JP2014504284A - 非線状アセン誘導体および有機半導体としてのそれらの使用 - Google Patents

非線状アセン誘導体および有機半導体としてのそれらの使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、新規な非線状アセン誘導体、それらの調製の方法、有機電子(OE)デバイスにおける半導体としてのそれらの使用、およびこれらの誘導体を含むOEデバイスに関する。

Description

発明の分野
本発明は、新規な非線状アセン誘導体、それらの調製の方法、有機電子(OE)デバイスにおける半導体としてのそれらの使用、およびこれらの誘導体を含むOEデバイスに関する。
背景および従来技術
近年、より多用途であり、より低コストの電子デバイスを生産するための有機半導電性(OSC)材料の開発があった。そのような材料は、広範囲のデバイスまたは装置において用途が見出され、それは、少数の例を挙げると有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機発光ダイオード(OLED)、光検出器、有機光(OPV)電池、センサー、記憶素子および論理回路を含む。有機半導体材料は、典型的には、例えば1ミクロン未満の厚さの薄層の形態にある電子デバイス中に存在する。
OFETデバイスの性能は、主に半導電性材料の電荷担体移動度および電流オン/オフ比率に基づき、したがって理想的な半導体は、オフ状態における低い伝導性、これと組み合わせて高い電荷担体移動度(>1×10−3cm−1−1)を有しなければならない。さらに、酸化によって低下したデバイス性能がもたらされるので、半導電性材料が酸化に対して比較的安定である、すなわちそれが高いイオン化ポテンシャルを有することが、重要である。半導電性材料についてのさらなる要件は、特に薄層の大規模生産および所望されるパターンのための良好な加工性、ならびに有機半導体層の高い安定性、フィルム均一性および完全性である。
従来技術において、様々な材料が、OFETにおいてOSCとして使用するために提案されており、それは、小分子、例えばペンタセンおよびポリマー、例えばポリヘキシルチオフェンを含む。
有望な群の共役小分子半導体は、ペンタセン単位に基づいていた(J. E. Anthony, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 452を参照)。真空蒸着によって薄膜として堆積させた際に、それは、1cm−1−1を超える担体移動度を10より大きい極めて高い電流オン/オフ比と共に有することが示された。(S. F. Nelson, Y. Y. Lin, D. J. GundlachおよびT. N. Jackson, Appl. Phys. Lett., 1998, 72, 1854を参照)。
しかしながら、真空蒸着は、大面積フィルムの製作に適さない高価な加工手法である。最初のデバイス製作は、可溶化基、例えばトリアルキルシリルエチニルを加え、>0.1cm−1−1の移動度を可能にすることにより改善された(Maliakal, K. Raghavachari, H. Katz, E. ChandrossおよびT. Siegrist, Chem. Mater., 2004, 16, 4980を参照)。また、さらなる置換基をペンタセン核単位に加えることによって電界効果トランジスタ(FET)デバイスにおけるその半導電性性能を改善することができることが、報告された(J. E. Anthony, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 452を参照)。
しかしながら、現在まで調査されている従来技術のOSC材料およびそれらを含むデバイスは、尚いくつかの欠点を有し、それらの特性、特に可溶性、加工可能性、電荷担体移動度、オン/オフ比および安定性は、尚さらなる改善の余地を残している。
したがって、良好な電子的特性、特に高い電荷担体移動度および良好な加工可能性、特に有機溶媒への高い可溶性を示すOSC材料についての必要性が、尚ある。さらに、OFETにおいて使用するために、半導電性層中へのソース−ドレイン電極からの改善された電荷注入を可能にするOSC材料についての必要性がある。OPVセルにおいて使用するために、低いバンドギャップを有し、光活性層による改善された集光性を可能にし、より高い太陽電池効率をもたらすことができるOSC材料についての必要性がある。
本発明の目的は、上に記載した従来技術材料の欠点を有せず、特に良好な加工可能性、有機溶媒への良好な可溶性および高い電荷担体移動度を示す、有機半導電性材料としての使用のための化合物を提供することにあった。本発明の他の目的は、専門家に利用可能な有機半導電性材料のプールを拡張することにあった。
これらの目的を、本発明においてクレームした化合物を提供することにより達成することができることが見出された。特に、本発明の発明者らは、前述の問題を、可溶化エチニル置換基を中心の環で含む非線状アセン化合物を提供することにより、少なくとも部分的に解決することができることを見出した。これらのアセン化合物は、湾曲した形状を有し、例えば以下の構造によって例示することができる。
式中、AおよびAは、任意に置換されている芳香族または複素環式基を示し、RおよびRは、カルビルまたはヒドロカルビル基によって置換されているシリルまたはゲルミル基を示し、Rc〜fは、H、ハロゲンまたは互いに架橋されていないカルビルもしくはヒドロカルビル置換基を示す。
これらの化合物が半導体として好適であり、多くの有機溶媒への極めて良好な可溶性を示し、電子デバイス、例えばOFETにおいて半導電性層として使用した際に高い性能を示すことが、見出された。また、そのような化合物を半導体として含むOFETデバイスは、特に溶液堆積製作によって調製した際に、0.1cm/V・sを上回る高い電荷担体移動度値を示すことが、見出された。
WO 2010/099583 A1には、アルキルシリルエチニル基で置換されており、3つの環に共通である少なくとも1個の環原子を含む多環式芳香族化合物、および感光性オプトエレクトロニクス応用におけるそれらの使用が開示されている。しかしながら、本発明のものと同様に湾曲した形状を有する線状ポリアセンは、開示も示唆もされていない。WO 2010/099583 A1の化合物1(7,14−ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)ジベンゾ[b,def]クリセン)は、単結晶X線回折による分析に従って1−Dπ−πスタッキングを示すことが報告された(Winzenberg et al, Chem. Mater. 2009, 21, 5701-5703)。
WO 2010/099583 A1において電荷担体移動度の値が化合物1または他の化合物について言及されていない一方、1−Dπ−πスタッキング結晶モチーフを実証するOSCは、一般的に0.1cm/Vsを下回る、およびいくつかの場合において10−4cm/Vsを下回る低い電荷担体移動度を示す(Payne et al, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4986-4987)。この性能によって、それらが、著しくより高い電荷担体移動度を必要とするほとんどのバックプレーン駆動トランジスタにおける使用、例えばLCDおよびOLEDディスプレイのための有望でない候補となる。
発明の概要
本発明は、式I
式中、個々の基は、以下の意味を有する、
1〜8は、互いに独立してH、F、Cl、Br、I、CN、1〜20個のC原子を有し、非置換であるか、または1つもしくは2つ以上の基Lによって置換されている直鎖状、分枝状または環状アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルキルカルボニルアミド、アルキルアミドカルボニルまたはアルコキシカルボニルオキシを示し、かつここで1つまたは2つ以上の隣接していないCH基は、任意に、各場合において互いに独立して、−O−、−S−、−NR−、−SiR00−、−CY=CY00−または−C≡C−によって、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように置換されており、あるいは5〜20個の環原子を有し、非置換であるか、あるいは1つもしくは2つ以上の基Lによって置換されているアリールまたはヘテロアリールを示し、
あるいは対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRの1つまたは2つ以上は、互いに架橋して、任意に−O−、−S−、−Se−、−Ge−、−SiR00−および−N(R)−から選択された1個もしくは2個以上のヘテロ原子または基によって介在され、任意に置換されている、C〜C40飽和または不飽和環を形成し、
Aは、Si、CまたはGeであり、
R、R’、R’’は、H、1〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルもしくはアルコキシ、2〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルケニル、2〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキニル、2〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルカルボニル、5〜20個の環原子を有するアリールもしくはヘテロアリール、5〜20個の環原子を有するアリールアルキルもしくはヘテロアリールアルキル、5〜20個の環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ、または5〜20個の環原子を有するアリールアルキルオキシもしくはヘテロアリールアルキルオキシからなる群から選択された同一であるかまたは異なる基であり、ここですべての前述の基は、任意に1つまたは2つ以上の基Lで置換されており、
Lは、P−Sp−、F、Cl、Br、I、−OH、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)R、−NR00、C(=O)OH、5〜20個の環原子を有する任意に置換されたアリールもしくはヘテロアリール、または1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有し、ここで1つもしくは2つ以上の隣接していないCH基が任意に、各場合において互いに独立して−O−、−S−、−NR−、−SiR00−、−CY=CY00−もしくは−C≡C−によって、Oおよび/もしくはS原子が互いに直接結合しないように置き換えられており、かつ非置換であるか、あるいは1個もしくは2個以上のFもしくはCl原子またはOH基で置換された、直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルから選択され、
Pは、重合性基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
は、ハロゲンであり、
は、Rについて示した意味の1つを有し、
、R00は、互いに独立してHまたは1〜20個のC原子を有するアルキル基を示し、
、Y00は、互いに独立してH、F、ClまたはCNを示す、
で表される化合物であって、
対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRの少なくとも1つは、互いに架橋されて、任意に−O−、−S−、−Se−、−Ge−、−SiR00−および−N(R)−から選択された1つまたは2つ以上のヘテロ原子または基によって介在され、かつ任意に置換されたC〜C40飽和または不飽和環を形成し、
対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRの少なくとも1つは、互いに架橋されておらず、かつ
当該化合物は、2つより多い環に共通する環原子を含まない
ことを特徴とする、前記化合物に関する。
本発明はさらに、1種または2種以上の式Iで表される化合物および好ましくは有機溶媒から選択された1種または2種以上の溶媒を含む配合物に関する。
本発明はさらに、1種または2種以上の式Iで表される化合物、好ましくは1,000Hzで3.3またはそれ以下の誘電率εを有する1種または2種以上の有機結合剤またはその前駆体、および任意に1種または2種以上の溶媒を含む、有機半導電性配合物に関する。
本発明はさらに、本発明の化合物および配合物の、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたはフォトルミネセント部品またはデバイスにおける電荷輸送、半導電性、電気伝導性、光伝導または発光材料としての使用に関する。
本発明はさらに、本発明の1種または2種以上の化合物または配合物を含む電荷輸送、半導電性、電気伝導性、光伝導または発光材料または部品に関する。
本発明はさらに、本発明の1種または2種以上の化合物、配合物、部品または材料を含む光学的、電気光学的または電子部品またはデバイスに関する。
光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたはフォトルミネセント部品またはデバイスは、限定されずに、有機電界効果トランジスタ(OFET)、薄膜トランジスタ(TFT)、集積回路(IC)、論理回路、キャパシタ、無線自動識別(RFID)タグ、デバイスまたは部品、有機発光ダイオード(OLED)、有機発光トランジスタ(OLET)、フラットパネルディスプレイ、ディスプレイの背面照射、光起電装置(OPV)、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真装置、電子写真記録デバイス、有機記憶デバイス、センサーデバイス、ポリマー発光ダイオード(PLED)、有機プラスモン放射ダイオード(OPED)、ショットキーダイオード中の電荷注入層、電荷輸送層または中間層、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解質膜(PEM)、伝導性基板、伝導性パターン、電池中の電極材料、整列層、バイオセンサー、バイオチップ、セキュリティマーキング、セキュリティデバイス、およびDNA配列を検出し、識別するための部品またはデバイスを含む。
発明の詳細な説明
本発明は、式Iに示した一般構造によって表現された新たな群の化合物に関する。新規であることに加えて、これらの化合物は、以下の特性の1つまたは2つ以上を実証する:
i)アセン核の中心の環でのパラ位における2つのエチニル基、好ましくはトリアルキルシリルエチニル基の追加によって、一般的な有機溶媒中の分子状物質を可溶化することを促進し、当該物質が容易に溶液加工されることが可能になる。(トリアルキルシリル)エチニル置換基の追加によって、また材料が、πスタック整列を示し、したがって溶液からの堆積の後に高度に組織化された結晶性フィルムを形成することが促進される。
ii)(トリアルキルシリル)エチニル基の大きさは、固体状態におけるπスタッキング相互作用に強く影響する。トリアルキルシリル基の直径がアセン核の長さの半分よりも著しく小さい小さな置換基について、一次元π−πスタック、または「スリップドスタック(slipped stack)」配置が、形成する。しかしながら、トリアルキルシリル基の大きさがアセン核の長さの半分とほぼ同一である場合には、二次元πスタック、または「ブリック層(bricklayer)」配置が好まれ、それは、FETデバイスにおける電荷輸送のために最適であると見出された。したがって、正確な大きさの、およびアントラセン核に対して正確な位置において2つのトリアルキルシリルエチニル基を加えることによって、固体状態における圧縮配置が影響され、優先的なπスタックが、好適な大きさのトリアルキルシリル基を用いて得られることができる。
iii)アセン化合物の非線状構造が、追加的な可溶性を促進し、それにより材料を容易に溶液加工することが可能になる。
iv)化合物の非線状骨格によって、線状の等価なものと比較してバンドギャップが増大し、それにより化合物の安定性が改善される。
v)アセン核のさらなる修飾または適切なコモノマー(単数もしくは複数)との共重合のいずれかによる電子エネルギー(HOMO/LUMOレベル)の追加的な微調整が、有機光起電用途のための候補材料を提供すべきである。
本発明の化合物は、合成するのが容易であり、いくつかの有利な特性、例えば電子デバイスにおける高い電荷担体移動度、高い融点、有機溶媒への高い可溶性、デバイス製造プロセスのための良好な加工可能性、高い酸化的安定性および光安定性ならびに長い寿命を示す。さらに、それらは、本明細書中で議論するように有利な特性を示す。
好ましくは、式Iで表される化合物において、2つの基ARR’R’’は、同一の意味を有する。
式I中のAは、好ましくはSiである。
本発明の好ましい態様において、式Iで表される化合物において、少なくとも1つの基ARR’R’’において、好ましくは両方の基ARR’R’’において、すべての置換基R、R’およびR’’は、同一である。
本発明の他の好ましい態様において、式Iで表される化合物中で、少なくとも1つの基ARR’R’’中で、好ましくは両方の基ARR’R’’中で、置換基R、R’およびR’’の少なくとも2つは、同一ではない。これは、少なくとも1つの基ARR’R’’中で、好ましくは両方の基ARR’R’’中で、少なくとも1つの置換基R、R’およびR’’が他の置換基R、R’およびR’’の意味とは異なる意味を有することを意味する。
