:4.80g(91%))。
1H NMR(300MHz,CDCl3,δ):8.61(d,J=2Hz,1H),8.45-8.49(m,2H),7.73(dd,J=8.9Hz,J=2.1Hz,1H),7.54-7.64(m,8 H),7.27-7.37(m,4H)。
c)在装备有冷凝器和氮气鼓泡器的3颈烧瓶中引入5,10-二溴苯并菲并[9,10b]呋喃(1.50g,2.84mmol)。用氮气吹扫该烧瓶并添加四氢呋喃(THF)(80ml)。然后将所述黄色溶液冷却至-78℃并滴加正丁基锂溶液(2.30ml,6.25mmol,2.7M溶液)。将所得黄色混合物在-78℃下搅拌1小时20分钟。然后,在-78℃下添加2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷(2.90g,15.6mmol)。在-78℃下20分钟之后,将所述混合物升温至室温并在室温下搅拌2小时。然后,在0℃下添加水并用叔丁基甲基醚(100ml)和二氯甲烷(两次,100ml)萃取产物。将合并的有机级分经无水硫酸钠干燥,过滤并在旋转蒸发器上浓缩。向粗油/泡沫体中添加100ml乙醇。将所述混合物加热并冷却至0℃。过滤所得的粉末,干燥并由热乙腈重结晶。在瓷漏斗上过滤白色晶体并减压干燥,得到标题产物(产率=1.265g(72%))。
1H-NMR(400.1MHz,CDCl3):δ=8.98(1H,d,J=0.8Hz),8.72(2H,dd,J=11.2,8.2Hz),8.06(1H,dd,J=8.2,1.2Hz),8.05(1H,s),7.86(1H,dd,J=8.2,1.2Hz),7.75-7.73(2H,m),7.65-7.55(5H,m),7.37-7.25(3H,m),1.47(12H,s),1.29(12H,s)。
d)3,6-双(5-溴噻吩-2-基)-2,5-双(2-己基癸基)吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4(2H,5H)-二酮的合成描述于例如WO2008/000664和Y.Geerts;Tetrahedron 66(2010)1837-1845中。在装备有冷凝器、机械搅拌器、氮气鼓泡器和温度计的250ml烧瓶中引入获自步骤c)的双硼酸酯(520mg,0.84mmol)和3,6-双(5-溴噻吩-2-基)-2,5-双(2-己基癸基)吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4(2H,5H)-二酮(726mg,0.80mmol)。用氮气吹扫烧瓶并借助注射器添加无水THF(40ml)。将所得的红色溶液加热至60℃并添加乙酸钯(II)(5.4mg,0.024mmol)和2-(二叔丁基膦基)-1-苯基吡咯(27.6mg,0.096mmol)于10mlTHF中的溶液。将所得混合物在回流温度下搅拌5分钟。然后,在60℃下以单份添加细碎的单水合氢氧化锂(211mg,5.04mmol)并将所述混合物在回流温度下搅拌4小时。将所述反应混合物倾至乙醇(300ml)中并在瓷漏斗上过滤沉淀。然后将所述固体用200ml乙醇和200ml去离子水洗涤。然后,将过滤的固体置于含200ml氯仿和200ml 3%氰化钠水溶液的烧瓶中并在60℃下在剧烈搅拌下加热过夜。用100ml水洗涤有机相,然后蒸发三分之二的氯仿。添加乙醇以沉淀产物,在瓷漏斗上过滤,用300ml乙醇洗涤并在烘箱中干燥。然后第二次重复用氰化钠进行的处理。然后,通过索格利特萃取,首先用四氢呋喃(200ml,5h)提纯干燥的固体。弃去可溶于四氢呋喃中的级分,然后用氯仿(200ml,5h)对剩余的固体进行索格利特萃取。浓缩绿色溶液,在乙醇中沉淀产物,过滤并减压干燥,从而获得聚合物P-1(810mg,产率91%)。高温GPC:Mw=89800,Mn=31100,PD=2.88。
实施例2:合成聚合物P-2
(6,6'-二碘代-N,N'-(2-己基癸基)异靛11可例如使用类似于Klapars,A.;Buchwald,S.L.;J.Am.Chem.Soc.,2002,124,14844-14845所述的方法由((6,6'-二溴-N,N'-(2-己基癸基)异靛)制备。
