DE10357044A1 - Verfahren zur Dotierung von organischen Halbleitern mit Chinondiiminderivaten - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer organischen mesomeren Verbindung als organischer Dotand zur Dotierung eines organischen halbleitenden Matrixmaterials zur Veränderung der elektrischen Eigenschaften desselben. Um mit Dotanden zu versehene organische Halbleiter im Produktionsprozess leichter handhaben zu können und elektronische Bauteile mit dotierten organischen Halbleitern reproduzierbarer herstellen zu können, wird vorgeschlagen, als mesomere Verbindung ein Chinon oder Chinonderivat oder ein 1,2,3-Dioxaborin oder ein 1,3,2-Dioxaborinderivat zu verwenden, das unter gleichen Verdampfungsbedingungen eine geringere Flüchtigkeit als Tetrafluorotetracyanochinodimethan (F4TCNQ) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Verwendung einer organischen mesomeren Verbindung als organischer Dotand zur Dotierung eines organischen halbleitenden Matrixmaterials zur Veränderung der elektrischen Eigenschaften desselben, ein dotiertes halbleitendes Matrixmaterial sowie ein aus diesem hergestelltes elektronisches Bauelement.
  • Schon seit einigen Jahrzehnten ist das Dotieren von Siliziumhalbleitern Stand der Technik. Danach wird durch Erzeugung von Ladungsträgern im Material eine Erhöhung der zunächst recht niedrigen Leitfähigkeit sowie je nach Art des verwendeten Dotanden eine Veränderung im Fermi-Niveau des Halbleiters erreicht.
  • Seit einigen Jahren ist nun aber auch bekannt geworden, dass man organische Halbleiter ebenfalls durch Dotierung hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit stark beeinflussen kann. Solche organischen halbleitenden Matrixmaterialien können entweder aus Verbindungen mit guten Elektronendonator-Eigenschaften oder aus Verbindungen mit guten Elektronenakzeptor-Eigenschaften aufgebaut werden. Zum Dotieren von Elektronendonator-Materialien sind starke Elektronen-Akzeptoren wie Tetracyanochinondimethan (TCNQ) oder 2,3,5,6-Tetrafluoro tetracyano-1,4-benzochinondimethan (F4TCNQ) bekannt geworden. M. Pfeiffer, A. Beyer, T. Fritz, K. Leo, Appl. Phys. Lett., 73 (22), 3202-3204 (1998). und J. Blochwitz, M. Pfeiffer, T. Fritz, K. Leo, Appl. Phys. Lett., 73 (6), 729-731 (1998). Diese erzeugen durch Elektronentransferprozesse in elektronendonatorartigen Basismaterialien (Löchertransportmaterialien) sog. Löcher, durch deren Anzahl und Beweglichkeit sich die Leitfähigkeit des Basismaterials mehr oder weniger signifikant verändert. Als Matrixmaterialien mit Löchertransporteigenschaften sind beispielsweise N,N'-perarylierte Benzidine TPD oder N,N',N''-perarylierte Starburstverbindungen, wie die Substanz TDATA, oder aber auch bestimmte Metallphthalocyanine, wie insbesondere Zinkphthalocyanin ZnPc bekannt.
  • Die bisher untersuchten Verbindungen haben jedoch für eine technische Anwendung Nachteile in der Produktion dotierter halbleitender organischer Schichten oder von entsprechenden elektronischen Bauteilen mit derartigen dotierten Schichten, da die Fertigungsprozesse in großtechnischen Produktionsanlagen oder solchen im Technikumsmaßstab nicht immer ausreichend präzise gesteuert werden können, was zu hohem Steuerungs- und Regelaufwand innerhalb der Prozesse führt, um eine gewünschte Produktqualität zu erzielen, oder zu unerwünschten Toleranzen der Produkte. Ferner bestehen Nachteile bei der Verwendung bisher bekannter organischer Donatoren bezüglich der elektronischen Bauelementstrukturen wie Leuchtdioden (OLEDs), Feldeffekttransistor (FET) oder Solarzellen selber, da die genannten Produktionsschwierigkeiten bei der Handhabung der Dotanden zu unerwünschten Ungleichmäßigkeiten in den elektronischen Bauteilen oder unerwünschten Alterungseffekten der elektronischen Bauteile führen können. Gleichzeitig ist jedoch zu beachten, dass die zu verwendenden Dotanden geeignete Elektronenaffinitäten und andere für den Anwendungsfall geeignete Eigenschaften aufweisen, da beispielsweise die Dotanden unter gegebenen Bedingungen auch die Leitfähigkeit oder andere elektrische Eigenschaften der organisch halbleitenden Schicht mit bestimmen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, organische Dotanden zur Dotierung organischer Halbleiter bereitzustellen, die im Produktionsprozess leichter handhabbar sind und die zu elektronischen Bauteilen führen, deren organische halbleitende Materialien reproduzierbarer herstellbar sind.
    •
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Verwendung einer organischen mesomeren Verbindung als organischer Dotand gelöst, die ein Chinon oder Chinonderivat, insbesondere ein unsubstituiertes, substituiertes oder anelliertes Chinon oder Chinonderivat, oder ein 1,3,2-Dioxaborin oder 1,3,2-Dioxaborinderivat, insbesondere ein unsubstituiertes, substituiertes oder anelliertes 1,3,2-Dioxaborin oder 1,3,2-Dioxaborinderivat ist und die unter gleichen Verdampfungsbedingungen eine geringere Flüchtigkeit als Tetrafluorotetracyanochinondimethan (F4TCNQ) aufweist. Als Chinonderivat im Sinne der Erfindung sind insbesondere chinoide Systeme zu verstehen, bei denen ein, zwei oder mehr chinoide Sauerstoffatome durch einen mesomer und/oder induktiv elektronenziehenden, doppelbindungsgebundenen Substituenten ersetzt ist/sind, insbesondere durch einen solchen weiter unten angegebenen Substituenten. Unter induktiv elektronenziehend sind solche Reste zu verstehen, die gegenüber Kohlenstoff einen, insbesondere ungesättigten, Kohlenwasserstoff einen -I-Effekt aufweisen. Durch die höhere Verdampfungstemperatur bzw, geringere Flüchigkeit unter gleichen Bedingungen können die Produktionsprozesse besser kontrolliert und damit mit geringerem Aufwand und reproduzierbarer durchgeführt werden, wobei durch die Bereitstellung von Chinonen bzw. deren Derivaten oder 1,3,2-Dioxaborinen bzw. deren Derivaten als Dotanden diese in den jeweiligen Bauteilen bei geringen Diffusionskoeffizienten, die zeitlich gleichbleibende Bauelementstrukturen gewährleisten, eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit der organischen halbleitenden Matrix bei günstiger Elektronenaffinität der Dotanden ermöglichen. Ferner kann durch die Dotanden die Ladungsträgerinjektion von Kontakten in die dotierte Schicht verbessert werden. Ferner kann das dotierte organische Halbleitermaterial bzw. das resultierende elektronische Bauteil aufgrund der erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen eine verbesserte Langzeitstabilität aufweisen. Dies betrifft beispielsweise eine Verringerung der Dotandenkonzentration mit der Zeit. Ferner betrifft dies die Stabilität der dotierten Schicht, die benachbart zu undotierten Schichten eines elektrooptischen Bauteils angeordnet ist, so dass elektrooptische Bauteile mit erhöhter Langzeitstabilität der elektrooptischen Eigenschaften wie Lichtausbeute bei einer vorgegebenen Wellenlänge, Wirksamkeit einer Solarzelle oder dergleichen resultieren.
  • Bevorzugte Fortbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Flüchtigkeit kann hierbei als der unter gleichen Bedingungen (beispielsweise einem Druck von 2 × 10-4 Pa und einer vorgegebenen Verdampfungstemperatur, beispielsweise 150°C) gemessene Verdampfungsrate oder als Bedampfungsrate eines Substrats gemessen als Schichtdickenwachstum je Zeiteinheit (nm/s) unter sonst gleichen Bedingungen bestimmt werden. Vorzugsweise beträgt die Flüchtigkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen das ≤ 0,95- oder 0,9-fache, besonders bevorzugt das ≤ 0,8-fache, weiter bevorzugt das ≤ 0,5-fache, besonders bevorzugt das ≤ 0,1-fache oder das ≤ 0,05-fache oder ≤ 0,01-fache von F4TCNQ oder weniger.
  • Die Bedampfungsrate des Substrats mit den erfindungsgemäßen Verbindungen kann beispielsweise unter Verwendung eines Quartzdickenmonitors bestimmt wird, wie er beispielsweise bei der Herstellung von OLEDs üblicherweise eingesetzt wird. Insbesondere kann das Verhältnis der Bedampfungsraten von Matrixmaterialien und Dotanden durch unabhängige Messungen derselben unter Verwendung von zwei getrennten Quartzdickenmonitoren gemessen werden, um das Dotierungsverhältnis einzustellen.
  • Die Flüchtigkeit relativ zu der von F4TCNQ kann sich jeweils auf die der reinen Verbindung oder auf die Flüchtigkeit aus einem gegebenen Matrixmaterial, beispielsweise ZnPc, beziehen.
  • Es versteht sich, dass die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen vorzugsweise derart beschaffen sind, dass sie mehr oder weniger oder praktisch unzersetzt verdampfen. Es können unter Umständen jedoch auch zielgerichtet Precursor als Dotandenquelle eingesetzt werden, die die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen freisetzen, beispielsweise Säureadditionssalze, beispielsweise einer flüchtigen oder nichtflüchtigen anorganischen oder organischen Säure, oder Charge-Transfer-Komplexe derselben, wobei die Säuren bzw. Elektronen-Donatoren vorzugsweise nicht oder nur gering flüchtig sind oder der Charge-Transfer-Komplex selber als Dotand wirkt.
  • Vorzugsweise ist der Dotand derart ausgewählt, dass er unter sonst gleichen Bedingungen wie insbesondere Dotierungskonzentration (Molverhältnis Dotand:Matrix, Schichtdicke, Stromstärke) bei gegebenem Matrixmaterial (beispielsweise Zinkphtalocyanin oder einem anderen weiter unten genannten Matrixmaterial) eine genau so hohe oder vorzugsweise eine höhere Leitfähigkeit erzeugt als F4TCNQ, beispielsweise eine Leitfähigkeit (S/cm) von größer/gleich dem 1,1-fachen, 1,2-fachen oder größer/gleich dem 1,5-fachen oder zweifachen derjenigen von F4TCNQ als Dotand.
  • Vorzugsweise ist der erfindungsgemäß verwendete Dotand derart ausgewählt, dass das mit diesem dotierte halbleitende organische Matrixmaterial nach einer Temperaturänderung von 100°C auf Raumtemperatur (20°C) noch ≥ 20%, vorzugsweise ≥ 30%, besonders bevorzugt ≥ 50% oder 60% der Leitfähigkeit (S/cm) des Wertes bei 100°C aufweist.
  • Als Dotanden für die genannten bevorzugten Lochtransportmaterialen HT können erfindungsgemäß zum einen verschiedene Chinonderivate und desweiteren 1,3,2-Dioxaborine zum Einsatz kommen.
  • Chinoide Strukturen
  • In erfindungsgemäß verwendeten chinoiden Verbindungen können ein, zwei, drei oder vier oder sämtliche chinoide =O-Gruppen der chinoiden Verbindung, die ein ortho- oder para-chinoides System darstellen kann, wobei bei mehrkernigen chinoiden Systemen auch gemischte ortho-para chinoide Systeme auftreten können, aus der Gruppe ausgewählt sein, wie sie nachfolgend für die Substituenten S1 bis S11, S13 bis S21 definiert sind, gegebenenfalls auch ohne S1, wobei die Substituenten untenstehend definiert sind.
  • Für eine erfindungsgemäß verwendete chinoide Verbindung können ein, zwei, drei, vier oder mehr oder sämtliche Substituenten für eine chinoide =O-Gruppe ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus S1-S11, S14-S16, gegebenenfalls auch ohne S1, oder ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus S1, S5-S14 und S16, gegebenenfalls auch ohne S1, oder ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus S3, S4, S6-S10, S15, S16, gegebenenfalls auch ohne S1.
  • Es können auch für eine erfindungsgemäß verwendete chinoide Verbindung ein, zwei, drei, vier oder mehr oder sämtliche Substituenten für eine chinoide =O-Gruppe ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus S1, S5, S7-S9, S11, S14, S16-21, gegebenenfalls auch ohne S1, oder aus der Gruppe S1, S5, S8, S9, S11, S14, S16, S18, gegebenenfalls auch ohne S1.
  • Insbesondere können ein, zwei, drei, vier oder mehr oder sämtliche Substituenten für eine chinoide Gruppe =O sein =C(CN)2 oder =N (CN) oder =N(NO2) oder =C(CN) (C(O)R) oder =N(C(O)R). Vorzugsweise enthalten ein, zwei, drei oder vier oder mehr oder sämtliche chinoide Substituenten des chinoiden Systems eine mesomer verbundene -NO2 und/oder -C(O)R Gruppe.