本発明の他の好ましい態様において、式Iで表される化合物中で、R、R’およびR’’の各々は、R’およびR’’の他方とは異なる意味を有する。さらに好ましいのは、式Iで表され、式中R、R’およびR’’の2つが同一の意味を有し、R、R’およびR’’の1つがR、R’およびR’’の他の2つとは異なる意味を有する化合物である。
さらに好ましいのは、式Iで表され、式中R、R’およびR’’の1つまたは2つ以上がアルケニル基またはアリールもしくはヘテロアリール基を示すかまたは含む化合物である。
極めて好ましくは、式Iで表される化合物中のR、R’およびR’’は、各々独立して、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、2,3−ジメチルシクロプロピル、2,2,3,3−テトラメチルシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、メトキシまたはエトキシである、1〜10個のC原子を有する任意に置換されており、直鎖状、分枝状または環状のアルキルまたはアルコキシ、例えばアリル、イソプロペニル、2−ブタ−1−エニル、シス−2−ブタ−2−エニル、3−ブタ−1−エニル、プロピニルまたはアセチルである、2〜12個のC原子を有する任意に置換されており、直鎖状、分枝状または環状のアルケニル、アルキニルまたはアルキルカルボニル、例えばフェニル、p−トリル、ベンジル、2−フラニル、2−チエニル、2−セレノフェニル、N−メチルピロール−2−イルまたはフェノキシである、5〜10個の環原子を有する任意に置換されたアリール、ヘテロアリール、アリールアルキルまたはヘテロアリールアルキル、アリールオキシまたはヘテロアリールオキシからなる群から選択される。
式Iで表される化合物が2つより多い環に共通である環原子を含まないという特徴は、例えば対RおよびRまたは対RおよびRが互いに架橋されている場合には、対RおよびRは互いに架橋されておらず、対RおよびRまたは対RおよびRが互いに架橋されている場合には、対RおよびRは互いに架橋されていないことを意味する。
式Iで表される化合物中で、対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRの1つまたは2つ以上、好ましくは1つまたは2つは、互いに架橋されて、任意に−O−、−S−、−Se−、−Ge−、−SiR00−および−N(R)−から選択された1つまたは2つ以上のヘテロ原子または基によって介在され、かつ任意に置換されているC〜C40飽和または不飽和環を形成する。
極めて好ましくは、少なくとも対RおよびRは、互いに架橋されて、任意に−O−、−S−、−Se−、−Ge−、−SiR00−および−N(R)−から選択された1つまたは2つ以上のヘテロ原子または基によって介在され、かつ任意に置換されているC〜C40飽和または不飽和環を形成する。
さらに好ましくは、2つの対RおよびR、RおよびRの1つまたはそれ以下、ならびに2つの対RおよびR、RおよびRの1つまたはそれ以下は、互いに架橋されて環を形成する。
好ましくは、架橋した対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRによって形成した前記C〜C40飽和または不飽和環は、5〜25個の環原子を有し、単環式もしくは二環式であり、すなわちまた互いに単結合によって結合しているか、または2つもしくは3つ以上の縮合環を含む、2つまたは3つ以上の個々の環を含んでいてもよい、芳香族およびヘテロ芳香族基からなる群から選択され、かつここで各環は、非置換であるか、または上に定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている。
極めて好ましくは、架橋した対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRによって形成した前記C〜C40飽和または不飽和環は、ベンゼン、フラン、チオフェン、セレノフェン、ピロール、ピリジン、ピリミジン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、セレナゾールおよび前述の環の1つまたは2つ以上および任意に1つまたは2つ以上のベンゼン環を含む二環式、三環式または四環式アリールまたはヘテロアリール基からなる群から選択され、ここで個々の環は、単結合によって結合しているかまたは互いに縮合され、かつここですべての前述の基は、非置換であるかまたは1つもしくは2つ以上の上に定義した基Lで置換されている。
さらに、極めて好ましくは、架橋した対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRによって形成した前記C〜C40飽和または不飽和環は、チエノ[3,2−b]チオフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン、ベンゾ[b]チオフェン、ベンゾ[b]セレノフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾセレナゾールからなる群から選択され、ここですべての前述の基は、非置換であるか、または上に定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている。
最も好ましくは、対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRの1つまたは2つ以上、特に1つまたは2つは、互いに架橋して、ベンゼン、チオフェンおよびピリジンからなる群から選択された環を形成し、それは、非置換であるか、または上に定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている。
本発明の他の好ましい態様において、式Iで表される化合物中で、互いに架橋して環を形成しない基R、R、R、R、R、R、RおよびRは、H、F、Cl、Br、I、−CNおよび、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有し、非置換であるかあるいは1つもしくは2つ以上のFもしくはCl原子またはOH基で置換されているか、あるいはパーフルオロ化されている、直鎖状、分枝状または環状アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルキルカルボニルアミド、アルキルアミドカルボニルまたはアルコキシカルボニルオキシからなる群から選択される。
好ましくは、R、R、RおよびRの少なくとも2つは、Hを示す。極めて好ましくは、RおよびRの少なくとも1つはHを示し、RおよびRの少なくとも1つはHを示す。
さらに、好ましくは、式Iで表される化合物中で、互いに架橋して環を形成しない基R、R、R、R、R、R、RおよびRは、5〜25個の環原子を有し、単環式または多環式である、すなわちまた単結合によって互いに結合している2つもしくは3つ以上の個々の環を含むか、または2つもしくは3つ以上の縮合環を含んでいてもよい、芳香族およびヘテロ芳香族基からなる群から選択されかつここで各環が非置換であるか、または上に定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている。
極めて好ましくは、これらの前述の芳香族およびヘテロ芳香族基は、フェニル、フラン、チオフェン、セレノフェン、N−ピロール、ピリジン、ピリミジン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、セレナゾール、ならびに前述の環の1つまたは2つ以上および任意に1つまたは2つ以上のベンゼン環を含む二環式、三環式または四環式アリールまたはヘテロアリール基からなる群から選択され、ここで個々の環が単結合によって結合しているかまたは互いに縮合しており、かつここですべての前述の基が非置換であるか、または上に定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている。
極めて好ましくは、これらの前述の二環式、三環式または四環式アリールまたはヘテロアリール基は、チエノ[3,2−b]チオフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン、ベンゾ[b]チオフェン、ベンゾ[b]セレノフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾセレナゾールからなる群から選択され、ここですべての前述の基は、非置換であるか、または上に定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている。
式Iで表される好ましい化合物は、以下の式I1〜I7から選択される:
式中、A、R、R’およびR’’は、式Iにおいて定義した通りであり、R1〜8は、式Iにおいて示したR1〜8の意味の1つを有するが、架橋して環を形成せず、A、AおよびAは、2個の明示的に示した炭素原子と一緒に、互いに独立して5〜25個の環原子を有し、単環式または多環式である、すなわちまた単結合によって互いに結合している2つもしくは3つ以上の個々の環を含むか、または2つもしくは3つ以上の縮合環を含んでいてもよい、芳香族またはヘテロ芳香族基を示し、かつここで各環が非置換であるか、または上に定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている。
極めて好ましくは、A、AおよびAは、ベンゼン、フラン、チオフェン、セレノフェン、ピロール、ピリジン、ピリミジン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、セレナゾールおよび前述の環の1つまたは2つ以上および任意に1つまたは2つ以上のベンゼン環を含む二環式、三環式または四環式アリールまたはヘテロアリール基からなる群から選択され、ここで個々の環は、単結合によって結合しているかまたは互いに縮合され、かつここですべての前述の基は、非置換であるかまたは1つもしくは2つ以上の上に定義した基Lで置換されている。
さらに好ましくは、A、AおよびAは、チエノ[3,2−b]チオフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン、ベンゾ[b]チオフェン、ベンゾ[b]セレノフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾセレナゾールからなる群から選択され、ここですべての前述の基は、非置換であるか、または上に定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている。
特に好ましくは、A、AおよびAは、ベンゼン、チオフェンおよびピリジンからなる群から選択され、それらは、非置換であるか、または上に定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている。
式Iで表される極めて好ましい化合物は、以下の式I1a〜I4dから選択される:
式中、A、R、R’、R’’およびR1〜8は、式I1〜I6において定義した通りであり、R9〜15は、上記のLについて示した意味の1つを有し、好ましくはR11、R12、R13およびR14は、Hを示す。
本明細書中で、アルキル基またはアルコキシ基、すなわち末端のCH基が−O−によって置き換えられているアルキルは、直鎖状または分枝状であり得る。それは、好ましくは直鎖状であり、2、3、4、5、6、7または8個の炭素原子を有し、したがって好ましくは例えばエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシ、さらにメチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、メトキシ、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
アルケニル基、すなわち1つまたは2つ以上のCH基が−CH=CH−によって置き換えられているアルキルは、直鎖状または分枝状であり得る。それは、好ましくは直鎖状であり、2〜10個の炭素原子を有し、したがって好ましくはビニル、プロパ−1−またはプロパ−2−エニル、ブタ−1−、2−またはブタ−3−エニル、ペンタ−1−、2−、3−またはペンタ−4−エニル、ヘキサ−1−、2−、3−、4−またはヘキサ−5−エニル、ヘプタ−1−、2−、3−、4−、5−またはヘプタ−6−エニル、オクタ−1−、2−、3−、4−、5−、6−またはオクタ−7−エニル、ノナ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−またはノナ−8−エニル、デカ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−またはデカ−9−エニルである。
特に好ましいアルケニル基は、C〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニル、C〜C−4−アルケニル、C〜C−5−アルケニルおよびC−6−アルケニル、特にC〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニルおよびC〜C−4−アルケニルである。特に好ましいアルケニル基についての例は、ビニル、1E−プロペニル、1E−ブテニル、1E−ペンテニル、1E−ヘキセニル、1E−ヘプテニル、3−ブテニル、3E−ペンテニル、3E−ヘキセニル、3E−ヘプテニル、4−ペンテニル、4Z−ヘキセニル、4E−ヘキセニル、4Z−ヘプテニル、5−ヘキセニル、6−ヘプテニルなどである。5個までのC原子を有する基が、一般的に好ましい。
オキサアルキル基、すなわち末端でないCH基が−O−によって置き換えられているアルキルは、好ましくは、例えば直鎖状2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−オキサブチル(=エトキシメチル)または3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。
1つのCH基が−O−によって置き換えられており、他のCH基が−CO−によって置き換えられているアルキル基において、これらのラジカルは、好ましくは隣接している。したがって、これらのラジカルは、一緒にカルボニルオキシ基−CO−O−またはオキシカルボニル基−O−CO−を形成する。好ましくは、この基は直鎖状であり、2〜6個のC原子を有する。
それは、したがって好ましくはアセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセチルオキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、2−アセチルオキシエチル、2−プロピオニルオキシエチル、2−ブチリルオキシエチル、3−アセチルオキシプロピル、3−プロピオニル−オキシプロピル、4−アセチルオキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニル−メチル、エトキシカルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニル−メチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、2−(プロポキシカルボニル)エチル、3−(メトキシカルボニル)プロピル、3−(エトキシカルボニル)プロピル、4−(メトキシカルボニル)−ブチルである。
2つまたは3つ以上のCH基が−O−および/または−COO−によって置き換えられているアルキル基は、直鎖状または分枝状であり得る。それは、好ましくは直鎖状であり、3〜12個のC原子を有する。
したがって、それは、好ましくはビス−カルボキシ−メチル、2,2−ビス−カルボキシ−エチル、3,3−ビス−カルボキシ−プロピル、4,4−ビス−カルボキシ−ブチル、5,5−ビス−カルボキシ−ペンチル、6,6−ビス−カルボキシ−ヘキシル、7,7−ビス−カルボキシ−ヘプチル、8,8−ビス−カルボキシ−オクチル、9,9−ビス−カルボキシ−ノニル、10,10−ビス−カルボキシ−デシル、ビス−(メトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス−(メトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス−(メトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス−(メトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス−(メトキシカルボニル)−ペンチル、6,6−ビス−(メトキシカルボニル)−ヘキシル、7,7−ビス−(メトキシカルボニル)−ヘプチル、8,8−ビス−(メトキシカルボニル)−オクチル、ビス−(エトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス−(エトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス−(エトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス−(エトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス−(エトキシカルボニル)−ヘキシルである。
