JP2005509068A - 芳香族ポリマーを調製する方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、一般に、芳香族ポリマーを調製する方法に関する。本発明は、さらに、芳香族ポリマーで製造されたデバイスに関する。

Description

本発明は、芳香族ポリマーを調製する方法に関する。より詳細には、本発明は、共役芳香族ポリマーを調製する方法、およびそのようなポリマーで製造された電子デバイスに関する。
有機電子デバイスは、多くの異なった種類の電子装置中に存在する。そのようなデバイスすべてにおいて、有機活性層が2つの電気接触層間に挟まれている。有機電子デバイスの例としては、ディスプレイを構成する発光ダイオード(LED)などの、光を発するデバイスが挙げられる。LEDにおいて、少なくとも1つの電気接触層が光透過性であり、そのため、光がその電気接触層を通過することができる。有機活性層は、電気接触層間に電気を与えると、光透過性電気接触層を通して光を発する。
発光ダイオード中の活性成分として有機エレクトロルミネセンス化合物を使用することは周知である。アントラセン、チアジアゾール誘導体、およびクマリン誘導体などの単純有機分子が、エレクトロルミネセンスを示すことが知られている。いくつかの種類の共役芳香族ルミネセンスポリマーも、開示されている。これらは、たとえば、ポリ(1,4−フェニレンビニレン)および誘導体などのアリーレンビニレンポリマー;ポリチオフェン、特に、ポリ(3−アルキルチオフェン);ポリ(p−フェニレン);2,7−ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン);ならびにそれらのコポリマーを含む。
これらのポリマー、特にアリーレンビニレンポリマーを調製する1つの方法は、熱に不安定な脱離基を有する可溶性前駆体ポリマーを形成することである。熱処理が、脱離基の脱離をもたらし、共役ポリマーを形成する。これらのポリマーの別の方法は、水性炭酸塩または水性重炭酸塩塩基および有機溶媒の存在下で、芳香族ボロン酸誘導体と芳香族ハロゲン化物との間で反応するPd触媒クロスカップリングに基く。この方法は、最初に、(非特許文献1)において報告され、一般に、「スズキ(Suzuki)方法」と呼ばれる。しかし、この手順は、酸素のない雰囲気中で、長い反応時間が必要である。また、分子量の制御が困難であり、したがって、再現性が劣っている。修正されたスズキ方法が、米国特許公報(特許文献1)においてインバセカラン(Inbasekaran)らによって報告され、相間移動触媒を加えて、ボロネート(boronate)アニオンとPd−芳香族ハロゲン化物錯体との反応を促進した。しかし、反応時間は依然として長かった。第2の修正された方法が、(特許文献2)においてタウンズ(Towns)らによって報告され、ホウ素官能基を−B(X)3−アニオン基に変えるのに十分な量のPd触媒および有機塩基の存在下で、芳香族ハロゲン化物を、ホウ素官能基を有する芳香族と反応させた。この反応は、より速いと報告されているが、依然として酸素のない雰囲気が必要である。
米国特許第5,777,070号明細書 国際公開第00/53656号パンフレット 国際公開第00/00/21663号パンフレット 米国特許第4,356,429号明細書 米国特許第4,539,507号明細書 米国特許第5,247,190号明細書 米国特許第5,408,109号明細書 米国特第許5,317,169号明細書 スズキ(Suzuki)、シンセティック・コミュニケーションズ(Synthetic Communications)、Vol.11、No.7、p.513(1981年) 「可溶性導電性ポリマーから製造されたフレキシブル発光ダイオード」(Flexible light−emitting diodes made from soluble conducting polymer)、ネイチャー(Nature)vol.357、pp477−479(1992年6月11日) 「半導体ポリマーから製造されたオプトカプラ」(Optocoupler made from semiconducting polymers)、ジー・ユ(G.Yu)、ケイ・パクバズ(K.Pakbaz)、およびエー・ジェイ・ヒーガー(A.J.Heeger)、ジャーナル・オブ・エレクトロニック・マテリアルズ(Journal of Electronic Materials)、Vol.23、pp925−928(1994年) 「相互貫入ポリマーネットワークからの効率的なフォトダイオード」(Efficient Photodiodes from Interpenetrating Polymer Networks)、ジェイ・ジェイ・エム・ホールズ(J.J.M.Halls)ら(ケンブリッジ・グループ(Cambridge group))ネイチャー(Nature)Vol.376、pp.498−500、1995年)
芳香族ポリマーを調製するための改良された方法が、引続き必要とされている。
本発明は、芳香族ポリマーを調製する方法であって、該方法が:
(a)下記から選択されるモノマー混合物と:
(i)複数の少なくとも1つの第1の芳香族モノマーと、複数の少なくとも1つの第2の芳香族モノマーとを含む第1のモノマー混合物であって、第1の芳香族モノマーが、少なくとも2つの第1の反応性基を有し、かつ、下記式(I)を有し:
X−Ar1−X (I)
式中:
Xは、ブロモ、ヨード、クロロ、p−トルエンスルホネート、メチルスルホネート、およびトリフルオロメチルスルホネートから選択される第1の反応性基であり、
Ar1は、芳香族部分であり;
第2の芳香族モノマーが、少なくとも2つの第2の反応性基を有し、かつ、下記式(II)を有し:
Y−Ar2−Y (II)
式中:
Yは、ボロン酸、ボロン酸エステル、およびボランから選択される第2の反応性基であり、
Ar2は、式(I)中のAr1と同じかまたは異なった芳香族部分である、第1のモノマー混合物;ならびに
(ii)複数の少なくとも1つの第3の芳香族モノマーおよび少なくとも1つの第4の芳香族モノマーを含む第2のモノマー混合物であって、少なくとも1つの第3の芳香族モノマーが、少なくとも1つの第1の反応性基と、少なくとも1つの第2の反応性基とを有し、かつ、下記式(III)を有し:
X−Ar3−Y (III)
式中:
XおよびYは、それぞれ、式(I)および(II)中で定義されたとおりであり、
Ar3は、式(I)中のAr1および式(II)中のAr2と同じかまたは異なった芳香族部分であり;
少なくとも1つの第4の芳香族モノマーが、少なくとも1つの第1の反応性基と、少なくとも1つの第2の反応性基とを有し、かつ、下記式(IV)を有し:
X−Ar4−Y (IV)
式中:
XおよびYは、それぞれ、式(I)および(II)中で定義されたとおりであり、
Ar4は、式(I)中のAr1、式(II)中のAr2、および式(III)中のAr3と同じかまたは異なった芳香族部分である、第2のモノマー混合物;
(b)各々少なくとも1つのホスフィンオキシド配位子に結合した2つの遷移金属原子を含むホスフィンオキシド遷移金属錯体ダイマーを含む、触媒量の触媒であって、各遷移金属が、金属−リン結合を介して配位子に結合され、2つの遷移金属原子が、2つのハロゲン原子を介して架橋される触媒と、
(c)塩基と、
(d)有機溶媒と
を含む反応混合物を提供する工程を含むことを特徴とする方法に関する。
本発明は、また、上記方法によって製造された芳香族ポリマーを含む少なくとも1つの活性層を有する有機電子デバイスに関する。