在装备有冷凝器、机械搅拌器、氮气鼓泡器和温度计的250ml烧瓶中引入双硼酸酯10(450mg,0.72mmol)和(6,6'-二碘代-N,N'-(2-己基癸基)异靛(663mg,0.69mmol)。用氮气吹扫烧瓶并借助注射器添加无水THF(40ml)。将所得的红色溶液加热至60℃并添加乙酸钯(II)(4.6mg,0.021mmol)和2-(二叔丁基膦基)-1-苯基吡咯(23.7mg,0.083mmol)于10ml THF中的溶液。将所得混合物在回流温度下搅拌5分钟。然后,在60℃下以单份添加细碎的单水合氢氧化锂(182mg,4.34mmol)并将所述混合物在回流温度下搅拌4小时。将所述反应混合物倾至甲醇(400ml)与水(100ml)的混合物中并在瓷漏斗上过滤沉淀。然后用200ml甲醇和200ml去离子水洗涤固体。然后,将过滤的固体置于含150ml氯仿和150ml 3%氰化钠水溶液的烧瓶中并在65℃下在剧烈搅拌下加热4小时。用3×100ml水洗涤有机相,然后蒸发三分之二的氯仿。添加甲醇以沉淀产物,在瓷漏斗上过滤,用甲醇和水洗涤并减压干燥。然后第二次重复用氰化钠进行的处理。然后通过索格利特萃取,首先用甲醇(200ml,2h)和丙酮(200ml,2h)提纯干燥的固体。弃去可溶于甲醇和丙酮中的级分,然后用四氢呋喃(200ml,6h)对剩余的固体进行索格利特萃取。将所得的溶液浓缩,在乙醇中沉淀产物,过滤并减压干燥,从而得到聚合物P-2(685mg,产率92%)。高温GPC:Mw=68000,Mn=26100,PD=2.60。
实施例3:合成聚合物P-3
a)在氩气下将20.8g(0.057mol)6和8.62g(0.10mol)7悬浮于二氯苯中。在0℃下,将110ml(0.11mol)1M TiCl4的二氯甲烷溶液添加至所述悬浮液中。将所述反应混合物在140℃下剧烈搅拌过夜。然后将出现的沉淀物与有机层分离并用氯苯和水洗涤。为了进一步提纯,将粗产物在甲苯中借助索格利特萃取器连续萃取过夜。将出现的沉淀物热过滤,从而得到白色固体状的粗产物。
为了进一步提纯,将所述粗产物在回流下在异丙醇中剧烈搅拌过夜,热过滤并用异丙醇和乙醇洗涤,从而得到白色固体状的化合物8。MS(APCI(正),m/z):424(M+1),且Br同位素为426、428。
b)在装备有冷凝器和氮气鼓泡器的烧瓶中引入化合物8(1.50g,3.52mmol)。用氮气吹扫烧瓶并添加四氢呋喃(THF)(100ml)。然后,将所述溶液冷却至-78℃并滴加正丁基锂溶液(3.9ml,10.6mmol,2.7M溶液)。将所得混合物在-78℃下搅拌1小时,然后在0℃下搅拌1小时。然后,在-78℃下添加2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼烷(2.29g,12.3mmol)。在-78℃下20分钟之后,将所述混合物升温至室温并在室温下搅拌2小时。然后,在0℃下添加水并用二氯甲烷(两次,100ml)萃取产物。将合并的有机级分经无水硫酸钠干燥,过滤并在旋转式蒸发器上浓缩。粗产物通过在乙腈中加热且随后在冰浴中冷却而进一步提纯。过滤所得的粉末并干燥,从而得到淡黄色固体状的标题化合物9(产率=981mg(54%))。NMR:1H(400.1MHz,CDCl3),δ=9.13(1H,s),9.04(1H,s),8.80(2H,t,J=9.0Hz),8.53(1H,m),8.12(1H,dd,J=8.2,1.0Hz),8.08(1H,dd,J=8.2,1.0Hz),7.79-7.75(1H,m),7.55-7.49(2H,m),1.46(12H,s),1.45(12H,s)。
c)3,6-双(5-溴噻吩-2-基)-2,5-双(2-己基癸基)吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4(2H,5H)-二酮的合成描述于例如WO2008/000664和Y.Geerts;Tetrahedron 66(2010)1837-1845中。
在装备有冷凝器、机械搅拌器、氮气鼓泡器和温度计的250ml烧瓶中,引入获自实施例3 b)的硼酸酯(437mg,0.84mmol)和3,6-双(5-溴噻吩-2-基)-2,5-双(2-己基癸基)吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4(2H,5H)-二酮(726mg,0.80mmol)。用氮气吹扫烧瓶并借助注射器添加无水THF(40ml)。将所得的红色溶液加热至60℃并添加乙酸钯(II)(5.4mg,0.024mmol)和2-(二叔丁基膦基)-1-苯基吡咯(27.6mg,0.096mmol)于10ml THF中的溶液。