チオアルキル基、すなわち1つのCH基が−S−によって置き換えられているアルキルは、好ましくは直鎖状チオメチル(−SCH)、1−チオエチル(−SCHCH)、1−チオプロピル(=−SCHCHCH)、1−チオブチル、1−チオペンチル、1−チオヘキシル、1−チオヘプチル、1−チオオクチル、1−チオノニル、1−チオデシル、1−チオウンデシルまたは1−チオドデシルである。
1〜15、R’、R’’およびR’’’は、アキラルまたはキラルな基であり得る。特に好ましいキラルな基は、例えば2−ブチル(=1−メチルプロピル)、2−メチルブチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、特に2−メチルブチル、2−メチルブトキシ、2−メチルペントキシ、3−メチルペントキシ、2−エチルヘキソキシ、1−メチルヘキソキシ、2−オクチルオキシ、2−オキサ−3−メチルブチル、3−オキサ−4−メチルペンチル、4−メチルヘキシル、2−ヘキシル、2−オクチル、2−ノニル、2−デシル、2−ドデシル、6−メトキシオクトキシ、6−メチルオクトキシ、6−メチルオクタノイルオキシ、5−メチルヘプチル−オキシカルボニル、2−メチルブチリルオキシ、3−メチルバレロイルオキシ、4−メチルヘキサノイル−オキシ、2−クロロプロピオニルオキシ、2−クロロ−3−メチルブチリルオキシ、2−クロロ−4−メチル−バレリルオキシ、2−クロロ−3−メチルバレリルオキシ、2−メチル−3−オキサペンチル、2−メチル−3−オキサヘキシル、1−メトキシプロピル−2−オキシ、1−エトキシプロピル−2−オキシ、1−プロポキシプロピル−2−オキシ、1−ブトキシプロピル−2−オキシ、2−フルオロオクチルオキシ、2−フルオロデシルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチル、2−フルオロメチルオクチルオキシである。極めて好ましいのは、2−ヘキシル、2−オクチル、2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキシル、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルおよび1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシである。
好ましいアキラルな分枝状基は、イソプロピル、イソブチル(=メチルプロピル)、イソペンチル(=3−メチルブチル)、第三級ブチル、イソプロポキシ、2−メチルプロポキシおよび3−メチルブトキシである。
−CY=CY00−は、好ましくは−CH=CH−、−CF=CF−または−CH=C(CN)−である。
ハロゲンは、F、Cl、BrまたはI、好ましくはF、ClまたはBrである。
Lは、好ましくはP−Sp−、F、Cl、Br、I、−OH、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)R、−NR00、C(=O)OH、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有し、非置換であるか、あるいは1つもしくは2つ以上のFもしくはCl原子またはOH基で置換されているか、あるいはパーフルオロ化されている直鎖状、分枝状または環状アルキル、アルコキシ、オキサアルキルまたはチオアルキル、および2〜20個、好ましくは2〜12個のC原子を有し、非置換であるか、あるいは1つもしくは2つ以上のFもしくはCl原子またはOH基で置換されているか、あるいはパーフルオロ化されている直鎖状、分枝状または環状アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシから選択される。
式Iで表される化合物はまた、重合性または反応性基で置換されていてもよく、それは、任意にポリマーを形成するプロセスの間保護される。このタイプの特に好ましい化合物は、P−Spを示し、式中Pが重合性または反応性基であり、Spがスペーサー基または単結合である、1つまたは2つ以上の置換基Lを含む式Iで表されるものである。これらの化合物は、半導体または電荷輸送材料として特に有用であり、その理由は、それらが、ポリマーを半導体部品のための薄膜に加工する間または後に、例えばin situでの重合によって基Pを介して架橋させて、高い電荷担体移動度ならびに高い熱的、機械的および化学安定性を伴って潜在的に架橋するポリマーフィルムを得ることができるからである。
好ましくは、重合性の、または反応性の基Pは、
から選択され、Wは、H、F、Cl、CN、CF、1〜5個のC原子を有するフェニルまたはアルキル、特にH、ClまたはCHであり、WおよびWは、互いに独立してHまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特にH、メチル、エチルまたはn−プロピルであり、W、WおよびWは、互いに独立してCl、1〜5個のC原子を有するオキサアルキルまたはオキサカルボニルアルキルであり、WおよびWは、互いに独立してH、Clまたは1〜5個のC原子を有するアルキルであり、Pheは、上に定義した1つまたは2つ以上の基Lによって任意に置換されている1,4−フェニレンであり、ならびにkおよびkは、互いに独立して0または1である。
あるいはまた、Pは、本発明のプロセスについて記載した条件の下で非反応性であるこれらの基の保護された誘導体である。好適な保護基は、通常の専門家に知られており、文献、例えばGreen, ''Protective Groups in Organic Synthesis'', John Wiley and Sons, New York (1981)に記載されており、例えばアセタールまたはケタールである。
特に好ましい基Pは、
またはその保護された誘導体である。
基Pの重合を、通常の専門家に知られており、文献、例えばD. J. Broer; G. Challa; G. N. Mol, Macromol. Chem, 1991, 192, 59に記載されている方法に従って行うことができる。
用語「スペーサー基」は、従来技術において知られており、好適なスペーサー基Spは、通常の専門家に知られている(例えばPure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)を参照)。スペーサー基Spは、好ましくは式Sp’−X’で表され、したがってP−Sp−は、P−Sp’−X’−であり、ここで
Sp’は、非置換であるか、またはF、Cl、Br、IもしくはCNによって単置換もしくは多置換されている、30個までのC原子を有するアルキレンであり、また1つまたは2つ以上の隣接していないCH基が、各場合において互いに独立して、−O−、−S−、−NH−、−NR−、−SiR00−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−または−C≡C−によって、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように置き換えられていることが可能であり、
X’は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR00−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY00−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合であり、
およびR00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、ならびに
およびY00は、互いに独立してH、F、ClまたはCNである。
X’は、好ましくは−O−、−S−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY00−、−C≡C−または単結合、特に−O−、−S−、−C≡C−、−CY=CY00−または単結合である。他の好ましい態様において、X’は、共役系を形成することができる基、例えば−C≡C−もしくは−CY=CY00−、または単結合である。
典型的な基Sp’は、例えば−(CH−、−(CHCHO)−CHCH−、−CHCH−S−CHCH−または−CHCH−NH−CHCH−または−(SiR00−O)−であり、pは2〜12の整数であり、qは1〜3の整数であり、ならびにRおよびR00は上に示した意味を有する。
好ましい基Sp’は、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、エチレンオキシエチレン、メチレンオキシブチレン、エチレン−チオエチレン、エチレン−N−メチル−イミノエチレン、1−メチルアルキレン、エテニレン、プロペニレンおよびブテニレンである。
式Iで表される化合物を、当業者に知られており、文献に記載されている方法に従って、または当該方法と同様にして合成することができる。他の調製方法を、例から得ることができる。特に好ましく、好適な合成方法を、以下にさらに記載する。
本発明の化合物に好適であり、好ましい合成方法を、以下の反応スキームに例示的および概略的に記載し、ここでRは、置換シリルもしくはゲルミルまたは炭素基であり、AおよびAは、任意に置換された芳香族または複素環式基である。異なる置換基または環を有する他の誘導体を、同様の方式において合成することができる。
スキーム1
スキーム2
キノンの調製のための上記の経路は、文献、例えばM. Watanabe, V. Snieckus, J. Am. Chem. Soc., 1980, 102(4), 1457およびX. Wang, V. Snieckus, Synlett, 1990, 313に記載されている。
本発明はさらに、式Iで表される1種または2種以上の化合物および好ましくは有機溶媒から選択された1種または2種以上の溶媒を含む配合物に関する。
好ましい溶媒は、脂肪族炭化水素、塩素化炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン、エーテルおよびその混合物である。
使用することができる付加的な溶媒は、1,2,4−トリメチルベンゼン、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、ペンチルベンゼン、メシチレン、クメン、シメン、シクロヘキシルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン、デカリン、2、6−ルチジン、2−フルオロ−m−キシレン、3−フルオロ−o−キシレン、2−クロロベンゾトリフルオリド、ジメチルホルムアミド、2−クロロ−6フルオロトルエン、2−フルオロアニソール、アニソール、2,3−ジメチルピラジン、4−フルオロアニソール、3−フルオロアニソール、3−トリフルオロ−メチルアニソール、2−メチルアニソール、フェネトール、4−メチルアニソール、3−メチルアニソール、4−フルオロ−3−メチルアニソール、2−フルオロベンゾニトリル、4−フルオロベラトロール、2,6−ジメチルアニソール、3−フルオロベンゾニトリル、2,5−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール、
ベンゾニトリル、3,5−ジメチルアニソール、N,N−ジメチルアニリン、安息香酸エチル、1−フルオロ−3,5−ジメトキシベンゼン、1−メチルナフタレン、N−メチルピロリジノン、3−フルオロベンゾトリフルオリド、ベンゾトリフルオリド、ベンゾトリフルオリド、ジオキサン、トリフルオロメトキシベンゼン、4−フルオロベンゾトリフルオリド、3−フルオロピリジン、トルエン、2−フルオロトルエン、2−フルオロベンゾトリフルオリド、3−フルオロトルエン、4−イソプロピルビフェニル、フェニルエーテル、ピリジン、4−フルオロトルエン、2,5−ジフルオロトルエン、1−クロロ−2,4−ジフルオロベンゼン、2−フルオロピリジン、3−クロロフルオロベンゼン、3−クロロフルオロベンゼン、1−クロロ−2,5−ジフルオロベンゼン、4−クロロフルオロベンゼン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、2−クロロフルオロベンゼン、p−キシレン、m−キシレン、o−キシレンまたはo−、mおよびp−異性体の混合物を含む。
比較的低い極性を有する溶媒が、一般的に好ましい。インクジェット印刷のために、高い沸点を有する溶媒および溶媒混合物が、好ましい。スピンコーティングのために、アルキル化ベンゼン、例えばキシレンおよびトルエンが、好ましい。
本発明はさらに、1種または2種以上の式Iで表される化合物、好ましくは1,000Hzで3.3またはそれ以下の誘電率εを有する1種または2種以上の有機結合剤またはその前駆体、および任意に1種または2種以上の溶媒を含む有機半導電性配合物に関する。
式Iで表される特定の可溶性化合物、特に本明細書中に記載した好ましい式で表される化合物を有機結合剤樹脂(以下でまた「結合剤」と称する)と組み合わせることによって、式Iで表される化合物の電荷移動度がほとんど、または全く低下せず、さらにいくつかの例においては増大がもたらされる。例えば、式Iで表される化合物を、結合剤樹脂(例えばポリ(α−メチルスチレン))に溶解し、堆積させて(例えばスピンコーティングによって)、有機半導電性層を形成し、高い電荷移動度を得てもよい。さらに、それによって形成した半導電性層は、優れたフィルム形成特性を示し、特に安定である。
高い移動度の有機半導電性層配合物が、式Iで表される化合物を結合剤と組み合わせることにより得られる場合には、得られた配合物によって、いくつかの利点が得られる。例えば、式Iで表される化合物が可溶性であるので、それらは、液体形態で例えば溶液から堆積し得る。結合剤の付加的な使用に伴って、配合物を、大きな面積上に高度に均一な方式において被覆することができる。
さらに、結合剤を配合物中で使用する場合には、配合物の特性、例えば粘度、固形分、表面張力を制御して印刷プロセスに適合させることが、可能である。あらゆる特定の理論によって束縛されることを望まないが、結合剤の配合物中で使用は、さもなくば中空である結晶顆粒間の容積を満たし、有機半導電性層を空気および湿気に対してより敏感でなくすることがまた、予期される。例えば、本発明のプロセスに従って形成した層は、空気中におけるOFETデバイスにおいて極めて良好な安定性を示す。
本発明はまた、有機半導電性層配合物を含む有機半導電性層を提供する。
本発明はさらに、有機半導電性層を調製する方法であって、前記方法が以下のステップ:
(i)基板上に、本明細書中に記載した式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む配合物、1種または2種以上の有機結合剤樹脂またはその前駆体、および任意に1種または2種以上の溶媒の液体層を堆積させること、
(ii)液体層から有機半導電性層である固体層を形成すること、
(iii)任意に層を基板から除去すること
を含む、前記方法を提供する。
当該方法を、より詳細に以下に記載する。
本発明はさらに、前記有機半導電性層を含む電子デバイスを提供する。電子デバイスは、限定されずに有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機発光ダイオード(OLED)、光検出器、センサー、論理回路、記憶素子、キャパシタまたは光起電(PV)セルを含んでいてもよい。例えば、OFET中のドレインとソースとの間の活性な半導体チャネルは、本発明の層を含んでいてもよい。他の例として、OLEDデバイス中の電荷(正孔または電子)注入または輸送層は、本発明の層を含んでいてもよい。本発明の配合物およびそれから形成した層は、特に本明細書中に記載した好ましい態様に関してのOFETにおける特定の有用性を有する。
式Iで表される半導電性化合物は、好ましくは0.001cm−1−1より大きい、極めて好ましくは0.01cm−1−1より大きい、特に好ましくは0.1cm−1−1より大きい、および最も好ましくは0.5cm−1−1より大きい電荷担体移動度μを有する。
典型的にはポリマーである結合剤は、絶縁結合剤もしくは半導電性結合剤のいずれかを含んでいてもよいか、またはその混合物は、本明細書中で、有機結合剤、ポリマー結合剤または単に結合剤と称され得る。
本発明の好ましい結合剤は、低い誘電率の材料、すなわち1,000Hzで3.3またはそれ以下の誘電率εを有するものである。有機結合剤は、好ましくは1,000Hzで3.0またはそれ以下、より好ましくは2.9またはそれ以下の誘電率εを有する。好ましくは、有機結合剤は、1,000Hzで1.7またはそれ以上の誘電率εを有する。結合剤の誘電率が2.0〜2.9の範囲内にあるのが、特に好ましい。あらゆる特定の理論によって束縛されることを望まないが、1,000Hzで3.3より大きい誘電率εを有する結合剤の使用によって、電子デバイス、例えばOFETにおけるOSC層移動度の低下がもたらされ得ることが、考えられる。さらに、高誘電率の結合剤によって、またデバイスの増大した電流ヒステリシスがもたらされ得、それは所望されない。
好適な有機結合剤の例は、ポリスチレンである。好適な結合剤のさらなる例は、例えばUS 2007/0102696 A1に開示されている。特に好適であり、好ましい結合剤を、以下に記載する。