本願明細書で用いる場合、「ポリマー」という用語は、ホモポリマーおよびコポリマーの両方を指す。「コポリマー」という用語は、2以上の異なったモノマー単位からなるポリマーを意味することが意図される。「ヒドロカルビル」という用語は、単、二重、または三重炭素−炭素結合および/またはエーテル結合によって結合され、したがって、水素原子と置換された、炭素原子の直鎖、分枝状、または環状配列を意味することが意図される。そのようなヒドロカルビル基は、脂肪族および/または芳香族であってもよい。「複素環式」という用語は、1つの環、複数の環、または、少なくとも1つの環が、窒素、酸素、および硫黄からなる群から選択されるヘテロ原子を含有する複数の縮合環を有する炭素環式基を意味することが意図される。そのような複素環式基は、脂肪族および/または芳香族であってもよい。「アルキル」という用語は、脂肪族炭化水素から得られた基を意味することが意図され、置換しなくても置換してもよい直鎖状基、分枝状基、および環状基を含む。「ヘテロアルキル」という用語は、主鎖中、少なくとも1つのヘテロ原子を有する脂肪族炭化水素から得られた基を意味することが意図され、この基は、置換しなくても置換してもよい。「アリール」という用語は、置換しなくても置換してもよい、芳香族炭化水素から得られた基を意味することが意図される。「ヘテロアリール」という用語は、少なくとも1つのヘテロ原子を含有する芳香族基から得られた基を意味することが意図され、この基は、置換しなくても置換してもよい。「アリーレン」という用語は、ポリマー鎖中2つの付着点を有するアリール基を意味することが意図される。「ヘテロアリーレン」という用語は、ポリマー鎖中2つの付着点を有するヘテロアリール基を意味することが意図される。「に隣接した」という句は、デバイス中の層を指して使用された場合、1つの層が別の層のすぐ隣にあることを必ずしも意味しない。一方、「隣接したR基」という句は、化学式中、互いに隣り合っているR基(すなわち、結合によって結合された原子上にあるR基)を指すように使用される。「光活性」という用語は、エレクトロルミネセンスおよび/または感光性を示す、いかなる材料も指す。「モノマー単位」という用語は、ポリマー中の繰返し単位を指す。さらに、全体を通してIUPAC番号付け方式が用いられ、周期表の族は、左から右に1〜18と番号付けされる(CRC化学物理学便覧(CRC Handbook of Chemistry and Physics)、第81版、2000年)。
本発明の方法を用いて、芳香族モノマー単位を含むポリマーを形成してもよい。
(成分)
(A.モノマー混合物)
ポリマーは、芳香族モノマーの混合物の反応から形成される。集合的に、本発明の反応混合物に有用な芳香族モノマーは、2タイプの反応性基、すなわち、ブロモ、ヨード、クロロ、p−トルエンスルホネート、メチルスルホネート、およびトリフルオロメチルスルホネートから選択される第1の反応性基(「X」);ならびにボロン酸、ボロン酸エステル、およびボランから選択される第2の反応性基(「Y」)を有する。反応混合物の組成によって、結果として生じるポリマーは、ホモポリマー、交互コポリマー、または統計的コポリマーであってもよい。(**良好なアップグレード**
第1のモノマー混合物(上記(i))において、上記式(I)を有する芳香族部分を含む第1のモノマーを、上記式(II)を有する芳香族部分を含む第2のモノマーと反応させる。第1のモノマーおよび第2のモノマーの芳香族部分が同じ場合(Ar1=Ar2)、結果として生じるポリマーは、ホモポリマーである。第1のモノマーおよび第2のモノマーの芳香族部分が異なる場合、結果として生じるポリマーは、交互のAr1およびAr2モノマー単位を有する交互コポリマーである。
あるいは、第1のモノマー混合物は、互いに異なった芳香族部分を有する1を超える第1のモノマー(たとえば、Ar1AおよびAr1B)、および/または互いに異なった芳香族部分を有する1を超える第2のモノマー(たとえば、Ar2AおよびAr2B)を含んでもよい。結果として生じるコポリマーは、Ar1AおよびAr1Bおよび/またはAr2AおよびAr2Bモノマー単位の統計的分布を有する、交互のAr1およびAr2モノマー単位を有する。
第2のモノマー混合物(上記(ii))において、上記式(III)を有する芳香族部分を含む第3のモノマーおよび上記式(IV)を有する芳香族部分を含む第4のモノマーで、重合が行われる。第3のモノマーおよび第4のモノマーの芳香族部分が同じ場合(Ar3=Ar4)、結果として生じるポリマーは、ホモポリマーである。第3のモノマーおよび第4のモノマーの芳香族部分が異なる場合、結果として生じるポリマーは、Ar3およびAr4モノマー単位を有する統計的コポリマーである。3以上のこのタイプのモノマー、X−Ar4A−Y、X−Ar4B−Y、X−Ar4C−Yなどを反応させて、他の統計的コポリマーを形成することも可能である。
全実施形態において、反応の化学量論を考慮に入れなければならない。ポリマーを形成するためには、高分子量ポリマーを得るために、第1の反応性基のモル数は、本質的に、第2の反応性基のモル数と同じでなければならない。反応物の化学量論量を使用しない場合、低分子量オリゴマーが一般に形成される。
適切な芳香族部分の例としては、C6~20単核/多核芳香族炭化水素、C2~10単核/多核複素環、および第三級アリールアミンが挙げられる。単核/多核芳香族炭化水素基の例としては、フェニレン、ナフチレン、フルオレン、アセナフテン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、ピレン、ペリレン、ルブレン、およびクリセンが挙げられる。単核/多核複素環式基の例としては、フラン、チオフェン、ピロール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、およびピラゾールなどの、O、S、またはNを有する五員複素環;ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、およびテトラゼンなどの、O、S、またはNを有する六員複素環;ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、フタラジン、ベンゾチアジアゾール、およびベンゾトリアジンなどのベンゾ縮合環系;ならびにフェナジン、フェナントリジン、アクリジン、カルバゾール、およびジフェニレンオキシドなどの多核縮合環系が挙げられる。第三級アリールアミン基の例としては、トリフェニルアミン、N,N’−ジフェニルベンジジン、N,N’−ジフェニル−1,4−フェニレンジアミン、およびジフェニルナフチルアミンが挙げられる。
芳香族基は、任意に、1以上の置換基と置換してもよい。置換基の例としては、C1~20ヒドロカルビルラジカル、C1~20(チオ)アルコキシラジカル、C1~20(チオ)アリールオキシラジカル、シアノ、フルオロ、クロロ、C1~20アルコキシカルボニル、C1~20アリオキシルカルボニル(aryoxylcarbonyl)、ポリ(アルキレンオキシ)およびアルキル(アリール)スルホニルラジカルが挙げられる。
第1の反応性基は、好ましくは、ブロモおよびヨードである。第2の反応性基は、好ましくは、C1~6ボロン酸またはボロン酸エステル、より好ましくは、C1~6ボロン酸エステルである。好ましくは、1つの第1の反応性基を有する芳香族基および1つの第2の反応性基を有する芳香族基を、末端アリール基の形成をもたらすような反応においてエンドキャッピング基として用いてもよい。両方の反応性基のためにエンドキャッピング化合物を使用することが特に好ましく、この場合、ポリマーを、2つのエンドキャッピング化合物で、順次、処理する。
モノマーの芳香族基上の置換基、およびエンドキャッピング基は、結果として生じるポリマーの物理的特性および/または電子的特性を修正するように選択することができる。影響されることがある特性としては、可溶性、処理可能性特性、フィルム形成特性、鎖間相互作用、ホストポリマーとのブレンドにおける適合性、誘電率、電子移動度、イオン移動度、色などが挙げられる。
2つの第1の反応性基を有する適切な芳香族モノマーの例としては、9,9−二置換−ジ−2,7−ブロモフルオレンおよび4,7−ジブロモ−2,1,3−ベンゾチアジアゾールが挙げられる。2つの第2の反応性基を有する適切な芳香族モノマーの例としては、9,9−ジアルキル−2,7−フルオレンジボロネート(fluorenediboronates)および9,9−ジアリール−2,7−フルオレンジボロネートが挙げられる。1つの第1の反応性基と1つの第2の反応性基とを有する適切な芳香族モノマーの例としては、4−ブロモベンゼンボロネート(bromobenzeneboronate)および9,9−二置換−2−ブロモ−7−フルオレンボロネート(fluoreneboronates)が挙げられる。