  • Verbindungen mit folgenden chinoiden Grundgerüsten können er findungsgemäß eingesetzt werden.
    Figure 00070001
    Figure 00080001
    wobei in den Verbindungen 3, 3b, 3c m sein kann: 0,1,2,3,4 bis 6 oder größer,
    und wobei ferner in den Verbindungen 25-27 der Substituent Z einer Gruppe M gleich oder verschieden sein kann von einem anderen Substituenten X, Y, V, W,
    wobei in Verbindung 25 die beiden Gruppen M oder für M gleich =C=Z die beiden Gruppen Z gleich oder verschieden sein können, und wobei in Verbindung 32 vorzugsweise eine oder beide Gruppen M nicht =C=Z sind.
  • Es versteht sich, dass die angegebenen Verbindungen jeweils sämtliche Stereoisomere umfassen können, insbesondere syn- und anti-Isomere, sofern diese jeweils sterisch möglich sind.
  • Die Substituenten T, U, V, W, X, Y und Z stellen hierbei vorzugsweise mesomer und/oder bezogen auf Kohlenstoff oder einen Kohlenwasserstoff, insbesondere einen gesättigten Kohlenwasserstoff, induktiv ziehende doppelbindungsgebundene Substituenten dar.
  • Insbesondere können für die Verbindungen 1-33 die Substituenten T, U, V, W, X, Y und/oder Z jeweils unterschiedlich oder gleich sein und ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus:
    Figure 00090001
    wobei R vorzugsweise ein organischer Rest oder Wasserstoff ist. R17 kann insbesondere auch -CF3 oder Perfluoralkyl, insbesondere mit C1-C6, sein. Ist der Substituent S17, so sind X und Y des Substituenten S17 vorzugsweise nicht wiederum S17 und/oder S18 bis S21.
  • Die Substituenten T, U, V, W, X und/oder Z können in den Verbindungen 1-33 insbesondere jeweils gleich oder verschieden sein und ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00100001
    wobei R vorzugsweise ein organischer Rest oder Wasserstoff ist, wobei R17 der Gruppe S8 insbesondere auch -CF3 oder allgemein Perfluoralkyl, insbesondere mit C1 bis C6, sein. Insbesondere können ein, zwei, drei, vier oder sämtlich der Substituenten aus dieser Gruppe ausgewählt sein. Insbesondere können X und Y gleich oder verschieden sein und X oder Y oder X und Y können aus dieser Gruppe ausgewählt sein. Insbesondere können alternativ oder zusätzlich V und W gleich oder verschieden sein und V oder W oder V und W können aus dieser Gruppe ausgewählt sein.
  • Die Substituenten T, U, V, W, X, Y und/oder Z können in den Verbindungen 1 bis 33 jeweils gleich oder verschieden sein und ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00100002
    wobei R vorzugsweise ein organischer Rest oder Wasserstoff ist, wobei R17 der Gruppe S8 insbesondere auch -CF3 oder allgemein Perfluoralkyl, insbesondere mit C1 bis C6 sein kann. Insbesondere können ein, zwei, drei, vier oder sämtliche der Substituenten aus dieser Gruppe ausgewählt sein. Insbesondere können X und Y gleich oder verschieden sein und X oder Y oder X und Y können aus dieser Gruppe ausgewählt sein. Insbesondere können alternativ oder zusätzlich V und W gleich oder verschieden sein und V oder W oder V und W können aus dieser Gruppe ausgewählt sein.
  • Die Substituenten T, U, V, W, X, Y und/oder Z können in den Verbindungen 1 bis 33 jeweils gleich oder verschieden sein und ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00110001
    wobei R vorzugsweise ein organischer Rest oder Wasserstoff ist, wobei R17 der Gruppe S8 insbesondere auch -CF3 oder allgemein Perfluoralkyl, insbesondere mit C1 bis C6 sein kann. Insbesondere können ein, zwei, drei, vier oder sämtliche der Substituenten aus dieser Gruppe ausgewählt sein. Insbesondere können X und Y gleich oder verschieden sein und X oder Y oder X und Y können aus dieser Gruppe ausgewählt sein. Insbesondere können alternativ oder zusätzlich V und W gleich oder verschieden sein und V oder W oder V und W können aus dieser Gruppe ausgewählt sein.
  • Es können die Substituenten T, U, V, W, X, Y und/oder Z in den Verbindungen 1 bis 33 auch jeweils gleich oder verschieden sein und ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus S1, S5, S7-S9, S11, S14, S16-21, gegebenenfalls auch ohne S1, oder aus der Gruppe S1, S5, S8, S9, S11, S14, S16, S18, gegebenenfalls auch ohne S1. Insbesondere können ein, zwei, drei, vier oder sämtliche der Substituenten aus dieser Gruppe ausgewählt sein. Insbesondere können X und Y gleich oder verschieden sein und X oder Y oder X und Y können aus dieser Gruppe ausgewählt sein. Insbesondere können alternativ oder zusätzlich V und W gleich oder verschieden sein und V oder W oder V und W können aus dieser Gruppe ausgewählt sein.
  • Für die Verbindungen 1 bis 33 können die folgenden Beziehungen zwischen den Subsituenten gelten. Die folgenden Substituentenbeziehungen können insbesondere gelten für die Gruppe der Substituenten S1 bis S21. Die folgenden Substituentenbeziehungen können gelten für die Gruppe der Substituenten S1 bis S11, S14 bis S16. Die folgenden Substituentenbeziehungen können gelten für die Gruppe der Substituenten S1, S5-S14, S16. Die folgenden Substituentenbeziehungen können gelten für die Gruppe S3, S4, S6-S10, S15, S16.
  • Es können X und/oder Y nicht oder nicht gleichzeitig =O oder =C(CN)2 sein. Dies gilt insbesondere für einen einkernigen chinoiden Dotanden, dessen Substituenten vorzugsweise ein oder kein aromatisches Ringsystem bilden oder darstellen. Insbesondere kann dies für die Verbindungen 1 und 20 gelten. Alternativ oder zusätzlich können V und/oder W nicht oder nicht gleichzeitig =O oder =C(CN)2 sein.
  • Vorzugsweise sind in der erfindungsgemäß verwendeten Verbindung jeweils = X und = X gleich und/oder es sind = U und = T gleich und/oder es sind = V und = W gleich.
  • Vorzugweise sind jeweils die Substituenten AA und BB gleich, sie können auch verschieden voneinander sein.
  • Es können zumindest einer oder zwei der Substituenten aus der Gruppe = X, = Y, = U, = V, = T, = W, = Z oder sämtliche Substi tuenten aus der genannten Gruppe verschieden von = O sein.
  • Es können = X und = Y verschieden von = 0 sein.
  • Vorzugsweise ist zumindest einer oder zwei der Substituenten aus der Gruppe = X, = Y, = U, = V, = T, = W, = Z oder sämtliche Substituenten aus der Gruppe verschieden von = S.
  • Vorzugsweise ist zumindest einer oder beide Substituenten aus der Gruppe =X und =Y verschieden von =S.
  • Es kann zumindest einer oder zwei der Substituenten aus der Gruppe = X, = Y, = U, = V, = T, = W, = Z oder sämtliche Substituenten aus der Gruppe verschieden sein von = C(CN)2.
  • Es kann zumindest ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = X und = Y verschieden sein von = C(CN)2.
  • Vorzugsweise ist zumindest einer oder beide Substituenten aus der Gruppe = X und = Y gleich = N(CN). Vorzugsweise ist alternativ oder zusätzlich einer oder beide Substituenten = V und = W gleich = N(CN) und/oder einer oder beide Substituenten = U und = T gleich = N(CN).
  • Vorzugsweise ist zumindest ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = X und = Y und/oder ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = V und = W gleich = N(NO2).
  • Vorzugsweise ist zumindest ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = X und = Y und/oder ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = V und = W gleich = NR, wobei R auch -CF3 oder allgemein Perfluoralkyl, insbesondere mit C1-C6, sein kann.
  • Vorzugsweise ist zumindest ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = X und = Y und/oder ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = V und = W gleich = N (C(O)R18.
  • Vorzugsweise ist zumindest ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = X und = Y und/oder ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = V und = W gleich = C(NO2)2.
  • Vorzugsweise ist zumindest ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = X und = Y und/oder ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = V und = W gleich = C (C(O)R13) (C(O)R14).
  • Vorzugsweise ist zumindest ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = X und = Y und/oder ein oder beide Substituenten aus der Gruppe = V und = W gleich = C(CF3)2 oder allgemein = C(Perfluoraklyl)2, insbesondere mit C1-6, sein.
  • Vorzugsweise sind zumindest ein oder zwei oder mehr oder sämtliche Substituenten aus der Gruppe = X, = Y, = U, = V, = T, = W, = Z gleich = N(CN).
  • Vorzugsweise sind zumindest ein oder zwei oder mehr oder sämtliche Substituenten aus der Gruppe = X, = Y, = U, = V, = T, = W, = Z gleich = C(NO2)2 oder enthalten eine mit dem chinoiden System konjugierte NO2-Gruppe.
  • Vorzugsweise sind zumindest ein oder zwei oder mehr oder sämtliche Substituenten aus der Gruppe = X, = Y, = U, = V, = T, = W, = Z gleich = N(NO2).
  • Vorzugsweise sind zumindest ein oder zwei oder mehr oder sämtliche Substituenten aus der Gruppe = X, = Y, = U, = V, = T, = W, = Z gleich = NR, wobei R insbesondere auch -CF3 oder Perfluoralkyl mit insbesondere C1-6, sein kann.
  • Vorzugsweise sind zumindest ein oder zwei oder mehr oder sämtliche Substituenten aus der Gruppe = X, = Y, = U, = V, = T, = W, = Z gleich =N(C(O)R18).
  • Vorzugsweise sind zumindest ein oder zwei oder mehr oder sämtliche Substituenten aus der Gruppe = X, = Y, = U, = V, = T, = W, = Z gleich = C (C(O)R13) (C(O)R14) oder enthalten eine mit dem chinoiden System konjugierte C(O)R-Gruppe.
  • Vorzugsweise ist zumindest ein oder zwei oder mehr oder sämtliche Substituenten aus der Gruppe = X, = Y, = U, = V, = T, = W, = Z gleich = C(CF3)2 oder allgemein = C(Perfluoralkyl)2, insbesondere mit C1-6.
  • Insbesondere können für die Verbindungen 1-31 jeweils X = Y sein oder es können alle Substituenten X, Y, U, V, T, W, Z gleich sein, ohne hierauf beschränkt zu sein. Entsprechend können bei einer chinoiden Verbindung allgemein alle chinoide Substituenten gleich sein.
  • Gegebenenfalls sind X oder Y oder X und Y nicht gleich 0, insbesondere für die Verbindungen oder 1 oder 20 oder für Verbindungen mit nur einem chinoiden Ring. Gegebenenfalls sind X oder Y oder X und Y nicht gleich S, insbesondere für die Verbindungen 1 oder 20. Gegebenenfalls sind X oder Y oder X und Y nicht gleich = C(CN)2, insbesondere für die Verbindungen 1 oder 20. Dies gilt insbesondere für eine Verbindung mit nur einem 6-gliedrigen chinoiden Ring, insbesondere für einen Ring mit 6 C-Atomen.
  • Weist die Verbindung zumindest eine oder zwei oder mehr chinoide =O-Gruppen und/oder =S-Gruppen auf, insbesondere wenn dies in einer der Verbindungen 1 bis 33 für T, U, V, W, X, Y oder Z gilt, besonders im Falle wenn X oder Y oder X und Y gleich O oder S ist, so ist der chinoide Ring, insbesondere wenn nur ein chinoider Ring vorliegt, vorzugsweise mit mindestens einem oder mindestens zwei Arylresten, von denen einer, mehrere oder sämtliche auch Heteroatome aufweisen können, anelliert oder substituiert.
  • Die Substituenten AA und/oder BB sind doppelbindige, mesomer und/oder induktiv elektronenziehende Substituenten, vorzugsweise ausgewählt aus der nachfolgend angegebenen Gruppe
    Figure 00160001
    wobei gegebenenfalls auch andere geeignete zweibindige, insbesondere auch doppelbindige, Substituenten eingestzt werden können. R28 kann insbesondere auch -CF3 oder eine andere Perfluoroalkylgruppe, vorzugsweise mit C1-6, sein.
  • Die erfindungsgemäße Verbindung kann ein chinoides System mit einem chinoiden Ring und 1, 2 oder 3 oder mehr anellierten und/oder jeweils einen Rest R bildenden aromatischen Ringen darstellen. Die aromatischen Ringe können jeweils ein oder mehrere Heteroatome aufweisen und substituiert oder unsubstituiert sein. Das chinoide System kann ein ortho- oder para-chinoides System sein. Das chinoide System kann insbesondere aus der Gruppe der Verbindungen 1-33 ausgewählt sein, ohne hierauf beschränkt zu sein. Ein, zwei, drei oder mehr oder sämtliche der aromatischen Ringe können auch durch eine Gruppe -M1-C(R)=C(R)-M2- oder -M1-C(=Z)-M2- mit M1, M2 gleich und/oder ungleich und ausgewählt aus der Gruppe -O-, -S-, -NR- sein.