好ましい態様の1つのタイプにおいて、有機結合剤は、原子の少なくとも95%、より好ましくは少なくとも98%および特に全部が水素、フッ素および炭素原子からなるものである。
結合剤が通常共役結合、特に共役二重結合および/または芳香環を含むことが、好ましい。
結合剤は、好ましくはフィルム、より好ましくは柔軟なフィルムを形成することが可能でなければならない。スチレンおよびα−メチルスチレンのポリマー、例えばスチレン、α−メチルスチレンおよびブタジエンを含むコポリマーを、好適に使用してもよい。
本発明における使用の低い誘電率の結合剤は、他の方法で分子部位エネルギーにおける不規則変動をもたらし得る永久双極子をほとんど有しない。誘電率ε(絶縁定数)を、ASTM D150試験方法によって決定することができる。
本発明において、このタイプの材料が低い永久双極子を有するので、低い極性および水素結合寄与を有する溶解パラメーターを有する結合剤を使用するのが、また好ましい。本発明に従って使用するための結合剤の溶解パラメーター(「Hansenパラメーター」)についての好ましい範囲を、以下の表1に提供する。
表1
上記に列挙した三次元溶解パラメーターは、以下のものを含む:分散的(δ)、極性(δ)および水素結合(δ)成分(C.M. Hansen, Ind. Eng. and Chem., Prod. Res. and Devl., 9, No. 3, p. 282., 1970)。これらのパラメーターは、経験的に決定されるか、またはHandbook of Solubility Parameters and Other Cohesion Parameters ed. A.F.M. Barton, CRC Press, 1991に記載されているように既知のモルグループ寄与から計算され得る。多くの既知のポリマーの溶解パラメーターもまた、この刊行物中に列挙されている。
結合剤の誘電率が周波数にほとんど依存しないことが、望ましい。これは、無極性材料に典型的である。ポリマーおよび/またはコポリマーを、それらの置換基の誘電率によって結合剤として選択することができる。好適であり、好ましい低極性結合剤のリストを、表2に示す(これらの例に限定せずに):
表2
さらに好ましい結合剤は、ポリ(1,3−ブタジエン)およびポリフェニレンである。
特に好ましいのは、結合剤がポリ−α−メチルスチレン、ポリスチレンおよびポリトリアリールアミンまたはこれらのあらゆるコポリマーから選択され、溶媒がキシレン(類)、トルエン、テトラリンおよびシクロヘキサノンから選択される配合物である。
上記のポリマーの繰り返し単位を含むコポリマーはまた、結合剤として好適である。コポリマーは、式Iで表される化合物との適合性を改善し、最終的な層組成物の形態および/またはガラス転移温度を修正する可能性を提供する。上記の表において、ある材料が、層を調製するために一般的に使用する溶媒に不溶性であることが、理解されるであろう。これらの場合において、類似体を、コポリマーとして使用することができる。コポリマーのいくつかの例を、表3に示す(これらの例に限定せずに)。ランダムまたはブロックコポリマーの両方を、使用することができる。全体的な組成物の極性が低いままである限りは、より多くの極性モノマー構成成分を加えることがまた、可能である。
表3
他のコポリマーは、以下のものを含んでいてもよい:分枝状または非分枝状ポリスチレン−ブロック−ポリブタジエン、ポリスチレン−ブロック(ポリエチレン−ラン−ブチレン)−ブロック−ポリスチレン、ポリスチレン−ブロック−ポリブタジエン−ブロック−ポリスチレン、ポリスチレン−(エチレン−プロピレン)−ジブロック−コポリマー(例えばKRATON(登録商標)-G1701E、Shell)、ポリ(プロピレン−コ−エチレン)およびポリ(スチレン−コ−メチルメタクリレート)。
本発明の有機半導体層配合物において使用するための好ましい絶縁結合剤は、ポリ(α−メチルスチレン)、ポリビニルシンナメート、ポリ(4−ビニルビフェニル)、ポリ(4−メチルスチレン)、およびTopas(登録商標)8007(Ticona、ドイツ国から入手できる直線状オレフィン、シクロ−オレフィン(ノルボルネン)コポリマー)である。最も好ましい絶縁結合剤は、ポリ(α−メチルスチレン)、ポリビニルシンナメートおよびポリ(4−ビニルビフェニル)である。
結合剤をまた、好ましくは十分低い誘電率、極めて好ましくは3.3またはそれ以下の誘電率を有する架橋可能な結合剤、例えばアクリレート、エポキシド、ビニルエーテル、チオレンなどから選択することができる。結合剤はまた、メソゲン性または液晶性であり得る。
上に述べたように、有機結合剤は、それ自体半導体であり得、当該場合において、それを、本明細書中で半導電性結合剤と称するであろう。半導電性結合剤は、尚好ましくは本明細書中で定義した低い誘電率の結合剤である。本発明において使用するための半導電性結合剤は、好ましくは少なくとも1500〜2000、より好ましくは少なくとも3000、尚より好ましくは少なくとも4000および最も好ましくは少なくとも5000の数平均分子量(M)を有する。半導電性結合剤は、好ましくは少なくとも10−5cm−1−1、より好ましくは少なくとも10−4cm−1−1の電荷担体移動度μを有する。
好ましい群の半導電性結合剤は、US 6,630,566に開示されているポリマー、好ましくは式1で表される繰り返し単位を有するオリゴマーまたはポリマーである:
式中、
同一であっても異なっていてもよいAr11、Ar22およびAr33は、異なる繰り返し単位における場合には独立して、単核または多核である任意に置換された芳香族基を示し、ならびに
mは、≧1、好ましくは≧6、好ましくは≧10、より好ましくは≧15および最も好ましくは≧20の整数である。
Ar11、Ar22およびAr33の背景において、単核の芳香族基は、1つのみの芳香環、例えばフェニルまたはフェニレンを有する。多核の芳香族基は、縮合しており(例えばナフチルもしくはナフチレン)、個々に共有結合されており(例えばビフェニル)、ならびに/または縮合した、および個々に結合した芳香環の両方の組み合わせであり得る2つまたは3つ以上の芳香環を有する。好ましくは、Ar11、Ar22およびAr33の各々は、実質的に基全体にわたって実質的に共役した芳香族基である。
半導電性結合剤のさらなる好ましい群は、実質的に共役した繰り返し単位を含むものである。半導電性結合剤ポリマーは、一般式2で表されるホモポリマーまたはコポリマー(ブロックコポリマーを含む)であり得る:
(c)(d)・・・Z(z)
式中、A、B、・・・、Zは、各々独立してモノマー単位を表し、および(c)(d)、・・・(z)は、各々ポリマー中のそれぞれのモノマー単位のモル分率を表し、すなわち各々の(c)、(d)、・・・(z)は、0〜1の値であり、(c)+(d)+・・・+(z)の合計=1である。
好適であり、好ましいモノマー単位A、B、・・・Zの例は、上の式1および以下に示す式3〜8で表される単位を含む(式中mは式1において定義した通りである:
式中、
およびRは、互いに独立してH、F、CN、NO、−N(R)(R)または任意に置換されたアルキル、アルコキシ、チオアルキル、アシル、アリールから選択され、
およびRは、互いに独立してH、任意に置換されたアルキル、アリール、アルコキシもしくはポリアルコキシまたは他の置換基から選択され、
かつここでアスタリスク()は、Hを含む任意の末端または末端キャッピング基であり、アルキルおよびアリール基は、任意にフッ素化されており;
式中、
Yは、Se、Te、O、Sまたは−N(R)−、好ましくはO、Sまたは−N(R)−であり、
は、H、任意に置換されたアルキルまたはアリールであり、
およびRは、式3において定義した通りであり;
式中、R、RおよびYは、式3および4において定義した通りであり;
式中、R、RおよびYは、式3および4において定義した通りであり、
Zは、−C(T)=C(T)−、−C≡C−、−N(R)−、−N=N−、(R)=N−、−N=C(R)−であり、
およびTは、互いに独立してH、Cl、F、−CNまたは1〜8個のC原子を有するアルキルを示し、
は、Hまたは任意に置換されたアルキルもしくはアリールであり;
式中、RおよびRは、式3において定義した通りであり;
式中、R、R、RおよびRは、互いに独立して式3におけるRおよびRの意味の1つを有する。
本明細書中に記載したポリマー式、例えば式1〜8の場合において、ポリマーは、Hを含む任意の末端キャッピングまたは脱離基である任意の末端基によって終了してもよい。
ブロックコポリマーの場合において、各モノマーA、B、・・・Zは、多数の、例えば2〜50の式3〜8で表される単位を含む共役オリゴマーまたはポリマーであり得る。半導電性結合剤は、好ましくは以下のものを含む:アリールアミン、フルオレン、チオフェン、スピロビフルオレンおよび/または任意に置換されたアリール(例えばフェニレン)基、より好ましくはアリールアミン、最も好ましくはトリアリールアミン基。前述の基は、さらなる共役基、例えばビニレンにより結合していてもよい。
さらに、半導電性結合剤が前述のアリールアミン、フルオレン、チオフェンおよび/または任意に置換されたアリール基の1つまたは2つ以上を含むポリマー(ホモポリマーまたはブロックコポリマーを含むコポリマーのいずれか)を含むことが、好ましい。好ましい半導電性結合剤は、アリールアミン(好ましくはトリアリールアミン)および/またはフルオレン単位を含むホモポリマーまたはコポリマー(ブロックコポリマーを含む)を含む。他の好ましい半導電性結合剤は、フルオレンおよび/またはチオフェン単位を含むホモポリマーまたはコポリマー(ブロックコポリマーを含む)を含む。
半導電性結合剤はまた、カルバゾールまたはスチルベン繰り返し単位を含んでいてもよい。例えば、ポリビニルカルバゾール、ポリスチルベンまたはそれらのコポリマーを、使用してもよい。半導電性結合剤は、任意にDBBDT部分(例えば上記の式1について記載した繰り返し単位)を含んで、式で表される可溶性化合物との適合性を改善してもよい。
本発明の有機半導電性配合物において使用するための極めて好ましい半導電性結合剤は、ポリ(9−ビニルカルバゾール)およびPTAA1、以下の式で表されるポリトリアリールアミンである。
式中、mは、式1において定義した通りである。
半導電性層のpチャネルFETにおける適用については、半導電性結合剤が式Iで表される半導電性化合物よりも高いイオン化ポテンシャルを有するべきであり、他の点では結合剤は正孔トラップを形成し得ることが、望ましい。nチャネル材料において、半導電性結合剤は、n型半導体より低い電子親和力を有して、電子トラッピングを回避しなければならない。
本発明の配合物を、以下のことを含むプロセスによって調製してもよい:
(i)式Iで表される化合物および有機結合剤またはその前駆体を最初に混合すること。好ましくは、混合は、2種の構成成分を一緒に溶媒または溶媒混合物中で混合することを含む、
(ii)式Iで表される化合物および有機結合剤を含む溶媒(単数または複数)を基板に適用し;任意に溶媒(単数または複数)を蒸発させて本発明の固体有機半導電性層を形成すること、
(iii)ならびに任意に固体層を基板から、または基板を固体層から除去すること。
ステップ(i)において、溶媒は、単一の溶媒または式Iで表される化合物であってもよく、有機結合剤を、各々別個の溶媒に溶解し、続いて2種の得られた溶液を混合して化合物を混合してもよい。
結合剤を、式Iで表される化合物を結合剤の前駆体、例えば液体モノマー、オリゴマーまたは架橋可能なポリマー中で、任意に溶媒の存在において混合するかまたは溶解し、混合物または溶液を、例えばそれを基板上に浸漬、噴霧、塗布または印刷することにより堆積させて、液体層を形成し、次に液体モノマー、オリゴマーまたは架橋可能なポリマーを例えば放射線、熱または電子ビームへの曝露によって硬化させて、固体層を生成することにより、in situで生成してもよい。
あらかじめ生成した結合剤を使用する場合には、それを、式Iで表される化合物と一緒に好適な溶媒に溶解し、溶液を、例えばそれを基板上に浸漬、噴霧、塗布または印刷して液体層を形成し、次に溶媒を除去して固体層を残留させることによって堆積させてもよい。結合剤および式Iで表される化合物の両方を溶解することができ、溶液ブレンドからの蒸発によって密着した欠陥のない層を生成することができる溶媒を選択することが、高く評価されるであろう。
結合剤または式Iで表される化合物のために好適な溶媒を、ASTM方法D 3132に記載されている材料についての外形図式を作成することにより、混合物を使用する濃度で決定することができる。材料を、ASTM方法に記載されている広範囲の様々な溶媒に加える。
また、本発明において、配合物がまた2種もしくは3種以上の式Iで表される化合物および/または2種もしくは3種以上の結合剤もしくは結合剤前駆体を含んでいてもよく、配合物を調製するためのプロセスを、そのような配合物に適用してもよいことが、高く評価されるであろう。
好適であり、好ましい有機溶媒の例は、限定されずにジクロロメタン、トリクロロメタン、モノクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、テトラヒドロフラン、アニソール、モルホリン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、1,4−ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラリン、デカリン、インダンおよび/またはそれらの混合物を含む。
適切な混合および熟成の後に、溶液を、以下のカテゴリーの1つとして評価する:完全な溶液、境界の溶液または不溶性。外形線を引いて、可溶性および不溶性を分割する溶解パラメーター−水素結合限界の外形を描く。可溶性領域内にある「完全な」溶媒を、"Crowley, J.D., Teague, G.S. Jr. and Lowe, J.W. Jr., Journal of Paint Technology, 38, No. 496, 296 (1966)"に公表されているような文献値から選択することができる。溶媒ブレンドをまた使用してもよく、"Solvents, W.H. Ellis, Federation of Societies for Coatings Technology, p. 9-10, 1986"に記載されているように識別することができる。そのような手順によって、結合剤および式Iで表される化合物の両方を溶解する「非」溶媒のブレンドが得られ得るが、少なくとも1種の真溶剤をブレンド中に有するのが、望ましい。
本発明の配合物において絶縁または半導電性結合剤およびその混合物と共に使用するための特に好ましい溶媒は、キシレン(類)、トルエン、テトラリンおよびo−ジクロロベンゼンである。
結合剤対式Iで表される化合物の本発明の配合物または層中での比率は、典型的には重量比で20:1〜1:20、好ましくは10:1〜1:10、より好ましくは5:1〜1:5、尚より好ましくは3:1〜1:3、さらに好ましくは2:1〜1:2および特に1:1である。驚くべきことに、および有益に、式Iで表される化合物の結合剤での希釈は、従来技術から予測されていたものとは対照的に、電荷移動度に対する有害な効果をほとんどまたは全く有しないことが見出された。
本発明において、さらに、有機半導電性層配合物での固形分のレベルがまた、電子デバイス、例えばOFETについての改善された移動度値を達成するにあたっての要因であることが見出された。配合物の固形分を、一般的に以下のように表す:
式中、a=式Iで表される化合物の質量、b=結合剤の質量およびc=溶媒の質量である。
配合物の固形分は、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは0.5〜5重量%である。
驚くべきことに、および有益に、式Iで表される化合物の結合剤での希釈は、従来技術から予測されていたものとは対照的に、電荷移動度に対する効果をほとんどまたは全く有しないことが見出された。
本発明の化合物をまた、混合物またはブレンド中で、例えば電荷輸送、半導電性、電気伝導性、光伝導性および/または発光半導電性特性を有する他の化合物と一緒に使用することができる。したがって、本発明の他の観点は、1種または2種以上の式Iで表される化合物および前述の特性の1つまたは2つ以上を有する1種または2種以上のさらなる化合物を含む混合物またはブレンドに関する。これらの混合物を、従来技術に記載されており、当業者に知られている慣用の方法によって調製することができる。典型的には、化合物を、互いと混合するかまたは好適な溶媒に溶解し、溶液を合わせる。
本発明の配合物は、さらに1種または2種以上のさらなる構成成分、例えば界面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水化剤、固着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤、反応性または非反応性であり得る希釈剤、補助剤、着色剤、染料または顔料、増感剤、安定剤、ナノ粒子または阻害剤を含むことができる。
現代のマイクロエレクトロニクスにおいて小さい構造を生成してコスト(より多くのデバイス/単位面積)および電力消費量を低減するのが、望ましい。本発明の層のパターン形成を、フォトリソグラフィーまたは電子ビームリソグラフィーによって行ってもよい。