好ましくは、本発明の方法は、(i)図2に示された式IIIを有するフルオレン基、(ii)図3に示された式IVを有する芳香族基、(iii)図7に示された式Vを有する六員複素環式芳香族基、(iv)図8に示された式VIを有する五員複素環式芳香族基、(v)図9に示された式VIIを有する芳香族基、(vi)図10に示された式VII、図11に示された式IX、および図12に示された式Xから式XIIIを有する縮合環芳香族基、ならびに(vii)それらの組合せから選択される芳香族部分を含むモノマーで行われ、ここで:
各式III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、およびXからXIII中:
Rは、各場合において同じかまたは異なってもよい炭素原子上の置換基であり、水素、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、F、−CN、−OR9、−CO29、Cψθλ
−OCψθλ、−SR9、−N(R92、−P(R92、−SOR9、−SO29、−NO2、および図13に示された式XIVを有し、「式XIV」で以下にさらに説明されるようなベータ−ジカルボニルから選択されるか;隣接したR基は、ともに、五員もしくは六員シクロアルキル環、アリール環、またはヘテロアリール環を形成することができ:
9は、各場合において同じかまたは異なってもよいヘテロ原子上の置換基であり、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択され;
ψは、1から20の整数であり、θおよびλは、下記等式A1を満たす整数であり:
θ+λ=2ψ+1; (等式A1);
各式IV、V、VI、VII、VIII、IX、X、およびXI中:
Eは、各場合において同じかまたは異なってもよく、単結合、またはアリーレンおよびヘテロアリーレンから選択される結合基であり;
式VI中:
Aは、各場合において独立してCまたはNであり、γは、0、または1もしくは2から選択される整数であり、Aが両方ともNである場合、γは0であり;または、Aの一方がNであり、Aの一方がCである場合、γは1であり;または、Aが両方ともCである場合、γは2であり;
Qは、O、S、SO2、またはNR9であり、ここで:
9は、各場合において同じかまたは異なってもよいヘテロ原子上の置換基であり、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択され;
式VII中:
1は、カルボニル基、O、S、SO2、またはNR9であり、ここで:
9は、各場合において同じかまたは異なってもよいヘテロ原子上の置換基であり、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択され;
Wは、H、アルキル、またはヘテロアルキルであるか;Wの両方が、ともに、1つの単結合を表すことができ;
式VIII中:
2つのEは、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−、1,8−、1,7−、1,3−、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、または2,7−位にあり;
式IX中:
2つのEは、1,2−、1,4−、1,10−、1,5−、1,6−、1,6−、1,8−、2,3−、2,10−、2,5−、2,6−、2,7−、または9,10−位にあり;
式X中:
第1のEは、1、2、または3位にあり、第2のEは、6、7、または8位にあり;
式XI中:
第1のEは、2、3、または4位にあり;第2のEは、7、8、または9位にあり;
式XIV中:
10は、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択され;
δは、0、または1から12の整数である。
(フルオレンベースの芳香族部分)
1つの好ましい芳香族部分は、図2に示された式IIIを有するフルオレンベース単位である。好ましいR基は、1から30の炭素原子を有するアルキル基、1〜30の炭素原子と、S、N、またはOの1以上のヘテロ原子とを有するヘテロアルキル基、6から18の炭素原子を有するアリール基、および2から18の炭素原子と、S、N、またはOの1以上のヘテロ原子とを有するヘテロアリール基である。適切なR基の例としては、オレフィン不飽和のあるおよびない、n−およびイソ−ブチル、ペンチル、直鎖状および分枝状、ヘキシル、2−エチルヘキシルを含むオクチルからヘキサデシル以上;フェニル基、チオフェン基、カルバゾール基、アルコキシ基、フェノキシ基、およびシアノ基が挙げられる。フルオレン芳香族部分の9位の炭素原子上のより好ましいR基は、直鎖状および分枝状C6からC10アルキルである。フルオレン芳香族部分のフェニル環上のより好ましいR基は、H、C1〜C4アルコキシ、フェノキシ、C1〜C4アルキル、フェニル、またはシアノである。
適切な第1の芳香族部分の一例が、図2に、式III(a)として示されている。
(付加的な芳香族部分)
各式IV、V、VI、VII、VIII、IX、X、およびXI中、E結合基のいずれか1つ以上が、ヘテロアリーレンから選択される場合、ヘテロアリーレンは、図13に示された式XVおよびXVIを有する基から選択することができ、ここで:
式XV中:
Rは、各III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、XからXIIIについて上述されたとおりであり;
1は、単結合であり;
式XVI中:
RおよびQは、各III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、XからXIIIについて上述されたとおりであり;
1は、単結合である。
(式IV)
あるいは、芳香族部分は、図3に示された構造、式IVを有する芳香族であってもよい。R基は、好ましくは、1から12の炭素原子を有する、部分的にまたは完全にフッ素化されたアルキル基、特にCF3、1から12の炭素原子を有するアルコキシ基、3から15の炭素原子を有するエステル、−NO2、−SR9、−N(R92、−P(R92、−SOR9、−SO29(R9は好ましくは1から12の炭素原子を有するアルキル基である)、および図13に示された式XIVを有するベータ−ジカルボニル(R10は好ましくは1から12の炭素原子を有するアルキル基であり、δは好ましくは0、1、または2である)から選択される。
式IVを有する適切な第2の芳香族部分の例が、図4から図6に、式IV(a)からIV(z)として示され、ここで:
式IV(v)からIV(y)中:
Rは、各式III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、XからXIIIについて上述されたとおりである。
(式V)
あるいは、芳香族部分は、図7に示された構造、式Vを有する二価六員環複素環式芳香族基であってもよい。好ましいR基は、水素、C1〜C5アルキル基、C6〜C20アリール基、およびC4〜C20ヘテロアリール基である。適切なE結合基の例としては、ピリジンジイル(−C54N−)およびビピリジンジイル(−C54N−C54N−)が挙げられる。
式Vを有する適切な芳香族部分の例が、図7に、式V(a)からV(g)として示されている。
(式VI)
あるいは、芳香族部分は、図8に示された構造、式VIを有する五員環複素環式芳香族基であってもよい。好ましいR基は、H、C1〜C5アルキル基、およびC6〜C20アリール基であり、より好ましくは、C6〜C12アリール基である。適切なE結合基の例としては、ピロールジイル(−C43N−)およびチオフェンジイル(−C43S−)が挙げられる。
式VIを有する適切な芳香族部分の例が、図8に、式VI(a)からVI(h)として示され、ここで:
式VI(a)中:
Rは、各式III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、XからXIIIについて上述されたとおりであり;
式VI(h)中:
9は、各場合において同じかまたは異なってもよいヘテロ原子上の置換基であり、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択される。
(式VII)