将所得混合物在回流温度下搅拌5分钟。然后,在60℃下以单份添加细碎的单水合氢氧化锂(211mg,5.04mmol)并将所述混合物在回流温度下搅拌4小时。将所述反应混合物倾至甲醇(300ml)中并在瓷漏斗上过滤沉淀。然后用200ml甲醇和200ml去离子水洗涤固体。然后,将过滤的固体置于含200ml氯仿和200ml 3%氰化钠水溶液的烧瓶中并在60℃下在剧烈搅拌下加热过夜。用100ml水洗涤有机相,然后蒸发三分之二的氯仿。添加乙醇以沉淀产物,在瓷漏斗上过滤,用300ml乙醇洗涤并在烘箱中干燥。然后第二次重复用氰化钠进行的处理。然后通过索格利特萃取,首先用四氢呋喃(200ml,5h)提纯干燥的固体。弃去可溶于四氢呋喃中的级分,然后用氯仿(200ml,6h)对剩余固体进行索格利特萃取。浓缩绿色溶液,在乙醇中沉淀产物,过滤并减压干燥,从而得到聚合物P-3(298mg,产率:37%)。分析:高温GPC:Mw=10769,Mn=6250,PD=1.72。
应用实施例1和2:半导体聚合物P-1的光伏应用
太阳能电池具有如下结构:Al电极/LiF层/包含本发明化合物和[70]PCBM的有机层/[聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)与聚(苯乙烯磺酸)(PSS)]的混合物/ITO电极/玻璃基材。所述太阳能电池通过在玻璃基材上的预图案化ITO上旋涂PEDOT-PSS层而制备。然后,由溶剂混合物旋涂聚合物P-1(0.8重量%):[70]PCBM(取代的C70富勒烯)的1:1混合物(有机层)。在高真空下经由阴影掩模升华LiF和Al。
应用实施例3
重复应用实施例1,不同之处在于使用聚合物P-3代替聚合物P-1。
太阳能电池的性能
在具有卤素光源的阳光仿真器下测量太阳能电池。然后借助外部量子效率(EQE)图,在AM1.5条件下估算电流。OPV测量的结果示于下表中:
合成实施例1:合成化合物5
化合物5类似于化合物8制备。
MS(APCI(正),m/z):424(M+1)且Br同位素为426、428。
应用实施例4-6:半导体聚合物的OFET应用:
半导体膜沉积
具有230nm厚的SiO2电介质和图案化的氧化铟锡(15nm)/金(30nm)触点(L=20、10、5、2.5μm,W=0.01m;Fraunhofer IPMS(Dresden))的硅晶片(Si n--(425±40μm))通过用丙酮和异丙醇洗涤,随后通过氧等离子体处理30分钟的标准清洁而制备。
将基材转移至手套箱中。通过将所述基材置于50mM辛基三氯硅烷(OTS)的三氯乙烯溶液中1小时而在电介质表面上生长辛基三氯硅烷(OTS)单层。在单层生长之后,用甲苯洗涤基材以移除物理吸附的硅烷。
在80℃下将半导体(分别为P-1、P-2和P-3)以0.75重量%的浓度溶解于合适的溶剂中并在1500rpm下经60秒旋涂于基材上。
OFET测量
在Agilent 4155C半导体参数分析仪上测量OFET的传输和输出特性。将所述器件在手套箱中在150℃下退火15分钟,然后在手套箱中在氮气气氛下在室温下测量。对p型晶体管而言,对传输进行表征,栅极电压(Vg)由10V变化至-30V且漏极电压(Vd)等于-3V和-30V。对输出进行表征,Vd由0V变化至-30V,Vg=0V、-10V、-20V、-30V。
应用实施例 半导体 溶剂 迁移率,cm2/Vs 开/关
4 P-1 o-DCB 1.30E-03 7.10E+04
5 P-2 CHCl3 1.20E-04 3.30E+05
6 P-3 o-DCB 1.20E-03 2.50E+05

Claims (15)

1.一种聚合物,其包含下式的重复单元:
R1和R2彼此独立地为H、F、C1-C18烷基、被E’取代和/或间隔有D’的C1-C18烷基、C6-C24芳基、被G’取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G’取代的C2-C20杂芳基,或
R1和R2一起形成基团其中R205、R206、R206'、R207、R208、R208'、R209和R210彼此独立地为H、C1-C18烷基、被E’取代和/或间隔有D’的C1-C18烷基、C1-C18烷氧基或被E’取代和/或间隔有D’的C1-C18烷氧基、C1-C18氟代烷基、C6-C24芳基、被G’取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G’取代的C2-C20杂芳基、C2-C18链烯基、C2-C18炔基、C7-C25芳烷基、被G’取代的C7-C25芳烷基;CN或-CO-R28