有機電子デバイス、例えば電界効果トランジスタの液体コーティングは、真空蒸着技術よりも望ましい。本発明の配合物によって、多くの液体コーティング技術の使用が可能になる。有機半導体層を、最終的なデバイス構造中に、例えば限定されずに浸漬コーティング、スピンコーティング、インクジェット印刷、レタープレス印刷(letter-press printing)、スクリーン印刷、ドクターブレードコーティング、ローラー印刷、逆ローラー印刷(reverse-roller printing)、オフセットリソグラフィー印刷、フレキソ印刷、ウェブ印刷、スプレーコーティング、ブラシコーティング、パッド印刷またはノズル印刷によって包含させてもよい。本発明は、有機半導体層を最終的なデバイス構造にスピンコーティングするにあたって使用するのに特に適している。
本発明の選択された配合物を、作成済みのデバイス基板に、インクジェット印刷またはマイクロ分配(microdispensing)によって適用してもよい。好ましくは、工業的圧電印字ヘッド、例えば、しかし限定されずにAprion、日立工機、InkJet Technology、On Target Technology、Picojet、Spectra、Trident、Xaarによって供給されたものを使用して、有機半導体層を基板に適用してもよい。さらに、準工業ヘッド、例えばブラザー、エプソン、コニカ、セイコーインスツル、東芝TECによって製造されたものまたは単一ノズルマイクロディスペンザー(microdispenser)、例えばMicrodropおよびMicrofabによって生産されたものを、使用してもよい。
インクジェット印刷またはマイクロ分配によって適用するために、式Iで表される化合物および結合剤の混合物を、最初に好適な溶媒に溶解しなければならない。溶媒は、上に述べた要件を満たさなければならず、選択した印字ヘッドに対していかなる有害な効果をも有してはならない。
さらに、溶媒は、>100℃、好ましくは>140℃およびより好ましくは>150℃の沸点を有して、印字ヘッドの内側で完全に乾燥する溶液によって引き起こされた操作性の問題を防止しなければならない。好適な溶媒は、置換および非置換キシレン誘導体、ジ−C1〜2アルキルホルムアミド、置換および非置換アニソールおよび他のフェノール−エーテル誘導体、置換複素環式化合物、例えば置換ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピロリジノン、置換および非置換N,N−ジ−C1〜2アルキルアニリンおよび他のフッ素化または塩素化芳香族化合物を含む。
本発明の配合物をインクジェット印刷によって堆積させるための好ましい溶媒は、1つまたは2つ以上の置換基によって置換されたベンゼン環を有し、ここで1つまたは2つ以上の置換基中の炭素原子の総数が少なくとも3であるベンゼン誘導体を含む。例えば、ベンゼン誘導体は、プロピル基または3つのメチル基で置換されていてもよく、いずれの場合においても合計で少なくとも3個の炭素原子がある。
そのような溶媒によって、結合剤および式Iで表される化合物を有する溶媒を含むインクジェット流体が生成することが可能になり、それによって、噴霧の間のジェットの目詰まりおよび構成成分の分離が低減または防止される。溶媒(単数または複数)は、例の以下のリストから選択されたものを含んでいてもよい:ドデシルベンゼン、1−メチル−4−tert−ブチルベンゼン、テルピネオールリモネン、イソヅレン(isodurene)、テルピノレン、シメン、ジエチルベンゼン。溶媒は、2種または3種以上の溶媒の組み合わせである溶媒混合物であり得、各溶媒は、好ましくは>100℃、より好ましくは>140℃の沸点を有する。そのような溶媒(単数または複数)によってまた、堆積した層中でのフィルム形成が増強され、層における欠陥が低減される。
インクジェット流体(それは溶媒、結合剤および半導電性化合物の混合物である)は、好ましくは1〜100mPa・s、より好ましくは1〜50mPa・sおよび最も好ましくは1〜30mPa・sの20℃での粘度を有する。
本発明における結合剤の使用によって、コーティング溶液の粘度を調整して特定の印字ヘッドの要件を満たすことが可能になる。
本発明の半導電性層は、典型的には多くとも1ミクロン(=1μm)の厚さであるが、それは所要に応じてより厚い場合がある。層の正確な厚さは、例えば層を使用する電子デバイスの要件に依存するであろう。OFETまたはOLEDにおいて使用するために、層の厚さは、典型的には500nmまたはそれ以下であり得る。
本発明の半導電性層において、2種または3種以上の式Iで表される異なる化合物を、使用してもよい。さらに、またはあるいはまた、半導電性層において、2種または3種以上の本発明の有機結合剤を、使用してもよい。
上に述べたように、本発明はさらに、有機半導電性層を調製するための方法であって、(i)基板上に、1種または2種以上の式Iで表される化合物、1種または2種以上の有機結合剤またはその前駆体および任意に1種または2種以上の溶媒を含む配合物の液体層を堆積させること、ならびに(ii)液体層から有機半導電性層である固体層を形成することを含む、前記方法を提供する。
プロセスにおいて、固体層を、溶媒の蒸発によって、および/または結合剤樹脂前駆体(存在する場合)を反応させて結合剤樹脂をin situで生成することによって形成してもよい。基板は、あらゆる下層のデバイス層、電極または個別の基板、例えばシリコンウェーハもしくはポリマー基板を含んでいてもよい。
本発明の特定の態様において、結合剤は整列可能であり、例えば液晶相を形成することが可能であり得る。当該場合において、結合剤は、式Iで表される化合物の整列を、例えばそれらの芳香核が電荷輸送の方向に沿って優先的に整列するように補助し得る。結合剤を整列させるための好適なプロセスは、ポリマー有機半導体を整列させるために使用する当該プロセスを含み、従来技術に、例えばUS 2004/0248338 A1に記載されている。
本発明の配合物は、さらに1種または2種以上のさらなる構成成分、例えば界面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水化剤、固着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤、希釈剤、反応性または非反応性希釈剤、補助剤、着色剤、染料または顔料、さらに、特に架橋可能な結合剤を使用する場合においては触媒、増感剤、安定剤、阻害剤、連鎖移動剤または同時反応(co-reacting)モノマーを含むことができる。
本発明はまた、半導電性化合物、配合物または層の電子デバイスにおける使用を提供する。当該配合物を、高い移動度の半導電性材料として、様々なデバイスおよび機器において使用してもよい。当該配合物を、例えば半導電性層またはフィルムの形態で使用してもよい。したがって、他の観点において、本発明は、電子デバイスにおいて使用するための半導電性層であって、当該層が本発明の配合物を含む、前記半導電性層を提供する。層またはフィルムは、約30ミクロン未満であり得る。様々な電子デバイス用途のために、厚さは、厚さ約1ミクロン未満であり得る。層を、例えば電子デバイスの部分上に、前述の溶液コーティングまたは印刷技術のいずれかによって堆積させてもよい。
本発明の化合物および配合物は、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたはフォトルミネセント部品またはデバイスにおける電荷輸送、半導電性、電気伝導性、光伝導性または発光材料として有用である。特に好ましいデバイスは、OFET、TFT、IC、論理回路、キャパシタ、RFIDタグ、OLED、OLET、OPED、OPV、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真装置、電子写真記録デバイス、有機記憶デバイス、センサーデバイス、電荷注入層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、伝導性基板および伝導性パターンである。これらのデバイスにおいて、本発明の化合物を、典型的には薄層またはフィルムとして適用する。
例えば、化合物または配合物を、層またはフィルムとして、電界効果トランジスタ(FET)において例えば半導電性チャネルとして、例えば正孔もしくは電子注入もしくは輸送層またはエレクトロルミネセント層として有機発光ダイオード(OLED)において、光検出器、化学的検出器、光電池(PV)、キャパシタセンサー、論理回路、ディスプレイ、記憶デバイスなどとして使用してもよい。当該化合物または配合物をまた、電子写真(EP)装置において使用してもよい。
化合物または配合物を、好ましくは溶液コーティングして、層またはフィルムを前述のデバイスまたは装置中に形成して、製造のコストおよび多用途性における利点を提供する。本発明の化合物または配合物の改善された電荷担体移動度によって、そのようなデバイスまたは装置がより迅速に、かつ/またはより効率的に作動することが可能になる。
特に好ましい電子デバイスは、OFET、OLEDおよびOPVデバイス、特にバルクヘテロ接合(BHJ)OPVデバイスである。OFETにおいて、例えばドレインとソースとの間の活性半導体チャネルは、本発明の層を含んでいてもよい。他の例として、OLEDデバイスにおいて、電荷(正孔または電子)注入または輸送層は、本発明の層を含んでいてもよい。
OPVデバイスにおいて使用するために、本発明のポリマーを、好ましくは、p型(電子供与体)半導体およびn型(電子受容体)半導体を含む(comprise)かまたは含有し(contain)、より好ましくは本質的にそれからなり、極めて好ましくは専らそれからなる配合物中で使用する。p型半導体を、本発明の化合物によって構成する。
n型半導体は、無機物質、例えば酸化亜鉛もしくはセレン化カドミウム、あるいは有機物質、例えばフラーレン誘導体、例えばまた「PCBM」もしくは「C60PCBM」として知られており、例えばG. Yu, J. Gao, J.C. Hummelen, F. Wudl, A.J. Heeger, Science 1995, Vol. 270, p. 1789 ffに開示されており、かつ以下に示す構造を有する(6,6)−フェニル−酪酸メチルエステル誘導体化メタノC60フラーレン、または例えばC70フラーレン基を有する構造的に類似する化合物(C70PCBM)、またはポリマー(例えばCoakley, K. M.およびMcGehee、M. D. Chem. Mater. 2004, 16, 4533を参照)であり得る。
このタイプの好ましい材料は、C60もしくはC70フラーレン、または修飾されたフラーレン、例えばPCBMを有する本発明のアセン化合物のブレンドまたは混合物である。好ましくは、比率アセン:フラーレンは、重量比で2:1〜1:2、より好ましくは重量比で1.2:1〜1:1.2、最も好ましくは重量比で1:1である。ブレンドした混合物については、任意の焼きなましステップは、ブレンドの形態およびしたがってOPVデバイスの性能を最適化するために必要であり得る。
OPVデバイスは、例えば文献から知られている任意のタイプであり得る[例えばWaldauf et al., Appl. Phys. Lett. 89, 233517 (2006)を参照]。
本発明の第1の好ましいOPVデバイスは、以下のものを含む:
− 一方が透明である、低い仕事関数の電極(例えば金属、例えばアルミニウム)および高い仕事関数の電極(例えばITO)、
− 好ましくは電極間に位置するOSC材料から選択された正孔輸送材料および電子輸送材料を含む層(また「活性層」と称する);活性層は、例えばp型およびn型半導体の二層もしくは2つの別個の層またはブレンドもしくは混合物として存在し、バルクヘテロ接合(BHJ)を形成することができる(例えばCoakley, K. M.およびMcGehee, M. D. Chem. Mater. 2004, 16, 4533を参照)、
− 例えば、活性層と高い仕事関数の電極との間に位置して、高い仕事関数の電極の仕事関数を修正して、抵抗接点を正孔に提供する、PEDOT:PSS(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホネート))のブレンドを含む、任意の伝導性ポリマー層、
− 抵抗接点を電子に提供するための、活性層に面する低い仕事関数の電極の側の任意のコーティング(例えばLiFの)。
本発明の第2の好ましいOPVデバイスは、逆転したOPVデバイスであり、以下のものを含む:
− 一方が透明である、低い仕事関数の電極(例えば金属、例えば金)および高い仕事関数の電極(例えばITO)、
− 好ましくは電極間に位置するOSC材料から選択された正孔輸送材料および電子輸送材料を含む層(また「活性層」と称する);活性層は、例えばp型およびn型半導体の二層もしくは2つの別個の層またはブレンドもしくは混合物として存在し、BHJを形成することができる、
− 例えば、活性層と低い仕事関数の電極との間に位置して、抵抗接点を電子に提供する、PEDOT:PSSのブレンドを含む、任意の伝導性ポリマー層、
− 抵抗接点を正孔に提供するための、活性層に面する高い仕事関数の電極の側の任意のコーティング(例えばTiOの)。
本発明のOPVデバイスにおいて、p型およびn型半導体材料を、好ましくは、上に記載したようにp型化合物/フラーレン系のような材料から選択する。二層がブレンドである場合には、任意の焼きなましステップは、デバイス性能を最適化するために必要であり得る。
本発明の化合物、配合物および層はまた、OFETにおいて半導電性チャネルとして使用するのに適している。したがって、本発明はまた、ゲート電極、絶縁(またはゲート絶縁体)層、ソース電極、ドレイン電極およびソース電極とドレイン電極とを接続する有機半導電性チャネルを含むOFETを提供し、ここで有機半導電性チャネルは、本発明の化合物、配合物または有機半導電性層を含む。OFETの他の特徴は、当業者に周知である。
OSC材料がゲート誘電体とドレインおよびソース電極との間の薄膜として配置されているOFETは、一般的に知られており、例えばUS 5,892,244、US 5,998,804、US 6,723,394および背景の章において引用した参考文献に記載されている。本発明の化合物の可溶性特性およびしたがって大きい表面の加工可能性を使用した低コスト生産のような利点により、これらのFETの好ましい用途は、例えば集積回路工学、TFTディスプレイおよびセキュリティ用途である。
OFETデバイスにおけるゲート、ソースおよびドレイン電極ならびに絶縁および半導電性層を、ソースおよびドレイン電極がゲート電極から絶縁層によって分離されており、ゲート電極および半導体層が共に絶縁層と接触しており、ソース電極およびドレイン電極が共に半導電性層と接触している場合には、任意の順序で配置してもよい。
本発明のOFETデバイスは、好ましくは以下のものを含み:
− ソース電極、
− ドレイン電極、
− ゲート電極、
− 半導電性層、
− 1つまたは2つ以上のゲート絶縁体層、
− 任意に基板、
ここで半導体層は、好ましくは本明細書中に記載した化合物または配合物を含む。
OFETデバイスは、最上部ゲートデバイスまたは底部ゲートデバイスであり得る。OFETデバイスの好適な構造および製造方法は、当業者に知られており、文献、例えばUS 2007/0102696 A1に記載されている。
ゲート絶縁体層は、好ましくはフッ素重合体、例えば商業的に入手できるCytop 809M(登録商標)またはCytop 107M(登録商標)(旭硝子から)を含む。好ましくは、ゲート絶縁体層を、例えばスピンコーティング、ドクターブレーディング、ワイヤー棒コーティング(wire bar coating)、噴霧もしくは浸漬コーティングまたは他の既知の方法によって、絶縁体材料および1個または2個以上のフッ素原子を有する1種または2種以上の溶媒(フルオロ溶媒(fluorosolvent))、好ましくはパーフルオロ溶媒(perfluorosolvent)を含む配合物から堆積させる。好適なパーフルオロ溶媒は、例えばFC75(登録商標)(Acrosから入手できる、カタログ番号12380)である。
他の好適なフッ素重合体およびフルオロ溶媒は、従来技術において知られており、それは、例えばパーフルオロポリマーTeflon AF(登録商標)1600もしくは2400(DuPontから)またはFluoropel(登録商標)(Cytonixから)またはパーフルオロ溶媒FC 43(登録商標)(Acros、番号12377)である。特に好ましいのは、例えばUS 2007/0102696 A1またはUS 7,095,044に開示されているように、1.0〜5.0、極めて好ましくは1.8〜4.0の低い誘電率(または絶縁定数)を有する有機誘電体材料(「低κ材料」)である。
セキュリティ用途において、本発明の半導電性材料を有するOFETおよび他のデバイス、例えばトランジスタまたはダイオードを、RFIDタグまたはセキュリティマーキングのために使用して、有価証券、例えば紙幣、クレジットカードまたは身分証明書、国家のID公文書、免許証または金銭価値を有するあらゆる製品、例えば切手、チケット、株式、小切手などを認証し、かつ偽造を防止することができる。