あるいは、芳香族部分は、図9に示された構造、式VIIを有することができる。R基は、好ましくは、H、C1〜C12アルキル、C6〜C10アリールまたはアルキル置換アリールである。さらに好ましくは、R基は、H、C1〜C4アルキル、またはフェニルである。好ましくは、2つのWは、1つの単結合を表す。
このタイプの適切な第2の芳香族部分の例は、式VII(a)から式VII(e)の構造を有するものであり、ここで:
式VII(a)、VII(b)中:
Rは、各式III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、XからXIIIについて上述されたとおりであり;
式VII(e)中:
9は、各場合において同じかまたは異なってもよいヘテロ原子上の置換基であり、アルキル、アリール、ヘテロアルキル、およびヘテロアリールから選択される。
(式VIIIからXIII)
あるいは、芳香族部分は、図10に示された構造、式VIII、図11に示された構造、式IX、および図12に示された構造、式XからXIIIを有する二価縮合環芳香族基であってもよい。R基は、好ましくは、H、C1〜C20アルキル、またはC6〜C20アリールである。
式VIII中、Eは、好ましくは、1,4−、1,5−、1,8−、2,3−、または2,6−位にある。式VIIIを有する適切な第2の芳香族部分の例が、図10、式VIII(a)からVIII(d)に示されている。
式IX中、Eは、好ましくは、1,4−、1,5−、1,8−、2,6−、または9,10−位にある。式IXを有する適切な第2の芳香族部分の一例が、図11、式IX(a)に示されている。
上記芳香族モノマーから形成されたポリマーは、ホモポリマー、交互コポリマー、または統計的コポリマーであってもよい。これらの異なったタイプのポリマーは、次のとおりに例示することができる。ホモポリマーは、図5の式IV(k)のジブロモ誘導体(2つの単結合が臭素に付着している)と、式IV(k)のジボロン酸誘導体との反応によって、形成することができる。ホモポリマーは、また、式IV(k)のモノ−ブロモ−モノ−ボロン酸誘導体の重合によって形成することができる。
あるいは、式IV(k)のジブロモ誘導体を、図5の式IV(l)のジボロン酸誘導体と反応させて、オクタフルオロ−ビフェニルモノマー単位がフルオロフェニルモノマー単位と交互する交互コポリマーを形成することができる。
あるいは、式IV(k)のモノ−ブロモ−モノ−ボロン酸誘導体を、式IV(l)のモノ−ブロモ−モノ−ボロン酸誘導体と反応させて、オクタフルオロ−ビフェニルモノマー単位およびフルオロフェニルモノマー単位の統計的分布を有する統計的コポリマーを形成することができる。
あるいは、式IV(k)のジブロモ誘導体および式IV(l)のジブロモ誘導体を、図5の式IV(q)のジボロン酸誘導体と反応させることができる。これは、トリフルオロメチル−フェニルモノマー単位が、オクタフルオロ−ビフェニルモノマー単位およびフルオロフェニルモノマー単位の統計的分布と交互するコポリマーをもたらす。
上記芳香族部分を含有するモノマーから製造されたポリマー中、R基は、本質的に、ポリマーバックボーンからの側鎖である。したがって、R基の最終選択は、これらの側鎖が最終ポリマーの特性において果たすであろう役割を考慮に入れなければならない。これらの特性としては、電子的特性、可溶性特性、処理可能性特性、フィルム形成特性、鎖間相互作用を向上させるか低下させること、有機溶媒中の可溶性を誘起すること、ホストポリマーとのブレンドにおける適合性を誘起すること、イオンを溶媒和するように高誘電率を誘起すること、イオン移動度を向上させることなどが挙げられる。さらに、R基を置換する場合、置換基選択において、そのような置換基の立体効果を考慮しなければならない。
本発明の方法によって製造されたポリマーは、さらに、ペルフルオロアルキル基をポリマーの芳香環に導入することができる材料でポリマーを処理することによって、ペルフルオロアルキル基と置換することができる。適切なペルフルオロアルキル化(perfluoroalkylating)材料としては、ペルフルオロアルキルハライド、特にペルフルオロアルキルヨージド、およびルテニウム(II)触媒の存在下におけるペルフルオロアルキルスルホニルクロリドが挙げられる。
(B.触媒)
本発明の方法における触媒は、各々少なくとも1つのホスフィンオキシド配位子に結合した2つの遷移金属原子を含むホスフィンオキシド遷移金属錯体ダイマーを含み、各遷移金属が、金属−リン結合を介して前記配位子に結合され、2つの遷移金属原子が、2つのハロゲン原子を介して架橋されている。好ましくは、ホスフィンオキシド遷移金属錯体ダイマーは、図1に示された式Iまたは式IIを有し、
式中、Mは、8から10周期族から選択される遷移金属であり;Xはハロゲンであり;R1およびR2は、各場合において同じかまたは異なり、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、複素環式、有機金属、Cl、Br、I、SR3、OR4、PR56、およびNR78からなる群から独立して選択され、式中、R3、R4、R5、R6、R7、およびR8は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルアミノ、アルコキシ、アリールオキシ、および複素環式からなる群から独立して選択され、任意に、R1およびR2は、ともに環を形成することができる。
Mは、好ましくは10族金属であり、最も好ましくは、PdまたはNiである。
適切なR1基およびR2基の例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、メチルシクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロヘキシル、ベンジル、フェニル、o−トリル、m−トリル、p−トリル、キシリル、ビニル、アリル、ブテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、シクロオクタジエニル、ブチニル、メトキシ、フェノキシ、トルイル、クロロベンジル、フルオロエチル、p−CH3−S−C65、2−メトキシ−プロピル、(CH33SiCH2、ピリジル、ピリミジニル、ピロリル、ピラゾリル、ピラジニル、ピリダジニル、オキサゾリル、フラニル、キノリニル、イソキノリニル、チアゾリル、およびチエニルであり、これらは、任意に、たとえば、ハロゲン、低級アルキル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、トリフルオロメチル、低級アシルオキシ、アリール、ヘテロアリール、およびヒドロキシと置換することができる。R1およびR2は、好ましくは、C1〜C20ヒドロカルビルおよびC4〜C20複素環式から選択され、最も好ましくは、C1〜C12ヒドロカルビルである。
触媒は、一般に、適切な溶媒中で、ホスフィンオキシド配位子と単純金属塩とを混合することによって、調製することができる。ホスフィンオキシド配位子は、別々に加えることができるか、クロロホスフィン類似体、R12P−Clと、水とを組合せることによってその場で調製することができる。適切な金属塩としては、ハロゲン化物および酢酸塩が挙げられる。たとえばシクロオクタジエンを有する、金属錯体も、使用することができる。ホスフィンオキシドと金属とのモル比が2対1である場合、式Iを有する触媒が形成される。モル比が1対1である場合、式IIを有する触媒が形成される。
ホスフィンオキシドは、任意の方法で調製することができる。多様なR基を有するホスフィンオキシドを形成する1つの方法は、(特許文献3)に記載されたようなポリマー骨格の使用による。この方法は、(i)XP R12、XP(=O) R12、HP R12、およびHP(=O)R12からなる群から選択されるホスフィン(X、R1、およびR2は、上で定義されたとおりである)と、(ii)固体担体とを接触させ、1以上の共有結合を介して固体担体に間接的にまたは直接付着されたホスフィン中の少なくとも1つのPをもたらす工程と、(iii)R1およびR2の1以上を、上で定義された任意の他のR1およびR2と置換する工程とを含む。この反応方法では、R1およびR2は、対称、非対称、またはキラルであってもよい。