  • Die Erfindung umfasst ferner Verbindungen mit einem chinoiden System aus zwei Ringen aus jeweils 5 oder 6 Ringatomen, die mit 1,2,3,4,5 oder 6 oder mehr aromatischen Ringen anelliert und/oder unter Bildung eines Restes R substituiert sein können. Die aromatischen Ringe können substituiert oder unsubstituiert sein.
  • Die Ringe weisen vorzugsweise jeweils 6 Atome, die 6 Kohlenstoffatome sein können, auf. In einem oder mehreren Ringen oder je Verbindung insgesamt können 1, 2, 3 oder 4 oder mehr C-Atome durch Heteroatome wie O, S, N ersetzt sein. Verschiedene chinoide Systeme können anelliert, durch eine oder mehrere Doppel- oder Dreifachbindungen, die C-C-Bindung oder Heteroatom-C-Bindungen sein können, mesomer verbunden oder anderweitig verknüpft sein. Die Verbindung kann insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe der Verbindungen 1-33, ohne hierauf beschränkt zu sein. Ein, zwei, drei oder mehr oder sämtliche der aromatischen Ringe können auch durch eine Gruppe -M1-C(R)=C(R)-M2- oder -M1-C(=Z)-M2- mit M1, M2 gleich und/oder ungleich und ausgewählt aus der Gruppe -O-, -S-, -NR- sein.
  • Ferner betrifft die Erfindung Verbindungen mit 3 oder 4 chinoiden Ringen aus jeweils unabhängig voneinander 5 oder 6 Atomen, die 1,2,3,4,5,6,7,8,9 oder 10 anellierte oder einen Rest R bildenden aromatische Ringe mit 6 Atomen aufweisen können. Die aromatischen Ringe können substituiert oder unsubstituiert sein. Von den Kohlenstoffatomen eines Ringes, mehrerer Ringe oder der Verbindung insgesamt können 1,2,3 oder 4 Atome Heteroatome wie O, N oder P sind. Die Verbindung kann insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe der Verbindungen 1-33, ohne hierauf beschränkt zu sein. Ein, zwei, drei oder mehr oder sämtliche der aromatischen Ringe können auch durch eine Gruppe -M1-C(R)=C(R)-M2- oder -M1-C(=Z)-M2- mit M1, M2 gleich und/oder ungleich und ausgewählt aus der Gruppe -O-, -S-, -NR- sein.
  • Unabhängig hiervon können die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen 1,2,3,4,5,6,7,8,9 oder 10 Arylreste aufweisen, von denen vorzugsweise zumindest einer, mehrere oder besonders be vorzugt sämtliche mit einem oder mehreren chinoiden Systemen und/oder untereinander anelliert sind und/oder die Reste R bilden. Die aromatischen Ringe können substituiert oder unsubstituiert sein. Unter Arylresten seien hier auch Heteroarylreste verstanden. Die Arylreste können jeweils zwei chinoide Ringe miteinander verknüpfen, vorzugsweise unter mesomerer Verknüpfung der chinoiden Ringe. Das chinoide System kann insbesondere aus der Gruppe der Verbindungen 1-33 ausgewählt sein, ohne hierauf beschränkt zu sein. Ein, zwei, drei oder mehr oder sämtliche der aromatischen Ringe können auch durch eine Gruppe -M1-C(R)=C(R)-M2- oder -M1-C(=Z)-M2- mit M1, M2 gleich und/oder ungleich und ausgewählt aus der Gruppe -O-, -S-, -NR- sein. So können beispielsweise in den Verbindungen 4, 22 oder 23 jeweils 2 oder 3 oder mehr (Hetero)arylringe zwischen den chinoiden Ringen, diese verbrückend, angeordnet sein.
  • Die aromatischen Ringe der genannten chinoiden Systeme und/oder die Gruppen -M1-C(R)=C(R)-M2- oder -M1-C(= Z)-M2- sind vorzugsweise perhalogeniert, insbesondere perfluoriert oder percyanosubstituiert. Vorzugsweise sind keine weiteren nicht-aromatischen und/oder nicht-chinoiden Ringe enthalten.
  • Unabhängig hiervon können die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen 2,3,4,5 oder 6 oder mehr chinoide Ringsysteme aufweisen. Vorzugsweise sind einer, mehrere oder sämtliche der chinoiden Ringe 5- oder 6-gliedrig. Ringkohlenstoffatome können durch Heteroatome ersetzt sein. Zumindest zwei, mehrere oder sämtliche der chinoiden Ringe können miteinander unter mesomerer Verknüpfung zu einem größeren chinoiden System anelliert oder durch eine oder mehrere Brücken miteinander mesomer verknüpft oder nicht unter Bildung eines größeren mesomeren Systems verknüpft sein. Die Verbindung kann insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe der Verbindungen 1-33, ohne hierauf beschränkt zu sein. Das chinoide System kann insbesondere aus der Gruppe der Verbindungen 1-33 ausgewählt sein, ohne hierauf beschränkt zu sein. Ein, zwei, drei oder mehr oder sämtliche der aromatischen Ringe können auch durch eine Gruppe -M1-C(R)=C(R)-M2- oder -M1-C(=Z)-M2- mit M1, M2 gleich und/oder ungleich und ausgewählt aus der Gruppe -O-, -S-, -NR- sein.
  • Die Substituenten A, B, K, D, E, F, G; H der Verbindungen 14 und 15 können unterschiedlich oder auch gleich sein und folgende Strukturen annehmen, Imin-Stickstoff =N- , Phosphin =P- oder substituierten Methylenkohlenstoff =C-R1-8.
  • Es versteht sich, dass in allen erfindungsmäßen Verbindungen ein, mehrere oder sämtliche N-Atome jeweils durch P-Atome ersetzt sein können.
  • Insbesondere können folgende Verbindungen mit folgenden Substitutionsmustern erfindungsgemäß verwendet werden:
    Die Verbindungen 1, 2, 3(m=0), 3(m=1), 3(m=3), 3(m=4), 3b(m=1), 3b (m=2), 3b(m=3), 3b (m=4), 3c(m=1), 3c(m=2), 3c(m=3), 3c(m=4), 6, 7, 10, 11, 11a, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 (für M ungleich =C=Z), 26 (für M ungleich =C=Z), 27 (für M gleich -O-, -S-, -NR- oder =C=Z mit Z = S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20 oder S21) , 28 (für U = S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20 oder S21), 30 (mit M gleich -O-, -S-, -NR- oder =C=T mit T = S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20 oder S21), 32, 33
    weisen insbesondere jeweils folgende konkrete Substitutionsmuster auf, wobei jeder einzelnen der Verbindungen nachfolgend der Substituent X einer ersten Zeile und der darunterstehende Substituent Y der nachfolgenden Zeile zugeordnet ist
    mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1
    Y: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2
    Y: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3
    Y: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4
    Y: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5
    Y: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6
    Y: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7
    Y: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8
    Y: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9
    Y: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13,
    Y: S1, S2, S3, S4, 55, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S21
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit jeweils X und Y wie folgt:
    X: S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21,
    Y: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21
    Y: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21.
  • Die Verbindungen 4, 5, 5b, 5c, 8, 9, 12, 21 (wobei 2 Reste M gleich V und W sind), 22, 23, 24, 24a, 24b, 25 und 26 (für M ungleich =C=Z), 27 (für M ungleich =C=Z), 29, 31 weisen insbesondere jeweils folgende konkrete Substitutionsmuster auf, wobei jeder einzelnen der Verbindungen nachfolgend der Substituent X einer ersten Zeile und der darunterstehende Substituent V, wie jeweils am Zeilenbeginn angegeben, der nachfolgenden Zeile zugeordnet ist
    mit X=Y und V=W
    und mit X und V wie folgt:
    X: S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S1, S1, S1, S1, S1, S1, S1
    V: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S2, S2, S2, S2, S2, S2, S2
    V: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3, 53, S3, S3,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S3, S3, S3, S3, S3, S3, S3
    V: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S4, S4, S4, S4, S4, S4, S4
    V: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S5, S5, S5, S5, S5, S5, S5
    V: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S6, 56, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S6, S6, S6, S6, S6, S6, S6
    V: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S7, S7, S7, S7, S7, S7, S7
    V: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S8, S8, S8, S8, S8, S8, S8
    V: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14,
    X: S9, S9, S9, S9, S9, S9, S9
    V: S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10, S10
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11, S11
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12, S12
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13, S13
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14, S14
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15, S15
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16, S16
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17, S17
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18, S18
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19, S19
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, 57, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S20, S21
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21
    oder mit X und V wie folgt:
    X: S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21,
    V: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12,
    X: S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21, S21
    V: S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21.
  • Die Erfindung umfasst ferner die genannten Verbindungen 4, 5, 5b, 5c, 8, 9, 12, 21 (wobei 2 Reste M gleich V und W sind), 22, 23, 24, 24a, 24b, 25 und 26 (für M ungleich =C=Z), 27 (für M ungleich =C=Z), 29, 31 wenn für die Substituenten gilt X = V und Y = W mit den konkreten Substitutionsmustern, wenn in den oben genannten Tabellen für diese Verbindungen V durch Y ersetzt wird und wenn jeder einzelnen der Verbindungen nachfolgend der Substituent X einer ersten Zeile und der darunterstehende Substituent Y der nachfolgenden Zeile zugeordnet ist.
  • Die Erfindung umfasst ferner die genannten Verbindungen 4, 5, 5b, 5c, 8, 9, 12, 21 (wobei 2 Reste M gleich V und W sind), 22, 23, 24, 24a, 24b, 25 und 26 (für M ungleich =C=Z), 27 (für M ungleich =C=Z), 29, 31 wenn für die Substituenten gilt X = W und Y = V mit den konkreten Substitutionsmustern, wenn jeder einzelnen der Verbindungen nachfolgend der Substituent X einer ersten Zeile und der darunterstehende Substituent Y der nachfolgenden Zeile zugeordnet ist.
  • In den Verbindungen 21, 25 und 26 können hierbei beide Reste gleich oder unabhängig voneinander sein: -S-, -O-, -NR- oder =C =Z mit Z=S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20 oder S21.
  • Die Reste R1 bis R32 können gleich oder verschieden und ausge wählt sein aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, (insbesondere -F, -Cl), Cyano, Nitro, Nitroso, Sulfamid (unsubstituiert oder substituiert, insbesondere C1-C6 mono oder di-Alkyl substituiert), Carboxy, C1-C7 Carbalkoxy, C1-C7 Sulfo, Sulfohalogen (insbesondere -F oder -Cl), Halogencarbonyl (insbesondere F oder -Cl), Carbamoyl (unsubstituiert oder substituiert, insbesondere C1-C6 N monosubstituiert oder gleich oder unabhängig voneinander N-C1-C6 disubstituiert), Formyl, Amidinformyl, C1-C6 Alkylsulfanyl, C1-C6 Alkylsulfonyl, C1-C25 Kohlenwasserstoff, vorzugsweise C1-C14 Kohlenwasserstoff oder C1 bis C10 oder C1 bis 6 Kohlenwasserstoff, wobei eines oder mehrere oder sämtliche der Kohlenstoffatome der Gruppe mit einem oder mehreren oben genannten Resten substituiert sein kann, wobei der Kohlenwasserstoff gesättigt, ungestättigt oder ein aromatischer Kohlenwasserstoff sein kann. Die Kohlenwasserstoffgruppen können jeweils insbesondere perhalogeniert, perchloriert oder perfluoriert (insbesondere Trifluormethyl) sein. Die Kohlenwasserstoffgruppen können linear oder verzweigt oder cyclisch sein, beispielsweise Cyclohexyl oder Cyclopentyl. Ein oder mehrere Kohlenstoffatome können jeweils durch Heteroatome, insbesondere N, O, S, -(O)S(O)- oder P(R) ersetzt sein. Die (Hetero)kohlenwasserstoffreste können untereinander oder mit einem chinoiden oder anderem Ring, beispeelsweise einem (Hetero)arylring cyclisch verknüpft sein.
  • Insbesondere können die Reste R1 bis R32 eine der Gruppen Acetyl-, Trifluoracetyl-, Benzoyl-, Pentafluorbenzoyl-, Naphthoyl- oder Alkoxycarbonyl, wobei der Alkylrest ein Alkyl mit einem bis sechs oder bis zehn, insbesondere bis vier, unverzweigt oder verzweigt miteinander verbundenen C-Atomen sein kann, sowie Trialkylphosphoryl mit Alkylresten, die ebenfalls aus einer Kette mit bis zu fünf oder sechs oder acht unverzweigt oder verzweigt oder cyclisch miteinander verknüpften Kohlenstoffatomen bestehen können, oder Triarylphosphoryl mit Arylresten mit vorzugsweise 6 bis 14 C-Atomen, insbesondere bis 10 C-Atomen.