D'为-CO-、-COO-、-S-、-SO-、-SO2-、-O-、-NR65-、-SiR70R71-、-POR72-、-CR63=CR64-或-C≡C-,且
E'为-OR69、-SR69、-NR65R66、-COR68、-COOR67、-CONR65R66、-CN、CF3或卤素,
G'为E'、C1-C18烷基或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R28为H;C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R63和R64彼此独立地为C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基;
R65和R66彼此独立地为C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基;或
R65和R66一起形成5或6员环,
R67为C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R68为H;C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R69为C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R70和R71彼此独立地为C1-C18烷基、C6-C18芳基或被C1-C18烷基取代的C6-C18芳基,且
R72为C1-C18烷基、C6-C18芳基或被C1-C18烷基取代的C6-C18芳基。
2.如权利要求1的聚合物,其为包含下式重复单元的聚合物:
其中R1和R2彼此独立地为式 的基团,其中R400、R401、R402、R403、R404和R405彼此独立地为H、CN、F、CF3、C1-C18烷氧基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,或R1和R2一起形成基团
3.如权利要求1或2的聚合物,其中所述聚合物为式的聚合物,或包含式的重复单元的聚合物,其中:
n为4-1000,
A为式(I)或(II)的重复单元,且
-COM1-为重复单元其中:
k为0、1、2或3;l为1、2或3;r为0、1、2或3;z为0、1、2或3;
Ar4、Ar5、Ar6和Ar7彼此独立地为下式的基团:
其中:
X1为-O-、-S-、-NR8-、-Si(R11)(R11')-、-Ge(R11)(R11')-、-C(R7)(R7')-、-C(=O)-、-C(=CR104R104')-、
其中:
X1'为S、O、NR107-、-Si(R117)(R117')-、-Ge(R117)(R117')-、-C(R108)(R109)-、-C(=O)-、-C(=CR104R104')-、
R3和R3'彼此独立地为氢、卤素、卤化C1-C25烷基、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;C7-C25芳基烷基或C1-C25烷氧基;
R104和R104'彼此独立地为氢、氰基、COOR103、C1-C25烷基或C6-C24芳基或C2-C20杂芳基,
R4、R4'、R5、R5'、R6和R6'彼此独立地为氢、卤素、卤化C1-C25烷基、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;C7-C25芳基烷基或C1-C25烷氧基;
R7、R7'、R9和R9'彼此独立地为氢、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;或C7-C25芳基烷基,
R8和R8'彼此独立地为氢、C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;或可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;或C7-C25芳基烷基,
R11和R11'彼此独立地为C1-C25烷基、C7-C25芳基烷基或可被C1-C8烷基和/或C1-C8烷氧基取代1-3次的苯基;