触媒は、重合反応が進むのを可能にするのに十分な量で存在する。一般に、モノマーの総モルに基いて、少なくとも0.1モルパーセント、好ましくは、少なくとも0.3モルパーセント。
(C.塩基)
無機塩基および有機塩基を本発明の方法で使用してもよい。「有機塩基」という用語は、ヒドロキシルイオン源、および水と組合されてヒドロキシルイオン源を生成するルイス(Lewis)塩基を含む。塩基の機能は、第2の反応性基、Yを、反応性種、−B(OH)3に変えることである。最も適切な塩基は、モノマーおよび溶媒系の性質による。
本発明の方法に有用な無機塩基の例としては、アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ金属重炭酸塩が挙げられる。微量の水の存在下で、塩基を固体として反応混合物に加えることが好都合であり得る。実際には、数滴の水を、塩基とともに、反応混合物に加えることができる。あるいは、無機塩基を、1−2M炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムなどの水性アルカリ金属炭酸塩または水性アルカリ金属重炭酸塩の溶液として、加えることができる。本発明の方法に有用な有機塩基の例としては、トリエチルアミンおよびナトリウムt−ブトキシドが挙げられる。存在する塩基の量は、第2の反応性基、すなわち、ボロン酸、ボロン酸エステル、またはボラン1モルあたり少なくとも1モルでなければならない。好ましくは、塩基を、第2の反応性基の各モルに対して塩基1から3モルの範囲内の量で使用する。
(D.溶媒)
溶媒は、反応のためのビヒクルまたは媒体として役立つ。本発明の方法に使用するのに適した溶媒としては、少なくとも1パーセント、より好ましくは、少なくとも2パーセントの溶液濃度に、モノマーを溶解できるものが挙げられる。一般に、有機溶媒を使用する。好ましくは、溶媒は、C6〜C20芳香族基含有化合物であり、より好ましくは、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレン、アニソール、またはそれらのフッ素化類似体であり、トルエンが最も好ましい。より好ましい実施形態において、上記芳香族溶媒を、金属を錯体化できる第2の極性溶媒のより少ない量と混合する。そのような極性溶媒の例としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、およびジメチルホルムアミドが挙げられる。一般に、第2の極性溶媒は、第1の芳香族溶媒の体積に基いて、約10から40体積%の量で存在する。1を超える各タイプの溶媒の混合物も使用することができる。
(方法)
本発明の方法において、成分を加える順序は、特に重要でない。最も好都合に、モノマー混合物を、最初に溶媒と組合せ、触媒および塩基を、この組合せに加える。
反応は、一般に、50℃より高い温度、好ましくは約100℃で行われる。反応における溶媒の総体積は、ポリマー分子量の増加によって、反応混合物がますます粘性になるので、還流において、効率的な混合を維持できるようなものでなければならない。これは、一般に、ポリマー毎グラムに対して溶媒5〜20mLの範囲内、好ましくは、ポリマー毎グラムに対してトルエン約10mLである。反応時間は、数時間から数日であってもよい。蒸発、または第2の溶媒による沈殿およびその後の濾過などの、従来の技術を用いて、ポリマーを反応混合物から単離することができる。
本発明の方法は、酸素のない雰囲気を用いることができるが、これが必要ではない。したがって、オープンシステム内で還流下で反応を行うことができる。これは、酸素のない雰囲気が必要であった以前の方法の場合より柔軟性および低いコースト(coast)を考慮する。
(電子デバイス)
本発明は、また、2つの電気接触層間に配置された、少なくとも1つの光活性層を含む電子デバイスであって、電子デバイスの光活性層の少なくとも1つが、本発明の方法によって製造されたポリマーを含む、電子デバイスに関する。図14に示されているように、典型的なデバイス100は、アノード層110、カソード層150、ならびにアノード110とカソード150との間の電気活性層120、130、および任意に140を有する。アノードに隣接して、正孔注入/輸送層120がある。カソードに隣接して、電子輸送材料を含む任意の層140がある。正孔注入/輸送層120とカソード(または任意の電子輸送層)との間に、光活性層130がある。本発明のコポリマーは、正孔注入/輸送層120および/または光活性層130および/または任意の電子注入/輸送層140に有用であることができる。
デバイスは、一般に、また、アノードまたはカソードに隣接してもよい支持体(図示せず)を含む。支持体がアノードに隣接していることが、最も多い。支持体は、柔軟性でも剛性でもよく、有機でも無機でもよい。一般に、ガラスまたは柔軟性有機フィルムが、支持体として使用される。アノード110は、正電荷担体を注入または収集するのに特に効率的な電極である。アノードは、好ましくは、金属、混合金属、合金、金属酸化物、または混合金属酸化物を含有する材料から製造される。適切な金属としては、11族金属、4族、5族、および6族の金属、ならびに8〜10族遷移金属が挙げられる。アノードが光透過性であるべき場合、インジウム−スズ−酸化物などの、12族、13族、および14族金属の混合金属酸化物が、一般に使用される。アノード110は、また、(非特許文献2)に記載されているように、ポリアニリンなどの有機材料を含んでもよい。
アノード層は、通常、物理蒸着プロセスまたはスピンキャスティングプロセスによって付与される110である。「物理蒸着」という用語は、真空中で行われる、さまざまな堆積方法を指す。したがって、たとえば、物理蒸着は、イオンビームスパッタリングを含むスパッタリングの全形態、ならびにe−ビーム蒸着および抵抗蒸着などの蒸着の全形態を含む。有用な物理蒸着の具体的な一形態が、rfマグネトロンスパッタリングである。
本発明のコポリマーは、層120の正孔輸送材料として機能してもよい。正孔注入/輸送を促進できる他の材料としては、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(TPD)およびビス[4−(N,N−ジエチルアミノ)−2−メチルフェニル](4−メチルフェニル)メタン(MPMP);およびポリビニルカルバゾール(PVK)などの正孔輸送ポリマー;(フェニルメチル)ポリシラン、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT);およびポリアニリン(PANI);4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(BCP)などの電子および正孔輸送材料;または、トリス(8−ヒドロキシキノラート(hydroxyquinolato))アルミニウム(Alq3)などのキレート化オキシノイド化合物などの、電子および正孔輸送特性が良好な発光材料が挙げられる。
正孔注入/輸送層120は、スピン−コーティング、キャスティング、およびグラビア印刷などの印刷を含む、任意の従来の手段を用いて、付与することができる。この層は、また、インクジェット印刷、熱パターニング、または物理蒸着によって、付与することができる。
一般に、アノード110および正孔注入/輸送層120は、パターニングされる。パターンは、必要に応じて変わってもよいことが理解される。これらの層は、たとえば、第1の電気接触層材料を付与する前に、第1の柔軟性複合バリヤ構造上に、パターニングされたマスクまたはフォトレジストを配置することによって、パターンで付与することができる。あるいは、これらの層を、1つの全体的な層として付与し、その後、たとえばフォトレジストおよび湿式化学エッチングを用いて、パターニングすることができる。正孔注入/輸送層は、また、インクジェット印刷、リソグラフィ、または熱伝達パターニングによって、パターンで付与することができる。当該技術分野において周知の他のパターニングプロセスも用いることができる。