  • Weiterhin können die Reste R1 – R32, die gleich oder untereinander verschieden sein können, entweder Aryl oder Heteroaryl, wie z.B. Phenyl, Naphthyl, Anthranyl, Pyridyl, Chinoxalyl, Pyrazolyl, Oxazolyl, 1,3,2-Dioxaborinyl oder 1,3,4 Oxdiazolyl sein, die entweder durch Wasserstoff oder ein niederes Alkyl mit einem bis acht gesättigten Kohlenstoffatomen, die unverzweigt oder verzweigt oder cyclisch miteinander verbunden sein können, vorzugsweise jedoch durch Halogen, dabei vor allen Fluor oder Chlor, Trichlormethyl, Perfluoralkyl mit einem bis zu sechs Kohlenstoffatomen, dabei insbesonders Trifluormethyl, aber auch durch Cyano, Nitro, Nitroso, Sulfo, Carboxy, Carbalkoxy, Halogencarbonyl, Carbamoyl, Formyl, Amidinformyl, Alkylsulfanyl und Alkylsulfonyl, wobei die Alkylreste hier wiederum aus einer Kette mit bis zu fünf oder sechs oder bis zu acht unverzweigt oder verzweigt oder cyclisch miteinander verknüpften Kohlenstoffatomen bestehen können, sowie durch Trialkylphosphoryl mit Alkylresten, die ebenfalls aus einer Kette mit bis zu fünf oder sechs oder bis zu acht unverzweigt oder verzweigt miteinander verknüpften Kohlenstoffatomen bestehen können, substituiert sein. Insbesondere können die Aryl- oder Heteroarylreste perhalogeniert, insbesondere perfluoriert sein.
  • Die Reste R2, R3, R4, R5, R6 in den Verbindungen 3, 3b, 3c oder Formeln IV, V oder VI können für verschiedene n oder m gleich oder unterschiedlich sein.
  • Die Reste R1 bis R32, die mit einem chinoiden oder aromatischen System einer erfindungsgemäß verwendeten Verbindung verbunden und zueinander benachbart angeordnet und durch zwei, drei oder vier Atome der chinoiden oder aromatischen Gerüststruktur getrennt sind, können miteinander unter Ausbildung eines carbocyclischen, insbesondere aromatischen Ringes, oder heterocyclischen, insbesondere heterocarbocyclischen Ringes verbunden sein. Dies gilt insbesondere für die Verbindungen 1 bis 33, aber auch für andere erfindungsgemäß verwendete Chinone oder Chinonderivate. Dies gilt beispielsweise jeweils paarweise al ternativ oder gleichzeitig für die Reste R1, R2 und/oder R3, R4 der Verbindungen 1, 3, 3b, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 23, 24, 25, 27, 28, die Reste R1, R2; R2, R3; R4, R5 und/oder R5, R6 der Verbindung 2, die Reste R1, R2; R3, R4; R5, R6; R7, R8 der Verbindung 3, die Reste R5, R6; R7, R8 der Verbindungen 28, 29 oder andere. Die überbrückende Atomgruppe kann insbesondere eine Gruppe bilden, die ausgewählt ist aus
    -L1-C(R1) = C(R2)-L2- mit L=O, S, NR oder CR14R15,
    oder -C(XC(Y) -C(R1) = C(R2)-
    oder -C(= X)C(R3) = C(R4)-C(= Y)-
    oder -C(= X)-L-C (= Y)- mit L=O, S, NR, CR14R15
    mit X und Y wie oben definiert und vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe
    Figure 00310001
    wobei die Reste R13 der verschiedenen Gruppen verschieden sein können. Die angegebenen überbrückenden Atomgruppen können insbesondere vorgesehen sein, wenn X und/oder Y gleich =O oder =S oder =C(CN)2 ist. Insbesondere kann dann L gleich -O- oder -S- oder -NR- sein.
  • Je zwei benachbarte Reste von R1 – R32 können aber auch über eine Carboxy- -(CO)- oder eine Carbimidgruppe -(CNR)- , wobei für dieses R das analoge Substitutionsmuster wie für R1 – R30 gilt, miteinander verbunden sein. Es ist aber auch möglich, das zwei benachbarte Reste R so über Kohlenstoffatome oder Heteroatome miteinander verknüpft sind, dass ein neues carbocyclisches oder heterocyclisches Strukturelement an das jeweilige cyclische Grundgerüst ankondensiert ist. Beispielsweise können im Verbin dungstyp 1 die Reste R1 und R2 sowie auch R3 und R4 für einen ankondensierten Benzo- oder Naphthorest, aber auch für einen ankondensierten Thiophen-, Furan-, 1,3,4-Oxdiazol-, Pyridin-, Pyrazin-, Triazin-, Tetrazin-, Pyran-, Thiopyran-, Dithiin-, Phosphorin-, Phthalsäureanhydrid, Phthalsäureimid bzw. Dithiazol-Rest stehen, wobei diese Reste wieder ausschließlich oder teilweise durch weitere elektronenziehende Gruppierungen, wie Halogen, darunter vorzugsweise Fluor oder Chlor, Trifluormethyl oder Cyan, Nitro, Nitroso, Sulfo, Carboxy, Carbalkoxy, Halogencarbonyl, Carbamoyl, Formyl, Amidinformyl substituiert sein können. Analoges gilt für die Reste R1 und R2 bzw. R2 und R3 oder für die Reste R4 und R5 bzw. R5 und R6 im Verbindungstyp 2 sowie für die Reste R1 und R2, R3 und R4, R5 und R6 sowie R7 und R8 im Verbindungstyp 3, sowie für die Reste R2 und R3 bzw. R5 und R6 im Verbindungstyp 4 bzw. 5, sowie für die entsprechenden Paare der Reste R der anderen Verbindungen, die einander ausreichend nahe kommen, um einen 5- oder 6-gliedrigen Ring zu bilden.
  • Die verbrückte Trans-Diketoform von Verbindung 8 kann z.B. zu den Strukturen 28 oder 29 führen. In der Formel 26 kann der Carbonsäureanhydrid-Sauerstoff auch durch eine substituierte Stickstoffgruppe =N-R1 ersetzt werden und damit eine Carbonsäureimidstruktur ausbilden.
  • Die aromatischen Reste, mit denen die chinoiden Systeme substituiert und/oder anelliert sein können, können perhalogeniert sein, insbesondere perfluoriert, perchloriert oder perfluorochloriert. Gegebenenfalls können einige, beispielsweise bis zur Hälfte oder mehr der Halogenatome durch Wasserstoff ersetzt sein. Entsprechendes kann auch alternativ oder gleichzeitig für die Reste R der chinoiden Systeme gelten. Anstelle der Halogenatome können an den aromatischen Resten und/oder den chinoiden Systemen auch CN-Gruppen vorgesehen sein.
  • Jeweils zwei chinoide Systeme Ch1 und Ch2 können unter Bildung einer Verbindung Ch1-ZB-Ch2 über einen Rest ZB miteinander verknüpft sein, wobei die chinoiden Reste Ch1 und Ch2 mesomer miteinander verknüpft sein können oder mesomer voneinander unabhängig sein können. Die chinoiden Reste Ch1 und Ch2 können gleich oder verschieden sein und können ausgewählt sein aus der Gruppe der Verbindungen 1 bis 4 und 5 bis 33, wobei gegebenenfalls auch weitere chinoide Systeme miteinander verknüpft sein können, beispielsweise unter Ausbildungen von Strukturen wie Ch1-ZB1-Ch2-ZB2-Ch3, wobei Ch1, Ch2, Ch3 gleich oder verschieden sein können und jeweils die Verbindungen 1 bis 4 und 5 bis 33 darstellen können, ohne hierauf beschränkt zu sein. ZB1 und ZB2 können gleich oder verschieden sein.
  • Die Brücke -Z- kann 1, 2 bis 4, bis 6 oder bis 10 oder auch mehr Brückenatome aufweisen, die Kohlenstoffatome oder zumindest teilweise Heteroatome sein können.
  • Wenn zwei chinoide Verbindungen, wie in Formel 5, 5b oder 5c, über einen Rest Z miteinander verknüpft sind, kann diese Brücke -Z- aus Alkenylen, Halogenalkenylen, Acetylen, Alkylen, Halogenalkylen, insbesondere Perfluoralkylen mit einem bis acht gesättigten Kohlenstoffatomen, die unverzweigt oder verzweigt miteinander verbunden sein können, oder aus Arylen, Hetarylen, die entweder mit Wasserstoff oder mit niederen Alkylresten mit einem bis sechs oder bis acht gesättigten Kohlenstoffatomen, die unverzweigt oder verzweigt oder cyclisch miteinander verbunden sein können, vorzugsweise jedoch mit Halogen, dabei vor allen Fluor oder Chlor, Trichlormethyl, Perfluoralkyl mit einem bis zu sechs Kohlenstoffatomen, dabei insbesonders Trifluormethyl, aber auch Cyano, Nitro, Nitroso, Sulfo, Carboxy, Carbalkoxy, Halogencarbonyl, Carbamoyl, Formyl, Amidinformyl, Alkylsulfanyl und Alkylsulfonyl, wobei die Alkylreste hier wiederum aus einer Kette mit bis zu acht unverzweigt oder verzweigt oder cyclisch miteinander verbundenen Kohlenstoffatomen bestehen können, sowie Trialkylphosphoryl mit Alkylresten, die ebenfalls aus einer Kette mit bis zu acht unverzweigt oder verzweigt miteinander verknüpften Kohlenstoffatomen bestehen, substituiert sein können, bestehen. Die Alkenylen-Gruppe und die Alkylen-Gruppe können eine oder mehrere C-C-Mehrfachbindungen aufweisen. Die Brückenatome der Gruppe Z können nur aus ungesättigen Kohlenstoff- oder Heteroatomen besteht, wobei die genannten Gruppen unsubstituiert oder substituiert sein können. Die Brückenatome der Gruppe Z können nur aus gesättigen oder aromatischen Kohlenstoff- oder Heteroatomen besteht, wobei die genannten Gruppen unsubstituiert oder substituiert sein können, so dass die beiden chinoiden Systeme mesomerisch miteinander verbunden sein können.
  • Die Brücke -Z- kann eine oder mehrere Gruppen, insbesondere der untenstehenden Gruppen in der Form -(Z)n- umfassen, beispielsweise mit n gleich 1, 2, 3 oder 4 oder mehr, die jeweils gleich oder verschieden voneinander sein können.
  • Z kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00340001
    und/oder ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00340002
    und/oder ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00340003
    wobei die angegebenen Brücken auch substituierte Brücken wie beispielsweise -NR-, -(C=X)-, -CR1=CR2- mit umfassen, und/oder ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carboxy- -(CO)-, Carbimid- -(CNR)-, Thiophenylen-, Furanylen-, 1,3,4-Oxdiazolylen-, Triazin-, Tetrazinylen-, Pyranylen-, Thiopyranylen-, Dithiinylen-, Phosphorinylen-, Phthalsäureanhydrid, Phthalsäureimid bzw. Dithiazol-Rest.
  • Die aromatischen Ringe oder angegebenen Carbo- oder Heterobrücken können jeweils substituiert oder unsubstituiert sein. X kann ein einfach oder doppelt substituiertes Kohlenstoffatom, ein einfach substituiertes Stickstoffatom oder =O oder =S sein, vorzugsweise ausgewählt aus einer der obenstehenden Gruppen oder Untergruppen.
  • Die Reste R1 bzw R2 können verschieden von den Resten R1 bzw R2 der Verbindungsgrundstrukturen 1 bis 33 sein.
  • Außerdem besteht die Möglichkeit, dass die beiden chinoiden Strukturen auf irgendeine Art und Weise direkt miteinander verknüpft sind.
  • Darstellung der chinoiden Strukturen
  • Sämtliche nachfolgend beschriebenen Synthesen von Chinonverbindungen sind hiermit vollumfänglich durch Inbezugnahme in die vorliegende Erfindung mit eingeschlossen und von dieser erfasst.
  • Häufig werden die entsprechenden Substitutionsmuster im zu oxidierendem Edukt erzeugt. 1,4-Chinone lassen sich am Besten durch Oxidation der entsprechenden Hydrochinone (W. T. Sumerford, D. N. Dalton, J. Am. Chem. Soc. 1944, 66, 1330; J. Miller, C. Vasquez, 1991 Patent US506836;K. Koch, J. Vitz, J. Prakt. Chem. 2000, 342/8 825-7) oder der fluorierten und/oder chlorierten Aromaten darstellen. (A. Roedig at al. Chem. B. 1974, 107, 558-65; O.I.Osina, V.D. Steingarz, Zh. Org. Chim. 1974, 10, 329; V.D. Steingarz at al Zh. Org. Chim. 1970, 6/4, 833).