R12和R12'彼此独立地为氢、卤素、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基、C1-C25烷氧基、C7-C25芳基烷基或其中R13为C1-C10烷基或三(C1-C8烷基)甲硅烷基;或
R104和R104'彼此独立地为氢、C1-C18烷基、可任选被G取代的C6-C10芳基或可任选被G取代的C2-C8杂芳基,
R105、R105'、R106和R106'彼此独立地为氢、卤素、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基、C7-C25芳基烷基或C1-C18烷氧基,
R107为氢、C7-C25芳基烷基、C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18全氟烷基;可间隔有-O-或-S-的C1-C25烷基;或-COOR103
R108和R109彼此独立地为H、C1-C25烷基、被E取代和/或间隔有D的C1-C25烷基、C7-C25芳基烷基、C6-C24芳基、被G取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G取代的C2-C20杂芳基、C2-C18链烯基、C2-C18炔基、C1-C18烷氧基、被E取代和/或间隔有D的C1-C18烷氧基,或C7-C25芳烷基,或
R108和R109一起形成式=CR110R111的基团,其中:
R110和R111彼此独立地为H、C1-C18烷基、被E取代和/或间隔有D的C1-C18烷基、C6-C24芳基、被G取代的C6-C24芳基、或C2-C20杂芳基、或被G取代的C2-C20杂芳基,或
R108和R109一起形成5或6员环,其可任选被如下基团取代:C1-C18烷基、被E取代和/或间隔有D的C1-C18烷基、C6-C24芳基、被G取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G取代的C2-C20杂芳基、C2-C18链烯基、C2-C18炔基、C1-C18烷氧基、被E取代和/或间隔有D的C1-C18烷氧基,或C7-C25芳烷基,D为-CO-、-COO-、-S-、-O-或-NR112'-,
E为C1-C8硫代烷氧基、C1-C8烷氧基、CN、-NR112'R113'、-CONR112'R113'或卤素,
G为E或C1-C18烷基,且
R112'和R113'彼此独立地为H;C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,
R115和R115'彼此独立地为氢、卤素、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基、C1-C25烷氧基、C7-C25芳基烷基或其中R116为C1-C10烷基或三(C1-C8烷基)甲硅烷基;
R117和R117'彼此独立地为C1-C25烷基、C7-C25芳基烷基或可被C1-C8烷基和/或C1-C8烷氧基取代1-3次的苯基;
R118、R119、R120和R121彼此独立地为氢、卤素、卤化C1-C25烷基、氰基、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;C7-C25芳基烷基或C1-C25烷氧基;
R122和R122'彼此独立地为氢、C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;或可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;或C7-C25芳基烷基;
R201选自氢、C1-C100烷基、-COOR103;被一个或多个卤原子、羟基、硝基、-CN或C6-C18芳基取代和/或间隔有-O-、-COO-、-OCO-或-S-的C1-C100烷基;C7-C25芳基烷基、氨基甲酰基、可被C1-C100烷基和/或C1-C100烷氧基取代1-3次的C5-C12环烷基;可被C1-C100烷基、C1-C100硫代烷氧基和/或C1-C100烷氧基取代1-3次的C6-C24芳基;和五氟苯基;
R103和R114彼此独立地为可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基,
R202和R203可相同或不同且选自H、F、-CN、可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C100烷基;和C1-C100烷氧基。