デバイス100の用途によって、光活性層130は、印加電圧によって活性化される発光層(発光ダイオードまたは発光電気化学セルにおけるような)、放射エネルギーに応答し、印加バイアス電圧を用いてまたは用いずに信号を発生する材料の層(光検出器におけるような)であってもよい。光検出器の例としては、光伝導セル、フォトレジスタ、フォトスイッチ、フォトトランジスタ、および光電管、および光電池が挙げられ、これらの用語は、ジョン・マーカス(Markus,John)、電子工学・核工学辞典(Electronics and Nucleonics Dictionary)、470および476(マグロウヒル・インコーポレイテッド(McGraw−Hill,Inc.)1966年)に記載されている。
デバイス100が発光デバイスである場合、光活性層130は、十分なバイアス電圧が電気接触層に印加されたときに発光する。本発明のコポリマーを発光活性層130に使用してもよい。他の既知の発光材料としては、たとえば、タン(Tang)、米国特許公報(特許文献4)、ヴァン・スライク(Van Slyke)ら、米国特許公報(特許文献5)に記載されているような小さい分子材料が挙げられ、これらの特許の関連部分を、引用により、ここに援用する。あるいは、そのような材料は、フレンド(Friend)ら(米国特許公報(特許文献6));ヒーガー(Heeger)ら(米国特許公報(特許文献7));ナカノ(Nakano)ら(米国特許公報(特許文献8))に記載されているようなポリマー材料であってもよく、これらの特許の関連部分を、引用により、ここに援用する。発光材料は、添加剤を使用しておよび使用せずに、別の材料のマトリックス中に分散させてもよいが、好ましくは、単独で層を形成する。活性有機層の厚さは、一般に、50〜500nmの範囲内である。
電子デバイス100が光検出器である場合、光活性層130は、放射エネルギーに応答し、バイアス電圧を用いてまたは用いずに信号を発生する。放射エネルギーに応答し、バイアス電圧を用いて信号を発生できる材料(光伝導セル、フォトレジスタ、フォトスイッチ、フォトトランジスタ、光電管の場合など)としては、たとえば、多くの共役ポリマーおよびエレクトロルミネセンス材料が挙げられる。放射エネルギーに応答し、バイアス電圧を用いずに信号を発生できる材料(光伝導セルまたは光電池の場合など)としては、光と化学的に反応し、それにより信号を発生する材料が挙げられる。そのような感光性化学反応性材料としては、たとえば、多くの共役ポリマーならびにエレクトロルミネセンス材料およびフォトルミネセンス材料が挙げられる。具体的な例としては、MEH−PPV(非特許文献3);ならびにCN−PPVを有するMEH−PPV複合体(非特許文献4)が挙げられるが、これらに限定されない。
活性有機材料を含有する光活性層130は、スピン−コーティング、キャスティング、および印刷を含む、任意の従来の手段によって、溶液から付与することができる。活性有機材料は、材料の性質によっては、蒸着プロセスによって直接付与することができる。活性ポリマー前駆体を付与し、次に、典型的には加熱によって、ポリマーに変えることも可能である。
カソード150は、電子または負電荷担体を注入または収集するのに特に効率的な電極である。カソードは、第1の電気接触層(この場合、アノード)より仕事関数が低い、いかなる金属または非金属であってもよい。第2の電気接触層の材料は、1族のアルカリ金属(たとえば、Li,Cs)、2族(アルカリ土類)金属、12族金属、希土、ランタニド、およびアクチニドから選択することができる。アルミニウム、インジウム、カルシウム、バリウム、およびマグネシウム、ならびに組合せなどの材料を使用することができる。
カソード層150は、通常、物理蒸着プロセスによって付与される。一般に、カソード層は、アノード層110および導電性ポリマー層120に関して上述されたように、パターニングされる。同様の処理技術を用いて、カソード層をパターニングすることができる。
任意の層140は、電子輸送を促進し、また、層界面における急冷反応を防止するために、バッファ層または閉込め層として役立つように、機能することができる。好ましくは、この層は、電子移動度を促進し、急冷反応を低減する。任意の層140の電子輸送材料の例としては、トリス(8−ヒドロキシキノラート)アルミニウム(Alq3)などの金属キレート化オキシノイド化合物;2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(DDPA)または4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(DPA)などのフェナントロリンベースの化合物;ならびに2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)および3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)などのアゾール化合物が挙げられる。
有機電子デバイス中に他の層を有することが知られている。たとえば、導電性ポリマー層120と活性層130との間に、正電荷輸送および/またはこれらの層のバンドギャップマッチングを促進するか、保護層として機能するための層(図示せず)があってもよい。同様に,活性層130とカソード層150との間に、負電荷輸送および/またはこれらの層間のバンドギャップマッチングを促進するか、保護層として機能するための付加的な層(図示せず)があってもよい。当該技術分野において知られている層を使用することができる。さらに、上記層のいずれも、2以上の層からなってもよい。あるいは、無機アノード層110、導電性ポリマー層120、活性層130、およびカソード層150の一部または全部を、電荷担体輸送効率を高めるために表面処理してもよい。各構成要素層の材料の選択は、好ましくは、高デバイス効率のデバイスを提供するという目標のバランスをとることによって決定される。
デバイス100は、適切な基材上に、個別の層を、順次、堆積させることによって、準備することができる。ガラスおよびポリマーフィルムなどの基材を使用することができる。大抵の場合、アノードを基材に付与し、そこから層を積重ねる。しかし、最初にカソードを基材に付与し、逆の順序で層を加えることが可能である。一般に、異なった層は、次の範囲の厚さを有する:無機アノード110、500〜5000Å、好ましくは1000〜2000Å;導電性ポリマー層120、50〜2500Å、好ましくは200〜2000Å;発光層130、10〜1000Å、好ましくは100〜800Å;任意の電子輸送層140、50〜1000Å、好ましくは200〜800Å;カソード150、200〜10000Å、好ましくは300〜5000Å。
次の実施例は、本発明のいくつかの特徴および利点を例示する。それらは、本発明を例示するが、限定しないことが意図される。特に明記しない限り、パーセンテージはすべて、重量による。
(実施例1)
この実施例は、図1に示された式Iを有する触媒、[ビス−(ジ−t−ブチル亜ホスフィン酸(butylphosphinous acid))]パラジウムクロリドダイマー{[(t−Bu)2P(OH)]2PdCl]}2の調製を例示する。
方法A.ドライボックス内に、(t−Bu)2P−Cl1.608g(8.90mmol)を1,4−ジオキサン50mLおよびH2O160.0mg(8.90mmol)に溶かした溶液を、室温で10分間、撹拌し、Pd(OAc)21.0g(4.45mmol)を、5分以内で、徐々に加えた。次に、結果として生じる混合物をドライボックスから取出し、5時間、還流させた。この時点における反応混合物のリン−31 NMRスペクトルは、δ=125.5(〜5%)、123.5(〜45%)、123.3(〜45%)共鳴を示し、変化しない(t−Bu)2PClおよび(t−Bu)2P(O)Hはなかった。室温への冷却後、混合物を回転蒸発によって濃縮し、[ビス−(ジ−t−ブチル亜ホスフィン酸)]パラジウム(I)クロリドダイマー1.85g(89%収率)をもたらした。1H NMR(300MHz、CDCl3):δ=1.37(d、J=14.57Hz)ppm。13C NMR(76MHz、CDCl3):δ=41.9(t、J=14.41Hz)、29.48(s)ppm。31P NMR(121MHz、CDCl3):δ=124.0ppm。1H結合31P NMR(121MHz、CDCl3):δ124.9(s)ppm。C327644Pd2の計算された分析値:C、41.21;H、8.21;P、13.28;Cl、7.60。見出された:C、41.21;H、8.66;P、13.28;Cl、7.54。結晶サンプルは、ジクロロメタンとヘキサンとの混合物からのゆっくりした再結晶によって得られた。