  • 1,3-Indandionverbindungen wurden von V. Khodorkovsky at al synthetisiert.(V. Khodorkovsky at al Tetrahedron Lett. 1999, 40, 4851-4)
  • N,N'-Dicyan-1,4-chinondiimine sind entweder durch Einwirkung von N,N'-Bistrimethylsilylcarbodiimid auf 1,4-Chinonverbindungen (A. Aumüller, S. Hünig, Liebigs Ann. Chem., 1986, 142-64,) oder durch Oxidation entsprechender N,N'-Dicyan-1,4-diaminverbindungen (G. D. Adreetti, S. Bradamante, P. C. Pizzarri, G. A. Pagani, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1985, 120, 309-14) zugänglich, wobei die N,N'-Dicyan-1,4-diaminverbindungen durch Cyanierung von Phenylen-1,4-diamin mit Cyanhalogeniden oder durch Entschwefelung entsprechender Thioharnstoffderivate erhalten werden können.
  • Einfache Tetracyanochinondimethane können über das 1,4-Cyclohexandion durch Kondensation in Benzen mit Ammoniumacetatpuffer am Wasserabscheider und nachfolgender Oxidation durch Brom dargestellt werden (D. S. Acker, W. R. Hertler, J. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 3370). Weiterhin konnten ebenfalls Hertler und Mitarbeiter zeigen, dass diese Verbindungen über 1,4-Xylen und deren Analoge durch Seitenkettenbromierung, Substitution mittels Cyanid, Kondensation mit Kohlensäurediethylester, Überführung der Carbonsäuremethylestergruppierungen in Cyanidgruppen und anschließender Oxidation synthetisierbar sind (J. Org. Chem. 1963, 28, 2719).
  • Akzeptor-substituierte Tetracyanochinondimethane können aus dem Natriumsalz des t-Butyl-malonsäuredinitril's und Akzeptorsubstituierten 1,4-Dihalogenaromaten dargestellt werden (R. C. Wheland, E. L. Martin, J. Org. Chem , 1975, 40, 3101).
  • Es gelang außerdem aus 1,4-Dihalogenaromaten Pd-katalysiert mit Malodinitril-Anion und nachfolgender Oxidation Tetracyanochinondimethane darzustellen (S. Takahashi at. al., Tetrahedron Letters, 1985, 26, 1553).
  • Chinoide 1,4-Polyphenylene E. A. Shalom, J. Y. Becker, I, Agranat, Nouveau Journal de Chimie 1979, 3, 643-5.
  • Heteroannelierte Chinone wurden über mehrstufige Syntheseweg dargestellt. (B. Skibo at al, J. Med. 1991, 34, 2954-61; H. Bock, P. Dickmann, H. F. Herrmann, Z. Naturforsch. 1991, 46b, 326-8, J. Druey, P. Schmidt, Helv. Chim. Acta 1950, 140, 1080-7)
  • Verbrückte chinoide Verbindungen werden dargestellt von M. Matsuoka, H. Oka, T. Kitao, Chemistry Letters, 1990, 2061-4; J. Dieckmann, W. R. Hertler, R. E. Benson, J. A. C. S. 1963, 28, 2719-24; K. Takahashi, S. Tarutani, J. C. S. Chem. Comm. 1994, S19-20; N.N. Woroschzov, W. A. Barchasch, Doklady Akad. SSSR 1966, 166/3, 598.
  • Annelierte TCNQ-Verbindungen werden dargestellt von M. Matsuoka, H. Oka, T. Kitao, Chemistry Letters, 1990, 2061-4; B. S. Ong, B. Koeshkerian,, J. Org. Chem. 1984, 495002-3.
  • Pyrazino-TCNQ-Verbindungen lassen sich über 5,8-Diiodochinoxaline Palladium-katalysiert mit dem Natriumsalz des Malodinitrils darstellen. (T. Miyashi at al, J. Org. Chem. 1992, 57, 6749-55)
  • Pyrazino-TCNQ-Verbindungen sowie weitere heteroannelierte Derivate lassen sich auf verschiedene Weise herstellen (Y. Yamashita at al Chemistry Letters, 1986, 715-8, F. Wudl at al, J. Org. Chem. 1977, 421666-7).
  • Annelierte DCNQI-Verbindungen lassen sich über die entsprechenden Chinone nach Hünig synthetisieren (J. Tsunetsugu at al, Chemistry Letters, 2002, 1004-5).
  • Heteroannelierte DCNQI-Verbindungen lassen sich über die entsprechenden Chinone nach Hünig synthetisieren (T. Suzuki at al, J. Org. Chem. 2001, 66, 216-24; N. Martin at al, J. Org. Chem. 1996, 61, 3041-54; K. Kobayashy at al, Chemistry Letters, 1991, 1033-6; K. Kobayashy, K. Takahashi, J. Org. Chem. 2000, 65, 2577-9).
  • Heterocyclische Chinoide Derivate lassen sich herstellen nach N. F. Haley, J. C. S. Chem. Comm. 1979, 1031, F. Weydand, K. Henkel Chem. B. 1943, 76, 818; H. J. Knackmuss Angew. Chem. 1973, 85, 16; K.Fickentscher, Chem. B. 1969, 102, 2378-83, D. E. Burton at al J. Chem. Soc. (C) 1968, 1268-73.
  • Chinoide Strukturen mit unterschiedlichen Resten X, Y wurden in verschiedenen Arbeitskreisen synthetisiert (T. Itoh, N. Tanaka, S. Iwatsuki, Macromolecules 1995, 28, 421-4; J. A. Hyatt, J. Org. Chem. 1983, 48 129-31; M. R. Bryce et al, J. Org. Chem. 1992, 57, 1690-6; A. Schönberg, E. Singer, Chem. Ber. 1970, 103, 3871-4; S. Iwatsuki, T. Itoh, H. Itoh Chemistry Letters, 1988, 1187-90; T. Itoh, K. Fujikawa, M. Kubo, J. Org. Chem. 1996, 61, 8329-31; S. Iwatsuki, T. Itoh, T. Sato, T. Higuchi, Macromolecules, 1987, 20, 2651-4; T. Itoh et al Macromolecule2000, 33, 269-77; B. S. Ong, B. Koeshkerian,, J. Org. Chem. 1984, 495002-3; H. Junek, H. Hamböck, B. Hornischer, Mh.Chem.1967, 98, 315-23; P.W.Pastors et al Doklady Akad. SSSR 1972, 204, 874-5; A. R. Katritzky et al Heterocyclic Chem. 1989, 26, 1541-5; N. N. Vorozhtsov, V. A. Barkash, S. A. Anichkina, Doklady Akad. SSSR 1966, 166, 598).
  • Tetraacetylchinonmethan-Verbindungen bzw. deren reduzierte Formen sind über 1,4-Benzochinon und Acetylaceton erhältlich (J. Jenik, Chemicky prumysl 1985 35/60 1547, R. J. Wikholm J. Org. Chem. 1985, 50, 382-4; E. Bernatek, S. Ramstad Acta Chem. Scand. 1953, 7, 1351-6).
  • Ditrifluoracetamide lassen sich mittels Trifluoressigsäure über aromatische 1,4-Diamine herstellen (R. Adams, J. M. Stewart J. A. C. S. 19S2,20, 3660-4). Durch Oxidation mit Pb(IV)-acetat kann das Diimin erhalten werden.
  • Weitere Diimid- bzw. amidstrukturen wurden hergestellt von B.C.McKusick at al J. A. C. S. 1958, 80, 2806-15.
  • Beispiel 1
  • N,N'-Dicyan-2,5-dichlor-1,4-benzochinondiimin
  • 3 Einheiten N,N'-Dicyan-2,5-dichlorbenzen-1,4-diamin in 200 Einheiten Eisessig unter Rühren bei 20°C suspendieren, 13 Einheiten Blei-(IV)-tetraacetat zusetzen. So lange rühren bis der gesamte Ausgangsstoff oxidiert ist. Das ausgefallene gelb/braune Produkt absaugen und aus Benzen umkristallisieren. Ausbeute: 64 % Fp.: 225°C
  • Beispiel 2
  • N,N'-Dicyan-2,3,5,6-tetrafluor-1,4-benzochinondiimin
  • 1,5 Einheiten 2,3,5,6-Tetrafluor-1,4-benzochinon werden mit 7,6 Einheiten Titantetrachlorid in 70 Einheiten Methylenchlorid versetzt. Der gebildete gelbe Komplex wird mit 7,5 Einheiten Bis-(trimethylsilyl)-carbodiimid in 15 Einheiten Methylenchlorid bei Raumtemperatur unter Rühren zur Reaktion gebracht und nach 4h auf Eis gegeben. Die wässrige Phase wird zweimal mit Methylenchlorid extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Magnesiumchlorid getrocknet, filtriert, im Vakuum eingeengt und mit Petrolether ausgefällt und erneut abgesaugt. Der erhaltene Feststoff wird aus einem Gemisch von Toluen/Methylcyclohexan umkristallisiert.
    Ausbeute: 48%, Fp.: 205°C
  • 1,3,2-Dioxaborine
  • Erfindungsgemäß können ferner 1,3,2-Dioxaborinverbindungen zur Dotierung von halbleitenden organischen Materialien eingesetzt werden.
  • Die erfindungemäß verwendeten 1,3,2-Dioxaborinverbindungen können die allgemeine Formel L
    Figure 00400001
    aufweisen, wobei A ein bivalenter Rest ist, der ein oder mehrere Kohlenstoffatome aufweisen kann, die teilweise oder vollständig durch Heteroatome ersetzt sein können, wobei m = 0 oder eine ganze Zahl größer 0 ist, beispielsweise 1,2,3,4,5,6 oder größer ist, beispielsweise bis 10 oder bis 20, und wobei X ein einzähliger Ligand ist oder zwei Liganden X zusammen einen zweizähligen Liganden bilden können. Die Brücke Am kann hierbei bis zu 6, bis zu 10 oder bis zu 20 Brückenatome, die die beiden 1,3,2-Dioxaborinringe miteinander verbinden, aufweisen, wobei die Brückenatome insbesondere Kohlenstoffatome und/oder Heteroatome sein können.
  • Die erfindungemäß verwendeten 1,3,2-Dioxaborinverbindung können die allgemeine Formel LI
    Figure 00410001
    aufweisen, wobei Q ein trivalenter Rest ist und wobei X ein einzähliger Ligand ist oder wobei zwei Liganden X zusammen einen zweizähligen Liganden bilden.
  • Ferner können die erfindungemäß verwendeten 1,3,2-Dioxaborinverbindungen die allgemeine Formel LII
    Figure 00410002
    aufweisen, die einen Unterfall der Formel L mit m = 0 darstellt, wobei die beiden 1,3,2-Dioxaborine jedoch mesomer miteinander verbunden sind.
  • Insbesondere können die hier als Dotanden vorgeschlagenen 1,3,2-Dioxaborine die allgemeinen Formeln 30 – 33 besitzen.
    Figure 00410003
    wobei in den Formeln jeweils die verschiedenen X und/oder R1 bis R3 untereinander gleich oder verschieden sein können.
  • Die angegebenen Symbole bedeuten folgendes:
    die Reste X einen einzähligen Liganden mit einem vorzugsweise elektronegativen Haftatom, wie beispielsweise Fluor, Alkoxy, Acyloxy, Aryloxy oder Aroyloxy, einen zweizähligen Liganden, dessen Haftatome vorzugsweise Sauerstoff darstellen, die über eine Brücke mit unterschiedlichen Atomgruppierungen und variabler Anzahl von Brückenatomen miteinander verknüpft sind, wobei durch die Brücke vorzugsweise ein 5- oder 6-gliedriger Ring erzeugt wird, wobei zumindest ein Atom oder alle Atome der Brücke vorzugsweise ein Kohlenstoffatom sind,
    die Reste R1 – R6, die jeweils voneinander unabhängig sein können, entweder Wasserstoff, eine Kohlenwasserstoffgruppe, die gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome aufweisen kann, insbesondere Alkyl- oder Cycloalkylgruppe, die vorteilhafterweise teilweise oder vollständig durch Fluor oder Chlor substituiert, insbesondere perhalogeniert, besonders bevorzugt perfluoriert, sein kann und aus bevorzugt einem bis sechs oder acht oder zehn Kohlenstoffatomen (vorzugsweise maximal zehn Kohlenstoffatomen), die entweder verzweigt oder unverzweigt miteinander verknüpft sind, besteht, eine unsubstituierte oder substituierte Arylgruppe Ar, einschließlich Heteroarylgruppe, die ebenfalls vorteilhafterweise durch Halogen, insbesondere Fluor oder Chlor substituiert sein können, insbesondere perhalogeniert, im Besonderen perfloriert sein können, aber auch gemeinsam bei benachbarter Stellung am 1,3,2-Doxaborin-Gerüst mit den sie verbindenden Kohlenstoffatomen ein aromatisches, heteroaraomatisches oder nichtaromatisches Molekülfragment bilden kann, wie beispielsweise ein Benzo-, Naphtho-, Anthraceno-, Thieno-, Furano-, Benzothiopheno-, Benzofurano-, Indolo-, Carbazolo-, Chinolino-, Tetrahydronaphtho- oder Tetrahydrochinoli no-Fragment, wobei diese Fragmente noch in sehr flexibler Weise, wie beispielsweise durch Halogene, wie Fluor oder Chlor, sowie durch andere heteroatomhaltige Gruppierungen, wie Alkyoxy-, Aryloxy-, Dialkylamino- oder Diarylamino-Gruppierungen, substituiert sein können,
    die Gruppierung A entweder eine Bindung zwischen den 1,3,2-Dioxaborin-Resten oder aber eine Brücke mit vorzugsweise bis zu zehn Atomen, wobei die Brücke Kohlenstoffatome oder auch Heteroatome wie beispielsweise O, N, S oder P aufweisen kann, und wobei die Kohlenstoffatome teilweise oder vollständig durch Heteroatome ersetzt sein können. Gegebenenfalls kann die Brücke mehrere oder ausschließlich ungesättigte Brückenatome aufweisen. Die Brücke stellt vorzugsweise, ebenso wie Q, ein die Konjugation zwischen den 1,3,2-Dioxaborin-Resten vermittelndes Molekülfragment dar, beispielsweise dadurch, dass sämtliche Brückenatome der Brücke ungesättigt sind,
    die Gruppierung Q entweder einen trivalenten Rest wie ein Stickstoff- oder Phosphoratom, eine Trialkylen- oder Triarylen- bzw. Triheteroarylenamino- oder Phosphorgruppe. Die Brücke vor Q stellt vorzugsweise ein die Konjugation zwischen den 1,3,2-Dioxaborin-Resten vermittelndes Molekülfragment dar.