あるいはまた、本発明の材料を、OLEDにおいて、例えばフラットパネルディスプレイ用途における活性ディスプレイ材料として、またはフラットパネルディスプレイ、例えば液晶ディスプレイの背面照射として使用することができる。一般的なOLEDを、多層構造を使用して実現する。発光層は、一般的に1つまたは2つ以上の電子輸送層および/または正孔輸送層の間にはさまれている。電圧を印加することによって、電荷担体としての電子および正孔は、発光層の方向に移動し、ここでそれらの再結合によって、発光層中に含まれるルモフォア(lumophor)単位の励起およびしたがってルミネセンスがもたらされる。
本発明の化合物、材料およびフィルムを、それらの電気的および/または光学的特性に対応して、電荷輸送層の1つもしくは2つ以上および/または発光層において使用してもよい。さらに、本発明の化合物、材料およびフィルムがエレクトロルミネセント特性自体を示すか、またはエレクトロルミネセント基もしくは化合物を含む場合には、発光層内でのそれらの使用は、特に有利である。OLEDにおいて使用するための好適なモノマー、オリゴマーおよびポリマー化合物または材料の選択、特徴づけおよび加工は、当業者によって一般的に知られている。例えばMeerholz, Synthetic Materials, 111-112, 2000, 31-34, Alcala, J. Appl. Phys., 88, 2000, 7124-7128およびその中に引用されている文献を参照。
他の使用において、本発明の材料、特にフォトルミネセント特性を示すものを、EP 0 889 350 A1に、またはC. Weder et al., Science, 279, 1998, 835-837によって記載されているように、例えばディスプレイデバイスにおいて光源の材料として使用してもよい。
本発明のさらなる観点は、本発明の化合物の酸化形態および還元形態の両方に関する。電子の損失または獲得のいずれかによって、高度に非局在化されたイオン性形態の生成がもたらされ、それは高い伝導性を有する。これは、一般的なドーパントへの曝露の際に生じ得る。好適なドーパントおよびドーピングの方法は、例えばEP 0 528 662、US 5,198,153またはWO 96/21659から当業者に知られている。
ドーピングプロセスは、典型的には半導体材料を酸化剤または還元剤でレドックス反応において処理して、非局在化されたイオン性中心を材料中に生成し、対応する対イオンが適用したドーパントに由来することを意味する。好適なドーピング方法は、例えばドーピング蒸気への大気圧における、または減圧における曝露、ドーパントを含む溶液中での電気化学的ドーピング、ドーパントを半導体材料と接触させて熱的に拡散させること、およびドーパントの半導体材料中へのイオン注入を含む。
電子を担体として使用する場合には、好適なドーパントは、例えばハロゲン(例えばI、Cl、Br、ICl、ICl、IBrおよびIF)、ルイス酸(例えばPF、AsF、SbF、BF、BCl、SbCl、BBrおよびSO)、プロトン酸、有機酸、またはアミノ酸(例えばHF、HCl、HNO、HSO、HClO、FSOHおよびClSOH)、遷移金属化合物(例えばFeCl、FeOCl、Fe(ClO、Fe(4−CHSO、TiCl、ZrCl、HfCl、NbF、NbCl、TaCl、MoF、MoCl、WF、WCl、UFおよびLnCl(式中Lnはランタノイドである)、アニオン(例えばCl、Br、I、I 、HSO 、SO 2−、NO 、ClO 、BF 、PF 、AsF 、SbF 、FeCl 、Fe(CN) 3−、および様々なスルホン酸のアニオン、例えばアリール−SO )である。
正孔を担体として使用する場合には、ドーパントの例は、カチオン(例えばH、Li、Na、K、RbおよびCs)、アルカリ金属(例えばLi、Na、K、RbおよびCs)、アルカリ土類金属(例えばCa、SrおよびBa)、O、XeOF、(NO )(SbF )、(NO )(SbCl )、(NO )(BF )、AgClO、HIrCl、La(NO・6HO、FSOOOSOF、Eu、アセチルコリン、R(Rはアルキル基である)、R(Rはアルキル基である)、RAs(Rはアルキル基である)およびR(Rはアルキル基である)である。
本発明の化合物の伝導性形態を、有機「金属」として、OLED用途における電荷注入層およびITO平坦化層、フラットパネルディスプレイおよびタッチスクリーンのためのフィルム、帯電防止フィルム、電子的用途、例えば印刷回路板およびコンデンサにおける印刷された伝導性基板、パターンまたは路を含むが、これらに限定されない用途において使用することができる。
本発明の化合物および配合物はまた、例えばKoller et al., Nature Photonics 2008(2008年9月28日にオンラインで公表された)に記載されているように、有機プラスモン発光ダイオード(OPED)において使用するのに好適であり得る。
他の使用において、本発明の材料を、例えばUS 2003/0021913に記載されているように、単独で、またはLCDもしくはOLEDデバイス中の整列層において、またはそれとして他の材料と一緒に使用することができる。本発明の電荷輸送化合物の使用によって、整列層の電気伝導率が増大し得る。LCDにおいて使用した際に、この増大した電気伝導率は、切換可能なLCDセルにおける不都合な残存dc効果を低下させ、画像固着を抑制するか、または例えば強誘電体LCDにおいては、強誘電性LCの自発的な分極電荷の切換によって生じた残存電荷を減少させることができる。
整列層上に設けた発光材料を含むOLEDデバイスにおいて使用した際に、この増大した電気伝導率は、発光材料のエレクトロルミネセンスを増強することができる。メソゲン性または液晶性特性を有する本発明の化合物または材料は、上に記載した配向した異方性フィルムを形成することができ、それは、前記異方性フィルム上に設けた液晶媒体中の整列を誘発するかまたは増強するための整列層として特に有用である。本発明の材料をまた、US 2003/0021913に記載されているように、光配向層において、または光配向層として使用するための光重合可能な(photoisomerisable)化合物および/または発色団と組み合わせてもよい。
他の使用において、本発明の材料、特にそれらの水溶性誘導体(例えば極性もしくはイオン性側方基を有する)またはイオン的にドープした形態を、DNA配列を検出し、識別するための化学的センサーまたは材料として使用することができる。そのような用途は、例えばL. Chen, D. W. McBranch, H. Wang, R. Helgeson, F. WudlおよびD. G. Whitten, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 12287;D. Wang, X. Gong, P. S. Heeger, F. Rininsland, G. C. BazanおよびA. J. Heeger, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 49;N. DiCesare, M. R. Pinot, K. S. SchanzeおよびJ. R. Lakowicz, Langmuir 2002, 18, 7785;D. T. McQuade, A. E. Pullen, T. M. Swager, Chem. Rev. 2000, 100, 2537に記載されている。
背景を他に明白に示さない限り、本明細書中で使用する本明細書中での用語の複数形は、単数形を含むものと解釈されるべきであり、逆もまた同様である。
本明細書の記載および特許請求の範囲の全体にわたって、「含む(comprise)」および「含む(contain)」の語ならびに当該後の変化形、例えば「含む(comprising)」および「含む(comprises)」は、「含むが、これらに限定されない」を意味し、他の構成成分を除外することを意図しない(かつ除外しない)。
本発明の前記の態様に対する変形を作成することができ、一方尚本発明の範囲内にあることが、認識されるであろう。本明細書中で開示した各特徴を、他に述べない限り、同一の、等価の、または同様の目的に有用な代替の特徴によって交換してもよい。したがって、他に述べない限り、開示した各特徴は、等価の、または同様の特徴の全体的な一連のものの1つの例であるに過ぎない。
本明細書中で開示したすべての特徴を、そのような特徴および/またはステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組み合わせを除いて、あらゆる組み合わせにおいて組み合わせてもよい。特に、本発明の好ましい特徴は、本発明のすべての観点に対して適用可能であり、あらゆる組み合わせにおいて使用され得る。同様に、必須ではない組み合わせにおいて記載した特徴を、別個に(組み合わせにおいてではない)使用してもよい。
上に記載した特徴、特に好ましい態様の多くが、独立して新規であり、本発明の態様の一部の通りではないことが、認識されるであろう。独立した保護が、目下クレームしているあらゆる発明に加えて、またはその代わりこれらの特徴について求められ得る。
本発明をここで、以下の例への言及によってより詳細に記載し、それは例示的であるに過ぎず、本発明の範囲を限定しない。

例1
1.1.ジベンゾ[a,h]アントラセン−7,14−ジオン:
1,4−ベンゾキノン(110g、1020mmol)およびビニル−ベンゼン(233cm、2040mmol)に、1−ブタノール(300cm)を加え、混合物を還流において17時間加熱する。混合物を放冷し、溶媒を真空において除去する。残留物を、シリカプラグ(ジクロロメタン)によって精製し、次にアセトニトリルから2回再結晶して、ジベンゾ[a,h]アントラセン−7,14−ジオンをオレンジ色固体として得る(5.0g、1.6%)。
1.2.ジベンゾ[a,h]アントラセン−7,14−ジオン:
ナフタレン−1−カルボン酸ジエチルアミド(1.15g、5.0mmol)を無水テトラヒドロフラン(20cm)に溶解した溶液に、−78℃で、sec−ブチルリチウム(11.5cm、15mmol)を30分にわたって滴加する。当該溶液を、次に−78℃で30分間、および次に23℃で19時間撹拌する。反応混合物を、激しく撹拌した氷/水混合物(100cm)中に注ぎ、1時間粉末化する。生成した懸濁液を濾過によって採集し、水で洗浄する。固体を、沸騰メタノール中で粉末化し、濾過して、ジベンゾ[a,h]アントラセン−7,14−ジオンをオレンジ色固体として得る(100mg、6.5%)。
1.3.ジベンゾ[a,j]アントラセン−7,14−ジオン:
1,4−ベンゾキノン(100g、930mmol)およびビニル−ベンゼン(212cm、1850mmol)に、1−ブタノール(300cm)を加え、混合物を還流において24時間加熱する。混合物を放冷し、溶媒を真空において除去する。残留物を、シリカプラグ(ジクロロメタン)、続いてカラムクロマトグラフィー(40〜60 ガソリン:ジクロロメタン;1:1〜0:1)およびさらにカラムクロマトグラフィー(トルエン)によって精製して、ジベンゾ[a,j]アントラセン−7,14−ジオンをオレンジ色固体として得る(0.50g、0.2%)。
1.4.2,9−ジフルオロ−ジベンゾ[a,h]アントラセン−7,14−ジオン:
1,4−ベンゾキノン(88.5g、820mmol)および1−フルオロ−4−ビニル−ベンゼン(200g、1600mmol)に、1−ブタノール(300cm)を加え、混合物を還流において24時間加熱する。混合物を放冷し、溶媒を真空において除去する。残留物を、シリカプラグ(ジクロロメタン)によって精製し、続いて高温アセトニトリルで2回粉末化して、2,9−ジフルオロ−ジベンゾ[a,h]アントラセン−7,14−ジオンをオレンジ色固体として得る(1.1g、0.4%)。
1.5.3,9−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]アントラセン−6,12−ジオン
1,4−ベンゾキノン(81g、750mmol)および2−ビニルチオフェン(165g、1500mmol)に、1−ブタノール(250cm)を加え、混合物を還流において65時間加熱する。混合物を放冷し、溶媒を真空において除去する。残留物を、シリカプラグ(ジクロロメタン)、続いてカラムクロマトグラフィー(40〜60 ガソリン:ジクロロメタン;1:1〜0:1)によって精製する。高温アセトニトリル中での粉末化およびジクロロメタンからの再結晶によるさらなる精製によって、3,9−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]アントラセン−6,12−ジオンが黄色固体として得られる(0.25g、0.1%)。
例2:7,14−ビス−[(トリイソプロピルシラニル)−エチニル]−ジベンゾ[a,h]アントラセン
(トリイソプロピルシリル)アセチレン(2.7cm、12mmol)を無水テトラヒドロフラン(50cm)に溶解した溶液に、0℃で、n−ブチルリチウム(4.4cm、11mmol、ヘキサン中2.5M)を滴加する。添加の後、混合物を0℃で10分間、次に23℃で1時間撹拌する。ジベンゾ[a,h]アントラセン−7,14−ジオン(0.75g、2.4mmol)を、次に加え、反応混合物を23℃で17時間撹拌する。塩化スズ(II)を10%水性塩酸(20cm)に溶解した飽和溶液を加え、反応混合物を50℃で1時間撹拌する。混合物を放冷し、水(300cm)中に注ぎ、沈殿物を濾過によって採集する。
濾液をジクロロメタン(2×200cm)で抽出し、合わせた有機抽出物を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、溶媒を真空において除去する。残留物をメタノール(100cm)中で撹拌し、沈殿物を採集し、前の沈殿物と合わせる。粗製物を、カラムクロマトグラフィー(40〜60 ガソリン)によって精製し、次にテトラヒドロフラン/メタノールから再結晶して、7,14−ビス−[(トリイソプロピルシラニル)−エチニル]−ジベンゾ[a,h]アントラセンを黄色結晶として得る(740mg、48%)。
7,14−ビス−[(トリイソプロピルシラニル)−エチニル]−ジベンゾ[a,h]アントラセンについて10℃/分で測定したDSC曲線(第1のサイクル)によって、融点T(開始)=144℃が得られた。
例3:7,14−ビス−トリエチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,h]アントラセン
(トリエチルシリル)アセチレン(1.7g、12mmol)を無水テトラヒドロフラン(50cm)に溶解した溶液に、0℃で、n−ブチルリチウム(4.4cm、11mmol、ヘキサン中2.5M)を滴加する。添加の後、混合物を0℃で10分間、および次に23℃で1時間撹拌する。次に、ジベンゾ[a,h]アントラセン−7,14−ジオン(例1を参照)(0.75g、2.4mmol)を加え、反応混合物を23℃で17時間撹拌する。塩化スズ(II)を10%水性塩酸(20cm)に溶解した飽和溶液を加え、反応混合物を40℃で30分間撹拌する。
水(100cm)を加え、生成物をジクロロメタン(3×200cm)で抽出し、合わせた有機抽出物を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、溶媒を真空において除去する。粗製物を、カラムクロマトグラフィー(10%ジクロロメタンを有する40〜60 ガソリン)によって精製し、次にテトラヒドロフラン/メタノールから再結晶して、7,14−ビス−トリエチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,h]アントラセンを黄色結晶として得る(660mg、49%)。
7,14−ビス−トリエチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,h]アントラセンについて10℃/分で測定したDSC曲線(第2のサイクル)によって、融点T(開始)=90℃が得られた。
例4:7,14−ビス−トリメチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,h]アントラセン
(トリメチルシリル)アセチレン(1.2g、12mmol)を無水テトラヒドロフラン(50cm)に溶解した溶液に、0℃で、n−ブチルリチウム(4.4cm、11mmol、ヘキサン中2.5M)を滴加する。添加の後、混合物を0℃で10分間、次に23℃で1時間撹拌する。ジベンゾ[a,h]アントラセン−7,14−ジオン(例1を参照)(0.75g、2.4mmol)を、次に加え、反応混合物を23℃で17時間撹拌する。塩化スズ(II)を10%水性塩酸(20cm)に溶解した飽和溶液を加え、反応混合物を60℃で1時間撹拌する。
水(100cm)を加え、生成物をジクロロメタン(2×200cm)で抽出し、合わせた有機抽出物を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、溶媒を真空において除去する。粗製物を、カラムクロマトグラフィー(10%ジクロロメタンを有する40〜60 ガソリン)によって精製し、次にテトラヒドロフラン/メタノールから再結晶して、7,14−ビス−トリメチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,h]アントラセンを黄色結晶として得る(290mg、25%)。
7,14−ビス−トリメチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,h]アントラセンについて10℃/分で測定したDSC曲線(第2のサイクル)によって、融点T(開始)=243℃が得られた。