方法B.磁気撹拌バーを備えた丸底フラスコ500mLに、CH2Cl2中の(t−Bu)2PClおよびH2O、Pd(OAc)21.0g(4.45mm)、ならびに1,4−ジオキサン100mLから生成された(t−Bu)2PH(O)1.469g(8.90mm)を入れた。次に、結果として生じる混合物を、空気に曝された条件下で、20時間、加熱して穏かな還流にした。反応混合物のリン−31 NMRスペクトルは、δ=125.5(〜5%)および123.4(〜95%)共鳴を示し、変化しない(t−Bu)2PH(O)はなかった。室温への冷却後、溶液を回転蒸発によって濃縮し、残留物をヘキサン(10×100mL)で抽出した。抽出物を組合せ、真空中で乾燥させて、黄色固体1.80g(87%収率)をもたらした。それは、1Hおよび31P NMRによって、>95%純粋であった。31P NMR(121MHz、CDCl3):δ=124.0ppm。
方法C.磁気撹拌バーを備えた丸底フラスコ500mLに、(t−Bu)2PH(O)1.160g(7.15mmol)、PdCl20.621g(3.50mmol)、およびTHF100mLを入れた。次に、結果として生じる混合物を、空気に曝された条件下で、14時間、加熱して穏かな還流にした。反応混合物のリン−31 NMRスペクトルは、δ=123.5(〜5%)、122.7(〜95%)共鳴を示し、変化しない(t−Bu)2PH(O)はなかった。室温への冷却後、溶液を回転蒸発によって濃縮し、(ジ−t−ブチル亜ホスフィン酸)パラジウム(I)クロリドダイマー1.80g(87%収率)をもたらした。
方法D.ドライボックス内に、(t−Bu)2P−Cl4.076g(22.56mmol)をTHF135mLおよびH2O407mg(22.61mmol)に溶かした溶液を、室温で10分間、撹拌し、PdCl22.0g(11.28mmol)を、5分以内で、徐々に加えた。次に、結果として生じる混合物をドライボックスから取出し、24時間、還流させた。この時点における反応混合物のリン−31 NMRスペクトルは、主共鳴としてδ=123.5(〜5%)、122.7(〜80%)を示した。室温への冷却後、混合物を回転蒸発によって濃縮し、(ジ−t−ブチル亜ホスフィン酸)パラジウム(I)クロリドダイマー4.30g(82%収率)をもたらした。
X線結晶分析により、ダイマー構造を確認した。
(実施例2)
この実施例は、図1に示された式IIを有する触媒、(ジ−t−ブチル亜ホスフィン酸)パラジウムジクロリドダイマーの調製を例示する。
[(t−Bu)2P(OH)PdCl22
方法A.磁気撹拌バーを備えた丸底フラスコ500mLに、(t−Bu)2PH(O)1.160g(7.15mm)、PdCl21.242g(7.00mm)、およびTHF100mLを入れた。次に、結果として生じる混合物を、空気に曝された条件下で、20時間、加熱して穏かな還流にした。反応混合物のリン−31 NMRスペクトルは、δ146.96(一重項、約95%)および123.0(一重項、約5%)共鳴を示し、変化しない(t−Bu)2PH(O)はなかった。室温への冷却後、溶液を濾過し、回転蒸発によって濃縮して、ジクロロ(ジ−t−ブチル亜ホスフィン酸)パラジウム(II)ダイマー2.0gをもたらした。1H NMR(500MHz、CDCl3):δ5.23(m、1H)、1.43(d、J=16.3Hz、18H)ppm。13C NMR(125MHz、CDCl3):δ42.2(d、JP~C=25.4Hz)、28.0ppm。31P NMR(CDCl3、202MHz):δ145.0ppm。C16382214Pd2の計算された分析値:C、28.3;H、5.64。見出された:C、27.86;H、5.47。結晶サンプルは、ジクロロメタンとヘキサンとの混合物からのゆっくりした再結晶によって得られた。分析は、ダイマー構造を示した。
方法B.Pd(COD)Cl22.0g(7.00mmol)および(t−Bu)2PH(O)1.16g(7.03mmol)を1,4−ジオキサン100mLに溶かした溶液を、還流下で、17時間、沸騰させた。この時点で1H結合31P NMRによって反応混合物を検査すると、δ147.6ppmにおいて一重項のみを示した。真空中で濾液から溶媒を除去し、残留物をCH2Cl2に溶解した。真空中での濾液の蒸発、その後のCH2Cl2/ヘキサン(95:5体積比)の混合物からの結晶化により、暗褐色[(t−Bu)2P−(OH)PdCl222.0g(84%収率)をもたらした。1H NMR(500MHz、CDCl3):δ=5.23(m、1H)、1.43(d、J=16.3Hz、18H)ppm。13C NMR(125MHz、CDCl3):δ=42.2(d、JP~C=25.4Hz)、28.0ppm。31P NMR(CDCl3、202MHz):δ=145.0ppm。
方法C.ドライボックス内に、(t−Bu)2P−Cl1.019g(5.64mmol)をTHF100mLおよびH2O102mg(5.64mmol)に溶かした溶液を、室温で10分間、撹拌し、PdCl21.0g(5.64mmol)を、5分以内で、徐々に加えた。次に、結果として生じる混合物をドライボックスから取出し、6時間、還流させた。この時点における反応混合物のリン−31 NMRスペクトルは、δ=146.6(一重項、約70%)および122.7(一重項、約30%)共鳴を示した。結果として生じる混合物を、さらに18時間、還流させた後、未加工の生成物は、そのリン−31 NMRスペクトルによって、タイトル錯体2とジ−t−ブチルホスフィンクロリドパラジウムクロリドダイマーとの混合物であることが示され、リン−31NMRスペクトルは、ほぼ同量の主成分としてのδ=164.7(一重項)であった。
(実施例3)
この実施例は、本発明の方法を用いる、交互コポリマーであるポリフルオレンコポリマーの調製を例示する。
トルエン(10ml)およびDMF(2ml)を、撹拌バーを備え、2,7−ジヨード−9,9−ビス(2−エチルヘキシル)フルオレン(1.07g、1.66mmol)および1,4−ベンゼンジボロン酸ビス(ネオペンチルグリコール)環状エステル(0.50g、1.66mmol)を収容する50mlのシュレンク(Schlenck)管に加えた。次に、実施例1(15mg、0.0166mmol)からの触媒、および炭酸カリウム(2.00g、14.47mmol)を加えた。溶液を、強力に撹拌しながら、油浴中、100℃で、48時間、加熱した。混合物を室温に冷却し、次に、メタノール(100ml)と、アセトン(100ml)と、濃塩酸(5ml)との溶液中に沈殿させた。2時間の撹拌後、混合物を濾過した。次に、固体残留物をクロロホルムに溶解し、再び、メタノール(100ml)と、アセトン(100ml)と、濃塩酸(5ml)との溶液中に沈殿させた。1時間の撹拌後、混合物を濾過した。最後に、残留物を、メタノール、水、およびメタノール中で、引続いて洗浄し、真空中で乾燥させた。ポリマーをnmrによって分析した。数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィによって7400であることが定められた。
本発明の方法に有用な触媒の式Iおよび式IIを示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の式IIIおよび式III(a)を示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の式IVを示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の式IV(a)からIV(j)を示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の式IV(k)からIV(s)を示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の式IV(t)からIV(z)を示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の式Vおよび式V(a)からV(g)を示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の式VIおよび式VI(a)からVI(h)を示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の式VIIおよび式VII(a)からVII(e)を示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の式VIIIおよび式VIII(a)からVIII(d)を示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の式IXおよびIX(a)を示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の式XからXIIIを示す。 本発明の方法に有用な芳香族部分の置換基の式XIVからXVIを示す。 発光デバイス(LED)の概略図である。