  • Stellen die Reste X in den Verbindungen der Formeln L, LI oder LII, insbesondere in Verbindungen des Formeltyps 30 – 33 einen zweizähligen Liganden dar, handelt es sich vorzugsweise um die Reste von organischen Dicarbonsäuren, wie insbesondere Oxalsäure oder Malonsäure, Bernsteinsäure sowie Glutarsäure, wobei diese Dicarbonsäuren mit Ausnahme der erstgenannten Verbindungen in ihren Alkylengruppierungen noch durch Alkyl- oder Arylgruppierungen substituiert sein können, um die Reste von aromatischen Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure und ihren im Ring vorzugsweise durch Halogen substituierten Derivaten, organischen Hydroxysäuren, wie Salicylsäure und ihren Ringsubstituierten Derivaten, 1-Hydroxy-naphthalin-2-carbonsäure, 2-Hydroxy-naphthalin-1-carbonsäure, Mandelsäure, Weinsäure, Benzilsäure und ihren in den Phenylresten substituierten Deri vaten, um 1,2-Dioxyaren- oder Dioxyhetaren-Reste, die sich vom Brenzkatechin und seinen im Ring substituierten oder durch Benzoreste kondensierten Derivaten, aber auch von 3,4-Dioxythiophenen ableiten, um Reste von cyclischen Oxodicarbonsäuren, wie Quadrat-, Krokonsäure oder dergleichen.
  • Die Gruppierungen A bzw. Q, deren Aufgabe vorzugsweise die Herstellung der Konjugation zwischen den einzelnen, sie verbindenden 1,3,2-Dioxaborin-Resten ist, können eine sehr große strukturelle Vielfalt aufweisen und stellen bevorzugt eine bi- bzw. tri-valente Atomgruppierung, wie Sauerstoff, Schwefel bzw. Stickstoff oder mehrere miteinander in konjugativer Weise verknüpfte bivalente bzw. trivalente Arylgruppierung(en), Heteroarylgruppierung(en), Polyenyl- oder Polymethinyl-Gruppierung(en) dar, wobei die jeweiligen Gruppierungen noch weitere Substituenten tragen können, die insbesondere Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, die zudem noch durch Fluor oder Chlor substituiert sein können, insbesondere perhalogeniert oder perfluoriert, unsubstituierte oder vorzugsweise durch Fluor oder Chlor sowie durch elektronenziehende Substituenten modifizierte Aryl- oder Heteroaryl-Gruppierungen sein können, wobei die Heteroatome in letzteren bevorzugt Sauerstoff, Schwefel oder Stickstoff sein und sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander auftreten können, oder aber auch in geeignete Brückengruppierungen, wie Cycloalkylen-Gruppierungen oder ihren heterocyclischen Analoga eingebaut sein können.
  • Symbolisiert A oder Q eine Arylgruppierung, so ist diese im Falle von A bevorzugt eine oder mehrere der Gruppierungen 34 – 36 und im Falle von Q eine oder gegebenenfalls auch mehrere der Gruppierungen 37 – 39, wobei diese durch übliche Substituenten, die vorzugsweise elektronegative Haftatome tragen, substituiert sein können und in den Fragmenten des Typs 36 die Reste R5 und R6, die gleich oder verschieden sein können, entweder Wasserstoff, Alkyl oder Fluor sowie Chlor, aber vorzugsweise auch gemeinsam ein durch n-, iso- oder cylco-Alkylgruppen mit 1 – 10 C-Atomen substituiertes Kohlenstoffatom sein kann, wobei in Verbindung 35 oder 39 vorzugsweise n eine ganze Zahl zwischen 1 und 4 sein kann. W kann eine trivalente Gruppe oder ein trivalentes Atom wie insbesondere N oder P oder die Gruppe 42 sein, ohne hierauf beschränkt zu sein.
  • Figure 00450001
  • Symbolisiert A oder Q eine Hetarylgruppe, so stellen diese bevorzugt im Falle von A eine Gruppierung der allgemeinen Formel 40 oder 41 dar, wobei gegebenenfalls in der Gruppe A auch Einleiten nach den Formeln 40 und 41 kombiniert auftreten können, und im Falle von Q eine Gruppierung der allgemeinen Formel 42 dar, in denen die Reste R1 bzw. R8 beliebige Substituenten, wie beispielsweise Alkyl- Aryl- oder Heteroaryl- sowie Halogen oder Alkoxy, Aryloxy, Dialkylamino oder Diarylamino, und die Gruppierungen Z1 – Z6 bivalente Heteroatome, wie vorzugsweise Sauerstoff, Schwefel oder unsubstituierter oder substituierter Stickstoff oder Phosphor, sowie n eine ganze Zahl, bevorzugt zwischen 1 und 4 oder 6 sein können, insbesondere 1, 2 oder 3.
  • Figure 00450002
  • Zu den erfindungsgemäßen Verbindungen des Typs 30 – 33 gehören auch solche, bei denen die vorgenannten Brückengruppierungen auch in Kombination miteinander angetroffen werden können, wie das beispielsweise für eine Oxybiphenylen- oder Thiophenylen-Einheit sowie eine Aminotriphenylen-Einheit der Fall ist, wobei die Verknüpfung mit dem jeweiligen 1,3,2-Dioxaborinsystem in jeder beliebigen Stellung zum Heteroatom, vorzugsweise jedoch in einer 1,4-Verknüpfung, möglich ist. Zu den erfindungsgemäßen Verbindungen gehören auch solche, bei denen neben den genannten Brückengruppierungen A und Q noch einer der am 1,3,2-Dioxaborin-System haftenden Reste mit in die jeweilige Brückengruppierung einbezogen werden, so dass Verbindungen der allgemeinen Formeln 43 – 46 entstehen, in denen die Gruppierungen X sowie R1 – R3 die oben angegebene und R4 eine der Reste R1 – R3 entsprechende Bedeutung besitzen.
  • Figure 00460001
  • Das Symbol K steht für eine Gruppierung, die die beiden flankierenden 1,3,2-Dioxaborin-haltigen Molekülstrukturen verknüpft, vorzugsweise konjugativ miteinander verknüpft, was beispielsweise durch eine direkte Fusion der beiden Flankengruppierungen oder unter Einbau eines Aryl- oder Hetarylfragmentes möglich ist.
  • Die folgenden Verbindungen sollen die erfindungsgemäß einsetzbaren 1,3,2-Dioxaborine beispielhaft veranschaulichen:
    Figure 00470001
  • Die Verbindungen 31f bis i stellen Verbindungen des Formeltyps L mit m = 0 dar.
  • Die Verbindungen 30g, 31a bis e und 31j stellen Verbindungen des Formeltyps L mit m = 1 dar, wobei im Falle der Verbindung 31 b A gleich -C(=CR1R2)- und m gleich 1 ist, wobei im Falle der Verbindung 31 d und j A gleich -CR1=CR2- und m gleich 1 ist.
  • Die Verbindungen 32a und b stellen Verbindungen des Formeltyps LI dar.
  • Die Verbindungen 31k bis n und o, p stellen Verbindungen des Formeltyps LII dar.
    •
  • Darstellung der 1,3,2-Dioxaborine
  • 1,4-Bis-(2,2-difluor-4-methyl-1,3,2-dioxaborinyl)-benzol:
    Figure 00480001
  • Zu einer Lösung von 1,4-Diacetylbenzol (0,01 Mol) in Acetanhydrid (50 mL) wird bei Raumtemperatur unter Rühren Bortrifluorid-Etherat (10 mL) zugetropft. Nach Stehen über Nacht wird der ausgefallene Feststoff abgesaugt und dieser mit Ether gewaschen. F. 293-298 °C.
  • 5,7-Bismethoxy-2,2-difluor-4-methyl-8-(2,2-difluor-4-methyl-1,3,2-dioxaborinyl)-benzo[d]1,3,2-dioxaborin:
    Figure 00480002
  • Zu einer Lösung von 1,3,5-Trimethoxy-benzol (0,1 Mol) in Ace tanhydrid (0,9 Mol) wird bei Raumtemperatur unter Rühren Bortrifluorid/Essigsäure (0,3 Mol) zugetropft. Nach Stehen über Nacht wird der ausgefallene Feststoff abgesaugt, mit Ether. gewaschen und aus Toluol/Nitromethan umkristallisiert. F. 217-219 °C.
  • 2,2,7,7-Tetrafuor-2,7-dihydro-1,3,6,8-doxa-2,7-dibora-pyren:
    Figure 00490001
  • 1g 5,8-Dihydroxy-1,4-naphthochinon und 1,5ml BF3-Etherat wurden in trockenen Toluen 2 h auf dem Wasserbad unter Rühren erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur scheidet sich ein rotbrauner kristalliner Niederschlag ab, der aus trockenem Eisessig umkristallisiert werden kann. F. 163-165 °C.
  • 2,2,7,7-Tetrafuor-2,7-dihydro-1,3,6,8-doxa-2,7-diborabenzo[e]pyren:
    Figure 00490002
  • 10g Chinizarin und 10 ml BF3-Etherat wurden in trockenem Toluen 2 h auf dem Wasserbad unter Rühren erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur scheidet sich ein rot-brauner kristalliner Niederschlag ab, der aus trockenem Eisessig umkristallisiert werden kann. F. 249-251 °C.
  • 2,2,8,8-Tetrafluor-2,8-dihydro-1,3,7,9-tetraoxa-2,8-diboraperylen
    Figure 00500001
  • 10g 1,5-Dihydroxy-9,10-anthrachinon und 10 ml BF3-Etherat wurden in trockenem Toluen 2 h auf dem Wasserbad unter Rühren erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur scheidet sich ein rot kristalliner Niederschlag ab, der aus trockenem Eisessig umkristallisiert werden kann. F. > 350 °C.
  • Tris-[4-(2,2-difluor-4-methyl-1,3,2-dioxaborinyl)-phenyl]-amin:
    Figure 00500002
  • Zu einer Lösung von Triphenylamin (0,1 Mol) in Acetanhydrid (0,9 Mol) wird bei Raumtemperatur unter Rühren Bortrifluorid/Essigsäure (0,3 Mol) zugetropft. Nach Stehen über Nacht wird der ausgefallene Feststoff abgesaugt, mit Ether gewaschen und aus Eisessig/Nitromethan umkristallisiert. F. 305-307 °C.
  • 1,3,5-Tris-(2,2-difluor-4-methyl-1,3,2-dioxaborinyl)-benzol:
    Figure 00510001
  • Zu einer Mischung aus Acetanhydrid (0,6 Mol) und Bortrifluorid-Essigsäure (0,2 Mol) werden unter Rühren bei 45 °C 1,3,5-Triaceteylbenzol (0,05 Mol) langsam zugetropft. Die resultierende Mischung wird noch 8 Std. weiter gerührt und dann Erkalten gelassen. Das nach Zugabe von Diethylether (100 mL) ausfallende Produkt wird abgesaugt, mit Essigester gewaschen und aus Nitromethan umkristallisiert, F. > 360 °C.
  • 7,9-Dimethyl-1,4,6,10-tetraoxa-5-bora-spiro[4.5]deca-7,9-dien-2,3-dion:
    Figure 00510002
  • Acetylaceton (0,1 Mol), Oxalsäure (0,1 Mol) und Borsäure (0,1 Mol) werden in Toluol (200 mL) solange erhitzt, bis eine klare Lösung entstanden ist und sich kein Wasser mehr abscheidet. Nach dem Erkalten wird das ausgefallene Produkt abgesaugt und mit Cyclohexan gewaschen. F. 187-189 °C.