4.如权利要求1-3中任一项的聚合物,其包含式 的(重复)单元,其中:
A为式(I)或(II)的重复单元,且
-COM1-为重复单元
其中:
R3、R3'、R4和R4'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;
R8和R8'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;
R114为C1-C38烷基;
R201为C1-C38烷基;且
R202和R203彼此独立地为氢或C1-C25烷基。
5.如权利要求3的聚合物,其中A为下式的重复单元:
为下式的基团:
其中R3、R3'、R4和R4'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;且
R201为C1-C38烷基。
6.如权利要求4或5的聚合物,其为下式的聚合物:
其中n为4-1000,
其中R3、R3'、R4和R4'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;且R201为C1-C38烷基。
7.一种下式的化合物:
其中:
Y、Y15、Y16和Y17彼此独立地为式的基团,其中R1和R2如权利要求1所定义,
p为0或1,q为0或1;
A1和A2彼此独立地为式的基团,
a为0、1、2或3,b为0、1、2或3;c为0、1、2或3;
A3、A4、A5和A5'彼此独立地为式-[Ar4]k'-[Ar5]l-[Ar6]r-[Ar7]z-的基团,
k'为0、1、2或3;l为0、1、2或3;r为0、1、2或3;z为0、1、2或3;
R10为氢、卤素、氰基、C1-C25烷基、被E″取代一次或多次和/或被D″间隔一次或多次的C1-C25烷基、COO-C1-C18烷基、C4-C18环烷基、被G″取代的C4-C18环烷基、C2-C18链烯基、C2-C18炔基、C1-C18硫代烷氧基、C1-C18烷氧基、被E″取代和/或间隔有D″的C1-C18烷氧基、C7-C25芳烷基、被G″取代的C7-C25芳烷基或式Iva-IVm的基团:
其中:
R22-R26和R29-R58彼此独立地表示H、卤素、氰基、C1-C25烷基、被E″取代和/或间隔有D″的C1-C25烷基、C6-C24芳基、被G″取代的C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、被G″取代的C2-C20杂芳基、C4-C18环烷基、被G″取代的C4-C18环烷基、C2-C18链烯基、C2-C18炔基、C1-C18烷氧基、被E″取代和/或间隔有D″的C1-C18烷氧基、C7-C25芳烷基或被G″取代的C7-C25芳烷基,
R27和R28彼此独立地为氢、C1-C25烷基、卤素、氰基或C7-C25芳烷基,或R27和R28一起表示亚烷基或亚链烯基,二者可经由氧和/或硫键接至噻吩残基且二者可具有至多25个碳原子,
R59为氢、C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;或可任选间隔有一个或多个氧或硫原子的C1-C25烷基;或C7-C25芳基烷基,D″为-CO-、-COO-、-S-、-O-或-NR112″-,
E″为C1-C8硫代烷氧基、C1-C8烷氧基、CN、-NR112″R113″、-CONR112″R113″或卤素,
G″为E″或C1-C18烷基,且
R112″和R113″彼此独立地为H;C6-C18芳基;被C1-C18烷基或C1-C18烷氧基取代的C6-C18芳基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基;
R214和R215彼此独立地为氢、C1-C18烷基、C6-C24芳基、C2-C20杂芳基、-CN或COOR216
R216为C1-C25烷基、C1-C25卤代烷基、C7-C25芳基烷基、C6-C24芳基或C2-C20杂芳基;
Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6和Ar7彼此独立地为如权利要求3所定义的下式基团:(XIa)、(XIb)、(XIc)、(XId)、(XIe)、(XIf)、(XIg)、(XIh)、(XIi)、(XIj)、(XIk)、(XIl)、(XIm)、(XIn)、(XIo)、(XIpa)、(XIpb)、(XIq)、(XIr)、(XIs)、(XIt)、(XIu)、(XIv)、(XIw)、(XIx)、(XIy)、(XIz)、(XIIa)、(XIIb)、(XIIc)、(XIId)、(XIIe)、(XIIf)、(XIIg)、(XIIh)、(XIIi)、(XIIj)、(XIIk);(XIII),如(XIIIa)、(XIIIb)、(XIIIc)、(XIIId)、(XIIIe)、(XIIIf)、(XIIIg)、(XIIIh)、(XIIIi)、(XIIIj)、(XIIIk)和(XIIIl);或(XIV),如(XIVa);(XVa)、(XVb)、(XVc)、(XVd)、(XVe)、(XVf)、(XVg)、(XVh)、(XVi)、(XVj)、(XVk)、(XVl)、(XVm)、(XVn)、(XVo)、(XVp)、(XVq)、(XVr)、(XVs),如(XVsa)、(XVsb)和(XVsc);(XVt),如(XVta)、(XVtb)和(XVuc),或(XVu)。
8.如权利要求7的化合物,其为下式的化合物:A1-Y-A3-Y15-A2(VIIIa)、A1-Y-A3-Y15-A4-Y16-A2(VIIIb)或A1-Y-A3-Y15-A4-Y16-A5-Y17-A2(VIIIc)、A1-A3-Y-A4-A2(IXa)、A1-A3-Y-A4-Y15-A5-A2(IXb)或A1-A3-Y-A4-Y15-A5-Y17-A5'-A2(IXc),其中Y、Y15、Y16和Y17彼此独立地为式的基团,其中:
R1和R2彼此独立地为式 的基团,其中R400、R401、R402、R403、R404和R405彼此独立地为H、CN、F、CF3、C1-C18烷氧基;C1-C18烷基;或间隔有-O-的C1-C18烷基,或R1和R2一起形成基团
A1和A2如权利要求7所定义,
A3、A4、A5和A5'彼此独立地为下式的基团:
其中:
R3、R3'、R4和R4'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;
R8和R8'彼此独立地为氢或C1-C25烷基;
R114为C1-C38烷基;
R201为C1-C38烷基;且
R202和R203彼此独立地为氢或C1-C25烷基。
9.一种有机半导体材料、层或组件,其包含如权利要求1-6中任一项的聚合物和/或如权利要求7或8的化合物。
10.一种电子器件,其包含如权利要求1-6中任一项的聚合物、如权利要求7或8的化合物和/或如权利要求9的有机半导体材料、层或组件。
11.如权利要求10的电子器件,其为有机发光二极管、有机光伏器件、光电二极管或有机场效应晶体管。
12.制备电子器件的方法,所述方法包括将如权利要求1-6中任一项的聚合物和/或如权利要求7或8的化合物于有机溶剂中的溶液和/或分散体涂覆于适合基材上并移除溶剂;或者所述方法包括蒸发如权利要求7或8的化合物。
13.如权利要求1-6中任一项的聚合物、如权利要求7或8的化合物和/或如权利要求9的有机半导体材料、层或组件在有机发光二极管、光伏器件、光电二极管或有机场效应晶体管中的用途。
14.一种下式化合物:
其中A1'和A2'彼此独立地为式的基团,其中X2和X2'彼此独立地为卤素、ZnX12、-SnR207R208R209,其中R207、R208和R209相同或不同且为H或C1-C6烷基,其中两个基团任选形成普通环且这些基团任选为支化或未支化的,且X12为卤原子;或-OS(O)2CF3、-OS(O)2-芳基、-OS(O)2CH3、-B(OH)2、-B(OY1)2-BF4Na或-BF4K,其中Y1在每次出现时独立地为C1-C10烷基且Y2在每次出现时独立地为C2-C10亚烷基,如-CY3Y4-CY5Y6-或-CY7Y8-CY9Y10-CY11Y12-,其中Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9、Y10、Y11和Y12彼此独立地为氢或C1-C10烷基,且Y13和Y14彼此独立地为氢或C1-C10烷基,且a、b、c、p、q、Ar1、Ar2、Ar3、Y、Y15、Y16、Y17、A3、A4、A5和A5'如权利要求7所定义。
15.一种包含下式重复单元的聚合物:
其中:
A1'和A2'彼此独立地为式的基团,其中a、b、c、p、q、Ar1、Ar2、Ar3、Y、Y15、Y16、Y17、A3、A4、A5和A5'如权利要求7所定义。
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