Claims (9)

  1. 芳香族ポリマーを製造する方法であって、該方法が:
    (a)下記から選択されるモノマー混合物と:
    (i)複数の少なくとも1つの第1の芳香族モノマーと、複数の少なくとも1つの第2の芳香族モノマーとを含む第1のモノマー混合物であって、前記第1の芳香族モノマーが、少なくとも2つの第1の反応性基を有し、かつ、下記式(I)を有し:
    X−Ar1−X (I)
    式中:
    Xは、ブロモ、ヨード、クロロ、p−トルエンスルホネート、メチルスルホネート、およびトリフルオロメチルスルホネートから選択される前記第1の反応性基であり、
    Ar1は、芳香族部分であり;
    前記第2の芳香族モノマーが、少なくとも2つの第2の反応性基を有し、かつ、下記式(II)を有し:
    Y−Ar2−Y (II)
    式中:
    Yは、ボロン酸、ボロン酸エステル、およびボランから選択される前記第2の反応性基であり、
    Ar2は、式(I)中のAr1と同じかまたは異なった芳香族部分である、第1のモノマー混合物;ならびに
    (ii)複数の少なくとも1つの第3の芳香族モノマーおよび少なくとも1つの第4の芳香族モノマーを含む第2のモノマー混合物であって、前記少なくとも1つの第3の芳香族モノマーが、少なくとも1つの第1の反応性基と、少なくとも1つの第2の反応性基とを有し、かつ、下記式(III)を有し:
    X−Ar3−Y (III)
    式中:
    XおよびYは、それぞれ、式(I)および(II)中で定義されたとおりであり、
    Ar3は、式(I)中のAr1および式(II)中のAr2と同じかまたは異なった芳香族部分であり;
    前記少なくとも1つの第4の芳香族モノマーが、少なくとも1つの第1の反応性基と、少なくとも1つの第2の反応性基とを有し、かつ、下記式(IV)を有し:
    X−Ar4−Y (IV)
    式中:
    XおよびYは、それぞれ、式(I)および(II)中で定義されたとおりであり、
    Ar4は、式(I)中のAr1、式(II)中のAr2、および式(III)中のAr3と同じかまたは異なった芳香族部分である、第2のモノマー混合物;
    (b)各々少なくとも1つのホスフィンオキシド配位子に結合した2つの遷移金属原子を含むホスフィンオキシド遷移金属錯体ダイマーを含む、触媒量の触媒であって、各遷移金属が、金属−リン結合を介して前記配位子に結合され、前記2つの遷移金属原子が、2つのハロゲン原子を介して架橋される触媒と、
    (c)塩基と、
    (d)有機溶媒と
    を含む反応混合物を提供する工程を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記混合物が、酸素のない環境を用いずに提供されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記混合物が、酸素のない雰囲気下で提供されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記塩基が無機材料であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 前記塩基が有機材料であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記混合物が単相系であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 前記混合物が多相系であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 請求項1から7のいずれか一項以上に記載の方法によって製造されることを特徴とする芳香族ポリマー組成物。
  9. 請求項1から7のいずれか一項以上に記載の方法によって製造された芳香族ポリマー組成物を含む少なくとも1つの活性層を含むことを特徴とする電子デバイス。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4846191B2 (ja) * 2003-06-04 2011-12-28 住友化学株式会社 色変換膜および発光装置
KR20060081441A (ko) * 2005-01-07 2006-07-13 삼성전자주식회사 신규한 티오펜-티아졸 유도체 및 이를 이용한 유기박막트랜지스터
EP1864300A4 (en) * 2005-03-16 2009-12-02 Plextronics Inc SOLUBLE POLY (THIOPHENES) COPOLYMERS WITH IMPROVED ELECTRONIC EFFICIENCY
US20090096355A1 (en) * 2005-06-10 2009-04-16 Sumitomo Chemical Company, Limited Aromatic Graft Polymer
WO2008033388A2 (en) * 2006-09-12 2008-03-20 Qd Vision, Inc. A composite including nanoparticles, methods, and products including a composite
GB2588100B (en) * 2019-10-04 2022-09-07 Sumitomo Chemical Co Process of forming a conjugated polymer

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4422672A1 (de) * 1994-06-30 1996-01-04 Hoechst Ag Halogenierte Biphenyl-2,2'-diyl-bis-diphenylphosphine, ihre Herstellung und ihre Verwendung
US5777070A (en) * 1997-10-23 1998-07-07 The Dow Chemical Company Process for preparing conjugated polymers
US6124476A (en) * 1998-04-17 2000-09-26 Symyx Technologies, Inc. Catalyst ligands, catalyst compositions, catalyst metal complexes and processes for cross-coupling aromatic boron compounds with aromatic halogens or perfluoroalkylsulfonates
CN1165563C (zh) 1999-03-05 2004-09-08 剑桥显示技术有限公司 聚合物制备
US6124462A (en) * 1999-11-30 2000-09-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Catalysis using phosphine oxide compounds

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