  • 8-Acetyl-7,9-dimethyl-1,4,6,10-tetraoxa-5-bora-spiro[4.5]deca-7,9-dien-2,3-dion:
    Figure 00520001
  • Triacetylmethan (0,1 Mol) und Bortrifluorid-Etherat (0,15 Mol) werden in Ether (200 mL) 20 Std. bei Raumtemperatur gerührt. Anschießend wird das ausgefallene Produkt abgesaugt und mit Cyclohexan gewaschen. F. > 250°C.
  • 2,3-Benzo-7,9-bis-(4-chlorphenyl)-1,4,6,10-tetraoxa-5-boraspiro[4.5]deca-7,9-diene:
    Figure 00520002
  • Brenzkatechin (0,1 Mol), Bis-(4-chlorbenzoyl)-methan (0,1 Mol), und Borsäure (0,1 Mol) werden in Toluol (250 mL) solange erhitzt, bis eine klare Lösung entstanden ist und sich kein Wasser mehr abscheidet. Nach dem Erkalten wird das ausgefallene Produkt abgesaugt und mit Cyclohexan gewaschen. F. 312-315 °C.
  • Matrixmaterialien
  • In der vorliegenden Erfindung werden geeignete Dotanden für organische halbleitende Materialien wie Lochtransportmaterialen HT beschrieben, die üblicherweise in OLEDs oder organischen Solarzellen verwendet werden. Die halbleitenden Materialien sind vorzugsweise intrinsisch lochleitend. Sowohl für erfindungsgemäße Dotanden des Chinon-Typs als auch des Dioxaborin-Typs kann das Folgende gelten.
  • Das Matrixmaterial kann teilweise (> 10 oder > 25 Gew.-%) oder im Wesentlichen (> 50 Gew.-% oder > 75 Gew.-%)) oder vollständig bestehen aus einem Metallphtalocyanin-Komplex, einem Porphyrin-Komplex, insbesondere Metallporphyrinkomplex, einer Oligothiophen-, Oligophenyl-, Oligophenylenvinylen oder Oligofluoren-Verbindung, wobei das Oligomere vorzugsweise 2-500 oder mehr, vorzugsweise 2-100 oder 2-50 oder 2-10 monomere Einheiten umfasst. Gegebenenfalls kann das Oligomer auch > 4, > 6 oder > 10 oder mehr monomere Einheiten umfassen, insbesondere auch für die oben angegebenen Bereiche, also beispielsweise 4 oder 6-10 monomere Einheiten, 6 oder 10-100 monomere Einheiten oder 10-500 monomere Einheiten. Die Monomere bzw. Oligomere können substituiert oder unsubstituiert sein, wobei auch Block- oder Mischpolymerisate aus den genannten Oligomeren vorliegen können, einer Verbindung mit einer Triarylamin-Einheit oder eine Spiro-Bifluoren-Verbindung. Die genannten Matrixmaterialien können auch in Kombination miteinander vorliegen, gegebenenfalls auch in Kombination mit anderen Matrixmaterialien. Die Matrixmaterialien können elektronenschiebende Substituenten wie Alkyl- oder Alkoxy-Reste aufweisen, die eine verminderte Ionisierungsenergie aufweisen oder die Ionisierungsenergie des Matrixmaterials vermindern.
  • Die als Matrixmaterial eingesetzten Metallphtalocyaninkomplexe oder Porphyrinkomplexe können ein Hauptgruppenmetallatom oder Nebengruppenmetallatom aufweisen. Das Metallatom Me kann jeweils 4-, 5- oder 6-fach koordiniert sein, beispielsweise in Form von Oxo- (Me=O), Dioxo- (O=Me=O), Imin-, Diimin-, Hydroxo-Dihydroxo-, Amino- oder Diaminokomplexen, ohne hierauf beschränkt zu sein. Der Phtalocyaninkomplex oder Porphyrinkomplex kann jeweils teilweise hydriert sein, wobei jedoch vorzugsweise das mesomere Ringsystem nicht gestört wird. Die Phtalocyaninkomplexe können als Zentralatom beispielsweise Magnesium, Zink, Eisen, Nickel, Kobalt, Magnesium, Kupfer oder Vanadyl (= VO) enthalten. Die gleichen oder andere Metallatome bzw. Oxometallatome können im Falle von Porphyrinkomplexen vorliegen.
  • Insbesondere können solche dotierbaren Lochtransportmaterialen HT arylierte Benzidine, beispielsweise N,N'-perarylierte Benzidine oder andere Diamine wie des Typs TPD (wobei eine, mehrere oder sämtliche der Arylgruppen aromatische Heteroatome aufweisen können), geeignete arylierte Starburst-Verbindungen wie N,N',N''-perarylierte Starburstverbindungen, wie die Verbindung TDATA (wobei eine, mehrere oder sämtliche der Arylgruppen aromatische Heteroatome aufweisen können), sein. Die Arylreste können insbesondere für jede der oben genannten Verbindungen Phenyl, Naphtyl, Pyridin, Chinolin, Isochinolin, Peridazin, Pyrimidin, Pyrazin, Pyrazol, Imidazol, Oxazol, Furan, Pyrrol, Indol oder dergleichen umfassen. Die Phenylgruppen der jeweiligen Verbindungen können durch Thiophengruppen teilweise oder vollständig ersetzt sein.
  • Figure 00540001
  • Vorzugsweise besteht das verwendete Matrixmaterial vollständig aus einem Metallphtalocyanin-Komplex, einem Porphyrin-Komplex, einer Verbindung mit einer Triarylamin-Einheit oder einer Spiro-Bifluoren-Verbindung.
  • Es versteht sich, dass auch geeignete andere organische Matrixmaterialien, insbesondere lochleitende Materialien verwendet werden können, die halbleitende Eigenschaften aufweisen.
  • Dotierung
  • Die Dotierung kann insbesondere derart erfolgen, dass das molare Verhältnis von Matrixmolekül zu Dotand oder im Falle von oligomeren Matrixmaterialien das Verhältnis von Matrixmonomerenanzahl zu Dotand 1:100000, vorzugsweise 1:1 bis 1:10000, besonders bevorzugt 1:5 bis 1:1000 beispielsweise 1:10 bis 1:100, beispielsweise ca. 1:50 bis 1:100 oder auch 1:25 bis 1:50 beträgt.
  • Verdampfung der Dotanden
  • Die Dotierung des jeweiligen Matrixmaterials (hier vorzugsweise angegeben als löcherleitendes Matrixmaterial HT) mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Dotanden kann durch eines oder eine Kombination der folgenden Verfahren hergestellt wird:
    • a) Mischverdampfung im Vakuum mit einer Quelle für HT und einer für den Dotand.
    • b) Sequentielles Deponieren von HT und Dotand mit anschliessender Eindiffusion des Dotanden durch thermische Behandlung
    • c) Dotierung einer HT-Schicht durch eine Lösung von Dotanden mit anschliessendem Verdampfen des Lösungsmittels durch thermische Behandlung
    • d) Oberflächendotierung einer HT-Schicht durch eine oberflächlich aufgebrachte Schicht von Dotanden
  • Die Dotierung kann derart erfolgen, dass der Dotand aus einer Precursor-Verbindung heraus verdampft wird, die beim Erhitzen und/oder Bestrahlung den Dotanden freisetzt. Die Bestrahlung kann mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere sichtbarem Licht, UV-Licht oder IR-Licht erfolgen, beispielsweise jeweils Laserlicht, oder auch durch andere Strahlungsarten. Durch die Bestrahlung kann im wesentlichen die zur Verdampfung notwendige Wärme bereitgestellt werden, es kann auch gezielt in bestimmte Banden der zu verdampfenden Verbindungen bzw. Precursor oder Verbindungskomplexe wie Charge-Transfer-Komplexe eingestrahlt werden, um beispielsweise durch Überführung in angeregte Zustände die Verdampfung der Verbindungen durch Dissoziation der Komplexe zu erleichtern. Es versteht sich, dass die nachfolgend beschriebenen Verdampfungsbedingungen sich auf solche ohne Bestrahlung richten und für Vergleichszwecke einheitliche Verdampfungsbedingungen heranzuziehen sind.
  • Als Precursorverbindungen könne beispielsweise zum Einsatz kommen:
    • a) Gemische oder stöchiometrische oder mischkristalline Verbindungen aus dem Dotand und einer inerten, nicht-flüchtigen Substanz, z.B. einem Polymer, Molsieb, Aluminiumoxid, Kieselgel, Oligomeren oder einer anderen organischen oder anorganischen Substanz mit hoher Verdampfungstemperatur, wobei der Dotand vorwiegend durch van-der-Waals Kräfte und/oder Wasserstoffbrückenbindung an dieser Substanz gebunden ist.
    • b) Gemisch oder stöchiometrische oder mischkristalline Verbindung aus dem Dotand und einer mehr oder weniger Elektronendonor-artigen, nicht flüchtigen Verbindung V, wobei ein mehr oder weniger vollständiger Ladungstransfer zwischen dem Dotanden und der Verbindung V auftritt, wie in Charge-Transfer-Komplexen mit mehr oder weniger elektronenreichen Polyaromaten oder Heteroaromaten oder einer anderen organischen oder anorganischen Substanz mit hoher Verdampfungstemperatur.
    • c) Gemisch oder stöchiometrische oder mischkristalline Verbindung aus dem Dotand und einer Substanz, welche zusammen mit dem Dotand verdampft und eine gleiche oder höhere Ionisierungsenergie aufweist wie die zu dotierende Substanz HT, so dass die Substanz in dem organischen Matrixmaterial keine Haftstelle für Löcher bildet. Hierbei kann die Substanz erfindungsgemäß auch mit dem Matrixmaterial identisch sein, beispielsweise ein Me tallphtalocyanin oder Benzidin-Derivat darstellen. Weitere geeignete flüchtige Co-Substanzen, wie Hydrochinone, 1,4-Phenylendiamine oder 1-Amino-4-hydroxybenze oder sonstige Verbindungen bilden Chinhydrone oder andere Charge-Transfer-Komplexe.
  • Elektronisches Bauelement
  • Unter Verwendung der erfindungsgemäßen organischen Verbindungen zur Herstellung dotierter organischer halbleitender Materialien, die insbesondere in Form von Schichten oder elektrischen Leitungspfaden angeordnet sein können, können eine Vielzahl elektronischer Bauelemente oder diese enthaltende Einrichtungen hergestellt werden. Insbesondere können die erfindungsgemäßen Dotanden zur Herstellung von organischen lichtemitierenden Dioden (OLED), organischen Solarzellen, organischen Dioden, insbesondere solchen mit hohem Gleichrichtungsverhältnis wie 103-107, vorzugsweise 109-107 oder 105-107 oder organischen Feldeffekttransistoren verwendet werden. Durch die erfindungsgemäßen Dotanden kann die Leitfähigkeit der dotierten Schichten und/oder die Verbesserung der Ladungsträgerinjektion von Kontakten in die dotierte Schicht verbessert werden. Insbesondere bei OLEDs kann das Bauelement eine pin-Struktur oder eine inverse Struktur aufweisen, ohne hierauf beschränkt zu sein. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Dotanden ist jedoch auf die oben genannten vorteilhaften Ausführungsbeispiele nicht beschränkt.
  • Ausführungsbeispiele
  • Die Erfindung soll an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
  • Die erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen, insbesondere die vorstehend beispielhaft angebenen Verbindungen aus der vorstehend beschriebenen Stoffklasse der Chinone oder 1,3,2- Dioxaborine, werden nun in folgender Weise als Dotanden für verschiedene Lochleiter verwendet, die ihrerseits zum Aufbau bestimmter mikroelektronischer oder optoelektronischer Bauelemente, wie z.B. einer OLED, benutzt werden. Hierbei können die Dotanden gleichzeitig nebeneinander mit dem Lochtransportmaterialien der Matrix im Hochvakuum (ca. 2 × 10-4Pa) bei erhöhten Temperaturen verdampft werden. Eine typische Substratbedampfungsrate für das Matrixmaterial ist 0,2 nm/s (Dichte ca. 1,5 g/cm3). Die Bedampfungsraten für die Dotanden können variieren zwischen 0.001 und 0.5 nm/s bei gleicher angenommener Dichte, jeweils entsprechend dem gewünschten Dotierungsverhältnis. Im nachfolgenden werden die Verdampfungstemperaturen der Verbindungen in einer Substratbedampfungseinrichtung angegeben, wobei F4TCNQ unter sonst identischen Bedingungen eine Verdampfungstemperatur von 80°C aufweist, um bei gleicher vorgegebener Zeiteinheit (z.B. fünf Sekunden) eine gleiche Schichtdicke (z.B. 1 nm) auf dem Substrat abzuscheiden, wie die erfindungsgemäß verwendeten Dotanden.