例5:7,14−ビス−トリメチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,j]アントラセン
(トリメチルシリル)アセチレン(0.64g、6.5mmol)を無水テトラヒドロフラン(25cm)に溶解した溶液に、0℃で、n−ブチルリチウム(2.3cm、5.8mmol、ヘキサン中2.5M)を滴加する。添加の後、混合物を0℃で10分間、次に23℃で1時間撹拌する。ジベンゾ[a,j]アントラセン−7,14−ジオン(0.40g、1.3mmol)を、次に加え、反応混合物を23℃で17時間撹拌する。塩化スズ(II)を10%水性塩酸(10cm)に溶解した飽和溶液を加え、反応混合物を50℃で1時間撹拌する。
混合物を放冷し、水(100cm)中に注ぎ、沈殿物を濾過によって採集する。固体をメタノール(50cm)で洗浄する。粗製物を、カラムクロマトグラフィー(10%ジクロロメタンを有する40〜60 ガソリン)によって精製し、次にテトラヒドロフラン/メタノールから再結晶して、7,14−ビス−トリメチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,j]アントラセンを黄色結晶として得る(300mg、49%)。
7,14−ビス−トリメチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,j]アントラセンについて10℃/分で測定したDSC曲線(第2のサイクル)によって、融点T(開始)=244℃が得られた。
例6:2,9−ジフルオロ−7,14−ビス−[(トリイソプロピルシラニル)−エチニル]−ジベンゾ[a,h]アントラセン
(トリイソプロピルシリル)アセチレン(1.6cm、7mmol)を無水テトラヒドロフラン(50cm)に溶解した溶液に、0℃で、n−ブチルリチウム(2.6cm、6.5mmol、ヘキサン中2.5M)を滴加する。添加の後、混合物を0℃で10分間、次に23℃で1時間撹拌する。2,9−ジフルオロ−ジベンゾ[a,h]アントラセン−7,14−ジオン(例1を参照)(0.50g、1.5mmol)を、次に加え、反応混合物を23℃で17時間撹拌する。塩化スズ(II)を10%水性塩酸(20cm)に溶解した飽和溶液を加え、反応混合物を50℃で1時間撹拌する。
水(100cm)を加え、生成物をジクロロメタン(2×200cm)で抽出し、合わせた有機抽出物を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、溶媒を真空において除去する。粗製物を、カラムクロマトグラフィー(10%ジクロロ−メタンを有する40〜60 ガソリン)によって精製し、次にテトラヒドロフラン/メタノールから再結晶して、2,9−ジフルオロ−7,14−ビス−[(トリイソプロピルシラニル)−エチニル]−ジベンゾ[a,h]アントラセンを黄色結晶として得る(460mg、47%)。
2,9−ジフルオロ−7,14−ビス−[(トリイソプロピルシラニル)−エチニル]−ジベンゾ[a,h]アントラセンについて10℃/分で測定したDSC曲線(第1のサイクル)によって、融点T(開始)=115℃が得られた。
例7:2,9−ジフルオロ−7,14−ビス−トリメチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,h]アントラセン
(トリメチルシリル)アセチレン(0.71g、7.3mmol)を無水テトラヒドロフラン(50cm)に溶解した溶液に、0℃で、n−ブチルリチウム(2.6cm、6.5mmol、ヘキサン中2.5M)を滴加する。添加の後、混合物を0℃で10分間、次に23℃で1時間撹拌する。2,9−ジフルオロ−ジベンゾ[a,h]アントラセン−7,14−ジオン(例1を参照)(0.50g、1.5mmol)を、次に加え、反応混合物を23℃で17時間撹拌する。塩化スズ(II)を10%水性塩酸(20cm)に溶解した飽和溶液を加え、反応混合物を50℃で1時間撹拌する。
水(100cm)を加え、生成物をジクロロメタン(2×200cm)で抽出し、合わせた有機抽出物を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、溶媒を真空において除去する。粗製物を、ジクロロメタンからメタノール中への沈殿によって精製し、次にテトラヒドロフラン/メタノールから再結晶して、2,9−ジフルオロ−7,14−ビス−トリメチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,h]アントラセンをオレンジ色結晶として得る(280mg、38%)。
2,9−ジフルオロ−7,14−ビス−トリメチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,h]アントラセンについて10℃/分で測定したDSC曲線(第3のサイクル)によって、融点T(開始)=282℃が得られた。
例8:6,12−ビス−トリメチルシラニルエチニル−3,9−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]アントラセン
(トリメチルシリル)アセチレン(0.38g、3.9mmol)を無水テトラヒドロフラン(20cm)に溶解した溶液に、0℃で、n−ブチルリチウム(1.4cm、3.5mmol、ヘキサン中2.5M)を滴加する。添加の後、混合物を0℃で10分間、次に23℃で1時間撹拌する。3,9−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]アントラセン−6,12−ジオン(0.25g、0.8mmol)を、次に加え、反応混合物を23℃で17時間撹拌する。塩化スズ(II)を10%水性塩酸(10cm)に溶解した飽和溶液を加え、反応混合物を50℃で1時間撹拌する。
水(100cm)を加え、生成物をジクロロメタン(2×100cm)で抽出し、合わせた有機抽出物を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、溶媒を真空において除去する。粗製物を、カラムクロマトグラフィー(15%ジクロロメタンを有する40〜60 ガソリン)によって精製し、次にテトラヒドロフラン/メタノールから再結晶して、6,12−ビス−トリメチルシラニルエチニル−3,9−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]アントラセンを黄色結晶として得る(80mg、21%)。
6,12−ビス−トリメチルシラニルエチニル−3,9−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]アントラセンについて10℃/分で測定したDSC曲線(第1のサイクル)によって、融点T(開始)=227℃が得られた。
例9:トランジスタ製作および測定
最上部ゲート薄膜有機電界効果トランジスタ(OFET)を、フォトリソグラフィー的に定められたAuソース−ドレイン電極を備えたガラス基板上に製作した。有機半導体をメシチレンに溶解した2重量%溶液を、最上部上にスピンコートし、スピンコートしたフッ素重合体誘電体材料(Merck、ドイツからのLisicon(登録商標)D139)を後続させた。最後に、フォトリソグラフィー的に定められたAuゲート電極を、堆積させた。
トランジスタデバイスの電気的キャラクタリゼーションを、周囲空気雰囲気中で、コンピューター制御Agilent 4155C Semiconductor Parameter Analyserを使用して行った。飽和型(μsat)における電荷担体移動度を、化合物について計算し、結果を表4に要約する。電界効果移動度を、飽和型(V>(V−V))において方程式(1)を使用して計算した:
式中、Wはチャネル幅であり、Lはチャネル長さであり、Cは絶縁層のキャパシタンスであり、Vはゲート電圧であり、Vはターンオン電圧であり、μsatは飽和型における電荷担体移動度である。ターンオン電圧(V)を、ソース−ドレイン電流の開始として決定した。
表4。最上部ゲートOFETにおける化合物例についての移動度(μsat)。
図1は、上に記載したように調製した最上部ゲートOFETの輸送特徴および電荷担体移動度を示し、ここで7,14−ビス−トリメチルシラニルエチニル−ジベンゾ[a,h]アントラセン(例4を参照)を、有機半導体として使用する。

Claims (24)

  1. 式I
    式中、個々の基は、以下の意味を有する:
    1〜8は、互いに独立してH、F、Cl、Br、I、CN、1〜20個のC原子を有し、非置換であるか、または1つもしくは2つ以上の基Lによって置換されている直鎖状、分枝状または環状アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルキルカルボニルアミド、アルキルアミドカルボニルまたはアルコキシカルボニルオキシを示し、かつここで1つまたは2つ以上の隣接していないCH基は、任意に、各場合において互いに独立して、−O−、−S−、−NR−、−SiR00−、−CY=CY00−または−C≡C−によって、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように置換されており、あるいは5〜20個の環原子を有し、非置換であるか、または1つもしくは2つ以上の基Lによって置換されているアリールまたはヘテロアリールを示し、
    あるいは対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRの1つまたは2つ以上は、互いと架橋して、任意に−O−、−S−、−Se−、−Ge−、−SiR00−および−N(R)−から選択された1個もしくは2個以上のヘテロ原子または基によって介在され、任意に置換されている、C〜C40飽和または不飽和環を形成し、
    Aは、Si、CまたはGeであり、
    R、R’、R’’は、H、1〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルもしくはアルコキシ、2〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルケニル、2〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキニル、2〜20個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルカルボニル、4〜20個の環原子を有するアリールもしくはヘテロアリール、4〜20個の環原子を有するアリールアルキルもしくはヘテロアリールアルキル、4〜20個の環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ、または4〜20個の環原子を有するアリールアルキルオキシもしくはヘテロアリールアルキルオキシからなる群から選択された同一であるかまたは異なる基であり、ここですべての前述の基は、任意に1つまたは2つ以上の基Lで置換されており、
    Lは、P−Sp−、F、Cl、Br、I、−OH、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)R、−NR00、C(=O)OH、4〜20個の環原子を有する任意に置換されたアリールもしくはヘテロアリール、または1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有し、ここで1つもしくは2つ以上の隣接していないCH基が任意に、各場合において互いに独立して−O−、−S−、−NR−、−SiR00−、−CY=CY00−もしくは−C≡C−によって、Oおよび/もしくはS原子が互いに直接結合しないように置き換えられており、かつ非置換であるか、あるいは1個もしくは2個以上のFもしくはCl原子またはOH基で置換された、直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルから選択され、
    Pは、重合性基であり、
    Spは、スペーサー基または単結合であり、
    は、ハロゲンであり、
    は、Rについて示した意味の1つを有し、
    、R00は、互いに独立してHまたは1〜20個のC原子を有するアルキル基を示し、
    、Y00は、互いに独立してH、F、ClまたはCNを示す、
    で表される化合物であって、
    対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRの少なくとも1つは、互いに架橋されて、任意に−O−、−S−、−Se−、−Ge−、−SiR00−および−N(R)−から選択された1つまたは2つ以上のヘテロ原子または基によって介在され、かつ任意に置換されたC〜C40飽和または不飽和環を形成し、
    対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRの少なくとも1つは、互いに架橋されて環を形成せず、かつ
    当該化合物は、2つより多い環に共通する環原子を含まない
    ことを特徴とする、前記化合物。
  2. AがSiである、請求項1に記載の化合物。
  3. R、R’およびR’’が、各々独立して、1〜10個のC原子を有する任意に置換されており、かつ直鎖状、分枝状または環状のアルキルまたはアルコキシ、2〜12個のC原子を有する任意に置換されており、かつ直鎖状、分枝状または環状のアルケニル、アルキニルまたはアルキルカルボニル、および5〜10個の環原子を有する任意に置換されたアリール、ヘテロアリール、アリールアルキルまたはヘテロアリールアルキル、アリールオキシまたはヘテロアリールオキシからなる群から選択される、請求項1または2に記載の化合物。
  4. 対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRの1つ、2つまたは3つが、互いに架橋されて、任意に−O−、−S−、−Se−、−Ge−、−SiR00−および−N(R)−から選択された1つまたは2つ以上のヘテロ原子または基によって介在され、かつ任意に置換されているC〜C40飽和または不飽和環を形成することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. 少なくとも対RおよびRが、互いに架橋されて、任意に−O−、−S−、−Se−、−Ge−、−SiR00−および−N(R)−から選択された1つまたは2つ以上のヘテロ原子または基によって介在され、かつ任意に置換されているC〜C40飽和または不飽和環を形成することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
  6. 2つの対RおよびRならびにRおよびRの1つまたはそれ以下、ならびに2つの対RおよびRならびにRおよびRの1つまたはそれ以下が、互いに架橋されて環を形成することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の化合物。
  7. 架橋した対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRによって形成した前記環が、5〜25個の環原子を有し、単環式もしくは二環式であり、かつまた互いに単結合によって結合しているか、または2つもしくは3つ以上の縮合環を含む、2つまたは3つ以上の個々の環を含んでいてもよく、かつここで各環が、非置換であるか、または請求項1において定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている、芳香族およびヘテロ芳香族基からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の化合物。
  8. 架橋した対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRによって形成した前記環が、ベンゼン、フラン、チオフェン、セレノフェン、ピロール、ピリジン、ピリミジン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、セレナゾール、チエノ[3,2−b]チオフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン、ベンゾ[b]チオフェン、ベンゾ[b]セレノフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾセレナゾールからなる群から選択され、ここですべての前述の基が、非置換であるか、または請求項1において定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の化合物。
  9. 架橋した対RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRによって形成した前記環が、ベンゼン、チオフェンおよびピリジンからなる群から選択され、それが非置換であるか、または請求項1において定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の化合物。
  10. 互いに架橋して環を形成しない基R、R、R、R、R、R、RおよびRが、H、F、Cl、Br、I、−CNおよび、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有し、非置換であるかあるいは1つもしくは2つ以上のFもしくはCl原子またはOH基で置換されているか、あるいはパーフルオロ化されている、直鎖状、分枝状または環状アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルキルカルボニルアミド、アルキルアミドカルボニルまたはアルコキシカルボニルオキシ、ならびに4〜25個の環原子を有し、単環式または多環式である、すなわちまた単結合によって互いに結合している2つもしくは3つ以上の個々の環を含むか、または2つもしくは3つ以上の縮合環を含んでいてもよく、かつここで各環が非置換であるか、または請求項1において定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている、芳香族およびヘテロ芳香族基からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物。
  11. 互いに架橋して環を形成しない基R、R、R、R、R、R、RおよびRが、フェニレン、フラン、チオフェン、セレノフェン、N−ピロール、ピリジン、ピリミジン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、セレナゾール、ならびに前述の環の1つまたは2つ以上および任意に1つまたは2つ以上のベンゼン環を含み、ここで個々の環が単結合によって結合しているかまたは互いに縮合しており、かつここですべての前述の基が非置換であるか、または上に定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている二環式、三環式または四環式アリールまたはヘテロアリール基からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物。
  12. 互いに架橋して環を形成しない基R、R、R、R、R、R、RおよびRが、チエノ[3,2−b]チオフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン、ベンゾ[b]チオフェン、ベンゾ[b]セレノフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾセレナゾールからなる群から選択され、ここですべての前述の基が、非置換であるか、または上に定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されていることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の化合物。
  13. 、R、RおよびRの少なくとも2つがHを示すことを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の化合物。
  14. およびRの少なくとも1つがHを示し、RおよびRの少なくとも1つがHを示すことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の化合物。
  15. 以下の式I1〜I7:
    から選択され、式中A、R、R’およびR’’は、請求項1において定義した通りであり、R1〜8は、請求項1において示したR1〜8の意味の1つを有するが、架橋して環を形成せず、A、AおよびAは、互いに独立して5〜25個の環原子を有し、単環式または多環式である、すなわちまた単結合によって互いに結合している2つもしくは3つ以上の個々の環を含むか、または2つもしくは3つ以上の縮合環を含んでいてもよく、かつここで各環が非置換であるか、または請求項1において定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されている芳香族またはヘテロ芳香族基を示すことを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一項に記載の化合物。
  16. 、AおよびAが、ベンゼン、フラン、チオフェン、セレノフェン、ピロール、ピリジン、ピリミジン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、セレナゾール、チエノ[3,2−b]チオフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン、ベンゾ[b]チオフェン、ベンゾ[b]セレノフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾセレナゾールからなる群から選択され、ここですべての前述の基が、非置換であるか、または請求項1において定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されていることを特徴とする、請求項15に記載の化合物。
  17. 、AおよびAが、ベンゼン、チオフェンおよびピリジンからなる群から選択され、それが、非置換であるか、または請求項1において定義した1つもしくは2つ以上の基Lで置換されていることを特徴とする、請求項15または16に記載の化合物。
  18. 以下の式I1a〜I4d:
    式中、A、R、R’、R’’およびR1〜8は、請求項15において定義した通りであり、R9〜15は、請求項1においてLについて示した意味の1つを有し、ならびに好ましくはR11、R12、R13およびR14は、Hを示す、
    から選択されることを特徴とする、請求項1〜17のいずれか一項に記載の化合物。
  19. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の1種または2種以上の化合物および1種または2種以上の有機溶媒を含む、配合物。
  20. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の1種または2種以上の化合物、1,000Hzで3.3またはそれ以下の誘電率εを有する1種または2種以上の有機結合剤またはその前駆体、および任意に1種または2種以上の溶媒を含む、配合物。
  21. 請求項1〜20のいずれか一項に記載の化合物および配合物の、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたはフォトルミネセント部品またはデバイスにおける電荷輸送、半導電性、電気伝導性、光伝導または発光材料としての使用。
  22. 請求項1〜20のいずれか一項に記載の1種または2種以上の化合物または配合物を含む、電荷輸送、半導電性、電気伝導性、光伝導または発光材料または部品。
  23. 請求項1〜20または22のいずれか一項に記載の1種または2種以上の化合物、配合物、材料または部品を含む、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたはフォトルミネセント部品またはデバイス。
  24. 有機電界効果トランジスタ(OFET)、薄膜トランジスタ(TFT)、集積回路(IC)、論理回路、キャパシタ、無線自動識別(RFID)タグ、デバイスまたは部品、有機発光ダイオード(OLED)、有機発光トランジスタ(OLET)、フラットパネルディスプレイ、ディスプレイの背面照射、光起電装置(OPV)、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真装置、電子写真記録デバイス、有機記憶デバイス、センサーデバイス、ポリマー発光ダイオード(PLED)、有機プラスモン放射ダイオード(OPED)、ショットキーダイオード中の電荷注入層、電荷輸送層または中間層、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解質膜(PEM)、伝導性基板、伝導性パターン、電池中の電極材料、整列層、バイオセンサー、バイオチップ、セキュリティマーキング、セキュリティデバイス、およびDNA配列を検出し、識別するための部品またはデバイスからなる群から選択されることを特徴とする、請求項23に記載の部品またはデバイス。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017022761A1 (ja) * 2015-08-04 2018-05-24 富士フイルム株式会社 有機薄膜トランジスタ及びその製造方法、有機薄膜トランジスタ用材料、有機薄膜トランジスタ用組成物、化合物、並びに、有機半導体膜

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101627494B1 (ko) 2013-12-10 2016-06-13 한국화학연구원 신규한 전도성 고분자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR101678415B1 (ko) 2013-12-13 2016-11-22 한국화학연구원 신규한 유기 반도체 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
JP2017512855A (ja) * 2014-03-17 2017-05-25 メルク パテント ゲーエムベーハー 有機半導体化合物
KR101732522B1 (ko) 2014-04-29 2017-05-24 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이. 광전자 분야 어플리케이션용 높은 전도성과 흡수성을 가진 신규한 저분자/올리고머의 합성
EP3160972B1 (en) * 2014-06-30 2019-07-24 Merck Patent GmbH Extended non-linear acene derivatives and their use as organic semiconductors
EP3032599A1 (en) 2014-12-12 2016-06-15 Solvay SA Organic semiconductor composition
GB2542346A (en) * 2015-09-14 2017-03-22 Cambridge Display Tech Ltd Anthrathiophene derivatives with transverse solubilising units and their applications as organic semiconductors
KR20190130568A (ko) * 2017-03-21 2019-11-22 닛뽄 가야쿠 가부시키가이샤 유기 반도체 조성물, 유기 박막 및 유기 박막 트랜지스터

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007519227A (ja) * 2003-11-28 2007-07-12 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング 有機半導体層およびその改善

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5892244A (en) 1989-01-10 1999-04-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Field effect transistor including πconjugate polymer and liquid crystal display including the field effect transistor
US5198153A (en) 1989-05-26 1993-03-30 International Business Machines Corporation Electrically conductive polymeric
JP3224829B2 (ja) 1991-08-15 2001-11-05 株式会社東芝 有機電界効果型素子
WO1996021659A1 (en) 1995-01-10 1996-07-18 University Of Technology, Sydney Organic semiconductor
EP0889350A1 (en) 1997-07-03 1999-01-07 ETHZ Institut für Polymere Photoluminescent display devices (I)
US5998804A (en) 1997-07-03 1999-12-07 Hna Holdings, Inc. Transistors incorporating substrates comprising liquid crystal polymers
GB9726810D0 (en) 1997-12-19 1998-02-18 Zeneca Ltd Compounds composition & use
EP1192676A1 (en) 1999-06-21 2002-04-03 Cambridge University Technical Services Limited Aligned polymers for an organic tft
GB0028867D0 (en) 2000-11-28 2001-01-10 Avecia Ltd Field effect translators,methods for the manufacture thereof and materials therefor
US20030021913A1 (en) 2001-07-03 2003-01-30 O'neill Mary Liquid crystal alignment layer
GB2393578B (en) 2001-07-09 2005-10-26 Plastic Logic Ltd Lamellar polymer architecture
US7495251B2 (en) * 2006-04-21 2009-02-24 3M Innovative Properties Company Electronic devices containing acene-thiophene copolymers with silylethynyl groups
CN101657458B (zh) * 2007-03-07 2014-07-02 肯塔基大学研究基金会 甲硅烷基乙炔化杂并苯和由其制造的电子器件
US8318048B2 (en) * 2007-04-19 2012-11-27 Merck Patent Gmbh Process for preparing substituted pentacenes
CN101668763A (zh) * 2007-04-28 2010-03-10 默克专利股份有限公司 有机半导体
CN102256960A (zh) * 2008-12-18 2011-11-23 默克专利股份有限公司 蒽[2,3-b]苯并[d]噻吩衍生物及其用作有机半导体的用途
AU2010220827A1 (en) * 2009-03-05 2011-09-22 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Photosensitive optoelectronic devices comprising polycyclic aromatic compounds
US8617720B2 (en) * 2009-12-21 2013-12-31 E I Du Pont De Nemours And Company Electroactive composition and electronic device made with the composition
CN103124711A (zh) * 2010-08-11 2013-05-29 E·I·内穆尔杜邦公司 电活性化合物和组合物以及用该组合物制成的电子装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007519227A (ja) * 2003-11-28 2007-07-12 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング 有機半導体層およびその改善

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017022761A1 (ja) * 2015-08-04 2018-05-24 富士フイルム株式会社 有機薄膜トランジスタ及びその製造方法、有機薄膜トランジスタ用材料、有機薄膜トランジスタ用組成物、化合物、並びに、有機半導体膜
US10622572B2 (en) 2015-08-04 2020-04-14 Fujifilm Corporation Organic thin-film transistor and method for manufacturing the same, material for organic thin-film transistor, composition for organic thin-film transistor, compound, and organic semiconductor film

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