  • In den folgenden Beispielen wurden die Strommessungen über einen 1 mm langen und ca. 0,5 mm breiten Strompfad aus dem dotierten HT-Material bei 1V durchgeführt. Unter diesen Bedingungen leitet ZnPc praktisch keinen elektrischen Strom.
  • Beispiel 1
  • Dotierung von ZnPc mit N,N'-Dicyan-2,3,5,6-tetrafluoro-1,4-chinondiimin (F4DCNQI)
  • Die Verdampfungstemperatur T(evap.) beträgt 85°C. Die beiden Komponenten Matrix und Dotand wurden in einem Verhältnis von 50:1 im Vakuum aufgedampft. Die Leitfähigkeit beträgt hierbei 2.4 × 10-2 S/cm.
  • Figure 00590001
  • Beispiel 2
  • Dotierung von ZnPc mit N,N'-Dicyan-2,5-dichloro-1,4-chinondiimin (C12DCNQI)
  • Die Verdampfungstemperatur T(evap.) beträgt 114°C. Das Verhältnis der beiden Verbindungen in der aufgedampften Schicht beträgt 1:50 zu Gunsten der Matrix. In der Schicht wurde eine Leitfähigkeit von 1.0 × 10-2 S/cm gemessen.
  • Figure 00590002
  • Beispiel 3
  • Dotierung von ZnPc mit N,N'-Dicyan-2,5-dichloro-3,6-difluoro-1,4-chinondiimin (C12F2DCNQI)
  • Die Verdampfungstemperatur T(evap.) beträgt 118°C. Die Schicht wurde im Verhältnis 1:25 (Dotand:Matrix) im Vakuum aufgedampft. Dabei wurde eine Leitfähigkeit von 4.9 × 10-4 S/cm gemessen.
  • Figure 00600001
  • Beispiel 4
  • Dotierung von ZnPc mit N,N'-Dicyan-2,3,5,6,7,8-hexafluoro-1,4-naphthochinondiimin (F6DCNNQI)
  • Die Verdampfungstemperatur T(evap.) beträgt 122°C. Dotand und Matrix wurden im Verhältnis 1:25 auf den Träger im Vakuum aufgedampft. Dabei wurde eine Leitfähigkeit von 2 × 10-3 S/cm erreicht.
  • Figure 00610001
  • Beispiel 5
  • Dotierung von ZnPc mit 1,4,5,8-Tetrahydro-1,4,5,8-tetrathia-2,3,6,7-tetracyanoanthrachinon (CN4TTAQ).
  • Die Verdampfungstemperatur T(evap.) beträgt 170°C. Die Schicht wurde im Verhältnis 1:25 (Dotand:Matrix) im Vakuum aufgedampft. Dabei wurde eine Leitfähigkeit von 4.5 × 10-4 S/cm gemessen.
  • Figure 00620001
  • Beispiel 6
  • Dotierung von ZnPc mit 2,2,7,7-Tetrafluor-2,7-dihydro-1,3,6,8-doxa-2,7-dibora-pentachloro-benzo[e]pyren.
  • Die Verdampfungstemperatur T(evap.) beträgt 140°C. Die Schicht wurde im Verhältnis 1:25 (Dotand:Matrix) im Vakuum aufgedampft. Dabei wurde eine Leitfähigkeit von 2.8×10-5 S/cm gemessen.
  • Figure 00630001

Claims (25)

  1. Verwendung einer organischen mesomeren Verbindung als organischer Dotand zur Dotierung eines organischen halbleitenden Matrixmaterials zur Veränderung der elektrischen Eigenschaften desselben, dadurch gekennzeichnet, dass die mesomere Verbindung ein Chinon oder Chinonderivat oder ein 1,3,2-Dioxaborin oder ein 1,3,2-Dioxaborinderivat ist und dass die mesomere Verbindung unter gleichen Verdampfungsbedingungen eine geringere Flüchtigkeit als Tetrafluorotetracyanochinondimethan (F4TCNQ) aufweist.
  2. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mesomere chinoide Verbindung die allgemeine
    Figure 00640001
    Formel I oder Formel II oder Formel III oder
    Figure 00650001
    Formel IV oder Formel V oder Formel VI mit m = 1,2,3,4 für Formel IV und mit m = 0,1,2,3,4 für Formel V oder VI oder
    Figure 00650002
    Formel VII oder Formel VIII oder Formel IX oder Formel X oder Formel XI oder
    Figure 00650003
    Formel XII oder Formel XIII oder Formel XIV oder Formel XV oder Formel XVI oder Formel XVII oder
    Figure 00660001
    Formel XVIII oder Formel XIX oder Formel XX oder Formel XXI oder
    Figure 00660002
    Formel XXII oder Formel XXIII oder Formel XXIV oder Formel XXV oder Formel XXVI oder Formel XXVII oder
    Figure 00660003
    Formel XXVIII oder Formel XXIX oder Formel XXX oder Formel XXXI oder Formel XXXII oder
    Figure 00660004
    Formel XXXIII oder Formel XXXIV oder Formel XXXV oder Formel XXXVI oder Formel XXXVII
    Figure 00670001
    oder Formel XXXVIII oder Formel XXXIX
    Figure 00670002
    oder Formel XXXX oder Formel XXXXI aufweist, wobei der chinoide oder aromatische Ring substituiert oder unsubstituiert (R=H) oder mit mindestens einem aromatischen Ring anelliert sein kann, wobei -M- ein bivalentes Atom oder eine Gruppe mit einem bivalenten Brückenatom ist und wobei = T, = U, = V, = X, = Y oder = Z doppelbindungsgebundene Atome oder Atomgruppen mit mesomer und/oder induktiv ziehenden Resten sind, und wobei ZB ein zweibindiges Atom oder eine zweibindige mehratomige Brücke ist.
  3. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Symbole folgende Bedeutung haben: -M- ist -O-, -S-, -NR- oder -C(=Z)-, vorzugsweise -O-, -S- oder -NR- oder vorzugsweise -C(=Z)-, und = T, = U, = V, = W, = X, = Y oder = Z sind gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00680001
    wobei der Substituent AA ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00680002
    wobei AA mit einem anderen Rest R der Verbindung einen mehrgliedrigen Ring bilden kann, wobei Z in den Formeln VIII; IX oder X eine direkte Bindung, oder eine einatomige oder mehratomige Gruppe darstellt, die gesättigt oder ungesättigt sein kann, und wobei A, B, D, E, F, G, H, K in den Formeln XX und XXI gleich oder verschieden ist und ausgewählt ist aus der Gruppe =N-, =P-, oder =CR-, wobei R ein Wasserstoffatom oder einen Rest darstellen kann.
  4. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Substituenten T, U, V, W, X, Y und Z gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00690001
    wobei R ein organischer Rest oder Wasserstoff ist.
  5. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Substituenten T, U, V, W, X, Y und Z gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00700001
    wobei R ein organischer Rest oder Wasserstoff ist.
  6. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste T, U, V, W, X, Y und Z gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00700002
    wobei R ein organischer Rest oder Wasserstoff ist, wobei R13 der Gruppe S8 ein organischer Rest, Wasserstoff oder -CF3 sein kann.
  7. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung ein Chinon oder Chinonderivat mit mindestens zwei nicht-anellierten chinoiden Systeme darstellt, die unmittelbar oder durch eine Brücke – ZB – mit 1 bis 10 Brückenatomen miteinander verbunden sind, die Kohlenstoffatome oder Heteroatome oder Kohlenstoffatome und Hetreoatome sind.
  8. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung 2, 3, 4, 5 oder 6 chinoide Ringsysteme mit jeweils 5 oder 6 Kohlenstoffatomen aufweist, die zumindest teilweise durch Heteroatome ersetzt sein können.
  9. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 2, mehrere oder sämtliche der chinoiden Ringsysteme unter mesomerer Verknüpfung zu einem größeren chinoiden System anelliert oder durch eine ungesättigte Brücke miteinander mesomer verknüpft sind.
  10. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 1,3,2-Dioxaborinringe enthält.
  11. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 2, mehrere oder sämtliche der 1,3,2-Dioxaborinringe unter mesomerer und/oder aromatischer Verknüpfung, gegebenenfalls über weitere aromatische Ringe anelliert oder durch eine ungesättigte Brücke miteinander mesomer verknüpft sind.
  12. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mesomere 1, 3, 2-Dioxaborinverbindung die allgemeine Formel L
    Figure 00710001
    hat, wobei A ein bivalenter Rest ist, der ein oder mehrere Kohlenstoffatome aufweisen kann, die teilweise oder vollständig durch Heteroatome ersetzt sein können, wobei m = 0 oder eine ganze Zahl größer 0 ist, und wobei X ein einzähliger Ligand ist, wobei zwei Liganden X einen zweizähligen Liganden bilden können, oder dass die mesomere 1,3,2-Dioxaborinverbindung die allgemeine Formel LI
    Figure 00720001
    hat, wobei Q ein trivalenter Rest ist und wobei X ein einzähliger Ligand ist, wobei zwei Liganden X einen zweizähligen Liganden bilden können.
  13. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass A ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00730001
    und -(C(R1)=C(R2)-)n mit n gleich 1,2,3,4, 5 oder 6 und -NR1-, wobei Z1 , Z2 und Z3 bi- oder trivalente Atome sind, und wobei einer oder beide Reste R1, R2 mit einem oder beiden benachbarten 1,3,2-Dioxaborinringen einen Ring bilden kann.
  14. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Q ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00730002
    Stickstoff, N(Aryl)3, wobei Aryl Heteroaryl umfasst, Phosphor und P(Aryl)3, wobei Aryl Heterorayl umfasst, wobei Z4, Z5 und Z6 trivalente Atome sind, und wobei W ein trivalentes Atom oder eine trivalente Atomgruppe ist, wobei n gleich 0, 1, 2, 3 oder 4 sein kann.
  15. Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mesomere 1, 3, 2-Dioxaborinverbindung die allgemeine Formel LII
    Figure 00740001
    hat, wobei X ein einzähliger Ligand ist, wobei zwei Liganden X einen zweizähligen Liganden bilden können und wobei die R4, R5 organische Reste sind, die 1,3,2-Dioxaborinringe aufweisen können.
  16. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung 1,2,3,4,5 oder 6 Arylreste aufweist, die jeweils untereinander oder mit einem oder mehreren chinoiden Systemen oder mit einem oder mehreren 1,3,2-Dioxaborinringen der Verbindung anelliert sind.
  17. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine der folgenden Verbindungen ist: N,N'-Dicyan-2,3,5,6-tetrafluoro-1,4-chinondiimin, N,N'-Dicyan-2,5-dichloro-1,4-chinondiimin, N,N'-Dicyan-2,5-dichloro-3,6-difluoro-1,4-chinondiimin, N,N'-Dicyan-2,3,5,6,7,8-hexafluoro-1,4-naphthochinondiimin, 1,4,5,8-Tetrahydro-1,4,5,8-tetrathia-2,3,6,7-tetracyanoanthrachinon und/oder 2,2,7,7-Tetrafluor-2,7-dihydro-1,3,6,8-doxa-2,7-diborapentachloro-benzo[e]pyren.
  18. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial lochleitend ist.
  19. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial teilweise oder vollständig besteht aus einem Metallphtalocyanin-Komplex, einem Porphyrin-Komplex, einer Oligothiophenverbindung, Oligophenylverbindung, Oligophenylenvinylenverbindung, Oligofluoren-Verbindung, einer Pentazenverbindung, einer Verbindung mit einer Triarylamin-Einheit und/oder einer Spiro-Bifluoren-Verbindung.
  20. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Dotierungsverhältnis von Dotand zu Matrixmolekül bzw. monomeren Einheit eines polymeren Matrixmoleküls zwischen 1:1 und 1:10.000 beträgt.
  21. Organisches halbleitendes Material enthaltend ein organisches Matrixmolekül und einen organischen Dotanden, dadurch gekennzeichnet, dass der Dotand eine oder mehrere Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 19 sind.
  22. Organisches halbleitendes Material nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Dotierungsverhältnis von Dotand zu Matrixmolekül bzw. monomeren Einheit eines polymeren Matrixmoleküls zwischen 1:1 und 1:10.000 beträgt.
  23. Verfahren zur Herstellung eines organischen halbleitenden Materials enthaltend ein organisches Matrixmolekül und einen organischen Dotanden nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Dotand aus einer Precursor-Verbindung heruas verdampft wird, die beim Erhitzen und/oder Bestrahlung den Dotanden freigibt.
  24. Elektronisches Bauelement mit einem organischen halbleitenden Material, welches mit einem organischen Dotanden zur Veränderung der elektronischen Eigenschaften des halb leitenden Matrixmaterials dotiert ist, wobei die Dotierung unter Verwendung zumindest einer oder mehrerer der Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 20 erfolgte.
  25. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 24 in Form einer organischen lichtemitierenden Diode (OLED), einer photovoltaischen Zelle, einer organischen Solarzelle, einer organischen Diode oder eines organischen Feldeffekttransistors.
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